注塑机上下料机械手机构及自动控制系统PLC的设计

1、。摘要简要介绍了注射成型机械手的概念、机械手的组成和分类、机械手的自由度和坐标类型、气动技术的特点以及国内外的发展现状。根据YKM注塑机的具体参数，设计了机械手的总体方案，确定了机械手的坐标类型和自由度，并确定了机械手的技术参数。同时，设计了机械手的吸附手结构。设计了机械手的手腕旋转结构，计算了手腕旋转所需的驱动力矩和旋转气缸的驱动力矩。设计了机械手的手臂结构。本课题利用AutoCAD技术进行机械手的结构设计和气动传动原理设计，实现自动送料运动。进料机械手的移动速度根据满足生产率的要求来设定。关键词：机械手；气动的；AutoCAD摘要简要介绍了注塑机机械手的概念、机械手的组成和分类、机械手的自

2、由度和坐标类型、气动技术的特点以及国内外的发展状况。本文针对YKM型注塑机的具体参数，对机械手进行总体设计，确定机械手的坐标类型和自由度，确定机械手的技术参数。同时，设计吸附式机械手手部结构；设计机械手的手腕转动结构，计算转动气缸手腕转动所需的扭矩和驱动扭矩；机械手臂结构的设计。本课题通过应用AutoCAD技术设计机械手气动系统的结构和原理，实现自动送料运动。对机械手的移动速度进行设定是为了满足生产率要求。关键词：机械手；气动的；AutoCAD内容摘要1目录3序言4第一章导言51.1机械手概述51.2机械手的组成和分类61.2.1机械手系统6的工作原理和组成1.2.2机械手的分类81.3项目建

3、议书和主要任务9第二章机械手的设计112.1机械手11的坐标类型、自由度和工作范围2.2机械手13的手部结构方案设计2.3机械手13的臂结构设计2.4机械手13的驱动方案设计2.5机械手的技术参数13第三章手部结构设计143.1手吸附结构设计143.2真空吸附回路的设计153.3真空部件的设计163.4设计18中考虑的几个问题第四章手腕转动1800结构设计194.1手腕自由194.2手腕驱动扭矩的计算19第五章臂架伸缩结构设计235.1同步带传动概述245.2同步带传动26的设计和计算5.3同步带驱动轴部件的设计306臂提升结构设计326.1臂提升齿轮和齿条32的设计7轨道设计337.1导轨的

4、选择337.2主轨道导轨34的设计9结论38参考文献40前言本设计整合了机械设计与制造及自动化专业四年制本科知识，完成了具有特定功能和特殊要求的数控机床装卸机械手的设计。它能更好地反映机械设计制造及自动化专业毕业生的理论研究水平、实践能力、专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论与实践的有机结合。目前，我国许多工厂的生产线上，数控机床装卸工件仍然是手工操作，劳动强度大，生产效率低。为了提高生产加工的工作效率，降低成本，将生产线发展成为适应现代自动化大批量生产的柔性制造系统，针对具体的生产过程，设计了一种装卸机械手，用机器人技术代替人工作业，从而提高劳动生产率。该机械手主要

5、与数控车床(玻璃注射成型机)结合，最终形成一条生产线，实现自动化和无人化加工(送料、加工、下料)。目前，中国制造业发展迅速，越来越多的资本流向制造业，越来越多的制造商加入制造业。该设计可应用于加工厂的车间，满足数控机床和加工中心加工过程中安装和卸载加工工件的要求，从而降低工人的劳动强度，节省加工辅助时间，提高生产效率和生产率。第一章导言1.1机械手概述工业机器人由操作者、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置组成。它是一种机电一体化自动化生产设备，模仿人的操作，具有自动控制，可重复编程，可在三维空间完成各种操作。特别适合多品种、多批次的柔性生产。它在稳定、提高产品质量、提高生产效率、改善工作条件和

6、产品快速升级方面发挥着非常重要的作用。机械手是自动化生产过程中使用的具有抓取和移动工件功能的自动化设备。它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型设备。近年来，随着电子技术，特别是电子计算机的广泛应用，机器人的开发和生产已经成为高科技领域中发展迅速的新技术。进一步推动了机械手的发展，使其更好地实现机械化和自动化的有机结合。机械手可以代替人完成危险和枯燥的工作，降低人的劳动强度，提高劳动生产率。机械手的应用越来越广泛。它可用于机械工业，尤其是自动数控机床和组合机床的部件装配、处理和装载加工工件。目前，机械手已经发展成为柔性制造系统和柔性制造控制的重要组成部分。机床设备与机械手结合形成柔性加

7、工系统或柔性制造单元，适用于中小批量生产，可节省大型工件输送设备，结构紧凑，适应性强。当工件发生变化时，柔性生产系统容易发生变化，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地满足市场竞争的需要。目前，中国的工业机器人技术及其工程应用水平仍远未达到国外水平。应用规模和产业化水平较低。机器人的研发直接影响到中国自动化生产水平的提高。有必要从经济和技术两方面考虑。因此，机械手的研究和设计是非常有意义的。机械手是一种自动机械装置，它模仿人手的某些动作，按照给定的程序、轨迹和要求实现自动吸附、运输或操作。工业生产中使用的机械手被称为“工业机械手”。机械手在生产中的应用可以提高生产的自动化水平，

