（答辩稿）气动四自由度机械手结构设计（CAD图纸+DOC论文）

代入数值得，成立。

故该缸筒壁厚满足强度要求。

气缸进排气口螺孔直径的确定气缸进排气口螺孔的大小与空气消耗量缸径活塞杆直径活塞的平均速度等及供气压力均有关系，故难于准确计算。

根据机械设计手册，按缸径查取。

根据，查得，进排气口螺孔直径规格为.。

活塞的厚度取决于密封圈的种类和排数。

气缸筒与活塞活塞杆与活塞气缸筒与气缸盖活塞杆与气缸盖之间均选用形橡胶密封圈，其沟槽尺寸皆为标准值。

连接螺栓直径的确定与验算根据螺栓材料与载荷，初定螺栓直径，按下式进行验算式中，气缸的有效截面积，气缸的工作压力，螺栓材料的抗拉强度，需用应力与抗拉强度之比，取螺栓数目。

代入数值，得，成立。

故螺栓直径符合要求。

.本章小结车床夹具装在机床主轴上并带动工件旋转，加工回转面端面等。

以外圆定位的车床夹具，如卡盘卡头以内孔定位的车床夹具，如各类心轴以中心孔定位的车床夹具，如各类顶尖拨盘等。

本设计中夹具以内孔定位，故采用心轴与弹性筒夹组合而成。

为保证加工表面的形状位置精度，夹具与主轴的联结的定心精度要高，定心方式要与选用机床主轴端部结构相符，鼎新后再加以压紧或拉紧，保证可靠和安全。

车床夹具是在高速回转，即受切削力又受惯性力作用，因此夹紧力必须考虑充分且大小足够，必须有可靠的自锁性。

第章机械手设计.运动分析套类零件自动线大多数为台机床配备两台结构完全相同的单臂机械手，分别承担工件的上下料运动。

也有设计成在台机械手上采用了两只机械臂的形式，这样台双臂机械手就能承担两台单臂机械手的工作。

在本设计中，为了减少机械手的数量同时由于要加工的零件尺寸和质量不大，仅采用台单臂机械手来承担工件的上下料运动。

图机械手机构简图如图所示，本设计所采取的结构中，机械手工作时，首先机械手手臂伸长，手爪从料台夹紧工件后，手臂上仰，然后机身逆时针旋转，将工件送入数控机床夹具上夹紧，手臂缩回后俯下到料台高度完成上料过程，此时数控机床开始对工件进行加工。

当机床加工完工件后，机械手手臂开始上仰定角度后，手臂伸出到机床主轴中心线的高度，然后手爪夹紧工件，机床夹具松开后，机械手顺时针旋转后，手臂俯下到料台高度并将工件放在料台上，手臂缩回，机械手回到原始位置，从而完成下料过程。

上下料过程循环进行，实现工件的连续加工。

从上述运动过程可以看出，机械手需要三个自由度机身回转手臂俯仰和伸缩。

具体的分析过程如下从上章的数控机床有关参数以及确定的机械手和机床之间的位置关系可以知道，料台高而机床主轴中心线高为，因此机械手爪的升降高度应为这动作是由升降缸升降，带动手臂俯仰定角度实现的。

机械手位于数控机床和料台的中间位置，而机床主轴与料台之间间隔为，所以机械手手臂伸长之后应为，这样才能在旋转后准确地将工件放入机床夹具内或放在料台上。

台单臂机械手同时承担工件的上下料运动，比采用两台单臂机械手的优点在于，结构简单紧凑，定位精度高，维修方便。

在本设计中，驱动系统为机床夹具和机械手提供运动的动力，是动力源。

驱动系统按驱动介质的不同，可以分为液压驱动气压驱动电机驱动机械传动，也可以采用几种方式联合驱动。

经过分析比较，本设计采用气压驱动控制机床夹具和机械手。

同其他驱动方式相比，气压驱动具有以下优点动力源为压缩空气，成本低，而且维护保养容易，无污染等。

电控线路辅助气压回路控制机械手自动完成工件的上下料。

机械手的电控系统有多种类型，除专用机械手外，大多数要专门进行电控系统地设计。

根据控制程序的不同，电控方式分为固定程序，包括继电器线路，半导体逻辑线路可编程序，包括顺序控制器，示教再现式计算机。

在本设计中，因为是专用机械手，考虑到实际的生产情况，要求设备的使用寿命高，工作可靠，成本低，经过分析比较，采用半导体逻辑线路控制机械手和机床夹具，在工作精度定的前提下，半导体逻辑不仅能满足生产的实际需要，而且价格较低，并且在必要时可以改换成单片机控制。

