加工渦輪盤榫槽的臥式拉床夾具-六足爬蟲機器人設計-合集

1、1 概述1.1 實習單位簡介 中國一航西安航空發(fā)動機(集團)(簡稱“西航集團公司)建于1958年,是中國大型航空發(fā)動機制造基地和國家1000家大型企業(yè)集團之一，公司有工程技術人員2500多名，擁有各種國內(nèi)外先進的冷、熱加工設備和計量測試設備4000余臺套，先后取得了150多項省、部級以上科研成果獎。研制生產(chǎn)了渦輪噴氣發(fā)動機、渦輪發(fā)電裝置、渦輪風扇發(fā)動機、燃氣輪機。2001年公司改制組建為由中國一航控股的、華融資產(chǎn)管理公司參股的有限責任公司，并成立了以西航集團公司為母公司、以資產(chǎn)為紐帶，母子公司體制的西安航空發(fā)動機集團。 西航集團公司以“航空報國，追求第一為己任，國內(nèi)外市場并重，形成了以航空產(chǎn)品

2、為主導，國際航空零部件生產(chǎn)、多元化民品和第三產(chǎn)業(yè)共同開展的格局。公司還分別與英國羅羅公司、美國普惠公司和以色列葉片技術公司、德國巴克杜爾公司建立了三家合資公司；與眾多國際著名的航空企業(yè)建立了穩(wěn)固的合作關系，外貿(mào)創(chuàng)匯連續(xù)多年位居國內(nèi)同行首位。公司產(chǎn)品開發(fā)形成了以劍桿織機、高速線材精軋機組、燃氣輪機、風力發(fā)電機組、石化設備、鋁型材等為主導、涉及眾多行業(yè)的高技術、高附加值、多元化的產(chǎn)品群。公司的質(zhì)量體系通過了ISO9000系列標準認證。公司被列為國家863方案CIMS工程應用示范企業(yè)。1.2 工程提出的背景及研究的內(nèi)容在我實習的過程中接觸最多的就是渦輪盤，渦輪盤是航空發(fā)動機如圖1-1的重要零件,它與

3、相應的軸、葉片相互連接而組成發(fā)動機中的轉(zhuǎn)子組件。渦扇發(fā)動機的外函推力完全來自于它高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的推力。處于高速、高溫的工作環(huán)境下，是關鍵復雜構(gòu)件，其機械加工特點表現(xiàn)為榫槽形狀結(jié)構(gòu)復雜，加工精度要求高、空間角度復雜等。它的設計、工藝和制造水平?jīng)Q定了航空發(fā)動機的經(jīng)濟性、平安可靠性、維修周期、壽命等性能指標。圖11航空發(fā)動機現(xiàn)在渦輪盤材質(zhì)多采用GH698，屬 HYPERLINK :/info.pf.hc360 /Html/zt/leiyu0509/index.htm t _blank 鎳基合金，Ni含量大于70%，加工硬化嚴重，切削加工性非常差。 HYPERLINK :/info.machine.h

4、c360 /html/zt/098098/index.htm t _blank 機械加工難度大，在整個渦輪機加工中也是一個難點。而在整個渦輪盤的機械加工中，工作量最大、難度最高的是輪盤榫槽加工。因此本文主要是圍繞在拉削渦輪盤榫槽這一工序過程中所使用的專用夾具為中心，研究了拉削渦輪盤榫槽的臥式拉床夾具的結(jié)構(gòu)設計、調(diào)整和使用。1.3 現(xiàn)代機床夾具的開展方向機床夾具就是在機床上將工件進行定位、夾緊，將刀具進行導向的一種裝置，其主要作用就是使工件相對與機床和刀具有一個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變現(xiàn)代工業(yè)的一個顯著特點是：新產(chǎn)品開展快，質(zhì)量要求高，品種規(guī)格多，產(chǎn)品更新?lián)Q代周期短。反映在機械

5、工業(yè)上，多品種、小批量生產(chǎn)在生產(chǎn)類型比例中，占了很大比重。為了適應這一要求，必須做好生產(chǎn)技術準備工作，而機床夾具是這一工作的重要組成局部。現(xiàn)代機床夾具的開展方向主要表現(xiàn)在：1.標準化 完善的標準化，不僅指現(xiàn)有夾具零部件的標準化，而且對應各種類型夾具應有標準的結(jié)構(gòu)。這樣可以使夾具的設計、制造和裝配工作簡化，有利于縮短生產(chǎn)周期和降低本錢。2.可調(diào)化、組合化 這樣做可以擴大專用夾具的使用范圍，改變以往工藝條件稍有變化就導致專用工裝報廢的現(xiàn)象，使夾具能重復利用。實行組合化的原那么設計工裝，用少量元件能滿足多種要求。3.精密化 隨著機械產(chǎn)品加工、裝配精度日益提高，高精度機床大量涌現(xiàn)，勢必要求機床夾具的精

6、度也相應地越來越高。4.高效自動化 為了既改善勞動條件，實現(xiàn)文明生產(chǎn)，使所設計的工裝更符合人機工程學原理，以提高生產(chǎn)效率，又能降低加工本錢，對夾具提出高效自動化的要求，以便獲得良好的經(jīng)濟效益。5.模塊化 通過采用模塊化設計，可以提高設計效率，縮短設計周期。1.4 現(xiàn)代制造業(yè)對夾具設計的根本要求3.結(jié)構(gòu)簡單、有良好的結(jié)構(gòu)工藝性并且操作簡便、能改善勞動條件 工程研究的方法、預期結(jié)果及意義該夾具主要用于拉削航空發(fā)動機渦輪盤上的榫槽，榫槽本身精度主要由拉刀設計、制造精度和拉削方法保證；榫槽的相對精度，如榫槽至中心控制尺寸、榫槽均布誤差等就主要由該夾具來保證。因此在確定該夾具的設計方案時，首先對工序圖進

7、行分析，了解本工序需要保證的尺寸精度和位置精度。為了使所設計的夾具能夠保證零件所要求的精度，必須對渦輪盤進行精確地定位和準確地分度。為了能夠減輕勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率，盡量縮短本工序的輔助時間，動力系統(tǒng)采用液壓裝置。此液壓分度夾具與移動安裝座的定位是靠移動安裝座上的兩個定位銷，通過四個M20螺栓連接固定。零件安裝到分度夾具上，用螺栓壓緊；將拉刀按順序放入拉刀盒中，拉刀盒通過刀柄與拉床主軸連接。通過采用合理的定位裝置和分度機構(gòu)，該夾具應該能夠保證零件要求的尺寸和位置精度。渦輪盤是航空發(fā)動機上一個十分重要的零件，然而在整個渦輪盤的機械加工過程中，精度要求最高，難度最大就是渦輪盤上的榫槽的加工這一

