压铸成型设备的取料机械手设计.doc

1、摘 要本文简要介绍了工业机器人的概念，机械手的组成、分类、意义和历史，浇注机械手硬件和软件的组成，浇注机械手各个部件的整体尺寸设计。本文着重对机械手进行总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度，设计了了机械手的传动并计算出传动比，设计了机械手的手部结构，设计了机械手的手臂结构,确定了压铸成型设备的取料相关机构的各种参数计算和分析，确定了压铸成型设备的取料相关零件材料的选用及其工艺分析，确定了驱动手臂与手部所需的电机功率，确定了机械手的基本技术参数。同时，设计出了机械手的PLC控制系统，绘制了取料机械手的工作原理图，展示了取料机械手的基本性能，校核了部分零部件的强度和使用寿命。关键词：工业机

2、器人；机械手；浇注机械手AbstractThis paper briefly introduces the concept of industrial robots, robot composition, classification, the significance and history of pouring manipulator of the hardware and software composition, pouring manipulator overall dimensions of the parts design. Manipulator overall scheme

3、design, this paper determined forms and degrees of freedom, the coordinates of the manipulator design able to drive of the manipulator and compute the transmission ratio, the design of the manipulator hand structure, design of the manipulator arm structure, determine the reclaimer, die-casting moldi

4、ng equipment parameter calculation and analysis of related institutions, determine the reclaimer, die-casting molding equipment related and technology analysis, material selection of parts to determine the driving arm and hand the required motor power, to determine the basic technical parameters of

5、manipulator. At the same time, design the PLC control system of the manipulator, mapped the picking manipulator, the working principle diagram, shows the basic properties of the picking manipulator, check the part of the strength of the parts and service life.Key Words:industrial robot；manipulator p

6、ump；air pressure drive目 录引言11 绪论21.1 机械手的分类21.1.1简史21.1.2应用简况31.1.3发展趋势31.2 机械手的组成41.2.1执行机构51.2.2驱动机构61.2.3控制系统61.2.4行程位置检测装置61.3 应用机械手的意义61.4 课题的提出及主要任务71.4.1课题的提出71.4.2课题的主要任务72 总体技术方案及系统组成82.1 原始数据82.2 工作需要82.3 工作结构92.4 系统组成92.5 动作分析92.6 总体技术方案92.6.1执行机构的确定92.6.2传动机构的确定102.6.3驱动机构的确定122.6.4控制系统的

7、确定132.6.5行程位置检测装置的设置133 电机的选择153.1 选择电动机的类型和结构153.2 选择电机的型号和参数163.3 设计传动装置的总传动比及分配各级传动比193.4 计算传动装置的运动和动力参数193.4.1驱动电机到轴193.4.2驱动电机到轴203.4.3驱动电机到轴203.4.4驱动电机到轴204 手部的设计.205 手臂及底座的设计215.1 手臂的设计215.2 手臂保持架及底座的设计226 链传动的设计与链轮尺寸结构的设计236.1 驱动电机到轴的第一级链传动236.1.1初始条件236.1.2设计过程236.1.3链轮的尺寸结构设计266.2 轴驱动电机到轴的

8、第二级链传动286.2.1初始条件296.2.2设计过程296.2.3链轮的尺寸结构设计296.3 驱动电机到轴的链传动306.3.1初始条件306.3.2设计过程306.3.3链轮的尺寸结构设计317 轴的设计与校核及零件的选择与校核327.1初步确定轴的最小直径327.2 轴的结构设计357.3 轴上零件的周向定位377.4 确定轴上圆角和倒角尺寸377.5 对轴驱动电机所连轴进行校核387.6 对轴驱动电机所连轴上的轴承进行校核407.7 对轴驱动电机所连轴上的键连接进行校核428 结论44谢 辞45参考文献46引言机械工业是国民的装备部,是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的

9、产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。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。工业机械手的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。机械手是在机械化，自动

10、化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。1 绪论机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。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

11、自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。1.1 机械手的分类机械手一般分为三类：第一类是不需要人工操作的通用机械手。它是一种独立的不附属于某一主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定的操作。它的特点是具备普通机械的性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工才做的，称为操作机。它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是用专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件送。这种机械手在国外称为“Mechanical Hand”，它

12、是为主机服务的，由主机驱动；除少数以外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。在国外，目前主要是搞第一类通用机械手，国外称为机器人。本课题所做的机械手是属于第三类机械手。1.1.1简史机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。它的结构是：机体上安装一个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的。1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为Unimate（即万能自动）。运动系统仿照坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩、用液压驱动；控制系统用磁鼓作为存储装置。不少球坐标通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该

13、公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司,专门生产工业机械手。1962年美国机械制造公司也实验成功一种叫Vewrsatran机械手。该机械手的中央立柱可以回转、升降采用液压驱动控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。1978年美国Unimate公司和斯坦福大学，麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vicarm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差小于1毫米。联邦德国机械制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业。联邦德国KnKa公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。日本

14、是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进两种机械手后大力从事机械手的研究。前苏联自六十年代开始发展应用机械手，至1977年底，其中一半是国产，一半是进口。目前，工业机械手大部分还属于第一代，主要依靠工人进行控制；改进的方向主要是降低成本和提高精度。第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，是机械手具有感觉机能。第三代机械手则能独立完成工作中过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系，并逐步发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中的重要一环。1.1.2应用简况现代工业中，生产

15、过程的机械化，自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。因此，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。有资料统计：美国偏重于毛坯生产，日本偏重于机械加工。随着机械手技术的发展，应用的对象还会有所改变。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。国内机械手工业、铁路工业中首先在单机、专机上采用机械手上下料，减轻工人的劳动强度。国外铁路工业中应用机械手以加工铁路车轴、轮等大、中批零件。并和机床共同组成一个综合的数控加工系统。采用机械手进行装配更始目前研究的重点，国外已研究采用摄象机和力传感装置和微型计算机连在一起，能确定零件的方位达到镶装的目的。1.1.3发展趋势目前工业机械手主要用于机床加工、铸造、热处理等方面，无论数