机车轴承座自动上下料机构及其控制系统设计
第一章 自动上下料机构的总体构想
该装置是机车轴承座自动生产线上的辅助装置之一，主要完成抓取工件，提升一定 高度，旋转，移位，松开工件等几个基本功能。
其主要技术指标如下：
1. 工件重量约为70Kg；
2. 工件最大尺寸（长，宽，高）：440×92×290（具体见零件图）；
3. 最大操作范围：提升高度为70mm，转动角度为90°，水平移动为400mm；
4. 机械手的自由度数为3(上升,转动,平移)；
5．定位精度：属于上下料机构，本身精度要求不高；
6．装料高度：1050mm；
7．性能要求：抓取可靠、灵活，松放平稳，定位可靠。
在满足上述各项功能的前提下，我们尽量采用结构简单，制造方便的零部件来组成 该机车轴承座的自动上下料专用机构即机械手。根据机械手所要实现的基本功能，我们 采用圆柱坐标式机械手。其手臂的运动系由两个直线运动和一个回转运动所组成，即沿 X 轴的平移、沿 Z 轴的升降和绕 Z 轴的回转，而手部的夹放动作不能改变工件的位置和 方位，故它不计为自由度数，因此该机械手具有三个自由度数即可满足使用要求。
根据实际需要我们选用液压传动机械手：以油液的压力来驱动执行机构运动。其主 要特点是：抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。安排夹紧液压缸， 升降液压缸，回转液压缸和移动液压缸来分别实现夹紧松开、升降、转动和平移各项功 能。为了实现对机械手的各个动作的顺序控制，我们采用PLC控制各动作的执行元件。
该机械手的具体结构为：使用两个立柱作为支撑架，在支架上钻两个孔，把装有滑 板及连接板和平移液压缸的导轨装于支架的孔里，采用螺钉进行紧固。滑板上装有由升 降缸和回转缸组成的臂部及手指式手部和驱动手部夹紧、松开的夹紧液压缸。滑板带动 工件一起移动实现平移，移动液压缸与滑板的运动可以由齿轮与齿条的传动来实现。
第二章 机械手的具体设计
2.1 手部的设计
2.1.1 类型选择
根据工件形状、尺寸、重量、材料和表面等状况，选用回转型两指式手部。 2.1.2 手指夹紧力的计算
对于手指垂直位置夹水平位置放置的工件的夹紧力可按下式计算：
N=
f
G 5 . 0 ………………………………2.1
式中 N——夹紧力（N）；
G——工件的重量（N）；
f——摩擦系数，钢对钢f=0.1。
则 N= 1 . 0 8
. 9 70 5 . 0 ′ ′ =3430 N
2.1.3 手部驱动力的计算
由于采用夹紧缸来驱动手指夹紧与松开，因此选用连杆传动的手部比较合理。 (1)理论驱动力的计算：
理 P =
N c b )
sin( sin sin 2 j a f a + ……………………………2.2
式中 理 P ——理论驱动力（N）
； b——夹紧力到回转支点的垂直距离b=116mm； c——连杆铰销到回转支点的垂直距离c=78mm； α——连杆的倾斜角α=43°； φ——杠杆的倾斜角φ=85.5°。
则 理 P =
N 10290 3430 ) 5 . 85 43 sin( 78 5 . 85 sin 43 sin 116 2 ? ′ ° + ° × °
° × ′ (2)实际驱动力的计算:
实 P ≥
理 P h
2 1 K K ……………………………2.3
式中 K 1——安全系数,一般取1.2～2,取K 1=1.5；
K 2——工作情况系数，主要考虑惯性力的影响，K 2=1+a/g，相当于匀速运动,
取K 2=1；
η——手部的机械效率，取η=0.9。
则 实
P ≥10290 17150 9 . 0 5
. 1 1 ? ′ N 取 实 P =17200N
2.1.4 校核手部结构的强度
(1)校核夹爪的剪切强度和挤压强度
夹爪的材料为45钢,其伸长率δ＞5%,属于塑性材料。
则许用应力[σ]= n
s
s
………………………………2.4
式中 σs ——材料的屈服点,45钢的屈服点σs =360 a MP ；
n——安全系数，对于塑性材料n＝1.32～3.5,取n=1.5。
则45钢的许用应力为[σ]=360/1.5=270 a
MP 其许用剪切应力为[τ]=(0.6～0.8)[σ]=162～216 a MP ,取[τ]=200 a MP 。 许用挤压应力为[ jy s ]=(1.7～2.0)[σ]=459～540 a MP ,取[ jy s ]=500 a MP 。 夹爪的剪切应力条件为τ=
A F Q ≤[τ]
…………………………2.5
式中 F Q——剪切面上的剪力(N)；
A——剪切面面积。
则τ= 20 20 2 17200
′ ′ ≈21.5 a MP ＜[τ]=200 a MP ,故夹爪的抗剪强度满足要求。
夹爪的挤压应力条件为 jy s =
jy
jy A F ≤[ jy s ]
…………………………2.6
式中 F jy——挤压面上的挤压力(N)；
A jy ——挤压面的计算面积(mm)。 则 jy s = a MP 3 . 14 30 20 2 17200
? ′ ′ ＜[ jy s ]=500 a MP ,故夹爪的挤压强度满足要求。
(2)校核绞链的剪切强度
绞链材料为45钢,其许用应力[τ] =200 a
MP
绞链的剪切应力条件为τ=
A
F Q ≤[τ]
则τ= 5 . 107 10 ) 20 36 ( 17200
? ′ - a MP ＜[τ]=200 a MP ,故绞链的抗剪强度满足要求。
(3)校核夹爪外套的剪切强度和挤压强度
夹爪外套材料为45钢,其许用切应力[τ] =200 a MP ,许用挤压应力[ jy s ]=500 a MP 夹爪外套的剪切应力条件为τ=
A F Q ≤[τ]
则τ= 1 . 35 2
)
10 16 ( 2 17200
2
2 ? - p a MP ＜[τ]=200 a MP ,故夹爪外套的抗剪强度满足要求。 夹爪外套的挤压应力条件为 jy s =
jy
jy A F ≤[ jy s ]
则 jy s =
a MP 6 . 27 26
) 20 32 ( 2 17200
? ′ - ′ ＜[ jy s ]=500 a MP ,故夹爪外套的挤压强度满足
要求。
(4)选用销轴
销轴材料为35钢,其许用应力[σ]= n
s
s
式中 σs——材料的屈服点,35钢的屈服点σs =315 a MP ；
则35钢的许用应力为[σ]= 5
. 1 310 =210 a
MP 其许用剪切应力为[τ]=(0.6～0.8)[σ]=126～168 a MP ,取[τ]=150 a MP 。 许用挤压应力为[ jy s ]=(1.7～2.0)[σ]=357～420 a MP ,取[ jy s ]=400 a MP 。 对于连接夹爪外套与夹爪处销轴的剪切应力条件为τ= A F Q ≤[τ]
则τ= 4
2 17200
2
d p ′
≤[τ] =150 a MP 即d≥16mm
为了提高强度取d=20mm,以下校核其挤压强度。
其挤压应力条件为 jy s =
jy
jy A F ≤[ jy s ]
jy s =
1 . 17 26
20 2 17200
? ′ ′ a MP 故该销轴的挤压强度满足要求。
按照同样方法可求得连接夹爪与铰链处销轴的直径 d=20mm 和连接连杆与铰链处销 轴的直径d=20mm。
机械手手部的具体形状和尺寸见零件图。
根据机械手的使用要求和自由度数的限制,以及为了结构简单,手部与臂部直接通 过拉杆连接而不需要设计腕部。
2.2 臂部的设计
通过对各种条件的综合考虑(整体结构、强度等),臂部的大体结构是把夹紧缸、升 降缸和回转缸从上到下依次布置在滑板上,其内部结构是拉杆通过连杆和夹紧缸的活塞 杆相联接,拉杆与连杆以及拉杆与活塞杆之间都是螺纹连接.为了提高拉杆的强度和装 拆的方便,在其外边加一空心轴.各部分的具体结构设计和一些细节问题分析如下: 2.2.1 夹紧缸的设计 1. 液压缸主要尺寸的确定
(1)液压缸工作压力的确定
液压缸工作压力主要根据液压设备的类型来确定,对不同用途的液压设备,由于工作 条件不同,通常采用的压力范围也不同.设计时,可用类比法来确定。
夹紧缸的工作压力初步确定为 1 p =5 a MP 。 (2)液压缸内径D 和活塞杆直径 d 的确定
F=P cm
h × ………………………………………2.7
式中 F——作用在活塞上的总机械载荷,F=19646N；
P——作用在活塞上的实际工作载荷；
cm h ——液压缸的机械效率，一般 cm h =0.9～0.97,取 cm h =0.95 则P=
cm F
h = 95 . 0
19646
=20680N
又P= 1
2 2 ) ( 4
p d D - p
……………………………………2.8
按液压缸工作压力 1 p =5 a MP ,选取
D
d
=0.45 则20680= 4 p
［ 2 2 ) 45 . 0 ( D D - ］×5
得D=78mm
经圆整取液压缸内径D=80mm
则活塞杆直径d=0.45D=0.45×80=36mm (3)液压缸壁厚和外径的计算
液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。
液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度。 从材料力学可知,承受内压力的圆 筒,其内压力分布规律因壁厚的不同而各异.一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。