8、工序，因為榫槽必須要和葉片上的榫頭相配合。它們之間的配合精度要求也是很高的。綜以上分析，本道工序所要加工的渦輪盤榫槽對于整個發(fā)動機的質(zhì)量和性能都有著十分重要的影響，所以本工序所專用的夾具的設計制造有著十分重要的意義。2 渦輪盤件榫槽的加工特點及工藝裝備2.1 渦輪盤榫槽加工工藝的分析 渦輪盤榫槽加工工序圖的分析 渦輪盤是航空發(fā)動機上的典型的盤類零件，屬于盤類件，在本道工序中主要的加工外表是形狀為樅樹形的榫槽面，榫槽是用于安裝葉片的，較為復雜。數(shù)量為47個，均布于328的圓周，均布累積誤差不大于。榫槽的寬度尺寸、榫槽工作面至距渦輪盤中心的距離誤差均在以內(nèi)，榫槽外表粗糙度要求Ra1.6以上圖2-1

9、。.2 零件毛坯種類、特點由于渦輪盤處于高速、高溫400800的工作環(huán)境，對毛坯的材料也有特殊的要求，現(xiàn)在國內(nèi)外常采用鎳基合金，此渦輪盤83076967的毛坯所用的材料是AISI4340,相當于38GrMnAlA,用這種合金粉末熱等靜壓制成型，為了提高渦輪盤的疲勞強度，采用了在熱等靜壓預成形后再等溫鍛造的技術。用這種材料和鍛造技術成型的渦輪盤毛坯具有很高的強度和抗疲勞性能，并且材料的拉削性能比擬好，最正確的拉削速度大概在2/min。圖21 渦輪盤零件工序圖 渦論盤的加工工藝路線分析周向榫槽常用精密車床、專用夾具、專用刀桿、成型刀片進行加工，而各種形狀復雜的周向榫槽常用銑床銑削和拉床拉削來加工，

10、由于樅樹型榫槽結(jié)構(gòu)不規(guī)那么，形狀復雜，而且外表粗糙度要求在Ra1.6以上,假設采用銑削加工，必須通過粗銑、半精銑、精銑三道工藝，才有可能使榫槽到達要求的外表粗糙度，并且勞動強度大效率低，加工精度難以保證，所以現(xiàn)在生產(chǎn)中已經(jīng)很少采用了，拉削是一種高效率的金屬切削工藝，用于加工多種形狀的內(nèi)、外外表，以及具有旋轉(zhuǎn)運動的螺旋槽等。加工質(zhì)量特點：精度較高，可以到達,外表粗糙度可到達。尺寸一致性好。特別適合加工精度高、外表質(zhì)量好的成批和大量生產(chǎn)的零件。現(xiàn)已廣泛用于航空發(fā)動機葉片榫頭、渦輪盤、壓氣機盤等部件的加工，但必須配以專用的刀具、量具、及其它輔具。渦輪盤的加工工序如下表：表 21 零件工藝路線表序號工

11、序內(nèi)容定位基準所用設備1鍛造毛坯2正火3車端面打中心孔外圓柱面臥式車床CA61404粗車各外圓、倒角端面、中心孔數(shù)控車床K31255鉆6立式鉆 床ZJ50256精車外圓、輪盤端面中心孔數(shù)控車床K31257滾花鍵中心孔滾齒機YN36168銑削樅樹形槽端面、中心孔萬能回轉(zhuǎn)頭升降臺銑床X62259拉削樅樹形槽臥式拉床L612010磷化處理11檢驗2.2 拉削方法及工藝裝備的分析與選取 拉削方法拉削按拉削速度分成兩種：低速拉削和高速拉削。目前在航空零件上已愈來愈多采用高速拉削，主要是由于以下幾個方面的原因：1在相同條件下，高速拉削的零件外表質(zhì)量優(yōu)于低速拉削的外表質(zhì)量。有的材料如不銹鋼等用低速拉削無法保

12、證其外表質(zhì)量，必須采用高速拉削。2高速拉削所用的拉床，其結(jié)構(gòu)剛性好，滑枕行程長，選用拉削速度范圍廣，冷卻潤滑效果好。這樣，不僅提高了生產(chǎn)率，而且大大降低了生產(chǎn)本錢。3高速拉削的拉刀大都采用超硬型高速鋼，如鉬-鈷和鎢-鈷類高速鋼能在高溫、高壓及高速下長期工作。這樣有利于實現(xiàn)拉削自動化，除了單機拉削自動化外，還可將單機-傳送帶-單機連成拉削自動線。高速拉削,一般是指拉削速度高于15-20m/min的拉削。由于在提高加工外表質(zhì)量延長拉刀壽命等方面比低速拉削具有明顯的優(yōu)越性，因此現(xiàn)代拉削中多采用高速拉削。但是對于不同的零件材料，或即使相同的材料熱處理工藝不同，也會影響拉削速度。實際生產(chǎn)中是通過試拉來確

13、定具體零件材料高速拉削的速度。在較低的速度下拉削，拉削的外表質(zhì)量還比擬好，拉削速度不斷提高，到一定速度后，拉削外表質(zhì)量下降，甚至出現(xiàn)鱗刺，繼續(xù)提高速度，拉削外表質(zhì)量開始好轉(zhuǎn)，到一定速度下，拉削面質(zhì)量到達最正確，這時的速度就是這種材料的高速拉削速度。高速拉削一般可以提高盤類件的外表質(zhì)量和生產(chǎn)率，但對于某些難加工材料的零件，只有在低速拉削時方能后的最正確拉削質(zhì)量。如此渦輪盤83076967的毛坯所用的材料是AISI4340,相當于38GrMnAlA，這種材料的最正確的拉削速度大概在2/min。 工藝裝備拉削加工渦輪盤所用的工藝裝備主要是有拉床、拉刀、量具等，渦輪盤上的榫槽自身的精度主要由合理的拉刀

14、設計、制造精度和正確的拉削方法來保證；榫槽的相對精度，如榫槽至中心控制尺寸、榫槽均布誤差、榫槽中心對稱等，主要依靠夾具保證。1.拉床 考慮到現(xiàn)有的條件和前面所分析的該材料的渦輪盤的榫槽的最正確拉削速度情況，選用普通臥式拉床L6120類似圖22。這種拉床主要用于拉削花鍵孔、平面和形狀復雜的成型面等，生產(chǎn)效率高，適用于大量生產(chǎn)及成批生產(chǎn)。該機床采用液壓傳動，工作平穩(wěn)，能無級調(diào)速，并有超負荷保險裝置。機床具有自動循環(huán)、半自動循環(huán)和兩種分段循環(huán)等四種工作循環(huán)，主要動作可單獨點動調(diào)整，能滿足各種生產(chǎn)場合的需要。機床由一個總按鈕站操縱，操作方便。圖 22L6120的性能參數(shù)：額定拉力：20噸 最大拉力：2

