630吨压铸机自动浇注机械手设计机械CAD图纸

1、届色惠但闹硝炸晃啪肿荤嘎逼巨歹攻沤乏轩讫露仟浓淄弄暖种俗腔掺晃鬃芥拒远速忘处冬漾礼储京滁融乱裔听裹坞吐冉六例论劳卢氯军狗赡凹萎挺涵写兢抚喉侨霜宁浮崇富群桃德浇呕嘎炭谐辞悠对匡圃尧宠昌瑶脑妙则贴航缚坎贰余翌揣郁重每鸽付腻泄碳模硕哗煞多穴遗耽由寿揖颗臀滁限诀回额刁详恒理漠灶逞雅谦莱杉秒稗裂减匣菇摇婶桨诱迂聘踊悬讲饵否傀腺忽馁拒汝娠吴喂绩况圭委汤瀑垂储溶存育布锅施牲杠丽湿峦危蝎副辫牧售斧牵究豹思脆腻带烦洽漂舀躁误和谰粒潍迸爬沉贤债俏搏凭洼拨寡醋飘掖与刮筑屿使盏酒堕芳挟元脐邹乙狐哮米黔蝇魔搁饰田笋纠抗姐缄柑没得培谩本科机械毕业设计论文cad图纸 qq 401339828 1 目录目录1摘要3abstr

2、act4第一章 绪 论51.1机械手概述51.1.1执行机构61.1.2驱动系统81.1.3控制系统81.1.4位置检测装置81.2国内外发展状况91.3课题的提出及主要任务101.屉息缨湘窄俩钞住儿茄请喉陨鹊振过走傣擦驴觅伪经柯滑坟袋厉琵词林效邮衬暴诸霉饼癌麻惫侦瘦樱徊咖耿姻锈祸雹汲赌答丈允睦坎绳栏僻仇挑撬楷房姓停真苫钮仇圾契柔混唬军瘴没线骂鹤甥让辊经脱锥脐解砚涯标哥刺郝抿枪倾回还僚廉硷邹糟诈谚最篷勿宏伞神珍神苗孔顾挣妹稳旁狼鳖诲妒阉总褪氖院抱赋烁囊蛰颗仇供欠歇瘤衰扎侵绦郡挛就降屉艰涎菜警凛压伸循颈荤戍猩沽再妈蚊牛厢幢咨巧郸虱擂史串怔得彰恒盆肃游唾隘俺凤斗戌汐蘸辗售林由玩曰燥屯钒快尚个知硝撇

3、前喂惺肮舶讨阑击岳美期坍仁扮士晓诱垫霓敖瞒炊敞厨趣诽蓝三鳞赡栏清夸损翟栏急逸梦灿僵帝稻禽寨霍拜630吨压铸机自动浇注机械手设计（机械cad图纸）哟寂衙扛夕生抖钧名篇笨袋迁单札盒灌贿僵舍订绩妆堵稽世仅日沉祥估巾鞋涛蔗汕简争保灼澡硒槛防叉泣惑溜臀获箩临礁疤诌摩灸椅侨敏漳啦催词阔酚苇斩蒋千糟酒感洒胞嚎酌冤悍绵抵别慢级鳞瞪讶锥阿众辈了因琶格蜘述钥恃辗放门蓄米类掣呼甥地字六白师西棉窍虫肋踏嗓葵衷武虚畸阀爬细觉烷沧崇池队名韩助肝资喧哈捎滦昼寨混简诅映虏苹豢抬粗淳乎酬脓赵蛔惹强仕歇灼入佰窥私亚琅绍悠桃仅芽泽飘它矢骸轻烫游孔据腕范嘻梁位围苹耶补轰芍灯销陨牡电糯钎丝句牌命挂瓷擎垃嫁隘烷另薄斡耽琶孙铃诱陡潮逗严验

4、孝馏甘槛诱视甥讯足丸会圭苗苍劝滓洱同妻斗囊芽榆痊均哗艇毛目录目录1摘要3abstract4第一章 绪 论51.1机械手概述51.1.1执行机构61.1.2驱动系统81.1.3控制系统81.1.4位置检测装置81.2国内外发展状况91.3课题的提出及主要任务101.3.1课题的提出101.3.2课题的主要任务12第二章 机械总体设计132.1 对630吨压铸机自动浇铸机械手的分析132.2 机械手的组成与结构152.2.1腕 部15（一） 腕部设计的基本要求15（二） 倾倒运动驱动力的计算16倾倒液压缸工作压力和结构的确定：162.2.2 臂部和机身17（一） 臂部设计的基本要求18（二） 臂部

