成形机床的模具设计论文范文第1篇
摘要：数控机床造型设计的重点是机床外观的人性化设计，人们对机床整体性能的评价由机床外观的人机性能好坏直接影响。为了方便用户的实用，数控机床在进行外观设计时，要着重考虑人机工程学方面的要求，如何设计出外观符合人机工程学的科学外观造型设计，是目前机械设计师首要考虑的问题。本文以人对机床操作时经常接触的外观部件为关键因素，具体阐述了机床门、观察窗、把手等部件的设计。
关键词：机床造型；人机工程学；设计
1.机床门的人机配合
1.1机床门的宽度尺寸与人机配合
机床门是机床整体造型的重要部件，在机床的操作过程中，与操作人员接触较多，其尺寸与结构是否合理，对机床操作的易用性有着重要的影响。机床门的设计除了要求其造型要与机床外罩相配合，还需要考虑门的宽度尺寸。门的宽度尺寸不但会对机床整体外观造成较大影响，而且还会关系到机床使用性能的好坏及工件是否能放入防护内部。因此，在门的造型设计中宽度尺寸是一个不可忽视的要素。机床门的宽度尺寸主要受到工作台尺寸的限制，为了方便操作人员装卡零件的需要，门的宽度尺寸在一般情况下要求略大于工作台的宽度，即把工作台完全敞开。由于不同型号机床的工作台尺寸差别较大，因此门的造型也需要作较大的变化，以满足操作人员的工作要求。对于工作台较小的机床一般采用单开门的结构，而对一于工作台较宽的机床则多选用双开门。因为要把工作台完全敞开，如果采用单门结构，机床门的体积过大，推拉操作较吃力，不便于使用，所以在大型的加工中心等机床中双开门的结构较为常见。
图1.1机床双门结构 图1.2 机床单门结构
1.2机床门的高度尺寸与人机配合
在机床门的造型设计中，门的高度尺寸也应适当地考虑。特别是在大型的加工中心的设计中，由于机床体量大，门的高度尺寸要比普通机床大些。机床门是操作者视觉与触觉频繁接触的部件，如果门的高度尺寸过大，会对操作者的心理造成不好的影响。因此要处理好门的比例与尺度的关系，使得门的造型能够更好地反映了其功能性的要求。
1.3机床门的轮廓与人机配合
门的轮廓与外罩正面轮廓不一致的现象，这种机床门的安装与外罩不在同一面上，外罩有一部分凹陷，使门能够正常推拉。现有的造型大致可按造型感觉分为曲门、直门和折门三种，其造型的变化要随外罩造型的变化而变化。
2.观察窗的人性化设计
2.1 观察窗的操作与人机结构
观察窗的作用主要是操作者可通过它对一加工工件和机床的运动进行观察。这种观察和显示数据一起构成了机床对个人的重要反馈。操作者对工件的观察在监视控制中是十分频繁的，观察的姿势受观察窗的影响很大，因此观察窗的设计是机床人机工程设计中需要把握的要点。
2.2观察窗的造型与人机结构
观察窗作为数控机床正立面的视觉中心，其造型对整体造型风格的表现起着画龙点睛的作用。现有数控机床的观察窗造型变化较多，但要求与整体造型风格相协调。方形观察窗带有小圆角常与以直线、平面为主，边角较硬直的外罩造型相匹配，给人以规整、精确的感觉。而带有大圆角的观察窗造型常与以曲面感觉为主的或面与面之间过渡较为圆滑的外罩造型相搭配。现有数控机床的觀察窗造型已不再以方形为主，尤其是国外的数控机床造型越来越多地采用曲线造型和一些不规则形作为观察窗的外形，以满足机床造型风格多样化的需要。
3.把手的人性化设计
3.1 把手的操作与人机结构
把手是操作人操作机床常接触的部件，在设计时要考虑到操件人员的舒适度，这直接影响了操作人员的工作效率。把手的设计，考虑的因素较多，作为人手抓握的部件，直径与长度要与人手的尺寸相适应，使得抓紧舒适，操作方便，国家标准的操纵器一般人类工程学要求手掌把手的截面直径尺寸为20mm，并且优先选用12-18mm直径的把手，把手过长、过粗或者过细、过小都不利于人手抓握和施力。另外，不同身高的人使用。手的活动范围和肘的高度不同确定了最佳把手控制区，相关数据可以通过查阅资料获得。
3.2把手的外形轮廓与人机结构
