PLC控制机床上下料机械手设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985宁XX大学毕业设计论文PLC控制机床上下料机械手所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985摘要机械手是在在机械化、自动化生产过程中发展的一种新型装置,使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置。机械手能代替人类、重复枯燥完成危险工作，提高劳动生产力,减轻人劳动强度。该装置涵盖了位置控制技术可编程控制技术、检测技术等。本课题拟开发的物料抓取可在空间抓放物体，动作灵活多样，根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数,可代替人工在高温危险区进行作业，。本文对一种使用在抓取取料手的机械设计的结构进行设计，并完成总装配图和零件图的绘制。要求对机械手模型进行力学分析，估算各关节所需转矩和功率，完成液压元件和PLC的选型。关键词机械手,液压机械手，PLC，机床上下料买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985IABSTRACTTHEMANIPULATORISANEWDEVICEWHICHISDEVELOPEDINTHEPROCESSOFMECHANIZATIONANDAUTOMATIONMECHANICALHANDCANREPLACEHUMAN,REPETITIVEBORINGTOCOMPLETEDANGEROUSWORK,IMPROVELABORPRODUCTIVITY,REDUCELABORINTENSITYTHEDEVICECOVERSTHEPOSITIONCONTROLTECHNOLOGYCANBEPROGRAMMEDCONTROLTECHNOLOGY,DETECTIONTECHNOLOGY,ETCTHISPROJECTINTENDSTODEVELOPGRABBINGMATERIALSCANCATCHPUTOBJECTSINSPACE,MOVEMENTSFLEXIBLE,ACCORDINGTOTHEREQUIREMENTSOFTHECHANGESANDTHEMOVEMENTPROCESSWORKPIECEISSUBJECTTOCHANGEPARAMETERS,INSTEADOFMANUALINHIGHRISKAREAOFOPERATIONSINTHISPAPER,AMANIPULATORISANEWDEVICEWHICHISDEVELOPEDINTHEPROCESSOFMECHANIZATIONANDAUTOMATIONMECHANICALHANDCANREPLACEHUMAN,REPETITIVEBORINGTOCOMPLETEDANGEROUSWORK,IMPROVELABORPRODUCTIVITY,REDUCELABORINTENSITYTHEDEVICECOVERSTHEPOSITIONCONTROLTECHNOLOGYCANBEPROGRAMMEDCONTROLTECHNOLOGY,DETECTIONTECHNOLOGY,ETCTHISPROJECTINTENDSTODEVELOPGRABBINGMATERIALSCANCATCHPUTOBJECTSINSPACE,MOVEMENTSFLEXIBLE,ACCORDINGTOTHEREQUIREMENTSOFTHECHANGESANDTHEMOVEMENTPROCESSWORKPIECEISSUBJECTTOCHANGEPARAMETERS,INSTEADOFMANUALINHIGHRISKAREAOFOPERATIONSINTHISPAPER,AUSEINTHEDESIGNSTRUCTUREOFTHEMECHANICALDESIGNOFTHERECLAIMERGRABHAND,ANDCOMPLETETHEDRAWINGOFASSEMBLYDRAWINGANDPARTSDRAWINGMECHANICALANALYSISISREQUIREDTOESTIMATETHETORQUEANDPOWEROFEACHJOINT,ANDTHESELECTIONOFHYDRAULICCOMPONENTSANDPLCKEYWORDSMANIPULATOR,HYDRAULICMANIPULATOR,PLC,MACHINETOOLMATERIALFORUSEINASTRUCTUREOFTHEMECHANICALDESIGNOFTHEGRABPICKINGHANDDESIGNANDCOMPLETEDRAWINGOFASSEMBLYDRAWINGANDPARTSDRAWINGMECHANICALANALYSISISREQUIREDTOESTIMATETHETORQUEANDPOWEROFEACHJOINT,ANDTHESELECTIONOFHYDRAULICCOMPONENTSANDPLCKEYWORDSMANIPULATOR,HYDRAULICMANIPULATOR,PLC,MACHINETOOLUPANDDOWNMATERIAL买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985II目录摘要IABSTRACTII目录III第1章绪论111课题背景及目的112机械手的定义113机床上下料机械手概念114机床上下