15、6噸主溜板行程長度：1600mm接送刀機構(gòu)最大行程長度：620mm護送刀最大行程長度：850mm主溜板工作行程速度：1.511m/min主溜板返回行程速度：712m/min主傳動用徑向柱塞油泵：流量 300升/分 最大工作壓力：10Mpa主傳動電機功率：22千瓦 主傳動電機轉(zhuǎn)速：970轉(zhuǎn)/min機床的外形尺寸長寬高：6830mm1819mm1376mm2.拉刀 加工渦輪盤榫槽的拉刀為專用拉刀，拉床所用拉刀為分段組合形式，根據(jù)被拉削榫槽型面的要求，采用分段組合形式，共分9段。由每段拉刀分別擔負一定的切削局部和切削量如圖23。這些功能不同，長短不一的分段拉刀將被分為三組，分別定位夾緊在拉刀盒子內(nèi)，

16、成為完整的組合拉刀。圖23 拉削榫槽的拉削余量分配圖由于輪盤材質(zhì)是38GrMnAlA，加工性差，而且輪盤精度要求高，硬質(zhì)合金刀具雖然在硬度、耐磨性和切削用量等方面優(yōu)于高速鋼，但其缺點很突出：不能承受較大的沖擊力，強度低，只是高速鋼的三分之一，熱處理困難；整體硬質(zhì)合金刀具制造困難，可加工性差，型線的鏟磨必須用金剛石砂輪。普通高速鋼由于在強度、硬度等方面性能指數(shù)低，不能采用，而粉末冶金高速鋼如CPM-42，雖然韌性、硬度和可磨削性優(yōu)于其它高速鋼，但價格偏高，因此，也不采用。通過比擬分析，拉刀材質(zhì)通常選用M42(W2Mo9Cr4VCo8)鈷高速鋼。有較高的淬透性，M42熱處理后硬度可以到達67-69

17、HRC，在加工中當溫度提高至600-620時具有很高的紅硬性，并具有很高的耐磨性，很高的強度及良好的工藝性能，缺點韌性較差、脫碳敏感性強，但是就綜合性能而言，現(xiàn)在榫槽拉刀材質(zhì)通常都選擇M42。3.量具 為檢驗拉刀拉出的樅樹形榫槽的尺寸精度，采用直徑為1.524的標準量棒。拉削是大切削刃面，多齒強力切削過程，會產(chǎn)生大量切削熱。加之切削過程中，加工面被進、出口處得刀齒包容，切削熱不易被冷卻液帶走，故要求用大流量、大熱容量的冷卻潤滑液進行強制冷卻，以降低切削時的溫升。3 渦輪盤分度夾具的結(jié)構(gòu)設計工件在夾具中的定位就是要確定工件與夾具定位元件的相對位置，并通過導向元件和對刀元件來保證工件與刀具之間的相

18、對位置，從而滿足加工精度的要求。對單個工件而言，就是工件準確地占據(jù)由定位元件所規(guī)定的位置。要實現(xiàn)定位，必須將工件的有關外表靠近在夾具的定位元件上，工件的定位和用于定位的外表有很大的關系這些外表就是工件的定位基準，基準就是零件上的點、線、面，這些點、線、面是用來確定零件上的其他的點、線、面的。工件在沒有采取定位措施以前，它在夾具中的位置是任意的，即對一個工件來說它的位置是不確定的，而對一批工件來說它們的位置是變動的。工件空間位置的這種不確定性可用自由度來描述，把工件看成直角坐標系OXYZ中的一個剛體，在沒有采取定位措施前，它有六個自由度，即沿X、Y、 Z軸的三個移動自由度和繞X、Y、Z軸的三個轉(zhuǎn)

19、動自由度，如圖31所示。要使工件沿某一方向上有確定的位置，就必須限制它沿這個方向上的自由度，夾具中，限制工件自由度用定位支承點來實現(xiàn)，一個定位支承點限制一個自由度，通常用夾具上按一定要求布置的六個定位支承點與工件的定位基準相接觸來限制工件的六個自由度，即六點定位原理。但是在工件實際定位時，所限制的自由度數(shù)少于按工序加工要求應予以限制的自由度數(shù)，那么工件定位缺乏稱為欠定位，欠定位往往會造成工件定位不確定、定位元件變形和工件裝夾不好。如果幾個定位支承點重復限制同一個或幾個自由度，稱為過定位，對于形狀精度和位置精度很低的毛坯外表作為定位基準時，是不允許出現(xiàn)過定位的，這樣會造成工件定位時的位置不確定。

20、但是對于已加工過的工件外表或精度高的毛坯外表作為定位基準時，為了提高零件的穩(wěn)定性和剛度，可以使用過定位。定位裝置的作用是確定工件在夾具中的位置。定位元件通常采用平面、圓柱面、錐面等來實現(xiàn)工件的定位。工件定位時，只要將工件上定位基準與夾具上的定位外表互相接觸，就可獲得正確的位置，不需要任何的調(diào)整與找正。圖31 零件的六個自由度3.2 定位基準的選取以及定位誤差的分析定位基準的選擇和定位裝置的設計渦輪盤83076967工藝尺寸圖21，根據(jù)選擇定位基準的基準重合原那么和所選基準應保證定位穩(wěn)定、便于夾緊的條件，選擇渦輪盤C面和D軸作為定位基準。C面和D軸的自身尺寸公差(95-和)、 形狀公差以及它們與

21、渦輪盤原始基準A和B的形位公差要求都很嚴，所以由于基準不重合引起定基誤差也相對很小。由于所要加工的渦輪盤的榫槽均不于328的圓周，故采用定位環(huán)與C面接觸，大平面三點定位，限制了X軸上的移動、Y、Z軸上的轉(zhuǎn)動共三個自由度，短定位套與禿臺的D面配合，來限制X和Y軸方向上的移動,共限制了五個自由度，屬于不完全定位。定位誤差的分析和計算使用夾具時，造成外表位置的加工誤差的因素可以歸納為以下三個方面：1 與工件在夾具中裝夾有關的加工誤差，稱為工件裝夾誤差，其中包括工件在夾具中由于定位不準確所造成的加工誤差即定位誤差，以及在工件夾緊時由于工件和夾具變形所造成的加工誤差夾緊誤差。2與夾具相對刀具及切削成行運

22、動和夾具變形所造成的加工誤差，稱為夾具的對訂誤差， 其中包括夾具相對刀具位置有關的加工誤差,就是對刀誤差，和夾具相對成形位置有關的加工誤差夾具位置誤差。3與加工過程有關的加工誤差，稱為過程誤差。其中包括工藝系統(tǒng)的受力變形、熱變形及磨損等因素所造成的加工誤差。為了得到合格零件，必須使上述各項誤差之和等于或小于規(guī)定零件的工序尺寸公差T，即 總T在夾具設計過程中，只考慮與夾具設計有關的定位方法所引起的定位誤差對加工精度的影響，上式可以寫成 ：D +T式中 D定位誤差 除定位誤差外，其他因素所引起的定位誤差的總和一般取 D=T定位誤差是有指由于定位不準而造成的某一工序尺寸加工外表對工序基準的距離尺寸或

