基于proe冲床上料机械手结构设计

冲床上料机械手结构设计前言工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。随着工业自动化的发展,出现了数控加工中心,它在减轻工人的劳动强度的同时,大大提高了劳动生产率。但数控加工中常见的上下料工序,通常仍采用人工操作或传统继电器控制的半自动化装置。前者费时费工、效率低后者因设计复杂,需较多继电器,接线繁杂,易受车体振动干扰,而存在可靠性差、故障多、维修困难等问题。可编程序控制器PLC控制的上下料机械手控制系统动作简便、线路设计合理、具有较强的抗干扰能力,保证了系统运行的可靠性,降低了维修率,提高了工作效率。机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。在工资水平较低的中国，塑料制品行业尽管仍属于劳动力密集型，机械手的使用已经越来越普及。那些电子和汽车业的欧美跨国公司很早就在它们设在中国的工厂中引进了自动化生产。但现在的变化是那些分布在工业密集的华南、华东沿海地区的中国本土塑料加工厂也开始对机械手表现出越来越浓厚的兴趣，因为他们要面对工人流失率高，以及为工人交工伤费带来的挑战。随着我国工业生产的飞跃发展，特别是改革开发以后，自动化程度的迅速提高，实现工件的装卸、转向、输送或操作钎焊、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等作业自化，已愈来愈引起我们重视。机械手是模仿着人手的部分动作，按给定的程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在现实生活中，你是否会发现这样一个问题。在机械工厂里，加工零件装料的时候是不是很烦的，劳动生产率不高，生产成本大，有时候还会发生一些人为事故，导致加工者受伤。想想看用什么可以来代替呢，加工的时候只要有几个人巡视一下，且可以二十四个小时饱和运作，人行吗回答是肯定的，但是机械手可以来代替它。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；尤其是在高温、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能够代替人进行正常的工作。想到这里我就很想设计一个机械手，来用于生产实际中。为什么选着设计机械手用气动来提供动力气动机械手是指以压缩空气为动力源驱动的机械手。用气压驱动与其他能源驱动比较有以下优点1空气取之不竭，用过之后排入大气，不需要回收和处理，不污染环境。（环保的概念）2空气的沾性很小，管路中压力损失也很小（一般气路阻力损失不到油路的千分之一），便于远距离输送。3压缩空气的工作压力较低一般为48公斤/每平方厘米，因此对动元件的材质和制造精度要求可以降低。4与液压传动相比，它的动作和反应都快，这是气动突出的优点之一。5空气介质清洁，亦不会变质，管路不易堵塞。但是也有它美中不足的地方1由于空气的可压缩性，致使气动工作的稳定性差，因而造成执行机构运动速度和定为精度不易控制。2由于使用气压较低，输出力不可能太大，为了增加输出力，必然使整个气动系统的结构尺寸加大。气动机械手是指一压缩空气为动力源驱动的机械手。用气压驱动与用其他能源驱动比较有以下优点空气取之不竭，用过之后排入大气，不需回收和处理，不污染环境。偶然的或少量的泄漏不致对生产发生严重的影响。空气的粘性很小，管路中压力损失也就很小，便于远距离输送。压缩空气的工作压力较低，因此对气动元件的材质和制造精度要求可以降低。一般说来，往复运动推力在12吨以下采用气动经济性较好。与液压传动相比，它的动作和反应都快，这是气动的突出优点之一。空气介质清洁，亦不会变质，管路不易堵塞。它可安全地应用在易燃、易爆和粉尘大的场合。又便于实现过载自动保护。目录前言23摘要31明确设计要求611机械手要求6111被抓取对象的情况6112工作现场的情况6113上料装置与工作主机的配置情况6114工作环境及其他特殊要求6115生产工艺和工作机械对机械手的要求62传动方案的确定621方案确定783基本参数的确定831参数确定8311抓重（即臂力）8312自由度、工作行程及转角8313工作速度9314定位精度94机械手机械结构的设计1041结构设计10411自由度和座标型式的确定11412手部的选择12413运动速度13414气流负压式吸盘部分1316415吸盘结构1617416气吸式吸盘选用要素17417手臂伸缩部分17418手臂伸缩情况1718419手臂驱动力计算18194110手臂的偏重力距及升降导向柱不自锁的条件19214111手臂回转时所需的驱动力矩21255致谢266参考文献27如需要完整文档及CAD图等其他文件，请加球球一九八五六三九七五五冲床上料机械手结构设计摘要本文首先进行了机械手的分析，通过对参考文献进行的分析与研究，阐述了制造技术等相关内容在技术路线中，论述机械手设计过程，设计注意点，机械手的工作原理。