罩盖钻孔液压专用机械手的毕业设计

范新茂:罩盖钻孔液压专用机械手的设计第 1 页目录摘要-IABSTRACT-II1 续论-11.1 选题的背景和意义-12 机械手的总体理论设计 -52.1 罩盖钻孔专用机械手液压系统的设计 -52.1.1 设计要求 -53 液压缸的设计 -103.1 缸体的材料 -103.2 缸盖 -113.3 活塞的材料及要求 -113.4 活塞杆的材料及要求 -113.5 首先确定刚体于端盖的连接形式 -133.6 液压缸主要参数的确定 -143.7 活塞： -164 手部结构设计 -174.1 腕部设计 -174.2 驱动装置设计 -174.3 支架尺寸的设计 -185 上导轨和滑台的设计 -205.1 上导轨的设计 -205.1.1 导轨的材料 -205.1.2 验算导轨的步骤是： -215.2 滑台设计 -225.2.1 支架制造工艺规程 -235.2.2 计算生产纲领，确定生产类型 -235.2.3 分析加工零件的工艺性 -235.2.4 确定加工余量 -245.3 滑台的工艺性分析： -255.4 滑台的制造工艺规程 -256 下导轨的设计 -276.1 导轨零件的工艺规程 -276.1.1 下导轨的工艺分析 -276.1.2 毛胚的选择 -27范新茂:罩盖钻孔液压专用机械手的设计第 2 页6.1.3 技术要求: -286.1.4 基准的选择 -286.2 选择机床设备及工艺装备. -286.3 填写工艺文件 -287 卸料手指的设计 -307.1 卸料手指的结构 -307.2 机械手手指的特点 -307.3 夹持手部的夹紧驱动力的设计计算 -307.3.1 卸料夹紧机械手的设计计算 -307.3.2 弹簧力的计算： -31结论 -32参考文献 -33致谢 -34范新茂:罩盖钻孔液压专用机械手的设计第 I 页摘要本文在分析了机械手的的发展概况和趋势后,研制了这种液压自动机械手，它投资少,制造容易,工作稳定可靠,维修检修方便及操作简单等优点.它包括送料和卸料两个机械手,它们在控制系统的作用下,互相合理的搭配工作，当送料机械手将料送至夹具时,此时材料的中心线,夹具的中心线及卸料机械手中心线都在一条直线上,以保证料的定位准确.本文的设计主要内容:1. 机械手的结构设计,包括送料机械手和卸料机械手.2. 控制系统的设计,由行程开关,电磁阀等控制元件组成的液压控制系统.3. 驱动装置的设计,包括液压缸等液压系统图.本课题的设计对象是为磁电机轮壳钻侧面孔专用机床配套设计装、卸料机械手，全文共分八部分。第一部分 卸料机械手系统的总体设计方案。对总体设计方案的提出做了详细的介绍。第一部分 机械手的总体方案的设计.第二部分 液压缸的设计计算.第三部分 导轨滑台的设计.第四部分下导轨的结构设计及工艺文献.其它部分简略介绍了送料机械手手指,卸料机械手的设计。关键字： 机械手； 液压系统范新茂:罩盖钻孔液压专用机械手的设计第 II 页ABSTRACT Machinying The engyine lathe,one of the oldest metal removal machines,has a numbei of useful and highly desirable attributes.today these lathes are used primarily in small shops where smaller quantities rather than large production runs are encountered.The engine lathe has been replaced in today is production shops by a wide nariety of automatic lathes such as automatic tracer lathes,turret lathes,and automatic screw machindes,Sll the advantages of single-point tooling for maximum metal removal,and the use of form tools for finish and accuracy,are now at the designer is fingertips with production speeds on a par with the fastest processing epuipment on the scene today.Tolerances for the engine lathe depend primarily on the skill f the operator.The design engineer must bi careful in usying tolerances of an experimental part that has been produced on the engine lathe by a skilled operator.In rdesigning an experimental part for production,economical tolerancds should be used.GrindyingGrinding is one of the most widely used methods of finishying parts to extremely close tolerances and low surface