冲压机械手的设计

冲压机械手的设计学士学位论文冲压机械手的设计姓名：学号：指导教师：学院：专业：完成日期：学校代码：10904冲压机械手的设计学士学位论文冲压机械手的设计姓名：学号：指导教师：学院：专业：完成日期：冲压机械手的设计基于PLC的台式钻床控制系统改造及其进给系统设计冲压机械手的设计冲压机械手的设计摘要冲压机械手是在自动化设备的基础之上，根据现实生产中冲压的实际特点，专门为实现无人生产而研发的机械设备，有利于企业提高整条生产效率。本文在收集有关机械手方面的资料之后，对掌握的资料进行分析，能以一种快捷的途径完成该课题的研究。根据对机械手手部、腕部、手臂以及机身计算得出的数据，通过三维软件进行运动状态的模拟仿真，最后对机械手的设计过程进行完善。同时本文还介绍了机械手的作用，机械手的组成和分类，以及讨论磁吸式机械手的设计理论与方法。着重说明了它四个部分的结构设计。通过学习冲压机械手的工作原理，从而了解磁吸式机械手的运动机理。磁吸式的结构能够适合生产需要的冲压机械手，在实际生产中可以完成预期的作业，本文设计的是磁吸式的结构，因而与通用机械手相比，它结构简单，成本低廉，专用性和实用性较高，能够实现车间内的某些搬运与装配工作。【关键词】冲压机械手限位开关电磁铁齿轮齿条机身冲压机械手的设计AbstractStampingmachinehandisonthebasisofautomationequipment,accordingtotheactualcharacteristicsofstampingproductionreality,specificallyfortherealizationofunmannedproductionandR&Dofmechanicalequipment,whichisbeneficialtotheimprovementofthewholeproductionefficiency.Afterthedatacollectedonthemanipulatorhand,itcancompletethestudyofsubjectinafastwayandcarryontheanalysistothedata.Accordingtothemechanicalhand,wrist,armandthecalculateddata,andsimulatethemotionstateby3Dsoftware,thedesignprocessofthemanipulatorisgood.Atthesametime,thispaperalsointroducestheroleofmanipulator,manipulatorofthecompositionandclassification,anddiscussesthedesigntheoryandmethodofmagneticmanipulator.Itemphasizesitsfourpartstructuredesign.Theprincipleoflearningthestampingofthemanipulator,soastounderstandthemechanismofmagneticmanipulator.Magneticstructureissuitableforpunchingmachinehandproductionneeds,intheactualproduction,itisexpectedtobecompletedhomework,thisdesignisthemagneticstructure,comparedwithgeneralmanipulator,whichhastheadvantagesofsimplestructure,lowcost,specificityandhighpracticability,itcanbetherealcarinsomehandlingandassemblywork.【keywords】StampingmachinehandlimitswitchelectromagnetGearrackBody冲压机械手的设计目录第1章绪论1.1前言……………………………………………………………11.2发展史…………………………………………………………………21.3应用……………………………………………………………………31.4组成结构………………………………………………………………41.4.1执行机构……………………………………………………………41.4.2驱动机构……………………………………………………………51.5发展趋势………………………………………………………………51.6研究内容………………………………………………………………61.7本章小结………………………………………………………………6第2章总体设计方案2.1运动部件…………………………………………………………62.2驱动机构………………………………………………………62.3本章小结…………………………………………………………7第3章机械手手部的设计计算3.1工件尺寸……………………………………………………………73.2.手抓的设计………………………………………………………73.2..1类型选择…………………………………………………………73.2.2手抓受力分析……………………………………………………73.3电磁铁………………………………………………………………73.3.1简介…………………………………………………………………73.3.2分类………………………………………………………………83.4限位开关……………………………………………………………93.5本章小结…………………………………………………………………9第4章腕部的设计计算4.1设计要求………………………………………………………………94.2结构设计………………………………………………………………104.3小结……………………………………………………………………10冲压机械手的设计1第5章手臂的设计5.1基本要求………………………………………………………………………105.2臂部结构……………………………………………………………………105.2.1典型机构……………………………………………………………………105.2.2机构的选择…………………………………………………………………115.3本章小结……………………………………………………………………………11第6章机身的设计6.1整体结构…………………………………………………………………………116.2传动系统的设计…………………………………………………………………126.2.1轴的设计……………………………………………………………………126.2.2v带传动……………………………………………………………………136.2.3v带带轮的设计……………………………………………………………156.2.4齿轮齿条……………………………………………………………………156.2.5键的设计……………………………………………………………………196.2.6滚动轴承……………………………………………………………………216.3总结……………………………………………………………………………22第7章机械手设计总结参考文献…………………………………………………………………………22致谢…………………………………………………………………………231绪论1.1前言早在20世纪初，随着机床、汽车等制造业的发展就出现了机械手。我们将那种用于实现人手各种功能的装置称为机械手。它一般用于工业领域中。简单的讲，机械手模仿人手的动作，按照控制给定程序、轨迹和要求来实现抓取、搬运或操作的自动化装置。冲压机械手的设计2生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平，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，它可代替工人进行一般的工作。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用。机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在中小批量生产中获得比较广泛的应用。机械手的积极作用表现在：其一、它能代替部分的人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的装运；其三、它能利用必要的机具进行焊接与装配，显著的提高劳动生产率，因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用更广泛。在我国近几年也有着较快的发展，并且取得一定的效果，受到机械工业的重视。冲压机械手是在自动化设备的基础之上，根据现实生产中冲压的实际特点，专门为实现无人生产而研发的机械设备。能够取代工人在各个冲压工位上进行的物料冲压、搬运、上下料等工作，有利于企业提高整条生产线效率。另外，对于冲压等重复性、危险性、节拍高的加工行业，在节约人力劳动成本，提高人工及设备安全性，保持产品产能、质量和工艺稳定性等方面是现代化与工业化“开拓创新”的重要精神体现。因此，研究冲压机械手，具有十分重要的意义。1.2发展史机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。它是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。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，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。冲压机械手的设计3机械手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械手。它的结构是：机体上安装一个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的。1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为万能自动。运动系统仿照坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩、用液压驱动；控制系统用磁鼓作为存储装置。不少球坐标通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年，美国机械制造公司也实验成功一种叫Vewrsatran机械手。该机械手的中央立柱可以回转、升降采用液压驱动控制系统也是示教再现型。这两种出现在六十年代初的机械手，是后来国外工业机械手发展的基础。1978年美国Unimate公司和斯坦福大学，麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vicarm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差小于±1毫米。联邦德国KnKa公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。目前，机械手大部分还属于第一代，主要依靠人工进行控制；改进的方向主要是降低成本和提高精度。第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。第三代机械手则能独立完成工作中过程中的任务。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和柔性制造单元FMC中的重要一环节。1.3在生产中的应用机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。新世纪，生产水平及科学技术的不断进步与发展带动了整个机械工业的快速发展。现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的