大学本科毕业论文机械工程设计与自动化专业液压工业抓持机械手含CAD图纸.docx

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1、1绪论11机器人的定义工业机器人及其运用技术是古代工业自动化发展的一个重要分支，作为多学科交融的边沿科学，机器人技术是当今高技术发展最快的范畴之一。随着机械结构学、微电子技术、液压技术、控制理论、计算机技术、人工智能的研讨获得打破性进展，必将对机器人技术的研讨及运用产生深远的影响，特别是生物技术、医学在感觉及大脑神经研讨所获得的严重成果，为将来高度智能化机器人的诞生打下了坚实的基础。由于机器人科学的发展非常迅速，世界上对机器人还没有一个明晰、一致的定义。国际标准化组织(ISo)的定义:机器人是一种可以反复编程和多功能的用来搬运材料、零件、工具的操作机或为了执行不同义务而具有可改变和可编程的动作

2、的专门系统(Areprogrammab1eandmu1tifunctiona1manipu1ator,devisedforthetransportofmasteria1s,parts,too1sorspecia1izedSystems,withvariedandprogrammedmovements,withtheaimofcarringoutvariedtasks)。随着我国在工业机器人技术上研讨的不断进展，很多专家也建议建立本人的机器人定义，我国国家标准GBT1264390将工业机器人定义为“一种能自动定位控制，可反复编程的、多功能的、多自在度的操作机。能搬运材料、零件或操持工具，用于完成

3、各种义务作业”。1.2工业机器人的发展简史及趋向50年代，机器人技术开始萌芽，并随计算机技术及数控技术的研讨进展而迅速发展起来。1949年，美国空军研制新型军用飞机，它把成熟的伺服技术与当时早先发展起来的数字计算机技术结合起来,麻省理工学院(MIT)辐射实验室于1953年研制出这样的机器。1954年美国人(GeorgeC.Devo1)恳求了第一个机谓人技术方面的专利“程序控制物料传送安装”，根据这一专利，1959年第一次成功地研制出采用数字控制程序自动化安装的原型机。世界上第一台适用的工业机器人是美国Unimation公司研制成功的Unimate”机器人，人们普遍把Unimate机器人看成是古

4、代工业机器人的鼻祖。到了90年代后期，随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展，机器人技术也得到了飞速发展。除了工业机器人程度不断进步之外，各种用于非制造业的先进机器人系统也有了长足的进展。我国的机器人研讨绝对开始较晚。先后经历了上世纪70年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代的适用化期。1972年我国开始研制工业机器人。进入80年代，我国机器人技术的发展得到了国家和政府的注重与支持。“七五”时期，国家着重进行了工业机器人基础技术、基础元件、几类工业机器人零件与运用工程的开发研讨。经过五年的攻关，完成了示教再现式工业机器人的成套技术开发，研制出喷漆、弧焊、点焊和搬运等作业机器人，开发

5、了几类通用与公用控制器及几类关键的元部件，并在消费中经受了实践运用的考验。90年代是我国机器人技术发展的关键年代。我国自行消费的机器人喷漆流水线在长春第一汽车厂及东风汽车厂投入运转。国家863高科技发展规划己列入研讨、开发智能机器人的内容。而在“十一五”时期，我国更强调了机器人技术的重要性，把重点放在处理我国已研制运用多年的示教再现型工业机器人的产业化后期关键技术，大力推进其产业化进程，力争在“十五”末期完成喷涂、焊接、拆卸等机器人的产业化。21世纪的头十年应是我国工业机器人完成商品化、为产业化铺平道路的时期，在扩大国内运用范畴的同时，进一步开辟国际市场，促进国际合作，为当前我国工业机器人的普

6、及和降落打下坚实的基础。如今国内外机器人范畴的发展近几年有如下几个趋向：(1)工业机器人功能不断进步(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修)，而单机价格不断下降。(2)机械结构向模块化、可重构化发展。(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，便于完成标准化、网络化。(4)机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的地位、速度、加速度等传感器外，拆卸、焊接机器人还运用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的交融技术来进行环境建模及决策控制。(5)虚拟理想技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作