料机械手的组成115机床上下料机械手的应用216课题研究的背景和意义217国内外机床上下料机械手的研究218机床上下料机械手的应用319机床上下料机械手的机械设计的总体结构3110主要内容4第2章PLC控制机床上下料机械手设计要求与方案521机床上下料上下料液压机械手设计要求522基本设计思路5221系统分析5222总体设计框图6223液压机械手的基本参数623液压机械手结构设计724机械手材料的选择725液压机械手驱动方式的选择726动作要求分析827液压机械手结构及驱动系统选型8第3章机械手机械部分的设计计算1031手部结构10买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985III311端执行器的要求10312手爪的分类和选取1032机械手手爪设计计算11321手爪的力学分析11322夹紧力及驱动力的计算12323夹紧液压缸的设计12324手爪夹持范围计算14325机械手手爪夹持精度的分析计算1533升降方向设计计算16331初步确系统压力16332升降液压缸计算16333液压缸工作行程的确定19334活塞的设计19335导向套的设计与计算19336端盖和缸底的计算校核20337缸体长度的确定21338缓冲装置的设计21339液压缸的选型2134水平方向设计计算23341水平方向计算23342液压缸的选型2435机身结构的设计校核2536螺柱的设计与校核2537绘制液压系统图27第4章液压系统其它元件的设计2941计算和选择液压元件29411液压泵的计算29412控制元件的选择29413油管及其他辅助装置的选择30买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985IV42液压系统性能的验算30第5章机械手PLC控制系统设计3151机械手的工艺过程3152PLC控制系统3353PLC控制系统程序设计35总结39参考文献40致谢41买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985V买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985VI买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985VII买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709850第1章绪论11课题背景及目的毕业设计是机械设计制造及其自动化专业学校的最后的一环，四年的大学学习的深化和检查，即实践性综合性，其他的单一的课程是无可替代的，通过毕业设计更高的综合训练练能力不久，对工作岗位，实际工作能力的重要作用。下次的目的达到（1）综合运用学的基础理论，基本知识和基本技能实际分析、解决问题的能力。（2）必须接受综合培训的工程师，实际工作能力。例如，文献调査研究调查收集资料分析能力制定、设计和试制方案的能力；设计和图形，计算能力；总结写论文能力提高。（3）检查综合素质和实践能力。12机械手的定义现在，工业机械手的定义，世界各国还统一，分类也不同。最近联合国国际标准化机构通过了。美国机械手协会工业机械手下的定义工业机械手是一种再现编程的多功能的操作装置改变行动程序，各种工作，主要工作搬运材料，继电器。13机床上下料机械手概念机床上下料机械手（机器人）自动封装的机械装置。那是高级综合控制论，机械电子计算机，材料和仿生学的产物。工业、医学、农业、建筑业也军事等领域，是重要的用途。机床上下料机械手近50年的快速发展的是一种具有代表性的、机械、电子控制系统的结构，自动化程度高的生产工具。生产制造业、机械工业气体动广泛应用技术。那是自动化程度高，改善劳动条件，确保产品质量的提高工作的效率，起到非常重要的作用。可以说他是现代工业的一种技术革命14机床上下料机械手的组成执行系统一般手部、手腕、手臂部，机身机床等，其中最主要的是运动系。机床上下料机械手主要执行系统，驱动系统及控制系统的三部分。手夹（或吸附，您持）和放松的工作和工具的零部件，是指（或吸盘），驱动元件和驱动元件等构成。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709851时间，速度和加速度等参数。机床上下料机械手与本体及其他相关设备之间的联系3。15机床上下料机械手的应用按液动机械安排置形式分可分为架空式空气机械手，附件机式空气机械手，落地式空气机械手3种。另外，安装自动线费道路和费路边，工作，实现材料，传输位错，转向等用途的机床上下料机械手，他们是运动的单一，结构简单，位置精度柔软和一般要求低的特征。机床上下料机械手通使用机床和其他机器的附加装置等，自动机床和自动生产线的处理和传达的工作，加工中心的轮流刀等，一般是独立的控制装置3。16课题研究的背景和意义现代科学技术的发展，工业生产是人类的日常生活，机床上下料机械手技术也广泛的应用。研究智能类，人液动画的机械手是近年来科学家一致取组方向。类，人液动画的机械手是人类的模型，这是模仿人类的各种动作和人类的外部的特征。未来的机床上下料机械手执事不是梦。按机床上下料机械手结构的不同，机床上下料机械手很多。轮式移动机床上下料机械手，履带机床上下料机械手，机械手，步行机床上下料机械手等。顺便说一下，徒步机床上下料机械手，他是近年来类人机器研究的重要成果。它的移动方式和大多数动物一样是人也。这是一种很复杂的自动化程度高的运动。