roughness.Currently,there are grinders for almost every type of grinding operation.particular design features of a part dictate to a large degree the type of grindying machine required.Where processing costs are excessive,parts redesigned to utilize a less expensive,higher output grinding method economy of centerless grinding should be taken advantage of by proper design consideration.Key word: Machinying Grindyying范新茂:罩盖钻孔液压专用机械手的设计第 1 页1 绪论1.1 选题背景和意义：1.11 液压技术的现状、趋势及优缺点：1.12 液压技术的发展历程、现状与发展趋势液压传动相对于机械传动是一门“新”学科,相对于计算机等新技术，它又是一门较老的技术。如果从 17 世纪帕斯卡提出静压传递原理、18 世纪英国制成世界第一台水压机算起，液压传动已有二百多年的历史。但是由于当时没有成熟的液压传动技术和液压元件，因此它没有得到普遍的应用。随着科学技术的不断发展，各行各业对传动技术有了进一步的需求。特别是在第二次世界大战期间，由于军事上迫切地需要反应快、重量轻、功率大的各种武器装备，而液压传动技术正好具有这方面的优势，所以获得了较快的发展。在战后的 50 年中，液压传动技术迅速地扩展到其他各个部门，并得到了广泛的应用。目前，液压在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、长寿命、高度集成化、小型化与轻量化、一体化、执行件柔性化等方面取得了很大的进展。同时，由于它与微电子技术密切配合，能在尽可能小的空间内传递出尽可能大的功率并加以准确地控制，从而更使得它在各行各业中发挥出了巨大作用。当今物流界的发展当今物流仓储机械在国际上市场前景广阔，而中国仓储机械的成长和崛起，正慢慢改变着欧美发达国家占据高端产品的地位。漫长而又年轻的 80 多年物流仓储机械的制造历史，一直被欧美发达国家企业所垄断，中国企业只能在低端产品市场相互厮杀。如今，国外企业一统天下的格局，正因逐渐做大做强的中国企业的参与而改变着。而物流服务的质量与效率在其中占相当大的比重。对于先进的大型物流中心，其货物的存放都是集中式，有电脑编程自动按需要快速存取货物。对于一些小型的物流站，没有如此大的经济实力，许多年来他们的物资装卸存放都是由叉车、吊车、铲车和人一起完成的。此种方法消耗人力巨大，且效率不高，在此情况下，设计一种专门能在中、小型物流中心完成物资的装卸工能的工具是一件非常必要的事。国际方面一直在努力，为使人力从这种繁琐的低效率的生产中分离出来。网上技术资料1) 博信自动化设备有限公司的码垛机械手介绍: BO XIN 码垛机械手的特点：码垛机械手是博信自动化设备有限公司在参考了国内外多种机型特点的基础上研制开发的新机型，质量稳定，性价比高是进口同类产品的 1/3 价格。码垛机械手的能力比机械式码垛、人力都还要高。范新茂:罩盖钻孔液压专用机械手的设计第 2 页结构非常简单，所以故障率低，容易保养，维修。主要构成零件少，配件少，所以维持费用很低。码垛机械手可以设置在狭窄的空间，即可有效的使用。全部控制可在控制柜屏幕上操作即可，操作非常简单。通用性强：通过更换机械手的抓手即可完成对不同货物的码垛及拆垛，相对降低了客户的购买成本。本设备适应于化工、饮料、食品、啤酒、塑料等自动生产企业；对各种纸箱、袋装、罐装、啤酒箱等各种形状的包装都适应。BO XIN 码垛机械手的优点以及与其它机械手的区别：BO XIN 码垛机械手的程序里所需要定位的只有两点，1 个是抓起点，1 个是摆放点，这两点之间以外的轨道全由电脑来控制，电脑自己会寻找这两点的最合理的轨道来移动，所以教示方法极为简单。而其它厂家的机器手从抓起点到摆放点之间必须设定 5 至 6 个通过点，机器手必须通过这些点来移动，导致教示方法操作方法复杂、难解。BO XIN 在机械手原理上的结构属于直线运动，而其它机器手的结构属于圆弧运动，它们必须用复杂的编程，才可以让圆弧运动改为直线运动。所以码垛精度远远不如 BO XIN 码垛机械手，因为直线运动才是最适合于码垛作业工作。1.13 液压传动的优缺点液压传动之所以能得到广泛的应用，是由于它具有以下的主要优点：(1)由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，又加之极易布置，在挖掘机等重型工程机械上，已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。(2)液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如，相同功率液压马达的体积为电动机的 12%13%。液压泵和液压马达单位功率的重量指标，目前是发电机和电动机的十分之一，液压泵和液压马达可小至 0.0025N/W(牛/瓦),发电机和电动机则约为 0.03N/W。(3)可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达，可以实现无级调速，调速范围可达 12000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。