毕业设计论文压铸机自动浇注机械手设计.docx

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1、目录摘要IAbstractII1绪论11.1 国内外发展状况11.2 机械手的组成11.2. 1执行机构11.2. 2驱动机构21.3. 3控制系统41.4. 用机械手的意义42总方案设计52.1 原始数据52.2 2工作要求52.3 系统组成52.3.1工作原理52.3.2工作过程：52.3.4各个动作时间设定：62.3.5液压系统原理图：62.3.6液压系统的特点：72.4总体技术方案72. 4.1手部83手部结构设计92.1 手部结构93. 1.1手指的形状和分类94. 1.2设计时考虑的几个问题93.2手部夹紧液压缸的设计101. 2.1夹紧力的计算：103. 2.2夹紧缸的设计与计算

2、：114手腕结构设计144.1 手腕的自由度144.2 手腕的驱动力矩的分析144. 2.1手腕转动时所需的驱动力矩145升降，回转液压缸的尺寸设计与校核174.1 平衡装置174.2 手臂升降液压缸的尺寸设计与校核175. 2.1概述：175.2.2分类：175.2.3结构：175.2.4工作原理：175.2.5结构图：185.2.6本设计选用液压缸类型：185.3尺寸设计185.4尺寸校核195.5手臂回转液压缸的尺寸设计与校核195.5.1工作特点：195.5.2分类：195.5.3单叶片结构：205.5.4工作原理：205.5.5设计计算：205. 6尺寸设计205.7尺寸校核216总

3、体装配图23结论：25参考文献：26致谢28摘要机械手作为一个代表整个工业的结合体，综合利用机电液三位一体的新系统，超越各自的性能，已经成为各行各业广泛应用的代表。本文针对通用性压铸机机械手进行设计，涉及到机械手零部件的设计，回转机构，升降机构，以及液压系统的设计。并进行液压系统的设计以及动作顺序表的设计，对回转油缸的设计和校对做出了详细的计算与分析。最后利用CAD与So1idWorks分别进行二位与三维设计，目的是更加直观的看到机械手工作的特性，能够参与到实际应用中。关键词：机械手，浇注，液压系统AbstractAsacombinationofthewho1eindustry,themani

4、pu1atorhasbecomearepresentativeofthewideapp1icationofvariousindustries.Inthispaper,thedesignofthemechanica1handoftheuniversa1die-castingmachineinvo1vesthedesignofthemechanica1handparts,therotarymechanism,the1iftingmechanism,andthehydrau1icsystemdesign.Thedesignofthehydrau1icsystemandthedesignofthese

5、quencetab1earecarriedout,andthedesignandproofreadingoftherotaryoi1cy1inderareca1cu1atedandana1yzedindetai1.Fina11y,CADandSoIidWorksareusedtoperformtwoandthreedimensiona1designrespective1y.Thepurposeistoseethecharacteristicsofmanipu1atorworkmoredirect1yandtoautomateproduction.Keywords:manipuIator,pou

6、ring,hydrauIicsystem.1绪论1.1 国内外发展状况我国相比较与工业起步较早的国家，在机械手方面的实力显然时不如他们的，体现在金属加工制造，材料种类，以及控制系统的设计等等，但可喜的是近年来，国家陆续发布工业4.0,以及到2025年实现工业大国的进步等等一系列措施让我们看到，虽然我们在技术方面有落户，但我们仍然在迎头赶超美英日等制造业强国，总有一天会形成我们自己的核心技术。1.2 机械手的组成机械手在机械结构上主要由控制系统，驱动控制，执行机构这几部分组成。之间相互的关系如下图1所示：1.3 .1执行机构图1(1)手部按照本设计，机械手手爪装配在与升降液压缸相连横臂的另一端。

7、手抓内部结构有夹紧缸，较链杆，手指杆，手指杆后连接接触面，接触面相互平行，用于夹紧工件，完成指定动作的移动。之所以叫机械手，是因为整个设计是参考人手的工作原理设计的，因此使设计者对机械手结构的设计有很多种选择,可以使自有关节的，也可以是无关节的，还可以是固定关节的，总之可以根据设计者的偏向去设计。但由于机械手不可能设计的像人手指一样复杂，可以简化为两指或者三指，考虑到设计制造的便捷，在本设计中采用两指手指设计，经实际计算是可以完成这一功能的，因此完全可以采用这个方案。(2)手臂手臂的设计可以参考设计手抓一样，根据人手臂去设计，因此可以设计为无关节的或者有关节的。但是由于本设计的目的是要求机械手

8、完成某一特定重量的浇包运送到指定位置，因此必须要考虑到横臂强度问题。显然多关节的设计可以增加手臂的使用灵活，但是降低了横臂的强度，不符合设计的初衷，因此选择使用无关节的设计，接下来的所有设计都是按照这个原则去设计的。机械手自由度可以分解为机身，机械手臂，手抓这三个部分的自由度。第一部分里，机身要完成回转功能，没有各个方向的移动，因此只有一个自由度。第二部分里，手臂自有度由升降液压缸控制，只完成上升或者下降这个位移,因此有一个自由度。第三部分里，手抓要完成夹紧或放松，以及夹紧缸的伸长与回缩，因此有两个自由度。所有的机身，手臂以及手抓都是安装在躯干上的，也可以理解为，这些活动件按照设计要求装配在固

