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1 41

附录2 42

附录3 43