浅析多功能上下料用机械手液压系统

第4章机械手液压系统设计4.1机械手的工作原理分析液压自动上下料机械手是自动化流水生产线中广泛应用的工件搬运机械设备，它是流水线作业中不可或缺的运输单元。

按其工作介质是油还是水（乳化液），液压机可分为油压机和水压机两种，以油为介质的液压机械手。

液压机械手要求液压系统完成的主要动作是（工件平放）：大臂下降300mm—夹紧工件—手腕上翻90°—大臂上升300mm—大臂回转90°—手臂延伸500mm—放松工件—手臂收缩500mm—手腕下翻90°—大臂回转90°—大臂下降300mm。

整个周期要完成所有动作必须由五个液压缸协调动作才能做到，其中两个回转液压缸和3各活塞式液压缸。

4.2液压系统控制原理图设计液压机械手液压系统原理原理如图4.1所示图4.1 机械手液压系统原理图1-液压系统油箱2-过滤器3、4-双联齿轮液压泵5-单向阀6、21-两位二通电磁阀7-先导型溢流阀8-三位四通电磁阀9-二位四通电磁阀10-节流阀11-调速阀（带阻尼孔）其余元件已在上图说明。

4.2.1 各缸运动过程分析1、机械手大臂下降按下启动按钮。

PLC指令控制电磁铁5DT通电吸合。

泵3供油经单向阀5，流经图4.1所示从左到右第二个三位四通电磁阀左位，然后流经节流阀和单向阀构成的调速阀，然后直接流向大臂升降液压缸的上腔，从而推动机械手做下降运动。

2、夹紧工件在整机启动的情况下，泵4供油流经单向阀，然后PLC控制程序指令控制电磁铁3DT通电吸合，此时此二位四通电磁阀处于右位，液压油直接流进机械手手指夹紧液压缸的右腔，从而拉动滑槽杠杆式手部结构夹紧工件。

此时电磁换向阀通电不变，直到接到放松工件指令才断电，此时因液压缸保持不动，回路压力升高，到达先导型溢流阀的设定压力时，溢流阀开启，然回路压力保持不变，仍然能够保持夹紧需要。

3、手腕上翻 PLC指令控制电磁铁8DT通电吸合。

泵3供油经单向阀5，流经图4.1所示从左到右第四个三位四通电磁阀左位，然后流经节流阀和单向阀构成的调速阀，然后直接流向手腕翻转液压缸，从而推动机械手手腕做上下摆动运动。

热处理上下料机械手的液压系统设计摘要作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用。

与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高﹑配置灵活方便﹑调速范围大﹑工作平稳且快速性好﹑易于控制并过载保护﹑易于实现自动化和机电液一体化整合﹑系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素。

液压机械手主要用于将沉重的零件或者是重复简单的劳动的设备，适用于热处理炉的上下料和一般工件工序的自动化生产。

本文根据热处理上下料机械手的用途﹑特点和要求，利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压系统图，再经过必要的计算来确定液压系统的参数，然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计。

热处理上下料机械手的设计是轨道小车移动，液压支撑架的上下移动，结构简单，方便快捷，并应用自动电气控制，达到机电液一体化的生产，自动化程度高。

关键词液压系统；过载保护；机电液一体化Heat Treatment Unloading ManipulatorHydraulic SystemAbstractAs one of the modern machinery equipment transmission and control important technical means, hydraulic technology in the field of national economy has been widely used. Compared with other transmission control technology, hydraulic technology has high energy density, flexible and convenient configuration, large speed range, rapid and smooth work ability, easy to be controlled and overload protection, easily realized automation and electromechanical integration ,system integration design ,easy maintenance in manufacturing operation and other significant advantages in technology , which make it become the basic technology of modern mechanical engineering and the basic technology of modern control engineering.The hydraulic press and pressure machine is the main equipment for molding plastic injection and repressing material formation, such as stamping, bending, flanging, metal sheet drawing, etc. Also it can be engaged in the adjustment, the mounting indentation, the grinding wheel formation, the swaging metal parts formation, the plastic products and the powder products suppressed formation. This article according to the usage, characteristics and requirements of the purposes of the YB32-150 type hydraulic pressure press machine uses the basic principle of hydraulic transmission, draws up a reasonable hydraulic system and undergoes the necessary calculation to determine the parameters of hydraulic system which determine to choose hydraulic components and system structure of the specification. The hydraulic system of YB32-150 hydraulic pressure press Machine is rectangulararrangement .its' external appearance is new and original beautiful, the driving force system adopts hydraulic pressure system that makes the structure simple and compact, the action quick and reliable. This machine is equipped with the foot switch which can realize the semiautomatic craft movement circulation.Keywords hydraulic system;overload protection;electromechanical integration目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (6)1.1 液压传动的发展概况 (6)1.2 液压传动在机械行业中的应用 (6)1.3 液压机械手的发展及工艺特点 (7)1.4 液压系统的基本组成 (8)1.5 本章小结 (8)第2章液压系统的计算和元件选型 (9)2.1 确定液确定液压缸主要参数 (9)2.1.1 液压缸内径D和活塞杆直径d的确定 (9)2.1.2 液压缸实际所需流量计算 (10)2.2 液压元件的选择 (10)2.2.1 确定液压泵规格和驱动电机功率 (10)2.2.2 阀类元件及辅助元件的选择 (12)2.2.3 管道尺寸的确定 (12)2.3 液压系统的验算 (16)2.3.1 系统温升的验算 (17)2.4 本章小结 (17)第3章机械手的液压系统原理设计 (19)3.1 热处理上下料机械手的基本结构 (19)3.2 确定液压系统原理 (19)3.2.1 液压油的选择 (19)3.2.2 确定供油方式 (19)3.2.3 同步回路的设计 (20)3.2.4 保压回路的设计 (20)3.3 液压系统图的总体设计 (21)3.3.1 升降缸运动工作循环 (21)3.3.2 伸缩缸运动工作循环 (22)3.3.3 夹紧缸工作循环 (22)3.4 本章小结 (23)第4章液压站结构设计 (24)4.1液压站的结构型式 (24)4.2 液压泵的安装方式 (24)4.3 液压油箱的设计 (24)4.3.1液压油箱有效容积的确定 (24)4.3.2 液压油箱的外形尺寸设计 (25)4.3.3 液压油箱的结构设计 (25)4.4 液压站的结构设计 (27)4.4.1 电动机与液压泵的联接方式 (27)4.4.2 液压泵结构设计的注意事项 (28)4.4.3 电动机的选择 (28)4.5 本章小结 (29)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录 (33)第1章绪论1.1液压传动的发展概况液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。

