沖床上下料氣動機械手的設計

摘 要

機械手在機械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配、輕工業、交通運輸業等方面得到越來越廣泛的應用。本文的機械手用于沖床上下料，介紹它的組成和分類、自由度和座標型式、氣動技術的特點、PLC控制的特點及國內外的發展狀況，對機械手進行總體方案設計，確定機械手的座標型式和自由度，確定機械手的技術參數，設計機械手的手臂結構，設計出機械手的氣動系統，繪制機械手氣壓系統工作原理圖。利用可編程序控制器對機械手進行控制，選取合適的PLC型號，根據機械手的工作流程制定可編程序控制器的控制方案，畫出機械手的工作時的順序功能圖和梯形圖，并編制可編程序控制器的控制程序。

關鍵詞：機械手設計；沖床上下料；氣動；PLC

Abstract

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目錄

1 前言1

1.1 選題背景1

1.2 設計目的2

1.3 發展現狀和趨勢3

1.4 機械手的系統工作原理及組成3

2 機械手各部件的設計7

2.1 機械手的總體設計7

2.1.1 機械手總體結構的類型7

2.2 機械手手爪結構設計8

2.2.1 設計要求8

2.2.2 驅動方式8

2.2.3 典型結構9

2.2.4 具體設計方案10

2.3 機械手手臂結構的設計10

2.3.1 手臂結構的設計要求10

2.3.2 具體設計方案10

2.4 機械手腰座結構的設計11

2.4.1 腰座結構的設計要求11

2.4.2 具體設計方案11

2.5 機械手驅動系統設計11

2.5.1 常用驅動系統及其特點11

2.5.2 具體設計方案12

2.6 機械手手臂的平衡機構設計12

2.6.1 平衡機構的形式12

2.6.2 具體設計方案13

3 手部結構設計14

3.1 手指的形狀14

3.2 設計時考慮的幾個問題14

3.3 手部夾緊氣缸的設計15

3.3.1 手部驅動力計算15

3.3.2 氣缸的直徑16

3.3.3 缸筒壁厚的設計18

4 手臂結構設計20

4.1 手臂伸縮20

4.1.1 結構設計20

4.1.2 導向裝置20

4.1.3 手臂伸縮驅動力的計算20

4.2 手臂升降和回轉部分的結構設計21

4.3 手臂伸縮氣缸的設計21

4.3.1 驅動力計算21

4.3.2 氣缸的直徑22

4.3.3 活塞桿直徑的計算23

4.3.4 缸筒壁厚計算24

5 氣動系統設計25

5.1 主要元器件的選擇25

5.1.1 氣動三聯件25

5.1.2 換向閥25

5.1.3 節流閥28

5.2 擬定執行元件運動控制回路29

5.3 氣源系統的設計29

5.4 氣壓傳動系統工作原理圖30

5.5 機械手運行順序及電氣控制30

6 機械手的PLC控制設計32

6.1 可編程序控制器的選擇及工作過程32

6.1.1 可編程序控制器的選擇32

6.1.2 可編程序控制器的工作過程32

6.2可編程序控制器的使用步驟33

6.3 機械手可編程序控制器控制方案34

6.3.1 系統簡介34

6.3.2 工業機械手的工作流程34

6.3.3 I/0分配34

6.3.4 機械手工作時序圖36

6.3.5 梯形圖設計(如附圖所示)36

7 結論38

參考文獻39

致謝40

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附錄242

附錄343