上下料机械手课程设计说明书

专业课程设计

任务书

一、目的与要求

《专业课程设计》是机械设计及自动化专业方向学生的重要实践性教育环节，也是该专业学生毕业设计前的最后一次课程设计。拟通过《专业课程设计》这一教学环节来着重提高学生的机构分析与综合的能力、机械结构功能设计能力、机械系统设计的能力和综合运用现代设计方法的能力，培养学生的创新与实践能力。在《专业课程设计》中，应始终注重学生能力的培养与提高。《专业课程设计》的题目为工业机械手设计，要求学生在教师的指导下，独立完成整个设计过程。学生通过《专业课程设计》，应该在下述几个方面得到锻炼：1．综合运用已学过的“机械设计学”、“液压传动”、“机械系统设计”、“计算机辅助设计”等课程和其他已学过的有关先修课程的理论和实际知识，解决某一个具体设计问题，是所学知识得到进一步巩固、深化和发展。

2．通过比较完整地设计某一机电产品，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，掌握机电产品设计的一般方法和步骤。

3．培养机械设计工作者必备的基本技能，及熟练地应用有关参考资料，如设计图表、手册、图册、标准和规范等。

4．进一步培养学生的自学能力、创新能力和综合素质。

二．主要内容

（1）根据以上相关设计参数及要求，完成精锻机上料机械手方案设计、结构设计及控制系统设

（2）撰写专业课程设计报告一份，不少于10000字。

1．机械手总装图1张（0号图纸）、部件图若干张（0号图纸）；

2．全部非标零件图（图纸类型是零件类型及复杂程度而定）；

3．液压原理图和电器控制原理图各一张；

4．撰写专业课程设计报告一份，不少于10000字。

五、考核方式

专业课程设计的成绩评定采用四级评分制，即优秀、良好、通过和不通过。成绩的评定主要考虑学生的独立工作能力、设计质量、答辩情况和平时表现等几个方面，特别要注意学生独立进行工程技术工作的能力和创新精神，全面衡量学生的真实质量。

学生姓名：安蕾刘国威刘欣磊彭澎孙赫俊

指导教师：杨晓红、花广如、杨化动 2011年12月30日

一机械手动作过程和主要设计参数介绍

1.1 任务概述

本次专业课程设计的任务是设计精锻机上料机械手。本机械手是为精锻机服务的，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，可大大减少工人的劳动强度，并且大大提高上料的效率。

工业机械手是一种新型的自动化装置，它可根据作业的要求，按照预先确定的程序搬运物体，装卸零件以及操持喷枪、焊把等工具区完成一定的任务，因此它可在繁重、高温和多粉尘等劳动条件较差的作业中，部分地代替人工操作。

1.2 精锻机上料机械手的动作过程

当旋钮打向回原点时，系统自动地回到左上角位置待命。当旋钮打向自动时，系统自动完成各工步操作，且循环动作。当旋钮打向手动时，每一工步都要按下该工步按钮才能实现。

1.3 精锻机上料机械手的总体设计简图

由动作要求和实际生产检验的综合考虑，初步拟定机械手结构简图如下：

精锻机上料机械手结构示意图

1.4精锻机上料机械手的结构设计

由结构示意图得，该上料机械手有4个自由度：1、腕部的回转运动。2、臂部的水平移动。3、腰部的上下移动。4、机身的回转运动。

1.5 精锻机上料机械手主要技术参数,见下表

手臂运动形式（圆柱坐标式

抓取重量60kgf

自由度4个

手臂运动行程和速度水平伸缩500mm 设定点2

升降600mm 设定点2

左右旋转200度设定点3

手腕回转和速度180度设定点2

手指夹持范围四种规格 90-120

定位方式和定位精度机械挡块 +-1,mm

控制方式点位程控，开关板预选

驱动方式液压 kgf/cm2

二整体方案设计

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；

最大工作半径：1700毫米；

手臂最大中心高：2300毫米；

手臂运动参数；

手臂伸缩范围：0~500毫米

手臂伸缩速度：伸出176毫米每秒；

缩回233毫米每秒；

手臂升降范围：0~600毫米；

手臂升降速度：上升102毫米每秒；

下降152毫米每秒；

手臂回转范围：00 ~2000 (实际使用为950)；

手臂回转速度：630每秒；

手腕运动参数：

手腕回转范围:00~1800；

手腕回转速度：2010每秒；

手指夹持范围：Φ90-Φ120毫米；

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：上升时是靠可调碰铁触动行程开关而发信，使电液换向阀变为“o”型滑阀机能，切断油路而实现缓冲定位，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：采用行程节流阀（双向使用）减速缓冲，用定位油缸驱动定位销而定位。

手腕回转：采用行程开关发信，切断油路滑行缓冲，死挡块定位。

驱动方式：液压

控制方式：点位程序控制

2.2 机械手实现的动作

机械手原位→机械手前伸→机械手上升→机械手抓取并夹紧→机械手后退

机械手左转→机械手前伸→机械手松开→机械手下降→机械手右转→退至原位

2.3 机械手的结构组成

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。

2.4 机械手的工作过程

立式精锻机和自动上料机械手等的配置如图2-4-1所示。被加热的坯料由运输车2送到上料位置后，自动上料机械手3将热坯料搬运到立式精锻机1上锻打，其成品锻件由下料机械手4送立式精锻机上取下并送到转换机械手5上，转换机械手先把锻件翻转90°成水平位置，由丙烷切割装置6将两端切齐，切割完毕，转换机械手5的手臂再水平回转87°，将锻件水平放置到下料运输装置7上，运送到车间外面的料仓处进行冷却。自动上料机械手3在此精锻生产线上可以完成取料、喂料和变换工位等动作。