把手虽然在数控机床外观部件中体积较小，但其造型的视觉冲击力却不小。把手的造型和安装的位置都要考虑人机工程学方面的因素，以方便操作者使用。把手的造型主要由把手的截面形状和外形轮廓线决定。现有机床的把手截面多以圆形为主，但方形截面把手也有少量的应用。现有把手的外形轮廓线可归纳为直、曲、折三种，每种造型可分别与不同造型风格的机床造型搭配，但要考虑风格协调的问题，直把手多用于方正的机床造型；曲把手多用于曲面的造型，以体现整体形态的张力感；而折把手多应用于面与面之间转折变化丰富的机床造型，形成整体风格的统一。
图3.1机床把手造型
4.小结
数控机床的整体造型是由外观件所组成，造型风格也是由外观件的特征来表现，特征部件与机床整体造型是局部与整体的关系，要从整体的需要来处理局部，同时也要处理好局部要素之间的关系，从局部来进一步完善全局。在数控机床造型设计的过程中要处理好特征部件造型与整体的协调关系，以实现机床整体造型的协调统一。
参考文献：
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成形机床的模具设计论文范文第2篇
【摘要】介绍一种利用C8051F020单片机为控制核心的机床数控系统设计方案。叙述了机床改造方案及系统的组成原理，并给出了系统的硬件及软件设计框图。普通机床经数控改造后，其加工精度和生产率有较大的提高，而且成本低。这是提高机床企业数控化的一条切实可行的途径。
【关键词】C8051F020单片机；普通机床；数控系统
The Development of the Machine Tool NC System Based on C8051F020 MCU
Han guiming
（Institute of Information Technology，Guilin University of electronic technology）
Key words：C8051F020 MCU；general-purpose machine tool；NC system
引言
数控机床作为一种高精度的自动化机床，综合应用了电子、计算机、自动控制和机床制造等领域的先进技术，在我国工业生产中起着极其重要的作用，它很好地解决了现代机械制造中加工对象精密、结构复杂、品种多、批量小等问题。且产品加工质量稳定，生产效率大幅度提高。考虑到我国国情，价格昂贵的中、高精度的全功能数控机床难以被广大生产企业所接受，价格相对低廉的经济型数控系统得到了迅速地发展。经济型数控系统采用了适合于现场实时控制和数据采集的单片机作为控制器，以控制灵活、可靠性高的步进电机进行驱动。与传统的中、高精度全功能数控系统相比，经济型数控系统具有结构简单、工作性能稳定、性能价格比较高等特点。对于高端的数控机床所要控制的设备和精度要求非常高，它就要用到DSP芯片完成所需要的控制，这样的数控系统是非常昂贵的，这种对于中底端产品来说是完全不能承受的；因此研制适合对于中底端数控系统是非常有市场前景的。本文给出了基于C8051F020单片机的机床数控系统的具体软、硬件方案。
1.机床数控系统简介
中底档数控系统应能控制主轴转速、实现其正反转；控制工作台实现纵向、横向和垂直方向的进给运动（车床刀架能实现纵向和横向的进给运动并自动转位换刀；加工螺纹时应保证主轴转1转，刀架移动1个被加工螺纹的导程）；控制冷却和润滑；通过键盘输入加工程序，由显示器显示加工状态等。因此中底档数控系统主要的组成部分为以下两个部分：
（1）机械部分 主传动系统不变；进给传动系统采用滚珠丝杠螺母副代替原有普通丝杠螺母副（车床应拆掉进给箱、溜板箱、小拖板和刀架，加装电动刀架；主轴加装光电编码器供加工螺纹用）。
（2）数控部分 采用C8051F020单片机组成控制系统，由变频器来调节主机的转动速度，由功率步进电机经一级齿轮减速后驱动X、Y、Z三轴（亦可用联轴器将步进电机与丝杠直接联结起来，以减小径向尺寸）。
2.数控系统硬件设计
2.1 C8051F020简介