液压缸的内径D 与其壁厚δ的比值D/δ≤10的圆筒称为厚壁圆筒,一般所用液压缸 均为厚壁圆筒,其壁厚按下面的公式计算:
[ ] [ ] )
1 4 . 0 4 . 0 (
2 - - + 3 y
y p p D s s d ………………………………2.9
式中 δ——液压缸壁厚(mm)；
D——液压缸内径（mm）；
P y ——试验压力，一般取最大工作压力的（1.25～1.5）倍,
取P y =1.3P=1.3×5=6.5 a MP ；
[ ] s ——缸筒材料的许用应力，其值为：锻钢[ ] s =110～120 a MP ；铸钢 [ ] s =100～110 a MP ；无缝钢管[ ] s =100～110 a MP ；高强度铸铁[ ] s =60 a MP ；灰铸铁 [ ] s =25 a MP 。 夹紧缸缸体材料为45钢,采用模锻进行锻造,其许用应力[ ] s =115 a MP 。
则 5 . 17 ) 1 5
. 6 4 . 0 115 5
. 6 4 . 0 115 ( 2 80 ? - ′ - ′ + 3
d mm 取壁厚δ=20mm
则缸筒外径 = + = d 2
1 D D 80+20×2=120mm 为了增强液压缸缸体的强度,在缸体外壁加上一材料为45钢的隔套,取隔套的壁厚 为 1 d =20mm,则隔套外径为 160 20
2 120 2
1 1
2 = ′ + = + = d D D mm。 (4)夹紧缸工作行程的确定
液压缸工作行程长度,可根据执行机构实际工作的最大行程来确定。
夹紧缸的工作行程等于夹紧工件到松开工件,活塞移动的距离,它的工作行程较小, 确定为30mm 即可。
(5)缸盖厚度的确定
一般液压缸多为平底缸盖,其有效厚度t 按强度要求可用下面两式进行近似计算。 无孔时
[ ]
s y
P D t 2
433 . 0 3 ……………………………2.10
有孔时 [ ] )
( 433 . 0 0 2 2
2
d D D P D t y - 3 s ……………………………2.11
式中
t——缸盖有效厚度(mm)；
D 2—— 缸盖止口内径(mm)；D 2=80mm d 0——缸盖孔的直径(mm)；
[ ] s ——缸盖材料的许用应力,其材料为HT200, [ ] s =25 a MP 。
夹紧缸缸盖无孔,按公式(2.10)计算得: 6 . 17 25
5
. 6 80 433 . 0 ? ′ 3 t mm 取t=20mm
(6)最小导向长度的确定
当活塞杆全部外伸时,从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离H 称为最小 导向长度。如果导向长度过小,将使液压缸的初始挠度(间隙引起的挠度)增大,影响液压 缸的稳定性,因此设计时必须保证有一定的最小导向长度。
对一般的液压缸,最小导向长度H 应满足以下要求: 2 20 D L H + 3 ………………………………2.12
式中 L——液压缸的最大行程； D——液压缸的内径。 则 H≥ 2 80
20 30 + =41.5mm
取H=70mm
活塞的宽度B 一般取B=(0.6～1.0)D,
则夹紧缸的活塞宽度B=48～80mm,取B=50mm 即可。 (7)缸体长度的确定
液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和.缸体外形长度还要考虑 到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径的20～30倍。
则夹紧缸缸体长度L=30+50+20+20+15=135mm。 (8)活塞杆的稳定性验算和强度验算 ①活塞杆的稳定性验算
根据材料力学的理论,一根受压的细长直杆,在其轴向负载 F r 超过稳定性临界力 F k 时,失去原有直线状态下的平衡,称为失稳。
因此,受轴向压力的活塞杆的稳定条件可表示为:
k
k
r F F h ￡
…………………………………………2.13
式中 ηk ——稳定性安全系数,一般取ηk =2～4.
活塞杆的临界力F k ,可按材料力学中有关公式计算。
由于活塞杆的长度L 远小于其直径 d 的10倍(即L<10d),可不必进行稳定性验算。 ②活塞杆强度验算
当 10 < d
l
时: [ ] s p s ￡ - =
)
( 4 2
1 2 d d F R
………………………………2.14
式中 d 1——空心活塞杆内径,对实心活塞杆d 1=0；
[ ] s ——活塞杆材料的许用应力，其材料为45钢，则[ ] s =270 a MP 。
则 3 . 19 )
10 36 ( 19646
4 2
3 ? ′ ′ ′ =
- p s a MP < [ ] s =270 a MP 显然活塞杆强度满足要求。
(9)连接杆稳定性的验算
由于连接杆 9 52
446
? = d l ,比较接近10,因此对其进行稳定性验算。
该结构为两端固定,其长度折算系数μ=0.5。
其惯性矩 64 4
d I p = ,故惯性半径r = 13
4 52
4 4 64 2 4 = = = ′ = d d d A I p p 柔度计算公式为: r
l
m l = ……………………………………2.15
式中
l——活塞杆的计算长度； l=446mm μ——长度折算系数；
r——惯性半径。
则 60
18 13
446 5 . 0 = < ? ′ = s l l ,为粗短杆。
对于拉杆,其材料为Q235A 钢,根据Q235A 钢的经验抛物线公式:
2
al s s - = s lj ………………………………………2.16
式中
lj s ——材料的临界应力；
s s ——材料的屈服点； a ——与材料性质有关的常数。
对于Q235A 钢, s s =235 a MP ,a =0.00668,代入公式(2.16)中:
2
00668 . 0 235 l
s - = lj 故用经验抛物线公式计算临界力:
494395 4
) 10 52 ( 10 ) 18 00668 . 0 235 ( ) 00668 . 0 235 (
2
3 6
2
2
? ′ ′ ′ ′ ′ - = - = - p l A F k N
对于连接杆稳定性条件为: k
k
r F F h ￡ 式中
F r ——连接杆的轴向载荷； F r =19646N
ηk ——稳定性安全系数,一般取ηk =2～4，取ηk =4。
则 123599 4
494395 = N>>19646N,因此满足稳定性条件。
(10)拉杆稳定性的验算
由于拉杆 10 5 . 7 42 314
< ? = d l ,可不必进行稳定性验算。
2. 夹紧缸的结构设计
液压缸主要尺寸确定以后,就进行各部分的结构设计。主要包括:缸体与缸盖的连接 结构、活塞杆与活塞的连接结构、活塞杆导向部分结构、密封装置、缓冲装置、排气装 置及液压缸的安装连接结构等。由于工作条件不同,结构形式也各不相同。设计时根据 具体情况进行选择。
(1)缸体与缸盖的连接形式
缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关.在结构简单、 容易加工、便于装拆的前提下,采用内六角圆柱螺钉进行连接。由于压力较大,为了保证 联接的可靠性，需要校核联接螺钉的强度。
在这种联接中，每个螺钉在危险剖面(螺纹根部横截面)上承受的拉力 Q o 是工作载 荷Q 与剩余锁紧力Q s 之和。即： S
Q Q Q + = 0 ……………………………2.17
式中 Q——工作载荷； Z
P
D Z P
Q 4
2
p = = …………………………2.18
P——缸盖所受的合成液压力； P=20680N Z——螺钉数目； t
D Z 0
p =
…………………………2.19
D 0——螺钉中心所在圆的直径； D 0=100mm
t——螺钉间距，根据工作压力P=5 a MP ，查表取t=90mm； Q s ——剩余锁紧力。 Q s =KQ，取K=1.6。
则 5 . 3 90 100 ? = p Z ，取Z=4。
5170 4 20680 = = Q N
8272 6 . 1 5170
= ′ = S Q N 故 13442 8272 5170 0 = + = Q N 因此螺钉的强度条件： [ ] l d Q s p s ￡ =
4
3 . 1 2 0
合 …………………………2.20
式中 d——螺纹直径；d=8mm
[
] l s ——许用拉应力； [ ] l s = n
s s
…………………………2.21
σs ——螺钉材料的流动极限； σs =360 a
MP n——安全系数,取n=1.2。
则 ( )
256 4
10
8 13442
3 . 1 2
3 ? ′ ′ ′ =
- p s 合 a
MP 而[ ] l s = 300 2
. 1 360 = a MP > 256 = 合 s a
MP 即满足强度要求。
(2)活塞杆与活塞的连接结构 为了使结构简单,采用整体式结构。 (3)活塞杆导向部分的结构
活塞杆导向部分的结构,包括活塞杆与端盖导向套的结构,以及密封、防尘和锁紧装 置等。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导向,也可以做成与端盖分开的导向套结 构。后者导向套磨损后便于更换,所以应用较普遍。导向套的位置可安装在密封圈的内 侧,也可以装在外侧。机床和工程机械中一般采用装在内侧的结构,有利于导向套的润 滑；而油压即常采用装在外侧的结构,在高压下工作时,使密封圈有足够的油压将唇边张 开,以提高密封性能。
