上下料沖壓機(jī)械手的設(shè)計(jì)#知識(shí)資料

1、編碼2016-JXSJ專業(yè)規(guī)程080202-201本科畢業(yè)設(shè)計(jì)裝卸沖壓機(jī)械手的設(shè)計(jì)科學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)貿(mào)易機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)學(xué)校編號(hào)4112020623學(xué)生姓名莊申教師周清泉/袁永超提交日期2016年5月4日真誠的承諾書我鄭重承諾并聲明：我承諾在撰寫畢業(yè)論文的過程中遵守學(xué)校的相關(guān)規(guī)定和學(xué)術(shù)規(guī)范。所有畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))在導(dǎo)師的指導(dǎo)下由本人獨(dú)立完成，不抄襲或抄襲他人的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)、思想和成果，不篡改研究資料。其他作者的所有觀點(diǎn)和材料都有注釋。如有違反，我愿意承擔(dān)一切責(zé)任，接受學(xué)校的處理并承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))作者簽名：年月日行業(yè)參考#摘要裝卸沖壓機(jī)械手是根據(jù)實(shí)際沖壓生產(chǎn)過程的特點(diǎn)，

2、為提高生產(chǎn)效率、解放人力而專門開發(fā)的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備。簡要介紹了機(jī)械手的功能、組成和分類。根據(jù)項(xiàng)目要求，設(shè)計(jì)了機(jī)械手的總體方案，確定了機(jī)械手的坐標(biāo)類型、運(yùn)動(dòng)自由度和技術(shù)參數(shù)。根據(jù)機(jī)械手的手、腕、臂和機(jī)身的設(shè)計(jì)計(jì)算，利用solidworks繪制產(chǎn)品模型，最終改進(jìn)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)。同時(shí)，繪制了機(jī)械手氣動(dòng)系統(tǒng)的工作原理圖，選擇了合適的部件。機(jī)械手由可編程控制器控制，根據(jù)機(jī)械手的工作流程選擇合適的可編程控制器型號(hào)，制定了可編程控制器的控制方案，繪制了機(jī)械手的操作流程圖。關(guān)鍵詞：機(jī)械手；參數(shù)設(shè)計(jì)；軟件模擬；可編程控制器方案控制行業(yè)參考#摘要沖壓機(jī)械手是根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)過程中上下料的特點(diǎn)，特別是為了提高生產(chǎn)效率、解

3、放人類等而開發(fā)的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備。通過閱讀有關(guān)機(jī)械手的信息后進(jìn)行搜索，簡單介紹了機(jī)械手的功能、組成和分類。根據(jù)項(xiàng)目要求對機(jī)械手進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，確定機(jī)械手的坐標(biāo)、運(yùn)動(dòng)自由度和機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)。根據(jù)機(jī)械手的手、腕、臂和機(jī)身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算得到的數(shù)據(jù)，并通過三維軟件solidworks對產(chǎn)品模型進(jìn)行映射，最后對機(jī)械手的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。同時(shí)，繪制機(jī)械手氣動(dòng)系統(tǒng)的工作原理圖，選擇合適的部件。用可編程控制器控制機(jī)械手，選擇合適的可編程控制器型號(hào)；根據(jù)機(jī)械手的工作過程制定了可編程控制器的控制方案，繪制了機(jī)械手的操作流程圖。關(guān)鍵詞：機(jī)械手；參數(shù)設(shè)計(jì)；軟件模擬；可編程控制器程序控制內(nèi)容1 mio理論11.1機(jī)械手1概

4、述1.2機(jī)械手1的組成1.3國內(nèi)外發(fā)展31.4本章概述42機(jī)械手總體設(shè)計(jì)方案52.1執(zhí)行部分的選擇52.2驅(qū)動(dòng)部件6的選擇2.3控制方案的確定62.4機(jī)械手的基本形式選擇72.5機(jī)械手7的主要部件和運(yùn)動(dòng)2.6機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)82.7本章總結(jié)83致動(dòng)器9的設(shè)計(jì)3.1手腕部分的設(shè)計(jì)93.1.1手腕9處軸承的選擇3.1.2腕式驅(qū)動(dòng)裝置9的伺服電機(jī)和減速器的選擇3.1.3傳動(dòng)同步帶的選擇及相應(yīng)滑輪10的設(shè)計(jì)3.1.4手腕部分概述113.2臂12伸縮部分的設(shè)計(jì)3.2.1線性導(dǎo)軌和滑塊12的選擇3.2.2傳動(dòng)同步帶的選擇及相應(yīng)滑輪15的設(shè)計(jì)3.2.3伺服電機(jī)的選擇和傳動(dòng)帶15的設(shè)計(jì)3.2.4伸縮臂第16部

