1、冲压机械手-手臂部分设计 冲压机械手-手臂部分设计 摘 要 早在20世纪初，随着机床、汽车等制造业的发展就出现了机械手。我们将那种用于实现人手各种功能的装置称为机械手。它一般用于工业领域中。简单的讲，机械手模仿人手的动作，按照控制给定程序、轨迹和要求来实现抓取、搬运或操作的自动化装置。冲压机械手是在自动化设备的基础之上，根据现实生产中冲压的实际特点，专门为实现无人生产而研发的机械设备，有利于企业提高整条生产效率。 本文在收集有关机械手手臂部分的资料之后，对掌握的资料进行分析，提出符合生产实际的冲压机械手手臂的设计方案。根据选定的设计方案逐个对机械手手臂部分的手部、腕部、手臂三大部分进行

　　7、类 3 1.4 国内外发展趋势 3 第2章 冲压机械手手臂部分总体设计 5 2.1手臂臂力的确定 5 2.2手臂工作范围的确定 5 2.3手臂确定运动速度 5 2.4手臂的配置形式 6 2.5位置检测装置的选择 6 2.6驱动与控制方式的选择 6 第3章 手部设计计算 7 3.1手部设计基本要求 7 3.2手部力学分析 7 3.3夹紧力及驱动力的计算 9 3.4机械手手抓夹持精度的分析计算 10 3.4 手部夹紧缸的设计 11 第4章 腕部设计计算 12 4.1腕部设计基本要求 12 4.2腕部结构的选择 12 4.3腕部回转力矩的计算 13 4.3.1腕

　　8、部转动时所需的驱动力矩计算 13 4.4腕部回转缸设计 15 4.4.1回转缸基本尺寸计算 15 4.4.2油缸盖螺钉的计算 16 4.4.3动片和输出轴间的连接螺钉 17 第5章 臂部设计计算 19 5.1臂部设计的基本要求 19 5.2手臂结构的选择 19 5.2.1 常见手臂伸缩机构 19 5.2.2手臂伸缩运动 19 5.2.3导向装置 20 5.3手臂伸缩驱动力计算 21 5.3.1手臂摩擦力的分析与计算 21 5.3.2手臂密封处的摩擦阻力的计算 22 5.3.3手臂惯性力的计算 22 5.4手臂伸缩缸设计 23 5.4.1确定液压缸的结构尺寸 23

　　9、 5.4.2液压缸外径的设计 24 5.4.3活塞杆的计算校核 24 5.4.4 油缸端盖的连接方式及强度计算 25 参考文献 28 致 谢 29 IV 第1章 绪论 1.1机械手概述 早在20世纪初，随着机床、汽车等制造业的发展就出现了机械手。我们将那种用于实现人手各种功能的装置称为机械手。它一般用于工业领域中。简单的讲，机械手模仿人手的动作，按照控制给定程序、轨迹和要求来实现抓取、搬运或操作的自动化装置。 生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平，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

　　10、中，它可代替工人进行一般的工作。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以PG电子官方网站及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用。机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在中小批量生产中获得比较广泛的应用。 机械手的积极作用表现在：其一、它能代替部分的人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的装运；其三、它能利用必要的机具

　　11、进行焊接与装配，显著的提高劳动生产率，因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用更广泛。在我国近几年也有着较快的发展，并且取得一定的效果，受到机械工业的重视。 冲压机械手是在自动化设备的基础之上，根据现实生产中冲压的实际特点，专门为实现无人生产而研发的机械设备。能够取代工人在各个冲压工位上进行的物料冲压、搬运、上下料等工作，有利于企业提高整条生产线效率。另外，对于冲压等重复性、危险性、节拍高的加工行业，在节约人力劳动成本，提高人工及设备安全性，保持产品产能、质量和工艺稳定性等方面是现代化与工业化“开拓创新”的重要精

　　12、神体现。因此，研究冲压PG电子官方网站机械手，具有十分重要的意义。 1.2 机械手在生产中的应用 机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。新世纪，生产水平及科学技术的不断进步与发展带动了整个机械工业的快速发展。现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。然而在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。单靠人力将这些不连续的生产工序衔接起来，不仅费时而且效率不高。同时人的劳动强度非常大，有时还会出现失误及伤害。显然，这严重影响制约了整

　　13、个生产过程的效率和自动化程度。机械手的应用很好的解决了这一情况，它不存在重复的偶然失误，也能有效的避免了人身事故。 在机械工业中，机械手的应用具有以下重要意义： （1）可以提高生产过程的自动化程度 应用机械手，有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。 （2）可以改善劳动条件、避免人身事故 在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其它毒性污染的场合，用人手直接操作是根本不可能的。应用机械手则可部分或全部代替工人安全的完成作业，大大改善了工人的劳动条件。同时，在

　　14、一些动作简单但又重复作业的操作中，以机械手代替人手进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。 （3）可以减少人力，便于生产 代替人手进行工作，是直接减少人力的一个侧面，连续地工作，是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床和综合加工自动生产线上目前几乎都装有机械手，用以减少人力和更准确地控制生产的节奏，便于有效的生产。 1.3机械手的组成 工业机械手由执行机构、驱动机构和控制机构三部分组成。 1.3.1执行机构 （1）手部 既直接与工件接触的部分，一般是回转型或平动型（多为回转型，因其结构简单）。手部多为两指（也有多指）；根据需要分为外抓式和内抓式两种；也可以用负压式或

　　15、真空式的空气吸盘（主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件）和电磁吸盘。 传力机构形式教多，常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜槭杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式和重力式。 （2）腕部 是连接手部和臂部的部件，并可用来调节被抓物体的方位，以扩大机械手的动作范围，并使机械手变的更灵巧，适应性更强。手腕有独立的自由度。有回转运动、上下摆动、左右摆动。一般腕部设有回转运动再增加一个上下摆动即可满足工作要求，有些动作较为简单的专用机械手，为了简化结构，可以不设腕部，而直接用臂部运动驱动手部搬运工件。 目前，应用最为广泛的手腕回转运动机构为回转液压（气）缸，它的结构紧凑，灵巧但回转角度小（一

　　16、般小于 2700）,并且要求严格密封，否则就难保证稳定的输出扭距。因此在要求较大回转角的情况下，采用齿条传动或链轮以及轮系结构。 （3）臂部 手臂部件是机械手的重要握持部件。它的作用是支撑腕部和手部（包括工作或夹具），并带动他们做空间运动。 臂部运动的目的：把手部送到空间运动范围内任意一点。如果改变手部的姿态（方位），则用腕部的自由度加以实现。因此，一般来说臂部具有三个自由度才能满足基本要求，即手臂的伸缩、左右旋转、升降（或俯仰）运动。 手臂的各种运动通常用驱动机构（如液压缸或者气缸）和各种传动机构来实现，从臂部的受力情况分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的静、动载荷，而且自身运动较为多，受力复杂。因此，它的结构、工作范围、灵活性以及抓重大小和定位精度直接影响机械手的工作性能。 （4）行走机构 有的工业机械手带有行走机构，我国的正处于仿线驱动机构 驱动机构是工业机械手的重要组成部分。根据动力源的不同, 工业机械手的驱动机构大致可分为液压、气动、电动和机械驱动等四类。采用液压机构驱动机械手,结构简单、尺寸紧凑、重量轻、控制方便。 1.3.3控制系统分类