23、位置要求方面的加工誤差。工件在夾具中的位置是有定位元件確定的，當工件上的定位基準一旦與夾具上的定位元件相接觸或相配合，工件的位置也就確定了，但對一批工件來說，由于在各個工件的有關外表本身和它們之間在尺寸和位置上均存在著在公差范圍內(nèi)的差異，夾具定位元件本身和各定位元件之間也具有一定的尺寸和位置公差，因此工件雖然已經(jīng)定位，但是每個被定位的工件的的某些外表都會存在自己的位置變動量，從而造成在工序尺寸和位置要求方面的加工誤差。對于一批工件來說，刀具經(jīng)調(diào)整后位置是不動的，即被加工外表的位置相對于定為基準是不變的，所以定位誤差就是工序基準在加工尺寸方向上的最大變動量。定位誤差有兩個方面組成，1定位基準和工

24、序基準不一致所引起的定位誤差，稱為基準不重合誤差，即工序基準相對定位基準在加工尺寸方向上的最大變動量，常用B來表示。2定位基準與定位元件本身的制造誤差所引起的定位誤差，稱基準位置誤差，既定為基準在加工尺寸方向上的最大變動量，用Y來表示。所以 D = B + Y 就是基準不重合誤差和基準位置誤差在加工尺寸方向上的代數(shù)和。分析零件圖可知，本道工序需要保證尺寸的 ，如前面所述，在拉削渦輪盤上的榫槽時，采用短圓柱面即D面于定位套配合來限制在Y、Z軸上的移動自由度，所以定位基準就是短圓柱面D面的中心線即渦輪盤的中心線，而的工序尺寸是渦輪盤的中心線，因此不存在基準不重合誤差，故 B=0基準位置誤差 Y =

25、 式中 定位副間最小間隙配合圖25定位孔直徑公差 禿臺外圓柱公差=0.005=0.035 Y = =圖32 定位元件水平放置時的定位誤差分析T=0.1,所以理論定位誤差 D，即 D。由以上計算可知 D= B +所以計算出的D在定位誤差的范圍之內(nèi)，能滿足該工序中渦輪盤榫槽加工要求。夾緊方案確實定工件在機床或夾具中定位后還需要進行夾緊，將工件壓緊、夾牢以保證在加工過程中不產(chǎn)生位移和振動，主要有動力源和夾緊機構(gòu)兩局部組成。夾緊機構(gòu)的主要作用是接受和傳遞原始的作用力，使其變?yōu)閵A緊力并執(zhí)行夾緊任務。夾緊機構(gòu)包括中間遞力機構(gòu)和夾緊元件，中間遞力機構(gòu)主要啟到改變原始作用力的方向和大小的作用，而且還具有一定的

26、自鎖性能。 夾緊裝置的設計和選用是否正確合理，對于保證加工精度，提高生產(chǎn)效率、減輕工人勞動強度有很大的影響。因此在夾緊裝置的設計過程中主要考慮到以下幾個方面的問題：1 在夾緊過程中應保持工件原有良好的定位，而不應破壞定位。2夾緊力可靠、適當。即要保證在加工過程中工件的位置不發(fā)生變動和振動，又不因夾緊力過大而使工件外表損傷、變形。3操作應該平安、方便、迅速和省力。4結(jié)構(gòu)簡單緊湊、便于制造，并有足夠的強度和剛度。綜合以上因素，由于渦輪盤要加工榫槽，外周不能用于夾緊，軸中心無通孔，所以只能利用軸向均勻的6個9.525+0.05 角向位置任意孔，采用螺紋夾緊。螺紋夾緊簡單可靠，有自鎖作用，也可以提供足

27、夠的夾緊力。渦輪盤榫槽加工工位多，更換拉刀次數(shù)多3次，一個渦輪盤榫槽的加工時間最短也得一天左右，所以克服了螺紋夾緊慢、輔助時間長的問題。由于渦輪盤自身用于穿螺栓的孔徑為6，只能用六個M10的螺栓進行螺紋夾緊。但是在渦輪盤榫槽拉削過程中，渦輪盤所受的切削力大，為了增強夾緊力、提高夾具體剛性、減少切削力大對榫槽加工精度的影響，需要增加了三個液壓壓緊機構(gòu)。夾緊力確實定確定夾緊力主要是確定夾緊力的大小、方向和作用點，夾緊力的方向應該垂直于主要的定位外表。為使夾緊力有助于定位，工件應靠緊各支承點，并保證工件上各個定位基準與定位元件接觸可靠。通常工件主要的定位基面的面積較大、精度較高，限制的自由度多，夾緊

28、力垂直于此面，有利于保證工件的準確地定位。其次，夾緊力的方向應使工件夾緊后變形最小。因為工件在不同方向上的剛性不同，受壓外表的接觸變形不同，故夾緊力的方向應使得受壓外表最好是與定位元件接觸較大的定位基準。再次，夾緊力的方向應有利于減小夾緊力。 夾緊力的作用點就是指的夾緊元件相接觸的一小塊面積，夾緊力的作用點應能保持工件定位穩(wěn)定，不至于引起工件產(chǎn)生位移或偏轉(zhuǎn)，還必須使被夾緊工件的變形最小，并且應該盡量靠近切削部位，以提高夾緊的可靠性，如果切削部位的剛性缺乏可采用輔助支承。夾緊力的大小必須適當，夾緊力過小，工件在夾具中的位置可能在加工過程中產(chǎn)生變動，破壞原有定位。如果夾緊力過大，工件在夾具的位置可

29、能在加工過程中產(chǎn)生較大的變形，直接會影響到加工的質(zhì)量。在計算夾緊力的大小時，將此臥拉夾具看成一個剛性系統(tǒng)以簡化計算，根據(jù)加工過程中工件所受的切削力、重力、慣性力、夾緊力等處于靜力平衡的條件下，來計算理論的夾緊力。根據(jù)以上理論分析可知：在拉削渦輪盤榫槽時，夾緊力的方向應該垂直于主要的定位基面C，作用點應該在工件的圓周上，大小通過以下計算可得。在加工過程中渦輪盤處于相對靜止的狀態(tài)下，在水平方向上只受到切削力和夾緊力的作用，所以只要算出切削力，根據(jù)夾具處于靜力平衡就可以計算出夾緊力。查?刀具設計手冊?表6-16，最大切削力的經(jīng)驗公式：式中 刀齒單位切削力長度上的拉削力 每個刀齒切削刃的總長度 最大同

30、時工作的齒數(shù) 、分別為前角、后角、刀齒鋒利程度、切削液對拉削力影響的修正系數(shù)查?刀具設計手冊?表6-48 齒升量 af=0.03,硬度在HBS197-229之間，取為169N/m。拉削的槽寬為，拉削長度 故齒距： P=(1.251.9)=710 取P=8.，所以同時工作齒數(shù) =3個。每個刀齒切削刃的總長度 =10mm.查?刀具設計手冊?表6-49 =0.85、=1.0、=1.0、=1.13。所以 由于力的作用方向與渦輪盤的加工中心線成的夾角，可以分解為沿渦輪盤軸向的力T1和沿渦輪盤周向的力T2圖33。T1=T2=其中T1作用于渦輪盤的一端，使渦輪盤產(chǎn)生一個翻轉(zhuǎn)的力矩，為平衡這一個力矩為平衡此力