活塞杆处的密封形式有 O 形、V 形、Y 形和 Y z 形密封圈.为了清除活塞杆处外露部 分沾附的灰尘,保证油液清洁及减少磨损,在端盖外侧增加防尘圈。常用的有无骨架防尘 圈和J形橡胶密封圈,也可用毛毡圈防尘。
为了结构简单,夹紧液压缸的活塞杆导向部分的结构是把导向套和下端盖以及缸体 做成一体,活塞杆与导向部分采用O形密封圈进行密封即可。
(4)活塞及活塞杆处密封圈的选用
活塞及活塞杆处的密封圈的选用,应根据密封的部位、使用的压力、温度、运动速 度的范围不同而选择不同类型的密封圈。
活塞及活塞杆与密封腔体处的密封均采用O形密封圈进行密封即可。
(5)液压缸的缓冲装置
液压缸带动工作部件运动时,因运动件的质量较大,运动速度较高,则在到达行程终 点时,会产生液压冲击,甚至使活塞与缸筒端盖之间产生机械碰撞。为了防止这种现象的 发生，在行程末端设置缓冲装置。常用的有以下几种：环状间隙式节流缓冲装置、三角 槽式节流缓冲装置和可调节流缓冲装置，本处采用的是节流调速阀来达到缓冲的目的。 必须指出的是上述缓冲装置，只能在液压缸全行程终了时才起缓冲作用，当活塞在行程 过程中停止运动时，上述缓冲装置不起缓冲作用。这时在回油路上可设置行程阀来实现 缓冲。
(6)液压缸的安装连接结构
液压缸的安装连接结构包括液压缸的安装结构、液压缸进出油口的连接等。
①液压缸的安装形式
根据安装位置和工作要求不同，有长螺栓安装、脚架安装、法兰安装、轴销和耳环 安装等形式。夹紧液压缸采用直立的形式支撑在空心轴上，其重心作用于导轨上。
②液压缸进、出油口形式及大小的确定
液压缸的进、出油口，可布置在端盖或缸体上，对于活塞杆固定的液压缸，进、出
油口可设在活塞杆端部。如果液压缸无专用的排气装置，进、出油口应设在液压缸的最 高处，以便空气能首先从液压缸排出。进、出油口的形式一般选用螺孔或法兰连接。根 据夹紧缸的内径，确定螺孔连接油口的安装尺寸为M27×2。
夹紧液压缸的整体结构和公差配合见装配图，各零件的具体结构、尺寸、技术要求、 公差及表面粗糙度详见零件图。
2.2.2 升降缸的设计 1．液压缸主要尺寸的确定 (1)液压缸工作压力的确定
升降缸的工作压力初步确定为 1 p =2 a MP 。 (2)液压缸内径D 和活塞杆直径 d 的确定 由公式(2.7)得: 3920 9
. 0 3500
? =
=
cm
F
P h N 又由公式(2.8): 1
2 2 ) ( 4 p d D P - = p
则 130 ) 10 110 ( 10
2 3920 4 4 2
3 6 2 1 ? ′ + ′ ′ ′ = + =
- p p d p P D mm 即液压缸内径D=130 mm,活塞杆直径d=110 mm。 (3)液压缸壁厚和外径的计算
对于液压缸的内径 D 与其壁厚δ的比值 D/δ≤10 的厚壁圆筒,其壁厚按公式(2.9) 进行计算:
[ ] [ ] )
1 4 . 0 4 . 0 (
2 - - + 3 y
y p p D s s d 式中
P y ——试验压力，一般取最大工作压力的（1.25～1.5）倍,
取P y =1.3P=1.3×2=2.6 a MP ；
[
] s ——缸筒材料的许用应力, 材料为 45 钢,采用模锻进行锻造,其许用应 力[ ] s =115 a MP 。
则 7 . 12 ) 1 6 . 2 4 . 0 115 6
. 2 4 . 0 115 ( 2 130 ? - ′ - ′ + 3 d mm
取壁厚δ=18mm
则缸筒外径 = + = d 2
1 D D 130+18×2=166mm 此外由于在进出油口上有凸台,其内径D=130 mm,外径D 2=200 mm,具体见零件图。 (4)升降缸工作行程的确定
液压缸工作行程长度,可根据执行机构实际工作的最大行程来确定。 升降缸的工作行程等于机械手夹紧工件后所提升的最大高度为70mm。 (5)缸盖厚度的确定
升降缸缸盖上有连接缸体的孔,其有效厚度t 按有孔进行近似计算。 由公式(2.11) [ ] )
( 433 . 0 0 2 2
2 d D D P D t y - 3 s 式中
t——缸盖有效厚度(mm)；
D 2——缸盖止口内径(mm)；D 2=110mm d 0——缸盖孔的直径(mm)； d 0=16mm
[ ] s ——缸盖材料的许用应力,其材料为HT200, [ ] s =25 a MP 。
则 6 . 16 )
16 110 ( 25 110
6 . 2 110 433 . 0 ? - ′ ′ ′ 3 t mm
取t=18mm
(6)最小导向长度的确定
对一般的液压缸,最小导向长度H 应满足以下要求:
由公式(2.12) 2 20 D
L H +
3 式中
L——液压缸的最大行程；
D——液压缸的内径。 则H≥ 2 110
20 70 + =68.5mm
取H=136mm
活塞的宽度B 一般取B=(0.6～1.0)D,
则升降缸的活塞宽度B=78～130mm,取B=90mm 即可。 (7)缸体长度的确定
则升降缸缸体长度L=20+70+90+30+136=346mm。 (8)活塞杆的稳定性验算和强度验算 ① 活塞杆的稳定性验算
10 3 110
346 < ? = d l 由于活塞杆的长度L 远小于其直径 d 的10倍(即L<10d),可不必进行稳定性验算。 ②活塞杆强度验算
当 10 < d
l
时由公式(2.14): [ ] s p s ￡ - =
)
( 4 2
1 2 d d F R
式中 d 1——空心活塞杆内径,对实心活塞杆d 1=0；
[ ] s ——活塞杆材料的许用应力，其材料为45钢，则[ ] s =270 a MP 。
则 2 . 1 )
10 110 ( 3500
4 2
3 ? ′ ′ ′ =
- p s a MP << [ ] s =270 a MP 显然活塞杆强度满足要求。 2. 升降缸的结构设计
液压缸主要尺寸确定以后,就进行各部分的结构设计。 (1)缸体与缸盖的连接形式
缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关.在结构简单、 容易加工、便于装拆的前提下,采用内六角圆柱螺钉进行连接。由于工作压力较小,不需 要校核联接螺钉的强度。
(2)活塞杆与活塞的连接结构
为了使结构简单,将活塞与活塞杆做成一体的,形成活塞套,套在空心轴上。 (3)活塞杆导向部分的结构
升降缸的活塞杆采用两端同时导向的结构,上端是把导向套和端盖做成一体,利用 端盖直接导向,下端利用过渡部分进行导向。活塞杆与导向部分采用 O 形密封圈进行密 封即可。
(4)活塞及活塞杆处密封圈的选用
活塞及活塞杆处的密封圈的选用,应根据密封的部位、使用的压力、温度、运动速 度的范围不同而选择不同类型的密封圈。
活塞及活塞杆与密封腔体处的密封均采用O 形密封圈即可。 (5)液压缸的缓冲装置
升降缸采用的是节流调速阀来达到缓冲的目的。必须指出的是该缓冲装置，只能在 液压缸全行程终了时才起缓冲作用，当活塞在行程过程中停止运动时，该缓冲装置不起
缓冲作用。这时在回油路上可设置行程阀来实现缓冲。
(6)液压缸的安装连接结构 ①液压缸的安装形式
升降液压缸采用竖直的方式安装在回转缸的上方，其重心作用于回转缸上。 ②液压缸进、出油口形式及大小的确定
升降缸的进、出油口布置在缸体上。进、出油口的形式选用螺孔连接。根据移动缸 的内径，确定螺孔连接油口的安装尺寸为M27×2。
升降液压缸的整体结构和公差配合见装配图，各零件的具体结构、尺寸、技术要求、 公差及表面粗糙度详见零件图。
2.2.3 回转缸的设计
回转液压缸系指输出轴能够直接输出转矩、并往复回转一定角度(一般小于 360°) 的液压缸,又称为摆动液压马达。本次设计采用的是单叶片式摆动液压缸。它由缸体、 端盖、定片、动片、花键套等主要零件组成。其中定片与缸体紧固在一起,动片与花键 套连成一体。为了防止油的泄漏，定片内侧与动片外侧各嵌有一个小叶片，由弹簧片保 证小叶片与花键套或缸体的密封。当压力油接通某一油口，另一油口接通回油时，动片 两侧开有的径向槽与外圆两端面的三角槽相通，便于启动时通压力油，当动片摆至终点 时能起缓冲作用。 1．液压缸主要尺寸的确定
(1)液压缸工作压力的确定
回转缸的工作压力初步确定为P=4 a MP 。 (2)液压缸内径D 的确定
cm
M M h × = 外 ……………………………………2.22
式中 外 M ——作用在动片上的外负载力矩； 外 M =600 m N × (见液压部分计算)
M ——驱动力矩；
cm h ——回转缸的机械效率；取 cm h =0.90
则驱动力矩 m N M M cm
× ? =
=
667 90
. 0 600
h 外
液压缸内径 2 8 d bP
M
D + =
…………………………………2.23
式中 P——回转缸的工作压力； P=4 a
MP b——动片宽度； b=25mm
d——输出轴与动片联接处的直径； d=120mm 则 ? ′ + ′ ′ ′ ′ =
- - 2
3 6
3 ) 10 120 ( 10
4 10 2
5 667 8 D 168.6mm 取回转缸内径D=170mm (3)液压缸壁厚和外径的计算
因回转缸缸体与升降缸缸体连接在一起,根据设计的需要,二者的外径相等，则 D 1=220mm，其壁厚 25 2
170
220 2 1 = - = - = D D d mm。 (4)定片尺寸的确定
定片是大圆半径为85、小圆半径为60的四分之一圆环,其两侧均开有径向槽,并和 外圆端面的三角槽相通,便于启动时通压力油,当动片摆至终点时还能起到一定的缓冲 作用。
