談機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法

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1、談機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法 談機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法 2019/12/06 摘要:近些年來,我國機(jī)械制造加工業(yè)發(fā)展迅速,尤其是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備的支持下,產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)品生產(chǎn)效率得到極大提高。機(jī)械手作為制造加工中常見的一種自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備,在提高機(jī)械加工效率與質(zhì)量等方面發(fā)揮出積極作用。然而,機(jī)械手在產(chǎn)品加工中的長期使用,暴露出一些問題,不利于充分發(fā)揮機(jī)械手的既有應(yīng)用價(jià)值。本文以空心杯為例,以機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主題展開分析,首先簡要介紹了本文主要研究內(nèi)容,隨后從機(jī)械手總體方案設(shè)計(jì)、

2、機(jī)械手動(dòng)力學(xué)仿真模擬兩個(gè)方面,深入探討了機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體優(yōu)化策略,旨在讓機(jī)械手在空心杯電機(jī)生產(chǎn)線中發(fā)揮出更好地使用效果,全面提高空心杯電機(jī)生產(chǎn)工作效率與工作質(zhì)量。 關(guān)鍵詞:機(jī)械手;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);優(yōu)化方法 現(xiàn)階段,我國空心杯制造加工過程中,人工操作占據(jù)重要地位,尚未推廣應(yīng)用現(xiàn)代自動(dòng)化操作系統(tǒng),尤其是線板與線板之間的纏繞,主要以人工操作方式為主,這種操作方式,除了需要耗費(fèi)大量人力資源之外,還不具備較高的工作效率,影響生產(chǎn)效益的增長?;诖?,本文對(duì)“機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法”展開深層次實(shí)踐分析,對(duì)于提高機(jī)械手使用效果,全面提高空心杯生產(chǎn)效率而言,具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義與

3、實(shí)踐價(jià)值。 1機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化主要研究內(nèi)容概述 空心杯線圈生產(chǎn)線需重視機(jī)械手的有效應(yīng)用,線圈纏繞完成之后,空心杯的制造就算是半成品完成,此刻線圈僅需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸ぬ幚恚涂梢灾圃斐龀善?。筆者本文研究旨在設(shè)計(jì)多角度活動(dòng)的機(jī)械手系統(tǒng),促使機(jī)械手能夠完成從上料到安裝到精準(zhǔn)機(jī)主軸上的一系列操作。具體言之,機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化主要研究內(nèi)容有以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。一是深入調(diào)查上下料機(jī)械手的特點(diǎn),并明確其存在的優(yōu)缺點(diǎn),然后結(jié)合機(jī)械手功能需求,參考機(jī)械手設(shè)計(jì)原理,最終確定機(jī)械手設(shè)計(jì)目標(biāo)及優(yōu)化方案,并以此為依據(jù),制定詳細(xì)的設(shè)計(jì)方案[1]。二是依據(jù)設(shè)計(jì)方案、考慮機(jī)械手動(dòng)作需求,進(jìn)行

4、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),進(jìn)行機(jī)械手零件連接仿真模擬,從中結(jié)合零件變形、應(yīng)力圖等進(jìn)行分析,最終選擇動(dòng)力學(xué)性最佳的材料制造零件[2]。三是對(duì)確定好的機(jī)械手優(yōu)化最佳參數(shù),最大限度減少機(jī)械手零件承受力,促進(jìn)生產(chǎn)線使用年限[3]。四是借助ANSYS等軟件仿真模擬機(jī)械手,驗(yàn)證機(jī)械手各零部件設(shè)計(jì)是否合理,及時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理之處,然后借助拓?fù)鋬?yōu)化方法,改善機(jī)械手不合理結(jié)構(gòu),以此有效提高機(jī)械手精準(zhǔn)度,有效降低制造成本。 2機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法分析 2.1機(jī)械手總體方案優(yōu)化設(shè)計(jì) (1)上下料機(jī)械手系統(tǒng)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)。機(jī)械手系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì),主要涉及繞線原理、線圈生產(chǎn)主要

5、流程兩個(gè)方面的內(nèi)容。一是繞線原理。結(jié)合實(shí)際加工需求,不同直徑線圈生產(chǎn)活動(dòng)中,僅需要將與之相對(duì)應(yīng)的線圈芯軸套更換就可以持續(xù)進(jìn)行加工。這樣一來,一方面可以保證線圈纏繞準(zhǔn)確率;另一方面可以有效提高機(jī)械手工作效率。需強(qiáng)調(diào)的是線圈纏繞時(shí),需保證不同型號(hào)線圈與芯軸尺寸相符。二是線圈生產(chǎn)主要流程。線圈的生產(chǎn)主要依靠機(jī)械手將未加工的線圈安裝到主軸上,然后繞線機(jī)以斜繞式方法,將銅線纏繞到線圈上,最后在精準(zhǔn)機(jī)主軸的作用下,完成精準(zhǔn)機(jī)精準(zhǔn)線圈加工。設(shè)計(jì)階段,相關(guān)人員首要工作是明確機(jī)械手操作空間大小,并確定芯軸與主軸對(duì)接位置,然后以此為依據(jù),結(jié)合實(shí)際需求,優(yōu)化設(shè)計(jì)機(jī)械手每一個(gè)動(dòng)作,并確定機(jī)械手的具體位置,一方面可以解

