【毕业设计】数控车床上下工件机械手毕业设计说明书 ㊣ 精品文档 值得下载

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。

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，设计用台装卸机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。

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，完成个特定功能特殊要求的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。

本机械手主要与数控车床数控铣床，加工中心等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。

工业机械手的简史现代工业机械手起源于世纪年代初，具有多自由度动作功能的柔性自动化产品。

机械手首先是从美国开始研制的。

年美国联合控制公司研制出第台机械手。

他的结构是机体上安装回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构。

年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成台数控示教再现型机械手。

商名为即万能自动。

运动系统仿造坦克炮塔，臂回转俯仰，用液压驱动控制系统用磁鼓最存储装置。

不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。

同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司，专门生产工业机械手。

年美国机械铸造公司也试验成功种叫机械手，原意是灵活搬运。

该机械手的中央立柱可以回转，臂可以回转升降伸缩采用液压驱动，控制系统也是示教再现型。

虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。

年美国公司和斯坦福大学麻省理工学院联合研制种型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于毫米。

无锡太湖学院学士论文美国还十分注意提高机械手的可靠性，改进结构，降低成本。

如公司建立了年机械手试验台，进行各种性能的试验。

准备把故障前平均时间注故障前平均时间是指台设备可靠性的种量度。

它给出在第次故障前的平均运行时间，由小时提高到小时，精度可提高到毫米。

德国机器制造业是从年开始应用机械手，主要用于起重运输焊接和设备的上下料等作业。

德国公司还生产种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。

瑞士公司生产种涂漆机械手，采用示教方法编制程序。

瑞典安莎公司采用机械手清理铸铝齿轮箱毛刺等。

日本是工业机械手发展最快应用最多的国家。

自年从美国引进二种典型机械手后，大力研究机械手的研究。

据报道，年从事机械手的研究工作的大专院校研究单位多达多个。

年个大学和国家研究部门用在机械手的研究费用。

年日本机械手的产值达亿日元，产量为台。

其中固定程序和可变程序约占半，达亿日元，是年的二倍。

具有记忆功能的机械手产值约为亿日元，比年增长。

智能机械手约为亿日元，为年的倍。

截止年，机械手累计产量达台。

在数量上已占世界首位，约占，并以每年的速度增长。

使用机械手最多的是汽车工业，其次是电机电器。

预计到年将有万机器人在工作。

第二代机械手正在加紧研制。

它设有微型电子计算机控制系统，具有视觉触觉能力，甚至听想的能力。

研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。

目前国外已经出现了触觉和视觉机械手。

第三代机械手机械人则能地完成工作过程中的任务。

它与电子计算机和电视设备保持联系。

并逐步发展成为柔性制造系统和柔性制造单元中重要环。

随着工业机器手机械人研究制造和应用的扩大，国际性学术交流活动十分活跃，欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。

国内外研究现象和趋势目前，在国内外各种机器人和机械手的研究成为科研的热点，其研究的现状和大体趋势如下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体化由关节模块连杆模块用重组方式构造机器人整机。

工业机器人控制系统向基于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靠性易操作性和可维修性。

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决策控制多传感器融合配置技术成为智能化机器人的关键技术。

数控车床上下工件机械手关节式侧喷式顶喷式龙门式喷涂机器人产品标准化通用化模块化系列化设计柔性仿形喷涂机器人开发，柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹规划研究，控制系统开发焊接搬运装配切割等作业的工业机器人产品的标准化通用化模块化系列化后段轴半径选取为电机选型计算条件丝杠轴向工作载荷约为，丝杠移动速度，圆锥齿轮传递效率。

设计计算丝杠工作的功率丝杠转矩电机选用同步转速的三相异步电机，速度比。

电机输出轴负载转矩电机输出轴功率电机选用三相异步电动机。

无锡太湖学院学士论文直臂导杆气缸的设计直臂导杆气缸的作用是实现机械手在方向大行程的运动，工作行程小于或等于，且收缩力要大于，气缸动作速度为。

由于气缸的行程大，必须设计导向装置进行导向。

所以直臂导杆气缸的结构分成气缸体和导向机构。

气缸体的设计气缸的选用注意以下几个方面选择气缸类型根据使用场合和负载特点选择不同类型的气缸选定气缸缸径大小根据有关负载使用空气压力及作用方向确定选择安装形式由气缸的安装位置，使用目的等因素决定确定气缸作用力大小根据工作机构所需的作用力大小来确定，并要留有定的裕度确定气缸行程与使用场合和机构所需的行程比有关，也受加工和结构的限制，有些场合，应按所需行程增加的行程余量确定运动速度普通气缸的运动速度为，应根据需要在系统中设置调速元件，如节流阀等，且多采用排气节流调速，以增加系统刚性，防止爬行注意润滑除无油润滑气缸外，均应注意气缸的合理润滑，在气源入口处设置油雾器，并根据需要调节供油量。

