冲床上下料气动机械手的设计[毕业论文+CAD图纸]

机械设计毕业论文：冲床上下料气动机械手的设计含论文，CAD图纸

冲床上下料气动机械手的设计[毕业论文+CAD图纸]

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

Punch discharging pneumatic manipulator design

Abstract

Mechanical hand in machining, stamping, casting, forging, welding, heat treatment, plating, painting, assembly and light industry, transportation industry has been more and more widely applied. In this paper, the mechanical hand for punching baiting, introduces its composition and classification, degree of freedom and coordinate type, the characteristics of pneumatic technology, PLC control characteristics and the domestic and foreign development condition of the manipulator, the overall scheme design, the manipulator to determine the coordinate type and degree of freedom, identifying the mechanical the technical parameters, the design of the manipulator arm structure, design of manipulator pneumatic system, rendering the manipulator pneumatic system working principle diagram. Using programmable controller to control the mechanical hand, the appropriate selection of PLC models, according to the manipulator workflow developed programmable controller control scheme, draw the mechanical hand work order function diagram and ladder diagram, and the preparation of PLC control program.

Key words: Design of manipulator; Punch blanking; Pneumatic; PLC

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

1 前言

1.1 选题背景

由于工业自动化的全面发展和科学技术的不断提高，对工作效率的提高迫在眉睫。单纯的手工劳作已满足不了工业自动化的要求，因此，必须利用先进设备生产自动化机械以取代人的劳动，满足工业自动化的需求。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。随着工业自动化程度的提高，工业现场的很多易燃、易爆等高危及重体力劳动场合必将由机器人所代替。这一方面可以减轻工人的劳动强度，另一方面可以大大提高劳动生产率。例如，目前在我国的许多中小型汽车生产以及轻工业生产中，往往冲压成型这一工