车床上下料机械手的设计
自动上下料机械手设计
自动上下料机械手的设计摘要随着机电一体化技术和计算机技术的应用，机械手的研究和开发水平获得了迅猛的发展并涉及到人类社会生产及生活的各个领域，特别是工业机械手在生产加工中的应用。
机械手是近代自动控制领域中出现的一种新型技术装备，它能模仿人体上肢某些动作，在生产中代替人搬运物体或操持工具进行动作，已成为现代机械制造系统中的一个重要组成部分。
本次设计主要设计自动上下料的机械手，该系统采用液压驱动，传动平稳，且易于控制，控制系统采用一般PLC所具有的位移寄存器和位移指令来编程。
关键词：机械手，液压驱动，控制系统目录1绪论 (1)2 工业机械手的设计方案 (2)2.1 工业机械手的组成 (2)2.2 上下料机械手的工作原理 (3)2.3 规格参数的选择 (3)2.4 设计路线与方案 (4)2.4.1 机械手的总体设计方案 (4)2.4.2 设计步骤 (4)2.4.3 研究方法和措施 (4)3 机械手各部分的计算与分析 (5)3.1 手部计算与分析 (5)3.1.1 滑槽杠杆式手部设计的基本要求 (5)3.1.2 手部的计算和分析 (5)3.2 腕部计算与分析 (12)3.2.1 腕部设计的基本要求 (12)3.2.2 腕部回转力矩的计算 (13)3.2.3 腕部摆动油缸设计 (16)3.2.4 选键并校核强度 (18)3.3 臂部计算与分析 (18)3.3.1 臂部设计的基本要求 (18)3.3.2 手臂的设计计算 (20)3.4 机身计算与分析 (28)4 液压系统设计 (29)4.1 液压系统总体设计 (29)4.2 液压元件的选择 (29)4.2.1 液压缸 (29)4.2.2 液压泵的选取要求及其具体选取 (31)4.2.3 选择液压控制阀的原则 (33)4.2.4 选择液压辅助元件的要求 (33)5 液压元件的保养与维修 (37)5.1 液压元件的安装 (37)5.2 液压系统的一般使用与维护 (37)5.3 一般技术安全事项 (37)6 结论 (39)参考文献 (40)致谢 (41)附录 (42)1绪论工业机械手是人类创造的一种机器,更是人类创造的一项伟大奇迹,其研究、开发和设计是从二十世纪中叶开始的。
自动上下料机械手的设计
自动上下料机械手的设计自动上下料机械手是一种能够自动完成工件的上下料任务的设备。
它主要由机械臂、夹爪、传感器、控制系统等组成，能够自动识别、抓取和放置工件。
机械手的设计需要考虑到工件的类型、重量、形状等因素，并且还需要具备高精度、高速度以及稳定可靠的特点。
在设计自动上下料机械手时，首先需要确定其工作环境和要处理的工件类型。
不同的工作环境和工件类型会影响机械手的尺寸、负载能力以及其他技术指标。
机械手的尺寸要根据工作空间的大小来设计，同时还要考虑到其机械臂的可移动范围，以便能够灵活地适应不同的工作环境。
机械手的负载能力是指其能够承载的最大重量，需要根据工件的重量来确定。
同时，还需要考虑到工件的形状和尺寸，以便夹爪能够牢固地抓取工件。
夹爪的设计需要具备可调节的功能，以便能够适应不同形状和尺寸的工件。
对于一些比较脆弱或复杂的工件，还可以设计专用的夹具来增加抓取和放置的稳定性。
机械手还需要具备高精度和高速度的特点。
高精度是指机械手能够准确地识别、抓取和放置工件，需要采用高精度的传感器和控制系统来实现。
高速度是指机械手能够在短时间内完成上下料任务，需要采用高速度的执行器和控制算法来实现。
控制系统是机械手的核心部分，可以根据工件的形状、尺寸和重量来控制机械臂和夹爪的动作。
控制系统需要能够实时地接收和处理传感器的信号，并且能够根据这些信号来控制机械手的动作。
对于一些复杂的工件，还可以采用计算机视觉技术来实现自动识别和抓取。
在设计自动上下料机械手时，还需要考虑到安全性和可靠性。
安全性是指机械手在工作过程中能够避免伤人和损坏设备的危险。
为了确保安全性，可以在机械手周围设置安全围栏和急停开关，并且在控制系统中设置相应的安全控制算法。
可靠性是指机械手能够长时间稳定地工作，需要采用可靠的执行器和传感器，并且进行适当的维护和保养。
总之，设计自动上下料机械手需要考虑到工作环境、工件类型、尺寸、重量、形状以及精度、速度、安全性和可靠性等因素。
数控车床自动上下料机械手结构设计
数控车床自动上下料机械手结构设计摘要：本课题针对于数控车床而设计了结构圆柱坐标型的自动上下料机械手，通过对机械手的传动机构，驱动系统、液压系统以及控制系统进行了理论分析和计算。
同时对机械手整体结构进行了详细的设计，主要包括机械手的机身机座，机械手手臂，机械手手爪等部分。
并分析了数控车床自动上下料机械手的操作流程，主要采用液压缸、步进电机等元件实现机械手的运动部分。
