液壓機械手設計【CAD高清圖紙和文檔】

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,,機械工程系,機械設計制造及自動化專業(yè)論文答辯,工業(yè)機械手設計液壓原理及傳動設計,學生：指導老師：,目錄,引言第一章機械手設計要求分析第二章液壓系統設計第三章集成塊的設計第四章液壓集成塊CAD技術,引言,工業(yè)機器人一般指用于機械制造業(yè)中代替人完成具有大批量、高質量要求的工作，如汽車制造、摩托車制造、艦船制造、某些家電產品（電視機、電冰箱、洗衣機）、化工等行業(yè)自動化生產線中的點焊、弧焊、噴漆、切割、電子裝配及物流系統的搬運、包裝、碼垛等作業(yè)的機器人。,,機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的電子機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應和分析判斷能力，又有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機器的進化過程產物，它是工業(yè)以及非產業(yè)界的重要生產和服務性設備，也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備。,,機器人技術是綜合了計算機、控制論、機構學、信息和傳感技術、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術，是當代研究十分活躍，應用日益廣泛的領域。機器人應用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標志。,第一章機械手設計要求分析,1.設計目的和要求上下料用機械手能在不同高度與不連續(xù)的工作臺之間實現機械零件的重復取放，代替人工勞動，減輕了人工勞動強度，提高了自動化水平和勞動生產率，保證了產品和工人的質量與安全。,2.機械手簡介與分析,1.坐標形式分析上下料用機械手采用圓柱坐標的結構形式，主要的組成部分有：升降機構，回轉機構，手臂伸縮結構等，在這三中機構中采用液壓驅動傳動方式，能保證機械手的整體結構的緊湊性，運動平穩(wěn)以及可以方便的實現無級調速。,2.運動分析,如圖所示，機械手在工作過程中需三種運動，其中手臂的伸縮和立柱的升降為兩種直線運動，而手臂的回轉為圓周運動，所以采用圓柱坐標形式。其特點是，結構簡單，手臂運動范圍大，有較高的定位準確度。,,3.機械手的工作范圍,機械手在水平方向上的伸縮范圍為至兩個不同高度的工作臺的距離，手臂伸縮總行程為500mm，手臂回轉的運動范圍為90度，立柱升降的垂直方向的距離為兩工作臺的高度差，總行程為200mm,第二章液壓系統設計,1.根據工作要求確定一個工作循環(huán)周期的運動過程2.據工作循環(huán)過程確定系統工況分析圖3.擬訂液壓系統的工作原理圖4.根據整個系統的液壓元件需求選擇標準的液壓元件5液壓缸尺寸的確定及安全強度的校核,1.確定一個工作循環(huán)周期的運動過程,1.手臂位于初始位置（1）2.手臂伸長至工作臺（1）3.手指抓取工件4.手臂縮回5.立柱升高至至工作臺6.手臂回轉角度α至位置（2）7.手臂伸長并釋放工件8.手臂縮回9.手臂回轉角度—α，至位置（1）10.立柱下降至工作臺（1）,,2.分析運動過程確定系統工況分析圖,,3.擬訂液壓系統的工作原理圖,1.根據整個系統的工作完成步驟，選擇合適的液壓缸。伸縮運動和升降運動選擇單桿活塞液壓缸，回轉運動選擇擺動液壓缸，保證整個系統能夠達到穩(wěn)定的運動效果。,,2.液壓回路的選擇確定液壓執(zhí)行元件以后，根據設備的共組特點和工作要求確定對主要性能起決定性影響的主要回路，機械手液壓系統主要有針對伸縮運動，升降運動和回轉運動的三個主要運動回路。,,3.綜合以上的液壓元件和液壓回路液壓回路的綜合就是把選擇的液壓回路放在一起，進行歸并整理，增加必要的液壓元件和輔助回路，確定完整的液壓傳動系統。同時注意：a.盡量簡化系統機構，減少不必要的液壓元件使用；b.保證整個液壓系統運動動作的可靠，安全，沒有元件與機構之間的相互干涉問題的存在；c.盡可能的去提高系統的工作效率，減少不必要的功耗的浪費；d.盡可能采用標準通用的液壓元件。,綜合以上的動作，原理以及元件，繪制液壓系統原理圖。下圖為本機械手液壓系統的工作原理圖,,4.根據整個系統的液壓元件需求選擇標準的液壓元件,機械手液壓系統的主要液壓元件選擇包括：油箱，濾油器，油泵，溢流閥，減壓閥，單向閥，電磁換向閥，單向節(jié)流閥，以及相應的電器開關等，主要液壓元件規(guī)格如左表,,2.5液壓缸尺寸的確定及安全強度的校核,1.伸縮液壓缸的設計計算2.擺動缸的設計計算3.升降機構的設計計算,第三章集成塊的設計,1設計分析2根據具體的要求進行設計計算3下面為集成塊的設計步驟4液壓集成塊的加工工藝,在整個液壓系統中，由于整個系統由若干個液壓閥有機組合在一起的，各個液壓閥之間的連接方式主要有：管式連接，板式連接，集成式連接。