械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。在些简单重复，特别是较笨重的操作中，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。三可以减轻人力，并便于有节奏的生产应用机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都没有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。综上所述，有效的应用机械手，是发展机械工业的必然趋势。国内外研究现状和发展趋势机械手简介人类在面对对人体健康有害的各种射线高温和低压高压和低压，进行深水考察，以及操作有毒性的和爆炸性的物质时，都必须利用各种远距离操作设备。远距离操作设备与普通设备的主要区别，在于能够通过适当的生物屏蔽把操作人员与危险源隔开进行操作。作为这种屏蔽的有各种防护屏屏蔽箱热室和其它箱室的壁，有时亦可采用加大距离的办法。机械手就是这样种远距离操作设备。机械手是由操作人员或程序装置远距离操纵的种装置。它包括供模仿人手的移动和关节动作功能用的操作机构。机械手通常是由安装在危险区内的从动浙江理工大学本科毕业设计臂安装在危险区外的主动臂和穿墙防护屏的连接臂组成。工业机械手是近几十年发展起来的种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的门新兴的技术，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。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用自动换刀装置是数控加工中心在工件的次装夹中实现多道工序加工不可缺少的装置,主要由刀库机械手和驱动装置几部分组成。图加工中心换刀机械手机械手的分类目前，机械手尚无通用的分类方法。它们可按不同的特点分，例如，根据从动臂对于主动臂动作的模仿程度，主动臂上力的再现，用途，从动臂与主动臂的连接形式，操作方法，外形等分类。实践中所采用的机械手可分为四类剑式机械手机械传动和密封磁力机械传动机械手电动机械传动液压和气动机械手特殊机械手。镗铣加工中心换刀机械手部件设计第类机械手般不能完全模仿操作人员的手关节的动作。但是，由于其结构简单价格便宜，因而获得广泛应用，是通用的机械手。第二类机械手能完全模仿操作人员的手关节的动作有七个和七个以上的动作。它比第类机械手较为复杂。由于其操作方便价格不太高，所以也得了广泛应用。磁力机械传动机械手比机械传动机械手略微复杂，而且昂贵，但能保证箱室的完全密封。第三类机械手比第二类机械手更加复杂而且昂贵。这类机械手的些类型得了广泛应用，尤其是用于操作间与箱室之间要求高度密封，进行远距离操作和主动臂作用于从动臂的力按比例反射操作的地方。这类的非模拟机械手有杠杆或控制装置和普通非随动的电传动装置，简化了结构，降低了价格。第四类机械手装有控制装置，这类机械手的抓举能力很大，可用于完成预先给定的工序。其中换刀机械手也有各种分类单臂单爪回转式机械手机械手摆动的轴线与刀具主轴平行，机械手的手臂可以回转不同的角度来进行自动换刀，换刀具的所花费的时间长，用于刀库换刀位置的刀座的轴线相平行的场合。如图所示图单臂单爪回转式机械手单臂双爪回转式机械手浙江理工大学本科毕业设计图单臂双爪回转式机械手这种机械手的手臂上有两个卡爪，两个卡爪有所分工，个卡爪只执行从主轴上取下旧刀送回刀库的任务，另个卡爪则执行由刀库取出新刀送到主轴的任务，其换刀时间较上述单爪回转式机械手要短，如图所示。这种机械手的两臂各有个卡爪，可同时抓取刀库及主轴上的刀具，在回转之后有同时将刀具归回刀库及装入主轴，是目前加工中心机床上最为常用的种形式，换刀时间要比前两种都短，如图所示。镗铣加工中心换刀机械手部件设计图双臂回转式机械手这种机械手在有的设计中还采用了可伸缩的臂如图所示图双臂回转式机械手这种机械手相当与两个单臂单爪机械手，相互配合起来进行自动换刀。其中个机械手执行拔旧刀归回刀库，另个机械手执行从刀库取新刀插入机床上，如图所示。图双机械手双臂往复交叉式机械手浙江理工大学本科毕业设计图双臂往复交叉式机械手工业机械手研究趋势目前工业机械手主要用于机床加工铸造热处理等方面，无论数量，品质还是性能方面都不能完全满足工业发展的需要。在国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸造热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专业机械手的同时，相应的发展通用机械手。