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1、上海交通大学本科毕业论文塑件取件机械手结构及造型设计Structure and Form Design of Plastic Parts上海交通大学教育学院二一七年二月毕业论文声明本人郑重声明：1、此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注和致谢的地方外，本文不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。2、本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权上海交
2、通大学继续教育学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。3、若在上海交通大学继续教育学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担（包括接受毕业论文成绩不及格、缴纳毕业论文重新写作费、重新写作毕业论文、不能按时获得毕业证书等），与毕业论文指导老师无关。作者签名： 日期： 塑件取件机械手结构及制造设计摘要从定义上来讲，所谓机械手，也就是模仿人类肢体，帮助人们或者替代人们执行动作的一种机械设备， 并且随着科技以及制造业的飞速发展，机械手得到了越来越多的应用，成为了制造业生产大军中不可或缺的一份子。本次设计的是针对于注塑
3、机流水线设备而专门去设计的一种五自由度机械手，纵观近年来国内从事塑件取件机械手生产的企业，数目十分稀少，且独创性弱，过分依赖仿制。而大量的产品都来自于他国进口，但是其设计思路都较为西方化，不适合中国人的操作习惯。因此我们有必要生产出中国化的塑件取件机械手。关键词：注塑机 机械手 流水线 、Structure and Form Design of Five - degree - of - freedom Plastic PartsAbstractBy definition, the so-called manipulator, that is, to imitate the human limb
4、, to help people or replace the implementation of a mechanical action, and with the rapid development of technology and manufacturing, robot has been more and more applications, Manufacturing industry, an indispensable part of the army. This design is for injection molding machine assembly line equi
5、pment and specifically to design a manipulator of five degrees of freedom, look at the domestic plastic parts in recent years in the production of robots of the enterprise, the number is very scarce, and the originality of the weak, over-reliance on imitation. And a large number of products are impo
6、rted from other countries, but its design ideas are more Western, not suitable for the Chinese peoples operating habits. Therefore, we need to produce the Chinese plastic parts pick-up robot.Key words: Injection molding machine; manipulator; pipeline 目 录1 概述1.1机械手的发展及其应用1.2机械手的组成1.3 设计内容2 专用机械手结构方案设
7、计2.1 机械手结构分析2.2 机械手的设计方案3 手部结构的设计3.1 夹持式手部结构的设计3.2 气动驱动力计算3.3 夹紧力计算4 机械手手腕部分结构设计4.1手腕结构设计和三维建模4.2手腕驱动力矩计算结束语致谢参考文献引 言 众所周知，无论对哪个国家而言，机械制造业都属于较为基础的行业，它一方面为国家工业提供技术与装备，另一方面促进了国民经济的发展。因此它的发展水平是可以有效衡量国家工业化程度。但是作为机械设计制造及其自动化专业的学生，我们更加应该非常从专业性角度出发，设计出的确利于民生发展的自动化设备。经过精挑细选、深思熟虑之后我选了应用前景广、设计较为细化的机械手作为我的论文课题
