多工位冲床专用机械手设计Word格式文档下载.doc

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抓重;

3公斤（吸盘吸力为1公斤）；

自由度数:

3个；

座标型式:

直角座标

手臂运动参数：

伸缩行程:

100毫米，升降行程:

30毫米，横移行程:

150毫米；

冲床动作颇率:

12次/分；

驱动方式:

气动；

缓冲方式;

液压缓冲器缓冲；

定位方式:

机械挡块；

定位精度:

±

0.5毫米

2）、设计要求：

（1）、全部设计图纸用AutoCAD绘制；

（2）、设计说明书1份（40页以上）。

2．指定查阅的主要参考文献及说明

（1）机械零件设计手册

（2）工业机械手图册

（3）机械设计手册

（4）其他相关参考资料

3．进度安排

设计（论文）各阶段名称

起止日期

1

查阅相关参考资料，完成开题报告

——20103.15

2

结构设计

2010.3.16——2010.4.5

3

完成AutoCAD零件图、装配图

2010.4.6——2010.4.26

4

编写设计说明书

2010.4.27——2010.5.3

5

毕业设计（论文）的修改、答辩的准备

2010.5.5——2010.5.17

注：

本表在学生接受任务时下达

四川理工学院毕业设计（论文）

摘要

本文简要介绍了工业机械手的概念，机械手的组成和分类，机械手的自由度和坐标形式，气动技术的特点，继电器控制的特点及国内外的发展状况。

本文对机械手进行总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度，确定了机械手的技术参数。

同时，设计了机械手的夹持式手部结构，设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩。

设计了机械手的手臂结构。

设计出了机械手的气动系统，绘制了机械手气压系统工作原理图，对气压系统工作原理图的参数化绘制进行了研究，大大提高了绘图效率和图纸质量。

利用继电器程序控制器对机械手进行控制，选取了合适的电磁继电器，根据机械手的工作流程制定了继电器程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图，并绘制了继电器程序控制器的控制程序。

关键词：

机械手，气动，继电器程序控制器

ABSTRACT

Atfirst,thepaperintroducestheconceptionoftheindustrialrobotandtheeler.drayinformationofthedevelopmentbriefly.What’smore,thepaperaccountsforthebackgroundandtheprimarymissionofthetopic.

Thepaperintroducesthefunction,composingandclassificationofthemanipulator,tellsoutthefree-degreeandtheformofcoordinate.Atthesametime,thepapergivesouttheprimaryspecificationparameterofthismanipulator,

Thepaperdesignsthestructureofthehandandtheequipmentofthedriveofthemanipulator,

Thispaperdesignsthestructureofthewrist,computestheneededmomentofthedrivewhenthewristwheelsandthemomentofthedriveofthepump.

Thepaperdesignsthestructureofthearm.

Thepaperdesignsthesystemofairpressuredriveanddrawstheworkprinciplechart,themanipulatorusestocontrol.ThepaperinstitutestwocontrolschemesofPLCaccordingtotheworkflowofthemanipulator.Thepaperdrawsouttheworktimesequencechartandthetrapeziachart.

KEYWORDS:

manipulator,pump,airpressuredrive.

I

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章绪论 1

1.1工业机械手 1

1.1.1工业机械手概述 1

1.1.2选题背景 1

1.1.3设计目的 2

1.2机械手的组成和分类 3

1.2.1机械手的组成 3

1.2.2机械手的分类 6

1.3国内外发展状况 7

1.4课题的提出及主要任务 9

1.4.1课题的提出 9

1.4.2课题的主要任务 10

第二章机械手的设计方案 11

2.1机械手的座标型式与自由度 11

2.2机械手的手部结构方案设计 13

2.3机械手的手腕结构方案设计 13

2.4机械手的手臂结构方案设计 14

2.5机械手的驱动方案设计 16

2.5.1机械手气压驱动 17

2.5.2机械手气压驱动系统 17

2.6机械手的缓冲方案设计 19

2.7机械手的主要参数 20

2.8机械手的技术参数列表 20

第三章手部结构设计 22

3.1夹持式手部结构 22

3.2手指的形状和分类 22

3.3设计时考虑的几个问题 23

3.4手部夹紧气缸的设计 23

第四章手臂伸缩，升降，横移的尺寸设计与校核 28

4.1手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核 28

4.1.1手臂伸缩气缸的尺寸设计 28

4.1.2尺寸校核 28

4.1.3.导向装置 29

4.1.4平衡装置 29

4.2手臂升降气缸的尺寸设计与校核 30

4.2.1尺寸设计 30

4.2.2尺寸校核 30

4.3手臂横移气缸的尺寸设计与校核 31

4.3.1尺寸设计 31

4.3.2尺寸校核 31

第五章机械手的电气控制系统设计 33

5.1气压传动系统工作原理图 33

5.2气压传动系统工作原理图的参数化绘制 34

第六章结论 36

致谢 37

参考文献 38

第一章绪论

1.1工业机械手

1.1.1工业机械手概述

工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。

特别适合于多品种、变批量的柔性生产。

它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。

机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。

机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。

机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备.机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。

在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。

生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:

可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;

尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。

因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用.机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。

随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。

由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。

1.1.2选题背景

机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。

近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。

机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。

机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。

目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。

把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。

当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。

而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。

因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。

1.1.3设计目的

本设计通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合，完成一个特定功能、特殊要求的多工位冲床上下料机械手的设计，能够比较好地体现机械设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践的有机结合。

目前，在国内很多工厂的生产线上多工位冲床装卸工件仍由人工完成，劳动强度大、生产效率低。

为了提高生产加工的工作效率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代自动化大生产,针对具体生产工艺,利用机器人技术，设计用一台装卸机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。

随着科学技术的发展，机械手也越来越多的地被应用。

在机械工业中，铸、焊、铆、冲、压、热处理、机械加工、装配、检验、喷漆、电镀等工种都有应用的实理。

其他部门，如轻工业、建筑业、国防工业等工作中也均有所应用。

在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下：

一、以提高生产过程中的自动化程度

应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程