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1、 本科毕业设计（论文） 设计题目：冲床上料机械手设计 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2013年4月30日冲床上料机械手设计摘要机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹实现自动抓取、搬运和操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。本次设计的60吨冲床上料机械手根据规定的动作顺序，完成对机械手的设计，对机械手的工作原理，结构使用范围，特点参数选择等方面进行了阐述。此60吨冲床上料机械手主要是给冲床进行上料和从储料框中取料；机械手的抓重1Kg；1个自由度三个具体动作，自由度为腰座的转动,采用圆柱坐标；其余两个动作为机
2、械手的升降和伸缩，采用螺母和螺栓调节，可根据生产的需要改变机械手手臂的高度和长度以及更换吸盘。回转角度：60度；送料频率：50-60次/分；驱动方式为气压传动；机械手的腰座回转采用气缸带动齿条齿轮驱动；本设计主要对手部进行了设计和计算，腰座回转采用回转气缸。关键词：上料机械手；冲床上料；气压传动Design for the punch manipulatorAbstract Manipulator is imitate the part of the hand, according to the given program, track and for automatic mechanical
3、 device to realize the acquirement, handling and operation of the. The manipulator used in the industrial production is called industrial manipulator. 60 tons punch the design of the manipulator according to the provisions of the action sequence, complete the design of manipulator, the working princ
4、iple of the manipulator, the use range structure, gives the characteristic parameters. This 60 tons punch manipulator is mainly to press for feeding and from the material storage box material; mechanical hand catch weight 1Kg; 1 degrees of freedom three specific actions, degrees of freedom for rotat
5、ion waist seat, using cylindrical coordinates; the remaining two of the mechanical hand movements and the expansion, the nut and bolt adjustment, according to production needs to change the mechanical arm height and length and replacing chuck. Because the rotary angle: 60 degrees; the feeding freque
6、ncy: 50-60 times / points; drive mode for pneumatic drive; waist seat rotary manipulator cylinder is used to drive a rack gear drive; the design of the main part of the design and calculation, waist, rotating the rotary cylinder.KeyWords：feeding manipulator；punch feeding；pneumatic transmission目 录 1
7、绪论11.1 机械手简介11.2 机械手发展现状及应用11.2.1国内外发展现状11.2.2机械手的应用4 2 机械手的总体设计72.1 机械手的总体结构72.1.1 机械手组成72.1.2 机械手坐标形式的确定92.1.3上料机械手的组成及工作原理92.2 机械手腰座结构的设计112.1.1 机械手的驱动系统的确定122.1.2 机械手的机械传动机构的确定152.3 机械手手臂的结构设计172.4 机械手手部的结构设计19 3 机械手理论分析和设计计算213.1 系统设计计算213.1.1 确定气压系统基本方案213.1.2 气压缸的总机械载荷的计算223.1.3 气缸强度的计算及校核233
8、.1.4 计算和选择气缸元件253.2 吸盘的选择和计算25总 结29参考文献30致 谢31毕业设计（论文）知识产权声明错误!未定义书签。毕业设计（论文）独创性声明33IIi 1 绪论1 绪论1.1 机械手简介工机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、
9、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用。机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。1.2 机械手发展现状及应用1.2.1国内外发展现状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。 1954年USA工程师德尔沃最早提出机械人的概念 1959年USA德尔沃与英格伯
10、制造了世界上的第一台机械人 20 毕业设计（论文）1962年USA正式将机械人的使用性提出来且制造出类似人的手臂 1967年JAN成立了人工手研究会并召开了首届机械手学术会 1970年在USA召开了第一届工业机械人学术会，并的到迅速普及 1973年辛辛那提公司制造出第一台小型计算机控制的的工业机械人当时是液压驱动能载重大成就45KG 到1980年在JAN得到普及并定为“机械人元年”此后在日本机械人得到了前所未有的发展与提升，在就是后来到台湾再到大陆。 第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算机控制系统具有视觉、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使机械手具有感觉机
11、能。目前国外已经出现了触觉和视觉机械手。 第三代机械手（机械人）则能独立地完成工作过程中的任务。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(Flexible Manufacturing system)和柔性制造单元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一环。 随着工业机器手（机械人）研究制造和应用的扩大国际性学术交流活动十分活跃，欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。a. 目前国内外的发展趋势是(1) 研制有更多自由度的液压机械手，这样机械手就可以变得更加的灵活，从而完成更加多的动作。(2) 研制带有行走机构的机械手，这种机械手可以从一个工作
12、地点移动到另一个工作地点。(3) 研制维修维护方便的通用机械手。(4) 研制能自动编制和自动改变程序的通用机械手。(5) 研制具有一定感触和一定智力的智能机械手。这种机械手具有各种传感装置，并配有计算机。根据仿生学的理论，用计算机充当其大脑，使它进行思考和记忆。用听筒和声敏元件作为耳朵能听，用扬声器作为嘴能说话进行应答，用热电偶和电阻应变仪作为触觉和感触。用滚轮或者双足式机构脚来实现自动移位。这样的智能机械手可以由人的特殊语言对其下达命令，布置任务，使自动化生产线成为智能化生产线。(6) 机械手的外观达到美观的要求，尽量用最简单的结构和设备能完成更加多的动作。(7) 研制具有柔性系统的通用机械
13、手目前，在国外广泛应用的再现式通用机械手，虽然一般也都有记忆装置，但其程序都是预先编好的，或由人在工作之前领动一次，而后机械手可以按领动的工作内容正确进行再现动作。如果把这种再现式通用机械手称为第二代机械手的话，那么现在处于研制阶段的智能机械手就是第三代了。现在研究的机械手正在朝着一种可以存储大量的程序的并且可以改变并重新写入程序的方向发展，而且机械手具有比原来的更多的自由度。现在国内具有越来越强的自主研发的单位，我相信在不久的将来，我国一定能够赶上并将且超越发达国家在机械手乃至整个机械方面处于领先地位。b.机械手的研究意义随着现代科学技术的发展，机械手的应用也越来越广泛。在机械工业中，大量应
14、用于铸、锻、焊、冲、热处理、机械加工以及装配等工种。在其他部门，如轻工业、建筑业、国防工业等工种中也均有应用。在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下：(1) 可以提高生产过程的自动化程度。应用机械手有利于在自动生产线中实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换、以及机器的装配等的自动化程度，从而提高劳动生产率，降低生产成本。(2) 可以改善劳动条件，避免人身事故。在高温、高压、低温、低压、噪声、臭味、有放射性物质的环境场合，用人手直接操作是很危险的甚至是不可能的。而应用机械手即可部分或者全部代替人完成作业，使劳动条件得以改善。(3) 可以减少人力，并便于有节奏的生产。应用机械手代替人手进行作业
15、，这是直接减少人力的一个侧面，同时应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一方面。因此，在自动化机床和综合加工自动线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的生产。 (4) 用液压系统来控制机械手，比一般的机械控制具有更好的稳定性，并且控制的精确度更高。 (5) 运用机械手可以实现连续的生产，而大大提高在生产线的工作的时间，从而能大幅提高劳动的生产率。 工业机械手在经历了长期发展后，已经成为制造业中不可缺少的核心设备。同时随着社会的发展和人们生活水平的提高，各种各样的机械手也被开发出来去适应制造领域意外的各个行业。各种用途的特种机器手纷纷面世，而且正以飞快的速度向实用化迈进