集成式連接又可以分為集成塊式連接，疊加閥式連接，插裝錐閥式連接。由于管式連接結構分散，尤其對于復雜的液壓系統，占據空間很大，管路交錯，接頭較多，裝卸維修困難，并且在接頭處容易造成油液的泄露與空氣的滲入，有時會產生噪音和震動板式連接一般油管較多，而且易在兩板之間形成間隙，出現漏油，串腔等問題。而集成塊式連接是集成式連接中的一種，即借助于集成塊把標準式的板式連接的液壓元件連接起來，它是一種代替管路把元件連接起來的六面連接體，在連接體內根據各控制油路設計出,需要的油路通道，液壓閥裝在集成塊周圍。集成塊的上下面是塊與塊的結合面，在結合面上加工有相同位置的壓力油孔P，回油孔T，泄露油孔L，以及安裝螺栓孔。集成塊與裝在周圍的閥類元件之間組成一個集成塊組，可以完成一定典型回路的功能。將所有的集成塊組疊加在一起，就可以構成整個集成塊式的液壓傳動接系統。在所有的集成塊組的下面應該有底板結構，底板上有壓力油孔P，回油孔T，泄露油孔L等，通過底板來實現集成塊組與油泵和油箱的連接，在所有的集成塊組上面還應該有頂蓋結構，在頂蓋上可以安裝壓力表開關，以便于測量系統中各連接點或者某一油路的壓力情況，這種集成方式的優(yōu)點是它的機構緊湊，占地面積小，易于裝卸和維修，并且具有標準化和系列化產品。以選用組合，因而被廣泛用于各種中高壓液壓系統和各種中低壓液壓系統中，但是對于它的設計，工作量比較大，加工工藝復雜，不能任意修改等缺點。,2根據具體要求進行設計計算,上下料用的機械手液壓系統的集成塊設計系統見集成塊裝配圖，它包括地板塊，升降機構控制集成塊，回轉機構控制集成塊，伸縮機構控制集成塊以及頂蓋等五個集成塊組成。下面針對整個系統中的伸縮缸液壓控制回路集成塊為例子，具體說明整個集成塊的設計計算過程：,3.液壓元件的選擇,為了能滿足整個循環(huán)的工作要求，則該回路共需四個液壓元件，有相關手冊查得它們的型號和規(guī)格，以及安裝底板在安裝這些元件時候應考慮的油孔的相對位置情況等,減壓閥,型號：JF3-10B通徑：Φ10連接底板標準：GB8100-AG-06-2-A外型尺寸：84mm*61mm安裝螺栓孔和油孔的相對位置如下圖,,單向閥,型號：AJ-H10B通徑：Φ10AJ型直角單向閥板式連接外型尺寸：60mm*90mm安裝螺栓孔和油孔的相對位置如下,,三位四通電磁換向閥,彈簧對中型代號O型號：34-H10B通徑：Φ10規(guī)格：流量40L/min換向頻率60次/min電壓AC220V50HzDC12V24V功耗AC40WDC42W安裝螺栓孔和油孔的相對位置如下：,,單向節(jié)流閥,型號：L-H10板式連接通徑：Φ10外型尺寸：130mm*90mm安裝螺栓孔和油孔的相對位置如下,,3下面為集成塊的設計步驟,1.根據上面查得的標準，做液壓元件樣板，根據閥的油孔和外型尺寸確定液壓集成塊的外型尺寸，以及閥體在集成塊某一面上所占的空間。,2.確定通道的孔徑，集成塊上的公用通道，即壓力油孔P，回油孔T，泄露油孔L，以及四個安裝孔，壓力油孔由液壓泵流量決定，本回路流量約為30L/min則取壓力油孔的孔徑為Φ12mm，回油孔和泄露油孔也取孔徑為Φ12mm。直接與液壓元件連接的液壓油孔由選定的液壓元件規(guī)格確定，由于所選液壓閥的通徑都為Φ10mm，則統一取孔徑為Φ12mm，方便加工。而孔與孔之間的連接孔（即工藝孔）也取Φ12，并且要求用螺塞在集成塊表面堵死，不允許堵孔用的螺塞對其他的液壓元件和結合面有干涉作用。,3.集成塊上液壓元件的布置，把做好的液壓元件樣板在集成塊各個視圖上進行布局，有的液壓元件需要連接板，則樣板以連接板為準。,在布局時應該避免電磁換向閥兩端的電磁鐵與其他部分或元件想干涉，液壓元件的布置應以在集成塊上加工的孔最少為最佳。如圖5所示，孔道相通的液壓元件應該盡可能布置在同一水平面上，或在直徑d的范圍內（如圖5a）否則要鉆中間油孔（如圖5b，c），不通油孔之間的最小壁厚h必須進行強度校核（如圖5d）。,,液壓元件在水平上的孔道若與公共油孔相通，則應盡可能地布置在同一垂直位置或在直徑d的范圍（如圖5a，b），否則要鉆中間孔道（如圖6c），集成塊前后與左右連接的孔道應相互垂直，不然也要鉆中間孔道（如圖6d）。設計專用集成塊時，要注意其高度應該比裝在其上的液壓元件最大橫向尺寸大，以避免上下集成塊上的液壓元件相互干涉，影響集成塊組之間的緊固問題。,,4.集成塊上液壓元件布置程序,電磁換向閥布置在集成塊的前面和后面，先布置垂直位置，后布置水平位置，要避免電磁換向閥的固定螺孔與閥口通道、集成塊固定螺孔相通。液壓元件泄漏孔可考慮與回油孔合并。水平位置孔道可分為三層進行布置。根據水平孔道布置的需要，液壓元件可以上下左右移動一段距離，具體可參見圖6。溢流閥的先導閥部分可伸出集成塊外，有的元件如單向閥，可以橫向布置。