机械手设计毕业论文

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1、文档编制序号：KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08摘要本设计为冲床上料机械手设计。基本参数为：升降行程135mm，手臂回转角度为 105。此机械手能以 34次 /分的频率，传送重公斤重的硒钢片。该机械手采用气压传动方式驱动，气缸最大压力为，为提高气缸活塞密封的可靠性， 活塞采用2个0型环密封。机械手的的抓取部分为吸附式，采用2个型号为ZP16UN 的真空吸盘，吸盘提升力由真空泵提供。机械手工作时，气缸推动活塞杆作升降运 动。活塞杆的中部装有一个深沟球轴承，当活塞杆上下运动时，轴承沿导向筒上的螺 旋槽移动。活塞轴与手臂相连，当活塞轴作上升运动时，带动装有真空吸盘的吸附式 手臂

2、作边上升边回转的复合运动，将被冲压件送到冲床上；当活塞轴作下降运动时， 带动装有真空吸盘的吸附式手臂作边下降边回转的复合运动，使机械手回到初始状 态，完成一个上料循环。关键词：冲床机械手 气压传动Abstract单击此处键入英文摘要，内容应当与中文摘要相同KeyWords ：冲床 机械手 气压传动目录1 工业机械手的发展概况工业机械手定义机械手是一种能模拟人的手臂的部分动作，按预定的程序轨迹极其它要求，实现抓 取，搬运工件或操做工具的自动化装置。在我国由于大多数工业机器人所执行的工 作为模拟人的手臂而工作，因而通常把工业机器人称做操作机械手。工业机械手发展概况工业机械手是人类创造的一种机器,更

3、是人类创造的一项伟大奇迹,其研究、开发和 设计是从二十世纪中叶开始的.我国的工业机械手是从80年代七五科技攻关开始起 步,在国家的支持下,通过七五,八五科技攻关,目前已经基本掌握了机械手操作 机的设计制造技术,控制系统硬件和软件设计技术,运动学和轨迹规划技术,生产了部 分机器人关键元器件，开发出喷漆，孤焊，点焊，装配，搬运等机器人，其中有130 多台喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线（站）上获得规模应用， 孤焊机器人已经应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的看来，我国的工业机械手技 术及其工程应用的水平和国外比还有一定距离。如：可靠性低于国外产品，机械手 应用工程起步较晚，应用领域窄

4、，生产线系统技术与国外比有差距。影响我国机械 手发展的关键平台因素就是其软件，硬件和机械结构。目前工业机械手仍大量应用 在制造业，其中汽车工业占第一位（占%），电器制造业第二位（占%），化工第三位（占）。发达国家汽车行业机械手应用占总保有量百分比为53%，年产每万辆 汽车所拥有的机械手数为（包括整车和零部件）：日本台，德国台，法国台，英国 台，美国台，意大利台。世界工业机械手的数目虽然每年在递增，但市场是波浪式向前发展的。在新世 纪的曙光下人们追求更舒适的工作条件，恶劣危险的劳动环境都需要用机器人代替 人工。随着机器人应用的深化和渗透，工业机械手在汽车行业中还在不断开辟着新 用途。机械手的发展

5、也已经由最初的液压，气压控制开始向人工智能化转变，并且 随着电子技术的发展和科技的不断进步，这项技术将日益完善。 上料机械手与卸料机械手相比，其中上料机械手中的移动式搬运上料机械手适用于 各种棒料，工件的自动搬运及上下料工作。例如铝型材挤压成型铝棒料的搬运及高 温材料的自动上料作业，最大抓取棒料直径达180mm，最大抓握重量可达30公斤，最 大行走距离为1200mm。根据作业要求及载荷情况，机械手各关节运动速度可调。移 动式搬运上料机械手主要由手爪，小臂，大臂，手臂回转机构，小车行走机构，液 压泵站电器控制系统组成，同时具有高温棒料启动疏料装置及用于安全防护用的光 电保护系统。整个机械手及液压

