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（答辩稿）立式精锻机自动上料机械手设计（CAD图纸+DOC论文）

立式精锻机自动上料机械手设计摘要设计臂部是机械手完成各项动作的执行机构，也是其运动部分的主体。在上面分析了机械手的四种坐标形式，综合这四种坐标形式运动的目的，是想达到人的手臂的功能，但是目前技术还是做不到的，因而把运动方式转化为直线移动和旋转运动，这样臂部的结构也就比较简单了。臂部和机座相连，可固定在地面上机器上或悬挂在横梁滑道上以及可行走的机架上。臂部前端连接腕部或直接连接手部。臂部的作用在于将手爪移动到所需的位置和承受工件手部和腕部的重量。所以，臂部的结构性能工作范围承载能力和动作位置精度直接影响机械手的工作性能。臂部般有以下几部分组成动作元件如直线缸回转缸齿轮齿条连杆凸轮等，它是驱动手臂运动的元件。动作元件与驱动源相配合，就能实现手臂的各种运动。导向装置手臂在静止状态，要承受由夹持工件重量所产生的弯曲力，以及由于载荷不平衡而产生的扭转力矩。在运动时又有个惯性力，为保证手爪的正确位置和动作元件不受较大的弯曲力，手臂必须设置导向装置。臂手臂上的动作元件导向装置和其他装置都要安装在臂上，起支承连接和承受外力的作用。所以需要臂具有足够的刚性，以免承重后发生形变产生颤动。其他装置如管路冷却装置位置检测机构等。臂部设计要求臂部设计首先要求实现所要求的运动，为了实现这些运动，需要满足下列几项要求。．臂部应承载能力大刚性好自重轻根据上述要求，在设计手臂时，要对其进行挠度计算，其变形量应小于许可变形量。我们知道悬臂梁应当指出机械手的手臂结构不是悬臂梁的挠度计算公式为式中挠度弹性模数载荷惯性矩悬臂长。从上式可知，挠度与载荷悬臂长成正比，而与弹性模数惯性矩成反比。在与值已确定的情况下，只有增大值，才能减少梁的弯曲变形，而碳钢和合金钢的值差别不大，在之间。所以，为了提高刚度，从材质上考虑意义不大，主要应选用惯性矩大的梁。现把几种常用梁的惯性矩列表比较如下见表。从表可知，在截面积和单位重量基本相同的情况下，钢管工字钢和槽钢的惯性矩要比圆钢大得多，所以，机械手中常用无缝钢管作导向杆，用工字钢或槽钢作支撑板。这样既提高了手臂的刚度，又大大减轻了手臂的自重。名称截面形状截面积每米重量惯性矩为圆钢的几倍圆钢钢管工字钢号断面槽钢号断面表几种常用梁的惯性矩比较以种截面为例为了加大刚性，还应该采取以下措施在设计臂部时，元件越多，间隙越大，刚性就越低因此应尽可能使结构简单。要全面分析各尺寸链，在要求高的部位合理确定补偿环，以减少重要部位的间隙，从而提高刚性。全面分析手臂的受力情况，合理分配给手臂的各个部件，避免不利的受力情况出现水平放置的手臂，要增加导向杆的刚度，同时提高其配合和相对位置精度，使导向杆承受部分或大部分自重和抓取重量提高活塞和刚体内部配合精度，可以提高手臂在前伸缩时的刚性。．臂部运动速度要高，惯性要小机械手的运动速度般是根据生产节拍的要求来决定的。确定了生图手臂运动过程曲线产节拍和行程范围，就确定了手臂的运动速度或角速度。在般情况下，手臂的移动和回转均要求匀速运动和为常数，但在手臂的起动和终止的瞬间，运动是变化的。为了减少冲击，要求起动时间的加速度和终止前的减速度不能太大，否则引起冲击和振动。手臂的运动过程曲线如图所示。图中所示的点为起动位置点为开始缓冲位置点为行程终点和为起动时间和为制动缓冲时间和为运动周期。图所示，为机械手的运动部分到达行程终点的瞬间，加速度的值依然很大图示的或，因此，惯性力必然很大，这势必引起强烈的冲击，这样的运动曲线应该设法消除的。若将该机械手的运动过程按图所示，并设，行程相等即两条速度曲线，所包含的面积相等，则或必然大于或。按图所示的过程运动时或小于或，并且在行程终点的加速度值为零，因此停止的瞬间是无冲击的，这是较理想的运动方式，但是，因加速度是变化的，设计时也比较复杂。对于高速运动的机械手，为了满足动作节拍的要求，其最大移动速度设计在毫米秒，最大回转角速度设计在度秒内，在大部分行程距离上平均移动速度为毫米秒左右，平均回转角速度为度秒左右。如果在图中减少起动时间和制动缓冲时间，则可缩短整个运动时间，提高生产率。但是缩短和就会增加冲击力，影响机械手的定位精度。所以，必须采取减少惯性冲击力的有效措施。手臂伸缩时产生的惯性力为式中质量加速度手臂运动件重量重力加速度.米秒起动或制动前后的速度差起动或制动所需的时间手臂回转时产生的惯性力立式精锻机自动上料机械手设计摘要立式,精锻机,自动,机械手,设计,毕业设计,全套,图纸摘要随着科学技术的发展，人类社会进入了个以自动化和电子技术为标志的新时代。