为毕业设计写作建立了进度表，为以后的设计工作提供了一个指导。最后，给出了一些参考文献，可以用来查阅相关的资料，给自己的设计带来方便。关键词结构力矩作用力手臂1明确设计要求11机械手要求111被抓取对象的情况矽钢片重量05公斤圆形直径60毫米高2毫米表面光滑不易碎单件112工作现场的情况因场地面积窄小不宜把机械手在固定在地面，则采用固定在工作主机机身适当位置。113上料装置与工作主机的配置情况上料装置与工作主机的相对位置，决定了工件在上料前在空间所处的位置和姿势，这直接影响手臂的坐标形式。114生产工艺和工作机械对机械手的要求由于产品生产工艺过程的不同和工作机械的不同生产特点，影响机械手的自由度、运动轨迹、运动速度和定位精度的确定，因此必需对生产工艺要进行分析，比较工艺的先进性和稳定性，最后按先进的工艺，设计必要的机械手，以完成辅助工作。115工作环境及其他特殊要求所加工零件在普通环境下加工，无需采取冷却、隔热措施、防护罩及密封装置。2传动方案的确定21方案确定机械手要搬运的工件（即矽钢片），重量为05公斤。机械手的驱动方式根据生产工艺过程、生产节拍和工作环境定为气压传动。运动轨迹工作时，气缸1推动杆2（它的中部装有连接装置3，顶端装有手臂和吸附式手部），杆2作升降动作时，3沿导向筒4上的螺旋槽移动，使手臂边上升边回转（复合运动），将电机转子片送到冲床上。此机械手能以34次/分的频率，传送05公斤的矽钢片。机械手手臂运动路线三维装配图1上升50厘米2回转105C为工件重心3基本参数的确定31参数确定机械手的基本参数有抓重（即臂力）、自由度、工作行程（或转角），工作速度和定位精度。升降行程135毫米手臂回转角度0105手臂伸缩行程100毫米定位方式可调螺栓驱动方式气压控制方式点为程序控制311抓重（即臂力）抓重系指机械手所能搬运物件的重量。抓重可根据被抓取物件的重量并考虑适当的安全系数来作决定。考虑带手臂结构强度等因素，安全系数K为25。312自由度、工作行程及转角根据实际生产需求自由度定为上、下移动为55厘米手臂回转105手臂伸缩最大为100MM。313工作速度在各个分解运动的最大行程确定后，根据动作节拍确定各动作时间的分配，从而确实各动作的工作速度。机械手的动作节拍是指机械手完成一个动作循环所需的时间。它可以直接等于机械设备生产节拍。冲床上料机械手与冲床联动，冲动上、下运动时，机械手退出和送料。机械手完成整个过程的时间由吸盘吸住工件的时间、手臂上升、手臂回转、下降、松开工件、手臂回缩等一系列动作。令节拍为T，各个动作时间分别设为T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7按动作节拍要求进行各种动作时间分配时，要考虑下列问题由于执行机构有一定的怪性，从动作指令发出到开始动作需要一段时间，因此单个动作时间不宜少于02秒。加紧或放松动作时间一般可为0203秒手臂伸缩、回转、升降运动的时间，是机械手动节拍的主要部门，考虑的问题有被吸的重量和行程大小、驱动方式等等。确定了动作时间和行程之后，工作速度就可以求出来了VS/T314定位精度机械手的定位精度是由加工工艺要求、机械手本身的结构特点（如制造精度、结构刚性）、抓重、工作行工作速度以及驱动、控制方式和缓冲定位方式诸因素所决定。但是，加工工艺要求是主要的因素。设计机械手时，应力求保证各种不同的加工工艺对定位精度的要求。冲床上下料1毫米4机械手机械结构设计41结构设计机械手的机械结构是由手部、手臂以及支承全部执行机构的机座所组成。冲床上料机械手的主要部分如图1机座2手臂升降气缸3轴承4导轨筒5手臂伸缩部分6气流负压式吸盘1橡胶吸盘2吸盘芯子3通气螺钉4吸盘体5喷嘴6喷嘴套机械手的底下一部份去市场上买，气缸。利用现有的资源，比较成熟的技术，减少成本，提高经济性411自由度和座标型式的确定因为我设计的是专用机械手，自由度少就意味着机械手就越简单、工作可靠和控制容易实现。对于上料机械手来説，它能和上料架布置在冲床的一端，并和工位在一条直线，则大大简化机械手的结构。机械手的工作过程是手臂伸到零件的上方机体气缸向下运动吸盘把矽钢片吸住气缸向上运动手臂气缸作用，把矽钢片放到要放的地方手臂前伸手臂下降吸盘吸住手臂上升手臂横移手臂下降吸盘松开手臂上升手臂后缩手臂复位。因为手臂的运动是机械手的主运动，根据上述方案，手臂主运动的自由度应为三个，即手臂的伸缩、升降和横向移动。这三个主运动主要由