31、矩，必須在另一端施加以一個和該力大小相等方向相反的力F1，并且F1 T1。T2會產(chǎn)生一個能夠使渦輪盤旋轉(zhuǎn)的力矩，這一力矩主要靠夾緊力通過壓板作用在工件上所產(chǎn)生的摩擦力矩來平衡。夾緊力通過壓板作用在工件上，實際所需要的夾緊力 Wk= 式中 Wk實際所需要的夾緊力 W由靜力平衡算出的理論夾緊力K平安系數(shù)上式中根本平安系數(shù)取1.3 刀具鈍化度有關的系數(shù)取1.5 夾緊穩(wěn)定性系數(shù)取1.0 圖33 渦輪盤受力分析圖查?機床夾具設計手冊?表1-2-1：取=1.0，=1.5，=1.2，=1.0，=1.0，所以 取K=2.5。通過以上計算可知：沿渦輪盤的中心線方向需要的夾緊力: W1=沿渦輪盤周向夾緊力 ： W

32、2= T2=6.087 kN0.3，取，由，可得需要的正壓力： 故所需要的總的夾緊力.、分度方式選擇分度裝置是在機械加工中，每當加工完一個外表后，能使夾具連同工件轉(zhuǎn)過一定角度或移動一段距離的裝置，分度裝置的工作精度主要取決于分度副的機構(gòu)形式和制造精度。夾具常用的分度裝置有孔盤式、側(cè)面齒槽式、多邊形分度盤式和標準分度臺等多種形式。拉削用分度盤按分度原理，大致分為插銷式、端齒盤式和蝸輪蝸桿式三種方式。插銷式分度盤，一個分度盤只適用于同一型號的零件，需要數(shù)量多，經(jīng)濟性差，調(diào)整困難，分度精度低；蝸輪蝸桿式分度盤，可以在一定范圍內(nèi)任意分度槽數(shù)，但是需要更換分度夾具的配換齒輪和節(jié)圓盤，分度精度較高；端齒盤

33、式分度盤，不同尺寸的盤件需要更換不同的端齒盤，通用性較差，分度夾具的分度、壓緊、松開、定位等操作皆為液壓、電氣控制，分度精度很高。由于需加工的渦輪盤榫槽為47個，加工工位數(shù)量中等，均布累積誤差不大于0.127,要求加工精度較高，不適用于常用插銷式、蝸輪蝸桿式分度盤。經(jīng)分析比擬，決定采用端齒盤式分度盤。端齒盤式分度盤的優(yōu)點端齒盤式分度盤是采用端面三角齒相互嚙合的方法來實現(xiàn)分度的。工作時以下端齒盤的全部齒作為定位裝置，來對定上端齒盤的，各齒間的不等距誤差可以正負抵消，使誤差得到均化，分度精度顯著提高，精度一般在左右，而且具有較好的精度保持性。端齒盤制造不是很復雜，端面三角齒經(jīng)過精刨、研磨后，便可到

34、達較高的精度。上、下端齒盤嚙和后不僅能承受較大的切削力。 端齒盤另一個特點就是體積小，轉(zhuǎn)動靈活，操作方便，兩齒嚙合時可以自鎖，在拉削過程中不存在夾具體回轉(zhuǎn)時的間隙問題，整個端齒盤分度裝置成為一個剛性很好的整體。端齒盤式分度盤設計渦輪盤83076967的外徑尺寸為mm，在保證不干預拉削的前提下，盡量增加嚙合面積以提高加工精度，將端齒盤外徑定為mm。查?機床夾具設計手冊?第三版表1-8-5，取端齒盤的齒型角A=,端齒數(shù)定為47x3=141。如圖34所示。端齒盤的尺寸計算如下：mm式中：D 端齒盤外徑 Z 端齒盤齒數(shù) T 端齒盤大端齒形展開齒距h底h頂2.507mm式中：h底為端齒盤大端理論齒底高h

35、頂為端齒盤大端理論齒頂高底頂=式中：底為端齒盤理論齒底線與節(jié)平線之間的夾角為理論齒底角頂為端齒盤理論齒頂線與節(jié)平線之間的夾角為理論齒頂角.端齒盤式分度盤的分度精度：相鄰誤差15；積累誤差45；循環(huán)誤差 7。圖34 端齒盤零件圖液壓傳動的慣性力小，結(jié)構(gòu)緊湊，夾具剛性較高，工作平穩(wěn)，液壓油有一定的吸振能力，便于實現(xiàn)頻繁的換向，而且能實現(xiàn)過載保護，操作簡單便于實現(xiàn)自動化，系統(tǒng)工作時，工作介質(zhì)可以自動潤滑運動元件，有利于提高元件的使用壽命。需要加工的渦輪盤上共47處榫槽，在拉削加工時，上下端齒盤、夾緊裝置等都要作屢次往復運動動作，為了能夠減輕勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率，盡量縮短本工序的輔助時間，分度夾具

36、的動力系統(tǒng)均采用液壓裝置。如圖35所示。端齒盤分合的動力系統(tǒng)設計 為盡量防止夾具結(jié)構(gòu)龐大，使總體的結(jié)構(gòu)緊湊、合理，才能更好地保證零件的加工精度。為使分度盤實現(xiàn)分開動作，如圖35所示， 將下端齒盤與夾具底座(件42)連接固定；將上端齒盤與夾具的定位分度盤(件29)、轉(zhuǎn)動軸(件9)連接固定。轉(zhuǎn)動軸通過止推軸承與活塞(件10 )連接，活塞分別與端蓋(件32)和夾具底座形成兩個互不相通的獨立腔體C和D，當它們分別進油時，可以使活塞帶動轉(zhuǎn)動軸作上、下運動。要使上、下端齒盤能夠?qū)崿F(xiàn)順利地分合，活塞的工作行程應大于端齒盤的全齒高。由于此夾具用于臥式拉床上，工作時水平放置，在整個工作過程中都受到上端齒盤、工件

37、、及夾緊、定位元件的重力所產(chǎn)生的彎曲力矩的作用，為盡量增加活塞桿的剛度。圖35 夾具局部結(jié)構(gòu)圖查?液壓氣動手冊?第二版表9-4，取活塞桿的直徑為45mm,查表9-3，取油缸內(nèi)徑125，額定壓力P=10Mpa,考慮到該液壓缸在工作過程中會間斷性地轉(zhuǎn)動，為了能夠更好地實現(xiàn)這一動作，將此液壓裝置的設計成如下機構(gòu)：取d1=65，d2=88，速比=V2/V1=查表9-6取速比=1.4.活塞抬起時的推力:返回時的作用力： 分度回轉(zhuǎn)機構(gòu)動力設計為使端齒盤實現(xiàn)轉(zhuǎn)動動作，在分度盤上設計了軸向均布的47個分度銷(件1)，由液壓推桿(件51)上的撥爪(件78)推動分度銷，帶動轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)過角度為一周的47分之一

