文档包括:

Word版说明书1份，共82页，约28000字

CAD版本图纸，共6张









 

 

摘要

 

这几年，伴随着工业自动化的连续发展和用人成本的相继增加，好多工厂、数控加工中心对上下料机械手的需要也越来越多。机械手具有很多优点，如动作灵活、快速、能适应危险和恶劣的环境、重复定位精度高以及可以长时间连续作业等，使用机械手上下料可减少工人的劳动量，提高生产效率，降低生产成本。

数控加工的出现减轻了工人们的劳动强度，大大提高了生产效率，但数控加工中上下料工序，仍采用人工操作或者是传统继电器控制的半自动装置，人工操作费时费工效率低，继电器控制设计复杂，需采用较多继电器，接线繁杂，且电气控制的部分容易受到车体的振动干扰，由此导致的可靠性差，故障多，维修困难等问题，为解决以上问题，我设计了一套采用可编程控制器PLC控制的上下料机械手控制系统，该系统动作简单，排线设计合理，具有很强的抗干扰能力，保障了系统运行的稳定性，降低维修率，提高工作效率。

机械手能代替工人完成危险的，重复的，枯燥的动作，减轻人类的劳动强度，提高劳动生产力，机械手得到了越来越多广泛的应用，在机械行业中他可以用于零部件组装，加工工件的搬运装卸，特别是在自动化数控机床，组合机床上使用更普遍。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适用于中小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，适应性强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销的对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人技术及其工程应用水平和国外比还有一定的举例，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上，技术上考虑都是十分必要的，因此进行机械手的研究设计是非常有意义的。

关键词：手臂；腰部；腕部；机械手；

目录

 

1 绪论 7

1.1 本课题背景和意义 7

1.2 本课题的研究目的 7

1.3 机械手在国内外的发展 8

2设计方案 5

2.1 机械手的整体设计 10

2.1.1 机械手整体结构的类型 10

2.1.2 设计详细采取的方案 11

2.2 对机械手的腰座结构进行设计 12

2.3 对机械手手臂结构进行设计 13

2.4 工业机器人手腕部的结构 14

2.5 机械手最后一端执行器的结构设计 15

2.6 机械手的机械传动机构的设计详细采取方案 16

2.7 对机械手驱动系统进行设计 16

2.7.1 机器人各类驱动系统的特性 16

2.7.2 工业机器人驱动系统的选用要求 17

2.7.3 设计详细采取的方案 17

3 机械手的结构 18

3.1 手部的结构设计 18

3.1.1 手部结构及其受力分析 18

3.1.2 手部夹紧力参数的计算 18

3.2 手夹紧缸的设计参数的确定 19

3.2.1 夹紧缸主要尺寸的计算 19

3.2.2 缸筒底部厚度参数的计算 20

3.2.3 活塞与活塞杆设计参数的确定 20

3.2.4 液压缸强度的校核 21

3.3 臂部结构及其设计参数的确定 22

3.3.1 水平伸缩缸设计参数的确定 22

3.3.2 水平伸缩缸强度的校核 24

3.3.3 升降缸设计参数的确定 25

3.3.4 升降缸强度的校核 26

3.4 腰座的结构设计 27

4 对液压传动系统进行设计 30

4.1 对液压传动系统进行设计计算 30

4.1.1 确定液压系统的基本方案 30

4.1.2 拟定液压执行元件的运动控制回路 31

4.1.3 对液压源系统进行设计 31

4.1.4 做出液压系统图 31

4.1.5 计算确定出液压系统的主要参数 33

4.1.6 计算及选取液压元件 36

4.2 电机选型 38

5 机械手控制系统的设计 39

5.1 机械手控制系统硬件设计 39

5.1.1 机械手工艺过程和控制要求 39

5.1.2 机械手的工作流程 39

5.1.3 对机械手操作面板进行布置 41

5.1.4 控制器的型号 41

5.1.5 控制系统原理的分析 42

5.1.6 PLC外部接线的设计 43

5.1.7 分配I/O地址分配 44

5.2 对机械手控制系统软件进行设计 45

5.2.1 机械手控制主程序的流程图 45

5.2.2 对机械手控制程序进行设计 46

6 技术经济性分析 48

7 结 论 49

致谢 50

参考文献 51

附录A 53

附录B 58

附录C 65