中国机械工程 ›› 2026, Vol. 37 ›› Issue (7): 1614-1623.DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.07.010
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冯学文1(
), 敖焮柯2, 赵启奔1, 孟国营1, 汪爱明1(
), 李祥龙1, 徐义洋3, 邱天择1, 方宇航1
收稿日期:2025-07-17
出版日期:2026-07-25
发布日期:2026-08-18
通讯作者:
汪爱明
作者简介:冯学文,女,1995年生,博士研究生。研究方向为锤上模锻相对位姿识别、机械手控制、智能制造。发表论文12篇。E-mail:fxuewen1010@126.com基金资助:
FENG Xuewen1(
), AO Xinke2, ZHAO Qiben1, MENG Guoying1, WANG Aiming1(
), LI Xianglong1, XU Yiyang3, QIU Tianze1, FANG Yuhang1
Received:2025-07-17
Online:2026-07-25
Published:2026-08-18
Contact:
WANG Aiming
摘要:
为实现高温锻件的稳定抓取,设计了一种钳夹式双气缸驱动末端执行器。通过运动学、动力学及有限元分析确定了关键结构参数,设计了中封型气动系统及PLC控制系统,并开展了夹持性能试验。试验结果表明,末端执行器两个气缸的最大行程分别为33.1 mm和32.3 mm,最大作用力分别为1178.1 N和752.9 N,调速阀开度在60%时的系统响应性能最佳,对不同位置的锻件具有较好的夹持适应性,能满足锤上模锻锻件自动夹持与复位的需求。
中图分类号:
冯学文, 敖焮柯, 赵启奔, 孟国营, 汪爱明, 李祥龙, 徐义洋, 邱天择, 方宇航. 锤上模锻钳夹式双气缸末端执行器的设计[J]. 中国机械工程, 2026, 37(7): 1614-1623.
FENG Xuewen, AO Xinke, ZHAO Qiben, MENG Guoying, WANG Aiming, LI Xianglong, XU Yiyang, QIU Tianze, FANG Yuhang. Design of a Pincer-type Dual-cylinder End Effector for Hammer Forging[J]. China Mechanical Engineering, 2026, 37(7): 1614-1623.
| 关节 | 运动学参数 | 动力学参数 | ||
|---|---|---|---|---|
| 最大角速度/((°)·s-1) | 转动 范围(°) | 手腕静负荷 扭矩/(N·m) | 关节负载 惯量/(kg·m2) | |
| J1 | 100 | -165~165 | ||
| J2 | 80 | -50~85 | ||
| J3 | 110 | -150~80 | ||
| J4 | 150 | -360~360 | 900 | 84 |
| J5 | 150 | -125~125 | 900 | 84 |
| J6 | 210 | -360~360 | 490 | 45 |
表1 机器人运动学与动力学参数表
Tab.1 Robot kinematic and dynamic parameters
| 关节 | 运动学参数 | 动力学参数 | ||
|---|---|---|---|---|
| 最大角速度/((°)·s-1) | 转动 范围(°) | 手腕静负荷 扭矩/(N·m) | 关节负载 惯量/(kg·m2) | |
| J1 | 100 | -165~165 | ||
| J2 | 80 | -50~85 | ||
| J3 | 110 | -150~80 | ||
| J4 | 150 | -360~360 | 900 | 84 |
| J5 | 150 | -125~125 | 900 | 84 |
| J6 | 210 | -360~360 | 490 | 45 |
图1 末端执行器整体结构1.法兰连接座2.第二驱动气缸 3.连接筒 4.基座5.顶部铰接座6.顶部连接板 7.固定杆 8.压板9.第一驱动气缸10.铰接支件 11.底部铰接座12.L形支件13.底部连接板 14.导杆 15.滑块 16.夹持板
Fig.1 Overall structure of the end effector
| 调速阀开度/% | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | |
| 张开时间/s | 0.35 | 0.28 | 0.22 | 0.18 | 0.15 |
| 闭合时间/s | 0.40 | 0.32 | 0.26 | 0.21 | 0.18 |
表2 不同开度调速阀结果
Tab.2 Results for throttle valves at different opening degrees
| 调速阀开度/% | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | |
| 张开时间/s | 0.35 | 0.28 | 0.22 | 0.18 | 0.15 |
| 闭合时间/s | 0.40 | 0.32 | 0.26 | 0.21 | 0.18 |
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