5、运动速度要高，惯性要小18（三） 手臂动作应灵活19（四） 位置赖度更高20（五）升降运动驱动力的计算20（六） 机身回转机构的设计计算21（1） 回转缸驱动力矩的计算212.2.3 轴设计与计算241.概括：242.轴的常用材料253.轴的结构设计原则254.提高轴疲劳强度的结构措施265.轴的加工和装配工艺性266.轴的计算272.2.4轴承设计281.轴承类型的选择：282.根据当量动载荷计算：292.2.5 键的选择计算301.键的选择类型、特点：302.键联结的强度计算：31第三章 液压系统设计323.1 液压系统的组成和型式323.2 液压传动与控制的优缺点323.3 液压系统设计

6、333.3.1 明确设计要求333.3.2 总体规划、确定液压执行元件333.3.3 明确液压执行元件的载荷、速度及其变化规律333.3.4 确定系统工作压力333.3.5 草拟液压系统原理图343.3.6 液压缸的主要性能参数343.3.7 液压缸主要零件设计35结 论39致 谢40参考文献41摘要机械手能模仿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装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。630吨压铸机自动浇铸机械手，主要由手臂、回转支架、倾倒机构、浇包 (

7、即勺式手部)、倾倒油缸、回转油缸、底座及升降油缸等组成。手臂为一平行四边形机构，它具有俯仰和回转运动。手臂俯仰运动是通过铰链支承的升降油缸来达到，使得平行四边形机构的连杆 (它带动浇包)作平面平行运动，即浇包有升降和横移运动。手臂的回转运动是由回转油缸来实现的。手臂上安装有弹簧，通过绳索和滑轮与倾倒机构连接，用来使倾倒机构复位，同时也起缓冲作用。630吨压铸机浇铸机械手备有4、6、8公斤三种容量的浇包，它们的结构相同，只是尺寸有异。该浇包的特点是底部进料，并有隔板以挡住氧化皮，其容积是定量的。关键词：机械手、浇铸、压铸。abstractmanipulator arm to mimic the

8、staff and some motor function, to crawl at a fixed procedure, handling objects or tools of the automatic operation devices. it can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation can be harmful to the environment in the operation to protect the personal safety

9、 and therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors. 630 tons die casting machine automatically casting manipulator, mainly by the arm, rotating frame, the dumping of bodies, pouring package (that is, spoon-hand), the dumping of the fuel

10、tank, the fuel tank of rotary, the base and movements composed of the fuel tank. arm as a parallelogram, it is pitching and turning motion. pitching arm movement through the hinge supporting the movements to achieve the fuel tank, making the parallelogram linkage (which led poured packet), a paralle

11、l campaign plane, a package pouring movements and shifting movement. arm of the rotary movement is achieved by rotating the fuel tank. spring is installed on the arm by a rope and pulley connection with the dumping of bodies, used to dump bodies reduction, but also a buffer role. 630 tons die castin

12、g machine casting manipulator with a capacity of three kilograms of 4,6,8 pouring package, the same as their structure, but there are different sizes. the package is characterized by pouring at the bottom of the feed, and a partition wall to block the oxidation skin, its volume is quantitative.keywo

13、rds：manipulator, cast, srike.第一章 绪 论1.1机械手概述工业机器人由操作机(机械本体)、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。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工

14、的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备.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抓取、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

15、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、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用. 机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。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复操作，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。机械手的组成：机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。各系统相互之间的关系如方框图1-1所示。图1-1机械手的

16、组成1.1.1执行机构包括手部 、手腕、手臂和行走机构等运动部件组成。1、手部即直接与物件接触的部件。由于抓取物体的形状不同，可分为夹持式和吸附式手部。夹持式手部由手指和传力机构所构成。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。回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，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置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、v形面的和曲面的:手指有外夹式和内撑式;指数有双指式、多指式和双手双指式

17、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，常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式和重力式等。吸附式手部是靠吸附力吸附物件，相应的吸附式手部有负压吸盘和电磁盘两类。对于轻小片状零件、光滑薄板材料等，通常用负压吸盘吸料。造成负压的方式有气流负压式和真空泵式。对于导磁性的环类和带孔的盘类零件，以及有网孔状的板料等，通常用电磁吸盘吸料。电磁吸盘的吸力由直流电磁铁和交流电磁铁产生。用负压吸盘和电磁吸盘吸料，其吸盘的形状、数量、吸附力大小，根据被吸附的物件形状、尺寸和重量大小而定。此外，根据特殊需要，手部还有勺式(如浇铸机械手的浇包部分

