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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 仿手指的自適應(yīng)柔性?shī)A具
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，工件的裝夾往往是一對(duì)一進(jìn)行的。目前，市面上還沒(méi)有出現(xiàn)一對(duì)多的夾具，這極大的影響了企業(yè)的生產(chǎn)效率和效益。 仿手指的自適應(yīng)柔性?shī)A具就是針對(duì)這一情況量身定做的。這種自適應(yīng)柔性?shī)A具能在一定范圍內(nèi)，對(duì)于形狀復(fù)雜的工件，這個(gè)夾具都能完成比較精確的裝夾。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品主要解決的問(wèn)題： 1、能夾持復(fù)雜形狀的工件（異形工件）。 2、一次裝夾，多面加工，可以使用在數(shù)控銑床中。 3、一種夾具能裝夾多種類型工件，實(shí)現(xiàn)一對(duì)多的工件裝夾。 本作品是一種采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的模塊化柔性?shī)A具，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，驅(qū)動(dòng)能力好，夾持靈活。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)兩種不同角度的夾持，它由移動(dòng)系統(tǒng)、夾持系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)、電源系統(tǒng)四個(gè)部分組成。用ADC模數(shù)轉(zhuǎn)化器把傾角傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)，控制者就通過(guò)單片機(jī)輸出的電壓對(duì)角度進(jìn)行控制，這樣就能更準(zhǔn)確的夾持多個(gè)方向的工件了。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的：開(kāi)發(fā)一種仿人手指的、具有自適應(yīng)功能的柔性?shī)A具。根據(jù)現(xiàn)有機(jī)床的特點(diǎn)，無(wú)論被加工工件的形狀如何，該夾具都能完成比較精確的裝夾。 基本思路： 1、仿手指的自適應(yīng)柔性?shī)A具機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。 2、仿手指的自適應(yīng)柔性?shī)A具控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 創(chuàng)新點(diǎn)：1、采用柔性機(jī)構(gòu)，整體自由度高。2、觸手前端采用彈性材料，夾持能力好，保護(hù)被夾工件。3、能夠夾持形狀復(fù)雜的異形工件。4、一次裝夾，多面加工。5、驅(qū)動(dòng)原理及控制方式新穎。 技術(shù)關(guān)鍵：1、柔性的觸手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作；2、手指的機(jī)電液伺服控制系統(tǒng)。 技術(shù)指標(biāo)：包括規(guī)格參數(shù)、基本參數(shù)和其它參數(shù)。規(guī)格參數(shù)：1、抓重：0至300Kg；2、自由度數(shù)目：共有12個(gè)自由度；3、定位方式：固定機(jī)械擋塊，可調(diào)節(jié)機(jī)械擋塊；4、驅(qū)動(dòng)方式：步進(jìn)電機(jī)、液壓。基本參數(shù)：1、行程：600 mm，行程范圍：伸縮范圍1000-1600mm；2、速度：在全行程上的平均速度50mm/s；3、定位精度：定位精度±0.01 mm及重復(fù)定位精度±0.05 mm；4、控制系統(tǒng)動(dòng)力：電液。其它參數(shù)：1、驅(qū)動(dòng)源：液壓站壓力：16Mpa，電動(dòng)機(jī)功率：8Kw；2、手爪部分：最大張開(kāi)角度為60o，抓取零件的直徑范圍50mm——500mm，夾緊力為300Kg；3、輪廓尺寸：800*800*1500；4、重量—整機(jī)重量：350 Kg。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 夾具作為重要制造裝備中較為主要的關(guān)鍵裝備而被廣泛研究，主要應(yīng)用于汽車、船舶、艦艇、飛機(jī)、衛(wèi)星、火箭、宇宙飛船、大型機(jī)床、大型生產(chǎn)線與設(shè)備組以及鋼鐵冶金等行業(yè)。 現(xiàn)有技術(shù)中，工業(yè)夾具由于功能單一，對(duì)于形狀不規(guī)則工件自適應(yīng)性能力較差，具有很大的局限性，一般只能完成一、二種特定的作業(yè)，因而在工件形狀不規(guī)則的情況下，將限制專業(yè)夾具自由度方面的發(fā)展。 因此需要一種自適應(yīng)柔性?shī)A具，能夠完成對(duì)各種形狀工件比較精確的裝夾，適用于有多種作業(yè)需要的場(chǎng)合。 本仿手指的自適應(yīng)柔性?shī)A具的特點(diǎn)在于： 1、在末端執(zhí)行件上進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新及工藝創(chuàng)新，不僅增大了整體自由度，而且增大了末端執(zhí)行件的自適應(yīng)性，能夠夾持形狀復(fù)雜的工件，自適應(yīng)能力強(qiáng)； 2、一次裝夾，可進(jìn)行多面加工，裝夾一次可完成多個(gè)加工工序，以此減少工序時(shí)間實(shí)現(xiàn)高效率化。 3、能夠裝夾多種工件，工件的裝夾范圍廣，本夾具可以替代多組成套夾具。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 已完成模型制作