定片固定在回转缸的缸体上，由一个内六角圆柱头螺钉和一个圆柱销将定片与缸体 固定在一起。
(5)动片尺寸的确定
由于回转缸的作用是带动机械手手臂转动 90°,因此动片的形状是一个 180°的半 圆环形弧,其外径为 85,内径为 60,宽度为 25,与定片尺寸相同。动片固定在带动轴一起 转动的花键套上。 为了使通油顺畅， 在动片的两侧也分别开有一个径向槽和一个三角槽， 槽的具体尺寸见零件图。
(6)缸体长度的确定
回转缸缸体长度没有特别要求,但也不要过长或过短,只要满足要求即可。 回转缸缸 体长度定为140mm。
(7)动片和定片的长度的确定
动片和定片的长度等于缸体长度减去缸体与升降缸连接部分的长度和缸盖伸进缸体 内部的长度。因此，L=140-20-20=100mm。
(8)花键套尺寸的确定
花键套材料选用45钢,其外径D=120mm,内径d=80mm,长度待定,在上面拉出一段花键 即可,长度初步确定为160mm。
(9)缸盖厚度的确定
回转缸的缸盖承受手臂和工件的重量,只要满足挤压强度即可。厚度初步确定为 20 mm，再验算其挤压强度。
先估算重量: 980 8 . 9 ) 30 70 ( = ′ + = = mg G N 其挤压强度 ? ′ - ′ = =
-6 2 2 10
) 90 220 ( 4
980 p s S G 0.04 a MP 缸盖材料为HT200,其许用应力[ ] s =25 a MP 显然 ] [s s << ,则缸盖的挤压强度满足要求。 即缸盖厚度尺寸为： 20 = d mm。 (10)花键套强度校核
回转缸的动片转动时,转动惯量主要作用于花键套上,因此必须校核其强度。则回转 缸的输出转矩按下式计算:
m
d D b P Z T h × - × × × = 4
2
2 ………………………………2.24
式中
T——回转缸的输出转矩； Z——叶片数； Z=1
P——进出油口的压力差； P=4 a MP D——叶片顶部直径； D=170mm d——叶片根部直径； d=170mm b——转动叶片的轴向宽度； b=100mm ηm ——回转缸的机械效率，取ηm =0.90 则
m
N T × ? ′ ′ - ′ ′ ′ ′ ′ = - -
816 4
90 . 0 10 ) 120 170 ( 10 100 10 4 1 6 2 2 3 6 花键上所承受的法向力: ? ′ = =
-3
10 40 816
r T F n 19.43KN 其挤压应力 ? ′ ′ ′ = = - 2
3 3 2 )
10 40 ( 10 43 . 19 p p s r F n
3.6 a MP 而花键套与花键轴的材料为45钢,其许用应力[ ] s =150 a
MP
则 ] [s s < ,挤压强度满足要求。 2.2.4 滑板的设计
滑板的主要功能是支撑夹紧缸、升降缸和回转缸的重量,并带动手臂和工件在导轨 上水平移动。对于滑板没有严格的机械性能要求，材料选用 HT200，采用铸造毛坯。 1．滑板的主要结构设计
(1)滑板与导轨连接部分的设计
为了便于制造,且提高导轨的力学性能,把导轨做成圆柱形。因此，滑板上与导轨相 连的部分就要做成孔状，从而实现滑板在导轨上的移动。
(2)支撑手臂部分的设计
滑板的上面与回转缸相连,下面与固定齿条相连，上下端面均加工成水平面。滑板的 左边与移动缸的连接板相连，加工成竖直面。为了使结构对称，滑板的右边也加工成竖 直面。为了具有较好的力学性能，滑板的前后面加工成圆弧过渡的斜面。 2．滑板的主要尺寸的确定
(1)滑板的长、宽、高的确定
根据使用的需要,滑板的外形尺寸初步确定为380×600×120mm,在下面将对其进行 强度校核。
(2)滑板上的孔的尺寸的确定
由于滑板在导轨上滑动,因此滑板上的孔的尺寸根据导轨的直径来确定。 导轨的材料 为 45 钢,其尺寸初步确定为 60mmH9,与其形成间隙配合的滑板上的孔的尺寸初步确定为 60mmh9.在滑板与回转缸缸盖相连的部分,铣出一个半径为120mm,深度为20 mm 的圆孔便 于安装。
(3)校核滑板的弯曲强度
在滑板的中点处,产生最大弯矩.如图2-1所示:
最大弯矩 4
max Gb
M = ………………………………………2.25
式中 G——滑板的重量； G= ? ′ ′ ′ ′ ′ = - 8 . 9 10 120 600 380 7 3
vg r 1877N
b——滑板的宽度。 b=600mm 则 m
N M × = ′ ′ = -
282 4
10 600 1877 3 max
图 2-1 滑板弯矩图
而矩形截面的抗弯截面系数为： 6 2
lh W z =
………………………2.26
式中 l——滑板的长度； l=380mm
h——滑板的高度。 h=120mm 则 3 3
2 912 6
10 120 380 cm W z = ′ ′ =
- ? ′ = =
-6
max max 10 912 282
z
W M s 0.31 a MP 滑板材料为HT200,其许用应力[ ] s =25 a MP 。 显然 ] [ max s s << ,则滑板的强度满足要求。
2.3 机身各部分的设计
2.3.1 移动缸的设计 1．液压缸主要尺寸的确定
(1)液压缸工作压力的确定
移动缸的工作压力初步确定为 1 p =3 a MP 。 (2)液压缸内径D 和活塞杆直径 d 的确定 由公式(2.7)得: P=
cm F
h = 95 . 0
14330
=15080N
式中 F——作用在活塞上的总机械载荷,F=14330N；(见液压部分计算)
P——作用在活塞上的实际工作载荷；
cm h ——液压缸的机械效率，一般 cm h =0.9～0.97,取 cm h =0.95 又由公式(2.8)得: P= 1
2 4 p D p
则液压缸内径 80 10 3 15080
13 . 1 4 6
1
? ′ = =
p P D p mm 按液压缸工作压力 1 p =3 a MP ,选取
D
d
=0.5 则活塞杆直径d=0.5D=0.5×80=40mm (3) 液压缸壁厚和外径的计算
液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。
对于液压缸的内径 D 与其壁厚δ的比值 D/δ≤10 的厚壁圆筒,其壁厚按公式(2.9) 进行计算:
[ ] [ ] )
1 4 . 0 4 . 0 (
2 - - + 3
y
y p p D s s d 式中
P y ——试验压力，一般取最大工作压力的（1.25～1.5）倍,
取P y =1.3P=1.3×3=3.9 a MP ；
[ ] s ——缸筒材料的许用应力, 材料为45钢,其许用应力[ ] s =115 a MP 。
则 ? - ′ - ′ + 3
) 1 9
. 3 4 . 0 115 9
. 3 4 . 0 115 ( 2 80 d 15.2mm 取壁厚δ=16mm
则缸筒外径 = + = d 2 1 D D 80+16×2=112mm (4)移动缸工作行程的确定
液压缸工作行程长度,可根据执行机构实际工作的最大行程来确定。
移动缸主要用于带动滑板和滑板上手臂的各部分做平行移动，因此它的工作行程等 于 L=400mm。但由于此处采用了齿轮齿条传动的增倍机构，所以对于活塞杆或移动缸来 说其工作行程实际为200mm。
(5)缸盖厚度的确定
移动缸缸盖上有连接缸体的孔,其有效厚度t 按有孔进行近似计算。 由公式(2.11) [ ] )
( 433 . 0 0 2 2
2
d D D P D t y - 3 s 式中 t——缸盖有效厚度(mm)；
·· 铸钢轴承座铸造工艺设计与验证 收稿日期：2018-01-02收到初稿，2018-03-08收到修订稿。 作者简介：李伟华（1985-），男，工程师，硕士，主要从事铸造工艺设计与开发工作。E-mail ：liweihua007@https://www.doczj.com/doc/e99790794.html, 李伟华1，陈 成2，张云博3 （1.广州启帆工业机器人有限公司，广东广州511356；2.国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心， 广东广州510530；3.上海重型机器厂有限公司，上海200245） 摘要：针对传统工艺铸件试制周期长，以铸钢轴承座为例，采用铸造CAE 软件Experto-ViewCast 辅助工艺设计和凝 固模拟验证，快速地确定了工艺方案，该方案生产的轴承座质量良好。铸造CAE 技术的应用，可缩短铸件试制周期，且减少铸造缺陷的产生。 