車元朋 王博爽 李金梁

沈陽新松機(jī)器人自動化股份有限公司 遼寧沈陽 110169

目前國內(nèi)多數(shù)澆鑄企業(yè)依然靠人工進(jìn)行作業(yè)，為了減輕工人作業(yè)強(qiáng)度，鑄造企業(yè)引進(jìn)助力式澆鑄機(jī)械手進(jìn)行澆筑作業(yè)，但是澆筑作業(yè)往往存在多種夾具，而目前市場上的助力機(jī)械手僅能以叉取鋼包的方式進(jìn)行澆鑄，設(shè)備使用率低，靈活性較差[1]。

基于這一現(xiàn)狀，對夾具改進(jìn)設(shè)計，將夾具前端設(shè)計成可快速拆卸的結(jié)構(gòu)，就可以快速更換和使用不同功能的夾具，達(dá)到一臺助力式澆鑄機(jī)械手可完成多種作業(yè)的效果，設(shè)備的利用率得到提高。

1 基本結(jié)構(gòu)及說明

夾具部分與主體部分構(gòu)成“一公一母”式快插配合，并通過手柄鎖緊。只要接口統(tǒng)一，還可以定制多種不同的夾具，節(jié)省成本，靈活性強(qiáng)。

主體部分的結(jié)構(gòu)如圖1所示。外殼體上端通過一根立柱法蘭與澆鑄機(jī)械手連接，空心轉(zhuǎn)軸通過后端的把手可以在外殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動，止轉(zhuǎn)銷可使空心轉(zhuǎn)軸在水平位置定位，并能承受一定扭矩。鎖軸安裝在空心轉(zhuǎn)軸內(nèi)，并可通過離合桿操作鎖軸90°轉(zhuǎn)動，控制與夾具頭的“鎖止”與“解除”。鎖軸與空心轉(zhuǎn)軸在軸向方向安裝有彈簧，可以確保鎖軸始終向前伸出，便于鎖止操作。在夾具頭插入時，彈簧又可以起到緩沖作用。鎖軸后端通過雙螺母鎖緊，并可調(diào)節(jié)鎖軸在空心轉(zhuǎn)軸軸向方向上的位置，即使鎖軸磨損，也可通過調(diào)節(jié)雙螺母緊緊將夾具頭鎖住。主體部分的連接頭稱為“母頭”，在母頭最前端有兩個凸起的止轉(zhuǎn)塊，防止夾具頭在母頭內(nèi)轉(zhuǎn)動[2-3]。

2 空心轉(zhuǎn)軸的設(shè)計

空心轉(zhuǎn)軸為此款夾具的核心部件，并直接承載各種夾具頭傳遞來的載荷，本文僅對空心轉(zhuǎn)軸的設(shè)計進(jìn)行說明。

2.1 空心轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計

夾具快速更換功能主要體現(xiàn)在空心轉(zhuǎn)軸上。接口設(shè)計成錐形孔，有利于裝卸和鎖緊。轉(zhuǎn)軸的中通孔用于安裝鎖軸，鎖軸前端安裝彈簧，因此中通孔需要做成階梯狀。空心轉(zhuǎn)軸與外殼體之間相對轉(zhuǎn)動。

2.2 空心轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度計算

圖2為使用某型殼夾具時的受力簡圖，該情況受力最大，其中D點(diǎn)為承載型殼位置，C點(diǎn)為夾具重心位置，A、B兩點(diǎn)為空心轉(zhuǎn)軸的軸承支撐點(diǎn)。

其中，N為最大型殼重量Nmax=100kg，G為夾具自身重量，初估G=40kg，則軸承支反力

取D=φ60mm，并以此為最小外軸徑，確定空心轉(zhuǎn)軸其它部位尺寸。

2.3 空心轉(zhuǎn)軸軸承受力計算

3 結(jié)語

夾具快換機(jī)構(gòu)設(shè)計能夠提高助力機(jī)械手的利用率，不但可以為企業(yè)節(jié)省開支，更是一種節(jié)約能源的做法，應(yīng)予提倡。