关键词：数控车床；机械手；传动机构:液压系统；驱动系统1、数控车床自动上下料机械手的设计方案1.1机械手结构的设计工业机器人的结构形式主要包括直角坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、球坐标型机器人、关节型坐标机器人四种。
其对应的特点如表1。
表1工业机器人结构类型球坐标型机器人两个回抬运动以及一个直线运动结构简单.造价成本较低、精度较差搬运机器人关节型机器人三个回转运动动作灵活、结构疑凌焊接机器人、喷漆机器人、搬运1.2数控车床自动上下料机械手手部设计1.2.1机械手手部的设计要求本课题机械手手爪开闭范围需够大。
在机械手工作时，其中一个手爪张开夹紧角度的最大变化量为开闭范围。
手爪开闭范围的要求与工件的形状以及尺寸等因素都有关联。
通常情况下，机械手手爪的开闭范围越大越好。
1.2.2手爪结构的采用方案结合具体的工作要求，综上所述，本课题采用的是齿轮齿条式。
通过活塞往返带动齿条完成手爪张开或夹紧的动作。
1.3数控车床自动上下料机械手腕部设计机械手手腕主要功能是可以使被夹持工件的方位产生变化，此时机械手手腕需做回转运动，即只存在一个回转自由度。
结合本课题，本设计手腕不加自由度以便于机械手结构简单，操作简单。
1.4数控车床自动上下料机械手手臂设计考虑到操纵器在工作中的稳定性和安全性，将两个平行的导向杆添加到该对象的水平框架中，使其与运动活塞杆截面形成等腰三角形结构，以保证其结构更加稳定牢靠。
垂直手臂添加四个导杆其截面为正四边形，每个导杆都选用空心结构以保证机械手整体重量。
数控机床上下料机械手的机械结构设计
机械结构设计原则
数控机床上下料机械手的机械结构设计需要遵循以下原则：
1、机械强度：机械手在搬运和装载工件时需要承受一定的重量和力矩，因 此其结构件应具有足够的强度和刚度，以避免产生形变和损坏。
2、耐久性：机械手需要长时间、高频率地工作，因此其结构件应具有较好 的耐久性，以延长机械手的使用寿命。
此外，还需考虑机械手的夹持机构和电气控制等因素，以确保机械手的安全 性和稳定性。
2、自动化生产线设计
自动化生产线设计是实现数控车床自动上下料的重要环节。通过将数控车床 与机械手连接起来，能够使整个生产过程更加协调和高效。在设计中，我们需要 根据生产节拍和生产工艺要求，合理规划机械手的运动路径和抓取速度，以确保 生产线的顺畅运行。此外，还需采用先进的数控技术，实现生产线的自动化和智 能化，提高生产效率和产品质量。
1、手臂：手臂是机械手的主要承载部件，通常采用轻质高强的材料制造， 以减小运动阻力。同时，手臂应具有足够的刚度和精度，以确保工件搬运和装载 的稳定性。
2、手腕：手腕是连接手臂和手部的关键部件，它不仅需要传递动力和运动 信息，还需确保手部姿态的精确控制。
3、手部：手部是机械手直接与工件接触的部分，它的结构设计需要根据所 搬运工件的形状和尺寸进行定制化设计。
4、驱动系统：驱动系统是机械手的动力来源，它可采用电动、气动或液压 等多种形式，根据实际需求进行选择。
5、控制系统：控制系统是机械手的“大脑”，它负责接收指令并控制机械 手的运动轨迹和姿态，以确保工件的精确搬运和装载。
机性能和降低成本，可采取以下优化 措施：
未来研究方向和意义：
1、进一步优化设计：通过对自动上下料机械手进一步研究和优化设计，提 高其性能表现、稳定性和使用寿命。
数控机床上下料机械手设计
数控机床上下料机械手设计2.3机械手手腕结构的设计机械手手腕是机械手操作机的最末端，与手爪相连接，它与机械手手臂配合，使手爪在空间运动，完成所需要的作业动作。
2.3.1手腕结构的设计要求１、由于手腕安装在机械手末端，因此要求手腕设计应尽量小巧轻盈，结构紧凑。
２、根据作业需要，设计机械手手腕的自由度。
一般情况下，自由度数目愈多，腕部的灵活性愈高，对对作业的适应能力也愈强。
但自由度的增加，必然使腕部结构更复杂，控制更困难，成本也会相应增加。
因此，手腕的自由度数，应根据实际作业要求来确定。
３、为实现腕部的通用性，要求有标准的连接法兰，以便于和不同的机械手手爪进行连接。
４、为保证工作时力的传递和运动的连贯，腕部结构要有足够的强度和刚度。
５、要设有可靠的传动间隙调整机构，以减小空回间隙，提高传动精度。
６、手腕各关节轴转动要有限位开关，并设置硬限位，以防止超限造成机械损坏。
2.3.2具体设计方案通过对数控机床上下料作业的具体分析，考虑数控机床加工的具体形式及对机械手上下料作业时的具体要求，在满足系统工艺要求的前提下提高安全和可靠性，为使机械手的结构尽量简单，降低控制的难度，本设计手腕不增加自由度，实践证明这是完全能满足作业要求的，3个自由度来实现机床的上下料完全足够。