对传统的车轮式和履带机床上下料机械手，环境的适应能力强。很小的空间作业，不平的道路上如履平地，楼梯等。将来不久，这个技术广泛应用。机床上下料机械手研究制作中，使用电脑设计的空气机械手的模拟是一个很重要的过程。机床上下料机械手模拟包括零部件造型，零件装配，最后运动模拟。模拟，通过设计师直观观察各机构的运动情况干涉，能够清楚各部件的受力时，各种模拟数据。这个方法大幅度节约时间和成本的开发。17国内外机床上下料机械手的研究工业机床上下料机械手在日本应用的历史非常悠久。年代工业机床上下料机械手首先使用，十年的发展，80年代的时候工业机床上下料机械手已经得到普及。相应的他们的工业产值也得到了迅速提高年。1980年一千亿日元，达到了1990年至六千亿円。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098522004年1万日元，达到了八千五百亿。可见工业机床上下料机械手的重要性，提高生产效率。在国际上，各国意识工业机床上下料机械手的重要性。所以工业机床上下料机械手的订单急剧上升。2003年的订货量是2002年相比增加了百分之10。液动此后工业机械手的需求量上升。2001年至2006年世界的订单90000多台。年平均增长7。国际机床上下料机械手的发展方向机床上下料机械手触到非常多学科的知识和领域。电脑、电子、控制，人工智能，传感器，通信网络，控制、机械等。机床上下料机械手的发展离不开上述的学科的发展。正因为如此，各学科相互影响和综合集成，正是制造自动化程度高的人。随着科学技术的进步，机床上下料机械手应用范围越来越大，技术也越来越高，功能更加强大。现在是机床上下料机械手的研究也小型化的发展。机床上下料机械手更多的人们的日常生活中去。整体的发展趋势是模块化、标准化，更加智能化。机械工业气体地动手的广泛应用，提高产品质量和生产能力，安全保障者，劳动环境的改善，劳动强度，提高生产效率，节约降耗和降低生产成本，非常重要的作用。机械工业气体地动手的广泛应用体现以人为本的原则，但人们的生活方便与美丽。18机床上下料机械手的应用机床上下料机械手，汽车产业之后出现的是一种大型高新技术产业。现代，液动机械产业市场前景良好的发展手。从20世纪世界的房地产业机械手一直在稳步增加。20世纪90年代，机床上下料机械手产品发展快速增长，年平均增长率10。2004年的记录达成的百分之20。在亚洲航空机械手的需求量很多，年增长率为百分之四十三。40年的发展，机械工业气体地动手到很多领域的应用。机床上下料机械手制造业中应用最广泛。如果焊接、热处理、涂料、机械加工、组装、检测和仓库沉积毛，坯制造（五金，压铸、锻造等）等的作业中，液动机器二掌柜结束手工生产效率提高。19机床上下料机械手的机械设计的总体结构机床上下料机械手的机械设计的组成及各部分关系概述它主要由机械系统执行系统、驱动系统、控制检测系统及智能系统组成。1执行系统执行系统是机床上下料机械手的机械设计完成关节工件，实现各种运动所必需的机械部件，它包括手部、腕部、机身等。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709853A末端执行器机械手为了进行作业而配置的操作机构，直接喷漆工件。B腕部又称手腕，是连接手部和臂部的部件，其作用是调整或改变末端执行器的工作方位。C臂部联接机座和手部的部分，是支承腕部的部件，作用是承受工件的管理管理荷重，改变手部的空间位置，满足机械手的作业空间，将各种载荷传递到机座。D机身机械手的基础部分，起支撑作用，是支撑手臂的部件，其作用是带动臂部自转、升降或俯仰运动。2驱动系统为执行系统各部件提供动力，并驱动其动力的装置。常用的有机械传动、机电传动、气压传动和电传动。3控制系统通过对驱动系统的控制，使执行系统按照规定的要求进行工作，当发生错误或故障时发出报警信号。4检测系统作用是通过各种检测装置、传感装置检测执行机构的运动情况，根据需要反馈给控制系统，与设定进行比较，以保证运动符合要求。实践证明，机床上下料机械手的机械设计可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁、单调的操作，采用机械手是有效的。此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途48。110主要内容第1章绪论主要介绍机械手的相关知识和本课题研究的任务和要求第2章总体方案设计,介绍该机械手各部分的相关知识和总体设计第3章机械手各部分设计的介绍第4章机械手结构设计买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709854第2章PLC控制机床上下料机械手设计要求与方案21机床上下料上下料液压机械手设计要求课题的主要技术要求设计主要技术参数抓重30千克；自由度数4个；坐标形式圆柱坐标；最大工作半径1200MM手臂参数水平伸缩行程400MM，伸缩速度50MM/S；升降行程300MM，升降速度20MM/S；底座回转角度210，回转速度45/S；手腕回转角度180，回转速度45/S；手臂最大中心高度550MM；定位精度1MM；控制方式点位程序控制。22基本设计思路221系统分析该机械手是实现生产过程自动化，提高劳动生产率的有力工具。为了在生产过程实现自动化，机械化，自动化的综合技术经济分析的需要，从而判断是否适当的机械手。以完成机械手的设计，一般都要先做以下工作（1）根据使用场合的机械手机械手的，明确的目标和任务。