自動化生產(chǎn)線六工位機械手的設計【8張CAD圖紙+畢業(yè)論文+開題報告】

自動化生產(chǎn)線六工位機械手的設計

44頁 20000字數(shù)+論文說明書+8張CAD圖紙【詳情如下】

右手指尖.dwg

定位架.dwg

手指.dwg

手部總圖.dwg

支承板.dwg

支撐套.dwg

液壓緩存器裝配圖.dwg

自動化生產(chǎn)線六工位機械手的設計開題報告.doc

自動化生產(chǎn)線六工位機械手的設計論文.doc

運動機構(gòu).dwg

自動化生產(chǎn)線六工位機械手的設計

目錄

摘要 I

ABSTRACT II

第一章  緒 論 1

1.1 工業(yè)機械手 1

1.1.1工業(yè)機械手概述 1

1.1.2選題背景 1

1.1.3設計目的 2

1.2 機械手的組成和分類 3

1.2.1機械手的組成 3

1.2.2 機械手的分類 6

1.3 國內(nèi)外發(fā)展狀況 7

1.4  課題的提出及主要任務 9

1.4.1課題的提出 9

1.4.2課題的主要任務 10

第二章  機械手的設計方案 11

2.1機械手的座標型式與自由度 11

2.2 機械手的手部結(jié)構(gòu)方案設計 13

2.3 機械手的手腕結(jié)構(gòu)方案設計 13

2.4 機械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設計 14

2.5 機械手的驅(qū)動方案設計 16

2.5.1機械手氣壓驅(qū)動 17

2.5.2機械手氣壓驅(qū)動系統(tǒng) 17

2.6 機械手的緩沖方案設計 19

2.7 機械手的主要參數(shù) 20

2.8 機械手的技術參數(shù)列表 20

第三章  手部結(jié)構(gòu)設計 22

3.1夾持式手部結(jié)構(gòu) 22

3.2手指的形狀和分類 22

3.3設計時考慮的幾個問題 23

3.4手部夾緊氣缸的設計 23

第四章  手臂伸縮，升降，橫移的尺寸設計與校核 28

4.1手臂伸縮氣缸的尺寸設計與校核 28

4.1.1 手臂伸縮氣缸的尺寸設計 28

4.1.2 尺寸校核 28

4.1.3.導向裝置 29

4.1.4 平衡裝置 29

4.2 手臂升降氣缸的尺寸設計與校核 30

4.2.1 尺寸設計 30

4.2.2 尺寸校核 30

4.3手臂橫移氣缸的尺寸設計與校核 31

4.3.1 尺寸設計 31

4.3.2 尺寸校核 31

第五章   機械手的電氣控制系統(tǒng)設計 33

5.1  系統(tǒng)工作原理圖 33

5.2系統(tǒng)工作原理圖的參數(shù)化繪制 34

第六章  結(jié)論 36

致 謝 37

參考文獻 38

摘要

本文簡要介紹了工業(yè)機械手的概念，機械手的組成和分類，機械手的自由度和坐標形式，氣動技術的特點，繼電器控制的特點及國內(nèi)外的發(fā)展狀況。

本文對機械手進行總體方案設計，確定了機械手的坐標形式和自由度，確定了機械手的技術參數(shù)。同時，設計了機械手的夾持式手部結(jié)構(gòu)，設計了機械手的手腕結(jié)構(gòu)，計算出了手腕轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩和回轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動力矩。設計了機械手的手臂結(jié)構(gòu)。

設計出了機械手的氣動系統(tǒng)，繪制了機械手氣壓系統(tǒng)工作原理圖，對氣壓系統(tǒng)工作原理圖的參數(shù)化繪制進行了研究，大大提高了繪圖效率和圖紙質(zhì)量。

利用繼電器程序控制器對機械手進行控制，選取了合適的電磁繼電器，根據(jù)機械手的工作流程制定了繼電器程序控制器的控制方案，畫出了機械手的工作時序圖，并繪制了繼電器程序控制器的控制程序。

關鍵詞： 機械手，氣動，繼電器程序控制器

ABSTRACT

At first, the paper introduces the conception of the industrial robot and the eler.  dray information of the development briefly . What’s more, the paper accounts for the background and the primary mission of the topic.

  The paper introduces the function, composing and classification of the manipulator , tells out the free-degree and the form of coordinate . At the same time, the paper gives out the primary specification parameter of this manipulator,

  The paper designs the structure of the hand and the equipment of the drive of the manipulator , 

This paper designs the structure of  the wrist , computes the needed moment of the drive when the wrist wheels and the moment of the drive of the pump.

The paper designs the structure of the arm.

  The paper designs the system of air pressure drive and draws the work principle chart , the manipulator uses to control . The paper institutes two control schemes of PLC according to the work flow of the manipulator . The paper draws out the work time sequence chart and the trapezia chart . 

KEY WORDS :   manipulator , pump , air pressure drive .