C8051F020器件是完全集成的混合信号系统级MCU芯片，具有64个数字I/O引脚。它的主要特性有以下几点（由于篇幅原因只列出部分）：
（1）高速、流水线结构的8051，兼容的CIP-51，内核（可达25MIPS）。
（2）真正12位100 ksps的8通道ADC，带PGA和模拟多路开关。
（3）真正8位500 ksps的ADC，带PGA和8通道模拟多路开关。
（4）两个12位DAC，具有可编程数据更新方式。
（5）64K字节可在系统编程的FLASH存储器。
（6）5个通用的16位定时器。
（7）具有5个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列。
（8）片内看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器。
（9）具有片内VDD监视器、看门狗定时器和时钟振荡器的C8051F020/1/2/3是真正能独立工作的片上系统。
C8051F020/1/2/3单片机所有模拟和数字外设均可由用户固件使能/禁止和配置。FLASH存储器还具有在系统重新编程能力，可用于非易失性数据存储，并允许现场更新c8051f020MCU固件。片内JTAG调试电路允许使用安装在最终应用系统上的产品MCU进行非侵入式（不占用片内资源）、全速、在系统调试。该调试系统支持观察和修改存储器和寄存器，支持断点、观察点、单步及运行和停机命令。在使用JTAG调试时，所有的模拟和数字外设都可全功能运行。
统合以上陈述选用C8051F020单片机作为本系统的主控芯片。
2.2 机床数控系统硬件结构与组成
本机床数控系统的硬件结构框图如较图1所示。在硬件系统中为了节省C8051F020单片机为数不多的IO口，键盘与键盘指示灯采用周立功公司的zlg8279芯片，它与C8051F020单片机只需要4个引脚就可以完成64个按键与64颗指示灯的控制。本系统中用zlg8279芯片来管理64个按键与按键相对于的指示灯。在控制经x，y，z方向上的步进电机使用的是高速光耦，对于主轴，刀位与x，y，z轴的状态反馈用的是低速光耦，这样做的目的是既能满足高速脉冲传输要求也在很大程序上节省系统制作成本。在这里变频器控制的电压为线性的，所以要用到线性光耦。为了方面工友们的使用我们经过多次考虑还是决定使用320*240这类比较大的LCM来完成所有界面的显示。
3.机床数控软件设计
本机床数控系统主要是通过C8051F020单片机对步进电机进行控制和变频控制器，使机床移动部件（工作台、床鞍、升降台、刀架等）沿X、Y、Z三个坐标方向移动，实现刀具与工件的相对运动，完成零件的加工。本系统软件框图如图2所示。系统软件由初始化模块、键盘处理模块、LED显示模块、输入数据处理模块、输出控制模块等组成其中步进电机控制程序由软件实现脉冲分配，现以三相六拍步进电机为例说明步进电机的控制方法：当电机三相绕组按A-AB-B-BC-C-CA-A的顺序通电时，步进电机正转；若按A-AC-C-BC-B-AB
-A的顺序通电，则步进电机反转。脉冲分配采用查表法，表格固化于flash中。系统程序编制通过定时器定时中断产生周期性脉冲序列，不使用软件定时，不占用CPU。
结论
在我国，大批机床的数控改造与升级势在必行，同时这也是许多企事业不容忽略的课题。本方案是在比较了众多采用89C51单片机的方案后得出最佳的方案，特点是控制精度高比老式的数控机床精度提高了10%，生产效率提高了45%。同时，在满足要求的情况下成本控制已经最低。本方案已被国内某机床股份有限公司所采纳，产品经过一年多的市场试验，客户反应非常良好，这说明这是一个可行的方案。希望本文能起到抛砖引玉的作用。
参考文献
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作者简介：韩桂明（1980—），男，广西蒙山人，研究生，桂林电子科技大学信息科技学院讲师，主要研究方向：模式识别、信息与信号处理、控制系统应用。
