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摘 要
本文简要地介绍了注塑机械手的概念，机械手的组成和分类，机械手的自由度和座标型式，气动技术的特点，以及国内外的发展状况。
本文针对YKM型注塑机的具体参数对机械手进行了总体方案设计，确定了机械手的座标型式和自由度，确定了机械手的技术参数。同时，设计了机械手的吸附式手部结构;设计了机械手的手腕旋转结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩;设计了机械手的手臂结构。
本课题通过应用AutoCAD 技术对机械手进行结构设计和气压传动原理设计，它能实行自动上料运动。上料机械手的运动速度是按着满足生产率的要求来设定。
关键词：机械手；气动；AutoCAD
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Abstract
This paper briefly introduces the concept of the injection molding machine manipulator, composition and classification of the manipulator, the manipulator degrees of freedom and coordinate type, the characteristics of pneumatic technology, and the development of the situation at home and abroad.
In this paper, the specific parameters for the YKM type injection molding machine, the overall design of the manipulator, the manipulator to determine the coordinate type and degree of freedom, determine the technical parameters of the manipulator. At the same time, the design of adsorption type manipulator hand structure; design the wrist rotation structure of the manipulator, calculates the torque and the driving torque of the rotary cylinder wrist rotation required; design of manipulator arm structure.
This topic through the application of AutoCAD technology to design the structure and principle of pneumatic system design of mechanical hand, it can carry out the automatic feeding movement. On the manipulator movement speed is to meet productivity requirement set.
Key words: Manipulator; pneumatic; AutoCAD
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目 录
摘 要 ................................................................................................................... 1
目 录.................................................................................................... 3
前言........................................................................................................................ 4 第一章 绪论.......................................................................................................... 5
1.1机械手概述.............................................................................................. 5 1.2机械手的组成和分类.............................................................................. 6
1.2.1 机械手的系统工作原理及组成.................................................. 6 1.2.2机械手的分类............................................................................... 8 1.3课题的提出及主要任务.......................................................................... 9 第二章 机械手的设计方案................................................................................ 10
2.1机械手的座标型式与自由度和工作范围............................................ 11 2.2 机械手的手部结构方案设计............................................................... 13 2.3 机械手的手臂结构方案设计............................................................... 13 2.4机械手的驱动方案设计........................................................................ 13 2.5机械手的技术参数................................................................................ 13 第三章 手部结构设计........................................................................................ 14
3.1手部吸附结构设计................................................................................ 14 3.2真空吸附回路设计................................................................................ 15 3.3真空元器件设计.................................................................................... 16 3.4设计时考虑的几个问题........................................................................ 19 第四章 手腕旋转1800结构设计 ....................................................................... 19
4.1 手腕的自由度....................................................................................... 19 4.2 手腕的驱动力矩的计算....................................................................... 19 第五章 手臂伸缩结构设计................................................................................ 23
5.1同步带传动概述.................................................................................... 24 5.2同步带传动设计计算............................................................................ 26 5.3同步带传动轴部件设计........................................................................ 30 6手臂升降结构设计........................................................................................... 32
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6.1手臂升降齿轮齿条的设计.................................................................... 33 7导轨设计........................................................................................................... 34
7.1导轨的选择............................................................................................ 34 7.2主轨道导轨设计.................................................................................... 34 9结 论............................................................................................................... 39 参考文献.............................................................................................................. 41
前言
本设计通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合，完成一个特定功能、特殊要求的数控机床上下料机械手的设计，能够比较好地体现机械设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践的有机结合。
目前，在国内很多工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，劳动强度大、生产效率低。为了提高生产加工的工作效率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代自动化大生产,针对具体生产工艺,利用机器人技术，设计用一台装卸机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。
本机械手主要与数控车床（玻璃注塑机）组合最终形成生产线，实现加工过程（上料、加工、下料）的自动化、无人化。目前，我国的制造业正在迅速发展，越来越多的资金流向制造业，越来越多的厂商加入到制造业。本设计能够应用到加工工厂车间，满足数控机床以及加工中心的加工过程安装、卸载加工工件的要求，从而减轻工人劳动强度，节约加工辅助时间，提高生产效率和生产力。
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第一章 绪论
1.1机械手概述
工业机器人由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。
机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装 ，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前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一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。
机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动吸附、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率: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中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及