预选气缸的缸径根据负载的运动状态，负载率与气缸工作压力有关，且综合反映活塞的快速作用合气缸的效率，的最佳值为，参考气动设备创新设计与生产制造手册，如表所示，预选气缸的负载率表负载运动状态表负责的运动状态静载荷动载荷气缸速气缸速度大于负载率小于小于小于根据气源供气条件，压力，已知，和，对于双作用气缸，预选，根据关系可初选缸径已经过尺寸标准化数控车床上下工件机械手预选气缸的行程根据气缸的操作距离及浮动压筒的行程，预选气缸行程为，为了便于安装调试，对行程留有余量，则总行程选。

气缸的类型选择根据气缸承担的任务要求选择气缸品种，设计要求说明为了减少噪音，要求气缸达到行程终端无冲击现象和撞击噪声，应选用缓冲气缸。

活塞杆直径的计算与计算气缸内径相同。

般取，必要时也可取，上面考虑双作用气缸，这里根据，计算出，尺寸标准化选取。

气缸筒壁厚的计算由于此气缸是用磁性开关控制行程的，活塞内要装磁铁环，因此，气缸用非磁性材料制造，选择不锈钢。

般气缸筒壁厚与缸径之比小于，可按薄壁圆筒公式计算式中，为缸筒内径为实验压力取为工作压力的倍为缸筒材料的许用应力为缸筒材料的抗拉强度般选取为安全系数，般取。

则可计算出气缸筒壁厚由表可确定缸壁厚度为。

表缸筒壁厚材料缸筒内径铸铁刚及号无缝钢管无锡太湖学院学士论文续表铝合金气缸输出拉力的校核由气动设备创新设计与生产制造手册，可知所以气缸能正常工作。

耗气量的计算气缸耗气量与其自身结构动作时间以及连接管道容积等有关。

般连接管道容积比气缸容积小得多，故可忽略。

因而气缸个往复行程的压缩空气耗量为换算成自由空气耗量为式中为气缸行程为气缸个往复行程所用的时间，本系统取为气缸容积效率，般取分别为气缸工作压力和大气压力，则可计算出最大耗气量则自由空气平均耗气量为缓冲计算气缸运动速度很快，最高达到。

为了使活塞与端盖在行程末端不发生碰撞。

设置缓冲装置。

在活塞接近行程末端时，利用缓冲柱塞将柱塞孔堵死，使封在气缸右腔内的剩余气体压缩，并经节流阀缓慢流出，被压缩的气体起到吸收运动活塞动能的缓冲作用。

缓冲室内气体被急剧压缩，属绝热过程，其中气体所吸收的能量为数控车床上下工件机械手式中为绝热指数，对空气为缓冲柱塞堵死柱塞孔时，环行缓冲气室的容积为气缸排气背压力为大气压为缓冲室内空气被压缩最后达到的压力，其最高值等于气缸安全强度所容许的压力，取。

由式算出运动部件在行程末端的动能为式中为运动部件总质量为活塞运动行程末端的速度取。

由式算出按能量平衡原则应近似有因此能满足缓冲要求。

导杆机构的设计由于气缸行程很长，只依靠活塞与缸体间的配合来导向难免会发生偏离，导杆机构的作用就是要使活塞杆保持直线运动。

其结构如图所示。

无锡太湖学院学士论文图导向装置结构示意图它主要由导杆，导座，导套及其定位联接件组成。

其中型块及固定块的选取在此不做详细介绍。

数控车床上下工件机械手结论与展望通过近半年的毕业设计，经过资料的收集方案的选择比较和论证，到分析计算，再到工程图纸的绘制以及毕业设计论文的撰写等各个环节，我对大学四年所学的知识有了个整体的深层次的理解，同时对机械设计这门专业的理解更加深刻和准确。

随着现代工业的发展和竞争的加剧，对加工效率提出了新的要求，数控车床工件装卸自动化就成为当前制造厂家对机床的重要需求之。

为了满足用户的需求，当前中国的机床制造厂开始在部分数控车床上配置工件自动上下料机械手。

但如果采用伺服电机驱动和控制其成本高结构复杂速度慢工作效率较低如果采用液压驱动，其泄漏对数控要求的清洁环