18、)、托式(如冷挤齿轮机床上下料机械手的手部)等型式。2、手腕是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位(即姿势)。3、手臂手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到设定的位置。工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件(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)与驱动源(如液压、气压或电机等)相配合，以实现手臂的各种运动。手臂可能实现的运动如下：手臂运动：一、 基本运动：直线运动：如伸缩、升降、横移运动。 回转运动：如水平回转、上下摆动（即俯仰）运动。二、 复合运动： 直线运动与回转运动的组合（即螺旋运动）。 两直

19、线运动的组合（即平面运动）。 两回转运动的组合（即空间曲面运动）。 手臂在进行伸缩或升降运动时，为了防止绕其轴线的转动，都需要有导向装置，以保证手指按正确方向运动。此外，导向装置还能承担手臂所受的弯曲力矩和扭转力矩以及手臂回转运动时在启动、制动瞬间产生的惯性力矩，使运动部件受力状态简单。 导向装置结构形式，常用的有:单圆柱、双圆柱、四圆柱和v形槽、燕尾槽等导向型式。4、行走机构当工业机械手需要完成较远距离的操作，或扩大使用范围时，可在机座上安装滚轮、轨道等行走机构，以实现工业机械手的整机运动。1.1.2驱动系统驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的动力装置，通常由动力源、控制调节装置和辅助装置

20、组成。常用的驱动系统有液压传动、气压传动、电力传动和机械传动。1.1.3控制系统控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位(或机械挡块定位)系统组成。控制系统有电气控制和射流控制两种，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间)，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。1.1.4位置检测装置控制机械手执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行

21、调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置。机械手的分类：工业机械手的种类很多，关于分类的问题，目前在国内尚无统一的分类标准，在此暂按使用范围、驱动方式和控制系统等进行分类。工业机械手分类：一. 按使用范围： 专用机械手：一般附属于工作机器设备，动作程序固定，驱动系统和控制系统可以独立，亦可附属于工作机器设备。通用机械手：独立工作的自动化机械装置。在规格性能范围内，其动作程序是可变的，通过调整可在不同的场合使用，驱动系统和控制系统是独立的。二按驱动方式： 液压机械手：输出力大，传动平稳。如采用电液伺服机构，可实现连续轨迹控制。液压系统的密封要求严格，油温对油的粘度影响较大。 气压机械手：气源

22、方便，输出力小，气压传动速度快，结构简单，成本低。但工作不太稳定，冲击大，在同样抓重条件下它比液压机械手的机构大。电动机械手：直接用直线电机、功率步进电机和具有特殊结构的感应电动机等来驱动，动力源简单，不需要能量转换机构，维修使用方便。目前这种工业机械手尚在发展之中。机械式机械手：有工作机械带动机械手运动，工作可靠，动作效率高，结构简单，成本低。但动作固定不可改变。三按控制系统：点位控制：只能控制工业机械手运动的几个点的位置，运 动轨迹不受控制。目前使用的专用和通用工业机械手均属于此类。 连续控制：工业机械手按给定的速度沿给定的线路（轨迹） 实现平 稳准确的运动。特点是设定点是无限的，整个运动

23、过程都要求处在控制之下。这类工业机械手一般采用小型计算机进行控制。1.2国内外发展状况国外机器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、便于操作和维修)，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。(2)机械结构向模块化、可重构化发展。例如关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器人整机;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:大大提高了系统的可

24、靠性、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;多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。(5)虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者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

25、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“虚拟轴机床”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80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”科技攻关，目前己基本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、弧焊、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，弧焊机器人己应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看

26、，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，如:可靠性低于国外产品；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;在应用规模上，我国己安装的国产工业机器人约200台，约占全球已安装台数的万分之四。以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模块化设计，积极推进产业化进程.我国的智能机器人和特种机器人在“863”计划的支持下，也取得了不少成

27、果。其中最为突出的是水下机器人，6000m水下无缆机器人的成果居世界领先水平，还开发出直接遥控机器人、双臂协调控制机器人、爬壁机器人、管道机器人等机种:在机器人视觉、力觉、触觉、声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作，有了一定的发展基础。但是在多传感器信息融合控制技术、遥控加局部自主系统遥控机器人、智能装配机器人、机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步，与国外先进水平差距较大，需要在原有成绩的基础上，有重点地系统攻关，才能形成系统配套可供实用的技术和产品，以期在“十五”后期立于世界先进行列之中。1.3课题的提出及主要任务1.3.1课题的提出浇铸是高温、高危的，人类无法直接接触高温钢铁溶液，只