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709855（2）机械手的工作环境分析。（3）对系统要求的分析，确定了机械手和方案的基本功能，如自由度的数目，机械手的运动速度，定位准确，抓住重。此外，根据抓斗液压质量，形状，尺寸和批量生产，以确定的形式和机械手的位置和握力的大小。在这方面，我分析如下（1）为手材料液压机械设计问题，机械手是物料输送机械手。虽然机械手的使用场合，也非常广泛，涉及到材料的状态，环境因素的作业线，比我的知识和能力，我选择了材料液压机械手的小对象处理非生产线。（2）由于机械手我选择的是材料的液压机械手，小对象处理非生产线。因此，系统的工作环境下，机械厂，准确度高，故障率低，速度。222总体设计框图人机交互系统系统软件、编程语言系统控制器及控制算法控制系统驱动系统各驱动器机械系统机身、臂部、手腕、手爪作业对象内部传感器信息反馈工作对象及环境信息反馈感知系统图2总体设计框图如图2为总设计框图，说明如下1控制系统任务是根据机械手的作业指令程序和传感器反馈回来的信号，控制机械手的执行机构，使其完成规定的运动和功能。主要设计目标为CPU的选择，CPU程序的编写调试等。2驱动系统驱动系统工作的驱动装置。3机械系统包括机身、机械臂、手腕、手爪。需要确定其自由度、坐标形式，并计算得出具体结构。4感知系统即传感器的选择及具体作用。223液压机械手的基本参数1机械手的最大液压物料的重量是它的主参数。2运动速度直接影响机械手的动作快慢和机械手动作的稳定性，所以运动速度也是是物料物料液压机械手的一个主要的基本参数。设计速度过低的话，会无法满足机买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709856械手的动作功能，限制机械手的使用范围。设计的速度过高又会加重机械手的负载并影响机械手动作的平稳性。3伸缩行程和工作半径是决定机械手工作范围及整机尺寸的关键，也是机械手设计的基本参数。3定位精度也是机械手的主要基本参数之一。机械手精度太低，就完成不了功能，精度太高又意味着成本的增加。综合考虑，该物料液压机械手的定位精度设定定位精度03MM。物料液压机械手的各个部分的基本参数可以由上面已经知道的物料液压机械手各关节的行程和时间分配来决定。23液压机械手结构设计根据所设计的机械手的运动方式机械臂的转动，机械臂的升降。根据上文所说的，机械手按照坐标的分类情况，选择圆柱坐标式机械手更为妥当。24机械手材料的选择机械手的材料应根据手臂的工作条件，满足机械手的设计和制造要求。从设计思想，机械臂完成各种运动。因此，对材料的要求是为移动部件，它应该是轻质材料。另一方面，手臂振动经常的运动过程中，这将大大减少它的运动精度。所以在材料的选择上，综合考虑的质量，刚度，阻尼的需要，从而有效地提高了机械臂的动力学性能。此外，机械手选材料和不同材料的一般结构。机械手是一种伺服机构，受控制，必须考虑其可控性。在臂的材料选择，可控性和可加工性的材料，结构，质量性能的考虑。总之，选择一个机械臂的材料，应考虑强度，刚度，重量轻，弹性，耐冲击，外观和价格等因素。这里有几个机械手使用的材料（L）的高强度钢，碳素结构钢和合金结构钢这类材料的强度，特别是合金结构钢的强度增加了45倍，弹性模量，抗变形能力，是最广泛使用的材料；（2）铝，铝合金等轻合金材料的共同特点是重量轻，弹性模量E的小，但材料的密度小，与EP比值还与钢相比；（3）陶瓷陶瓷材料具有良好的质量，但易碎，但处理不好，接头需要特殊的设计与金属零件。然而，日本已开发ARM陶瓷机械手用于高速机械手的样品；从机械手设计的角度来看，不需要负载能力在材料的选择，也不需要高弹性模量和抗变形能力，除了要考虑到材料成本，加工和其他因素。在各种因素的措施，结合铝合金的初步选择的工作条件，如机械臂组件。25液压机械手驱动方式的选择机械手使用的驱动方式主要有液压驱动，液压驱动和电机驱动的四种基本形式。但是，与液压传动相比，低功耗，能源，液压传动结构相对简单的速度不易控制，买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709857精度不高。油马达驱动能量是简单，速度和位置精度高，使用方便，低噪音，高速变化的机制，高效，灵活的控制。液压驱动的特点是功率大，结构简单，省去了减速装置，响应速度快，精度高。但需要有液压源，但也容易漏气。首先，我会选择驱动电机，但考虑到纯机械结构的机械手的运动并不能达到理想的传播效果。如果你使用液压或液压传动机械臂的旋转，必须与回转液压或旋转液压缸，结构比较复杂，不利于设计。改进后的方案，将驱动方式分为两个部分。其机械臂伸缩，升降机械手抓抓，采用液压驱动方式。26动作要求分析买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985827液压机械手结构及驱动系统选型本课题所设计的液压机械手为通用型的液压机械手，其中坐标系为圆柱坐标系结构。驱动系统选用油马达驱动和液压驱动，油马达驱动用于机座的旋转和手臂的上下移动，液压驱动用于手臂的伸缩和液压机械手的夹取和翻转3。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709859第3章机械手机械部分的设计计算31手部结构四自由度液动机械手采用夹持式手部结构，由手爪和传力机构所组成。其传力结构形式多样，有楔块杠杆式、滑槽杠杆式、连杆杠杆式、齿轮齿条平行连杆式、左右旋丝杠平移型10，本设计采用滑槽杠杆式的传力机构。