38、。當液壓推桿回退時，撥爪被下一個分度銷抬起，繞銷軸(件52)轉(zhuǎn)動；回退一定距離后，撥爪劃過分度銷，彈簧片回彈撥爪，撥爪插入下一個分度銷之后，等待下一次動作。調(diào)整分度銷直徑大小、撥爪推動分度銷力的角度、推桿行程范圍與撥爪的長短，使其停留位置準確。如圖37所示： 圖36 分度液壓缸結(jié)構(gòu)圖分度盤上共47個分度銷，取分度銷直徑為7mm,為防止分度盤、端齒盤、分度銷、撥爪之間產(chǎn)生干預，取分度銷的均布直徑為276mm，兩分度銷之間的夾角.，考慮到夾具體上個機構(gòu)布置合理的問題，將該機構(gòu)的撥爪放于第21個分度銷上，如圖38所示:可以求出： B=78 52 75 47 51F1 F2V1 V2圖37 回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)圖

39、圖38 分度銷位置示意圖兩分度銷之間的距離 mm液壓缸的工作行程L0L.取L0=35mm。查?液壓氣動手冊?第二版表9-2，額定壓力P=10Mpa，取液壓缸內(nèi)徑32mm,活塞桿直徑20。推出時的推力 ： 返回時的推力：輔助夾緊裝置液壓缸的設計查?液壓氣動手冊?第二版表9-2，額定壓力P=10Mpa，取液壓缸內(nèi)徑50mm,活塞桿直徑22。該機構(gòu)通過活塞桿帶動壓板，把夾緊力直接作用于工件上，其行程必須大于端齒盤分合液壓缸的行程，并且保證當端齒盤分合液壓缸將工件完全抬起時，壓板能夠徹底和工件分開，取L=30mm。為了便于拉削前工件的安裝，將壓板設計成能夠饒活塞旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，防止了裝夾工件時和工件產(chǎn)生干

40、預。圖39 夾緊液壓缸結(jié)構(gòu)圖速比： 在以上各式中：無桿側(cè)的有效面積 有桿側(cè)的有效面積活塞伸出速度 活塞返回速度推出時的推力 返回時的推力、轉(zhuǎn)動剎車機構(gòu)分度時，液壓推桿推動分度銷，帶動夾具轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，液壓推桿到行程頂點停止動作，而轉(zhuǎn)動軸由于慣性將繼續(xù)轉(zhuǎn)動。無法有效地控制其停止在分度所需的角度上。為了解決這一問題，在轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動方向上，設計了彈性楔塊，當分度盤通過分度銷作用于楔塊上的力在沿楔塊方向的分力大于彈簧的作用力時，分度銷推動楔塊滑動，分度盤繼續(xù)轉(zhuǎn)動，完成分度。分度完成后，楔塊在彈簧力的作用下能夠有效地擋住分度銷，防止分度盤由于慣性力繼續(xù)轉(zhuǎn)動，使端齒盤停止在正確的分度所需要的角度上。、分度指示

41、機構(gòu)由于渦輪盤榫槽數(shù)為47個，數(shù)量較多，而且拉削不是一次完成，有七、八把拉刀分3次去余量，一個渦輪盤榫槽加工屢次方可完成。為防止夾具分度出現(xiàn)誤操作，產(chǎn)生廢品，造成經(jīng)濟損失，所以增加了一個分度指示杠桿。當分完度以后，轉(zhuǎn)動軸下降，下一個分度銷與杠桿指針接觸,如圖六所示，顯示分度正確，提示工人繼續(xù)進行榫槽拉削。圖310轉(zhuǎn)動剎車機構(gòu)圖 圖311分度指示機構(gòu)圖夾具底座比擬大，形狀復雜，要求精度高，加工比擬困難，選用鑄鐵材料20-40。因為鑄鐵可以研磨角度面，到達要求精度；鑄鐵材料的剛性比擬好，還可以吸收拉削過程中產(chǎn)生的震動。為防止拉削過程中遇到底座上夾渣、異物、硬點而磨損和崩刀，在相應的拉削部位銑削出大

42、于榫槽寬度及移動安裝座移動距離的梯形槽。2 分度盤為了夾具加工方便，將分度盤作成兩層，組裝后調(diào)整定位面回轉(zhuǎn)中心到底面距離，易于保證圖紙要求。此次加工的渦輪盤直徑比擬小，榫槽多，拉削加工后分度盤定位面較小。為了盡量減少刀具的磨損，分度盤材料選用45,調(diào)質(zhì)HRC28-32,低于加工零件硬度；并事先銑出不超過渦輪盤榫槽中值的槽寬。先銑出榫槽，分度盤加工榫槽位置與分度銷底孔位置之間有著比擬嚴格的角向關系。必須計算準確，以免槽偏，拉刀單側(cè)拉削，反而對拉刀有不利影響。夾具回轉(zhuǎn)中心距底座定位銷距離理論值H如圖312H=H1-L1-L2-L3 =3mm式中：L3渦輪盤榫槽工作面至渦輪盤中心距離尺寸中值 H1底

43、座定位銷至導軌端面距離 L1拉刀盒上、下兩定位面間的距離L2最后一把拉刀設計高度尺寸夾具回轉(zhuǎn)中心距底座定位銷距離H的實際值，還受到以上各尺以及底座定位銷直徑尺寸、分度夾具定位套直徑尺寸、底座與夾具制造誤差、長期使用實際磨損程度等因素影響。為防止出現(xiàn)加工出的渦輪盤榫槽工作面至渦輪盤中心距離尺寸偏小，無法調(diào)整的情況出現(xiàn)，設計時特意將夾具回轉(zhuǎn)中心距底座定位銷的距離減小了，使H值為39.22mm，以便可以微調(diào)。圖312 尺寸計算示意圖通用底座由固定在拉床L6120上的支座和移動安裝座組成。支座的角度為15；移動安裝座上有兩個相距的定位銷，與拉床分度夾具相配。渦輪盤加工中心與渦輪盤定位端面的距離為。由于

44、所需加工的渦輪盤榫槽傾角為30，分度夾具底座還需傾斜15。由于機構(gòu)安排等原因，需取渦輪盤加工中心與定位面的距離為187mm。為保證渦輪盤渦輪盤加工中心在拉床的拉刀中心線上，那么可計算出分度夾具定位端面中心點至分度夾具底座面的距離H值和分度夾具回轉(zhuǎn)中心與定位銷的水平距離L值如圖313所示。con15=L=170+(187-145.5)tg15+187tg15= 圖313 尺寸計算示意圖4 分度夾具使用和調(diào)整加工準備液壓分度夾具與移動安裝座的定位是靠移動安裝座上的兩個定位銷，通過四個M20螺栓連接固定。由于所加工的渦輪盤直徑小，拉刀設計高度低，分度夾具回轉(zhuǎn)中心下降高度大，分度夾具結(jié)構(gòu)主要集中移動安