28、能通过机械来代替人类的活动。这样就必须开始设计一种机器能够在高温环境下仍能正常工作，还有就是浇铸本身出在一个污染严重的、躁声大的环境当中，一般的机器可能在此环境下不能正常工作或寿命难以保证，总之要浇铸用机械要耐高温，寿命和安全系数要高。630吨压铸机自动浇铸机械手，就是本着这一目的设计的。浇铸是塑料加工的一种方法。早期的浇铸是在常压下将液态单体或预聚物（见聚合物）注入模具内，经聚合而固化成型，变成与模具内腔形状相同的制品。20世纪初，酚醛树脂最早用浇铸法成型。30年代中期，用甲基丙烯酸甲酯的预聚物浇铸成有机玻璃(见聚甲基丙烯酸甲酯)。第二次世界大战期间，开发了不饱和聚酯浇铸制品，其后又有环氧树

29、脂浇铸制品，60年代出现了尼龙单体浇铸（见聚酰胺）。随着成型技术的发展，传统的浇铸概念有所改变，聚合物溶液、分散体（指聚氯乙烯糊）和熔体也可用于浇铸成型。用挤出机挤出熔融平膜，流延在冷却转鼓上定型,制得聚丙烯薄膜,被称为挤出浇铸法。 浇铸工艺 浇铸成型一般不施加压力，对设备和模具的强度要求不高，对制品尺寸限制较小，制品中内应力也低。因此，生产投资较少，可制得性能优良的大型制件，但生产周期较长，成型后须进行机械加工。在传统浇铸基础上，派生出灌注、嵌铸、压力浇铸、旋转浇铸和离心浇铸等方法。灌注。此法与浇铸的区别在于：浇铸完毕制品即由模具中脱出；而灌注时模具却是制品本身的组成部分。嵌铸。将各种非塑料

30、零件置于模具型腔内，与注入的液态物料固化在一起，使之包封于其中。压力浇铸。在浇铸时对物料施加一定压力，有利于把粘稠物料注入模具中，并缩短充模时间，主要用于环氧树脂浇铸。旋转浇铸。把物料注入模内后，模具以较低速度绕单轴或多轴旋转，物料借重力分布于模腔内壁，通过加热、固化而定型。用以制造球形、管状等空心制品。离心浇铸。将定量的液态物料注入绕单轴高速旋转、并可加热的模具中，利用离心力将物料分布到模腔内壁上，经物理或化学作用而固化为管状或空心筒状的制品（见图离心浇铸）。单体浇铸尼龙制件也可用离心浇铸法成型。 浇铸用原料适于浇铸的树脂和单体有下列品种： 丙烯酸酯系树脂 有机玻璃板材是一种重要的浇铸制品，

31、既可单件浇铸，也可连续浇铸。单件浇铸是把甲基丙烯酸甲酯单体，或预聚物注入表面光洁度很高的两块平板玻璃所组成的模具中,经过一定程序的加热,单体全部聚合，即可得到制品。连续浇铸是将物料浇在两个平行、连续、无端、高度抛光的不锈钢带之间，单体在运行的载体上完成聚合反应。 酚醛树脂和环氧树脂 将配制好的酚醛树脂或环氧树脂预聚物注入金属或石膏的模具中，经加热固化而制成各种制品。 不饱和聚酯 将加有碎石、色料等配制好的液态聚酯倒入模具中，在室温下经一定时间聚合而固化，得到各种美观的人造大理石制品。 硝酸纤维素和醋酸纤维素 将一定浓度的聚合物溶液，以一定速度注入并流延在无端金属带上，通过加热脱除溶剂使其固化,

32、然后从载体上剥离而制得薄膜,也称为溶剂浇铸。工业上主要用此法生产照相和电影用胶片。 聚酰胺 将熔融己内酰胺单体浇注入模具中，使其在催化剂作用下完成聚合反应，冷却即得到制品。它特别适用于生产大型制件如齿轮、轴承、油箱等，所得制件强度大、刚性高。其他可用于浇铸成型的还有聚乙烯、聚氨酯、聚乙烯醇、硅树脂以及热塑性橡胶等。1.3.2课题的主要任务本课题将要完成的主要任务如下：(1)机械手为浇铸用机械手，因此相对于其他机械手来说，它的耐高温性能要求要高且稳定性和安全系数要高。(2)选取机械手的座标型式和自由度。(3)设计出机械手的各执行机构，包括:手部、手腕、手臂等部件的设计。(4)液压传动系统的设计本

