基于NX的玻璃取放機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計與建模

王振宇 劉芬

摘? 要：目前NX軟件是世界上比較先進的設(shè)計和制造一體化的三維參數(shù)化軟件，其對機械產(chǎn)品的設(shè)計發(fā)展有著不可替代的作用。文章利用NX11.0軟件對玻璃取放機械手進行三維建模和整體裝配，從而將機械手的外觀、結(jié)構(gòu)組成及特點以及各部件之間的裝配關(guān)系形象地展現(xiàn)出來，充分體現(xiàn)了NX軟件在機械產(chǎn)品設(shè)計過程中的實用性和先進性。

關(guān)鍵詞：玻璃;機械手;NX;三維建模

中圖分類號：TP241 文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）14-0080-02

Abstract： At present， NX software is an advanced three-dimensional parametric software integrated with design and manufacturing in the world， which plays an irreplaceable role in the design and development of mechanical products. In this paper， NX11.0 software is used to model and assemble the glass pick-and-place manipulator， so that the appearance， structure composition and characteristics of the manipulator and the assembly relationship between the components can be displayed vividly. It fully reflects the practicability and advanced nature of NX software in the process of mechanical product design.

Keywords： glass; manipulator; NX; 3D modeling

引言

NX是一款交互式CAD/CAM/CAE一體化軟件，最初的NX軟件需要依據(jù)工作站進行工作，但隨著信息技術(shù)的逐漸發(fā)展，現(xiàn)階段的NX軟件已經(jīng)能夠獨立使用。目前，NX軟件在機械產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用比較廣泛，能夠為產(chǎn)品設(shè)計和加工的過程提供數(shù)字化的驗證方式。NX軟件已成為當(dāng)今世界機械CAD/CAM/CAE領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)，全方位的提供了從產(chǎn)品概念設(shè)計、精確設(shè)計、模具設(shè)計到模具型腔數(shù)控加工的一整套功能，從根本上改變了傳統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)、組織模式，極大的縮短了產(chǎn)品開發(fā)的周期，提高了產(chǎn)品的競爭力。玻璃具有良好的透視性、透光性、化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點，能夠較好的隔聲、保溫等，被廣泛地應(yīng)用于人們的日常生活中。但同時玻璃也有易碎、淺薄、鋒利，而且不便于取放等缺點。隨著玻璃的大量生產(chǎn)，玻璃的運輸和取放也成為生產(chǎn)過程中耗時間最長的一個步驟。本文設(shè)計了一款應(yīng)用于大型玻璃加工廠的玻璃取放機械手，該機械手能夠在生產(chǎn)和運輸玻璃的過程，安全、迅速地取放玻璃，從而大幅度減少玻璃取放的時間與成本，降低玻璃的生產(chǎn)費用，減少玻璃在運輸過程中的損耗。本文在對該機械手進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計和校核計算的基礎(chǔ)上，利用NX11.0軟件對其底座、機械手臂、機械手爪、傳動裝置等組成部分進行三維建模和整體裝配。形象、具體地展現(xiàn)了該產(chǎn)品的整體外觀、組成結(jié)構(gòu)和各部件之間的裝配關(guān)系等，為下一步的優(yōu)化設(shè)計和產(chǎn)品推廣提供直觀的資料，縮短研發(fā)周期，提高設(shè)計效率。

1 結(jié)構(gòu)組成

本文所設(shè)計的玻璃取放機械手具有結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活、性能安全、工作效率高等優(yōu)點。其裝配完成后的整機模型如圖1所示，主要由底座、電動推桿、機械手臂、螺旋傳動機構(gòu)、電動機和氣動吸盤等組成。1-底座;2-電動推桿;3-機械手臂;4-螺旋傳動機構(gòu);5-電動機;6-氣動吸盤

1.1 機械手臂

機械手臂安裝在電動推桿上，能夠隨電動推桿上下移動。同時，通過齒輪齒條傳動，機械臂還可實現(xiàn)左右平移，從而帶動吸盤上下左右移動，實現(xiàn)玻璃的靈活取放。

1.2 螺旋傳動機構(gòu)

由于玻璃的取放需要平穩(wěn)移動，故在機械手臂和氣動吸盤之間采用螺旋傳動機構(gòu)，如圖2所示。選擇滾軸絲杠作為傳動部件，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，可以承受很高的負(fù)載，且傳動平穩(wěn)。

1.3 氣動吸盤

該機械手采用氣動吸盤吸住玻璃來實現(xiàn)玻璃的取放，氣動吸盤需根據(jù)玻璃的大小和厚度進行設(shè)計。氣動吸盤內(nèi)有正負(fù)氣壓產(chǎn)生器，正壓可將玻璃表面吹干凈，而負(fù)壓可以使吸盤緊緊的吸住玻璃。可通過傳感器來控制正負(fù)氣壓的產(chǎn)生與停止，保證了玻璃的穩(wěn)定移動的過程。氣動吸盤的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2 工作原理

2.1 工作環(huán)境

如圖4所示為應(yīng)用該玻璃取放機械手的玻璃存儲倉庫結(jié)構(gòu)。兩側(cè)為用于放置玻璃的倉庫，中間為用于玻璃傳輸?shù)膫魉蛶В瑐魉蛶蓚?cè)有平行的導(dǎo)軌用于該機械手的移動。該倉庫結(jié)構(gòu)緊湊，能夠?qū)崿F(xiàn)在狹窄的空間范圍內(nèi)存儲、取放玻璃，有效減少了占地面積。

2.2 工作過程

該機械手的底座沿與傳送帶平行的導(dǎo)軌移動，當(dāng)移動到需要取的玻璃的存儲位置時，機械手臂向存儲倉方向平移，氣動吸盤也會在螺旋傳動機構(gòu)的帶動下平移到機械手臂的最右側(cè)，從而使吸盤準(zhǔn)確地吸住玻璃的中心位置，如圖5所示。

機械手吸住玻璃后，在電動推桿的帶動下機械臂升高到合適位置，機械臂沿水平導(dǎo)軌向傳送帶方向移動，同時氣動吸盤吸附著玻璃在螺旋機構(gòu)的傳動下移動到機械臂的最右端。當(dāng)玻璃到達傳動帶正上方后，氣動吸盤翻轉(zhuǎn)90°使玻璃轉(zhuǎn)變?yōu)樗綘顟B(tài)，電動推桿落下，從而使玻璃平穩(wěn)放置在傳送帶上。如圖6所示。

3 結(jié)論

本文所設(shè)計的玻璃取放的機械手采用螺旋傳動機構(gòu)、氣動吸盤、電動推桿等，配合專用的玻璃存儲倉庫，能夠?qū)崿F(xiàn)安全、高效地存儲和取放玻璃。該機械手為全自動操作，精確度高，工作方式平穩(wěn)可靠，較大地縮短了玻璃存儲和取放的時間，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，具有良好的實際應(yīng)用價值和市場潛力。同時，本文利用NX11.0軟件對所設(shè)計的玻璃存儲倉庫和取放機械手進行三維建模、整體裝配和運動仿真，以視頻的方式將該機械手取放玻璃的過程清晰地展現(xiàn)出來。在不需要制造出真正產(chǎn)品的情況下，即可使用戶對該機械手有直觀、形象的認(rèn)識，并可根據(jù)需要隨時修改各部分的結(jié)構(gòu)和尺寸，充分體現(xiàn)出了CAD/CAM/CAE技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代機械產(chǎn)品設(shè)計的優(yōu)勢。

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