自动化机械大量应用于工业工程中，其中工业机械手的应用最为广泛。工业机械手是种模仿人手动作的机器，可以取代很多的人工操作，并可以取得更高的效率。本论文介绍了用于夹持外圆件的上下料机械手的设计。它采用液压驱动，点位程序控制，动作平稳，控制方便。本论文主要阐述该机械手的升降和回转的设计和计算。首先从机械手的基础知识介绍有关机械手的组成分类腕部及臂部设计液压控制的多种方案，再从本次设计所要求的功能原理设计开始，对于不同的方案加以比较和论证，从中可确定出最优方案，并采用其方案，在对其的结构设计的基础上，对其驱动力和驱动力力矩进行计算。着重阐述了机身的设计，具体阐述了机械手的设计原则和步骤，分析了设计时应注意的问题，并对机械手的平稳性及定位精度给予详细的论述。设计并分析了该机械手所用的液压控制的方法和过程。由于经验不足，知识有限，难免有误，有待改进。关键词机械手液压驱动力定位精附录绪论在现代工业自动化生产领域里，材料的搬运机床的上下料整机的装配等是十分重要的工作环节，而实现这些环节的自动化将大大提高生产效率，减少成本。用自动化机械代替人的工作可以减少事故的发生。工业机械手就是为了实现这些环节的自动化而设计的。自动化上下料装置是散乱的中小型工件毛坯经过定向机构实现定向排列，然后顺次地由上下料机构把它送到机床或工作位置去，并把工件取走。如工件教大，形状复杂，很难实现自动定向，则往往通过人工定位后，再有上下料机构送到工作地点去。在成批大量生产中，尤其要求在生产率很高，机动工时很短的情况下，单纯的上下料装置很难满足要求，机械手就是在上下料机构的基础上发展起来的种机械装置。开始主要用来实现自动上下料和搬运工件，完成单机自动化和生产线自动化。随着应用范围不断扩大，现已用来操作工具和完成定工作，减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高生产效率。目前我国研制使用的工业机械手大多数是属于专用机械手，仅有少量的通用机械手。由于通用机械手改变工作程序比较方便，特别适用于多品种小批量的生产。通用机械手在工业生产中的应用只有二十来年的历史。这些装置在国外得到相当重视，到七十年代，其品种和数量都有很大的发展，并且研制出了各种具有感觉器官的工业机器人。我所设计的是生产线用上料机械手。是为精锻机设计的配套自动送取锻料设备。属于圆柱坐标式，全液压驱动机械手，具有手臂升降，收缩，回转和手腕回转个自由度，执行机构由手部,手腕，手臂伸缩机构，手臂升降机构，手臂回转机构组成。它开始工作是被加热的坯料由运输车送到上料位置后，自动上料机械手将热坯料搬运到立式精锻机上锻打，其成品锻件由下料机械手从立式精锻机上取下并送到转换机械手上，转换机械手先把锻件翻转成水平位置，由炳烷切割装置将两端切齐，切割完毕，转换机械手的手臂再水平回转，将锻件水平放置到下料运输装置上，运送到车间外面的料仓库进行冷却。自动上料机械手在此精锻生产线上可以完成取料喂料和变换工位等动作。其配置如图。自动上料机械手配置示意图工业机械手的概述．工业机械手的分类工业机械手目前在国内是专用机械手和通用机械手的统称。专用机械手是指附属于主机动作程序固定，般没有独立控制系统，只做专门用途的自动抓取或操作装置。通用机械手国外泛称工业机器人是指程序可变的独立的自动化的抓取或操作装置。目前多机械手尚无明确的分类标准，全国各地区尚未统，我们按目前应用比较多的两方面进行分类按搬运的工件重量或称臂力分类．小型的臂力在公斤以下．中型的臂力在公斤以内．大型的臂力在公斤以上。目前大多数的工业机械手其搬运重量为中型的。二按机能分类．简易型通用机械手有固定程序和可变程序两种。固定程序由挡块或凸轮转鼓控制可变程序用插销板来给定程序。这种机械手多为气动或液压驱动，结构简单，成本较低，改变程序较容易。只适用于程序较简单的点位控制，实现重复性操作作为般单机服务的搬运工作也完全够。目前这种机械手的数量最多。．示教再现型通用机械手这种机械手由人工通过示教装置领动遍，或者预先操作给定遍，称为示教。它由磁鼓或磁带磁芯把程序记录下来，以后机械手就自动按记忆的程序，重复地进行循环动作。这种机械手多为电液伺服控制。与前者比较，这种机械手可有较多的自由度，有可能实现连续轨迹控制，能进行程序较复杂的作业，通用性较大。．具有视觉触觉的通用机械手这种机械手由电子计算机控制，装有电视摄像管和传感器等，因而具有视觉热感触觉等。.工业机械手的组成工业机械手的结构有简单的也有复杂的。但从结构形式分析，主要有执行机构驱动机构位置检测装置和控制系统等组成。执行机构它包括手部腕部臂部立柱和基体等构件组成．手部是夹持工件的构件。它由手爪和