冲床上下料气动机械手的设计毕业论文.doc

冲床上下料气动机械手的设计毕业论文 目录 1 前言 1 1.1 选题背景 1 1.2 设计目的 2 1.3 发展现状和趋势 3 1.4 机械手的系统工作原理及组成 3 2 机械手各部件的设计 7 2.1 机械手的总体设计 7 2.1.1 机械手总体结构的类型 7 2.2 机械手手爪结构设计 8 2.2.1 设计要求 8 2.2.2 驱动方式 8 2.2.3 典型结构 9 2.2.4 具体设计方案 10 2.3 机械手手臂结构的设计 10 2.3.1 手臂结构的设计要求 10 2.3.2 具体设计方案 10 2.4 机械手腰座结构的设计 11 2.4.1 腰座结构的设计要求 11 2.4.2 具体设计方案 11 2.5 机械手驱动系统设计 11 2.5.1 常用驱动系统及其特点 11 2.5.2 具体设计方案 12 2.6 机械手手臂的平衡机构设计 12 2.6.1 平衡机构的形式 12 2.6.2 具体设计方案 13 3 手部结构设计 14 3.1 手指的形状 14 3.2 设计时考虑的几个问题 14 3.3 手部夹紧气缸的设计 15 3.3.1 手部驱动力计算 15 3.3.2 气缸的直径 16 3.3.3 缸筒壁厚的设计 18 4 手臂结构设计 20 4.1 手臂伸缩 20 4.1.1 结构设计 20 4.1.2 导向装置 20 4.1.3 手臂伸缩驱动力的计算 20 4.2 手臂升降和回转部分的结构设计 21 4.3 手臂伸缩气缸的设计 21 4.3.1 驱动力计算 21 4.3.2 气缸的直径 22 4.3.3 活塞杆直径的计算 23 4.3.4 缸筒壁厚计算 24 5 气动系统设计 25 5.1 主要元器件的选择 25 5.1.1 气动三联件 25 5.1.2 换向阀 25 5.1.3 节流阀 28 5.2 拟定执行元件运动控制回路 29 5.3 气源系统的设计 29 5.4 气压传动系统工作原理图 30 5.5 机械手运行顺序及电气控制 30 6 机械手的PLC控制设计 32 6.1 可编程序控制器的选择及工作过程 32 6.1.1 可编程序控制器的选择 32 6.1.2 可编程序控制器的工作过程 32 6.2可编程序控制器的使用步骤 33 6.3 机械手可编程序控制器控制方案 34 6.3.1 系统简介 34 6.3.2 工业机械手的工作流程 34 6.3.3 I/0分配 34 6.3.4 机械手工作时序图 36 6.3.5 梯形图设计(如附图所示) 36 7 结论 38 参考文献 39 致谢 40 附录1 41 附录2 42 附录3 43 1 前言 1.1 选题背景 由于工业自动化的全面发展和科学技术的不断提高，对工作效率的提高迫在眉睫。单纯的手工劳作满足不了工业自动化的要求，因此，必须利用先进设备生产自动化机械以取代人的劳动，满足工业自动化的需求。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。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，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手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机械行业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具有重要意义。维护需要较高技术水平。 鉴于以上这些缺陷，本机械手拟采用气压传动，气动技术有以下优点: (1)介质提取和处理方便。气压传动工作压力较低，工作介质提取容易，而后排入大气，处理方便，一般不需设置回收管道和容器:介质清洁，管道不易堵塞，不存在介质变质及补充的问题. （2)阻力损失和泄漏较小，在压缩空气的输送过程中，阻力损失较小(一般仅为油路的千分之一)，空气便于集中供应和远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样，造成压力明显降低和严重污染。 (3)动作迅速，反应灵敏。气动系统一般只需要0.02s-0.3s即可建立起所需的压力和速度。气动系统也能实现过载保护，便于自动控制。 (4) 能源可储存。压缩空气可存贮在储气罐中，因此，发生突然断电等情况时，机器及其工艺流程不致突然中断。 (5) 工作环境适应性好。在易燃、易爆、多尘埃、强磁、强辐射、振动等恶劣环境中，气压传动与控制系统比机械、电器及液压系统优越，而且不会因温度变化影响传动及控制性能。 (6) 成本低廉。由于气动系统工作压力较