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1、辽 东 学 院 本 科 毕 业 论 文（设 计）多工位冲床专用机械手及送料机构设计Design of special Manipulator and Feeding mechanism for multi station punch学 生 姓 名： 学 院： 机电学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 Eastern Liaoning University独创性说明作者郑重声明：本毕业论文（设计）是我个人在指导教师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得辽东学院或其他单位的学位或证书
2、所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者签名：_ 日期：_ _ 多工位冲床专用机械手及送料机构设计摘 要随着我国工业生产的飞速发展，自动化程度迅速提高，工业机械手在近几十年里飞速发展。工业机械手是工业机器人的分支，其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的优点，尤其体现了人的智能和机器的适应性。本文首先介绍了工业机械手的概念以及国内外的发展状况，然后描述了机械手的组成和分类，机械手的自由度和坐标形式，并进行了手部结构的设计与校核，最后阐述了机械手的气动技术与继电器控制。该机械手是用于多工位冲床上加工零件，用机
3、械手向冲床自动上、下料，并实现半成品零件在七个工位之间的转换。机械手主要由气缸驱动，使手臂进行伸缩、横移和升降运动，并分别用液压缓冲器实现缓冲。本文在对机械手进行总体方案设计时，确定了机械手的坐标形式和自由度及其技术参数，同时设计了机械手的夹持式手部结构，机械手的手腕和手臂结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩。该机械手采用PLC系统进行控制，在设计中绘制出了气压系统工作原理图和PLC控制器的控制程序。此种方式的机械手可以使不同工位进行同时加工，从而提高了劳动效率，而且也提高了生产精度，还降低了人员需求数量，从而减轻了劳动强度，并保证了劳动安全。关键词：机械手；多工位；气动
4、；电气控制- I -多工位冲床专用机械手及送料机构设计Design of special Manipulator and Feeding mechanism for multi station punchAbstractWiththerapid developmentofChinasindustrial production,thedegree of automation is increasing rapidly, theindustrialrobot, the rapid developmentin recent decades. Industrial robot isabranchoft
5、heindustrialrobotcan be programmed to complete a variety of expected operating tasks, both man and machine on the structure and performance of their respective advantages, especially human intelligence and adaptability.First ,this article of all introduce the industrial mechanical hand of the concep
6、t as well as domestic and international development status, then describe the manipulator constitute and classification of manipulator degrees of freedom and coordinates the form of a hand structure design and checking, the last described the robots pneumatic technology and relay control.The robot i
7、s used for punching processing parts, automatic robot to punch materials, and to achieve semi-finished parts in the conversion between seven working. The robot is driven by the cylinder, arm stretching, shifting, and lifting movement and hydraulic shock absorber buffer. The overall program design of
8、 the robot to determine the robots coordinate forms and degrees of freedom and its technical parameters, at the same time design a manipulator clamp hand structure manipulator wrist and arm structure, computing out of the turn of the wrist, the required driving torque and rotary cylinder drive torqu
9、e.The electrical controller of the robot adopts PLC control, drawing in the design of a pneumatic system schematic and PLC controller control program. This way the robot can make the different stations at the same time processing, there by improving the efficiency of labor, but also improve the accu
10、racy of production, and also reduces the number of personnel requirements, there by reducing the labor intensity, and to ensure labor safety.Key Words：Manipulator；Multi-station；Pneumatic；Electrical Control- 39 -目 录摘 要IAbstractII一、绪论1（一）工业机械手11工业机械手概述12工业机械手的应用与意义1（二）机械手的组成和分类21机械手的组成22机械手的分类3（三）工业机械
11、手的发展51工业机械手的发展历史52工业机械手的发展方向5二、机械手总体设计方案8（一）机械手的坐标形式与自由度81直角坐标机械手结构82圆柱坐标机械手结构83球坐标机械手结构84关节型机械手结构9（二）机械手手部结构总体方案设计91机械手的手爪结构方案设计92机械手的手腕结构方案设计103机械手的手臂结构方案设计114机械手驱动方案的选择125机械手气压驱动系统总体设计146机械手导向装置的选择157机械手平衡装置的选择168机械手的缓冲方案设计169机械手的主要参数18三、手部结构设计20（一）手指结构的设计201手指的形状和分类202设计时需注意的问题20（二）手部夹紧气缸的设计211手
12、部驱动力计算212气缸直径的计算223缸筒壁厚的设计23四、手臂伸缩、升降、横移的尺寸设计与校核25（一）手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核251手臂伸缩气缸的尺寸设计252手臂伸缩气缸的尺寸校核25（二）手臂升降气缸的尺寸设计与校核261手臂升降气缸的尺寸设计262手臂升降气缸的尺寸校核26（三）横移气缸的尺寸设计与校核271横移气缸的尺寸设计272横移气缸的尺寸校核27五、机械手的定位与平稳性29（一）常用的定位方式29（二）影响平稳性和定位精度的因素291定位方式292定位速度293精度294刚度295运动件的重量296驱动源297控制系统30（三）机械手运动的缓冲装置301选择最大加速度30
13、2计算沿运动方向作用在活塞上的外力303计算残余速度30六、机械手的电气控制系统设计31（一）机械手的气压传动系统31（二）机械手的电气控制系统321环形时序步进器332二极管矩阵34结 论37参考文献38致 谢39多工位冲床专用机械手及送料机构设计一、绪论（一）工业机械手1工业机械手概述机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的，模仿人手的部分动作，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，而工业机器人的高速研制更是促进了机械手的发展，使得机械手能更好的实现机械化与自动化的有机结合。在工业生产中应用的机械手被称为“工业
14、机械手”，它可以提高生产的自动化水平和劳动生产率，也可以减轻劳动强度、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1。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量大的特点。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。2工业机械手的应用与意义机械工业中，机械手在铸、焊、铆、冲、压、热处理、机械加工、装配、检验、喷漆、电镀等工种都有应用的实例，尤其是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍，在其他部门如轻工业、建筑业、国防工业等也均有所应用。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手相结合，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，使加工系统或制造单元结构紧凑，适应性更强。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换代，适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。综上所述，在机械工业中应用机械手的意义可以概括如下：(1)提高生产过程中的自动化程度。机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等，使生产线的自动化程度提高，从而降低生产成本，提高劳动生产率。(2)改善劳动