7、业环境中的感觉来操纵机器人。1.3项目的国内外研讨现状机械手也是工业机器人的一种，它能模拟人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作安装。机械手可代替人的繁重劳动以完成消费的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因此广泛运用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。机械手次要由手部和运动机构组成。手部是用来抓持工件的部件，根据被抓持物件的外形、尺寸、分量、材料和作业要求而有多种结构方式；运动机构是使手部完成各种转动、移动或复合运动来完成规定的动作，改变被抓持物件的地位和姿态。作者所研讨的项目是“轴类零件二维运输机械手”，项目来源于云南铜业股份有线公司

8、的电镀消费线改进。根据设计要求，机械手手部采用夹持式结构，在空中能完成升降移动和前后移动两个自在度，并能搬运重30kg的轴类零件。机械手最多有六个自在度，二维机械手是其中最简单的一种，技术绝对成熟。国内外很多专家和学者都对这类机械手进行了研讨，国外发展最成熟的是日本的公司，把可重构化的思想与机械手机构相结合，消费的机械手不只价格低，还具有相当广泛的适用性，易于维护和改进。我国的机械手研讨起步较晚，发展绝对落后，虽然也有很多公司曾经开始消费这种机械产品，并初具规模，例如上海瓦科自动化设备有限公司、扬州市恒阳冶金科技有限公司、广州市海同机电设备有限公司、大连四达高技术发展有限公司和上海优乐博特自动

9、化工程有限公司等都是专业提供各种机械手的公司，但多采用电动机来驱动和控制，使这类机械手运转不颠簸、体积大、调速不方便、造价昂贵，且只能控制单个机体的运动，不利于组装在自动消费线上。而运用在电镀行业的机械手更是少，由于电镀行业的特殊性，项目的复杂性，市场上不可能买到现成的机械手装备，重新设计电镀行业二维轴类零件运输机械手消费线有相当大的必要性。目前.，在电镀行业，机器设备还比较差，多为人工操作或是半自动机操作，消费线装备更是比较落后，致使消费效率低，而且在恶劣的环境下，对工人身体不利还易出现风险。正是在这种条件下，以电镀行业轴类运输通用机械手为切入点，设计可以在电镀槽与电镀槽之间、电镀槽与上料安

10、装之间、电镀槽与下料安装之间搬运轴类零件的通用机械手，为改善此行业的消费效率低，工人环境风险的成绩。虽然目前也有很多同类运输机械手正在运用中，可是最大的成绩是，这些机械手为公用化设备，不只价格高，而且顺应性不强，有的只能适用于一种零件或只适用于一条消费线，且有些老式的机械手体积庞大，浪费了不少资源，这也就成了制约电镀行业发展的瓶颈。综上所述，机械手消费线作为新一代消费工具，可以代替人完成人力所不及或人所不合适的工作。随着机械手在各个范畴的运用，对机械手的综合功能提出了更高的要求，专业化更强，适用性更高，经济性要求也己经摆到了人们的面前。因此，结构简单、操作方便、能满足功能要求又具有一定的可靠性

11、的工业机器人或者说功能专注的机械手需求量越来越大。1 4项目的可行性与安全性分析2 .4.1项目的可行性分析可行性研讨的目的是用最小的代价在尽可能短的工夫内确定成绩能否可以处理。以下分别从经济上、技术上、运转上、法律上对该系统可行性进行研讨。(1)从经济下去说，随着技术的逐渐成熟与工作效率的进步，液压缸、行架、导轨、螺钉等零件和加工成本等费用都有所降低，原来十几万的系统成本如今几万元就能完成，而该系统投入运转后能节约更多的财力，如今次要表现有以下几个方面：第一，本系统的运转可以代替人工进行许多繁杂的劳动；第二，本系统的运转可以节省更多的资源；第三，本系统的运转可以大大的进步工作人员的工作效率；

