很久没有更新设计课程的内容了,最近因为工作比较忙一些,而且很多事情也集中到了一块,所以这个部分更新的速度可能会放慢一些,但是只要有时间,我还是会一如既往的把这个事情做下去,本来想用一些具体的应用案例来做设计说明的,但是因为牵涉到公司的产品机密,所以又不好用公司的图纸,很多时候只能是自己另画一个相对简单的一点的结构来做说明。
在我所写的这些文章中,我尽量分享一些应用类的知识,主要是分享给大家如何使用现成的一些技术和产品,并最终有机的组合成自己的产品,所以我们更多的是介绍一些应用方法和技巧,而不是在这里做一些所谓的理论研究,其实对企业而言,大部分技术都是应用型的技术,只有那些研究院校才会专注于技术理论的研究,我们做的事情就是把现有的成熟的技术通过不同的组合方式来达到更牛逼的特定功能,当然这里面还是会存在很多技巧和方法,将这些技巧和方法做一些归纳和总结也许就可以形成一种实践型的理论知识了,但是这和某些科研院校的前瞻性科研研究还是有很大的区别的,说的简单一点,我们的工作是将本来很负责的技术简单化处理,以便于操作和执行的过程,而科研院校是将简单的事情复杂化处理,以探讨不同因素对这个事情带来的不同影响和结果,这是有着很本质的区别的,而更大的却别是,企业是需要用产品来换钱的,科研院校只需要写个总结报告就可以结题了,所以我在这里更多的会分享一些我所知道的技巧和方法,没有高深的理论知识。
有的朋友说,我分享的内容在理论层面上来说有些浅显,太初级了,那我只能告诉你说,这些如此浅显的知识都是用真金白银换来的,是经过多次试错后才总结出来的知识,其实在我们做一个产品的时候,在实际的执行过程中,总是会出现我们无法预料的意外,所有环节其实都是脱节的,例如你规定的材料也许是45钢,但是拿到的零件可能是Q235的材料,你标注的淬火硬度为洛氏53度,你得到的零件可能是48度,特别是对于中国目前整个行业都不太规范的前提下,这种所谓的低级错误一再的重演,所以有很多所谓的行业潜规则在执行过程中就显得尤为重要了,其实所谓的职业能力就是学会一些岗位上游戏规则,这样对于执行一个任务是非常必要的,而那些以为只要一纸文件就可以让别人把所有东西按你要求准备好的白痴书生们,该醒醒了。
啰嗦了这么多,现在开始切入主题,这篇文章分享的是如何设计一个桁架,在自动线设计过程中,尤其是生产加工类自动线设计过程中,桁架类型的机械手是应用非常普遍的,当然每个自动线生产厂家也都有自己独特的设计经验和设计结构,我现在就将我们的设计经验给大家介绍一下,希望给大家一个参考,并让那些新入行的朋友能有一个借鉴和思考的入口,我们不敢说我们这种设计结构是最好的,但是从我们这几年的实际应用结果来看,至少是相当可靠的。
首先还是上图纸再说话,有图有真相,无图瞎扯蛋。
为了做具体的说明,我把桁架的一部分做了截取和独立设计,这样可以把需要注意的点给大家说的透一些,其实设计一个项目的时候,需要考虑的关键点很多都是类似的,所以在我们的设计团队内部流传这一句话“当你学会一个技术点后,你就会发现其实这是一个体力活”,因为很多项目的技术点都是重复的,或者说套路都是一样的,而你最开始的任务就是想尽方法去熟悉并掌握这个套路,不能有丝毫的“设计套路深,我想当工人”的想法,特别是当你觉得学习一个东西非常困难的时候,你一定要坚持住了,那只是因为你这次的收获特别大而已,努力一把,拼一次,挺过去了,你就是大神。上面一个图纸,我们可以称之为方案的主视图,再来一个左视图给大家看一下。
下面介绍一些在设计过程中需要注意的设计事项。1、首先要注意的是整个结构的刚性,这个比上面都重要,因为机械手的运动速度是非常快的,我们现在很多机械手的速度已经接近90米/分钟,这样的速度对整个机构的冲击是非常大的,如果整个结构没有可靠的刚性,那机械手的运行将会出现很大的振动,从而导致机械手运行不稳定和定位精度差等后果,更甚者会对各种应用元件造成不可逆的损害,例如直线导轨和电机等,所以首先要考虑的就是结构刚性,在这个点上,过比不及要好,把刚性设计得足够一点,最多是浪费一点材料钱(钢不值钱),如果刚性不够的话,你面临的可能是整个项目的推倒重来,我认识的一个自动化设备生产厂家就有