摘 要

上下料冲压机械手是根据实际冲压生产过程中的特点，专门为提高生产效率，解放人力等而研制的一种自动化机械设备。本文在搜阅了有关机械手方面的资料之后，简单介绍了其作用、组成和分类。根据课题要求对机械手进行了总体方案设计，确定了机械手的座标型式、运动自由度以及机械手的技术参数。根据对机械手手部、腕部、手臂以及机身等结构的设计计算得出数据，并且通过三维软件solidworks绘制出产品模型，最后对机械手的结构进行完善。同时，绘制了机械手气压系统工作原理图，选取了合适的零部件；利用PLC对机械手进行控制，选取了合适的PLC型号；根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了的机械手的操作流程图。

关键词 ： 机械手 参数设计 软件模拟 PLC方案控制

Abstract

Up-down material characteristics in the process of stamping manipulator is based on the actual production， specially in order to improve the production efficiency， human liberation and so on and developed an automated machinery and equipment. Based on the search after reading information about manipulator， simply introduces the function， composition and classification. Overall design of manipulator in accordance with the requirements of project， to determine the coordinates of the manipulator， degrees of freedom of movement and technical parameters of the manipulator. According to the manipulator hand， wrist， arm， and the fuselage structure design and calculation of the obtained data， and through 3D software solidworks to map the product model， and finally to improve the structure of the manipulator. At the same time， draw the manipulator working principle of the pneumatic system diagram， select the appropriate components. Using PLC to control the manipulator， selected the suitable PLC model; According to the working process of the manipulator made the control scheme of programmable controller， draw the operation flow chart of the manipulator.

Key Words ： manipulator Parameter design Software simulation PLC program control

目录

第1章 绪论 1

1．1 机械手概述 1

1．2 机械手的组成和分类 1

1.2.1机械手的组成 1

1.2.2机械手的分类 4

1．3 国内外发展概况 4

第2章 机械手总体方案设计 6

2．1 执行部分的选择 6

2．2 驱动部分的选择 7

2．3 控制方案的确定 7

2．4 机械手的基本形式选择 7

2．5 机械手主要部件及运动 8

2.6 自动上下料装置总体设计 9

2．7 机械手的技术参数 9

第3章 手腕部分设计 11

3.1 腕轴承选择 11

3.2 手腕结构设计 12

3.3 抓取吸盘的设计 12

3.4 同步带的选择与设计 13

第4章 手臂伸缩部分的设计 16

4.1 直线导轨与滑块的选择 16

4.1.1滑块负荷计算 17

4.1.2等效负荷的计算 18

4.1.3导轨型号选取 19

4.1.5静安全系数计算 19

4.1.6滑块的平均负荷计算 19

4.1.7额定寿命的计算 20

4.2 传动同步带选择与设计 20

4.3 伺服电机的选型与设计 20

第5章 手臂升降部分的设计 22

5.1 滚珠丝杠的选择 22

5.2 伺服电机的选择 24

5.3 光轴与直线轴承的选择 25

第6章 手臂旋转部分的设计 26

6.1 转盘轴承的选择 26

6.2 伺服电机的选择以及减速比的确定 27

第7章 控制系统设计 28

7.1 气动控制部分 28

7.1.1气压系统的工作原理图 28

7.1.2 气动系统相关部件的选择 28

7.2 程序控制系统设计 29

7.2.1 机械手的工艺过程 29

7.2.2 机械手控制系统主要硬件的选择 29

7.2.3 PLC控制伺服电机范例 30

7.3 机械手操作过程简述 35

结 论 36

致 谢 37

参 考 文 献 38

第1章 绪论

在当代制造业中，机械手有着举足轻重的用处。它可以实现工件的抓取移动和工件的装卸。是在当代制造工业过程中，慢慢发展产出的一种辅助型生产装置，可以用来帮助工厂工人进行繁杂、重复、有危险性的工作，不仅可以减轻员工们的劳动强度，还可以提高工厂产品的生产效率。在现代机械制造业发展进程中，机械手机器人等辅助生产制造的装置也越来越广泛的被运用，它们起到的作用越来越多，结构也越来越复杂，多样化，可以进行多种多样的操作，例如可以搬运物体以及越来越多的机械加工操作。这种生产制造方式适应于批量批件生产，可以节省工时和大量劳动力，对机械加工的适应性也很强。近年来，越来越多的机器人被运用到国内各行各业的机械加工中，在军工航天制造方面也起到了巨大的作用，但是国内的工业机器人技术与国外相比还有一定的差距，具体表现在应用规模小、结构简单功能单一、智能化程度低。工业自动化的程度可以体现一个国家的发展水平，机械手机器人的运用程度直接影响到国内的工业自动化水平。所以，从各个方面进行综合考虑，探究和使用机械手是十分有用的。

1．1 机械手概述

机械手臂是一种按照预定的设计和编写好的控制程序，来实现自动操作，例如搬运、抓取或者其他既定动作的机械装置。在实际生产过程中使用机械手不仅可以提高工件生产效率，还可以减低工件出错率，使工件更加符合使用要求，从而起到保证质量，高效生产的目的。在有些恶劣的生产环境中，使用机械手来完成工人们很难完成的工作，这使得“工业机器人”具有很重要的研究意义。

最开始的机械手主要是和机床一起配套使用，来完成对应的送料工作，它的结构构造相对来说比较简单，实用性和功能性也相对简单。但是伴随着自动化工业技术的发展进程，有了可以编写程序操控既定动作的机械手，我们可以依据代码程序的改变来实现机械手不同动作的流程，它使机械多功能性更强，所以机械手也被称为万能机械手，其适应性强，所以它被广泛应用于大规模生产。