机械手夹具设计机械设计制造及其自动化.docx

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1、本科毕业设计机械手夹具设计Manipu1atorFixtureDesign摘要在现代社会的制造业当中，一般企业为了提高生产效率，都会重视生产过程当中的自动化程度。自动化程度越高，生产效率也就越高。工业机械手是我在自动化生产过程中的一种具有抓放和移动工件功能的一种新型装置。该设计是生产线上的自动化模块工装上下料机械手，实现模块的自动化。该机械手能够实现伸缩、夹取、放松和升降等一系列动作，是模.仿人和臂的某些动作功能根据固定的程序来进行一系列的自劫操作装置。在自此设计当中驱动方式选用为液压驱动。选用液压装置可以避免因为过载而导致的损坏，液压装置的使用能够准确的实现机械手的一系列动作，同时液压装置的

2、稳定性比较高。机械手、液压系统在整体程度上具有安全、高效、经济等特点。设计的机械手夹具中使用的是两指式夹具。腕部的使用能够很大程度上增加机械手的灵活性，加上机械臂的伸缩功能一共具有四个自in度，能够充分的实现机械手的Ij的性功能。在机械臂的底盘上装有多个行程开关，能够比较准确的控制机械手的位置定位，从而完成机械手的顺序动作。设计的驱动系统当中也广泛的使用到了各种电磁阀来控制液压流量，从而可以大幅度的调节机械手的动作速度。还装有各种节流阀和缓冲元件来减小快速换向带来的冲击力。通过上述工作，机械手最终能够按照控制程序的要求来进行运动，完成代替人工的重复性操作，从而在生产制造当中大幅度的提高生产效率

3、，实现模块的自动化。关键词：液压装置；机械手夹具；机械臂DesignofFixtureforManipu1atorABSTRACTInthemanufacturingindustryofmodernsociety,inordertoimprovetheproductionefficiency,thegenera1enterpriseswi11payattentiontothedegreeofautomationintheproductionprocess-Thehigherthedegreeofautomation,thehighertheproductionefficiency.Indust

4、ria1manipu1atorisanewtypeofdevicewhichhasthefunctionofgraspingandmovingworkpieceintheprocessofautomaticproductionThedesignistheautomaticmodu1eontheproduction1ine,the1oadingandun1oadingmanipu1ator,torea1izetheautomationofthemodu1eThemanipu1atoriscapab1eofrea1izingaseriesofactionssuchasexpansion,c1amp

5、ing,1ooseningand1ifting,andisaseriesofautomaticoperatingdevicesthatimitatescertainactionfunctionsofapersonandanarmaccordingtoafixedprogram.Inthatdesign,thedrivemodeisse1ectedasahydrau1icdrive-Thehydrau1icdevicecanavoidthedamagecausedbytheover1oad,theuseofthehydrau1icdevicecanaccurate1yrea1izeaseries

6、ofactionsofthemanipu1ator,andthestabi1ityofthehydrau1icdeviceishighThemanipu1atorandthehydrau1icsystemhavethecharacteristicsofsafety,highefficiency,economyandthe1ikeonthewho1edegreeThetwo-fingerfixtureisusedinthedesignedmanipu1atorfixture.Theuseofwristcangreat1yincreasethef1exibi1ityofthemanipu1ator

7、,andthete1escopicfunctionofthemanipu1atorhasatota1offourdegreesoffreedom,whichcanfu11yrea1izethepurposefu1functionofthemanipu1ator.Mu1tip1estrokeswitchesareinsta11edonthechassisofthemanipu1ator,whichcanaccurate1ycontro1thepositionandpositioningofthemanipu1ator,soastocomp1etethesequentia1actionofthem

8、anipu1ator.A11kindsofso1enoidva1vesarewide1yusedinthedesigneddrivesystemtocontro1thehydrau1icf1ow,sothatthespeedofthemanipu1atorcanbeadjustedgreat1y.Avarietyofthrott1eva1vesandcushioninge1ementsarea1soinsta11edtoreducetheimpactofrapidreversingKeywords:Hydrau1icdeviceManipu1atorc1ampMechanica1arm目录1弓

9、I言22夹持器41. 1夹持器设计的要求42. 2夹持器结构设计43腕部93. 1腕部结构的要求93.2一个自由度回转缸驱动的腕部结构93. 3腕部结构计算10全部都选用半粗羊毛毡毡圈油环来进行密封。134伸缩臂设计144. 1伸缩臂设计的基本要求145. 2方案设计146. 3伸缩臂机构的结构设计155驱动系统245.1驱动系统设计要求245. 2驱动系统的设计方案245. 3驱动系统设计247. 5液压系统验算285.6液压系统图286结论30参考文献31致谢321引言机械手可以通过程序来完成各种所预期的动作任务，体现出了人的智能型和适应性。机械手动作具有稳定性和在各种环境下工作的适应性，