311端执行器的要求（1）不论是夹持或是吸附，末端执行器需具有满足作业要求的足够的夹持力和所需的夹持位置精度。（2）应尽可能使末端执行器结构简单，紧凑、重量轻，以减轻手臂的负荷。专用的末端执行器机构简单，工作效率高，而能完成多种作业的万能末端执行器可能具有结构复杂、费用昂贵的缺点，因此提倡设计可快速更换的系列化、通用化专用末端执行器10。312手爪的分类和选取工业机器人中应用的机械式夹持器多为双指手爪式，按其手爪的运动方式可分为平移型和回转型。回转型手爪又可分为单支点回转和双支点回转型，按夹持方式可分为外夹式和内撑式，按驱动方式有电动、液压和液动三种。回转型夹持器结构较简单，但当所夹持的工件直径有变化时，将引起工件的轴心偏移。这个偏移量称为夹持误差。平移型夹持器，工件直径的变化不影响其轴心的位置，但其架构复杂，体积大，制造精度要求高。当设计机械式夹持器式，在满足工件定位精度要求的条件下，尽可能采用结构较简单的回转型夹持器。10结合机械手设计任务书中要求手爪开合角为60度，且能够抓取重约1KG的圆柱形铁质工件。所以本设计采用双支点回转型滑槽杠杆式手爪。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709851032机械手手爪设计计算321手爪的力学分析下面对其基本结构进行力学分析滑槽杠杆，如图11为常见的滑槽杠杆式手部结构。图11滑槽杠杆式手部结构、受力分析1手指2销轴3杠杆（11）PFCOSNBA式中驱动力；PF夹紧力；N手指的回转支点到对称中心的距离；A手指长度；B工件被夹紧时手指的滑槽方向与两回转支点的夹角。由分析可知，当驱动力一定时，角增大，则夹紧力也随之增大，但角过PFNF大会导致拉杆行程过大，以及手部结构增大，因此最好。034买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098511322夹紧力及驱动力的计算手指加在工件上的夹紧力，是设计手部的主要依据。必须对大小、方向和作用点进行分析计算。一般来说，需要克服工件重力所产生的静载荷以及工件运动状态变化的惯性力产生的载荷，以便工件保持可靠的夹紧状态。（1）手指对工件的夹紧力可按公式计算（12）SIN2XNAKPF式中安全系数，通常1220；K轴向力；XV形手抓的开合角；A工件和手抓间的摩擦系数；计算设A10MM,B30MM,，M30千克，求夹紧力和驱动力。035NFP设K15，03XMGP根据公式，将已知条件带入得253098SIN610861NFN（2）根据驱动力公式得22PBCOS3COS5483A10NN由于实际采用的液压缸驱动力大于计算，把手抓的机械效率考虑在内，一般取。089（3）取0（13）P48312569FNA323夹紧液压缸的设计（1）液压缸工作压力的确定由表11取液压缸工作压力2PMPA买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098512表11液压负载常用的工作压力负载F/N50000工作压力P/MPA57（2）液压缸内径和活塞杆直径的确定DD可由下式推算出液压缸的内径D（14）24FP实际62453806751105DPA预设活塞杆直径D05D,液压缸工作压力P2MPA,根据机械设计手册液压传动分册P22125，选取液压缸内径为D75MM。可以得出活塞杆内径为D05D7505375MM，选取D36MM。（3）缸筒壁厚和外径的设计缸筒直接承受压缩空液压力，必须有一定厚度。一般液压缸缸筒壁厚与内径之比小于或等于1/10，其壁厚可按薄壁筒公式计算（15）/2PDP式中，缸筒壁厚，MM；液压缸内径，MM；D液压缸试验压力，一般取（PA）；PPPP51液压缸工作压力（PA）；缸筒材料许用应力（PA）。本设计手爪夹紧液压缸缸筒材料采用为铝合金ZL1060,3MPA代入己知数据，则壁厚为/2PDP366105410/234M买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098513取，则缸筒外径为3M1328DM（4）手部活塞杆行程长L计算活塞杆的位移量S可推得S（16）10TG35T6127液压缸的活塞行程与其使用场合及工作机构的行程比有关。多数情况下不应使用满行程，以免活塞与缸盖相碰撞，尤其用于夹紧等机构。为保证夹紧效果，必须按计算行程多加的行程余量11。M201（17）6120LM故液压传动手册圆整为。7（5）手爪部分总质量估算（18）M手爪气缸零件其中手爪部分和活塞杆材料采用45钢，缸筒和端盖连接材料采用铝合金ZL106查相关手册可得，45号钢密度为；378510KG/MZL1060的密度为。32324手爪夹持范围计算为了保证手爪张开角为，活塞杆运动长度为27MM。06（A）手爪最小夹持半径（B）手爪最大夹持半径图12手爪张开示意图手爪夹持范围的计算，手指长30MM，当手抓没有张开角的时候，如图12（A）所买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098514示，根据机构设计，它的最小夹持半径10，当张开时，如图12（B）12所示，1R06最大夹持半径计算如下2R0023COS32MTG机械手的夹持半径从。106M325机械手手爪夹持精度的分析计算机械手的精度设计要求工件定位准确,抓取精度高,重复定位精度和运动稳定性好,并有足够的抓取能力。