6、系统均集中设置在行走小车上，结构紧凑。电气控 制系统采用OMRO N可编程控制器，各种作业的实现可以通过编程实现。国内外实际使用的多是定位控制的机械手，没有“视觉”和“触觉”反馈。目前，世 界各国正积极研制带有“视觉”和“触觉”的工业机械手，使它能够对所抓取的工件进行 分辨，能选取所需要的工件，并正确的夹持工件，进而精确地在机器上定位、定 向。为使机械手有“眼睛”去处理方位变化的工件和分辨形状不同的零部件，它由视 觉传感器输入三个视图方向的视觉信息，通过计算机进行图形分辨，判别是否是所 要抓取的工件。为防止握力过大引起物件损坏或握力过小引起物件滑落下来，一般采用两种方 法：一是检测把握物体手臂

7、的变形，以决定适当的握力；另一种是直接检测指部与 物件的滑动位移，来修正握力。 因此，这种机械手就具有以下几个方面的性能：(1) 能准确地抓住方位变化的物体；(2) 能判断对象的重量；(3) 能自动避开障碍物；(4) 抓空或抓力不足时能检测出来。 这种具有感知能力并对感知的信息做出反映的工业机械手称之为“智能机械 手”，它是有发展前途的。现在，工业机械手的使用范围只限于在简单重复的操作方面节省人力，其效用 是代替从事繁重的工作，危险的工作，单调重复的工作，恶劣环境下的工作方面尤 其明显。至于像汽车工业和电子工业之类的费工的工业部分，机械手的应用情况决 不能说是好的。虽然这些工业部门工时不足的问

8、题尖锐，但采用机械手只限于一小 部分工序，其原因是，工业机械手的性能还不能满足这些部门的要求，适于机械手 工作的范围很狭小，这是主要原因。经济性问题当然也很重要，采用机械手来节约 人力从经济上看，不一定总是合算的。然而，利用机械手或类似机械设备节省人力 和实现生产合理化的要求，今后还会持续增长，只要技术方面和价格方面存在的问 题得到解决，机械手的应用必将会飞跃发展。 上料机械手和卸料机械手相对，其中上料机械手中的移动式搬运上料机械手适用于 各种棒料，工件的自动搬运及上下料工作。例如铝型材挤压成型机铝棒料的搬运及 高温棒料的自动上料作业，最大抓取棒料直径可达180mm，最大抓握重量可达30公 斤

9、，最大行走距离为1200mm。根据作用要求和载荷情况，机械手各关节运动速度可 调。移动式搬运上料机械手主要由手爪，小臂，大臂，手臂回转机构，小车行走机 构，液压泵站电器控制系统组成，同时具有高温棒料启动疏料装置及用于安全防护 用的光电保护系统。整个机械手及液压系统均集中设置在行走小车上，结构紧凑。 电气控制系统采用OMRON可编程控制器，各种作业的实现可以通过编程实现。随着机电一体化技术和计算机技术的应用，其研究和开发水平获得了迅猛的发 展并涉及到人类社会生产及生活的各个领域，特别是工业机械手在生产加工中的广 泛应用。轿车半轴加工上料机械手设计在综合多种机械手的设计原理和设计思想， 根据轿车半

10、轴加工的特点提出的，有一定的理论基础，设计水平和应用价值。随着工业技术的发展，工业机器人与机械手的应用范围不断扩大，其技术性能 也在不断提高。在国内，应用于生产实际的工业机器人特别是示教再现性机器人不 断增多，而且计算机控制的也有所应用。在国外应用于生产实际的工业机器人多为 示教再现型机器人，而且计算机控制的工业机器人占有相当比例。带有“触觉”，“视 觉”等感觉的“智能机器人”正处于研制开发阶段。带有一定智能的工业机器人是工业 机器人技术的发展方向。2 工业机械手整体介绍工业机械手的分类现在对工业机械手的分类尚无明确标准，一般都从规格和性能两方面来分类。按规 格（所搬运工件的重量）分类：1.

