自動(dòng)化制造裝配：三維定點(diǎn)的夾具裝置設(shè)計(jì)

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隨著機(jī)械加工行業(yè)的升級(jí)，智能化與自動(dòng)化的加工手段逐漸成為新的趨勢(shì)。在制造裝配領(lǐng)域，機(jī)械手臂及空間機(jī)器人等空間多點(diǎn)制造裝配技術(shù)的普及必然會(huì)對(duì)相關(guān)的精密夾具提出更高的要求。而且大量的加工操作需要裝夾，夾具設(shè)計(jì)在制造系統(tǒng)中就顯得非常重要，它直接影響加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和制造成本，實(shí)現(xiàn)不規(guī)則形狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的加持、測(cè)量和定位對(duì)于空間化的多點(diǎn)加工裝配具有重要意義。

圖1 汽車制造裝配

裝配機(jī)械手的發(fā)展與夾持方式的對(duì)比

原先的制造裝配機(jī)械手夾持部分受限于夾具的設(shè)計(jì)而只能對(duì)構(gòu)件實(shí)行局部加工，后作業(yè)線通過(guò)增設(shè)傳送線及調(diào)整機(jī)構(gòu)的方式而進(jìn)行次級(jí)加工。這類早期的機(jī)械手夾持工件的原理很簡(jiǎn)單，基本上就是擋塊定位，換做沖壓別的零件，就需要擰螺絲調(diào)整擋塊的位置。這些簡(jiǎn)單的技術(shù)，卻在當(dāng)時(shí)解決了很多實(shí)際問(wèn)題，工廠生產(chǎn)安全系數(shù)提高了不少，工作效率也大大提高。

設(shè)備和技術(shù)上的更新?lián)Q代，推動(dòng)著工藝的不斷升級(jí)，在這階段中無(wú)疑也發(fā)現(xiàn)了原先機(jī)械手生產(chǎn)中的不足：正是因?qū)�工件加工精度要求的提高，只能�?duì)構(gòu)件實(shí)行局部加工的機(jī)械手，不得不調(diào)整擋塊的操作增加了機(jī)械系統(tǒng)的作業(yè)流程，增加流轉(zhuǎn)時(shí)間，反而降低了效率。而改進(jìn)后的方案是通過(guò)空間三維定點(diǎn)夾具的設(shè)計(jì)，這對(duì)簡(jiǎn)化流程和多級(jí)高效制造裝配有重要的意義。

目前市面上前后兩種夾具應(yīng)用于機(jī)械手夾持系統(tǒng)的最大區(qū)別是：前者還是依靠人工進(jìn)行控制，改進(jìn)的方向主要是降低成本和提高精度，相對(duì)于傳統(tǒng)工藝已經(jīng)是很大進(jìn)步了；后者設(shè)有微型電子計(jì)算控制系統(tǒng)，具有視覺(jué)、觸覺(jué)能力，在機(jī)械手上安裝各種傳感器，把感覺(jué)到的信息反饋，使機(jī)械手具有感覺(jué)機(jī)能，可實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。

三維定點(diǎn)夾具裝置的設(shè)計(jì)

面對(duì)不規(guī)則的夾持加工要求，設(shè)計(jì)如圖2的三維定點(diǎn)的夾具裝置。其主要由中軸、連接座、中心滑件、滑桿、滑塊和定位塊等組成。在保證滿足制造裝配加工面與空間的前提下，為了增大夾持力度，該裝置采用多桿先接觸的夾持方式，可有效增大與夾持物的接觸面積而增大夾持緊度安全性和可靠性。

圖2 三維定點(diǎn)夾具

具體使用中，將連接座連接于相應(yīng)的固定端或者轉(zhuǎn)軸上，可實(shí)現(xiàn)夾具在連接端的固定和旋轉(zhuǎn)。然后以中軸為z軸進(jìn)行前后的定位，具體為中心滑件在為與具有刻度的中軸上一點(diǎn)為z軸上的坐標(biāo)位置的一級(jí)定位，中軸的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)如圖3所示。

圖3 中軸結(jié)構(gòu)Creo2.0圖

后通過(guò)連接于中心滑件的兩根滑桿及上的滑塊實(shí)現(xiàn)對(duì)于x軸上位置的選定，接著通過(guò)縱向的兩根滑桿及上的滑塊實(shí)現(xiàn)對(duì)于y軸上位置的選定，最后通過(guò)z軸上的四根滑桿及其上的定位塊分別對(duì)于不規(guī)則構(gòu)件進(jìn)行加持或擴(kuò)充。為節(jié)省制造加工該夾具的成本，對(duì)于相應(yīng)的滑桿與滑塊采用統(tǒng)一樣式與標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于桿與滑塊的連接均采用螺栓定點(diǎn)摩擦固定。圖4是對(duì)于短管構(gòu)件的靈活?yuàn)A持示意圖。

圖4 夾具夾持示意圖

此裝置提供了一種新的定位夾撐裝置，利用各滑桿件與滑動(dòng)件的配合滑動(dòng)定位，可實(shí)現(xiàn)在三維空間內(nèi)的自由滑動(dòng)定位并配合定位件實(shí)現(xiàn)對(duì)被作用物的線接觸良好夾撐。其結(jié)構(gòu)具有受力均勻、維修成本低、結(jié)構(gòu)緊湊，自由度高、控制穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。

（來(lái)源機(jī)械社區(qū)）

遠(yuǎn)祥

便于調(diào)節(jié)嗎？精度如何？這種結(jié)構(gòu)的，稍微憋一點(diǎn)，就調(diào)不動(dòng)的。

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遠(yuǎn)祥 發(fā)表于 2018-12-15 16:10
便于調(diào)節(jié)嗎？精度如何？這種結(jié)構(gòu)的，稍微憋一點(diǎn)，就調(diào)不動(dòng)的。

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