, 畢業(yè)論文開題報告 題 目: 工業(yè)機械手設計 姓 名: 學 院: 工學院 專 業(yè): 班 級: 學 號: 指導教師: 職稱: 教 授 2005年 6 月 8 日 課題名稱：工業(yè)機械手設計 一、課題來源、課題研究的主要內容及國內外現狀綜述 1.課題來源、課題研究的主要內容 工業(yè)機器人一般指用于機械制造業(yè)中代替人完成具有大批量、高質量要求的工作，如汽車制造、摩托車制造、艦船制造、某些家電產品、化工等行業(yè)自動化生產線中的點焊、弧焊、噴漆、切割、電子裝配及物流系統的搬運、包裝、碼垛等作業(yè)的機器人。工業(yè)機器人由操作機（機械本體）、控制器、驅動控制系統和檢測傳感裝置構成，是一種仿人操作、自動控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動化生產設備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產。它對穩(wěn)定、提高產品質量，提高生產效率，改善勞動條件和產品的快速更新換代起著十分重要的作用。 機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應和分析判斷能力，又有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機器的進化過程產物，它是工業(yè)以及非產業(yè)界的重要生產和服務性設備，也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備。 2. 國內外現狀綜述 近20年來，機器人或機械手技術的應用領域迅速拓寬，尤其是在各種自動化生產線上得到廣泛應用。電氣可編程控制技術與液壓技術相結合，使整個系統自動化程度更高，控制方式更靈活，性能更加可靠；液壓機械手、柔性自動生產線的迅速發(fā)展，對液壓技術提出了更多更高的要求；微電子技術的引入，促進了電-氣比例伺服技術的發(fā)展；現代控制理論的發(fā)展，使液壓技術從開關控制進入閉環(huán)比例伺服控制，控制精度不斷提高；由于液壓脈寬調制技術具有結構簡單、抗污染能力強和成本低廉等特點，國內外都在大力開發(fā)研究。隨著微電子技術、PLC技術、計算機技術、傳感技術和現代控制技術的發(fā)展與應用，液壓技術已成為實現現代傳動與控制的關鍵技術之一。 自上世紀六十年代，機械手被實現為一種產品后，對它的開發(fā)應用也在不斷發(fā)展，最典型的發(fā)展是生產者將此產品大量應用于衛(wèi)生行業(yè)（全自動生化分析儀），從而實現了衛(wèi)生檢驗中急需短時間、大量樣品數據的要求，但在衛(wèi)生領域的機械手因采用樣品加單一酶試劑顯色法，且采用濾光片結構設計，造成試劑價格昂貴，限制了產品市場的發(fā)展。 隨著技術的進步，機械手的設計已經實破了單一試劑、加熱及濾光片的束縛。比如美國OI公司的產品，可針對單一項目，次序加4種試劑，加熱溫度也提高到 50 ℃ ，檢測器則采用二極管陳列技術，這些進步為新領域的應用提供了強大支持。有專家估計未來10 年，全自動流動分析儀的市場份額中，將有 50 ％被全自動化學分析機械手取代。 通過了解上述兩類產品的技術特點我們不難看出，機械手具有微升級試劑消耗，不受模板束縛，分析中不同檢測項目可穿插完成，可完成研發(fā)性波長掃描優(yōu)化檢測條件，用戶可自行設計新的檢測項目，體積小，甚至可做現場快速分析等特點。 由此也不難看出，以前流動分析中不適合的用戶群，如樣品檢測單一種類少而樣品量多的情況，為機械手的應用提供了可能性。對衛(wèi)生行業(yè)的快速分析中，也因新型機械手的設計特點而使取代昂貴的試劑，降低分析成本成為可能。機械手不能完全取代流動分析產品一個重要的理由是：一些特殊樣品處理技術不能在線實現，如萃取、高溫蒸餾，需要離線進行，相信隨著技術的進步，這些方面的技術也會提高。 參考文獻： [1]. 工業(yè)機器人 徐元昌 編制 中國輕工業(yè)出版社 1999.08 [2]. 液壓傳動與控制 賈銘新 主編 國防工業(yè)出版社 2003.01 [3]. 液壓與氣壓傳動 左健民 主編 機械工業(yè)出版社 1999.10 [4]. 機器人應用技術 孟繁華 編 哈爾濱工業(yè)大學出版社 1989.06 [5]. 濮鳳根，胡偉民. 關于液壓集成塊CAD研究開發(fā)的進一步探討. 1997 [6]. 馮毅，田樹軍，李利. 基于計算智能的液壓集成塊優(yōu)化設計.中國機械工程，2003（17） [7]. 機器人和機械手控制系統 (蘇)E.N尤列維奇等著;劉興良等譯 新時代出版社 1985.04 [8]. 機器人基礎知識 劉興良編著 新時代出版社 1986.08 [9]. 濮鳳根，胡偉民. 關于液壓集成塊CAD研究開發(fā)的進一步探討. 