机械手能否准确夹持工件，把工件送到指定位置，不仅取决于机械手的定位精度（由臂部和腕部等运动部件来决定），而且也于机械手夹持误差大小有关。特别是在多品种的中、小批量生产中，为了适应工件尺寸在一定范围内变化，一定要进行机械手的夹持误差计算。图13手爪夹持误差分析示意图该设计以棒料来分析机械手的夹持误差精度。机械手的夹持范围为10MM26MM。一般夹持误差不超过1MM,分析如下工件的平均半径（19）1052CPRM手指长,取V型夹角3LM0偏转角按最佳偏转角确定买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098515（110）11025COSCOS61IN30INCPRL计算（111）0IRL6当时带入有MAXIN2222MAXCOSSINA01745SINIMAXRLLL所以夹持误差满足设计要求。33升降方向设计计算331初步确系统压力表31按负载选择工作压力1负载/KN50工作压力/MPA08115225334455表32各种机械常用的系统工作压力1机床机械类型磨床组合机床龙门刨床拉床农业机械小型工程机械建筑机械气凿岩机气机大中型挖掘机重型机械起重运输机械工作压力/MPA082352881010182032由表21和表22可知，初选液压缸的设计压力P12MPA332升降液压缸计算为了满足快速进退速度相等，并减小泵的流量，则液压缸无杆腔与有杆腔的等效面积A1与A2应满足A12A2（即液压缸内径D和活塞杆直径D应满足D0707D。为防止切削后工件突然前冲，液压缸需保持一定的回油背压，并取液压缸机械效率。则液压缸上的平衡方程90M故液压缸无杆腔的有效面积买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985162326115005,4CMMAPF液压缸直径MD71341表1液压缸内径系列GB/T23481980MM810121620253240506380100125160200250320400500按GB/T23481980，取标准值D63MM；本来可以取50的，考虑不可预测的超载等因素，故在这取的略微大一些。查气传动与控制手册根据杆径比D/D，一般的选取原则是当活塞杆受拉时，一般选取D/D0305，当活塞杆受压时，一般选取D/D0507。因A12A，故活塞杆直径D05D315MM取D32（标准直径）表2活塞杆直径系列4568101214161820222528323640455056637080901001101251401601802002202502803203604001液压缸缸体厚度计算缸体是液压缸中最重要的零件，当液压缸的工作压力较高和缸体内经较大时，必须进行强度校核。缸体的常用材料为20、25、35、45号钢的无缝钢管。在这几种材料中45号钢的性能最为优良，所以这里选用45号钢作为缸体的材料。2DPY式中，实验压力，MPA。当液压缸额定压力PN51MPA时，PY15PN，当PYPN16MPA时，PY125PN。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098517缸筒材料许用应力，N/MM。，为材料的抗拉强度。2NB注1额定压力PN额定压力又称公称压力即系统压力，PN10MPA2最高允许压力PMAXPMAX15PN12510125MPA液压缸缸筒材料采用45钢，则抗拉强度B600MPA安全系数N按气传动与控制手册P243表210，取N5。则许用应力120MPAB2DPY10555MM,满足。所以液压缸厚度取10MM。10D10则液压缸缸体外径为83MM。3缸筒结构设计缸筒两端分别与缸盖和缸底链接，构成密封的压力腔，因而它的结构形式往往和缸盖及缸底密切相关6。因此，在设计缸筒结构时，应根据实际情况，选用结构便于装配、拆卸和维修的链接形式，缸筒内外径应根据标准进行圆整。3活塞杆的结构设计活塞杆的外端头部与负载的拖动油马达机构相连接，为了避免活塞杆在工作生产中偏心负载力，适应液压缸的安装要求，提高其作用效率，应根据负载的具体情况，选择适当的活塞杆端部结构。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985184活塞杆的密封与防尘活塞杆的密封形式有Y形密封圈、U形夹织物密封圈、O形密封圈、V形密封圈等6。采用薄钢片组合防尘圈时，防尘圈与活塞杆的配合可按H9/F9选取。薄钢片厚度为05MM。为方便设计和维护，本方案选择O型密封圈。333液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度可以根据执行机构实际工作的最大行程确定，并参照表44选取标准值。液压缸活塞行程参数优先次序按表44中的A、B、C选用。表44（A）液压缸行程系列（GB234980）62550801001251602002503204005006308001000125016002000250032004000表44（B）液压缸行程系列（GB234980）6406390110140180220280360450550700900110014001800220028003600表44（C）液压缸形成系列（GB234980）6240260300340380420480530600650750850950105012001300150017001900210024002600300034003800根据设计要求知快速接近工件，行程根据任务书要求，根据表38，可选取垂直方向液压缸的工作行程为300MM，可选取水平方向液压缸的工作行程为400MM。