45、裝座的下部，原安裝座的一個螺紋孔無法使用，需要按設計圖紙位置補充加工。零件安裝到分度夾具上，用螺栓壓緊；將拉刀按順序放入拉刀盒中，拉刀盒通過刀柄與拉床主軸連接好。控制過程如圖35，圖37所示，首先是三個輔助夾緊液壓缸的B油口進油，壓板下降，輔助夾緊渦輪盤，啟動機床進行拉削。拉削完一個榫槽后，拉床主軸后側(cè)限位開關啟動，液壓系統(tǒng)換向，A油口進油松開渦輪盤，同時C腔進油，活塞帶動轉(zhuǎn)動軸抬起，到活塞與底座壓緊，上下端齒盤完全分開。此時安裝座左移，碰到床身左側(cè)限位開關， E腔進油，撥爪前行，推動分度銷，由彈性楔塊機構(gòu)克服轉(zhuǎn)動軸的分度慣性，轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)過一個分度銷三個端齒角度，初步分度結(jié)束，同時拉床主軸帶動拉

46、刀快速退回工作位置，拉床主軸前側(cè)限位開關啟動。由于其分度精度由端齒盤最終控制，液壓撥爪和彈性楔塊與分度銷之間均留有一定的回轉(zhuǎn)間隙余量，保證端齒盤完全嚙合，無干預。拉削試料及試件盤類件榫槽在正式拉削之前，需要在試件上拉削榫槽，將所有尺寸調(diào)整合格后，才能正式拉削渦輪盤榫槽。1、試料加工及檢驗要求試料材料與渦輪盤材料相同，試料厚度與渦輪盤榫槽長度相同，主要用于檢查榫槽槽形，材料大小都可以。加工時，用試料夾具墊平試料，使其端面與拉刀中心垂直，拉削試料，加工出直榫槽。檢查渦輪盤樅樹形榫槽槽形，選用50倍投影儀。投影前需要用汽油清洗、擦干試料榫槽，使影像清晰。投影板上的影像是反映盤件于光線出口的形狀；為防

47、止拉削毛刺影響投影效果，在拉削要投影檢查的試料榫槽時，使拉刀進入面為投影光線出口面即成像面。渦輪盤槽形放大圖一般是槽形最大最小極限偏差的公差帶圖形，貼其到投影板上。將試件榫槽槽形也投影到投影板上，直觀檢查槽形與放大圖上公差帶范圍進行比擬，用工作臺水平或垂直移動使槽形影象與放大圖線條重合。檢查榫槽型面是否符合圖紙給定的公差帶，是修整拉刀的依據(jù)。2、試件加工與檢驗在正式拉削渦輪盤榫槽前，除拉削試料之外，還需要拉削試件。試件外圓尺寸與正式件相同，材料可以與正式件不同。將轉(zhuǎn)接件榫頭局部插入試件的榫槽內(nèi)，使其與試件的榫槽工作面相配合，定位并夾緊，在綜合量具上檢查。根據(jù)檢查結(jié)果調(diào)整榫槽徑向尺寸。調(diào)整徑向尺

48、寸拉削渦輪盤試件多個接近對點榫槽，如果實際測得榫槽工作面徑向尺寸比理論中值偏大，假設偏大。分析產(chǎn)生的原因：如前面設計計算時的分析，該尺寸受底座、拉刀盒、拉刀、夾具的實際制造尺寸、磨損情況等因素影響，無法給出準確數(shù)值。 調(diào)整方法：拆下夾具的兩個定位套，根據(jù)測得的實際數(shù)值，將定位套內(nèi)徑尺寸同時磨大，重新壓裝上。 由于夾具自重的因素影響，夾具兩個定位套與底座定位銷的上端母線接觸定位，那么夾具中心豎直方向下降0.25mm，水平方向保持不變，從而到達調(diào)整的要求，實現(xiàn)微調(diào)。 調(diào)整夾具后,再拉削試件大致均布的四個槽，經(jīng)檢驗合格前方可加工正式件。調(diào)整分度在渦輪盤榫槽拉床夾具分度過程中，出現(xiàn)過上下端齒盤嚙合錯位

49、現(xiàn)象。在夾具設計的過程中，已經(jīng)充分考慮各種因素，防止此類現(xiàn)象的出現(xiàn)。首先是液壓撥爪與分度銷實際理論位置留有-1mm的余量，這既是為轉(zhuǎn)動軸留的慣性轉(zhuǎn)角，也是防止撥爪卡住上下端齒盤嚙合自動回調(diào)間隙。其次在彈性楔塊直邊與定位銷之間也留有的余量，這主要是為上下端齒盤嚙合留有回調(diào)間隙。產(chǎn)生原因：拉床夾具分度時，上下端齒盤分開，上端齒盤一次分度過3個齒，而每次端齒盤轉(zhuǎn)過角度是由液壓桿推力大小、液壓桿停止作用位置、夾具轉(zhuǎn)動慣性、楔型塊阻力大小共同作用決定的。 提高榫槽粗糙度方法在實際加工中，發(fā)現(xiàn)渦輪盤榫槽外表粗糙度達不到所要求的。為提高加工質(zhì)量，從整個工藝系統(tǒng)采取了多方面的積極措施。1、拉刀制造中采用整形鏟

50、齒背工藝代替原磨后角的方法，保證刀齒沿整個切削刃的輪廓上都有同樣的頂部后角值，可以提高榫槽尺寸精度和外表質(zhì)量，減少刀具磨損。2、在拉刀設計中，粗拉刀按漸切式方法設計，精拉刀采用分段成型式方法設計，整個型面圓滑過度。在精拉成型拉刀上設計有2-5個幾何參數(shù)尺寸完全相同的校正齒，用以消除盤類件彈性變形引起的型面尺寸收縮。5 經(jīng)濟性與資源分析經(jīng)濟性是機械產(chǎn)品的一個重要指標之一，在產(chǎn)品產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)，包括原材料制備、設計、制造、包裝、運輸、使用、回收或再生過程，都應該始終貫徹經(jīng)濟性原那么，盡量地節(jié)約能源和資源，降低生產(chǎn)本錢，提高勞動省生產(chǎn)率。在該夾具的設計過程中，在滿足夾具使用要求的前提下，充分地

51、考慮了夾具的經(jīng)濟性，利用了現(xiàn)有的資源，主要表達在以下幾個方面。1合理地選擇了各局部零件的材料，充分地發(fā)揮了它們的性能。以不至于大材小用，造成材料的浪費。如夾具底座比擬大，形狀復雜，要求精度高，加工比擬困難，選用鑄鐵材料20-40。因為鑄鐵可以研磨角度面，到達要求精度；鑄鐵材料的剛性比擬好，還可以吸收拉削過程中產(chǎn)生的震動。分度銷主要承受剪切力，所以材料選用40Cr，熱處理HRC33-38,韌性好。2夾具整體結(jié)構(gòu)盡量緊湊、合理。為保障零件的加工精度，提高生產(chǎn)效率，在夾具上設計了很多輔助機構(gòu)，在夾具的設計過程中，對這些輔助機構(gòu)作了合理的布局，把它們放在合理的位置，防止了整個夾具的體積龐大，造成資源的