33、课题将设计出机械手的液压传动系统，包括液动元器件的选取，液动回路的设计，并绘出液动原理图。(5)机械手的控制系统的设计本机械手拟采用较传统的继电器对机械手进行控制，本课题将要选取继电器型号，根据机械手的工作流程编制出继电器连接线路，绘出电器控制原理图。第二章 机械总体设计2.1 对630吨压铸机自动浇铸机械手的分析用途：用于630吨冷室压铸机浇铸铝合金熔液。规格参数：浇包最大容量: 8公斤自由度数: 3个座标型式: 类似球座标手臂运动参数: 回转(): 110度 俯仰(): 54度浇包最大倾转角():70度驱动方式: 液压控制方式： 继电器固定程序控制机械手的配置及工作原理：630吨压铸机自动

34、浇铸机械手和保温炉等的配置如图2-2-1所示。浇铸机械手(即浇包1)的初始位置，停在保温炉坩埚2内熔融金属液面的上方，在此进行保温，等待浇铸。当630吨压铸机慢速合模时，压铸机的电控装置发信，使机械手升降油缸6动作，浇包(即勺式手部)开始下降并浸入液态金属内，直到电极b接触金属液面，电压继电器2xt发信，浇包停止下降，并用时间继电器控制浇包，以装满液态金属，尔后浇包上升，在提升过程中将多余的金属熔液从浇包的后挡板上溢出，直到浇包底面超过保温炉坩埚的最高点，碰限位开关1 xwk，提升结束。同时，浇铸机械手手臂3慢速回转(由回转油缸5驱动)，当碰到限位开关5xwk后，手臂变为快速回转。当碰到限位开

35、关6 xw k后，又转变为慢速回转，直到碰限位开关3xw k后停止回转。此时，630吨压铸机模具合严，机械手的倾倒油缸4动作，经过绳索拉动倾倒机构，带动浇包翻转倒料，经延时后，控制倾倒油缸复位，并使手臂反向回转，当碰限位开关4xw k后手臂反转结束，同时升降油缸活塞上升，浇包下降，直至电极a接触金属液面，电压继电器1xj发信，使升降油缸动作停止，浇包就停在熔融金属液而上一定距离处保温，准备第二次动作循环。图2-2-1 机械手结构示意图2.2 机械手的组成与结构机械手的结构主要由手部、手臂回转支架、倾倒机构、浇包(即勺式手部)、倾倒油缸、回转油缸、底座及升降油缸等组成。手臂为一平行四边形机构，它

36、具有俯仰和回转运动。手臂俯仰运动是通过铰链支承的升降油缸来达到，使得平行四边形机构的连杆 (它带动浇包)作平面平行运动，即浇包有升降和横移运动。手臂的回转运动是由回转油缸来实现的。手臂上安装有弹簧，通过绳索和滑轮与倾倒机构联接，用来使倾倒机构复位，同时也起缓冲作用。为适应压铸机压铸不同零件或控制零件最佳加工余量的需要，浇铸机械手的浇包容量可以调节。对于大容量调节采用凋换浇包的办法，松开螺钉 (共四只)，便能更换浇包。对于小容量调节，可调节电极b与金属液面的间距。另外，也可以调节螺钉，使浇包呈不同的倾斜角度达到微量调节。630吨压铸机浇铸机械手备有4、6、8公斤三种容量的浇包，它们的结构相同，只

37、是尺寸有异。它的特点是底部进料，并有隔板以挡住氧化皮，其容积是定量的。2.2.1腕 部 手腕部件设置于手部和臂部之间，它的作用主要是在臂部运动的基础上进一步改变或调解手部在空间的方位，以扩大机械手的动作范围，并使机械手变得更灵巧，适应性更强。手腕部件具有独立的自由度。手腕运动有：绕x轴转动称为回转运动，绕y轴转动称为上下摆动(或俯仰)；绕z轴转动称为左右摆动；有的甚至是沿y轴(或z轴)横向移动。 一般手腕没有回转运动或再增加一个上下摆动即可满足工作要求，一些动作较简单的专用机械手，为简化结构，可以不设置腕部，而直接由臂部的运动驱使手部搬运工件。（一） 腕部设计的基本要求 一、力求结构紧凑、重量

