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大賽作品詳情
作品名稱：自動(dòng)換刀機(jī)械手
學(xué)校名稱：煙臺(tái)科技學(xué)院
參賽隊(duì)伍：劊子換刀隊(duì)
參賽學(xué)生：裴瑞晴 宋紫瑩
指導(dǎo)老師：魏原芳
詳細(xì)說明
1.設(shè)計(jì)背景及目的、創(chuàng)新點(diǎn)
設(shè)計(jì)背景：現(xiàn)階段的機(jī)床的工作內(nèi)容有很多種類的類型，并在機(jī)器上可以自動(dòng)的在工件的表面和內(nèi)部進(jìn)行相應(yīng)的打孔、鐵削、鉸孔、鏜孔、等多相功能的自動(dòng)控制機(jī)械裝置，并實(shí)現(xiàn)多功能加工。
設(shè)計(jì)目的：在加工過程中，需要用到的刀具并非單一某一種，因此需要用到多種刀具以及相對(duì)高效率的方式加工各種零件，從而節(jié)約必要的勞動(dòng)時(shí)間，進(jìn)而降低加工成本
設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)：采用了盤式輪盤刀庫，可以存放多層刀具；采用了絲杠立柱式結(jié)構(gòu)，可以配合盤式刀庫精準(zhǔn)取刀；采用步進(jìn)電機(jī)以精準(zhǔn)控制。
2.機(jī)械手工原理
當(dāng)機(jī)體通電后，各項(xiàng)代碼命令開始執(zhí)行，其機(jī)械卡盤從原始位置開始勻速向設(shè)定坐標(biāo)開始定向移動(dòng)，當(dāng)卡盤到達(dá)指定位置后，其底部刀盤開始旋轉(zhuǎn)
45°到達(dá)選取的刀具位置，此時(shí)刀具拿取刀用一最后卡盤拿取刀具后，原路返回基本參照原點(diǎn)。
3.機(jī)械零部件的選用
X軸傳動(dòng)系統(tǒng)：
此結(jié)構(gòu)中使用了一個(gè)步進(jìn)電機(jī)外加相應(yīng)的絲杠作為傳動(dòng)軸，其中采用了86式方形步進(jìn)電機(jī)，其最大靜扭矩為8.5Nm；額定電流4A；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為
2700acm2；且稅點(diǎn)在于步距值不不受各種干擾因素影響；誤差長期積累；控制性能好；動(dòng)態(tài)性能好，輸出力矩大。
Z軸傳動(dòng)系統(tǒng)：
此結(jié)構(gòu)中使用了兩個(gè)個(gè)步進(jìn)電機(jī)外加相應(yīng)的絲杠作為Z軸傳動(dòng)軸，其中采用了2505絲杠，其公稱導(dǎo)程為5mm；循環(huán)圈數(shù)4;d為25mm，D為40mm，A為
62mm，W為51m，動(dòng)載荷1280kgf；其優(yōu)點(diǎn)在于摩擦損失小、傳動(dòng)效率高、省電；精度高；具有高速進(jìn)給和微進(jìn)給；具有傳動(dòng)的可逆性；以及軸向
剛度高。
機(jī)械手卡刀部件：
該機(jī)械手材質(zhì)為碳纖維，既保證了其具有結(jié)實(shí)穩(wěn)固的抓取力，又減輕了機(jī)械手的總質(zhì)量，使其能夠抓取更大更沉的刀具時(shí)依然可以穩(wěn)定移動(dòng)。并
通過控制液壓力從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)取換刀功能。4.Solidworks運(yùn)動(dòng)仿真
運(yùn)動(dòng)仿真的實(shí)現(xiàn)是通過Solidworks中Solidworks motion插件，進(jìn)行基本的作用力進(jìn)行添加，并通過分析在其運(yùn)動(dòng)過程中，使用了那些驅(qū)動(dòng)力和聯(lián)動(dòng)環(huán)節(jié)的從而為其添加相應(yīng)大小的基本力和相應(yīng)的阻尼