关键词：工艺设计；铸造CAE ；轴承座 中图分类号：TG269 文献标识码：A 文章编号：1001-4977（2018）05-0447-04 LI Wei-hua 1, CHEN Cheng 2, ZHANG Yun-bo 3 (1. Guangzhou STS Industrial Robot Co., Ltd., Guangzhou 511356, Guangdong, China; 2. Patent Examination Cooperation Center of the Patent Office, SIPO, Guangdong, Guangzhou 510530, Guangdong, China; 3. Shanghai Heavy Machinery Plant Co., Ltd., Shanghai, 200245, China) Casting Process Design and Practical Production for Cast Steel Bearing Block To aim at overcoming the long development time of the traditional process design method for castings, the cast steel bearing block was taken as an example. By using CAE software Experto-ViewCast, the process design and solidification simulation were done for the cast steel bearing block, and its casting process scheme was determined quickly. The quality of the bearing block produced based on the process scheme was good. By using the casting CAE technology, the process design time of castings can be shortened, and the casting defects can be reduced. casting process design; casting CAE; bearing block 铸造 FOUNDRY May 2018Vol. 67 No.5 铸件新产品工艺设计通常基于模数法和热节圆法，工艺方案的优劣则由首件产品的检查结果来判断。首件产品往往存在较多的或者严重的缺陷，需要进行多次浇注试验来调整工艺设计。该方法不仅材料浪费严重，而且工艺优化周期长，无法满足新产品开发的需求。铸造CAE 技术以铸件充型和凝固过程为研究对象，采用数值分析技术、数据库技术与可视化技术，计算和显示铸件成形过程中的流场、温度场和应力场等分布，并根据模拟结果预测铸件质量，从而改进铸造工艺[1]。 作者在工艺设计过程中，采用铸造CAE 技术提前预测产品缺陷，根据缺陷进行工艺设计，并模拟产品凝固过程，用模拟替代浇注试验。该方法经作者多次实践，取得了良好的效果，可减少铸造缺陷，同时缩短铸件试制的周期。本研究以铸钢轴承座为例，介绍了铸造CAE 软件Experto-ViewCast 辅助工艺设计和凝固模拟的过程。 图1为轴承座零件三维实体模型，其整体尺寸为 1770 mm ×1 660 mm ×1 165 mm ，轴孔尺寸为Φ1 160 mm 。轴承座为对称结构，局部厚实部位位于两端，最大厚度为516 mm ；净重11 711 kg ，材质为ZG230-450，化学成分要求见表1，力学性能要求见表2；轴孔Φ1 160 mm 面UT 探伤和MT 探伤，探伤验收标准依照JB/T5000.14—2007；铸件内部不得有缩孔、缩松、气孔、夹杂及裂纹等；表面不得有粘砂、夹砂、飞边、毛刺及氧化皮等。 图1 轴承座三维实体模型 Fig. 1 The three-dimensional solid model of the bearing block 表1化学成分要求 Table 1The requirement of chemical composition w B /% C 0.22~0.29Si 0.70~1.2 Mn 0.30~0.50 S ≤0.020 P ≤0.020 厚实部位 447万方数据
摘 要 对工业机械手各部分机械结构和功能的论述和分析，设计了一种圆柱坐标形式机械 手。重点针对机械手的立柱、手臂、手爪等各部分机械结构以及机械手控制系统进行了 详细的设计。具体进行了机械手的总体设计，立柱结构的设计，机械手手臂结构的设计， 末端执行器（手爪）的结构设计，机械手的机械传动机构的设计，机械手驱动系统的设 计。同时对液压系统和控制系统进行了理论分析和计算。基于PLC对机械手的控制系统 进行了深入细致的设计，通过对机械手作业的工艺过程和控制要求的分析，设计了控制 系统的硬件电路，同时编制了机械手的控制程序，达到了设计的预期目标。 关键词：机械手,可编程控制器PLC,液压伺服定位,电液系统
Abstract Integratting the knowledge of the past four years of Machine, discuss and analysis the each part and function of manipulator? design a kind of cylinderical coordinate manipulator used to pack and unload work piece for CNC machine tools. In particular, made the detailed design about base, arm, and end effector and the control system etc. including Total design, waist’s construction design, the arm’s construction design, the wrist’s construction design, the end effector’s construction design, and the drive system of manipulator. At the same time, analysis and compute the hydraulic pressure system and control system. Deeply design the manipulator’s control system, which based on PLC. After analysis about the craft process and the requests of the manipulator, the hardware circuit and the control program of the manipulator then is designed. In a word, the design of the manipulator has come to the anticipant object. Keyways: Manipulator, Programmable Logic Controller, Hydraulic servo control, Electrohydraulic system
机械制造技术基础 课程设计说明书 设计者： 指导教师： 学号： 班级：
机械制造技术基础课程设计任务书设计题目升降杆轴承座零件图 轴承座两端面的夹具 内容： 1.零件图1张 2.毛坯图1张 3. 机械加工工艺过程综合卡片1张 4. 铣床夹具装配图1张 5. 铣床夹具零件图1张 6. 课程设计说明书1份
目录 一、零件的分析 (1) （一）零件的作用 (1) （二）零件的工艺分析 (1) 二、工艺规程设计 (2) （一)确定毛坯的制造形式 (2) （二）基面的选择 (2) （三）制定工艺路线 (2) （四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 (4) （五）确立切削用量及基本工时 (5) 三、夹具设计 (13) （一）问题的提出 (13) （二）卡具设计 (13) （三）夹具零件 (14) 四、设计体会 (17) 五、参考文献 (18)
序 言 机械制造技术基础课程设计是在学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.是进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 希望能通过这次课程设计对我们未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼我们的分析问题、解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。 一、零件的分析 （一） 零件的作用 题目所给的零件是升降杆的支承部件——升降杆轴承座。该零件适用范围广，主要用于支承轴类的零件。使轴类零件能获得所需的同轴度和很高的回转精度，能保证运动的可靠性。 （二） 零件的工艺分析 轴承座有三组加工表面，并有一定位置要求，其中尺寸要求较高的有：具体分述如下： 1. 以0.046052φ+的中心加工表面 这一组加工表面包括：一个82mm ?110mm 的矩形表面及长宽各为50mm 深度为2mm 的矩形槽。其中，主要加工表面为82mm ?110mm 的矩形表面。 2. 以82mm ?110mm 的矩形表面加工表面 这一组加工表面包括：两个78φ圆柱的左右表面及表面外的螺纹孔；两个0.046052φ+圆柱的内表面；两圆柱上的两个孔。 这两组加工表面之间有着一定位置要求，主要是： 两个0.046052φ+孔相对底平面之间的平行度公差为0.12。
机械加工技术 课程设计说明书 设计题目：设计“轴承座”零件的机械加工 工艺规程及工艺装备 班级 设计者 指导教师 机械制造工艺学课程设计任务书
