换向。便于实现过载保护，而且工作油液能使传动零件实现自润滑，故使用寿命长。操纵简单，便于实现自动化。特别是和电气控制联合使用时，易于实现复杂的自动工作循环。液压元件易于实现系列化标准化和通用化。课题的主要任务本课题将要完成的主要任务如下机械手为注塑机机械手，因此它是专用机械手.选取机械手的座标型式和自由度设计出机械手的各执行机构，包括手部手臂等部件的设计。手部设计成夹持式手指来抓取工件液压传动系统的设计本课题将设计出机械手的液压传动系统，包括液动元器件的选取，液动回路的设计，并绘出液动原理图。机械手的控制系统的设计本机械手拟采用可编程序控制器对机械手进行控制，本课题将要选取型号，根据机械手的工作流程编制出程序，并画出梯形图。第章机械手的设计方案对液动机械手的基本要求是能快速准确地搬运工件，这就要求它们具有高精度快速反应定的承载能力足够的工作空间和灵活的自由度及在任意位置都能自动定位等特性。设计液动机械手的原则是充分分析作业对象工件的作业技术要求，拟定最合理的作业工序和工艺，并满足系统功能要求和环境条件明确工件的结构形状和材料特性，定位精度要求，抓取搬运时的受力特性尺寸和质量参数等，从而进步确定对机械手结构及运行控制的要求尽量选用定型的标准组件，简化设计制造过程，增强专用性，并能实现柔性转换和编程控制。本次设计的机械手是注塑机专用液动上下料机械手，专用机械手具有动作少工作对象单结构简单使用可靠和造价低等特点。.机械手的座标型式与自由度和工作范围按机械手手臂的不同运动形式及其组合情况，其座标型式可分为直角座标式圆柱座标式球座标式和关节式。由于本机械手在上下料时手臂具有升降收缩及回转运动，因此，采用圆柱座标型式。相应的机械手具有三个自由度，为了弥补升降运动行程较小的缺点，增加手臂摆动机构，从而增加个手臂上下摆动的自由度。注塑,上下,机械手,设计,毕业设计,全套,图纸内容摘要本文对机械手进行了总体方案设计，确定了机械手的座标型式和自由度，确定了机械手的技术参数。同时，设计了机械手的夹持式手部结构设计了机械手的手臂结构。设计出了机械手的液动系统，绘制了机械手液压系统工作原理图。利用可编程序控制器对机械手进行控制，选取了合适的型号，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，画出了机械手的工作时序图和梯形图，并编制了可编程序控制器的控制程序。关键词机械手，液动，可编程序控制器第章绪论第章.机械手概述工业机器人由操作机控制器伺服驱动系统和检测传感装置构成，是种仿人操作，自动控制可重复编程能在三维空间完成各种作业的机电体化自动化生产设备。特别适合于多品种变批量的柔性生产。它对稳定提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序轨迹和要求实现自动抓取搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率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，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。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组成和分类机械手的组成机械手主要由执行机构驱动系统控制系统以及位置检测装置等所组成。各系统相互之间的关系如方框图所示。图机械手的组成方框图执行机构包括手部手腕手臂和立柱机座等部件，有的还增设行走机构。二驱动系统驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的动力装置，通常由动力源控制调节装置和辅助装置组成。常用的驱动系统有液压传动气压传动电力传动和机械传动。三控制系统控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。目前工业机械手的控制系统般由程序控制系统和电气定位或机式中为液压马达的负载力矩•为液压马达进出口压力差η为液压马达的机械效率，般齿轮和柱塞马达取，叶片马达取。.计算液压马达所需流量液压马达的最大流量•式中为液压马达排量为液压马达的最高转速。液压元件的选择，液压泵的确定与所需功率的计算.液压泵的确定确定液压泵的最大工作压力。液压泵所需工作压力的确定，主要根据液压缸在工作循环各阶段所需最大压力，再加上油泵的出油口到缸进油口处总的压力损失，即包括油液流经流量阀和其他元件的局部压力损失管路沿程损失等，在系统管路未设计之前，可根据同类系统经验估计，般管路简单的节流阀调速系统为，用调速阀及管路复杂的系统为，也可只考虑流经各控制阀的压力损失，而将管路系统的沿程损失忽略不计，各阀的额定压力损失可从液压元件手册或产品样本中查找，也可参照表选取。表常用中低压各类阀的压力损失阀名阀名阀名阀名单向阀背压阀行程阀.转阀.换向阀.节流阀顺序阀.调速阀确定液压泵的流量。泵的流量根据执行元件动作循环所需最大流量和系统的泄漏确定。多液压缸同时动作时，液压泵的流量要大于同时动作的几个液压缸或马达所需的最大流量，并应考虑系统的泄漏和液压泵磨损后容积效率的下降，即式中为系统泄漏系数，般取，大流量取小值，小流量取大值为同时动作的液压缸或马达的最大总流量。