10、在经济发展的各个领域都具有着广阔的发展前景。机器人的研制现在己经成为了一门新兴的技术，促进了机械手的发展，是得各种各样的机械手都广泛出现在生活当中。机械手的发展能更好的实现机械化和自动化的有机结合。现在来说机械手虽然不能和人体一样的灵活，但是却不会疲劳，可以一直重复性的工作，不知疲倦。在本次设计当中，首先是设计了其夹持器。夹持器选用的是手指式夹持器，只具有抓取和松放功能，利用弹簧装置和液压装置共同作用。其次分别设计了机械手腕部和机械手臂部，最后设计了液压驱动装置。机械手腕部采用的是单自由度回转典型腕部结构，在一定程度上能够增加机械手的灵活性，增加了一个轴向转动的自由度，能实现夹具轴向转动。设计

11、的机械手臂部使用的是双作用液压缸驱动，能够实现机械手的轴向运动，伸长和收缩。在其液压油路当中装有缓冲装置，能够大幅度的减小冲击力。最后设计的液压装置当中采用到的软油管能够减小其震荡和磨损，不会对机械手产生较大的损害。还采用到了各种电磁阀来控制回路，使其能够有序的进行动作。2夹持器2.1夹持器设计的要求(1)具有良好的强度、刚度和工艺结构性；(2)夹持器具有一定的夹持大小范围；(3)具有一定的夹紧力和位置精度；(4)方便、安全、减轻劳动强度；(5)考虑其柔性化设计以及其它特需要求；设计参数及要求(1)手指式夹持器；采用回转型；(2)工件直径大小为60mm,最大距离为120mm,夹持速度20mms

12、;(3)夹持器依靠法兰联结在机械手臂上，由液压缸来提供动力。2.2夹持器结构设计2.2.1 夹紧装置图2-1工件的夹持剖面图夹紧力根据下列公式2-1来计算FnKiK2K3G(2-1)公式当中：K1为一般安全系数，取值为1.6,由夹具体的结构工艺性来确定。K2为工件情况系数，a为加速度大小，根据22计算：o.oyK2=1+-=1+=1.002g9.8(2-2)K3为方位系数，Kg_0.5sinf通过计算，可以得0=4,G为工件的重力可得出夹紧力FN,Fn=KiK2KMg=1.6x1.002x4x4x9.8=251.38176,取整数得到Fn=252No驱动力和夹紧力的关系公式2-3:2bsina

13、(可以得到一空沁=2W=293.50N,夹持器的机械效c40率为一般取值为0.8-0.9,现取值为0.85;考虑到一般都会有一定的损耗，所以真实的驱动力F得要大于理论计算值F;则可以计算F十聘口N取F,=600N。C滚珠至销轴的距离b机械手爪至销轴的距离a楔块的倾斜角单作用液压缸驱动力计算公式F=(D2-d2)P(2-4)F7=600N,己知液压缸驱动力F4,并且Fv1OKN,所以选取工作压力大小为IMPa。公式2-4当中：D为活塞直径d为活塞杆直径，P为驱动压力根据公式2-4可以计算出液压缸的内径大小为：通过查询液压缸内径取值表，表2-1,取值D二32mm。表2T液斥缸内径取值表(mm)84

14、012532050(140)400126316050016-80(180)63020(90)20025100(220)32(HO)250/1/o-1(20-3O)D时“缸筒的长度取1为150mm,活塞的厚度B=(0.61.0)D取B=0.7D=0.7X32mm=22.4mm,活塞杆的直径d=0.5D=0.5X32mm=16nun夹持器为夹紧状态，机械手夹具夹持工件，手指夹具中的楔块移动距离为40mm得到液压缸行程为S二40mm。液压缸的流量计算不夹取工件时的流量Q1Qi=fx(D2-d2)x-qVi=A2V=-(322-162)x40x60x106=1.4471min4夹取工件时的流量Q2Q?

15、=qVi=AiVi=-D2X=x322x40x60xIO6=1.9291min4r4选用的夹持器液压缸是宁波新佳行自动化工业有限公司所生产的轻型拉杆液压缸，型号为：JXPe标准气缸行程为15Omm缸径为32mm的DNC气缸。结构简图，外形尺寸及技术要求如下图2-2:崩翻四面舅iqittM/Speciica1jons32405063801005it劫耀武7曜舲Wfg9卷鑫雅。龄（毗）Ifirfi-h1.5HPa1OMPa11卿2OJMPaUi1M耕气耕轴15耕删6墨献曦.8今第72口5卜伽毗g1z8G14wG38hG12nS12.2液压缸Shxt-1-_i,1J一-r皿4(内32V:22bo)212D5p7EEE(6)B)432.5M64518t5.2KK12U_14加.2541.