334活塞的设计由于活塞在气力的作用下沿缸筒往复滑动，因此，它与缸筒的配合应适当，既不能过紧，也不能间隙过大。配合过紧，不仅使最低启动压力增大，降低机械效率，而且容易损坏缸筒和活塞的配合表面；间隙过大，会引起液压缸内部泄露，降低容积效率，使液压缸达不到要求的设计性能。考虑选用O型密封圈。335导向套的设计与计算1最小导向长度H的确定买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098519当活塞杆全部伸出时，从活塞支承面中点到到导向套滑动面中点的距离称为最小导向长度1。影响液压缸工作性能和稳定性。因此，在设计时必须保证液压缸有一定的最小导向长度。根据经验,当液压缸最大行程为L,缸筒直径为D时,最小导向长度为（420DLH5）一般导向套滑动面的长度A，在缸径小于80MM时取A0610D，当缸径大于80MM时取A0610D。活塞宽度B取B0610D。若导向长度H不够时,可在活塞杆上增加一个导向套K见图41来增加H值。隔套K的宽度。21BAC（图41液压缸最小导向长度1因此最小导向长度，取H9CM；导向套滑动面长度ACM27980活塞宽度B12导向套的结构导向套有普通导向套、易拆导向套、球面导向套和静压导向套等，可按工作情况适当选择。336端盖和缸底的计算校核在单活塞液压缸中，有活塞杆通过的端盖叫端盖，无活塞杆通过的缸盖叫缸头或缸底。端盖、缸底与缸筒构成密封的压力容腔，它不仅要有足够的强度以承受气力，而且必须具有一定的连接强度。端盖上有活塞杆导向孔（或装导向套的孔）及防尘圈、买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098520密封圈槽，还有连接螺钉孔，受力情况比较复杂，设计的不好容易损坏。1端盖的设计计算端盖厚H为3P1CPDD式中D1螺钉孔分布直径，CM；P压力，；2KGF/M密封环形端面平均直径，CM；CPD材料的许用应力，。2KGF/C2缸底的设计缸底分平底缸，椭圆缸底，半球形缸底。337缸体长度的确定液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还需要考虑到两端端盖的厚度1。一般液压缸缸体长度不应大于缸体内经的2030倍。取系数为5,则液压缸缸体长度L510CM50CM。338缓冲装置的设计液压缸的活塞杆（或柱塞杆）具有一定的质量，在气力的驱动下运动时具有很大的动量。在它们的行程终端，当杆头进入液压缸的端盖和缸底部分时，会引起机械碰撞，产生很大的冲击和噪声。采用缓冲装置，就是为了避免这种机械撞击，但冲击压力仍然存在，大约是额定工作压力的两倍，这就必然会严重影响液压缸和整个气系统的强度及正常工作。缓冲装置可以防止和减少液压缸活塞及活塞杆等运动部件在运动时对缸底或端盖的冲击，在它们的行程终端能实现速度的递减，直至为零。当液压缸中活塞活塞运动速度在6M/MIN以下时，一般不设缓冲装置，而运动速度在12M/MIN以上时，不需设置缓冲装置。在该组合机床气系统中，动力滑台的最大速度为4M/MIN,因此没有必要设计缓冲装置。339液压缸的选型经过比较，参考市场上的液压缸类型，选择一种可靠优质的液压缸产品的生产商速易可（上海）有限公司HTTP/WWWTONABNET/ABOUT_USASP。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098521速易可液动（上海）有限公司成立于2004年，从事于空油压零组件和设备研究、生产、销售的自动化厂商，产品以TONAB品牌营销国内外市场，产品主要有空气净化组件、液动控制组件、液动执行组件、辅助组件、空油压设备，产品广泛应用于医疗器械、工业机械手、食品包装机械、纺织机械、半导体设备、轨道交通、烟草机械、机床自动控制、真空、汽车制造、教学培训等行业。速易可目前主要产品有无杆液压缸、滑台液压缸、止动液压缸、回转液压缸、机械夹、回转夹紧气（油）压缸、导杆液压缸、带锁液压缸、双轴缸、标准型液压缸、控制阀、空气控制组件、真空系统组件及相关液动辅助零组件。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098522根据上节计算，在这选择YAM6334水平方向设计计算341水平方向计算当工件处于水平位置时，摆动缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重30KG，长度L400MM。如图34所示。图34受力简图1计算扭矩142液压缸（伸缩）及其配件的估算扭矩24工件买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098523F50NS1M（最大行程时）带入公式29得SF250101500（NM）由于水平方向的液压缸与升降方向的有些类似，在此不在一一列举342液压缸的选型速易可目前主要产品有无杆液压缸、滑台液压缸、止动液压缸、回转液压缸、机械夹、回转夹紧气（油）压缸、导杆液压缸、带锁液压缸、双轴缸、标准型液压缸、控制阀、空气控制组件、真空系统组件及相关液动辅助零组件。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098524根据上节计算，在这选择YAM63腕部是联结手部和臂部的部件，腕部运动主要用来改变被夹物体的方位，它动作灵活，转动惯性小。