工业机器人毕业设计说明书

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摘要

在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运、取件以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。

本文将设计一台三自由度的工业机器人，用于给注塑机取出成品。

关键词：机器人；气缸；注塑机；结构设计

目录

摘要 (1)

1 前言 (4)

1.1机器人概述 (4)

1.2机器人的历史、现状 (5)

1.3机器人发展趋势 (6)

2 机械手设计方案 (8)

2.1机械手基本形式的选择 (8)

2.2驱动装置的选择 (10)

3 引拔设计 (12)

3.1设计参数 (12)

3.2方案设计 (12)

3.3引拔机构结构设计 (12)

3.3.1 引拔气缸参数计算 (12)

3.3.2 附加导向杆机构设计 (14)

4 机械臂的设计 (15)

4.1设计参数 (15)

4.2方案设计 (15)

4.3机械臂气缸的选用 (15)

4.3.1 预选气缸的缸径[3] (15)

4.3.2 预选气缸行程 (16)

4.3.3 验算缓冲能力 (16)

4.3.4 活塞杆长度的验算 (16)

4.3.5 计算气缸的空气消费量 (16)

4.3.6 选择活塞杆端部接头 (16)

4.3.7 选择气缸的品种和安装形式 (16)

5 横行的设计 (18)

5.1设计参数 (18)

5.2方案设计 (18)

5.3横进气缸的选用 (19)

5.4导轨设计 (20)

6 机械手结构设计 (21)

6.1夹持器设计的基本要求 (21)

6.2夹紧装置设计. (21)

6.2.1 夹紧力计算 (21)

6.2.2 驱动力计算 (22)

6.2.3 气缸驱动力计算 (22)

6.2.4 选用夹持器气缸[2] (23)

6.2.5 手爪的夹持误差及分析[4] (23)

6.2.6 楔块等尺寸的确定 (26)

6.2.7 材料及连接件选择 (29)

7 气动顺序动作的确定 (31)

8 安装 (32)

9 维护 (33)

8.1机械手循环周期 (33)

8.2导轨和轴承 (33)

8.3驱动系统 (33)

8.4气动系统 (34)

8.5真空抓手回路 (34)

8.6注意配线磨损 (35)

8.7检查润滑 (35)

8.8检查成型设备 (36)

10 结论 (37)

参考文献 (38)

致谢 (39)

1 前言

1.1 机器人概述

在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效办法；程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。机器人的出现并得到应用，为这些作业的机械化奠定了良好的基础。

“工业机器人”（Industrial Robot）：多数是指程序可变（编）的独立的自动抓取、搬运工件、操作工具的装置（国内称作工业机器人或通用机器人）。

机器人是一种具有人体上肢的部分功能，工作程序固定的自动化装置。机器人具有结构简单、成本低廉、维修容易的优势，但功能较少，适应性较差。目前我国常把具有上述特点的机器人称为专用机器人，而把工业机械人称为通用机器人。

简而言之，机器人就是用机器代替人手，把工件由某个地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操纵工件进行加工。

要机器人像人一样拿取东西，最简单的基本条件是要有一套类似于指、腕、臂、关节等部分组成的抓取和移动机构——执行机构；像肌肉那样使手臂运动的驱动－传动系统；像大脑那样指挥手动作的控制系统。这些系统的性能就决定了机器人的性能。一般而言，机器人通常就是由执行机构、驱动－传动系统和控制系统这三部分组成，如图1所示。

图1 机器人的一般组成

1.2 机器人的历史、现状

机器人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器人。它的结构特点是机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。

日本是工业机器人发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进两种典型机器人后，大力从事机器人的研究。

目前工业机器人大部分还属于第一代，主要依靠人工进行控制；控制方式则为开环式，没有识别能力；改进的方向主要是降低成本和提高精度。

第二代机器人正在加紧研制。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，把感觉到的信息进行反馈，使机器人具有感觉机能。

第三代机器人（机器人）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FMC(Flexible Manufacturing Cell) 中的重要一环。

随着工业机器人研究制造和应用领域不断扩大，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。国际工业机器人会议ISIR决定每年召开一次会议，讨论和研究机器人的发展及应用问题。

目前，工业机器人主要用于装卸、搬运、焊接、铸锻和热处理等方面，无论数量、