8、劳动生产率：可以降低劳动强度，保证产品质量，实现安全生产。特别是在高温、高压、低温、低压、粉尘、爆炸、有毒气体和放射性等恶劣环境中，代替人做正常工作更有意义。因此，它越来越广泛地应用于机械加工、冲压、铸造、锻造、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配、轻工、运输等领域。1.2机械手的组成和分类1.2.1机械手系统的工作原理和组成机械手系统的工作原理框图如图1-1所示。操纵系统(可编程逻辑控制器)位置检测装置传动系统(液压变速器)执行机构手手腕手臂圆柱图1-1系统工作原理图机械手的工作原理：机械手主要由执行器、驱动系统、控制系统和位置检测装置组成。在可编程控制器程序控制的条件下，采用气动传输方式，实现执

9、行器相应部件的顺序、运动轨迹、一定速度和时间的指定动作。同时，根据其控制系统的信息，向执行机构发出指令，必要时监控机械手的动作，并在动作中出现错误或故障时发出报警信号。位置检测装置随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，使执行机构以一定的精度到达设定位置。执行机构包括手、手臂、立柱等部分，有的还增加了行走机构。1.手即与物体接触的部分。由于与物体接触的形式不同，它可分为吸附型和吸附型。在本课题中，我们采用了吸附手结构。吸附式手由吸盘和传力机构组成。吸盘是一个与物体直接接触的组件。吸盘最常用的运动形式是过渡和平移。旋转吸盘结构简单，制造容易，应用广

10、泛。翻译类型因其结构复杂而很少使用。然而，平移式吸盘夹持圆形零件时，工件直径的变化不影响其轴线的位置，因此适用于夹持直径变化范围大的工件。吸盘的结构取决于被吸物体的表面形状、被吸部分(外部轮廓或内部孔)以及物体的重量和尺寸。力传递机构通过吸盘产生吸力来完成吸附和放置物体的任务。当有多种类型的力传递机构时，通常使用：滑槽杆型、连杆杆型、锥杆型、齿条型、螺母弹簧型和重力型。2.手腕它是连接手和手臂的部件，可用于调整吸附物体的方向(即姿势)。3.武器手臂是支撑被抓物体、手和手腕的重要部分。该臂的功能是驱动吸盘吸附物体，并根据预定要求将它们运送到指定位置。工业机械手的臂通常由部件(如油缸、液压缸、齿轮

11、齿条机构、连杆机构、螺旋机构、凸轮机构等)组成。)驱动臂与驱动源(例如液压、液压或马达等)协作。)来实现手臂的各种运动。4.圆柱立柱是支撑手臂的部件。立柱也可以是手臂的一部分。手臂的旋转运动和提升(或俯仰)运动与立柱密切相关。由于工作的需要，机械手的立柱有时会横向移动，这称为可移动立柱。5.设计机器底座是机械手的基本部件。机械手的执行机构和驱动系统的所有部件都安装在机器底座上，从而进行支撑和连接。(2)驱动系统驱动系统驱动工业机械手的执行机构运动。它由动力装置、调节装置和辅助装置组成。常用的驱动系统包括气动驱动、液压驱动和机械驱动。(3)控制系统控制系统是控制工业机械手按照规定要求运动的系统。

12、目前，工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位(或机械停止定位)系统组成。机械手采用可编程控制器程序控制系统，控制机械手按照指定的程序运动，记忆人给机械手的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度和时间)，并根据其控制系统的信息给执行器发出指令。如有必要，它可以监控机械手的动作，并在动作错误或有故障时发出报警信号。(4)位置检测装置机械手执行器的运动位置受到控制，执行器的实际位置随时反馈给控制系统，并与设定位置进行比较，然后由控制系统进行调整，使执行器能够以一定的精度到达设定位置。1.2.2机械手的分类有妈妈机械手可分为气动传动机械手、气动传动机械手、机械传动机械手和电动传动机械手。本

13、设计是气动传动机械手的设计。气动机械手是一种通过液压驱动执行器运动的机械手。它的主要特点是：握重超过几百公斤，传动平稳，结构紧凑，动作灵敏。但是，密封装置是严格要求的，否则漏油会对机械手的工作性能产生很大影响，不适合在高温和低温下工作。如果机械手采用电液伺服驱动系统，可以实现连续轨迹控制，扩大机械手的通用性。然而，电液伺服阀制造精度高，滤油要求严格，成本高。(三)按控制方法1.点控制它的运动是空间中从一点到另一点的运动，在运动过程中只能控制几个点的位置，而不能控制它的运动轨迹。如果有许多点需要控制，将不可避免地增加电气控制系统的复杂性。目前使用的专用和通用工业机械手都属于这一类。2.连续轨迹控

14、制其运动轨迹是空间中任意连续的曲线，其特点是设定点无限，整个运动过程可控，可以实现稳定、精确的运动，应用范围广，但电气控制系统复杂。这种工业机械手通常由一台小型计算机控制。1.3课题的建议及其主要任务1、话题提出进入21世纪，随着中国人口老龄化的提前到来，近期东南沿海仍存在大量劳动力短缺。提高劳动生产率，降低工人劳动强度，提高我国工业自动化水平势在必行。机械手应用于工业自动化生产线，将工业产品从一条生产线转移到另一条生产线，从而实现自动化生产，减少工业工人的大量重复劳动，同时提高劳动生产率。目前，大多数机械手采用液压传动，存在以下缺点(1)液压传动通常有更多的能量损失(摩擦损失、泄漏损失等)。)在工作过程中。液压传动容易泄漏，不仅污染工作现场，限制其应用范围，可能引发火灾事故，而且影响执行部件的运动稳定性和正确性。(2)工作时，受温度变化影响很大。当油温变化时，液体的粘度也发生变化，从而导致运动特性的变化。(3)由于液压脉动和空气混入液体中，容易