機電設備 1997 [10].Solomatine,D. Object-orientation in hydraulic modeling architectures.Journal of computing in civil engineering,1996(4) 二、本課題擬解決的問題 目前液壓機械手被廣泛地應用于各種加工試驗等工作場所，由于現在的科技進步與發(fā)展，工業(yè)機械手逐步追求一種智能化，小型化，進一步體現在液壓系統控制的微縮?，F階段液壓集成塊技術被廣泛用應于液壓系統的控制，以減小液壓系統控制管路連接。 液壓機械手控制設計中液壓集成塊設計是一項關鍵的工作，液壓集成塊是安裝各種液壓元件，并在其內部按照系統控制原理要求實現元件之間油道連通的復雜功能塊。它的應用使液壓系統的結構更加緊湊，安裝和調試也更加方便。在一定尺寸限制的塊體上如何按照系統原理要求，正確合理的設計多個通道，對設計人員來說是一項艱巨的任務，因而單靠手工設計集成塊不僅速度慢，而且難免在設計過程中發(fā)生錯誤，影響工作的正常進行，造成很大的時間與資源的浪費。 本課題擬在利用現在專業(yè)應用軟件開發(fā)技術，方法，工具來促使人們更深入地開展工業(yè)機械手液壓集成系統的開發(fā)與研究。液壓集成系統的CAD的研究與開發(fā)已為液壓控制工程設計提供了有力的支持。由于液壓集成塊的高附價值，液壓集成控制技術的應用開發(fā)不但能夠滿足個別企業(yè)專業(yè)急需，同時也有望走上商品化專業(yè)軟件市場。 三、解決方案及預期效果 在整個的液壓控制系統中液壓集成塊為一個重要的中間控制元件，利用它可以減少很多復雜管路以及控制元件的連接，實現控制系統的集成化。 鑒于現在液壓工業(yè)機械手國內外趨勢的發(fā)展，主要解決機械手液壓控制系統的設計與研究，并利用液壓集成塊CAD應用軟件獲得最優(yōu)的布局布孔方案。實現了液壓集成塊布局孔集成方案的自動優(yōu)化設計。設計合理的液壓原理圖以及選用標準的液壓元件，明確各元件之間的連通關系，實現液壓元件在集成塊體上的布局定位，實時干涉校核下的孔道自動連通，連通方案的目標評價和布局方案的自動調整等步驟。最后形成集成塊的布局布孔最優(yōu)方案。在優(yōu)化設計過程中，需要以下幾項數據：1.元件的外型尺寸，用于裝配時進行外型干涉校核 2.元件底版孔系數據，包括元件底版上各油孔，螺紋孔等的坐標位置和孔道大小，以及深度要求和安裝精度要求等 3.元件本身屬性，包括元件裝配的優(yōu)先面，優(yōu)先角度等 利用CAD的三維實體造型功能，可以將液壓集成塊自動設計結果，即集成塊外部元件布局和內部孔道布局的集成方案，在CAD圖形庫中自動生成集成塊的三維結構圖和裝配圖，在CAD的三維瀏覽工具的支持下，可以實現對集成塊內部結構圖和裝配圖的多方位，多角度的觀察，進而對檢驗方案結果及優(yōu)劣程度進行改造。其中，液壓集成塊三維裝配圖生成需要液壓元件圖形庫的支持。 就設計全過程來說，工作從液壓控制系統原理方案分析開始，確定集成范圍和目標要求，構思總體部署方案和確定全部元件規(guī)格及其安裝位置，根據原理要求設計塊體孔系，設計師在塊體設計中要遵循設計規(guī)范與準則，獲得集成塊裝配草圖與零件設計草圖，孔道校驗和技術文件編制。然而集成塊CAD研究開發(fā)的目標在于促使設計師發(fā)揮創(chuàng)造性，即應用開發(fā)應定位于集成塊設計的前端。根據過程改進要求獲得設計過程規(guī)范是過程建模的前提。按照設計及開發(fā)能力以及過程改進的方法學框架，逐步建立行之有效的設計規(guī)范和設計模型。設計師利用軟件高效完成工作的同時，能充分發(fā)揮創(chuàng)造潛力，完成工作的創(chuàng)造性部分。 四、課題進度安排 3月19日～4月1日．畢業(yè)實習階段。 畢業(yè)實習，查閱資料，到多個公司實踐，撰寫實習報告。 4月2日～4月15日．開題階段。 提出總體設計方案及草圖，填寫開題報告。 4月16日～5月23日． 設計初稿階段。 完成總體設計圖、部件圖、零件圖。 5月24日～6月7日． 中期工作階段。 完善設計圖紙，編寫畢業(yè)設計說明書，中期檢查。 6月8日～6月10日．畢業(yè)設計預答辯。 6月11日～6月18日．畢業(yè)設計整改。 圖紙修改、設計說明書修改、定稿，材料復查。 6月19日～6月21日．畢業(yè)設計材料評閱。 6月22日～6月24日．畢業(yè)答辯。 6月25日～6月28日．材料整理裝袋。 五、指導教師意見 　　 　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 　　 年　 月　　日 六、專業(yè)系意見 年　 月　　日 七、學院意見 年　 月　　日 ６ 液壓集成塊CAD技術的發(fā)展與研究 摘要:本文介紹了液壓集成塊的現階段發(fā)展狀況以及它在集成系統中的作用。在分析液壓集成塊CAD應用開發(fā)進展的基礎上，提出了深入開展液壓集成塊CAD研究開發(fā)的中心任務是完善集成塊設計規(guī)范和過程建模。