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数控卧式镗铣床换刀机械手设计

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软件简介

臂部装配图.dwg
底座.dwg
法兰盘.dwg
机身装配图.dwg
机械手支座.dwg
机械手装配图.dwg
自动换刀装置的总体装配图.dwg
目录.doc
数控卧式镗铣床换刀机械手设计.doc

工业机械手由执行机构、驱动机构和控制机构三部分组成。
1.6.1 执行机构
   (1)手部 既直接与工件接触的部分,一般是回转型或平动型(多为回转型,因其结构简单)。手部多为两指(也有多指);根据需要分为外抓式和内抓式两种;也可以用负压式或真空式的空气吸盘(主要用于吸冷的,光滑表面的零件或薄板零件)和电磁吸盘。
   传力机构形式教多,常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜槭杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式和重力式。
   (2) 腕部 是连接手部和臂部的部件,并可用来调节被抓物体的方位,以扩大机械手的动作范围,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要求,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,而直接用臂部运动驱动手部搬运工件。
   目前,应用最为广泛的手腕回转运动机构为回转液压(气)缸,它的结构紧凑,灵巧但回转角度小(一般小于 2700),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)臂部  手臂部件是机械手的重要握持部件。它的作用是支撑腕部和手部(包括工作或夹具),并带动他们做空间运动。
   臂部运动的目的:把手部送到空间运动范围内任意一点。如果改变手部的姿态(方位),则用腕部的自由度加以实现。因此,一般来说臂部具有三个自由度才能满足基本要求,即手臂的伸缩、左右旋转、升降(或俯仰)运动。
   手臂的各种运动通常用驱动机构(如液压缸或者气缸)和各种传动机构来实现,从臂部的受力情况分析,它在工作中既受腕部、手部和工件的静、动载荷,而且自身运动较为多,受力复杂。因此,它的结构、工作范围、灵活性以及抓重大小和定位精度直接影响机械手的工作性能。
   (4) 行走机构 有的工业机械手带有行走机构,我国的正处于仿真阶段。
1.6.2 驱动机构
   驱动机构是工业机械手的重要组成部分。根据动力源的不同, 工业机械手的驱动机构大致可分为液压、气动、电动和机械驱动等四类。采用液压机构驱动机械手,结构简单、尺寸紧凑、重量轻、控制方便。
1.6.3 控制系统分类
在机械手的控制上,有点动控制和连续控制两种方式。大多数用插销板进行点位控制,也有采用可编程序控制器控制、微型计算机控制,采用凸轮、磁盘磁带、穿孔卡等记录程序。主要控制的是坐标位置,并注意其加速度特性。
课题工作要求
1.7.1 用途
在给定的程序指令下,配合刀库和卧式镗铣床(简称主机)实现所有加工工序的自动装、卸刀。
规格参数
抓重:                                        20公斤
自由度数:                                     4个
坐标形式:                                   圆柱坐标
手架运动参数:            
   拔、插刀行程(即滑座伸缩z):         155毫米(最大180毫米)
   升降行程(即找刀排y):              3×420毫米(刀排间垂直方向距离为
                                                     420毫米,共四排)
   回转角度(ψ):                                      180°
   装\卸刀手手臂伸缩行程(x):                         195毫米
   手指夹持刀柄的直径:                              φ100毫米
   位置检测与定位方式:
     滑座伸缩、手架会装和装、卸刀手手臂伸缩运动采用行程开关进行位置检测,
   有挡块(或活塞与端盖)定位。手架升降运动采用无触电行程开关进行位置检测,
   并控制三位四通阀适时“关闭”来定位。
   缓冲方式:
     滑座伸缩、装卸刀手手臂伸缩运动采用油缸端部节流缓冲;手架回转运动采
     用转换不同尺寸的出油口增加背压减速缓冲;手架升降运动采用无触点行程     开关发信,切断油路缓速缓冲。
  驱动方式:                                               液压
  控制方式:                                             数字控制


第2章 机械手的结构的设计
2.1手部机构
2.1.1 手部设计基本要求
(1) 应具有适当的夹紧力和驱动力。应当考虑到在一定的夹紧力下,不同的传动机构所需的驱动力大小是不同的。
(2) 手指应具有一定的张开范围,手指应该具有足够的开闭角度(手指从张开到闭合绕支点所转过的角度),以便于抓取工件。
(3) 要求结构紧凑、重量轻、效率高,在保证本身刚度、强度的前提下,尽可能使结构紧凑、重量轻,以利于减轻手臂的负载。
(4) 应保证手抓的夹持精度。
2.1.2 典型的手部结构
 (1) 回转型  包括滑槽杠杆式和连杆杠杆式两种。
 (2) 移动型   移动型即两手指相对支座作往复运动。
 (3)平面平移型。
2.1.3机械手手抓的设计计算
2.1.3.1 手抓的力学分析
   下面对其基本结构进行力学分析:滑槽杠杆 图为常见的滑槽杠杆式手部结构。
目录
第1章 引言 3
1.1机械手分类……………………………………………………….3
1.2机械手的组成 6
1.3 应用机械手的意义 9
1.4 机械手的现状 9
1.5 工业机械手在生产中的应用 12
1.6机械手的组成 13
1.7 课题要求 14
第2章机械手的结构设计 16
2.1手部结构 16
2.1.1手部设计基本要求 16
2.1.2典型的手部结构 16
2.1.3机械手手抓的设计计算 16
2.1.4 机械手手抓夹持精度的分析和计算 19
2.1.5弹簧的计算 20
2.2 系统的组成 22
2.3 总体技术方案 22
2.4腕部结构的设计 23
2.5 臂部 29
2.5.1臂部的结构形式 29
2.5.2臂部机构的导向装置 30
2.6 机械手机身的设计计算 32
2.6.1机身的整体设计 33
2.6.2机身回转机构设计的计算 34
2.6.3机身升降机构计算 37
2.6.4轴承选择分析 40
2.7 驱动方式 41
2.8 传动方式 42
2.9 制动器 44
设计小结 45
致谢 46
参考文献 47

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