成形机床的模具设计论文范文第3篇
1.1 床身设计
床身是机床的基础, 也是机床制造的关键零件之一, 机床上很多零件、部件都是装载床身上, 有的还在床身导轨上运动, 因而有关部件之间的相对位置和相对运动精度都是由床身来保证的, 为了在加工过程中, 在各种因素的影响下能保证机床的精度并长期保持机床原有精度, 则要求机床具有足够的刚性、抗震性和耐磨性, 而这些方面又大多与床身的结构设计和加工精度有关, 在床身加工中, 床身与导轨的精度对工件加工的精度影响最大, 因而床身导轨面的加工, 是床身加工的重点。因此, 在设计机床床身时, 既要选择好合理的结构, 还要更加注意导轨形式的选择及导轨所必备的严格的技术要求。为保证零部件在工作时的相对位置及相对位置运动具有足够的精度, 以及整台机床在工作时不出现震动, 对于床身的设计, 提出下列要求:工艺性良好, 易于制造和装配;足够的精钢度和较高的刚度重量比, 要求在规定的最大载荷作用下, 变形量不得超过一定的数值;良好的动态特性。要求在规定的切削条件下工作时, 使受迫振动振幅不超过允许值, 不产生自激振动, 保证切削的稳定性;导轨面受力合理, 耐磨性良好;排屑容易。冷却液和润滑油的渠道畅通, 电器液压元件的安装位置合理。
1.2 材料的选择
对于床身的材料主要有铸铁和钢, 一般支承件用灰口铸铁制成, 灰口铸铁的优点是:有良好的铸铁性能, 优良的耐磨性能和消振性, 良好的自润滑作用计贮油结构。
1.3 受力分析
床身受力基本类型:切削力、重力、摩擦力、夹紧力、惯性力、冲击、振动和热应力;床身变形基本类型床身在静力和力矩作用下, 将发生床体变形、断面畸形、局部变形和解除变形等。
1.4 床身的结构设计
床身结构和设计参数;合理布置隔板和加强筋;设计的基础问题;断面形状的选择;截面宽度和高度的确定;床身和导轨的连接;床身壁厚的选择。
2 课程教学的方法
2.1 充分发挥学生的创新能力
由于学生初次搞设计, 知识面不足, 一些结构、工艺知识尚未学到, 因此对学生提出的方案不能有过高的要求, 只要方案可行, 能实现预期的运动, 就认为达到基本要求。进行具体机构的运动和动力分析时, 可按照教师给出的运动设计方案进行, 也可按照学生的运动设计方案继续进行。教师可以给定具体机构的运动学尺寸, 也可由学生自己初定运动学尺寸, 然后进行分析与综合。完成机床设计的构思。
2.2 采用其他教学手段
尝试在机床设计课程中引入机构运动演示内容。要求学生用二维、三维动画或计算机仿真验证设计的合理性。要求学生利用运动方案模型实验及运动参数测定实验, 验证机床机构运动设计的科学性、合理性。通过在机床设计中引入其他教学手段, 丰富了课程设计教学内容, 调动学生的学习积极性, 使学生的机床设计理论知识获得全面训练, 提高了解决实际问题的能力。
2.3 培养学生机床设计综合能力
在机床设计学习中, 学生获得大量的专业知识和专业技能, 为其打下较为宽泛的职业基础。而综合能力的提升是专业能力培养的深化, 学生将学习到该专业中最新、最具特色的专业知识和技能。最新应用技术, 大量采用“实例”和“真实环境”方式培训。学生动手、动脑相结合, 专业能力培养和素质培养相结合, 独立思考、独立探索能力培养同集体协作、共同交流能力培养相结合。以此提高学生机床设计的综合能力。
3 几点建议
3.1 教学的内容应与时俱进
由于各种原因, 使得现行教材内容始终滞后于学科的发展和实际应用。因此教学的内容应该更新, 要能体现时代发展的气息, 及时补充学科发展和应用的最新知识, 只有这样才能贯彻“教育面向未来, 面向世界, 面向现代化”的教育教学改革精神, 激发学生的学习主动性与求知欲, 这是课程创新与改革的需要。
3.2 教学方法需多样化