11、微型的搬运重量在1公斤以下：2. 小型的搬运重量在10公斤以下：3. 中型的搬运重量在50公斤以下：4. 大型的搬运重量在50公斤以上。目前大多数工业机械手能搬运的重量为130公斤。最小的为公斤，最大的已达 到800公斤。按功能分类：1简易型工业机械手有固定程序和可变程序两种。固定程序有凸轮转鼓和挡块转鼓控制：可变程序 可插销板或顺序转动控制来给定程序。这种机械手多为气动或液动，结构简单，改变程序比较容易。只使用在程序较 简单的点位控制，但作为一般单机服务的搬运作业已足够。所以，目前这种工业机 械手数量最多。2记忆再现型工业机械手 这种工业机械手由人工通过实验装置传动一遍，由磁带（或磁鼓）把程

12、序记录 下来，此机械手就自动按记忆的程序重复进行循环动作。这也是采用较多的一种，多为电液伺服驱动。与前者比较有较多的自由度，能 进行程序较复杂的作业，通用性较广。3计算机数字控制的工业机械手 可通过更换穿孔带或其他记忆介质来改变工业机械手的动作，还可以进行多种 控制（DNC）。技术还可以是可编程序控制或普通的微机计算机。4智能工业机械手（机器人）由电子计算机控制，通过各种传感元件等具有视觉、热感、触觉、行走机构 等。按用途分：1专用机械手附属于主机的，具有固定程序而无独立控制系统的机械装置，这种工业机械工 作对象不变，手动比较简单，结构简单，使用可靠，施用于大批量生产自动线或专 机作为自动上、

13、下料用。2通用机械手 具有独立控制系统，程序可变、动作灵敏、动作灵活多样的机械手。通用机械 手的工作范围大，定位精度高，通用性强，使用于工件经常变换的中、小批量自动 化生产。机械手的特点（1）对环境的适应性强 能代替人从事危险，有害的工作。在长时间工作对 人体有害的场所，机械手不受影响，只要根据工作环境进行合理的设计，选择适当 的材料和结构，机械手就可以在异常高温或低温，异常压力和有害气体，粉尘，放 射线作用下，以及冲压，灭等危险环境中胜任工作。（2）机械手能持久，耐劳，可以把人从繁重单调的劳动中解放出来，并能扩 大和延伸人的功能。（3）由于机械手的动作准确，因此可以稳定和提高产品的质量，同时

14、又可以 避免人为的操作错误。（4）机械手特点是通过用工业机械手的通用性，灵活性好，能很好的适应产 品的不断变化，以满足柔性生产的需要。（5）采用机械手能明显的提高劳动生产率和降低成本。工业机械手在工业生产中的应用工业机械手在生产中的应用非常广泛，还可以归纳为以下的一些方面：1. 建造旋转零件体自动线方面 建造旋转零件体（轴类、盘类、环类零件）自动线，一般都采用机械手在机床之间 传送工件。2. 在实现单机自动化方面（1）各类半自动车床，有自行夹紧、进刀、切削、退刀和松开的功能，但仍需人工上 下料，装上机械手，可实现全自动化生产。（2）注塑机有加料、合模、成型、分模等自动工作循环，装上机械手自动取

15、料，可实 现全自动生产。（3）冲床有自动上下冲压循环，机械手上下料可实现冲压上产自动化。3. 铸、锻、焊、热处理等方面总的来说，由于工业机械手的特点满足了社会生产的需要，进而带来了经济效 因为采用机械手最明显的特点是提高劳动生产率和降低成本。近年来，随着电子技 术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发 展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与 机械化和自动化的有机结合。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大等特点，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。例如：在机床加 工，装配作业，劳动条件差，单调重复易于疲劳的工作环境以及在危险场合下工作3 工业机械手设计方案工业机械手的组成工业机械手是由执行机构，驱动机构和控制部分所组成，各部分关系如下框图：图1 工业机械手各部分关系图执行机构： 执行机构包括抓取部分（手部）、腕部、臂部和行走机构等运动部件所组成。1. 手部：直接与工件接触的部分，一般是回转型或平移型。传动机构形式多样，常 用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、弹簧式等。手部按其夹持工件的原理，大致可分为夹持和吸附两大类。吸附