力，并在旋轉(zhuǎn)位上添加相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)力和旋轉(zhuǎn)阻尼，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)仿真運(yùn)動(dòng)。
設(shè)計(jì)背景：現(xiàn)階段的機(jī)床的工作內(nèi)容有很多種類的類型，并在機(jī)器上可以自動(dòng)的在工件的表面和內(nèi)部進(jìn)行相應(yīng)的打孔、鐵削、鉸孔、鏜孔、等多相功能的自動(dòng)控制機(jī)械裝置，并實(shí)現(xiàn)多功能加工。
設(shè)計(jì)目的：在加工過程中，需要用到的刀具并非單一某一種，因此需要用到多種刀具以及相對(duì)高效率的方式加工各種零件，從而節(jié)約必要的勞動(dòng)時(shí)間，進(jìn)而降低加工成本
設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)：采用了盤式輪盤刀庫，可以存放多層刀具；采用了絲杠立柱式結(jié)構(gòu)，可以配合盤式刀庫精準(zhǔn)取刀；采用步進(jìn)電機(jī)以精準(zhǔn)控制。
2.機(jī)械手工原理
當(dāng)機(jī)體通電后，各項(xiàng)代碼命令開始執(zhí)行，其機(jī)械卡盤從原始位置開始勻速向設(shè)定坐標(biāo)開始定向移動(dòng)，當(dāng)卡盤到達(dá)指定位置后，其底部刀盤開始旋轉(zhuǎn)
45°到達(dá)選取的刀具位置，此時(shí)刀具拿取刀用一最后卡盤拿取刀具后，原路返回基本參照原點(diǎn)。
3.機(jī)械零部件的選用
X軸傳動(dòng)系統(tǒng)：
此結(jié)構(gòu)中使用了一個(gè)步進(jìn)電機(jī)外加相應(yīng)的絲杠作為傳動(dòng)軸，其中采用了86式方形步進(jìn)電機(jī)，其最大靜扭矩為8.5Nm；額定電流4A；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為
2700acm2；且稅點(diǎn)在于步距值不不受各種干擾因素影響；誤差長期積累；控制性能好；動(dòng)態(tài)性能好，輸出力矩大。
Z軸傳動(dòng)系統(tǒng)：
此結(jié)構(gòu)中使用了兩個(gè)個(gè)步進(jìn)電機(jī)外加相應(yīng)的絲杠作為Z軸傳動(dòng)軸，其中采用了2505絲杠，其公稱導(dǎo)程為5mm；循環(huán)圈數(shù)4;d為25mm，D為40mm，A為
62mm，W為51m，動(dòng)載荷1280kgf；其優(yōu)點(diǎn)在于摩擦損失小、傳動(dòng)效率高、省電；精度高；具有高速進(jìn)給和微進(jìn)給；具有傳動(dòng)的可逆性；以及軸向
剛度高。
機(jī)械手卡刀部件：
該機(jī)械手材質(zhì)為碳纖維，既保證了其具有結(jié)實(shí)穩(wěn)固的抓取力，又減輕了機(jī)械手的總質(zhì)量，使其能夠抓取更大更沉的刀具時(shí)依然可以穩(wěn)定移動(dòng)。并
通過控制液壓力從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)取換刀功能。4.Solidworks運(yùn)動(dòng)仿真
運(yùn)動(dòng)仿真的實(shí)現(xiàn)是通過Solidworks中Solidworks motion插件，進(jìn)行基本的作用力進(jìn)行添加，并通過分析在其運(yùn)動(dòng)過程中，使用了那些驅(qū)動(dòng)力和聯(lián)動(dòng)環(huán)節(jié)的從而為其添加相應(yīng)大小的基本力和相應(yīng)的阻尼
力，并在旋轉(zhuǎn)位上添加相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)力和旋轉(zhuǎn)阻尼，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)仿真運(yùn)動(dòng)。
