课程设计说明书

立式精锻机上料机械手设计

学生：张维张鸿马超胡军

姜子翔何德浩

班级：机械1003

指导教师：杨化动花广如杨晓红错误！未找到引用源。

目录

1 绪论 (1)

执行机构 (2)

2 系统设计方案 (3)

2.1 机械手的设计参数 (3)

2.2机械手的工艺流程 (3)

2.3机械手的总体结构 (4)

2.4机械手的工作过程 (8)

2.5机械手的座标型式与自由度选择 (9)

2.6机械手的手部结构方案设计 (9)

2.7机械手的手腕结构方案设计 (9)

2.8机械手的手臂结构方案设计 (9)

2.9机械手的驱动方案设计 (9)

2.10机械手的控制方案设计 (10)

3 机械手结构设计 (10)

3.1 机械手材料 (10)

3.1.1 机械材料选用原则 (10)

3.1.2零件材料 (12)

3.2机械手手部设计 (13)

3.2.1手部结构 (13)

3.2.2夹紧力计算 (13)

3.2.3夹持误差 (15)

3.3机械手腕部设计 (15)

3.3.1手臂的设计计算 (15)

3.3液压缸系统设计 (17)

3.3.1液压系统的工作原理 (17)

3.3.2液压传动的工作特性 (17)

3.3.3液压缸计算 (20)

3.3.4液压缸壁厚计算 (21)

3.4机械手转轴强度校核 (23)

3.5机械手联结键校核 (26)

3.6传动轴校核 (26)

3.7轴承校核 (29)

4 主要零部件三维制作过程 (32)

4.1 回转缸绘制过程 (32)

4.2手部结构及加紧缸的绘制过程 (34)

4.4总装图的绘制 (36)

5 机械手的PLC控制设计 (36)

5.1 PLC的简介 (36)

5.1.1PLC的基本组成 (37)

5.1.2 PLC的工作过程 (42)

5.2 可编程序控制器的选择及工作过程 (44)

5.2.1 可编程序控制器的选择 (44)

5.2.2 可编程序控制器的工作过程 (44)

5.3机械手控制系统设计 (46)

5.3.1 PLC控制系统设计 (46)

5.3.2 PLC程序设计 (48)

参考文献 (60)

1 绪论错误！未找到引用源。

1 绪论

工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的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各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广阔的发展前景。

机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。机械手是一种能模拟人的手臂的部分动作，按预定的程序、轨迹及其它要求，实现抓取、搬运工件或操纵工具的自动化装置。我国国家标准(GB/T 12643-90)对机械手的定义:“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体，或进行其它操作的机械装置。

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。因此，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。

机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。

机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。其组成及相互关系如下图：

1 绪论

执行机构错误！未找到引用源。

图1 执行机构

在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下：

1.以提高生产过程中的自动化程度

2.以改善劳动条件，避免人身事故

3.可以减轻人力，并便于有节奏的生产

综上所述，有效的应用机械手，是发展机械工业的必然趋势。错误！未找到引用源。

2 系统设计方案错误！未找到引用源。

2.1 机械手的设计参数

抓重：60kg；

自由度数：4个；

坐标形式：圆柱坐标；

手臂运动参数：

手臂水平伸缩范围：500毫米

手臂升降范围：0~600毫米；

手腕运动参数：

手腕回转范围：0~180度

缓冲方式及定位方式：

手臂伸缩：伸出时由行程开关适时切断油路，手臂缓冲，缩回时由行程开关控制返回终了位置。

手臂升降：上升时是靠行程开关发信，下降时靠油缸端部节流缓冲，由行程开关控制终了位置。

手臂回转：采用节流阀减速缓冲，用齿轮齿条驱动旋转并靠行程开关定位。

手腕回转：采用行程开关发信和定位或点控。

驱动方式：液压

控制方式：点位程序控制

2.2机械手的工艺流程

机械手原位→机械手前伸及上升→机械手抓取并夹紧→手腕回转并水平缩回→向右回转→机械手前伸→机械手松开→机械手下降→向左回转→退至原位

2.3机械手的总体结构

本机械手系统由执行系统、驱动系统和控制系统组成。执行系统包括手部、手臂、手腕。驱动系统包括动力源、控制调节装置和辅助装置组成。控制系统由程序控制系统和电气系统组成。

1）上料机械手的组成

它是由手臂升降机构（油缸），手臂回转机构（由油缸、齿轮齿条、回转盘组成），手臂伸缩机构，手腕和V形手指等部分组成。

2）上料机械手手臂升降机构

该机构采用双作用式油缸实现垂直升降运动，其行程最大为600mm。升降机构的结构如图所示，