封焊机的自动上料机构设计

1、 本科毕业设计(论文)题目：封焊机的自动上料机构设计系 别： 机电信息系 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013年04月封焊机的自动上料机构设计摘要 本文通过对机械手的组成和分类，及国内外的发展状况的了解，进行了总体方案设计，确定了机械手用四自由度和圆柱坐标型式。本机械手为上料机械手，为使其通用性加强，故同时设计了机械手的夹持式手部结构和吸附式手部结构，可以更换使用。计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转汽缸的驱动力矩，确定了相关尺寸，设计了机械手的腕部结构；设计了机械手的手臂结结构；设计了手臂伸缩，升降用液压缓冲器和手臂回转用液压缓冲器。关键词 上

2、料；机械手；气缸 Seal Welding Machine Automatic Feeding Mechanism DesignAbstract In this paper, the composition and classification of the robot, and the development of domestic and international understanding of the status, the overall design, the robot with four degrees of freedom and cylindrical coordinat

3、es type. The robot feeding robot, to its versatility strengthen, while the design of the robot holding hands structure and adsorption hand structure, you can replace the use of. Calculate the torque required to drive the rotation of the wrist and the drive torque of the rotary cylinder, with a hydra

4、ulic buffer identified by relative size, the design of the robotic wrist structure; design of the robotic arm junction structure; design of the telescopic arm lifting The rotary arm with hydraulic shock absorber.Keywords： feeding robot；cylinder.；manipulator目 录1 绪论11.1 工业机械手概述11.1.1 工业机器人的发展趋势21.2 机械

5、手的组成和分类31.2.1机械手的组成31.2.2 机械手的分类52 机械手的设计方案72.1机械手的坐标型式与自由度72.2 机械手的手部结构方案设计72.3 机械手的手腕结构方案设计72.4 机械手的手臂结构方案设计82.5 机械手的驱动方案设计82.6 机械手的控制方案设计82.7 机械手的主要参数82.8.机械手的技术参数列表93 手部结构设计113.1夹持式手部结构113.1.1手指的形状和分类113.1.2设计时考虑的几个问题113.1.3手部夹紧气缸的设计124 手腕结构设计164.1 手腕的自由度164. 2手腕的驱动力矩的计算164.2.1手腕转动时所需的驱动力矩164.2.

6、2回转气缸的驱动力矩计算195 手臂伸缩、升降、回转气缸的尺寸设计与校核215.1手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核215.1.1 手臂伸缩气缸的尺寸设计215.1.2 尺寸校核215.1.3.导向装置225.1.4 平衡装置225.2手臂升降气缸的尺寸设计与校核225.2.1 尺寸设计225.2.2 尺寸校核235.3 手臂回转气缸的尺寸设计与校核245.3.1 尺寸设计245.3.2 尺寸校核246 结论26参考文献27致 谢28毕业设计（论文）知识产权声明29毕业设计（论文）独创性声明30图纸和说明书联系QQ25766365382 机械手的设计方案对气动机械手的基本要求是能快速、准确地拾-放和

7、搬运物件，这就要求它们具有高精度、快速反应、一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自由度及在任意位置都能自动定位等特性。设计气动机械手的原则是:充分分析作业对象(工件)的作业技术要求，拟定最合理的作业工序和工艺，并满足系统功能要求和环境条件;明确工件的结构形状和材料特性，定位精度要求，抓取、搬运时的受力特性、尺寸和质量参数等，从而进一步确定对机械手结构及运行控制的要求;尽量选用定型的标准组件，简化设计制造过程，兼顾通用性和专用性，并能实现柔性转换和编程控制.本次设计的机械手是通用气动上下料机械手，是一种适合于成批或中、小批生产的、可以改变动作程序的自动搬运或操作设备，劳动强度大和操作单调频繁的

8、生产场合。也可用于操作环境恶劣的生产场合。2.1机械手的坐标型式与自由度按机械手手臂的不同运动形式及其组合情况，其坐标型式可分为直角坐标式、圆柱坐标式、球坐标式和关节式。由于本机械手在上下料时手臂具有升降、收缩及回转运动，因此，采用圆柱座标型式。相应的机械手具有三个自由度，为了弥补升降运动行程较小的缺点，增加手臂摆动机构，从而增加一个手臂上下摆动的自由度2.2 机械手的手部结构方案设计为了使机械手的通用性更强，把机械手的手部结构设计成可更换结构，当工件是棒料时，使用夹持式手部;当工件是板料时，使用气流负压式吸盘。2.3 机械手的手腕结构方案设计考虑到机械手的通用性，同时由于被抓取工件是水平放置

9、，因此手腕必须设有回转运动才可满足工作的要求。因此，手腕设计成回转结构，实现手腕回转运动的机构为回转气缸。2.4 机械手的手臂结构方案设计按照抓取工件的要求，本机械手的手臂有三个自由度，即手臂的伸缩、左右回转和降(或俯仰)运动。手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。手臂的各种运动由气缸来实现。2.5 机械手的驱动方案设计由于气压传动系统的动作迅速，反应灵敏，阻力损失和泄漏较小，成本低廉因此本机械手采用气压传动方式。2.6 机械手的控制方案设计考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制。当机械手的动作流程改变时，只