5、分概述3.3臂舉升部件的設(shè)計(jì)173.3.1滾珠絲杠的選擇173.3.2伺服電機(jī)19的選擇3.3.3光軸和線性軸承的選擇203.3.4臂提升第20部分概述3.4臂旋轉(zhuǎn)部分21的設(shè)計(jì)3.4.1轉(zhuǎn)盤軸承的選擇213.4.2伺服電機(jī)的選擇和減速比的確定213.4.3臂旋轉(zhuǎn)匯總第22部分4氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)234.1氣動(dòng)系統(tǒng)23工作原理圖4.2氣動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)部件的選擇235機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)245.1機(jī)械手的工藝流程245.2機(jī)械手控制系統(tǒng)24主要硬件的選擇5.3可編程控制器控制伺服電機(jī)示例255.4機(jī)械手操作流程簡介315.5本章摘要32結(jié)論33謝謝你參考文件35行業(yè)參考#1 mio理論機(jī)械手是現(xiàn)代自動(dòng)化

6、生產(chǎn)過程中一種具有抓取和移動(dòng)工件功能的自動(dòng)化設(shè)備。它是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型設(shè)備。機(jī)械手可以代替員工做一些危險(xiǎn)和枯燥的工作，可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工廠的生產(chǎn)效率。隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，機(jī)械手的應(yīng)用范圍越來越廣，不僅可以裝卸工件，還可以裝配一些復(fù)雜的機(jī)械零件。機(jī)械手適用于中小批量生產(chǎn)，可節(jié)省龐大的工件輸送設(shè)備，結(jié)構(gòu)緊湊，工廠適應(yīng)性強(qiáng)2。目前，我國工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用水平與國外仍有一定差距。應(yīng)用規(guī)模小，產(chǎn)業(yè)化水平低。由于機(jī)械手的研發(fā)能力直接影響到我國工業(yè)自動(dòng)化的生產(chǎn)水平，因此有必要從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面對工業(yè)機(jī)械手進(jìn)行研究和應(yīng)用。1.1機(jī)械手概述機(jī)械手是一種自動(dòng)機(jī)械設(shè)備

7、，能夠根據(jù)指定的控制程序自動(dòng)抓取、放置和搬運(yùn)工件或移動(dòng)。在工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)械手通常被稱為“工業(yè)機(jī)械手”或“工業(yè)機(jī)器人”。機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用不僅可以提高員工的勞動(dòng)生產(chǎn)率，還可以降低員工的勞動(dòng)出錯(cuò)率。從而達(dá)到保質(zhì)保量，減少工作時(shí)間和工作壓力，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的目的。特別是在惡劣的生產(chǎn)環(huán)境中(如高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、爆炸、有毒氣體和放射性等)。)，使用機(jī)械手可以完成一些人類難以適應(yīng)的任務(wù)，具有深遠(yuǎn)的意義。原來的機(jī)械手主要是用副來輔助某一機(jī)床或某一類機(jī)床完成相應(yīng)的裝卸工作。其結(jié)構(gòu)相對簡單，特異性強(qiáng)。隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，可編程機(jī)械手出現(xiàn)了。因?yàn)樗梢愿鶕?jù)程序的變化改變動(dòng)作流程，所以它具有很

8、強(qiáng)的通用性，所以又叫通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能快速改變工序，適應(yīng)性強(qiáng)，因此被廣泛應(yīng)用于不斷變化生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中3。機(jī)械手集成了現(xiàn)代高新技術(shù)(計(jì)算機(jī)知識(shí)、機(jī)械原理、控制理論、信息與傳感技術(shù)、仿生學(xué)、人工智能等)。)，因其高適應(yīng)性和通用性而被廣泛研究和制造，形成了一個(gè)信息化水平高、市場活躍、應(yīng)用廣泛的領(lǐng)域。機(jī)械手的創(chuàng)新應(yīng)用程度標(biāo)志著一個(gè)國家的工業(yè)自動(dòng)化水平。1.2機(jī)械手的組成(一)機(jī)械手的組成圖1.1機(jī)械手組成框圖操縱系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)抓取工件位置檢測裝置機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和位置檢測裝置組成。每個(gè)系統(tǒng)之間的關(guān)系如框圖1.1所示。1)執(zhí)行機(jī)制執(zhí)行器主要由手、腕、臂和

9、柱組成，有些執(zhí)行器還帶有行走機(jī)構(gòu)。(a)手所謂的手是與物體接觸的部分。根據(jù)與物體接觸方式的不同，可分為夾緊手和吸附手兩種。夾緊手主要由手指和動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。手指是指與物體直接接觸的部分，有兩種常見的手指運(yùn)動(dòng)：向后運(yùn)動(dòng)和平移。旋轉(zhuǎn)手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，應(yīng)用廣泛。平移手指結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很少使用。然而，當(dāng)平移手指夾緊圓形零件時(shí)，工件直徑的變化不會(huì)影響其軸線的位置，因此適用于夾緊直徑變化范圍較大的工件。吸附式手主要由吸盤組成，通過吸附力(如電磁吸盤產(chǎn)生的電磁力或真空吸盤形成的負(fù)壓)來吸附物體。相應(yīng)的吸附式手包括電磁吸盤和真空吸盤。對于質(zhì)量小、面積大的鈑金零件，負(fù)壓吸盤通常用于吸料。對于具有導(dǎo)磁率的環(huán)形

