机器人螺纹柔性装配中螺纹可装配性的几何分析-光学精密工程.PDF

第6卷　第5期 光学　精密工程 . 6, . 5 V o l N o 1998年10月 O P T IC S AN D PR EC IS ION EN G IN EER IN G O ctob er , 1998 机器人螺纹柔性装配中螺纹 可装配性的几何分析 李绣峰　　刘桂雄　　谢存禧　　李玩雪 (华南理工大学机电工程系　　广州 5 1064 1) 　　摘要　从螺纹的主要几何参数及其配合公差入手, 分析机器人螺纹柔性装配初始 旋合状态的几何过程, 推导出决定机器人夹持器转动中心位置偏差范围内、外螺纹配合 零件间允许位置和角度偏差的数学表达式, 它对夹持器柔顺度的设计和机器人主动位 置调整和控制技术的研究起到重要的指导作用。 关键词　　螺纹装配　装配机器人　几何分析 1　引　　言 　　 目前的螺纹自动装配机的快速性、可靠性与内、外螺纹零件间的位置精度和完全结构化的 工作环境密切相关, 一般装配机不需要进行位置调整或需要进行很少量的调整, 不能适应螺纹 柔性装配的需要。这里所讲的柔性, 主要包含以下两方面的内容: ①指工作环境并非一成不变, 零件的位置允许有一定的偏差, 抓持零件的夹持器具有一定的退让柔性, 零件在夹持器中位置 带有随机性, 零件的移动方式允许有柔性且其移动装置的定位精度要求一般; ②装配任务具有 柔性, 即能适应多种不同螺纹装配的需要。为了实现机器人螺纹的柔性装配, 对螺纹的可装配 ( ) 性进行分析非常重要, 并引起有关专家学者的高度重视。配合零件 例如螺纹装配 的可装配性 ( 分析主要是配合零件间的间隙 注: 间隙指的是两配合零件可 自由移动的空间, 它用以补偿误 ) 差直接影响到配合零件的可装配性 分析。为此, 确定配合零件间的间隙可采用零件配合面几 [ 1 ] [2～ 4 ] 何形状特征抽取的碰撞试探法 和基于尺寸公差、形位公差的计算方法 等, 但 目前这些方 [2 ] 法还未引起足够的重视, 更未用于螺纹可装配性的分析中 。 本文在基于尺寸公差计算方法的基础上, 以工业生产中常用的普通螺纹为例, 从螺纹的主 要几何参数及其配合公差入手, 分析螺纹装配初始旋合状态的几何过程, 推导出内、外螺纹配 收稿 日期: 1998- 05- 25 修稿 日期: 1998- 06- 16 5期 李绣峰　等: 机器人螺纹柔性装配中螺纹可装配性的几何分析　　　　　　　　　　　 47 合零件间的允许位置和角度偏差的数学表达式, 并给出旋合过程中内、外螺纹间允许角度偏差 的变化情况, 期望利用该角度偏差的结果来指导机器人夹持器柔顺度的设计和机器人螺纹柔 性装置的位置调整和控制的研究中。 2　普通螺纹配合零件的旋合过程 　　在研究普通螺纹配合零件的旋合过程之前, 我们先了解一下普通螺纹的主要几何参数及内、 外普通螺纹零件的结构特点。大家都知道, 普通螺 ( ) ( 纹的主要几何参数有: 螺纹大径 d ,D 、中径 d 2 , D ) ( ,D ) ( )