基于NX的玻璃取放機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建模

王振宇 劉芬

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

關(guān)鍵詞：玻璃;機(jī)械手;NX;三維建模

中圖分類號(hào)：TP241 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：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(jìn)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(dú)立使用。目前，NX軟件在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用比較廣泛，能夠?yàn)楫a(chǎn)品設(shè)計(jì)和加工的過(guò)程提供數(shù)字化的驗(yàn)證方式。NX軟件已成為當(dāng)今世界機(jī)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(jì)、精確設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)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(jì)、生產(chǎn)、組織模式，極大的縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的周期，提高了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)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(diǎn)，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(shí)玻璃也有易碎、淺薄、鋒利，而且不便于取放等缺點(diǎn)。隨著玻璃的大量生產(chǎn)，玻璃的運(yùn)輸和取放也成為生產(chǎn)過(guò)程中耗時(shí)間最長(zhǎng)的一個(gè)步驟。本文設(shè)計(jì)了一款應(yīng)用于大型玻璃加工廠的玻璃取放機(jī)械手，該機(jī)械手能夠在生產(chǎn)和運(yùn)輸玻璃的過(guò)程，安全、迅速地取放玻璃，從而大幅度減少玻璃取放的時(shí)間與成本，降低玻璃的生產(chǎn)費(fèi)用，減少玻璃在運(yùn)輸過(guò)程中的損耗。本文在對(duì)該機(jī)械手進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核計(jì)算的基礎(chǔ)上，利用NX11.0軟件對(duì)其底座、機(jī)械手臂、機(jī)械手爪、傳動(dòng)裝置等組成部分進(jìn)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(jì)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(jì)效率。

1 結(jié)構(gòu)組成

本文所設(shè)計(jì)的玻璃取放機(jī)械手具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作靈活、性能安全、工作效率高等優(yōu)點(diǎn)。其裝配完成后的整機(jī)模型如圖1所示，主要由底座、電動(dòng)推桿、機(jī)械手臂、螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)和氣動(dòng)吸盤(pán)等組成。1-底座;2-電動(dòng)推桿;3-機(jī)械手臂;4-螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu);5-電動(dòng)機(jī);6-氣動(dòng)吸盤(pán)

1.1 機(jī)械手臂

機(jī)械手臂安裝在電動(dòng)推桿上，能夠隨電動(dòng)推桿上下移動(dòng)。同時(shí)，通過(guò)齒輪齒條傳動(dòng)，機(jī)械臂還可實(shí)現(xiàn)左右平移，從而帶動(dòng)吸盤(pán)上下左右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)玻璃的靈活取放。

1.2 螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

由于玻璃的取放需要平穩(wěn)移動(dòng)，故在機(jī)械手臂和氣動(dòng)吸盤(pán)之間采用螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖2所示。選擇滾軸絲杠作為傳動(dòng)部件，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，可以承受很高的負(fù)載，且傳動(dòng)平穩(wěn)。

1.3 氣動(dòng)吸盤(pán)

該機(jī)械手采用氣動(dòng)吸盤(pán)吸住玻璃來(lái)實(shí)現(xiàn)玻璃的取放，氣動(dòng)吸盤(pán)需根據(jù)玻璃的大小和厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)。氣動(dòng)吸盤(pán)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(pán)緊緊的吸住玻璃?？赏ㄟ^(guò)傳感器來(lái)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(dòng)的過(guò)程。氣動(dòng)吸盤(pán)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(jī)械手的玻璃存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)。兩側(cè)為用于放置玻璃的倉(cāng)庫(kù)，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(jī)械手的移動(dòng)。該倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)緊湊，能夠?qū)崿F(xiàn)在狹窄的空間范圍內(nèi)存儲(chǔ)、取放玻璃，有效減少了占地面積。

2.2 工作過(guò)程

該機(jī)械手的底座沿與傳送帶平行的導(dǎo)軌移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)到需要取的玻璃的存儲(chǔ)位置時(shí)，機(jī)械手臂向存儲(chǔ)倉(cāng)方向平移，氣動(dòng)吸盤(pán)也會(huì)在螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下平移到機(jī)械手臂的最右側(cè)，從而使吸盤(pán)準(zhǔn)確地吸住玻璃的中心位置，如圖5所示。

機(jī)械手吸住玻璃后，在電動(dòng)推桿的帶動(dòng)下機(jī)械臂升高到合適位置，機(jī)械臂沿水平導(dǎo)軌向傳送帶方向移動(dòng)，同時(shí)氣動(dòng)吸盤(pán)吸附著玻璃在螺旋機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)下移動(dòng)到機(jī)械臂的最右端。當(dāng)玻璃到達(dá)傳動(dòng)帶正上方后，氣動(dòng)吸盤(pán)翻轉(zhuǎn)90°使玻璃轉(zhuǎn)變?yōu)樗綘顟B(tài)，電動(dòng)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(jì)的玻璃取放的機(jī)械手采用螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)吸盤(pán)、電動(dòng)推桿等，配合專用的玻璃存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)，能夠?qū)崿F(xiàn)安全、高效地存儲(chǔ)和取放玻璃。該機(jī)械手為全自動(dòng)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(chǔ)和取放的時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，具有良好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)潛力。同時(shí)，本文利用NX11.0軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的玻璃存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)和取放機(jī)械手進(jìn)行三維建模、整體裝配和運(yùn)動(dòng)仿真，以視頻的方式將該機(jī)械手取放玻璃的過(guò)程清晰地展現(xiàn)出來(lái)。在不需要制造出真正產(chǎn)品的情況下，即可使用戶對(duì)該機(jī)械手有直觀、形象的認(rèn)識(shí)，并可根據(jù)需要隨時(shí)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(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)。

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