毕业设计（论文）-封焊机的自动上料机构设计.docx

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1、本科毕业设计（论文）题目:封焊机的自动上料机构设计系别：机电信息系专业：机械设计制造及其自动化班级:学生：学号：指导教师：2013年04月封焊机的自动上料机构设计摘要本文通过对机械手的组成和分类，及国内外的发展状况的了解，进行了总体方案设计，确定了机械手用四自由度和圆柱坐标型式。本机械手为上料机械手，为使其通用性加强，故同时设计了机械手的夹持式手部结构和吸附式手部结构，可以更换使用。计算出了手腕转动时所需的骚动力矩和回转汽缸的驱动力矩，确定了相关尺寸，设计了机械手的腕部结构：设计了机械手的手群结结构：设计了手臂伸缩，升降用液压缓冲器和手臂回转用液压线冲器。关健词上料：机械手：气缸Sea1.We

2、1.dingMachineAutomaticFeedingMechanismDesignAbstractInthispaper,thecompositionandc1.assificationoftherobot,andIhedeve1.opmentofdomesticandinternationa1.understandingofthestatus,theovera1.1.design,therobotwithfourdegreesoffreedomandcy1.indrica1.coordinatestype.Therobotfeedingrobot,toitsversati1.ityst

3、rengthen,whi1.ethedesignoftherobotho1.dinghandsstructureandadsorptionhandstructure,youcanrep1.acetheuseof.CTa1.cuIatethetorquerequiredioirivetherotationofthewristandthedrivetorqueoftherotarj,cy1.inder,withahydrau1.icbufferidentifiedbyre1.ativesize,thedesignoftheroboticwriststructure:designoftherobot

4、icarmjunctionstructure:designofthete1.escopicarm1.iftingTherotaryarmwithhydrau1.icshockabsorber.Keywords：(cedingrobot：cy1.inder.：manipu1.ator1绪论I1.1 工业机械手概述11.1.1 工业机器人的发展趋势21.2 机械手的组成和分类31.2.1 机械手的组成31.2.2 机械手的分类52机械手的设计方案72.1 机械手的坐标型式与自由度72.2 机械手的手部结构方案设计72.3 机械手的手腕结构方案设计72.4 机械手的手臂结构方案设计82.5 机械手的

5、驱动方案设计82.6 机械手的控制方案设计82.7 机械手的主要参数828机械手的技术参数列表93手部结构设计H3.1 夹持式手部结构I1.3.1.1 手指的形状和分类I1.3.1.2 设计时考虑的几个问题I1.3.1.3 手部夹紧气缸的设计124手腕结构设计164.1手腕的自由度)64. 2手腕的驱动力矩的计尊164.1.1 手腕转动时所需的驱动力矩164.1.2 回转气缸的驱动力矩计算195手臂伸缩、升降、回转气缸的尺寸设计与校核215.1 手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核215.1.1 手酋伸缩气缸的尺寸设计215.1.2 尺寸校核215.1.3 向装置225.1.4 平衡装置225.2 手

6、臂升降气缸的尺寸设计与校核225.2.1 尺寸设计225.2.2 尺寸校核235.3 手臂回转气缸的尺寸设计与校核245.3.1 尺寸设计245.3.2 尺寸校核246结论26参考文献27致谢28毕业设计（论文）知识产权声明错误:未定义书筌.毕业设计（论文）独创性声明29I绪澄1绪论1.1 工业机械手概述本课题为封焊机的自动上料机构设计，其实就是设计一个机械手代替人手进行晶体的上料。现代封焊机在把晶体底座和晶体帽封焊在起时大多采用人工上料，人工上料不但速度慢、成本高、费工费时、而I1.存在定的安全隐患。生产的需要是最大的更新动力，现设计一台工业机器人机械手，不但可以提升产品的质量还可以大大提升

7、产品的生产效率，改善工人的工作环境机械手是模仿人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置.在工业生产中应用的机械手被称为工业机械手。工业机械手是近代自动控制领域中出现的项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科机械手工程。机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。工业机械手是近几十年发展起来的一种蒜科技自动生产设备工业机械手也是工业机器人的个重要分支.他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的

8、优点，尤其体现在人的智能和适应性。机械F作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。机械手的发展是由于它的枳极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作：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传送和装却：其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。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，应用的更为广泛。在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果，受到机械工业的重

9、视。机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器，他有多个自由度，可以撤运物体以完成在不同环境中的工作。机械手的结构形式开始比较简雎，专用性较强。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更操作，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,所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。1.1.1 工业机卷人的发展趋势国外机渊人领域发展近几年有如下几个趋势：(1)工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便丁操作和维修),而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10.3万美元降至97年的65万美元。(

10、2)机械结构向模块化、可重构化发展。例如美节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化:由关节模块、连杆模块用重组方式构造机港人整机:国外已有模块化装配机器人产品问市。(3)工业机器人控制系统向基于Pc机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化;器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构:大大提面/系统的可狂性、易操作性和可维修性。(4)机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制;多传感器融合理置技术在产品化系统中已有成熟应用，

11、(5)虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用丁过程控制，如使遥控机器人操作拧产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。(6)当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。(7)机器人化机械开始兴起.从94年美国开发出“虚拟抽机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域.我国的工业机器人从8()年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下通过、七五、“八五”

12、科技攻关，目前巴基木掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、邨焊、点焊、装配、搬运等机器人;其中有130多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线(站)上获得规模应用，孤煌机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上.但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有定的距离，如：可独性低于国外产品，机器人应用工程起步较晚.应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距等。1.2机械手的组成和分类1.2.1 机械手的组成机械手主要由执行机构、业动系统、控制系统以及位置检测装设等所组成。（1）执行机构包括

13、手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还蝌设行走机构.I）手部：即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手在本课题中我们采用夹持式手部结构。夹持式手部由手指（或手爪）和传力机构所构成。手指是与物件直接接触的构件,常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构筒单，制造容易，故应用较广泛。平移型应用较少，其原因是结构比较更杂，但平移型手指夹持圆形零件时,工件直径变化不影响其轴心的位巴，因此适宜夹持直径变化范围大的工件.手指结构取决了被抓取物件的表面形状、被抓部位（是外廓或是内孔）和物件的重显及尺寸。常用的指形仃平面的、V形面的和曲面的:手指有外夹式和内掾式:指数有双指式

14、、多指式和双手双指式等。而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。传力机构型式较多时常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母抑货式和重力式等。2）手腕：腕部：是机械F中联接手部与惜部主要用来确定手部工作时位置并扩大惜部动作范围的部件。可用来调节被抓物体的方位，以扩大机械手的动作范圉，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耍求，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,而直接用肾部运动期动手部搬运工件。目前，应用最为广泛的手腕回转运动机构为回转液压（

15、气）缸，它的结构紧凑，灵巧但回转角度小（一般小于270）,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）手臂:手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手菖的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置.工业机械手的手臂通常由驱动手月运动的部件（如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等）与业动源（如液压、气压或电机等）相配合，以实现手臂的各种运动。4）立柱:立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手群的回转运动和升降（或俯仰）运动均与立柱有密切的联系,机械手的立I因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱.5）行走机构：当工业机械手需要完成较远距离的操作，或扩大使用范国时，可在机座上安滚轮式行走机构可分装滚轮、凯道等行走机构，以实现工业机械手的推机运动。滚轮式布为有轨的和无轨的两种。驱动滚轮运动则应另外增设机械传动装置。6）机座：机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上,故起支撑和连接的作用。（2）驱动系统驱动系统是工业机械手的重要组成部分，是为执行系统