(4)传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。正因为此特点，金属切削机床中的磨床传动现在几乎都采用液压传动。(5)液压装置易于实现过载保护借助于设置溢流阀等，同时液压件能自行润滑，因此使用寿命长。(6)液压传动容易实现自动化借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易地实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。范新茂:罩盖钻孔液压专用机械手的设计第 3 页(7)液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。液压传动的缺点是：(1)液压系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使得液压传动不能保证严格的传动比。(2)液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体粘性变化，引起运动特性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作。(3)为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件的配合件制造精度要求较高，加工工艺较复杂。(4)液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。(5)液压系统发生故障不易检查和排除。总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。液压传动有着广泛的发展前景。1.14 液压传动在机械中的应用驱动机械运动的机构以及各种传动和操纵装置有多种形式。根据所用的部件和零件，可分为机械的、电气的、气动的、液压的传动装置。经常还将不同的形式组合起来运用四位一体。由于液压传动具有很多优点，使这种新技术发展得很快。液压传动应用于金属切削机床也不过四五十年的历史。航空工业在 1930 年以后才开始采用。特别是最近二三十年以来液压技术在各种工业中的应用越来越广泛。在机床上，液压传动常应用在以下的一些装置中：1.进给运动传动装置磨床砂轮架和工作台的进给运动大部分采用液压传动；车床、六角车床、自动车床的刀架或转塔刀架；铣床、刨床、组合机床的工作台等的进给运动也都采用液压传动。这些部件有的要求快速移动，有的要求慢速移动。有的则既要求快速移动，也要求慢速移动。这些运动多半要求有较大的调速范围，要求在工作中无级调速；有的要求持续进给，有的要求间歇进给；有的要求在负载变化下速度恒定，有的要求有良好的换向性能等等。所有这些要求都是可以用液压传动来实现的。2.往复主体运动传动装置龙门刨床的工作台、牛头刨床或插床的滑枕，由于要求作高速往复直线运动，并且要求换向冲击小、换向时间短、能耗低，因此都可以采用液压传动。 3.仿形装置车床、铣床、刨床上的仿形加工可以采用液压伺服系统来完成。其精度可达 0.010.02mm。此外，磨床上的成形砂轮修正装置亦可采用这种系统。4.辅助装置机床上的夹紧装置、齿轮箱变速操纵装置、丝杆螺母间隙消除装置、垂直移动部件平衡装置、分度装置、工件和刀具装卸装置、工件输送装置等，采用液压传动后，有利于简化机床结构，提高机床自动化程度。5.静压支承重型机床、高速机床、高精度机床上的轴承、导轨、丝杠螺母机构等处采用液体静压支承后，可以提高工作平稳性和运动精度。液压传动在其他机械工业部门的应用情况见表 1-1 所示。范新茂:罩盖钻孔液压专用机械手的设计第 4 页表 1-1 液压传动在各类机械行业中的应用实例行业名称 应用场所举例工程机械 挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机等起重运输机械汽车吊、港口龙门吊、叉车、装卸机械、皮带运输机等矿山机械 凿岩机、开掘机、开采机、破碎机、提升机、液压支架等建筑机械 打桩机、液压千斤顶、平地机等农业机械 联合收割机、拖拉机、农具悬挂系统等冶金机械 电炉炉顶及电极升降机、轧钢机、压力机等轻工机械 打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等汽车工业 自卸式汽车、平板车、高空作业车、汽车中的转向器、减振器等智能机械 折臂式小汽车装卸器、数字式体育锻炼机、模拟驾驶舱、机器人等范新茂:罩盖钻孔液压专用机械手的设计第 5 页2 机械手的总体理论设计机械手的整个系统主要由控制系统、驱动系统和执行系统三部分组成, 控制系统：液压系统。驱动系统采用全液压驱动, 该系统能实现机械手的自动运行、手动调节, 同时保证了整机动作迅速、平稳 , 特别是满足了机械手伸缩臂的动作精度、需承受负载及运动性能等方面的特殊要求。执行系统由手臂伸缩机构、手部夹持机构、定位机构等组成, 整体为关节式结构。与传统的上下料机械手不同的是: 该系统采用了具有双夹持结构的手臂设计 , 在其中一夹持机构卸料后, 手臂旋转一定角度 , 另一夹持机构上料 , 在两次上下料之间机械手臂往返各一次, 与传统的往返各两次比较更加节省时间, 效率更高。2.1 罩盖钻孔专用机械手液压系统的设计2.1.1 设计要求1）机械手的用途及工件重量该套机械手共有两个：送料机械手与卸料机械