8、。 塑件取件机械手，顾名思义就是为了使注塑机的流水线生产更加高效化、自动化的一种工业设备，它作为自动化生产用具，可以代替人们的体力劳动，大大提高了注塑成型机的生产效率，且其生产环境也是安全的，产品质量较稳定。不仅如此，生产成本和次品率得以大幅度降低、可以使得注塑机生产企业的竞争力大幅提高。是应用性很强的机械产品。 纵观近年来国内从事塑件取件机械手生产的企业，数目十分稀少，且独创性弱，过分依赖仿制。而大量的产品都来自于他国进口，但是其设计思路都较为西方化，不适合中国人的操作习惯。因此我们有必要生产出中国化的塑件取件机械手。就目前而言，我国开发的注塑机主要存在控制系统的稳定性问题，这就契合了本课题
9、的目标：开发出一种高效率、低成本、性能稳定的塑件取件机械手。1 概述1.1机械手的发展及其应用 从定义上来讲，所谓机械手，也就是模仿人类肢体，帮助人们或者替代人们执行动作的一种机械设备， 并且随着科技以及制造业的飞速发展，机械手得到了越来越多的应用，成为了制造业生产大军中不可或缺的一份子。经过数十年的发展，并且是迅速的发展，机械手（机器人）已经成为了一门学科。它包含了各种领域，可以说是目前涉及领域最广的一门学科，如今的高科技机械手一般涉及到人体工程学，工程力学，材料力学，电力工程学，生物学等等几十个领域。机械手的技术水平也就指的是我国几十个专业领域的技术水平，所以可以肯定地说，机械手的发展水平
10、在某种程度上就直接代表了一个国家科技发展的水平1。从最初的机械手的产生开始，其结构相当的简单，仅仅涉及到了一两个专业领域，并且有很大的局限性，专用性这个特点在那个时期可以说是机械手最大的短板。如今的机械手，在科技发展以及工业急速发展所产生需求的共同催生下，机械手变得越来越复杂，专用性这个特点不再成为机械手的发展劣势，甚至在一些行业，专用性必不可少，不可替代，因此可以看出，机械手的存在是多么的重要2。我国在二十世纪末期制定了有关工业机械手的研究计划，发展至今，我国已经完全掌握了相关的技术，能够自主的去研发各种类型的机械手，不管是机械结构还有软硬件都运用自如，如今工业生产中最为常见的机械手按照功用
11、可以分为：搬运、组装、分配、焊接机械手等等。尽管我国机械手的应用已经十分的广泛，但是跟国际发达国家相比，差距真的不是一点两点，我国对工业机械手的研究起步比较晚，其他附属技术同国外也存在很大差距，这两点是导致我国生产的机械手与其他国家机械手存在这么大差距的主要因素。我国近些年来才开始对机械手有了更多的重视，但是目前还未生成一套完善的机械手产业，发展规模以及投资力度将会是我国机械手崛起的重要依托，同时我国高科技技术的研究发展也会为我国的机械手发展保驾护航3。机械自动化行业发展的历史并不长，但是目前自动化产业的重要程度不可忽视，自动机械手的出现显的十分迫切。我国二十世纪末二十一世纪出，开始研究专用机
12、械手，直到2008年，我国自主研究的第一台重量级机械手出现，并且被投入我国国产汽车品牌奇瑞汽车的生产线当中，效果显著。这是我国的第一代机械手，接着经过了一年时间的改善以及优化，到第二年，二代机械手也成功问世，在一些技术水平上达到世界一线水平，但某些方面，还存在很大的差距。因此我国还需要加快自主研发的脚步，加大投资力度，引进或者培养专业的技术人员，才能最快速度的赶上我们与其他国家在机器人技术研发领域之间的距离4。1.2机械手的组成 机械手跟机器的一样，都是有四个大部分来组成，其依次是：控制机构、执行机构、驱动机构和感应检测机构。彼此共同组成了一个完整的机械手，他们彼此之间的联系如下图1.1所示。
13、 控制系统位置检测装置被抓取元件驱动系统执行元件 图1.1 组成方框本文所设计的机械手，主要完成的是对其机械结构的设计，也就是四个部分中的执行机构。1.3 设计内容 此次机械手的设计，主要对塑件取件机械手的结构设计，包含各个部分的结构选型，部件选择，连接部分设计，驱动元件设计，受力计算，三维结构造型等等。首先介绍一下注塑机，了解注塑机才能更好地完成对专用机械手的设计。注塑机的工作原理其实并不复杂，本文设计的机械手为注塑机专用机械手，所以其结构形式均是为了将其运用于注塑机流水线所设计。目前模具注塑行业发展前景很广，且当前模具行业已经成为了中国领头行业之一，注塑行业中，注塑机是不可少的一个重要设备，为了便于更好地理解，可将其比作注射器。注塑机的工作原理就是聚乙烯溶液（也就是我们常用的塑料制品的材料）经过一个注射管道注射到一个模型型腔，所需要生产出的制品的模型，然后通过挤压成型并冷却成为塑料制品，最后被自动地推出到指定的传送带上，这就是注塑机完成一个塑料零件制作的完整流程。我们常见的注塑机设备如图1.2所示。注塑机工作原理的简单结构示意完整图如图1.3所示 。