12、第四，本系统的运转可以满足大量轴类零件的电镀，很好的顺应零件的变化。所以，本系统在经济上是可行的。(2)从技术下去说，本系统的开发运用机械原理、机械设计、精度配合的知识对其结构进行设计，在二维绘图软件CAXA2007的环境下进行开发；用液压系统设计的基本步骤和计算方法对其液压油缸、液压站、集成油路进行设计；从工艺学的角度出发对机械手中的复杂零件进行结构设计。综上所述，本系统的设计与开发在技术上和软硬件设备上的条件都是满足的，因此，它在技术上是可行的。(3)从运转下去说，本系统为一个轴类零件二维运输机械手消费线系统，采用液压驱动的方式，使三个机械手同步运动完成整个电镀的过程。机械工厂的电压380

13、V,能提供此系统所需的能量。因此，本系统在运转上也是可行的。(4)从法律下去说，本系统纯为公家设计，在开发过程中没有触及合同、责任等与法律相抵触的方面。因此，本系统在法律上是可行的。3 .4.2项目的安全性分析系统安全性研讨的目的是该系统的运转不影响工人的工作生活，工厂的设备，零件的质量以及尽量避免事故的发生。次要表如今以下几个方面：(1)油缸的设计及密封方式做了很好的保护，尽量避免露油、泄油事故的发生。(2)定期对油缸、油管、油口进行检查与清洗，避免油口或油管堵塞事故的发生。(3)整个消费线放置指定的区域里，核心用黄色警戒线标出，以免工人有意靠近形成事故的发生。(4)对机械手消费线进行维修，

14、检查时，事前切断电源开关，防止事故的发生，进步系统的安全性。综上所述，该机械手消费线是安全的。15本论文的次要研讨内容本论文选题于电镀行业的“轴类零件二维运输机械手设计“，并把机械手运用到自动消费线上。该消费线针对如今电镀行业工作效率低、电镀成本高、工人工作环境风险的状况而设计。次要完成机械手夹紧和松开、前后移动、上下移动的功能，完成把将要电镀的轴类零件从上料机构取下，到完成电镀从下料机构取出的全自动化操作，整个过程需求三个机械手同步运动，它们是消费线的重要组成部分，其组成环节较多，结构复杂，较难协调工作。整个运动采用液压驱动的方法，分别用三对油缸完成三对运动，这是本文阐述的重点。而行架、上料

15、机构、下料机构、电镀槽的结构绝对简单，在整个系统中只取到辅助作用，所以只对其进行简单的描画。本论文研讨的次要内容有：(1)轴类零件二维运输机械手的总体方案的确定。机械手采用悬挂式结构，在空间行架上运动，用液压进行驱动，构建液压站对其进行控制。(2)机械手手部结构的设计。手部采用连杆杠杆式结构，夹持部用镶块的结构。由于是搬运轴类零件，采用两支机械手并排设计。(3)机械手行走机构的设计。机械手要能前后运动，只要在机械手上安上滚轮和导轨完成机械手的高效的运动。(4)液压缸的设计。机械手有三对运动，故采用三个液压缸来满足系统的需求，对每个液压缸都需求详细的设计。(5)液压站的设计。包括油箱、电动机、液

16、压泵、油管等的设计过程。(6)功能检验。检验机械手的各功能，并效验运用年限和工作效率。1.1 引言机械行业拥有悠久的历史，是一个自古就有的行业。从古代消费简单的小型工具开始,到英国工业革命时期瓦特发明蒸汽机，到如今新型数控机床、大型机的发明，整个机械行业都在向前发展着。而工业机器人和公用机械手这个才来源于上实践70年代的运用科学,伴随着传动技术、液压技术、计算机技术、传感技术、控制工程等各种科学的交叉发展，技术逐渐趋近成熟，在国民生活中发挥到越来越来的作用。这是在这些关键技术的基础上,机械手消费线才能做出正确的设计。2. 2电镀技术随着工业化消费的不断细分，新工艺新材料的不断涌现，在实践产品中得到运用的设计效果也一日千里，电镀是在设计中经常要触及到的一种工艺，对于这种工艺的运用曾经非常广泛，经过这种工艺的处理我们通常可以得到一些金属色泽的效果，如高光，亚光等,经过这样的