支持并持續(xù)改進集成塊設計的整個過程，是液壓集成塊CAD研究開發(fā)的目標。過程建模的思想方法將促使企業(yè)建立和改進開發(fā)能力成熟模型，進而提高企業(yè)的整體開發(fā)能力。 關鍵詞： 液壓集成塊；CAD技術; 開發(fā)； 研究 The Development and Research of CAD Technic for Hydraulic Manifold Block Abstract: Summary : This text has introduced the state of development and its role in integrated system of the present stage that the hydraulic pressure integrates one. On the basis of analysing that integrates a progress for CAD application and development in hydraulic pressure, is it launch hydraulic pressure integrate pieces of central task that CAD research and develop to is it integrate pieces of design specification and course modeling to perfect thoroughly to put forward. Support and is it integrate pieces of whole course that design to improve continuously, it is hydraulic pressure that integrate pieces of goal that CAD researches and develops. The modeling way of thinking of the course will impel enterprises to set up and improve the ripe model of development ability, and then improve the whole development ability of enterprises. Key words: Hydraulic manifold block；CAD technique；Exploiture；Research 前言 在液壓系統設計中，液壓集成塊設計是一項關鍵的工作，液壓集成塊是安裝各種液壓元件，并在其內部按照系統原理要求實現元件之間油道連通的復雜功能塊。它的應用使液壓系統的結構更加緊湊，安裝和調試也更加靈活方便。在一定尺寸限制的塊體上如何按照系統原理要求，正確合理的設計多個通道，對設計人員來說是一項艱巨的任務，因而單靠手工設計集成塊不僅速度慢，而且難免在設計過程中發(fā)生錯誤，影響工作的正常進行，造成很大的時間與資源的浪費。 正文 液壓集成塊作為各式板式閥，插裝閥及其其他附件的承裝載體，因液壓系統組成的非標準性和所承裝閥體及其相互連通關系的多樣性所致，其外部是多種不同格式和規(guī)格的液壓元件在各個方面的緊湊布局，內部為十分密集，復雜的孔系網絡，在液壓集成塊自動優(yōu)化設計功能軟件系統開發(fā)中，一項重要的內容是建立含有足夠信息量的且方便適用的液壓元件數據庫和圖形庫。對于液壓集成塊而言，安裝在塊上的各種液壓元件相關數據構成了設計的基礎性信息，如：元件的外型尺寸，底版孔系數據，以及其他附加信息等，同時由于各個液壓生產廠家生產的液壓元件系列不同，規(guī)格不同，種類繁多，外型尺寸各異，則深入剖析各類液壓元件的屬性及構成規(guī)律，提取對集成塊設計有意義的信息，并按照一定的分類方法與集成塊 CAD技術接軌，深入開展液壓集成塊CAD的研究開發(fā)。 當前液壓集成塊CAD應用開發(fā)受到了國內外液壓界的廣泛重視，專業(yè)應用軟件開發(fā)技術，方法，工具的不斷發(fā)展和成熟，又促使人們更深入地開展液壓集成塊的開發(fā)與研究。液壓集成塊的CAD的研究與開發(fā)已為液壓工程設計提供了有力的支持，但其發(fā)展?jié)摿€沒有充分發(fā)掘。由于液壓集成塊的高附價值，液壓集成塊CAD技術的應用開發(fā)不但能夠滿足個別企業(yè)液壓集成塊的專業(yè)急需，同時也有望走上商品化專業(yè)軟件市場。對液壓集成塊CAD技術的研究開發(fā)提出全面的商品化，工程化要求并采取有效的方法學，技術和工具，將液壓集成塊CAD技術應用軟件推向用戶市場是液壓集成塊CAD領域的重要工作。 液壓集成塊CAD應用軟件將能自動生成與獲得最優(yōu)的布局不孔集成方案。實現了液壓集成塊布局孔集成方案的自動優(yōu)化設計。