机床设计教学方法的改革中心是加强创新精神和创造能力的培养, 改革“灌输式”和过分偏重讲授的教学方法, 实施启发式、研究式的教学方法。重视学生在教学活动中的主体地位, 充分调动学生的积极性、主动性和创造性。改革要有利于加强学生的自学能力、分析问题和解决问题能力的培养, 有利于学生创新思维和创新能力的培养, 有利于学生个性和才能的全面发展。
3.3 结合实际应用讲清概念
在讲解一些机床设计基本概念时, 要从学生熟悉的生活实例或与专业相结合的实例中引出, 往往会起到事半功倍的效果。要结合学生已了解的或将要大量接触的与专业有联系的实例来进行, 能够使学生建立正确的概念, 培养学生学习的兴趣, 调动学生的积极性, 可以提高教学效果, 也能拓宽学生的思路, 有利于学生提高把机床设计理论知识转化为实际应用的能力。
3.4 保证教学质量的不断提高
机床设计习题都包含较丰富的机械机构设计与分析内容, 除了平面连杆机构实现运动轨迹的设计、运动分析以及齿轮机构设计外, 还需要进行平面连杆机构的动态力的分析。覆盖的知识很全面, 学生在较短的时间内所要完成的学习任务是比较重的。使学生所学的机床设计课程内容能够融会贯通, 理论联系实际, 知识得到很好的巩固。因此, 要合理的安排习题, 确保教学质量的不断提高。
总之, 机床设计教学课程创新与教学改革任务既迫切又繁重, 应该以培养应用型人才为主要目标, 机床设计教学水平的高低直接影响到汽车工业教育的成败。因此, 需要教师不断地探索与实践, 需要付出巨大的劳动与艰辛。在教学实践中, 只有不断吸取别人的好经验, 创造出自己的新东西, 才能有所前进, 有所提高, 与时俱进, 适时地做出相应的教学方法改革与创新。
摘要：机床设计课程是机械类课程中最适合培养学生创新能力的一门课程, 是培养学生综合运用机床设计课程所学理论知识、技能和解决实际问题的能力, 使学生获得机床技术训练的必不可少的实践性教学环节。进入21世纪后, 探索机床设计中如何培养学生的机床机械运动方案设计、创新设计和解决实际问题能力, 提出适合创新人才培养目标的机床设计实施方案。这些教学实践为机床设计课程教学改革提供了理论准备。
关键词：机床,床身,设计,课程,创新
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成形机床的模具设计论文范文第4篇
摘 要：为了保证模具加工方面数控加工操作技术的运用效果，应认识到模具在机械生产中的重要性以及数控加工操作技术的作用，并能结合实际的数控加工操作技术需要，制定科学的模具加工方案。本文就模具加工制造方面数控加工操作技术的运用进行了分析。
关键词：模具；加工；生产；技术
在现代机械生产领域实现了大规模量产之后，模具的质量也更加受到了人们关注。在实际的生产制造领域中，模具在整个生产过程中起到了关键性的作用，一旦模具在质量方面出现了问题，那么相应产品的质量也就将难以得到保证。并且在现代机械设备精度整体均有所提升的大趋势下，生产制造产业对于模具的质量也有了更为明确的要求。
1 数控加工操作技术概述
当代数控技术的出现以及发展都和电子信息技术有关，正是加工技术和当代电子信息技术的联合产生了当代数控类型加工技术，通过这种新技术的运用，强化了对于机械设备的控制效果，并在当代的模具加工领域中产生积极的向前推动作用、取得了高水平的成效。人们对加工精度要求一直在提升，尤其加工制造领域，加工技术精度的提升将会带动产品性能、质量等方面的全面提升。尤其是在经济整体提速、机械产品性能以及精度提升的现代，也就更需要能将数控加工操作技术科学的运用到模具加工产业中，通过优化数控加工操作技术中机床控制能力以及编程能力，实现模具生产加工方面加工精确度以及效率的全面提升。
模具加工操作也经历较为漫长的发展，在最初的模具加工体系中，受到制造设备以及制造工艺的制约，生产出来的磨具产品整体质量较为粗糙，尤其是产品细节加工精度难以得到保。而在使用了现代数控类型加工技术之后，则实现了对制造工艺更为有效的控制。而且这种数控类型的加工技术仍在不断的发展中，逐渐融入了多种类型的控制系统，在使用数控类型加工技术的时候，只要将各项要求输入到控制软件当中就能实现模具加工质量的提升。
