川崎机器人冲床夹具设计
着我国工业的发展，危险性高、生产效率低的传统工业已渐渐不能满足现代化生产的需求，其面临升级转型。本文首先简要介绍了基于川崎机器人的冲压自动化生产线及其对冲压夹具的技术要求，接着详细阐述了机器人底座和非标冲压夹具的设计过程（主要采用SolidWorks软件），最后对设计过程进行了深入分析和总结。
目 录
引言 1
一、 川崎机器人冲床夹具设计背景 2
二、川崎机器人冲床夹具设计要求分析 2
（一）现场情况分析 2
（二）机器人选型 2
（三）机器人底座和夹具设计分析 3
三、川崎机器人的底座和冲床夹具的设计过程 6
（一）机器人底座设计 6
（二）机器人夹具设计 8
四、现场设备的相关参数设定 12
结 语 13
参考文献 14
致谢 15
引言
改革开放以来，我国的自动化技术的应用已经取得较大的发展，也对社会经济和社会发展提供很大的帮助。尽管如此，与发达国家相比，我国的自动化水平还是很落后，处于孕育阶段。
目前我国提出中国制造2025政策方针，是政府实施制造强国战略的第一个十年的行动纲领，是在新的国际国内环境下，做出全面提升中国制造业发展质量和水平的重大战略部署。通过十年的努力使中国进入制造强国行列，为到2045年将中国建设成具有全球引领和影响力的制造强国奠定坚实基础。
工业机器人是实现现代工业自动化过程中的一个重要组成部分，国家出台的工业4.0计划拓展了工业机器人的发展空间。自2014年以来，由于工人成本的不断攀升及部分职业危险指数较高，工业机器人在全球范围内广泛投入使用。工业机器人应用主要集中在汽车、电子电气、橡胶塑料、金属和机械领域。同时，在2014年中国工业机器人的产量已经达到12050台。从应用的行业数据中来看，汽车、电子工业是国内工业机器人比较大的应用领域。其中汽车工业是工业机器人应用最大的领域，占比达38%。不仅如此工业机器人还在军工、航空制造、食品加工、医药设备、金属制品中也有广泛的应用。
无论是自动化应用还是机器人的发展，它们的在工 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
业制造中的作用都是相辅相成的，然而他们的应用都离不开夹具的设计，一个好的夹具设计不仅可以节约自动化作业空间，还可以提高产业的生产效率，将企业的经济效益扩大到最大化。因此夹具设计在自动化生产线中也有着举足轻重的作用。
川崎机器人冲床夹具设计背景
随着社会经济的发展，国内对汽车、飞机、空调、冰箱等的需求量越来越大，冲压床在其中扮演着举足轻重的角色。其一，目前在我国国内，冲压床加工方式仍以人工操作为主，这种相对落后的操作方式已经远远满足不了社会对冲床生产的需求。其二，人工冲压加工生产效率较低、产品质量不稳定；此外，这种生产方式对工作人员的安全也很难保障。随着国内自动化技术的蓬勃发展，自动化生产也逐渐走进各个企业，然而自动化生产始终离不开夹具的设计。
二、川崎机器人冲床夹具设计要求分析
（一）现场情况分析
现场冲床摆放如图11意图所示，这些冲床均为人工加工方式的产线。目前将这几台冲床改造为自动化生产线，其中就包括设计机器人底座和整套夹具。
初步设想：在冲床e一侧有一个工作台r，而机器人1需要带着夹具，从e上料，然后机器人2带着夹具在冲床e取料，到d下料，依次类推，一直到最后一台机器人带着夹具在冲床a上取料，和放料。
图11现场冲床摆放示意图
（二）机器人选型
1、机器人规格选型
根据客户的需求，选择川崎机器人。
2、机器人的基本参数
机器人行程：现场操作形成预估1.3m左右取放件反作用。
型号：kawasaki’ RS10N
最大运动半径：1450mm
最大负载为：10kg
重复定位精度：±0.04mm
3、负载计算
图12计算负载力矩和负载惯性矩的值图
L:旋转轴中心到负载重心之间的距离（单位：m）（参照图12计算负载力矩和负载惯性矩的值图）
LG;J6旋转轴中心到负载重心之间的距离（m）
L4,5:JT4（5）旋转轴中心到负载重心之间的距离
IG :绕重心的惯性矩（单位:kgm2）
负载质量（包括工具）：M≤Mmax.（kg）
负载力矩：T＝9.8ML（Nm）
负载惯性矩：I＝ML2+IG（kgm2）
如果负载的计算是通过将负载部分分成多个部分来进行的（例如手抓和工件部分等），那么应该采用总值来计算负载力矩和负载惯性矩。由公式估算我们的夹具重量不得超过4kg。
（三）机器人底座和夹具设计分析
1、夹具设计分析
此套生产线主要是用于自动化冲压生产，其中底座用来增加机器人本身的固定行程范围，夹具用于对物料的取放。而在设计过程中影响生产线的主要因素有。
（1）工件的尺寸、材质重量和形状以及表面的粗造度。
（2）机器人的行程和负载。
（3）冲床行程，冲床滑块到最大行程时模具的开模高度。
图13机器人冲床摆放示意图
根据机器人的行程和已知的冲床模具到地面的高度120mm，所以可以计算机器人底座高度最佳为800mm。
首先确定工件的夹具方式。在设计开始时已知工件的尺寸长宽厚为400x180x1.8mm，材质为A3铁板，形状为规则的长方形，表面光滑无明显划痕，对于此类平板式铁板最常用的夹取方式为吸盘，为了防止断气掉落的可能增加电磁铁，以此来避免出现断气或断电导致工件掉落的风险，从而保证了安全生产。