利用該軟件用戶只需要輸入液壓原理圖所提供的液壓元件及其元件之間的連通關系，則計算機自動完成中間的處理過程，包括液壓元件在集成塊體上的布局定位，實時干涉校核下的孔道自動連通，連通方案的目標評價和布局方案的自動調整等步驟。最后形成集成塊的布局布孔最優(yōu)方案。在優(yōu)化設計過程中，需要以下幾項數據：1.元件的外型尺寸，用于裝配時進行外型干涉校核 2.元件底版孔系數據，包括元件底版上各油孔，螺紋孔等的坐標位置和孔道大小，以及深度要求和安裝精度要求等 3.元件本身屬性，包括元件裝配的優(yōu)先面，優(yōu)先角度等 利用CAD的三維實體造型功能，可以將液壓集成塊自動設計結果，即集成塊外部元件布局和內部孔道布局的集成方案，在CAD圖形庫中自動生成集成塊的三維結構圖和裝配圖，在CAD的三維瀏覽工具的支持下，可以實現對集成塊內部結構圖和裝配圖的多方位，多角度的觀察，進而對檢驗方案結果及優(yōu)劣程度進行改造。其中，液壓集成塊三維裝配圖生成需要液壓元件圖形庫的支持。 安裝在液壓集成塊上的液壓元件通常有液壓閥，管接頭以及儀表等附件，多為標準件，并且同一系列同一類型不同型號的元件，其結構基本相似，僅尺寸略有不同。因此液壓元件圖形庫較適合采用驅動法來建立，可以利用MDT提供的表驅動技術生成液壓元件的三維模型，完成元件圖形庫的設計開發(fā)。 MDT（AutoCAD Mechanical Desktop）是Autodesk公司在AutoCAD基礎上開發(fā)的基于特征的參數化三維實體造型軟件，是融二維繪圖和三維造型于一體的機械設計平臺。它包括參數花實體特征造型、曲面造型、零部件裝配及干涉檢查。三維與二維雙向關聯繪圖，是運行于微機上較為典型的機械CAD軟件之一。 針對集成塊CAD技術，當前由上海第704研究所和上海交通大學聯合開發(fā)的集成塊?？桌L圖軟件，已在工程實踐中發(fā)揮作用，有效保證了復雜集成塊的設計質量。雙方在經過多年的集成塊設計及其應用軟件的研究開發(fā)，在工程實踐基礎上總結液壓集成塊設計規(guī)范，為集成塊CAD的深入研究開發(fā)創(chuàng)造了有利條件。液壓集成塊?？桌L圖軟件定位在集成塊設計中的孔道檢驗和自動繪圖兩個環(huán)節(jié)，即經圖形用戶界面基于設計草圖輸入有關設計結果和設計要求，從而建立集成塊體的數學模型。通過多種方式全面檢查內部孔道幾何關系，并比較驗證預定的連通關系要求，確定塊體設計中存在的問題。借助三維幾何觀察器顯示局部細節(jié)以及直接確定問題所在。從而幫助使用者識別設計錯誤，并采取必要的修正措施修改塊體模型有關數據。 從實踐中認識到裝業(yè)應用開發(fā)的重心應放在染件的人機界面和軟件質量上。?？总浖腔谡_的塊體數學模型自動生成規(guī)范的圖紙。在?？桌L圖軟件中，集成塊設計信息與孔道效驗質量特別是可靠性是該軟件開發(fā)的成敗，同時也影響工作效率。因此，就現階段該軟件使用狀況而言仍需要進一步的完善與強化。 就液壓集成塊CAD研究開發(fā)的工程化和商業(yè)化來說，盡管孔道繪圖部分已經有經驗基礎，但這仍不夠。?？桌L圖一度是集成塊設計的首要問題，軟件應該保證一個完整而正確的集成塊設計過程，在明確給定設計結果表達形式和正確性的判斷依據的同時，集成塊設計規(guī)范更應強調有效設計集成塊的過程規(guī)則，強調集成塊設計過程的規(guī)范性。 在軟件工程中，方法學是指導應用開發(fā)的一種有效手段，它強調從軟件過程的全局框架出發(fā)，把握應用開發(fā)項目的過程，隨著軟件應用不斷進入過程專業(yè)領域，方法學也隨之滲透到各種硬產品及其過程的建模。 目前，在液壓集成塊設計應用開發(fā)中仍拘泥于產品的設計結果信息建模，而在孔道校驗繪圖軟件中，集成塊的設計信息轉化為數學模型記錄到相關描述文件，據此得到集成塊的三維幾何模型，并生成二維圖紙作為設計結果，此外對設計過程建模并無涉足?，F在關于集成塊CAD的研究開發(fā)，不能停留于結果信息建模，而要面向整個設計過程的建模。為此，需要強調完善集成塊的設計規(guī)范，特別是其設計過程規(guī)范，不斷完善集成塊設計規(guī)范和過程建模對液壓集成塊CAD研究開發(fā)的深入是當務之急。 就設計全過程來說，設計師的工作從液壓控制系統原理方案分析開始，確定集成范圍和目標要求，構思總體部署方案和確定全部元件規(guī)格及其安裝位置，根據原理要求設計塊體孔系，設計師在塊體設計中要遵循設計規(guī)范與準則，獲得集成塊裝配草圖與零件設計草圖，孔道校驗和技術文件編制。然而集成塊CAD研究開發(fā)的目標在于促使設計師發(fā)揮創(chuàng)造性，即應用開發(fā)應定位于集成塊設計的前端。根據過程改進要求獲得設計過程規(guī)范是過程建模的前提。按照設計及開發(fā)能力以及過程改進的方法學框架，逐步建立行之有效的設計規(guī)范和設計模型。設計師利用軟件高效完成工作的同時，能充分發(fā)揮創(chuàng)造潛力，完成工作的創(chuàng)造性部分，即為集成塊CAD研究開發(fā)的最高目標。