9、定件上，完成特定功能。1.3.2、 驱动机构驱动机构主要有几种：液压驱动、气压驱动、机械拖动和电气驱动。在这里主要分析液压与气压传动的特点以及优缺点。一，优点：1 .安装位置不受基座整个平面的面积限制J,可根据设计与安装要求形成庞大的系统。2 .在缸工作过程中可以实现无级调速，调速上下限很大。3 .可以与其它电子，电气系统相互配合使用，使控制精度与安全度极大的提高。4 .在液压与气压系统广泛使用的今天，各部分传动原件已有标准，这样使设计工作者可以更方便的设计满足某一特定功能的传动系统。缺点：1机械效率低。具体体现在传动过程中能量的损耗。5 .不能保持设计时的压力保持。具体体现在介质的可压缩性，

10、空穴，泄露以及比热容变化等。6 .液压缸与气压缸的制造与密封严密，这样使维修工作变得很困难，某一部分损坏以后需要成套更换，增加的使用成本。二，各自的特点：液压：1 .液压传动可以在两端的一端中施加很大的压力，在油管壁满足内部压力的情况下，输出的压力可以接近理论值，这一特性可以完成大型机械设备的升降功能。2 .瞬时响应快，工作过程系统运行平稳，或出现微小压力波动，具体取决于施加压力的一端。3 .由于液压缸的工作介质是液压油，因此在运行过程中可以完成对自身部件的润滑工作，但应避免液压油泄露造成工作表面的破坏。4 .由于液压油的特性，液压油输送过程中存在压力损失，因此避免长距离的压力传动。5 .由于

11、液压缸的工作介质是油。而油是对工作环境和温度很敏感的介质，因此根据不同的使用环境和空间温度及时做出调整。气压：1 .工作介质为空气，没有使用成本，在工作行程中进出气体不会对周围环境造成污染，可以理解为清洁绿色介质。2 .与液压系统相比较有较小的压力损失。这样便可以进行更远距离的传送压力或者介质，但要注意管路连接处的密封，因为气体泄露不容易检查到。3 .与液压油相比较，可压缩性大，稳定，也就是说空气的压缩压力低，这样使整个系统的压力不会比较低。总的来说，液压与气压传动的优势是明显的。另外我们也可以看到现在很多传动系统都是多个复杂系统的集成，既有液压也有气压，更有机械传动，还有电力拖系统等。这样系

12、统集成的目的只有一个，完成更加复杂的控制，实现便捷操作，灵活控制，运行准确。相信在不久的将来，我们薄弱的机械加工制造业因为有了更高水准的传动系统而受益。本文设计中，它要求机械手能够比较灵活准确的抓到浇包，准确的运送的指定位置，整个运行过程不能太长。另外可以根据生产标准调节整个过程的响应时间，使生产效率提高，在当前主流的传动系统中选择液压传动。1.2.3、控制系统控制系统的设计可以将机电结合起来完成特定功能。可以使用P1C编程，将本设计中的升降油缸，回转油缸，夹紧油缸有机的结合起来，组合为一个整体。完成机械手的可控制性。因此最后可以达到可控性，便捷性，综合性的特点。1.3应用机械手的意义作为一个

13、近几年兴起的代表机械，电子，电气等行业的标志性进步的产物一一机械手，因能满足各个行业的使用要求，因此被广泛的应用的各个生产，运送，物流等行业中，因此接下来详细分析一下它的意义。1 .提高机械加工的工业化进程机械手最初引入的根本性目的就是代替人力，让机械部件直接参与生产，流通等过程，这样做就是为了完全发挥机械特性所带来的确定性，减少了因为人力所带来的不可控性因素，提高了整个工业制造的水准，使得整个有机械手参与的流程成为一个完整的生产链。2 .适应各种工作条件，避免人力的不可控整个机械行业的加工条件都不是无尘无污染无害的工作环境，会有很多复杂的工作环境，当人力直接参与这些生产，会对人身造成很大的身

14、体伤害，而使用机械手可以代替在更加复杂的工作环境里工作，既是对人力的保护，又是对整个机械工业的发展做出实际的引用。因此，我们可以结合压铸，机械，机电等各个行业的技术于一体，形成一个优于单项系统的工作的复杂系统，获得我们想要的工作效率。2总方案设计2.1原始数据浇包标准重量40kg机身回转角度范围0T80度手臂升降范围20Omm底座滑行距离IOOOmm2.2工作要求动作回转手臂上升/下降夹紧/放松底座移动运动副回转副移动副移动副移动副整个机械手机身，横臂以及手抓有回转副和移动副，因此对整个机械手工作的范围相比于众多运动副的机械结构需要更小的工作空间。表12.3系统组成2.3.1工作原理手旨夹紧机

15、械手手臂前伸机械手或专到位手臂下降手臂后退反向回转到位手册手臂上升2.3.2工作过程：1.IYA两位两通继电器通电,液压系统启动，3作为泄压阀保护整个系统。2.手臂前伸由螺旋丝杠控制，所以还是IYA继续带电。3.1YA失电，两位两通继电器关闭，2YA两位四通带电，液压油进入夹紧缸8,推动活塞向右运动，使夹紧缸抓住工件。4. 4YA通电，四位两通电磁换向阀右移。液压油从左侧通过进入液压缸，推动活塞向下运动，活塞杆向下运动，完成手臂抬伸工作过程。5. 5YA通电，液压油进入液压缸推动活塞杆向右运动，完成回转工作。6. 3YA通电，电磁阀9左移，液压油从右侧进入，推动活塞杆向上运动，使手臂下降。7. 2YA失电，电磁阀7左移，液压油从右侧进入，推动活塞杆向左运动，手指松开，放下工件。8. 手臂后退也是由螺旋丝杠控制回到原位置。9. 5YA失电，电磁阀13向左移动，液压油从右侧进入