6、決空間問題;另一方面可以最大限度節(jié)約成本。(2)機(jī)械手自由度。線圈生產(chǎn)中,機(jī)械手主要在繞線機(jī)與精準(zhǔn)機(jī)之間發(fā)揮作用,可讓線圈完成繞線機(jī)到精準(zhǔn)機(jī)主軸之間的一系列動(dòng)作。結(jié)合實(shí)際需求,機(jī)械手在線圈加工中,所需要執(zhí)行的動(dòng)作,總體言之,主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。機(jī)械手從繞線機(jī)初始位置移動(dòng)到終止位置整個(gè)過程中,機(jī)械手的主要?jiǎng)幼鳛榫o抓住線圈,并以直線運(yùn)動(dòng)方式移動(dòng)到中間位置,最后將線圈安裝到精準(zhǔn)機(jī)主軸上。機(jī)械手移動(dòng)到繞線機(jī)的整個(gè)過程中,動(dòng)作的實(shí)現(xiàn),可以直線方向移動(dòng)實(shí)現(xiàn),這個(gè)動(dòng)作可確定一個(gè)自由度。首先,將X軸設(shè)為移動(dòng)副,機(jī)械手線圈抓取與松開等操作,主要是在繞線機(jī)與精準(zhǔn)機(jī)主軸之間來回以直線正反向線性運(yùn)動(dòng)予以實(shí)現(xiàn)。

7、機(jī)械手在完成繞線機(jī)上線圈夾持動(dòng)作之后,就可以繼續(xù)完成繞線機(jī)離開動(dòng)作,然而生產(chǎn)線上有擋板,意味著機(jī)械手離開繞線機(jī)的動(dòng)作,必須繞開擋板,才能保證機(jī)械手順利完成繞線機(jī)離開操作。在此移動(dòng)過程中,與上述動(dòng)作屬于同一個(gè)水平方向,自由度與第一個(gè)X軸移動(dòng)對(duì)相同。除了確定水平方向的自由度之外,還需要進(jìn)一步在豎直方向單獨(dú)確定一個(gè)移動(dòng)自由度,以Z軸設(shè)定為移動(dòng)副,Z與重力加速度方向相反。最后裝配動(dòng)作需水平面垂直X方向的另一個(gè)移動(dòng)副輔助完成動(dòng)作,設(shè)定為Y移動(dòng)副??傊?,機(jī)械手自由度的確定,主要有四個(gè),當(dāng)中三個(gè)為移動(dòng)自由度,一個(gè)為手爪夾持自由度。 2.2機(jī)械手動(dòng)力學(xué)仿真模擬 通過solidw

8、ords軟件仿真模擬機(jī)械手,構(gòu)建與之相符的幾何模型,隨后將相關(guān)數(shù)據(jù)輸入到ANSYS中,并設(shè)定重力加速度單位,X軸設(shè)定為接地,以此展開機(jī)械手動(dòng)力學(xué)仿真模擬。結(jié)合模型與實(shí)際輸出結(jié)果,發(fā)現(xiàn)速度變量雖保持一致,但是力量與力矩變量模型與實(shí)際存在顯著的差異。為了更好滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)線的實(shí)際需求,結(jié)合機(jī)械手受力效果,予以措施進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)械手設(shè)計(jì)。首先,結(jié)合機(jī)械手各部分重要零部件的具體受力情況,優(yōu)化選擇材料,并適當(dāng)調(diào)整機(jī)械手的運(yùn)行方向。其次,設(shè)計(jì)方案與機(jī)械手整體機(jī)構(gòu)進(jìn)行比對(duì)分析,并以此為依據(jù),對(duì)機(jī)械手具體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的可行性進(jìn)行探討,最終確定機(jī)械手各零部件最后類型。三是借助動(dòng)力學(xué)仿真模擬,通過多次反復(fù)驗(yàn)證

9、,得出機(jī)械手的最佳安裝數(shù)據(jù),然后在最優(yōu)解中得出最佳安裝位置。需強(qiáng)調(diào)的是在仿真模擬時(shí),需進(jìn)行多次驗(yàn)證,其主要目的是保證仿真模擬數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、有效性,只有這樣,才能真正意義上確定出機(jī)械手之間的最佳安裝位置。最后,ANSYS中分析機(jī)械手模態(tài)振型,尤其是機(jī)械手當(dāng)中的一些重要零部件,更需要借助ANSYS進(jìn)行應(yīng)力分析,然后利用拓?fù)鋬?yōu)化學(xué),完成機(jī)械手零部件的材料優(yōu)選工作。綜上所述,機(jī)械手在現(xiàn)代工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用,然而在實(shí)踐中,暴露出一系列問題,直接影響到機(jī)械手既有作用的發(fā)揮。所以,在實(shí)踐中,有必要結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)需求,進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并立足于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際需求,探討出行之有效的機(jī)械手結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法,為充分發(fā)揮機(jī)械手應(yīng)用價(jià)值夯實(shí)基礎(chǔ),進(jìn)而產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益,推動(dòng)我國現(xiàn)代制造加工業(yè)的發(fā)展。 參考文獻(xiàn) [1]蘇志同.熱沖壓生產(chǎn)線多層箱式爐機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)優(yōu)化[J].中國設(shè)備工程,2019(13):72-73. [2]張軍,張勇.機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化研究[J].湖北農(nóng)機(jī)化,2019(12):73-74. [3]李衛(wèi)民,華雷.注塑機(jī)專用取件機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程師,2018(07):52-54.

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