综上所述，启动工作后，机械手臂伸长，手爪抓取坯料，手臂上仰定角度，逆时针旋转，将工件送入夹具夹紧后，手爪松开，手臂缩回落下后完成上料动作机床加工完气动四自由度机械手结构设计摘要气动，自由度，机械手，结构设计，毕业设计，全套，图纸摘要针对数控车床设计的种套类零件自动上下料机构，实现了坯料的抓取自动定位夹紧以及工件的回放。

该机构主要由自动安装夹具，坯料工件拾取机械手，动力及控制系统组成。

零件的自动定位夹紧由弹簧涨胎心轴实现，涨胎心轴是以工件的内孔表面定位，由气缸驱动弹性筒夹向外扩涨，实现工件的定位和夹紧的。

坯料工件的拾取回放是由单臂形式的机械手通过伸缩旋转以及俯仰等运动实现的，这些运动均由气缸驱动获得。

本设计中，为实现工件的自动上下料，单臂机械手的运动与涨胎心轴的张合需进行紧密配合。

考虑到所夹持工件的实际尺寸质量等因素，本机构采用气动夹具电气控制实现了坯料和工件的拾取安装回放过程的自动完成。

本文对气动机械手进行总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度。

同时，设计了机械手的夹持式手部结构。

关键词自动上下料气动机械手气动夹具套类零件目录摘要第章概述.气动四自由度机械手结构设计的背景与目的数控机床.气动四自由度机械手结构设计的意义第章总体方案设计.方案设计概述方案设计.明确设计要求.功能分析.功能原理设计技术设计.确定基本技术参数.机械结构设计.驱动方式的确定电动机驱动气压驱动.本章小结第章气缸夹紧设计.夹紧力的确定.夹紧气缸的设计计算.本章小结第章机械手设计.运动分析.结构设计手部设计.概述.机械式手抓设计.夹紧气缸的设计计算臂部设计.臂部设计的基本要求.手臂直线运动机构.手臂伸缩运动气缸的设计计算机身设计.概述.臂部俯仰运动气缸的设计计算.回转运动气动装置的设计计算.本章小结结论致谢附录附录第章概述.气动四自由度机械手结构设计的背景与目的数控机床数控机床是种以数字量作为指令信息形式，通过电子计算机或专用计算机装置控制的机床，是在机电体化技术的基础上发展起来的种灵活而高效的自动化机床，在机械行业中得到了日益广泛的应用，因为它具有如下的特点适应性强适应性即所谓的柔性，是指数控机床随生产对象变化而变化的适应能力。

在数控机床上进行产品加工，当产品改变时，仅仅需要改变数控设备的输入程序即工作程序，又称用户软件就能适应新产品的生产需要，而不需改变机械部分和控制部分的硬件，而且生产过程是自动完成的。

这点不仅满足了当前产品更新更快的市场竞争需要，而且较好的解决了单件小批量多变产品的自动化生产问题。

适应性强是数控机床最突出的优点，也是数控机床得以生产和迅速发展的主要原因。

能实现复杂的运动普通机床难以实现或根本无法实现轨迹为三次以上的曲线或曲面的运动，如螺旋桨汽轮机叶片之类的空间曲面而数控机床则可以实现几乎是任意轨迹运动和任何形状的空间曲面，适用于复杂异型零件的加工。

加工精度高，产品质量稳定数控机床是按照预定程序自动工作的，般情况下工作过程不需要人工干预，这就消除了操作者认为生产的误差。

在设计制造设备主机时，通常采取了许多措施，使数控设备的机械部分达到较高的精度。

数控装置的脉冲当量可达，同时，可以通过实现检测反馈修正误差或补偿来获得更高的精度。

因此，数控机床可以获得比机床本身精度更高的加工精度。

尤其提高了同批零件生产的致性，使产品质量获得稳定的控制。

生产效率高数控机床比普通机床的生产效率能高出许多倍。

尤其对些复杂零件的加工，生产效率可提高十几倍甚至几十倍。

其原因如下数控机床具有较高的刚性，可采用较大的切削用量，有效地减少了加工中的切削时间。

具有自动变速自动换刀河其他辅助操作自动化等功能，而且无需工序间的检验和测量，使辅助时间大为缩短。

工序集中机多用的数控加工中心，在次装夹工件后几乎可以完成零件的全部加工，这样不仅可减少装夹误差，还可减少半成品的周转时间，生产效率的提高更为明显。

减轻劳动强度，改善劳动条件数控机床的工作是按预先编制好的加工程序自动连续完成的，操作者除输入加工程序及相关的操作之外，不需进行繁重的重复手工操作，劳动条件和劳动强度大为改善。

有利于科学的生产管理采用数控机床能准确地计算