过这种尴尬,他们设计的自动线和我们设计的自动线同时入场,在开始的调试过程中,他们的工程师还质疑我们的设计为什么如此粗苯,而他们的就显得很精致和小巧很多,但在后续的调试和使用过程中,他们才意识到,他们犯了一个原则性的错误,就是刚性不足,整个机构根本就无法支撑机械手的快速移动,最后在使用方看来就像一个小孩子过家家的玩具一样,我们生产的自动线已经使用一年多了,他们的还没有验收完毕,因为如果推倒重来的话,公司根本无法承受这种成本,如果不推倒重来的,任何的补漏工作都解决不了本质的错误,这种错误是一定要避免的,也是很多入行的新人容易犯的。当然我也并不是说要把每个东西都做得很粗苯,只是告诉大家一定要注意结构刚性,不要在这个问题上栽跟斗,结构刚性就像人的身体,如果一个人的身体不好,那他有再灵敏的思维和再高的智商都没有用,因为他已经失去了根本,俗话说“身体是革命的本钱”,所以本钱一定要足。
2、第二要注意的是(看紫色的箭头处),桁架结构的横梁与立柱之间的连接方式,虽然桁架机械手的结构精度并不想机械加工母机那样要求严格,但是起码的结构精度还是需要的,如何保证桁架上的横梁的装配精度,是一个很大的难题,而解决这个装配的难题,就需要在设计的过程中就考虑好装配的时候如何方便的调整,这上图这个结构中,我们做了一个非面接触式的连接方式,两个连接面都通过螺钉来调整和锁紧,从图纸我们可以看出,有一种螺钉是用来顶住基准面的,有一种螺钉是用来锁紧横梁的,这种结构就能保证在桁架装配的过程中最方面的调整横梁的装配精度,并形成稳固的连接,同时这种结构也可以最大限度的补偿掉横梁在加工过程中的误差,因为这种长而薄壁的零件,在加工过程中是很容易变形的,而这种变形会直接导致装配过程的误差,且不可调整,而采用这种结构就可以在一定范围内补偿掉横梁的加工变形,而最大限度的保障横梁的装配精度。
3、接下来要注意的是(看紫色箭头处),横梁上导轨的安装设计,一定要给这两条导轨设计一个基准面,很多人在做这个设计的时候是不做这个基准面的,因为他们认为这两条导轨可以互为基准,其实在真正的装配过程中,如果没有这两个小立面做基准面,导轨是很难装配好的,因为这种桁架的特点是导轨小而长,如果没有基准,导轨很容易因为自身刚性不足而产生弯曲,甚至有的导轨在发货的途中就已经是处于微变形状态了,只是因为机械手对导轨的精度要求本身不高,而可以忍受这种微变形而已,所以在装配过程中,如果有一个良好的基准面,是可以适当调整导轨的这种微变形的,不仅可以极大的方便导轨的装配,也可以更有效的保障导轨的安装精度,从而保障机械手的运动精度。
4、接着要介绍的地方(看紫色箭头的位置),就是我们立柱的固定,如何有效的固定立柱,是整个桁架运行是否可靠的基础要求,我们还是需要才用我们前面介绍过的横梁连接方式来处理这个位置,带螺母的螺钉起的作用是用来调整整个桁架的水平,而另一组螺钉的作用则是将立柱锁紧在地面或者某个基础件上,如果是锁紧在地面上,我们还有一个小细节要处理,用来调整水平的螺钉不能直接与地面接触,必须在地面上放置一块小钢板,让调整螺钉顶在钢板上,这样才能保证螺钉的长期有效,否则因为地面的硬度不足,一段时间的使用后,可能会导致立柱的歪斜,同时锁紧螺钉也要采用膨胀螺钉,膨胀螺钉的选择要结合地面的水泥层厚度来选择,并不是说越长越好,而是一定要将膨胀螺钉的尾部固定在水泥结构中间,这样才能真正稳固的锁紧立柱,也有很多设计工程师喜欢在立柱下放置一块厚重的钢板来固定立柱,这种方式也是可以的,但是这块钢板一定要具有足够的重量和宽度面积,这样才能真正有效的固定立柱,至于那种方式好,那就看具体的安装环境和设计要求了,相信大家有自己的选择。今天只能写到这里了,其它注意事项另行补偿,如果把所有的点都放在一篇文章来讲,也许并不是每个人都可以耐着性子看完,这就像吃好吃的东西,“少吃多有味,多吃是浪费”,同时也欢迎大家加入设计的讨论,不论你的观点正确与否都不重要,重要的是每个人都应该学会对设计的独立思考,分享大家的思考方式和角度,我相信一定给彼此带来更多的好处。
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