另外，在当代的模具生产加工方面也融入了多坐标类型的联动操作技术，能让各种复杂的数控加工操作在多坐标系的辅助下以较高水平完成，真正的推动各种现代模具产品生产质量的提升。
2 模具产品数控加工的具体要求
当代机械设备功能、规格、类型等方面较为丰富，这也使得每件模具都具有较大的独特性，不同类型模具之间的差异较大，在实际进行模具生产加工的阶段中多为单件类型的加工生产，基本不会出现重复开模的情况。但这种情况也就相当于提升了当代模具加工体系中机床控制设备的性能以及数控编程操作质量，在对结構较为复杂的模具进行加工处理的时候，还要能借助现代先进的电脑设备，对模具的各方面信息进行更全面的分析，排除模具生产加工当中可能会出现的不确定因素，避免模具加工质量受到各方面因素的影响。其次，在这一加工阶段中，也需要开发人员有较强的个人能力，不仅需要技术人员具备丰富的操作设计经验，还要能对产品有深入的了解，能从模具产品研发以及制造等方面，全面的提升模具生产各环节的质量。
现代模具生产加工操作方面，精准度一直是模具生产加工方面极为关注的技术指标。在实际的模具生产加工方面也在对加工方面的误差进行严格控制，避免由于误差问题而影响到模具加工的细节质量。
3 机械模具数控加工技术价值
在模具制造过程中，对于精度具有较高的要求，特别是构成模具的各个零件在加工过程中更要控制好精度。但在具体加工过程中，这些零件在平面和回转外，还具有十分复杂的曲面，为了满足加工精度的要求，必然要采用数控加工技术。数控加工技术对于加工小批量、高精度及复杂表面的模具具有较强的优势，当前在机械模具制造业中，数控加工技术应用较多为数控车削加工、铣削加工、电火花加工及特种加工等。在具体应用时，由于数控加工技术具有较高的自动化程度，这也使其无法对加工中出现的一些问题进行自适应调整，因此需要对加工中每一个细节进行重视，加工工艺要确保科学性和合理性，充分的了解加工零件图件，做好编辑，并在加工前及时将错误找出来，合理选择数控机床类型及刀具，确保加工精度的提升。
其次，在对一些杆类零件、回转模具、瓶体和塑料模具加工过程中通常会选择用数控车削技术来完成。当模具外形较为复杂或是存在曲面的模具在进行加工时则需要采用数控铣削技术，在机械加工制造过程中，通常情况下车削无法完成的任务通过铣削技术都能够很好的完成。在机械模具加工过程中，对于一些复杂形态、特殊及塑料镶拼型腔及嵌件、带异形槽的模具，可以采用数控电火花线进行切割，同时在模具的型腔和型孔成形加工时可以采用数控电火花成形加工。由于数控电火花技术对编辑要求不高，因此在模具快速成型加工中数控电火花技术应用十分广泛。在当前机械模具制造过程中，各种新兴数控加工技术得以应用，这些新兴技术中多会利用到光能和声能，并提供了新的加工方法，增加了模具的生产手段，不仅提高了模具生产效率，优化了模具生产制造环节，而且有效的降低了模具生产制造成本，全面提高了模具的制造质量，这为模具加工制造带来了全新的变化。
当前模具制造呈现出复杂化的态势，这也对加工精度提出了更高的要求，因此利用模具数控加工技术能够有效的满足当前模具制造的需求，推动模具数控技术的快速发展也具有非常积极的意义，实现了机械模具制造工艺的全面优化。
4 国内模具制造技术前景
未来的模具制造可能会从以下几点进行研究发展：（1）激光加工技术，近几年激光加工技术是模具加工研究的热点，使用激光加工，能使加工的模具更精细化，还能避免磨损以及加工刀具变形等问题；（2）超声波加工，超声波是振动产生的一种物理现象，模具制造中使用超声波能对导电材料和绝缘体进行差别化的切削，使切削方法更严密；（3）高压水射加工，将水的压力势能转化为动能对材料进行切削，这种方法零污染且适用于任何材料的切割，对环境起到一定的保护作用。
5 结束语