题目：设计轴承座零件的加工工艺规程 生产纲领： 5000件 生产类型：批量生产 内容： 1.产品零件图 1张 2.产品毛坯图 1张 3.机械加工工艺过程卡片 1套 4.机械加工工序卡片 1套 5. 课程设计说明书(5000～8000字) 1份 班级 学生 指导教师 目录 前言……………………………………………………………………………………………
课程设计说明书正文………………………………………………………………………… 一、零件的分析…………………………………………………………………………… （一）、零件的作用……………………………………………………………………… （二）、零件的工艺性分析……………………………………………………………… 二、确定生产类型………………………………………………………………………… 三、确定毛坯……………………………………………………………………………… (一)、确定毛坯的种类……………………………………………………………… (二)、绘制铸造件毛坯图…………………………………………………………… 四、工艺规程设计………………………………………………………………………… (一)定位基准的选择…………………………………………………………………… (二)工艺路线的拟定…………………………………………………………………… （三），机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定…………………………………` 五、工装设计分析提设计任务书…………………………………………………………… 六、小结………………………………………………………………………………………… 七、主要参考文献……………………………………………………………………………… 前言
毕业设计论文 设计（论文）题目：轴承座铸造工艺及工装设计 下达日期： 2007 年 4 月 28 日 开始日期： 2007 年 4 月 28 日 完成日期： 2007 年 6 月 8 日 指导教师：小峰 学生专业：材料成型与控制技术 班级：材料0401 学生姓名：春晖 教研室主任： 材料工程系
摘要 铸造是一种将金属熔炼成流动的液态合金，然后浇入一定的几何形状、尺寸大小的型腔之中，凝固冷却后成为成为所需要的零件毛坯的一种制作方法。 本文通过对铸造这一特殊工种的诠释和此铸件的特点相结合给予了比较合理的方法。从铸造工艺的设计到整个铸造工艺的设计我们对此都作了比较详细的论证、对比、数据和计算，并且从中选择较优的方法和方案给以了较合理的应用和实施。 首先我们对所设计的的铸件进行了认真的分析，读懂零件图的几何形状、主要结构和特殊部位以及铸件的工艺要求、工装要求等给以较合理的思考。其次设计此铸件的整个工艺过程：其中包括铸造方法的选择、分型面的选择及确定、浇注系统的选择及计算设计、铁液的凝固、以及对所要产生缺陷的防止方法和补缩等问题上午考虑设计。然后对所设计的工艺过程进行工装设计：其中包括模样的设计、模底板的设计、芯盒的设计、砂箱的设计等，而且对这些工装的定位及夹紧等问题进行解决。最后对所设计的整个过程给以检验、总结。进一步对此设计的成功率给以进一步的保障。 关键词：铸造，工艺，工装，缺陷 BEARINGSEAT TECHNRQUE FROCK DEVISE
ABSTRACT Making the smelt metal become the mobile liquid state alloy, pouring-in solidifies in the type cavity having the certain geometry form and dimension, becoming something be needed part blank after cooling down. This making method is called cast-on outwell. This passage has given comparatively rational method through the annotation to one peculiar kind of work in production combining with this casting characteristic .And in entire casting technique design, we have all made comparatively detailed demonstration , contrast, and compute , have chosen the best method and scheme , have carried out more rational application and be put into effect。We have carried out conscientious analysis on what be designed that casting first , have read the geometry form , main structure and peculiar location knowing part picture, casting technological requirements , frock request etc.， giving more rational thinking. Secondly, design the casting entireness procedure including cast-on outwell method choice, mark type choice and for sure, teeming system choice and secretly scheme against design, iron liquid solidification, and face to face need to come into being defect preventing from method and fill a vacancy and so on . The frock being in progress to what the designed procedure is designed, it includes the appearance design , model bottom board design , core box design , the sand box design etc., the problem such as fixing position and clamping to these frocks is in progress solve. Finally we checked and summed up entire process of the designs, Give a further guarantee further to the success rate that this designs. KEY WORDS:casting，technique，frock，defect
套类零件自动上下料机构设计 设计者：
摘要 针对数控车床设计的一种套类零件自动上下料机构，实现了坯料的抓取、自动定位、夹紧以及工件的回放。该机构主要由自动安装夹具，坯料、工件拾取机械手，动力及控制系统组成。零件的自动定位、夹紧由弹簧涨胎心轴实现，涨胎心轴是以工件的内孔表面定位，由气缸驱动弹性筒夹向外扩涨，实现工件的定位和夹紧的。坯料、工件的拾取、回放是由单臂形式的机械手通过伸缩、旋转以及俯仰等运动实现的，这些运动均由气缸驱动获得。本设计中，为实现工件的自动上下料，单臂机械手的运动与涨胎心轴的张合需进行紧密配合。考虑到所夹持工件的实际尺寸、质量等因素，本机构采用气动、电气控制实现了坯料和工件的拾取、安装、回放过程的自动完成。 关键词：自动上下料；气动机械手；气动夹具；套类零件
Abstract This paper is aimed at designing a sleeve parts automatic baiting agencies for a CNC lathe.Its function is processing the crawls, automatic positioning and clamping of the workpiece.The automatic baiting agencies mainly consist of the automatic fixture, the manipulator for picking up the workpiece and billets and the drive and control system.Among them,the automatic positioning and clamping of the sets parts is achieved by the axis fetal heart rate rising to the workpiece centering hole.When clamping the workpiece,flexible tube folder can center and clamp the cylindrical hole through the expansion and inflation;blank grasping of the workpiece and the intervals are achieved by the manipulator arm by stretching and rotating.In the issue,it is necessary for the movements of the manipulator arm and the automatical fixture Zhang to require the coordination.Taking into account that the actual workpiece size,the quality and the various features of the driven approach to the system,we decide to adopt the aerodynamic control,using compressed air to achieve the movements of the clamping fixture and manipulator. Keywords:Automatic baiting;Pneumatic manipulator;Pneumatic fixture;sleeve parts