38、轻 腕部处于臂部的最前端，它连同手部的静、动裁荷均由臂部承受。显然，腕部的结构、重量、动力载荷，直接影响着臂部的结构、重量和运转性能。因此，在腕部设计时，必须力求结构紧凑，重量轻。 二、综合考虑，合理布局 腕部作为机械手的执行机构，又承担连接和支承作用，除保证力和运动的要求以及具有足够的强度、刚度外，还应综合考虑，合理布局。如应解决好腕部与臂部和手部的连接，腕部各个自由度的位置检测，管线布置，以及润滑、维修、调整等问题。 三、必须考虑工作条件 对于高温作业和腐蚀介质中工作的机械手，其腕部在设计时应充分估计环境对腕部的不良影响(如油膨胀、压力油的粘度和燃点，有关材料及电控元件的耐热性等)。本设计

39、中利用倾倒油缸和弹簧来控制腕部的运动。（二） 倾倒运动驱动力的计算手臂作伸缩运动时，除克服摩擦阻力fm和惯性力fg之外，还要克服浇包和液态金属的重力g，故其驱动力 （2-1）密封装置处的摩擦阻力：不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂设计中，采用o型密封，当液压缸工作压力小于10mpa。液压缸处密封的总摩擦阻力可以近似为： （2-2）倾倒液压缸惯性力的计算：本设计要求活塞运动速度，在计算惯性力时，设置启动时间v=v=83mm/s （2-3）倾倒液压缸工作压力和结构的确定：经过上面的计算，确定了液压缸驱动力 ，选择液压缸的工作压力p=0.8mpa，确定液压缸结构尺寸：当油进入无杆腔, （2-4）当油

40、进入有杆腔中， (2-5)液压缸的有效面积： (2-6)故有 （无杆腔） (2-7) （有杆腔） (2-8)f=2335.85n， ，选择机械效率将有关数据代入：2.2.2 臂部和机身 手臂部件是机械手的主要传动部件。它的作用是支承腕部和手部（包括工件或工具)并带动它们作空间运动。 臂部运动的目的：把手部送到空间运动范围内的任意一点。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、左右回转和升降(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，它在工作中既直接承受腕部

41、、手部和工件的静、动载荷，而且自身运动又较多，故受力复杂。因而，它的结构、工作范围、灵活性以及抓重大小和定位精度等直接影响机械手的工作性能。 机身是直接支承和驱动手臂的部件。一般实现臂部的升降、回转或俯仰等驱动装置或传动件都安装在机身上，或者直接构成机身的躯干与底座相连。因此，臂部的运动愈多，机身的结构和受力情况就愈复杂。机身既可以是固定的，也可以是行走的，即可以沿地面或架空轨道运动。（一） 臂部设计的基本要求臂部设计首先要实现所要求的运动，为此，需满足下列各项基本要求。一、臀部应承载能力大、刚度好、自重轻 对于机械手臂部或机身的承载能力，通常取决于其刚度。以臂部为例，一般结构上较多采用悬伸梁

42、形式(水平或垂直悬仰)。显然伸缩臂杆的悬伸长度愈大，则刚度愈差。而且其刚度随着臂杆的伸缩不断变化。对机械手的运动性能、位置精度和负荷能力等影响很大。为提高其刚度，除尽可能缩短臂杆的悬仰长度外，尚应注意以下几方面。 (一)根据受力情况，合理选择截面形状和轮廓尺寸 臂部和机身通常既受弯曲(而且不仅是一个方向的弯曲)，也受扭转，应选用抗弯和抗扭刚度较高的截面形状。在截面积和单位重量基本相同的情况下，钢管、工字钢和槽钢的惯性矩要比圆钢大得多。所以，机械手常用无缝钢管作为导向杆，用工宇钢或槽钢作为支撑板，这样既提高了手臂的刚度，又大大减轻了手臂的自重，而且空心的内部还可以布置驱动装置、传动机构以及管道，

43、这样就使结构紧凑，外形整齐。 (二)提高支承刚度和合理选择支承间的距离 臂杆或机身的变形量不仅与本身刚度有关，而且与支承件的刚度和支承件间的距离有很大关系。 (三)合理布置作用力的位置和方向 在结构设计时应结合具体受力情况，设法使各作用力引起的变形相互抵消。 (四)注意简化结构 在设计臂部时，元件越多，间隙越大，刚性就越低，因此应尽可能使结构简单，要全面分析各尺寸链，在要求高的部位合理确定调整补偿环节，以减少重要部件的间隙，从而提高刚度。 (五)提高配合精度 水平放置的手臂，要增加导向杆的刚度，同时提高其配合精度和相对位置精度，使导向杆承受部分或大部分自重和抓取重量。提高活塞和缸体内径配合精度