第一章  緒 論

1.1 工業(yè)機械手

1.1.1工業(yè)機械手概述

本課題是研究設計一種在自動化生產(chǎn)線上能實現(xiàn)組裝功能的六工位機械手。該機械手在氣缸生產(chǎn)線、汽車生產(chǎn)線等自動化生產(chǎn)線上有廣泛的應用。例如氣缸生產(chǎn)線組裝單元采用該機械手可以分別抓取已加工好的缸體、活塞、彈簧、缸蓋分別放到組裝工位進行組裝，然后把組裝好的汽缸抓取放到分檢單元分類檢測。

   要求：

1. 設計合理選擇機器的驅(qū)動裝置；

2. 設計合理的結(jié)構(gòu)；

3. 選擇機器人的控制方式；

4. 設計機器人的控制系統(tǒng)；

工業(yè)機器人由操作機(機械本體)、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作，自動控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動化生產(chǎn)設備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機器人技術是綜合了計算機、控制論、機構(gòu)學、信息和傳感技術、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術，是當代研究十分活躍，應用日益廣泛的領域。機器人應用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標志。機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的電子機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應和分析判斷能力，又有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機器的進化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務性設各，也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備.機械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應用的機械手被稱為“工業(yè)機械手”。生產(chǎn)中應用機械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率:可以減輕勞動強度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)安全生產(chǎn);尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進行正常的工作，意義更為重大。因此，在機械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用.機械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強，僅為某臺機床的上下料裝置，是附屬于該機床的專用機械手。隨著工業(yè)技術的發(fā)展，制成了能夠獨立的按程序控制實現(xiàn)重復操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機械手”，簡稱通用機械手。由于通用機械手能很快的改變工作程序，適應性較強，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。

1.1.2選題背景

機械手是在自動化生產(chǎn)過程中使用的一種具有抓取和移動工件功能的自動化裝置，它是在機械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技術特別是電子計算機的廣泛應用，機器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術領域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術，它更加促進了機械手的發(fā)展，使得機械手能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結(jié)合。機械手能代替人類完成危險、重復枯燥的工作，減輕人類勞動強度，提高勞動生產(chǎn)力。機械手越來越廣泛的得到了應用，在機械行業(yè)中它可用于零部件組裝 ，加工工件的搬運、裝卸，特別是在自動化數(shù)控機床、組合機床上使用更普遍。目前，機械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中一個重要組成部分。把機床設備和機械手共同構(gòu)成一個柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元，它適應于中、小批量生產(chǎn)，可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，而且適應性很強。當工件變更時，柔性生產(chǎn)系統(tǒng)很容易改變，有利于企業(yè)不斷更新適銷對路的品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量，更好地適應市場競爭的需要。而目前我國的工業(yè)機器人技術及其工程應用的水平和國外比還有一定的距離，應用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，機械手的研究和開發(fā)直接影響到我國自動化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟上、技術上考慮都是十分必要的。因此，進行機械手的研究設計是非常有意義的。

1.1.3設計目的

本設計通過對機械設計制造及其自動化專業(yè)大學本科四年的所學知識進行整合，完成一個特定功能、特殊要求的多工位自動化生產(chǎn)線上下料機械手的設計，能夠比較好地體現(xiàn)機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)生的理論研究水平，實踐動手能力以及專業(yè)精神和態(tài)度，具有較強的針對性和明確的實施目標，能夠?qū)崿F(xiàn)理論和實踐的有機結(jié)合。

目前，在國內(nèi)很多工廠的生產(chǎn)線上多工位自動化生產(chǎn)線裝卸工件仍由人工完成，勞動強度大、生產(chǎn)效率低。為了提高生產(chǎn)加工的工作效率,降低成本,并使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng),適應現(xiàn)代自動化大生產(chǎn),針對具體生產(chǎn)工藝,利用機器人技術，設計用一臺裝卸機械手代替人工工作，以提高勞動生產(chǎn)率。

隨著科學技術的發(fā)展，機械手也越來越多的地被應用。在機械工業(yè)中，鑄、焊、鉚、沖、壓、熱處理、機械加工、裝配、檢驗、噴漆、電鍍等工種都有應用的實理。其他部門，如輕工業(yè)、建筑業(yè)、國防工業(yè)等工作中也均有所應用。

各執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)速.凡是能采用排氣口節(jié)流方式的，都在電磁閥的排氣口安裝節(jié)流阻尼螺釘進行調(diào)速.這種方法的特點是結(jié)構(gòu)簡單，效果尚好。如手臂伸縮氣缸在搜近氣缸處安裝兩個快速排氣閥，可加快起動速度.也可調(diào)節(jié)全程上的速度。升降氣缸采用進氣節(jié)流的單向節(jié)流閥以調(diào)節(jié)手臂的上升速度，由于手臂靠自重下降.其速度調(diào)節(jié)仍采用在電磁潤排氣口安裝節(jié)流阻尼螺釘來完成。氣液傳送器氣缸側(cè)的排氣節(jié)流，可用來調(diào)整回轉(zhuǎn)液壓緩沖器的背壓大小。