采用差动液压缸回路时，液压泵所需流量为式中，为分别为液压缸无杆腔与有杆腔的有效面积为活塞的最大移动速度。当系统使用蓄能器时，液压泵流量按系统在个循环周期中的平均流量选取，即式中为液压缸在工作周期中的总耗油量为机器的工作周期为液压缸的个数。选择液压泵的规格根据上面所计算的最大压力和流量，查液压元件产品样本，选择与和相当的液压泵的规格型号。取工件的形状，选择相应的手指形状。例如圆柱形工件采用带形面的手指，以便自动定心。四具有足够的强度和刚度手指除受到被夹持工件的反作用力外，还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，当应尽量使结构简单紧凑，自重轻，并使手部的中心在手腕的回转轴线上，以使手腕的扭转力矩最小为佳。五考虑被抓取对象的要求根据机械手的工作需要，通过比较，我们采用的机械手的手部结构是支点两指回转型，由于工件多为圆柱形，故手指形状设计成型，其结构如附图所示手部夹紧液压缸的设计手部驱动力计算本课题液动机械手的手部结构如图所示，其工件重量公斤，形手指的角度,摩擦系数为.。图齿轮齿条式手部根据手部结构的传动示意图，其驱动力为根据手指夹持工件的方位，可得握力计算公式所以实际驱动力因为传力机构为齿轮齿条传动，故取.，并取若被抓取工件的最大加速度取时，则所以所以夹持工件时所需夹紧液压缸的驱动力为。液压缸的直径本液压缸属于单向作用液压缸。根据力平衡原理，单向作用液压缸活塞杆上的输出推力必须克服弹簧的反作用力和活塞杆工作时的总阻力，其公式为式中活塞杆上的推力，弹簧反作用力，液压缸工作时的总阻力，液压缸工作压力，弹簧反作用按下式计算式中弹簧刚度，弹簧预压缩量，活塞行程，弹簧钢丝直径，弹簧平均直径，弹簧外径，弹簧有效圈数弹簧材料剪切模量，般取.护在设计中，必须考虑负载率几的影响，则由以上分析得单向作用液压缸的直径代入有关数据，可得所以查有关手册圆整，得由，可得活塞杆直径.圆整后，取活塞杆直径校核，按公式有其中,则.满足设计要求。缸筒壁厚的设计缸筒直接承受油液压力图所示为机械手的手臂的运动示意图和工作范围图。图机械手的运动示意图和工作范围图.机械手的手部结构方案设计为了适应注塑机，把机械手的手部结构设计成夹持式手部，可以准确的夹取工件。.机械手的手臂结构方案设计按照抓取工件的要求，本机械手的手臂有三个自由度，即手臂的伸缩左右回转和升降或俯仰运动。手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。手臂的各种运动由液压缸来实现。.机械手的驱动方案设计由于液压传动系统的工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向，因此选用液压传动系统。.机械手的控制方案设计考虑到机械手的专用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器对机械手进行控制。当机械手的动作流程改变时，只需改变程序即可实现，非常方便快捷。.机械手的主要参数主参数机械手的最大抓重是其规格的主参数，目前机械手最大抓重以公斤左右的为数最多。故该机械手主参数定为公斤，高速动作时抓重减半。基本参数运动速度是机械手主要的基本参数。操作节拍对机械手速度提出了要求，设计速度过低限制了它的使用范围。而影响机械手动作快慢的主要因素是手臂伸缩及回转的速度。该机械手最大移动速度设计为，最大回转速度设计为，平均移动速度为，平均回转速度为。机械手动作时有启动停止过程的加减速度存在，用速度行程曲线来说明速度特性较为全面，因为平均速度与行程有关，故用平均速度表示速度的快慢更为符合速度特性。除了运动速度以外，手臂设计的基本参数还有伸缩行程和工作半径。大部分机械手设计成相当于人工坐着或站着且略有走动操作的空间。过大的伸缩行程和工作半径，必然带来偏重力矩增大而刚性降低。机械挡块定位系统组成。四位置检测装置控制机械手执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以定的精度达到设定位置。机械手的分类工业机械手的种类很多，关于分类的问题，目前在国内尚无统的分类标准，在此暂按使用范围驱动方式和控制系统等进行分类。按用途分机械手可分为专用机械手和通用机械手两种二按驱动方式分机械手可分为液压传动机械手气压传动机械手机械传动机械手电力传动机械手。本设计是液压传动机械手的设计。液压传动机械手是以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是抓重可达几百公斤以上传动平稳结构紧凑动作灵敏。但对密封装置要求严格，不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在高温低温下工作。若机械手采用电液伺服驱动系统，可实现连续轨迹控制，使机械手的通用性扩大，但是电液伺服阀的制造精度高，油液过滤要求严格，成本高。三按控制方式分点位控制它的运动为空间点到点之间的移动，只能控制运动过程中几个点的位置，不能控制其运动轨迹。若欲控制的点数多，则必然增加电气控制系统的复杂性。目前使用的专用和通用工业机械手均属于此类。连续轨迹控制它的运动轨迹为空间的任意连续曲线，其特点是设定点为无限的，整个移动过程处于控制之下，可以实现平稳和准确的运动，并且使用范围广，但电气控制系统复杂。这类工业机械手般采用小型计算机进行控制。.课题的提出