设计（论文）学生开题报告
（1）A—工程实践型；B—理论研究型；C—科研装置研制型；D—计算机软件型；
E—综合应用型
（2）X—真实课题；Y—模拟课题；
（1）、（2）均要填，如AY、BX等。

2-2
毕业设计（论文）学生申请答辩表
学生签名：日期：毕业设计（论文）指导教师评审表
毕业设计（论文）评阅人评审表
毕业设计（论文）答辩表
毕业设计（论文）答辩记录表
毕业设计（论文）成绩评定总表
学生姓名：蔡炼专业班级：05gb机制1
毕业设计（论文）题目：数控机床上下料机械手设计
注：成绩评定由指导教师、评阅教师和答辩组分别给分(以百分记)，最后按“优(90--100)”、“良(80--89)”、“中(70--79)”、“及格(60--69)”、“不及格(60以下)”评定等级。

其中，指导教师评定成绩占40%，评阅人评定成绩占20%，答辩组评定成绩占40%。

上下料机械手的液压系统设计设计一种液压式上下料机械手，解决数控车床的自动上下料问题。

文章根据机械手的动作顺序，着重介绍机械手的液压传动系统的设计。

标签：机械手；动作顺序；液压系统1 引言工业机械手是近代机械自动控制领域中出现的一项技术，是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成环节。

机械手可以模仿人手和手臂的某些动作功能，按给定设计程序抓取、搬运工件与物品。

主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成，机械手按其用途可分为专用机械手和通用机械手两种，专用机械手的结构型式简单，无单独控制系统，只包含固定程序，适用于专机或大批量生产自动线作为自动上下料用。

结合设计参数要求与实际零件生产线，设计成专用型机械手。

2 机械手的结构设计本次机械手为固定式四自由度液压机械手，选用液压驱动系统作为动力源，主要由机身、手臂和手爪等主要部分组成。

该机械手采用圆柱坐标式的坐标型式。

通过手爪的开合、手臂的升降与伸缩、机身的回转等连续姿态实现机械手的抓取/释放工件的动作，以及完成数控车床的自动上下料功能。

手爪选用二指V 型滑槽杠杆式结构，有利于抓取工件时对工件进行定心；手臂应用连杆形式，各连杆之间采用销钉方式进行连接；焊接支撑架是连接手臂与机械手机身的支撑环节，为手臂提供支撑作用，通过与机身进行螺钉连接的固定，机械手的一系列动作均由回转液压缸、升降液压缸、伸缩液压缸和手指液压缸来控制实现。

3 机械手总体系统的设计考虑此次设计的机械手抓取重量较大（40kg），为得到较大的输出力和握力，同时使传动平稳，因此选用液压驱动作为机械手的控制系统。

3.1 液压系统的工作原理液压系统以压力油液为工作介质，由电动机带动油泵输出压力油，将机械能转换成油液的压力能。

压力油经管道及控制调节装置进入油缸，推动活塞杆运动，从而使机械手工作。

液压机械手的其液压传动系统概括如图1。

由图1可知，机械手液压系统由以下主要部分组成：（1）油泵它供给系统以压力油，将电动机的机械能转换为油液的压力能，并用以驱动整个液压系统工作；（2）执行油缸压力油驱动运动机构对外工作部分。