    為簡化氣路，減少電磁閱的數(shù)量，各工作氣缸的緩沖均采用液壓緩沖器，這樣可以省去電磁閥和切換竹流悶或行程節(jié)流閥的氣路阻尼元件。

電磁閥的通徑.是根據(jù)各工作氣缸的尺寸、行程、速度計算出所需壓縮空氣流最.與所選用電磁閥在壓力狀態(tài)下的公稱使用流量相適應來確定的。

5.2氣壓傳動系統(tǒng)工作原理圖的參數(shù)化繪制

在使用AutoCAD繪制氣動原理圖的時候.我們經(jīng)常需要大量使用泵、閥等符號。例如.在本機械手的氣壓傳動系統(tǒng)原理圖中，頻繁使用了氣缸、二位五通換向闊等元件。在下面的過載保護回路中使用了氣缸、二位四通換向閥、順序閥、二位三通換向閥等元件。作為通用軟件，AutoCAD未提供這些符號。若每次繪圖時都重復繪制，非常麻煩，效率很低，即使采用塊插入，也難以做到統(tǒng)一、規(guī)范。因此，我們在AutoCAD菜單攔中添加“氣動符號”菜單，以油足氣動原理圖繪制中對專用符號的需求。

第六章  結(jié)論

1、本次設計的是氣動專用機械手，相對于通用機械手，專用機械手的自由度不可變，控制程序不可調(diào)，因此只能在專屬的設備上使用。

2、采用氣壓傳動，動作迅速，反應靈敏，能實現(xiàn)過載保護，便于自動控制。

不會因環(huán)境變化影響傳動及控制性能。阻力損失和泄漏較小，不會污染環(huán)境。同時成本低廉。

3、通過對氣壓傳動系統(tǒng)工作原理圖的參數(shù)化繪制，大大提高了繪圖速度，節(jié)省了大量時間和避免了不必要的重復勞動，同時做到了圖紙的統(tǒng)一規(guī)范。

4、機械手采用繼電器程序控制，具有可靠性高、改變較方便等優(yōu)點，無論是進行時間控制還是行程控制或混合控制，都可通過它來實現(xiàn)

致 謝

歷時近三個月的畢業(yè)設計終于完成，在這這段時間里，我運用大學四年的專業(yè)知識比較成功的完成了本次畢業(yè)設計，在畢業(yè)設計中通過方案論證，理論設計計算，機械結(jié)構(gòu)的設計，工程圖的繪制，設計說明書的撰寫等環(huán)節(jié)的訓練，已經(jīng)使個人理論水平和實際動手能力有了一次飛躍，鍛煉了個人在設計、分析，動手實踐等方面的能力，同時使所學專業(yè)知識得到一次全面的鞏固和加強。

此次畢業(yè)設計能夠順利完成，我得到了很多老師、同學的關心、幫助和支持，在此本人首先向他們表示感謝。在畢業(yè)設計過程中，我的指導老師給予很多專業(yè)方面的幫助。在設計前期的準備時，張老師就非常關注我的選題，指明選題方向，幫助分析題目的可行性和實際中可能出現(xiàn)的問題以及需要注意的事項；在進行方案選擇時，為我指出所需要重點掌握的知識范圍，并幫助我分析相應知識難點的原理，使我的畢業(yè)設計能順利進行。

同時，我也要感謝大學四年所有教過和沒有教過但給我很多幫助的老師，是他們的教導讓我能在這里學到很多的專業(yè)知識，給我以后工作和學習打下了堅實的基礎，是他們的諄諄教誨使我明白了更多為人處事的道理，給我今后的人生足跡烙下更深的印跡，在此我衷心地感謝所有幫助過我的老師。此外，非常感謝許多其他同學，他們很多想法和建議對我啟發(fā)很大。在此一并致謝！

由于時間和個人知識及能力水平有限，論文中難免會有一些紕漏或錯誤之處，懇請各位老師批評指正。不勝感謝！

參考文獻

  【1】張建民.工業(yè)機器人.北京:北京理工大學出版社，1988

【2】蔡自興.機器人學的發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略.機器人技術，2001, 4

  【3】金茂青，曲忠萍，張桂華.國外工業(yè)機器人發(fā)展勢態(tài)分析.機器人技術與應用 ， 2001, 2

【4】王雄耀.近代氣動機器人(氣動機械手)的發(fā)展及應用.液壓氣動與密封，1999, 5

【5】嚴學高，孟正大.機器人原理.南京:東南大學出版社，1992

【6】機械設計師手冊.北京:機械工業(yè)出版社，1986

  【7】黃錫愷，鄭文偉.機械原理.北京:人民教育出版社，1981

【8】成大先.機械設計圖冊.北京:化學工業(yè)出版社

  【9】鄭洪生.氣壓傳動及控制.北京:機械工業(yè)出版社，1987

  【10】吳振順.氣壓傳動與控制.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社，1995

【11】徐永生.氣壓傳動.北京:機械工業(yè)出版社，1990, 5