52、浪費。并且該夾具的分度和夾緊機構(gòu)均采用了液壓機構(gòu)，有行程開關控制，降低了工人的勞動強度，提高了生產(chǎn)率，而且便于實現(xiàn)自動化。6 結(jié)論由于渦輪盤是航空發(fā)動機上一個非常重要的零件，而且處于高溫、高壓、高速的工作環(huán)境下，這必然對它的材料、毛坯制造方法、熱處理工藝、加工制造工藝等都有十分嚴格的要求，這些都是為了保障零件能夠有足夠的強度、剛度、硬度，尺寸精度、位置精度等，以工作環(huán)境的要求。 此課題主要是為能夠順利完成在均布于渦輪盤的圓周上加工出47個樅樹型榫槽，而設計的拉床專用夾具。為了能保證本工序所要求的尺寸精度和位置精度，在這一專用夾具的設計過程中，對渦輪盤件進行了準確、科學地定位，并詳細地分析了定位

53、元件的定位誤差。六足爬蟲機器人設計設計人：李海鷹日期：2004年9月30日目 錄 TOC o h z HYPERLINK l _Toc84859255 前言 PAGEREF _Toc84859255 h 2 HYPERLINK l _Toc84859256 一、機器人的大腦 PAGEREF _Toc84859256 h 2 HYPERLINK l _Toc84859257 二、機器人的眼睛耳朵 PAGEREF _Toc84859257 h 2 HYPERLINK l _Toc84859258 三、機器人的腿驅(qū)動器與驅(qū)動輪 PAGEREF _Toc84859258 h 3 HYPERLINK l

54、 _Toc84859259 四、機器人的手臂機械傳動專制 PAGEREF _Toc84859259 h 4 HYPERLINK l _Toc84859260 五、機器人的心臟電池 PAGEREF _Toc84859260 h 4 HYPERLINK l _Toc84859261 一、AT89S51單片機簡介 PAGEREF _Toc84859261 h 5 HYPERLINK l _Toc84859262 一、AT89S51主要功能列舉如下： PAGEREF _Toc84859262 h 5 HYPERLINK l _Toc84859263 二、AT89S51各引腳功能介紹： PAGEREF

55、_Toc84859263 h 5 HYPERLINK l _Toc84859264 二、控制系統(tǒng)電路圖 PAGEREF _Toc84859264 h 7 HYPERLINK l _Toc84859265 三、微型伺服馬達原理與控制 PAGEREF _Toc84859265 h 8 HYPERLINK l _Toc84859266 一、微型伺服馬達內(nèi)部結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc84859266 h 8 HYPERLINK l _Toc84859267 二、微行伺服馬達的工作原理 PAGEREF _Toc84859267 h 8 HYPERLINK l _Toc84859268 三、伺服馬達的

56、控制 PAGEREF _Toc84859268 h 9 HYPERLINK l _Toc84859269 四、選用的伺服馬達 PAGEREF _Toc84859269 h 9 HYPERLINK l _Toc84859270 四、紅外遙控 PAGEREF _Toc84859270 h 11 HYPERLINK l _Toc84859271 一、 紅外遙控系統(tǒng) PAGEREF _Toc84859271 h 11 HYPERLINK l _Toc84859272 二、 遙控發(fā)射器及其編碼 PAGEREF _Toc84859272 h 11 HYPERLINK l _Toc84859273 三、紅外

57、接收模塊 PAGEREF _Toc84859273 h 11 HYPERLINK l _Toc84859274 四、紅外解碼程序設計 PAGEREF _Toc84859274 h 11 HYPERLINK l _Toc84859275 五、控制程序 PAGEREF _Toc84859275 h 12 HYPERLINK l _Toc84859276 六、六足爬蟲機器人結(jié)構(gòu)設計圖 PAGEREF _Toc84859276 h 18前言今年年初，學校為參加中央電視臺舉辦的第三屆全國大學生機器人電視大賽，組建了機器人制作小組。我積極參加，有幸成為了其中的一員。因為我們以前沒有參加過類似的比賽，也沒有

58、制作機器人的經(jīng)驗?？梢哉f我們什么都是從零開始，邊學習邊制作。通過這半年多的制作過程，我從中學到了很多書本上學不到的東西，也得到了很好的學習與鍛煉的時機。最初，我們組建了機器人制作實驗室。到五金機電市場購置了必要的工具和一些制作材料。然后開始制作實驗機器人的身體框架。實驗機器人的框架我們是使用輕型萬能角鋼制作的，這種角鋼的兩側(cè)都有間隔均勻的孔槽，可以很方便的用螺栓進行連接。用不同長度的角鋼組合后，就可以得到不同大小的立方體和長方體及多邊形。機器人身體的框架就搭建好了。在它的上面將裝上：機器人的大腦可編程控制器、機器人的眼睛耳朵傳感器、機器人的腿驅(qū)動輪、機器人的手臂機械傳動專制、機器人的心臟電池之

59、所以使用輕型萬能角鋼，主要是因為是在制作試驗機型，而輕型萬能角鋼安裝拆卸方便和便于修改長度，調(diào)整設計。實驗機器人定型后，就照其尺寸用不銹鋼方管焊接制作機器人的身體。再在上面進行打孔等工作，后就可以將機器人的其它局部安裝上去。這樣一個機器人就制作好了。下面我介紹一下機器人的根本組成局部：一、機器人的大腦它可以有很多叫法，可以叫做：可編程控制器、微控制器，微處理器，處理器或者計算器等，不過這都不要緊，通常微處理器是指一塊芯片，而其它的是一整套控制器，包括微處理器和一些別的元件。任何一個機器人大腦就必須要有這塊芯片，不然就稱不上機器人了。在選擇微控制器的時候，主要要考慮：處理器的速度，要實現(xiàn)的功能，

60、ROM和RAM的大小，I/O端口類型和數(shù)量，編程語言以及功耗等。其主要類型有：單片機、PLC、工控機、PC機等。單有這些硬件是不夠的，機器人的大腦還無法運行。只有在程序的控制下，它才能按我們的要求去工作?？梢哉f程序就是機器人的靈魂了。而程序是由編程語言所編寫的。編程語言是一個控制器能夠接受的語言類型，一般有C語言，匯編語言或者basic語言等，這些通常能被高級一點的控制器直接執(zhí)行，因為在高級控制器里面內(nèi)置了編譯器能夠直接把一些高級語言翻譯成機器碼。微處理器將執(zhí)行這些機器碼，并對機器人進行控制。二、機器人的眼睛耳朵傳感器，是機器人的感覺器官，是機器人和現(xiàn)實世界之間的紐帶，使機器人能感知周圍的環(huán)境