目录 第一部分工艺设计 1 设计任务 2 零件工艺性分析 3 毛坯的选择 4 工艺过程设计 5 确定毛坯尺寸、机械加工余量及工艺尺寸第二部分夹具设计 1 设计任务 2 确定定位方案、选择定位元件 3 夹紧机构的选择和设计 4 定位误差的计算 5 对刀装置的选择 6 夹具在机床上的定位和夹紧 小结 参考书目
第一部分工艺设计 1.设计任务 本次所要加工的零件为轴承座，以下为轴承座示意图： 材料：45号钢 零件生产纲领：中等批量 2.零件工艺性分析 零件材料为45号钢，优质碳素结构用钢 ,硬度不高易切削加工,模具中常用来做模板、梢子、导柱等，但须热处理。调质处理后零件
具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质＋表面淬火提高零件表面硬度。 一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件，其耐磨性比调质＋表面淬火高。其表面含碳量0.8－－1.2％，芯部一般在0.1－－0.25％（特殊情况下采用0.35％）。经热处理后，表面可以获得很高的硬度（HRC58－－62），芯部硬度低，耐冲击。 以下是轴承座需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求： （1）.考虑到轴承孔的平行度公差，Φ47K6003 .0013 .0+-mm 轴承孔可以 用铣镗床镗孔； （2）.轴承孔的侧面和和其他端面都可以考虑用铣床进行加工； （3）.工件底面的平面度公差和底面的粗糙度要求，底面需要进行精加工铣削。 （4）.两个Φ8的定位销由于有较高的粗糙度要求，有需要进行精加工。 3.毛坯的选择 由于零件的材料为45钢，零件的形状规则，同时由于零件属于中批生产，零件的轮廓尺寸不大，为了便于生产故选用模锻毛坯。 模锻加工工艺的几点优势：①由于有模膛引导金属的流动，锻件的形状可以比较复杂；②锻件内部的锻造流线比较完整，从而提高了零件的机械性能和使用寿命。③锻件表面光洁，尺寸精度高，节约
编号：SM-ZD-30903 通用上下料气动机械手结 构设计 Organize enterprise safety management planning, guidance, inspection and decision-making, ensure the safety status, and unify the overall plan objectives 编制：____________________ 审核：____________________ 时间：____________________ 本文档下载后可任意修改
通用上下料气动机械手结构设计 简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 气动机械手具有结构简单、重量轻、动作迅速、可靠、节能、不污染环境、可实现无级调速、易实现过载保护等优点，应用特点广泛。论文介绍了气动机械手的原理，对机械手的主要部件和设计要求做了相关的阐述，另外对机械手回转臂的结构帮了优化措施。 气动机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。气动机械手具有结构简单、重量轻、动作迅速、可靠、节能、不污染环境、可实现无级调速、易实现过载保护等优点，特别适用于汽车制造业、食品和药品包装行业、化工行业、精密仪器制造业和军事工业等。 在现代工业技术应用的气动机械手能够实现4个自由度的运动，其各自的自由度的驱动全部由气动肌肉来实现。最前端的气爪抓取物品，通过气动肌肉的驱动实现各自关节的转动，使物品在空间上运动，根据合理的控制，最终实现机
轧辊轴承座拆卸装置设计与分析毕业设计 目录 摘要................................................... 错误！未定义书签。ABSTRACT ................................................. 错误！未定义书签。 1 绪论 (1) 1.1轧机技术国内外发展现状 (1) 1.1.1轧机技术国外发展 (1) 1.1.2国内轧钢技术的发展 (3) 1.2轴承座拆卸技术 (3) 1.2.1传统轴承座拆卸技术 (4) 1.2.2国际上采用的轴承座拆卸技术 (4) 1.3本文的研究 (4) 1.4本章小结 (5) 2轴承座拆卸装置工作原理和参数计算 (6) 2.1轴承座拆卸装置工作原理 (6) 2.2轴承座参数的计算 (7) 2.3小车装置及升降平台参数计算 (7) 2.3.1小车车轮的选择 (7) 2.3.2车轮疲劳强度计算 (7) 2.3.3液压缸的选择 (8) 2.4大车装置参数计算 (10) 2.4.1大车装置车轮的选择 (10) 2.4.2大车装置车轮的校核 (10) 2.4.3电动机的选择 (10) 2.4.4减速器的选择 (11) 2.5本章小结 (12) 3拆卸装置结构设计与制造 (13) 3.1拆卸车整体结构设计 (13) 3.2小车装置设计与制造 (13) 3.2.1小车装置结构设计 (13) 3.2.2小车装置制造方式选择 (14) 3.3大车装置整体结构设计和制造 (15) 3.3.1大车驱动方案设计 (15) 3.3.2大车装置传动方案的设计 (16) 3.3.3大车车架制造方式的选择 (16) 3.3.4大车装置整体设计 (17) 3.4本章小结 (17) 4拆卸装置三维建模和有限元分析 (19) 4.1拆卸装置结构模型 (19) 4.1.1大车装置的三维建模 (19) 4.1.2小车装置的三维建模 (21)
机械制造工艺学 课程设计 设计题目：设计轴承座零件的机械加工工艺规程 华侨大学 2011年 07 月 06 日
1 零件的分析.............................................. 1.1零件的作用 ......................................... 1.2零件的工艺分析...................................... 2 零件的生产类型.......................................... 2.1生产类型及工艺特征.................................. 3 毛坯的确定.............................................. 3.1确定毛坯类型及其制造方法............................ 3.2估算毛坯的机械加工余量.............................. 3.2绘制毛坯简图，如图1 ................................ 4 定位基准选择............................................ 4.1选择精基准 ......................................... 4.2选择粗基准 ......................................... 5 拟定机械加工工艺路线.................................... 5.1选择加工方法........................................ 5.2拟定机械加工工艺路线，如表3 ........................... 6 加工余量及工序尺寸的确定............................... 6.1确定轴承座底平面的加工余量及工序尺寸................ 6.2确定轴承座上平面的加工余量及工序尺寸................ 6.3 确定轴承座左右两侧面的加工余量及工序尺寸 ........... 6.4确定轴承座前后两端面的加工余量及工序尺寸............ 6.5确定轴承座轴承孔两侧面的加工余量及工序尺寸.......... 6.6 确定轴承座槽的加工余量及工序尺寸 .........................................