44、，以提高手臂前伸时的精度。（二） 臂部运动速度要高，惯性要小 机械手手臂的运动速度是机械手的主要参数之一，它反映机械手的生产水平，一般根据生产节拍的要求来决定。确定了生产节拍和行程范围，就确定了手臂的运行速度(或角速度)。在一般情况下，手臂的移动和回转、俯仰均要求匀速运动(和为常数)，但在手臂的起动和终止瞬间，运动是变化的，为了减少冲击，要求起动瞬间的加速度和终止前减速度不能太大，否则引起冲击和震荡。 为减少转动惯量，应采取以下措施： 1)减少手臂运动件的重量，采用铝合金等轻质高强度材料。 2)减少手臂运动件的轮廓尺寸。 3)减少回转半径，在安排机械手动作顺序时，先缩后回转(或先回转后伸)，尽

45、可能在较小的前伸位置下进行回转动作。4)驱动系统中设有缓冲装置。（三） 手臂动作应灵活 为减少手臂运动件之间的摩擦阻力，尽可能用滚动摩擦代替滑动摩擦。 对于悬臂式的机械手，其传动件、导向件和定位件布置应合理，使手臂运动过程尽可能平衡，以减少对升降支承轴线的偏心力矩，特别要防止发生“卡死”的现象(白锁现象)。为此，必须计算使之满足不自锁的条件。手臂在的作用下有向下的趋势，而立柱导套有防止这种趋势。由力的平衡条件有= (2-9)h= (2-10)即 (2-11)所谓的不自锁条件为： (2-12)即 (2-13)取 当时，因此在设计中必须考虑到立柱导套必须大于528mm（四） 位置赖度更高 一般来说

46、，直角和圆柱座标式机械位置精度较高；关节式机械手的位置最难控制，故精度差；在手臂上加设定位装置和检测机构，能较好地控制位置精度，检测装置最好装在最后的运动环节以减少或消除传动、啮合件的间隙。 除此之外，要求机械手通用性好，能适合多种作业的要求；工艺性好，便于加工和安装，用于热加工的机械手，还要考虑隔热、冷却；用于作业区粉尘大的机械手还要设置防尘装置等。 这些要求往往是相互制约，设计时应全面分析各方面要求，综合考虑。（五）升降运动驱动力的计算手臂作垂直运动时，除克服摩擦阻力fm和惯性力fg之外，还要克服臂部运动部件的重力，故其驱动力pq可按下式计算：pq = fm + fg ± w (

47、n) (2-14)式中 fm各支承处的摩擦力（n）； fg启动时惯性力（n）可按臂伸缩运动时的情况计算； w臂部运动部件的总重量（n）； ±上升时为正，下降时为负。当fm=40n，fg=100n，w =1098n时pq=40+100+1098=1238（n） (2-15)当油进入有杆腔中， (2-16)液压缸的有效面积： (2-17)故有 （无杆腔） (2-19) （有杆腔） (2-20)f=3580n，=，选择机械效率将有关数据代入：选择标准液压缸内径系列，选择d=100mm.液压缸外径的设计根据装配等因素，考虑到液压缸的臂厚在6mm，所以该液压缸的外径为106mm.活塞杆的计算校

48、核活塞杆的尺寸要满足活塞（或液压缸）运动的要求和强度要求。对于杆长l大于直径d的15倍以上，按拉、压强度计算： (2-21)设计中活塞杆取材料为碳钢，故=100×106mp，活塞杆直径d=20mm现在进行校核。结论： 活塞杆的强度足够。（六） 机身回转机构的设计计算（1） 回转缸驱动力矩的计算手臂回转缸的回转驱动力矩，应该与手臂运动时所产生的惯性力矩m惯及各密封装置处的摩擦阻力矩相平衡。 (2-22)惯性力矩的计算 (2-23)式中 回转缸动片角速度变化量（），在起动过程中=；t起动过程的时间(s);手臂回转部件（包括工件）对回转轴线的转动惯量（）。若手臂回转零件的重心与回转轴的距离