明確這一目標，液壓集成塊CAD研究開發(fā)任務也就明確了。 液壓集成塊CAD研究開發(fā)必須著眼于全局與長遠，并著手于近期急需及條件允許的有限目標范圍來實施。過程建模將成為集成塊CAD研究的關鍵；過程重組，再工程的方法學框架明確了液壓集成塊CAD研究開發(fā)的方向和中心內容。 參考文獻： [1].濮鳳根，胡偉民. 關于液壓集成塊CAD研究開發(fā)的進一步探討. 1997 [2].濮鳳根，胡偉民. 集成塊CAD研究和塊體校孔繪圖軟件開發(fā). 1997（2） [3].王益群，尹紅霞. 液壓集成塊的研究與開發(fā).2001（1） [4].賈竹青. 液壓集成塊設計法分析.1998（1） [5].張永利，高艷明，代寶江，馮毅，田樹軍. 面向液壓集成塊設計的液壓元件數據庫和圖形庫.2004. [6].馮毅，田樹軍，李利. 基于計算智能的液壓集成塊優(yōu)化設計.中國機械工程，2003（17） [7].張海平，鐘廷修.插裝閥體復雜孔系的CAD.機床與液壓，1987（1） [8].竹仁榮. 液壓集成塊的計算機輔助設計. 機床與液壓，1988（2） [9].王琦等. 液壓閥塊三維圖形處理技術. CAD/CAM，1996.3 [10].Solomatine,D. Object-orientation in hydraulic modeling architectures.Journal of computing in civil engineering,1996(4) ３ 2.2 根據整個系統的液壓元件需求選擇標準的液壓元件 機械手液壓系統的主要液壓元件選擇包括：油箱，濾油器，油泵，溢流閥，減壓閥，單向閥，電磁換向閥，單向節(jié)流閥，以及相應的電器開關等 主要液壓元件規(guī)格如下表： 壓力表 KF3—E3B 節(jié)流閥 L—10H 三位四通電磁換向閥 34—H10B 單向閥 AJ—H10B 減壓閥 JF3—10B 兩位四通電磁換向閥 24—H10B （安裝方法參照液壓系統工作原理圖） 2.5 液壓缸尺寸的確定及安全強度的校核 根據設計的參數要求，確定合理的液壓缸尺寸 2.5.1.伸縮液壓缸的設計計算 由于工件相對于整個系統較小，并且工件運動為水平運動垂直于重力方向和摩擦力方向，所以對于運動過程來說負載較小，故不進行負載分析。 伸縮液壓選擇單桿式活塞缸 工作行程為500mm 由于此工業(yè)機械手屬于小型的工程機械，故選初始壓力 P=10Mpa 試取 q=30L/min V1=100mm/s（活塞伸出的速度） V2=130mm/s（活塞縮回的速度） 則：A = q / V1 = 50 cm2 = 由于故=40mm 取標準CHSG01-01/De 速比1.337 =80mm =40mm 2.5.2 工作腔面積 2.5.3 活塞穩(wěn)定性較核 活塞工作總行程S=500mm 活塞桿直行=40mm e/d=500/400=12.510 需進行穩(wěn)定性校核 由材料力學中有關公式，根據液壓缸一端支承一端 鏈取末端數據=2 活塞桿選用普通碳鋼，則： 材料強度實驗值f=4.9Pa， =85 因為 所以它的載荷 當取安全系數為=4時 所以滿足穩(wěn)定性要求 則對于伸縮而言 則取缸徑=80mm 桿半徑=40mm 求液壓缸流量： 2.擺動缸計算 回轉角度 液壓缸和工作壓力 則輸出壓力 取q=30L/min 故取b=30mm =70mm = 50mm 故可驅動基于手臂的回轉運動 3.升降機構設計計算 由于手臂伸縮機構與擺動機構等重量全載與升降機構，故算的 選液壓缸工作壓力P=10MPa 工作負載=2500N 取=100mm =50mm 取q=30L/min 取V=50mm/s 則耗時約為4s １ 目 錄 摘要……………………………………………………………………………………………1 關鍵詞…………………………………………………………………………………………1 Abstract………………………………………………………………………………………1 Key words………………………………………………………………………………………1 引言……………………………………………………………………………………………2 1.機械手設計要求分析………………………………………………………………………3 1.1 設計目的和要求…………………………………………………………………………3 1. 2機械手簡介與分析………………………………………………………………………3 2. 液壓系統設計………………………………………………………………………………3 2.1確定工作循環(huán)周期………………………………………………………………………4 2.2工況分析…………………………………………………………………………………4 2.3擬訂液壓系統工作原理圖………………………………………………………………4 2.4選擇標準的液壓元件……………………………………………………………………5 2.5 液壓缸尺寸的確定及安全強度的校核………………………………………………5 3. 