轴承座铸造工艺设计说明书 一、工艺分析 1、审阅零件图 仔细审阅零件图，熟悉零件图，而且提供的零件图必须清晰无误，有完整的尺寸和各种标记。仔细样。注意零件图的结构是否符合铸造工艺性，有两个方面：（1）审查零件结构是否符合铸造工艺 （2 ）在既定的零件结构条件下，考虑铸造过程中可能出现的主要缺陷，在工艺设计中采取措施避 零件名称：轴承座 零件材料：HT150 生产批量：大批量生产 2、零件技术要求 铸件重要的工作表面，在铸造是不允许有气孔、砂眼、渣孔等缺陷。 3、选材的合理性 铸件所选材料是否合理，一般可以结合零件的使用要求、车间设备情况、技术状况和经济成本等， 用铸造合金（如铸钢、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、铸造铝合金、铸造铜合金等）的 牌号、性能、工艺特点、价格和应用等，进行综合分析，判断所选的合金是否合理。 4、审查铸件结构工艺性 铸件壁厚不小于最小壁厚5-6又在临界壁厚20-25以下。 二、工艺方案的确定
1、铸造方法的确定 铸造方法包括：造型方法、造芯方法、铸造方法及铸型种类的选择 （1）造型方法、造芯方法的选择 根据手工造型和机器造型的特点，选择手工造型 （2）铸造方法的选择 根据零件的各参数，对照表格中的项目比较，选择砂型铸造。 （3）铸型种类的选择 根据铸型的特点和应用情况选用自硬砂。 2、浇注位置的确定 根据浇注位置选择的4条主要规则，选择铸件最大截面，即底面处。 3、分型面的选择 本铸件采用两箱造型，根据分型面的选择原则，分型面取最大截面，即底面。 三、工艺参数查询 1、加工余量的确定 根据造型方法、材料类型进行查询。查得加工余量等级为11~13， 取加工余量等级为12。
机床上下料机械手设计_说明书(65页) 机床上下料机械手设计说明书第1章绪论1.1 选题背景机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。 1.2 设计目的本设计通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合，完成一个特定功能、特殊要求的数控机床上下料机械手的设计，能够比较好地体现机械设计制造及其自
动化专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践的有机结合。目前，在国内很多工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，劳动强度大、生产效率低。为了提高生产加工的工作效率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代自动化大生产,针对具体生产工艺,利用机器人技术，设计用一台装卸机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。本机械手主要与数控车床（数控铣床，加工中心等）组合最终形成生产线，实现加工过程（上料、加工、下料）的自动化、无人化。目前，我国的制造业正在迅速发展，越来越多的资金流向制造业，越来越多的厂商加入到制造业。本设计能够应用到加工工厂车间，满足数控机床以及加工中心的加工过程安装、卸载加工工件的要求，从而减轻工人劳动强度，节约加工辅助时间，提高生产效率和生产力。 1.3 国内外研究现状和趋势目前，在国内外各种机器人和机械手的研究成为科研的热点，其研究的现状和大体趋势如下： A．机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机。B．工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。 C．机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行决策控制；多传感器融合配置技术成为智能化机器人的关键技术。 D．关节式、侧喷式、顶喷式、龙门式喷涂机器人产品标准化、通用化、模块化、系列化设计；柔性仿形喷涂机器人开发，柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹规
机械加工技术 毕业设计说明书 设计题目：设计“轴承座”零件的机械加工 工艺规程及工艺装备
机械制造工艺学毕业设计任务书题目：设计轴承座零件的加工工艺规程 生产纲领： 5000件 生产类型：批量生产 内容： 1.产品零件图 1张 2.产品毛坯图 1张 3.机械加工工艺过程卡片 1套 4.机械加工工序卡片 1套 5. 毕业设计说明书(5000～8000字) 1份
目录 前言…………………………………………………………………………………………… 毕业设计说明书正文………………………………………………………………………… 一、零件的分析…………………………………………………………………………… （一）、零件的作用……………………………………………………………………… （二）、零件的工艺性分析……………………………………………………………… 二、确定生产类型………………………………………………………………………… 三、确定毛坯……………………………………………………………………………… (一)、确定毛坯的种类……………………………………………………………… (二)、绘制铸造件毛坯图…………………………………………………………… 四、工艺规程设计………………………………………………………………………… (一)定位基准的选择…………………………………………………………………… (二)工艺路线的拟定…………………………………………………………………… （三），机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定…………………………………` 五、工装设计分析提设计任务书…………………………………………………………… 六、小结………………………………………………………………………………………… 七、主要参考文献………………………………………………………………………………
《热加工工艺》课程设计说明书 课程：热加工工艺课程设计 题目：轴承座铸造工艺设计 姓名：张斌 专业：机械设计制造及其自动化 班级：机电一班 学号：100163087 指导老师： 课程完成时间：2012/5/18至2012/5/31
摘要 在机械制造过程中，由于加工过程十分复杂，加工工序繁多，工艺过程不仅有金属铸造成形，锻压成形，焊接成形，还有非金属的模压成形，挤压成形和滚压成形等。 铸造是将液态金属或合金浇注到与零件尺寸，形状相适应的铸型型腔中，待冷却凝固后获得毛坯或零件的方法，是机械零件和毛坯成型的主要方法，尤其适合制造内腔和外形复杂的毛坯或零件，俗称为铸件。 通常按照其铸型性质不同，可分为砂型铸造，特种铸造和快速铸造。 Summary In mechanical manufacturing process, because processing process is very complex, processing operations is various, the process has not only forming metal casting, forging press forming and welding forming, and the moulding nonmetal forming, extrusion forming and rolling forming, etc. The casting is will the liquid metal or alloy casting to and parts size, shape adaptation of the mould cavity, wait for after cooling solidification get blank or parts of the method, is the mechanical parts and blank forming of the main methods, especially suitable for manufacturing the inner cavity and appearance of the complex blank or parts, better known as casting. Usually according to the different properties casting, sand casting can be divided into, special casting and fast casting.
套类零件自动上下料机构设计
哈尔滨工业大学成人高等教育本科生毕业设计（论文） 套类零件自动上下料机构设计 设计者：李富友
摘要 针对数控车床设计的一种套类零件自动上下料机构，实现了坯料的抓取、自动定位、夹紧以及工件的回放。该机构主要由自动安装夹具，坯料、工件拾取机械手，动力及控制系统组成。零件的自动定位、夹紧由弹簧涨胎心轴实现，涨胎心轴是以工件的内孔表面定位，由气缸驱动弹性筒夹向外扩涨，实现工件的定位和夹紧的。坯料、工件的拾取、回放是由单臂形式的机械手通过伸缩、旋转以及俯仰等运动实现的，这些运动均由气缸驱动获得。本设计中，为实现工件的自动上下料，单臂机械手的运动与涨胎心轴的张合需进行紧密配合。考虑到所夹持工件的实际尺寸、质量等因素，本机构采用气动、电气控制实现了坯料和工件的拾取、安装、回放过程的自动完成。 关键词：自动上下料；气动机械手；气动夹具；套类零件
Abstract This paper is aimed at designing a sleeve parts automatic baiting agencies for a CNC lathe.Its function is processing the crawls, automatic positioning and clamping of the workpiece.The automatic baiting agencies mainly consist of the automatic fixture, the manipulator for picking up the workpiece and billets and the drive and control system.Among them,the automatic positioning and clamping of the sets parts is achieved by the axis fetal heart rate rising to the workpiece centering hole.When clamping the workpiece,flexible tube folder can center and clamp the cylindrical hole through the expansion and inflation;blank grasping of the workpiece and the intervals are achieved by the manipulator arm by stretching and rotating.In the issue,it is necessary for the movements of the manipulator arm and the automatical fixture Zhang to require the coordination.Taking into account that the actual workpiece size,the quality and the various features of the driven approach to the system,we decide to adopt the aerodynamic control,using compressed air to achieve the movements of the clamping fixture and manipulator. Keywords:Automatic baiting;Pneumatic manipulator;Pneumatic fixture;sleeve parts