10、和盤形零件，以及片狀材料，電磁吸盤通常用于吸取材料。用負(fù)壓吸盤和電磁吸盤吸料時(shí)，吸盤的形狀、數(shù)量和吸附力需要根據(jù)被吸料的形狀、大小和重量來確定。手腕手腕是連接手和手臂的重要部件，可以通過手腕的轉(zhuǎn)動(dòng)來調(diào)整被抓物的位置，以滿足不同的工作需要。武器手臂是支撐手和被抓物體的重要部分。手臂的功能是驅(qū)動(dòng)手抓住物體，并根據(jù)編程程序?qū)⑺鼛У街付ㄎ恢?。一般來說，工業(yè)機(jī)械手的手臂是由手臂運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部件(如油缸、氣缸、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等)驅(qū)動(dòng)的。)通過動(dòng)力源(如液壓、氣壓或馬達(dá)等。)來實(shí)現(xiàn)各種手臂運(yùn)動(dòng)。為了防止臂在拉伸或提升過程中繞軸旋轉(zhuǎn)，有必要安裝一個(gè)導(dǎo)向裝置，以確保臂在正確的方向上移動(dòng)

11、。此外，導(dǎo)向裝置還能承受臂上的各種力矩，使運(yùn)動(dòng)的工件保持良好的受力狀態(tài)。導(dǎo)向裝置的常見結(jié)構(gòu)形式有：單缸、雙缸、四缸、燕尾槽、V型槽等。(四)欄目立柱是支撐臂的部件，可以獨(dú)立分離或作為臂的一部分。手臂的提升和轉(zhuǎn)動(dòng)與立柱有關(guān)。機(jī)械手的立柱通常是固定的，有時(shí)可以橫向移動(dòng)，這叫做活動(dòng)立柱。(e)傳動(dòng)裝置在實(shí)際使用中，當(dāng)機(jī)械手需要長距離移動(dòng)時(shí)，或者當(dāng)機(jī)械手的應(yīng)用范圍擴(kuò)大時(shí)，可以在機(jī)座上安裝履帶或滾輪等行走機(jī)構(gòu)。機(jī)器基礎(chǔ)底座是機(jī)械手的基本部件。機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝在底座上，主要起到連接和支撐機(jī)械手的作用。2)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)操縱器的致動(dòng)器的動(dòng)力裝置，通常由動(dòng)力源、控制和調(diào)節(jié)裝置以及輔助裝置

12、組成。常用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括液壓驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)。3)控制系統(tǒng)機(jī)械手在控制系統(tǒng)的控制下按照設(shè)定的要求運(yùn)行。目前，機(jī)械手的控制系統(tǒng)主要由程序控制系統(tǒng)和電氣定位(或機(jī)械停止定位)系統(tǒng)組成。4)位置檢測裝置機(jī)械手執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)位置受到控制，執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)位置隨時(shí)反饋給控制系統(tǒng)，并與指定位置進(jìn)行比較，然后由控制系統(tǒng)進(jìn)行微調(diào)，使執(zhí)行器達(dá)到設(shè)定位置。1.3國內(nèi)外發(fā)展由于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)概念的興起，機(jī)械手已成為研究熱點(diǎn)，其現(xiàn)狀和趨勢大致分為以下幾類：A.機(jī)械結(jié)構(gòu)朝著模塊化和可重構(gòu)方向發(fā)展。例如，關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速器和檢測系統(tǒng)被集成；整個(gè)機(jī)器人由關(guān)節(jié)模塊和連桿模塊重組構(gòu)成9。B.機(jī)械手控制系統(tǒng)

13、正在向基于PC機(jī)的開放式控制器發(fā)展，使其標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化；設(shè)備集成度提高，控制柜C.機(jī)械手中的傳感器變得越來越重要。除了位置、速度和加速度等傳統(tǒng)傳感器外，裝配和焊接機(jī)械手還采用視覺和力等傳感器，而遙控機(jī)械手則采用視覺、聲音、力和觸覺的融合技術(shù)進(jìn)行控制；傳感器之間的協(xié)作已經(jīng)成為智能機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)11。關(guān)節(jié)、側(cè)噴、頂噴和龍門噴涂機(jī)械手產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化和系列化設(shè)計(jì)。E.焊接、搬運(yùn)、裝配和切割操作機(jī)械手產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化和系列化研究；以及離線教學(xué)編程和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真。從宏觀上看，主要有兩個(gè)方向：一是開發(fā)具有多傳感器、多控制器、復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)和先進(jìn)控制算法的智能機(jī)器人；另一種是結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，采用工業(yè)控制器和面向