模具是现代机械产品加工生产方面基础性部件，一旦模具出现了问题，那么机械产品的实际生产制造质量也将难以得到保证。这也就需要现代模具加工方面的技术人员，能不断的吸纳数控加工操作技术的优点，并将这些技术落实到实际的模具安全生产加工方面，推动模具加工质量的全面提升。另外，在整个数控加工操作技术运用的阶段中，更要能注意操作人员对于数控加工操作技术的理解，通过技术人员个人能力的提升拉动模具加工质量的提升。
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成形机床的模具设计论文范文第5篇
为适应社会高速发展,工业机器人代替人力劳动是必然的发展趋势,和计算机技术一样,工业机器人的广泛应用,正在日益的改变人类的生产方式和生活方式[1]。在工业机器人配合数控机床进行搬运、焊接、上下料的同时,工装必不可少。工装在设计时要考虑工件定位稳定性和可靠性,有足够的承载和夹持力。本文以加工盘类零件为例,零件重量约2kg,传统的办法是由人工上下料,采用2台车床完成两道加工工序,两车床之间的间距为1.5m。要求第一道工序加工零件内圆和端面,耗时40s,第二道工序加工零件外圆、端面,耗时48s。
1 针对零件加工条件进行剖析
根据实际情况分析结果如下。
(1)第一道工序加工完成之后需要调头才能进行第二道工序。
(2)被加工件重量为2kg,同一台机器人需要负荷2件被加工件,且需要配备相应的上下料工装约3kg,所选机器人至少负荷8kg以上。
(3)两机床之间间距为1.5m,空间狭小只能供一台机器人运转。
2 方案设计及工作原理
根据以上的分析,可选用广州数控RB08的工业机器人。
实现加工,需要夹料机构、回转上料机构、翻转机构三部分来配合RB08机器人。
两车床面对面放置间距1.5m,中间放置RB08机器人,机器人回转半径1.3m,机器人一侧放置回转上料机构,一侧放置翻转转机构和零件箱。
本方案具体工作原理如下。
(1)回转上料机构由变位机和纵置的导轨组成,变位机上有一个大转盘和30根长度为300的定位杆,用于放置未加工的零件,定位杆起定位作用,防止零件歪斜倾倒。在变位机转盘上放入待加工件之后,变位机带动转盘转动,传感器感应到工件时,纵置导轨上端的导轨夹爪向下抓取工件,上升到顶端待命,等待机器人夹爪1夹走工件。机器人夹料机构的气缸推动夹爪1抓取回转上料机构的导轨夹爪中未加工的零件(如图1所示),放入机床1的卡盘上。
(2)夹料机构直接安装在机器人6轴上,夹料机构共有两个夹爪,图2所示,夹爪1为上料夹爪,带有一个推板,机器人配套一个液压缓冲器推动导向杆顶起推板,将工件推平预紧,使工件很好的贴合卡盘端面,保证了高的加工精度。夹爪2为下料夹爪,在放置过程中要求不高,可随意摆放,因此不需要推板进行预紧。
(3)翻转机构由一个大的V形块、一个气缸以及压板组成,气缸上端安装一个压板,气缸安装在V形块的侧板上,夹爪2将零件放入翻转机构中将零件夹紧后,机器人夹爪2松开,卡爪1从反面夹起零件,实现调头功能。
3 应用效果及优点
本设计把工人从繁重的、重复的劳动中解放出来,提高生产效率,改善工人劳动条件,提高了产品质量。该零件以前需要2～3个机床操作工加工,采用RB08机器人自动上下料工装后仅需一个操作工辅助。随着数控机床的普及,巧妙设计机器人末端执行器(手抓)结构,很好的实现数控机床与机器人的通讯功能有效的组合工业机器人上下料技术及数控车床加工技术于一体,最终实现快速的高精度上下料功能等有着广泛的实用意义。[2]
摘要：本次设计主要针对工业机器人与数控车床配合生产盘类零件所使用的上下料工装进行研究,上下料工装涉及回转上料、夹料、翻转等机构。本文主要对被加工件、工装设计与工作原理、现场布局、应用效果等进行说明。
关键词：机床上下料,工业机器人,工装
参考文献
[1] 杜志俊.工业机器人的应用及发展趋势[J].机械工程师,2002,(5):8-10.
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