冲床上下料气动机械手的设计

摘 要

机械手在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配、轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的应用。本文的机械手用于冲床上下料，介绍它的组成和分类、自由度和座标型式、气动技术的特点、PLC控制的特点及国内外的发展状况，对机械手进行总体方案设计，确定机械手的座标型式和自由度，确定机械手的技术参数，设计机械手的手臂结构，设计出机械手的气动系统，绘制机械手气压系统工作原理图。利用可编程序控制器对机械手进行控制，选取合适的PLC型号，根据机械手的工作流程制定可编程序控制器的控制方案，画出机械手的工作时的顺序功能图和梯形图，并编制可编程序控制器的控制程序。

关键词：机械手设计；冲床上下料；气动；PLC

Abstract

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目录

1 前言1

1.1 选题背景1

1.2 设计目的2

1.3 发展现状和趋势3

1.4 机械手的系统工作原理及组成3

2 机械手各部件的设计7

2.1 机械手的总体设计7

2.1.1 机械手总体结构的类型7

2.2 机械手手爪结构设计8

2.2.1 设计要求8

2.2.2 驱动方式8

2.2.3 典型结构9

2.2.4 具体设计方案10

2.3 机械手手臂结构的设计10

2.3.1 手臂结构的设计要求10

2.3.2 具体设计方案10

2.4 机械手腰座结构的设计11

2.4.1 腰座结构的设计要求11

2.4.2 具体设计方案11

2.5 机械手驱动系统设计11

2.5.1 常用驱动系统及其特点11

2.5.2 具体设计方案12

2.6 机械手手臂的平衡机构设计12

2.6.1 平衡机构的形式12

2.6.2 具体设计方案13

3 手部结构设计14

3.1 手指的形状14

3.2 设计时考虑的几个问题14

3.3 手部夹紧气缸的设计15

3.3.1 手部驱动力计算15

3.3.2 气缸的直径16

3.3.3 缸筒壁厚的设计18

4 手臂结构设计20

4.1 手臂伸缩20

4.1.1 结构设计20

4.1.2 导向装置20

4.1.3 手臂伸缩驱动力的计算20

4.2 手臂升降和回转部分的结构设计21

4.3 手臂伸缩气缸的设计21

4.3.1 驱动力计算21

4.3.2 气缸的直径22

4.3.3 活塞杆直径的计算23

4.3.4 缸筒壁厚计算24

5 气动系统设计25

5.1 主要元器件的选择25

5.1.1 气动三联件25

5.1.2 换向阀25

5.1.3 节流阀28

5.2 拟定执行元件运动控制回路29

5.3 气源系统的设计29

5.4 气压传动系统工作原理图30

5.5 机械手运行顺序及电气控制30

6 机械手的PLC控制设计32

6.1 可编程序控制器的选择及工作过程32

6.1.1 可编程序控制器的选择32

6.1.2 可编程序控制器的工作过程32

6.2可编程序控制器的使用步骤33

6.3 机械手可编程序控制器控制方案34

6.3.1 系统简介34

6.3.2 工业机械手的工作流程34

6.3.3 I/0分配34

6.3.4 机械手工作时序图36

6.3.5 梯形图设计(如附图所示)36

7 结论38

参考文献39

致谢40

附录141

附录242

附录343