其次确定吸盘和电磁铁的个数。由工件的材质和尺寸可计算出工件的质量为1.01kg，通过吸盘的吸力的计算公式可得出需要吸盘的个数为4个，再由电磁铁的基本选型手册的技术参数可得出需要电磁铁的个数为4个。
目 录
引言 1
一、 川崎机器人冲床夹具设计背景 2
二、川崎机器人冲床夹具设计要求分析 2
（一）现场情况分析 2
（二）机器人选型 2
（三）机器人底座和夹具设计分析 3
三、川崎机器人的底座和冲床夹具的设计过程 6
（一）机器人底座设计 6
（二）机器人夹具设计 8
四、现场设备的相关参数设定 12
结 语 13
参考文献 14
致谢 15
引言
改革开放以来，我国的自动化技术的应用已经取得较大的发展，也对社会经济和社会发展提供很大的帮助。尽管如此，与发达国家相比，我国的自动化水平还是很落后，处于孕育阶段。
目前我国提出中国制造2025政策方针，是政府实施制造强国战略的第一个十年的行动纲领，是在新的国际国内环境下，做出全面提升中国制造业发展质量和水平的重大战略部署。通过十年的努力使中国进入制造强国行列，为到2045年将中国建设成具有全球引领和影响力的制造强国奠定坚实基础。
工业机器人是实现现代工业自动化过程中的一个重要组成部分，国家出台的工业4.0计划拓展了工业机器人的发展空间。自2014年以来，由于工人成本的不断攀升及部分职业危险指数较高，工业机器人在全球范围内广泛投入使用。工业机器人应用主要集中在汽车、电子电气、橡胶塑料、金属和机械领域。同时，在2014年中国工业机器人的产量已经达到12050台。从应用的行业数据中来看，汽车、电子工业是国内工业机器人比较大的应用领域。其中汽车工业是工业机器人应用最大的领域，占比达38%。不仅如此工业机器人还在军工、航空制造、食品加工、医药设备、金属制品中也有广泛的应用。
无论是自动化应用还是机器人的发展，它们的在工 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
业制造中的作用都是相辅相成的，然而他们的应用都离不开夹具的设计，一个好的夹具设计不仅可以节约自动化作业空间，还可以提高产业的生产效率，将企业的经济效益扩大到最大化。因此夹具设计在自动化生产线中也有着举足轻重的作用。
川崎机器人冲床夹具设计背景
随着社会经济的发展，国内对汽车、飞机、空调、冰箱等的需求量越来越大，冲压床在其中扮演着举足轻重的角色。其一，目前在我国国内，冲压床加工方式仍以人工操作为主，这种相对落后的操作方式已经远远满足不了社会对冲床生产的需求。其二，人工冲压加工生产效率较低、产品质量不稳定；此外，这种生产方式对工作人员的安全也很难保障。随着国内自动化技术的蓬勃发展，自动化生产也逐渐走进各个企业，然而自动化生产始终离不开夹具的设计。
二、川崎机器人冲床夹具设计要求分析
（一）现场情况分析
现场冲床摆放如图11意图所示，这些冲床均为人工加工方式的产线。目前将这几台冲床改造为自动化生产线，其中就包括设计机器人底座和整套夹具。
初步设想：在冲床e一侧有一个工作台r，而机器人1需要带着夹具，从e上料，然后机器人2带着夹具在冲床e取料，到d下料，依次类推，一直到最后一台机器人带着夹具在冲床a上取料，和放料。
图11现场冲床摆放示意图
（二）机器人选型
1、机器人规格选型
根据客户的需求，选择川崎机器人。
2、机器人的基本参数
机器人行程：现场操作形成预估1.3m左右取放件反作用。
型号：kawasaki’ RS10N
最大运动半径：1450mm
最大负载为：10kg
重复定位精度：±0.04mm
3、负载计算
图12计算负载力矩和负载惯性矩的值图
L:旋转轴中心到负载重心之间的距离（单位：m）（参照图12计算负载力矩和负载惯性矩的值图）
LG;J6旋转轴中心到负载重心之间的距离（m）
L4,5:JT4（5）旋转轴中心到负载重心之间的距离
IG :绕重心的惯性矩（单位:kgm2）
负载质量（包括工具）：M≤Mmax.（kg）
负载力矩：T＝9.8ML（Nm）
负载惯性矩：I＝ML2+IG（kgm2）
如果负载的计算是通过将负载部分分成多个部分来进行的（例如手抓和工件部分等），那么应该采用总值来计算负载力矩和负载惯性矩。由公式估算我们的夹具重量不得超过4kg。
（三）机器人底座和夹具设计分析
1、夹具设计分析
此套生产线主要是用于自动化冲压生产，其中底座用来增加机器人本身的固定行程范围，夹具用于对物料的取放。而在设计过程中影响生产线的主要因素有。
（1）工件的尺寸、材质重量和形状以及表面的粗造度。
（2）机器人的行程和负载。
（3）冲床行程，冲床滑块到最大行程时模具的开模高度。
图13机器人冲床摆放示意图
根据机器人的行程和已知的冲床模具到地面的高度120mm，所以可以计算机器人底座高度最佳为800mm。
首先确定工件的夹具方式。在设计开始时已知工件的尺寸长宽厚为400x180x1.8mm，材质为A3铁板，形状为规则的长方形，表面光滑无明显划痕，对于此类平板式铁板最常用的夹取方式为吸盘，为了防止断气掉落的可能增加电磁铁，以此来避免出现断气或断电导致工件掉落的风险，从而保证了安全生产。
其次确定吸盘和电磁铁的个数。由工件的材质和尺寸可计算出工件的质量为1.01kg，通过吸盘的吸力的计算公式可得出需要吸盘的个数为4个，再由电磁铁的基本选型手册的技术参数可得出需要电磁铁的个数为4个。
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