具体的手腕（手臂手爪联结梁）结构见图2-4。
2.4机械手手臂结构的设计2.4.1手臂结构的设计要求机械手的手臂在工作时，要承受一定的载荷，且其运动本身具有一定的速度，因此，机械手手臂的设计需要遵循以下设计要求：１、工作空间的形状和大小与机械手手臂的长度，手臂关节的转动范围有密切的关系，因此手臂尺寸设计应合理，一般满足其工作空间即可。
２、为了提高机械手的运动速度与控制精度，应在保证机械手手臂有足够强度和刚度的条件下，尽可能在结构上、材料上设法减轻手臂的重量。
３、应尽可能使机械手手臂各关节轴相互平行；相互垂直的轴应尽可能相交于一点，这样可以使机械手运动学正逆运算简化，有利于机械手的控制。
机床上下料机械手的毕业设计
机床上下料机械手的毕业设计毕业设计的主要目的是设计一个具有高效、安全、可靠的机床上下料机械手，能够满足工业生产中对于上下料操作的需求，提高生产效率和产品质量。
首先，设计要考虑机械手的结构和动力系统。
机械手的结构应该具有一定的刚性和稳定性，以保证在高速运动和负载条件下的运动精度和稳定性。
动力系统可以选择液压、气动或电动驱动方式，根据实际需求选择合适的驱动方式。
同时，也要考虑机械手的可重复定位精度和工作速度等指标的要求。
其次，设计要考虑机械手的控制系统。
控制系统一般由控制器、传感器和执行器等组成，可以选择PLC控制器或者控制卡进行控制。
传感器主要用于机械手的位置、力量和速度等参数的检测，以保证机械手的安全运行。
执行器则是实现机械手的运动控制和操作功能的关键部件。
另外，设计要考虑机械手的安全保护措施。
在机械手的设计中应该考虑到安全措施，如限位开关、急停开关和保护罩等，以确保操作人员的安全。
此外，设计要考虑机械手的编程和操作控制。
机械手的编程可以使用编程语言或者图形化编程工具进行，根据工厂的实际需求对机械手进行编程，实现自动化的上下料操作。
操作控制方面可以选择人机界面进行操作，使操作更加简便易行。
最后，需要对设计的机械手进行仿真和实验验证。
通过模拟仿真和实验验证，可以检验设计的机械手是否满足预期的要求，并进行相应的调整和改进。
综上所述，机床上下料机械手的毕业设计需要考虑到结构和动力系统、控制系统、安全保护措施、编程和操作控制等方面的考虑，同时还需要进行仿真和实验验证。
通过设计和实验验证，可以得到一个高效、安全、可靠的机床上下料机械手，提高生产效率和产品质量。
数控车床上下料机械手设计_毕业设计
1.3机械手的分类
1.根据用途不同分类
机械手按用途主要分为三类：第一类为通用机械手，它是一种不依赖于主机的独立装置，可以根据需要编写控制程序，完成所需的功能，这类机器人有球坐标式、圆柱坐标式和直角坐标式等多种形式，主要由基座、腰关节、大臂、小臂以及手爪等组成，在三维空间里具有很好的灵活性和通用性，因此具有广泛的应用，对于该类机器人的研究和应用已经颇为成熟，由于其良好的通用性，只要在手爪部位安装合适的装置即可完成相应的功能。
关键词：数控车床；机械手；气动元件；伺服电机
ABSTRACT
This designmainly aims at the manipulator of the CNC lathe processing rotor of loading process, and analysis the motion process of workpiece by the production line to the workbench. Mainly adopts pneumatic components, gas, manipulator grasping and flip functions such as oscillating cylinder, servo motor and ball screw is used to implement manipulator transverse shift, in order to realize the movement of the scheme. Through the design of manipulator used in CNC lathe design steps and methods of systematic knowledge, according to its design manipulator that economy is applicable, and the cylinder of the structure and working principle of the comprehensive control.