集成塊設計……………………………………………………………………………… 7 3.1設計分析…………………………………………………………………………………7 3.2設計計算…………………………………………………………………………………8 3.3設計步驟…………………………………………………………………………………10 3.4液壓集成塊加工工藝……………………………………………………………………12 4. 液壓集成塊 CAD技術……………………………………………………………………13 總結 …… ……… ……… ……… ……………… …………… …………… ………15 致謝 …… ……… ……… ……… ……………… …………… …………… ………15 參考文獻……………………………………………………… ……………………………16 工業(yè)機械手液壓系統設計 機械設計制造及其自動化專業(yè) 李剛 指導老師 丁蘭英 摘要：本文主要介紹了上下料用機械手的設計過程，它包括了對于整個系統的工作要求和情況的分析，通過系統的工作過程確定整個液壓系統的結構設計。分析整個循環(huán)過程，確定系統工作原理圖，根據系統參數要求選擇標準的液壓元件，完成液壓系統的裝配圖。液壓集成塊作為現在液壓系統的主要部件，當前液壓集成塊應用開發(fā)受到了國內外液壓界的廣泛重視，液壓集成塊的CAD的研究與開發(fā)已為液壓工程設計提供了有力的支持，在對機械手液壓系統集成塊設計過程中，能夠與實際的加工工藝相結合。并且對現在的液壓集成塊的CAD技術有很好的認識。 關鍵詞：工業(yè)機械手，驅動，集成塊，原理 Design of The Industry Manipulator Mechanical design & manufacture& automation LiGang Tutor DingLanying Abstract: This text introduce upper and lower material spend design process of manipulator , it include to whole job requirements and analysis of situation of system mainly, confirm the whole structural design systematic in hydraulic pressure through the working course of the system. Analyse whole cyclical process , confirm systematic operation principle picture , require the hydraulic pressure component of the standard for selection according to systematic parameter, finish the installation diagram systematic in hydraulic pressure. Hydraulic pressure integrate piece as now main part , hydraulic pressure of system , hydraulic pressure at present integrate pieces of application and development receive domestic and international hydraulic pressure extensive attention of circle, hydraulic pressure integrate research and development of CAD of piece already offer effective support for engineering design of the hydraulic pressure, while design the system integration one of hydraulic pressure of the manipulator, can combine with real processing technology . And CAD integrating one to the present hydraulic pressure has very good understanding. Keyword: Industry manipulator ,Drive , Hydraulic manifold block , Elements １