10、需改变PLC程序即可实现，非常方便快捷。2.7 机械手的主要参数(1)机械手的最大抓重是其规格的主参数，由于是采用气动方式驱动，因此考虑抓取的物体不应该太重，查阅相关机械手的设计参数，结合工业生产的实际情况，本设计设计抓取的工件质量为1公斤(2)基本参数运动速度是机械手主要的基本参数。操作节拍对机械手速度提出了要求，设计速度过低限制了它的使用范围。而影响机械手动作快慢的主要因素是手臂伸缩及回转的速度。该机械手最大移动速度设计为。最大回转速度设计为。平均移动速度为。平均回转速度为。机械手动作时有启动、停止过程的加、减速度存在，用速度一行程曲线来说明速度特性较为全面，因为平均速度与行程有关，故用平

11、均速度表示速度的快慢更为符合速度特性。除了运动速度以外，手臂设计的基本参数还有伸缩行程和工作半径。大部分机械手设计成相当于人工坐着或站着且略有走动操作的空间。过大的伸缩行程和工作半径，必然带来偏重力矩增大而刚性降低。在这种情况下宜采用自动传送装置为好。根据统计和比较，该机械手手臂的伸缩行程定为600mm,最大工作半径约为。手臂升降行程定为。定位精度也是基本参数之一。该机械手的定位精度为。2.8.机械手的技术参数列表一 用途:用于封焊机的自动上料二 设计技术参数: 1 抓重:2 自由度数:4个自由度3 坐标型式:圆柱坐标4 最大工作半径:5 手臂最大中心高:6 手臂运动参数: 伸缩行程伸缩速度升

12、降行程升降速度回转范围回转速度 7 手腕运动参数: 回转范围 回转速度8 定位方式:行程开关或可调机械挡块等 9 定位精度: 10 驱动方式:气压传动 11 控制方式:点位控制（采用PLC）图2.1 机械手臂剖视图3 手部结构设计为了使机械手的通用性更强，把机械手的手部结构设计成可更换结构，当工件是棒料时，使用夹持式手部:如果有实际需要，还可以换成气压吸盘式结构， 3.1夹持式手部结构夹持式手部结构由手指(或手爪)和传力机构所组成。其传力结构形式比较多，如滑槽杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、弹簧杠杆式等。 手指的形状和分类 夹持式是最常见的一种，其中常用的有两指式、多指式和双手双指式:按手指夹

13、持工件的部位又可分为内卡式(或内涨式)和外夹式两种:按模仿人手手指的动作，手指可分为一支点回转型，二支点回转型和移动型(或称直进型)，其中以二支点回转型为基本型式。当二支点回转型手指的两个回转支点的距离缩小到无穷小时，就变成了一支点回转型手指;同理，当二支点回转型手指的手指长度变成无穷长时，就成为移动型。回转型手指开闭角较小，结构简单，制造容易，应用广泛。移动型应用较少，其结构比较复杂庞大，当移动型手指夹持直径变化的零件时不影响其轴心的位置，能适应不同直径的工件。设计时考虑的几个问题1.具有足够的握力(即夹紧力)在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振

14、动，以保证工件不致产生松动或脱落。2.手指间应具有一定的开闭角两手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的开闭角。手指的开闭角应保证工件能顺利进入或脱开，若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑。对于移动型手指只有开闭幅度的要求。3.保证工件准确定位为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件的形状，选择相应的手指形状。例如圆柱形工件采用带“V”形面的手指，以便自动定心。4.具有足够的强度和刚度手指除受到被夹持工件的反作用力外，还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，当应尽量使结构简单紧凑，自重轻，并使手部的中心在手

15、腕的回转轴线上，以使手腕的扭转力矩最小为佳。5.考虑被抓取对象的要求根据机械手的工作需要，通过比较，我们采用的机械手的手部结构是一支点 两指回转型，由于工件多为圆柱形，故手指形状设计成V型，其结构如附图所示。手部夹紧气缸的设计1.手部驱动力计算本课题气动机械手的手部结构如图3.1所示， 图3.1 齿轮齿条式手部其工件重量G=1公斤，V形手指的角度，,摩擦系数为 (1)根据手部结构的传动示意图，其驱动力为: (3.1)(2)根据手指夹持工件的方位，可得握力计算公式: (3.2) 所以(3)实际驱动力: (3.3)I,因为传力机构为齿轮齿条传动，故取，并取。若被抓取工件的最大加速度取时，则: (3.4) 所以 所以夹持工件时所需夹紧气缸的驱动力为。2.气缸的直径本气缸属于单向作用气缸。根据力平衡原理，单向作用气缸活塞杆上的输出推力必须克服弹簧的反作用力和活塞杆工作时的总阻力，其公式为: (3.5)式中: - 活塞杆上的推力，N - 弹簧反作用力，N- 气缸工作时的总阻力，N- 气缸工作压力，Pa弹簧反作用按下式计算: (3.6) (3.7)= (3.8)式中:- 弹簧刚度，N/m- 弹簧预压缩量，m- 活塞行程，m- 弹簧钢丝直径，m- 弹簧平均直径，.- 弹簧有效圈数.- 弹簧材料剪切模量，一般取在设计中，必须考虑负载率的影响，则: (3.9)由以上分