在自动换刀装置的研究上还要解决些关键技术问题如优良运动曲线选择机构运行可靠性换刀复合凸轮的设计，凸轮的精密加工等。此外，国外机械手的发展趋势是大力研制具有种智能的机械手。使它具有定的传感能力，能反馈外界条件的变化，做相应的变更。如位置发生少许偏差时，即能更正并自行检测，将各值代入式得截面处的弯矩故危险截面处的拉应力为安全。镗铣加工中心换刀机械手部件设计图处截面图形形状图处截面图形形状危险截面处的弯矩，其截面图形形状如图所示，抗弯截面模量为故危险截面处的拉应力为安全。手臂的弯曲变形手臂受到自身重力和刀具的重力左右，所以会有弯曲变形，如果弯曲太大，就会造成换刀时手臂和刀具的干涉，造成机器的损坏。手臂的自身重力可以通过简化的方式转化为个长度为，宽，高的长方体来计算，刀具的重量手臂材料的抗拉强度屈服强度图浙江理工大学本科毕业设计手臂的受力可以简化为图所示如上图所示，可简化为悬臂梁来处理，则任意横截面上的弯矩为得挠曲线方程刀具重力所造成的弯曲刀臂自重所造成的弯曲其中最大挠度为刀具重力所造成的弯曲刀臂自重所造成的弯曲端截面转角为刀具重力所造成的弯曲刀臂自重所造成的弯曲计算得刀具重量所造成的弯曲刀臂自身重量所造成的弯曲镗铣加工中心换刀机械手部件设计通过以上的计算可知，换刀机械手的手臂的弯曲非常小，根本不会对实际工作造成任何影响，所以是符合要求的。轴与机械手配合部分的直径的选取材料的确定由于轴是重要的零件所以选用钢按扭转强度来计算轴径在轴的结构设计时，通常用下面的这个公式来初步估算轴径上式中为扭转切应力，单位为为轴所承受的扭距，单位为为轴的抗扭截面系数,单位为为轴所传递的功单位为为计算截面处的直径,单位为为许用扭转应力,单位为由上式可以得到轴的直径为确定上式的值确定查表得,这里取确定转速因为在中,换刀时间为,整个过程有个动作,按每个动作的时间相等来计算所以每个动作的时间而机械手在交换刀具的时候转过度的时间也为,所以在这个时候,它的转速最大,我们只要用最大转速去计算轴径就好了浙江理工大学本科毕业设计因为轴转过度的时间为,所以转过周所用的时间为所转速就为的确定由于所产生的功主要是用来使机械手转动在转度的时候最大,其中我们取的最大值为,而的值我们在前面已经确定了为所以而所以所以式可以表示为我们取机械手转过度的驱动机构设计这个机构由般个液压缸齿轮条齿轮以及连杆组成的，当发出机械手交换刀具的信号时，液压缸的后腔就通入压力油，活塞杆推动着齿轮条向前移动，使得齿轮转动，齿轮转动的时候，带动连杆转动，而连杆通过连接块连在机械手上，所以当活塞通入压力油的时候，机械手就相应的转动。下面我们首先来选择与计算液压缸由于机械手的整个换刀时间为整个过程有个动作,按每个动作的时间相等来计算所以每个动作的时间即机械手转过间为取齿轮的齿数为,模数为，材料为,那么齿轮的分度员直径为镗铣加工中心换刀机械手部件设计齿轮的分度圆周长为所以齿轮转过度所走的距离因为齿轮齿条是配合的所以齿轮条在这个运动中也走过活塞杆的速度为设液压缸的溶积效鱼为，这里取设液压缸的额定流量为所以又由上式可以得到因为所以式如下计算所以选择所以选择液压缸，它的行程为,直径为。确定齿轮齿条机构其它尺寸首先确定齿宽系数由于齿轮的二支承相对齿轮做对称布置，所以取。由于由于我都采用的是标准直齿轮压力角为度所以浙江理工大学本科毕业设计所以因为所以齿轮做成实心由于这个齿轮通过连杆与连接盘来传递运动的，所以齿轮做成如下的结构图大齿轮结构设计参数手架伸缩液压缸最大行程手架旋转液压缸最大行程手臂伸缩液压缸最大行程夹持工件质量换刀过程手架旋转角度传动齿轮模数传动齿轮齿数。镗铣加工中心换刀机械手部件设计第章总结与展望本课题根据镗铣加工中心换刀机械手的基本功能要求，对镗铣加工中心换刀机械手部件的机械系统进行了结构设计。全文在对换刀机械手的研究及应用现状与机械手系统进行了详地论述。明确了换刀机械手工作原理之后，确定了换刀机械手机械系统的总体方案，设计了机械系统中各个机构。运用软件建立了换刀机械手的三维模型以及应力分析。主要研究工作可以归纳如下首先分析了换刀机械手的优点和应用前景。提高生产过程中的自动化程度改善劳动条件，避免人身事故。可以减轻人力，并便于有节奏的生产其次使用软件绘制出了零件图和装配图，运用软件对换刀机械手进行了三维建模。接着，将各个部件进行了装配，分析了是否存在干涉现象。结合自己在全自动文件柜设计过程的研究，并在参阅大量国内外相关文献的基础上，提出以下相关工作的展望本文设计了镗铣加工中心换刀机械手