数控换刀机械手轴系弹性弯扭屈曲性能的数值分析.pdf

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1、机械设计与制造第2期154MachineryDesign&Manufacture2011年2月文章编号：1001—3997(2011)02—0154—03数控换刀机械手轴系弹性弯扭屈曲性能的数值分析木周正强顾寄南张庆峰孙爱华(江苏大学制造业信息化研究中心，镇江212013)Numericalanalysisonelasticflexural-torsionalbucklingperformanceofShafting0fCNCtoolchangermanipulatorZHOUZheng—qiang，GUJi—nan，ZHANGQing-feng，SUNAi—hua(MechanicalIn

2、formationEngineeringResearchCenterofJiangsuUniv．，Zhenjiang212013，China)【摘要】数控机械手广泛的应用于工业领域中，随着工业生产线自动化要求的不断提高，对机械手的需求也越来越广泛。所涉及机械手是一种用于数控机床上的换刀机械手，通过自动换刀，实现自动化加工。利用有限元分析对机械手的中臂轴和刀库的中轴的弹性弯扭屈曲性能进行了研究，同时考察主要影响因子，以便后期通过适当调整，最大限度的减少轴系破坏，从而提高轴系寿命和机械手的性能。关键词：换刀机械手；有限元；弯扭屈曲；轴系【Abstract】TheCNCmanipulatorhas

3、beenwideusedinindustry，astheautomaticrequirementofin-dustrialproductionlineisimprovingcontinuously,thedemandofmanipulatorismoreandmorecomprehen——sive．ThemanipulatormentionedinthisarticleisusedinCNCmachinefortoolchanger,whichcanachieveAutomaticprocessingbytoolchanger．Thisarticlestudieselasticflexura

4、l-torsionalbucklingperformal~ceofSh．，一c．ftingbyFiniteElementAna!ysisandstudiesmainfactor~Onthebasisofitwecanreducetheshdamageasmuchaspossibletoincreasetheshafting’Szandimprovetheperformanceofmanipulator．Keywords：ToolchangermanipulatOr；Finiteelement；Flexural-torsionalbuckling；Shafting中图分类号：TH16，TU31

5、8文献标识码：A气缸来实现抓刀动作；刀库通过刀库步进电机和涡轮蜗杆减速器1引言来实现转动。如图2所示，为刀库总装示意图。随着科学技术的日益发展，数控机床的运用越来越广泛。尽管普通机床还大量存在，但是工业生产自动化的趋势是必然的。在实际生产中，某些零件加工尺寸较大，工序比较集中，在加工过程中需要频繁更换刀具，这种自动换刀装置成本很高，普通中小型企业是很难承受的。目前，很多中小型企业没有使用加工中心，基本采用人工换刀。研究对象是一种主要用于中小型企业数控机床的自动换刀机械手，它能频繁换刀，且成本较低。如图1所示，为数控机床换刀机械手总装示意图，这种数控机床换刀机械手的下支座安装在刀库和数控机床刀

6、架之间，同时使用机械手步进电机和涡轮蜗杆减速器带动上支架上的中臂来图1数控机床换刀机械手总装图实现机械手竖直平面内的旋转；中臂上装有中臂气缸，带动前臂1．下支座2．上支座3．中臂轴4．前臂滑道5．中臂气缸6．前臂滑块滑道沿中臂方向伸缩来实现装卸刀动作；前臂滑道上装有前臂气7．前臂气缸8l手爪支架9．夹持气缸1O．手爪关节一11．手爪关节二缸，带动前臂滑块沿前臂方向伸缩，配合前臂滑块上的手爪夹持12．联轴器13．涡轮蜗杆减速器14．机械手步进电机★来稿日期：2010—04—22女基金项目：镇江市工业科技支撑项目(SGY20090016)统为核心的旋转式自动续料机械手设备进行生产，极大的提高了热

7、加工，2002(1)生产率，现在每天的产量相当于六名技术工人一天的工作量，同南雷英，戚春晓，孙友松·冲压生产自动送料技术的现状与发展概况[J]．日寸该冲压生产过程的续料过程是通过机械手自动完成的，使整个3蓑在冲压生产线中的应用[J】．模具生产过程的安全性大大提高了，极大的减少了工伤事故的发生。2004(7)但同时也存在一些问题，如机械手对于工件的抓取有一定的失误4邱继红，刘凯冲压自动生产线上下料机器人示教编程