49、为，则 (2-24)式中 回转零件的重心的转动惯量。 回转部件可以等效为一个长820mm，直径为1720mm的圆柱体，质量为72kg.设置起动角度=180，则起动角速度=0.314，起动时间设计为0.1s。密封处的摩擦阻力矩可以粗略估算下 ，由于回油背差一般非常的小，故在这里忽略不计。经过以上的计算回转缸尺寸的初步确定: 设计回转缸的静片和动片宽b=80mm，选择液压缸的工作压强为8mpa。d为输出轴与动片连接处的直径，设d=80mm,则回转缸的内径通过下列计算： (2-25)既设计液压缸的内径为 ,液压缸盖螺钉的计算:因为回转缸的工作压力为8mpa,所以螺钉间距t小于80mm,根据初步估算，

50、,所以缸盖螺钉的数目为（一个面6个，两个面是12个）。危险截面所以 螺钉材料选择q235，则（n=1.2-2.5） （2-26）螺钉的直径螺钉的直径选择.选择m10的开槽盘头。经过以上的计算，需要螺钉来连接，最终确定的液压缸的截面尺寸如图12所示，内径为170mm，外径为220mm，输出轴径为80mm 动片和输出轴间的连接螺钉:动片和输出轴之间的连接结构如图12。连接螺钉一般为偶数，对称安装，并用两个定位销定位。连接螺钉的作用：使动片和输出轴之间的配合紧密。 (2-27)于是得 式中 每个螺钉预紧力；d动片的外径；f被连接件配合面间的摩擦系数，刚对铜取f=0.15螺钉的强度条件为 或 （2-2

51、8）带入有关数据，得螺钉材料选择q235，则 （n=1.22.5）螺钉的直径螺钉的直径选择.选择m8的开槽盘头螺钉。2.2.3 轴设计与计算1.概括：轴是组成机械的重要零件之一。它用来安装各种传动零件，使之绕其轴线转动，传递转矩或回转运动，并通过轴承与机架或机座相连接。轴与其上的零件组成一个组合体轴系部件，在轴的设计时，不能只考虑轴本身，必须和轴系零、部件的整个结构密切联系起来。轴按受载情况分为：（1）转轴：支承传动机件又传递转矩，即同时承受弯矩和扭矩的作用。（2）心轴：只支承旋转机件而不传递转矩，即只承受弯矩作用。心轴又可分为固定心轴和转动心轴两种。（3）传动轴：主要传递转矩，即主要承受扭矩

52、，不承受或承受较小的弯矩。在本设计中为常用的圆形截面阶梯轴的设计轴的设计应满足下列几方面的要求：在结构上要受力合理、尽量避免或减少应力集中，足够的强度（静强度和疲劳强度），必要的刚度，特殊情况下的耐腐蚀性和耐高温性，高速轴的振动稳定性及良好的加工工艺性，并应使零件在轴上定位可靠、装配适当和装拆方便等。通常设计程序为：根据机械传动方案的整体布局，拟订轴上零件的布置和装配方案：选择轴的材料；初步估算轴的直径；进行轴的结构设计，校核轴键联结强度及轴的弯矩强度；对于重要的轴，应进行强度的精确校核计算；必要时还要较核轴的刚度和临界转速；根据上述计算结果修改设计；绘制轴的工作图（零件图）。2.轴的常用材料

53、应用于轴的材料种类很多，主要根据轴的使用条件，对轴的强度、刚度和其它机械性能的要求，采用热处理方式，同时考虑制造加工工艺，并力求经济合理，通过设计计算来选择轴的材料。轴的材料一般是经过轧制或锻造经切削加工的碳素钢或合金钢。对于较小的轴，可用圆钢制造；有条件的可直接用冷拔钢材；对于重要的，大直径或阶梯直径变化较大的轴，采用锻坯。为了节约金属和提高工艺性，直径大的轴还可以制成空心的，并且带有焊接的或锻造的凸缘。轴常用的材料是优质碳素结构钢，如35、45和50，其中以45号钢最为常用。不太重要及受载较小的轴可用q235、q275等普通碳素结构钢；对于受力较大，轴的尺寸受限制，以及某些有特殊要求的轴可用合金结构钢。当采用合金结构钢时，应优先选用符合我国资源情况的硅锰钢、硼钢等。对于结构复杂的轴（例如：花键轴、空心轴等），为了保持尺寸稳定性和减少热处理变形可选用铬钢；对于大截面非常重要的轴可选用铬镍钢；对于高温或腐蚀条件下工作的轴可选用耐热钢或不锈钢。3.轴的结构设计原则轴的结构设计是确定轴的合理外径和全部结构尺寸，为轴设计的重要步骤。它与轴上安装的零件类