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 面談
作品可展示的形式
- 模型、現(xiàn)場(chǎng)演示、錄像
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明：1、仿手指的自適應(yīng)柔性?shī)A具，包括動(dòng)力裝置、基座和手臂總成，手臂總成包括下臂總成、上臂總成和夾鉗總成。2、基座為箱式結(jié)構(gòu)，動(dòng)力裝置以液壓的方式從進(jìn)氣口為前后兩個(gè)舉升液壓缸提供動(dòng)力，兩個(gè)舉升液壓缸缸體立在基座上與其轉(zhuǎn)動(dòng)配合。3、伸長(zhǎng)液壓缸缸體前端通過(guò)機(jī)械機(jī)構(gòu)與指節(jié)連接，伸長(zhǎng)液壓缸后端部固定設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)整個(gè)夾持機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)和伸縮運(yùn)動(dòng)。4、手指由三個(gè)關(guān)節(jié)通過(guò)連桿及銷釘配合連接。5、動(dòng)力裝置為步進(jìn)電機(jī)及液壓缸。 技術(shù)特點(diǎn)：能抓緊各式各樣的工件，在工業(yè)生產(chǎn)中能適應(yīng)更多的工件，從而降低加工成本，節(jié)約加工時(shí)間，最終的目的是提高生產(chǎn)效益。 優(yōu)勢(shì)：1、機(jī)械結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新；2、控制精度高，3、控制靈活，自由度高。 適用范圍：汽車、船舶、艦艇、飛機(jī)、衛(wèi)星、火箭、宇宙飛船、大型機(jī)床、大型生產(chǎn)線與設(shè)備組以及鋼鐵冶金等機(jī)械制造行業(yè)。 推廣前景：突破了常規(guī)夾具裝夾工件的局限性，一個(gè)夾具能夠替代多組成套夾具，大大降低了制造企業(yè)的加工成本，有很大的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
同類課題研究水平概述
- 我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)近年發(fā)展迅速，2008年，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)產(chǎn)值達(dá)到27100億元，2009年，達(dá)到35233億元，增幅30%，截止到2010年7月，達(dá)到42779億元，今年也有望突破30%的增幅。制造業(yè)的快速發(fā)展帶動(dòng)了夾具工業(yè)的發(fā)展，2008年，我國(guó)夾具產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值為378.3億元，2009年，達(dá)到425.7億元，截止到2010年7月，達(dá)到623.4億元。可見(jiàn)夾具行業(yè)具有巨大的市場(chǎng)和發(fā)展前景。 國(guó)際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng)。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬(wàn)套專用夾具；現(xiàn)有的工業(yè)夾具已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代加工與制造的要，主要體現(xiàn)在： 1）通用夾具的缺點(diǎn)：夾具的加工精度不高，生產(chǎn)率也較低，且較難裝夾形狀復(fù)雜的工件，不適合異形零件的裝夾。 2）專用夾具的缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)、制造周期長(zhǎng)，對(duì)單件或小批量生產(chǎn)而言，需要的種類數(shù)多，使用成本較高。 3）組合夾具: ①槽系組合夾具的缺點(diǎn)：定位螺栓在X/Y軸上線性調(diào)整，被加工零件靠摩擦力定位，受力大或多次使用時(shí)定位點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生位移。 ②孔系組合夾具的缺點(diǎn)：只能是在預(yù)先設(shè)定好的坐標(biāo)點(diǎn)上定位，不能靈活調(diào)整。 4）可調(diào)夾具的缺點(diǎn)：雖然使用范圍比專用夾具廣，但是在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中仍然體現(xiàn)了在使用范圍中的局限性，故使用成本也較高。 上述情況極大的限制了工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)度?；谶@種現(xiàn)狀，我們提出了一種仿手指的自適應(yīng)柔性?shī)A具，本作品能自動(dòng)調(diào)整定位精度，其仿人手指的裝夾系統(tǒng)能適應(yīng)各種形狀復(fù)雜的零件，同時(shí)具有多自由度的調(diào)整機(jī)構(gòu)，夾持方便；采用液壓伺服系統(tǒng)，夾持牢固而且控制精度高。本作品能完全滿足多品種、小批量、面向用戶定制的柔性制造系統(tǒng)的需要。同時(shí)一套產(chǎn)品能同時(shí)替代現(xiàn)有的專有夾具、組合夾具、調(diào)整夾具，集多種夾具的優(yōu)點(diǎn)于一體，為企業(yè)節(jié)省大量的成本、縮短工藝裝備的設(shè)計(jì)、制造工期、以及產(chǎn)品換型后對(duì)原有工裝夾具延續(xù)使用起到至關(guān)重要的作用，具有非常高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