本课题腕部具有回转这一个自由度，可采用具有一个活动度的回转缸驱动的腕部结构。35机身结构的设计校核臂部和机身的配置形式基本上反映了气机械手的总体布局。本课题气机械手的机身设计成机座式，这样气机械手可以是独立的，自成系统的完整装置，便于随意安放和搬动，也可具有行走机构。臂部配置于机座立柱中间，多见于回转型气机械手。臂部可沿机座立柱作升降运动，获得较大的升降行程。升降过程由电动机带动螺柱旋转。由螺柱配合导致了手臂的上下运动。手臂的回转由电动机带动减速器轴上的齿轮旋转带动了机身的旋转，从而达到了自由度的要求79。36螺柱的设计与校核螺杆是气机械手的主支承件，并传动使手臂上下运动。螺杆的材料选择从经济角度来讲并能满足要求的材料为铸铁。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098525螺距P6MM梯形螺纹螺纹的工作高度H05P（317）3MM螺纹牙底宽度B065P065639MM（318）螺杆强度11（319）53S103050MPA螺纹牙剪切40弯曲B45551当量应力2312104DTDF320式中T传递转矩NMM螺杆材料的许用应力所以代入公式（320）得23121D0689D8904623121565122312109D49126141506506225025D1211236900D16101262250250029211236900002961012即16471PA535340PA合格买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985262剪切强度（旋合圈数）（321）610PHZ（322）BZD1F310693028922068103PA0206MPA40MPA3弯曲强度ZBDH321F609382048MPA45MPA合格37绘制液压系统图本机械手的液压系统图如图31所示，它拥有垂直手臂的上升、下降，水平伸缩缸/的前伸、后缩，以及执行手爪的夹紧、张开三个执行机构。其中，泵由三相交流异步电动机M拖动；系统压力由溢流阀V1调定；1DT的得失电决定了动力源的投入与摘除。考虑到手爪的工作要求轻缓抓取、迅速松开，系统采用了节流效果不等的两个单向节流阀。当5DT得电时，工作液体经由节流阀V5进入柱塞缸，实现手爪的轻缓抓紧；当6DT失电时，工作液体进入柱塞缸中，实现手爪迅速松开。另外，由于机械手垂直升降缸在工作时其下降方向与负荷重力作用方向一致，下降时有使运动速度加快的趋势，为使运动过程的平稳，同时尽量减小冲击、振动，保证系统的安全性，采用V2构成的平衡回路相升降油缸下腔提供一定的排油背压，以平衡重力负载。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098527买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098528第4章液压系统其它元件的设计41计算和选择液压元件411液压泵的计算（1）确定液压泵的实际工作压力P（312）11P式中，计算工作压力，前以定为；1PMPA2对于进油路采用调速阀的系统，可估为（0515），这里取为1MPA。MPA因此，可以确定液压泵的实际工作压力为（313）AP312（2）确定液压泵的流量（314）MAXQKP式中，为泄露因数，取11；K为机械手工作时最大流量。MAXQ（315）VAQMAX经计算得3140IN/L带入上式得MI/45310P（3）确定液压泵电机的功率（316）62AXQPP工式中，为最大运动速度下所需的流量，同前，取为3140；MAXQMIN/L液压泵实际工作压力，5；PMP为液压泵总效率，取为08；带入数据计算得。工0654KW412控制元件的选择根据系统最高工作压力和通过该阀的最大流量，在标准元件的产品样本中选取各控制元件。这部分在考虑具体的作业时根据详细的要求再结合具体情况进行详细，这里暂从略。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098529413油管及其他辅助装置的选择（1）查阅设计手册，选择油管公称通径、外径、壁厚参数液压泵出口流量以3140L/MIN计，选取；液压泵吸油管稍微粗些，选择；68其余都选为；5（2）确定油箱的容量一般取泵流量的35倍，这里取为5倍，有效容积为（317）LQVP1623542液压系统性能的验算绘制液压系统图后，进行压力损失验算。因为该液压系统比较简单，该项验算从略。本系统采用液压回路简单，效率比较高，功率小，发热少，油箱容量取得较大，因此，不再进行温升验算。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098530第5章机械手PLC控制系统设计51机械手的工艺过程分析工艺过程机械手的初始位置停在原点，按下启动后按扭后，机械手是由相应的限位开关来控制的，而加紧、放松动作的转换是有时间来控制的。为了确保安全，机械手右移到位后，必须在右工作台上无工件时才能下降，若上次搬到右工作台上的工件尚未移走，机械手应自动暂停，等待。为此设置了一个光电开关，以检测“无工件”信号。为了满足生产要求，机械手设置了手动工作方式和自动工作方式，而自动工作方式又分为单步、单周期和连续工作方式。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985311）手动工作方式利用按钮对机械手每一步动作进行控制。例如，按下“下降”按钮，机械手下降；按下“上升