自动上下料机械手毕业设计
自动上下料机械手毕业设计一、需求分析随着工业自动化水平的提高，自动上下料机械手在工业生产线上的作用越来越重要。
自动上下料机械手能够替代人工完成重复的上下料工作，提高生产效率和产品质量。
因此，设计一个具有自动上下料功能的机械手成为了当前毕业设计的热门课题之一二、系统结构设计在设计自动上下料机械手之前，需要先明确机械手的结构和工作原理。
1.结构设计2.工作原理机械手的工作原理主要分为三个步骤：识别物体位置、抓取物体、放置物体。
a.物体识别机械手需要通过视觉系统或传感器来识别需要上下料的物体位置。
视觉系统可以通过图像处理技术识别物体的形状、颜色和位置信息，传感器可以通过接触或非接触方式感知物体的位置。
b.抓取物体机械手通过夹爪对物体进行抓取。
夹爪可以采用机械夹持、气动夹持或电磁夹持等方式来完成抓取动作。
在抓取物体时需要注意夹爪的力度和抓取位置，以确保物体不会被损坏或滑落。
c.放置物体机械手将抓取的物体放置到目标位置。
在放置物体时同样需要注意放置位置和力度，以确保物体能够准确放置到目标位置。
三、技术选型在设计自动上下料机械手的过程中，需要选取合适的技术和材料。
1.机械结构机械结构可以采用金属、塑料或复合材料制作，具体选材要根据机械手的负荷和精度要求来决定。
2.夹爪夹爪可以根据具体应用选择合适的类型，例如并行夹爪、夹具夹爪或磁力夹爪等。
3.控制系统机械手的运动控制系统可以采用单片机、PLC或伺服电机控制等方式。
选择控制系统时需要考虑运动速度、精度和整体效率等因素。
四、系统实现在设计完机械手的结构和选型之后，需要进行系统的实现。
1.机械结构制作根据设计要求制作机械手的机械结构，包括机械臂、夹爪和固定装置等。
2.控制系统搭建根据选定的控制系统，搭建机械手的运动控制系统。
可以通过编程、电路连接和传感器安装等方式完成。
3.调试和测试完成机械手的组装后，进行调试和测试。
通过调试和测试可以发现和解决机械手运动、抓取和放置等环节出现的问题，并对系统进行优化和改进。
自动上下料机械手设计
自动上下料机械手设计自动上下料机械手的设计首先需要考虑其结构和动力系统。
结构部分包括机械臂、抓取器、传感器以及控制系统等。
机械臂通常由多个关节组成，每个关节都能够进行旋转或伸缩，使机械手能够在三维空间内灵活移动。
抓取器通常采用夹爪或磁力吸盘等方式，以确保物料能够被牢固地抓取。
传感器可以用于检测物料的位置和重量，以及监测机械手的运动过程。
控制系统则负责控制机械手的运动，使其能够按照预设的路径和速度进行操作。
在机械手的设计中，需要考虑物料的形状、尺寸和重量等因素。
不同的物料需要不同的抓取器和动作方式来保证抓取和放置的准确性。
例如，对于较小的物料，可以采用夹爪和吸盘的组合方式，以确保物料的稳固性。
对于较大的物料，可以采用多个机械臂协同工作，以增加抓取和放置的能力。
另外，自动上下料机械手的设计还需要考虑安全性和可靠性。
机械手在工作过程中需要能够识别和避免障碍物，以防止发生意外事故。
同时，机械手的动力系统和控制系统需要具备稳定性和可靠性，以确保机械手能够长时间稳定地运行。
为了提高自动上下料机械手的效率，可以采用一些先进的技术和功能。
例如，可以采用视觉系统来识别物料的位置和形状，以便机械手能够准确地抓取。
还可以采用自适应控制算法，根据物料的特性和工作环境的变化，来调整机械手的运动方式和参数，以提高工作效率和减少能量消耗。
在自动上下料机械手的设计中，还需要考虑其与其他设备和系统的协调工作。
例如，需要与生产线中的输送带、传送机和包装机等设备进行无缝连接，确保物料的连续运输和加工过程。
总之，自动上下料机械手的设计需要综合考虑结构、动力、抓取器、传感器、控制系统等多个因素。
通过合理的设计和优化，可以实现机械手对物料的准确抓取、移动和放置，提高生产效率和产品质量。
同时，还需要注重安全性和可靠性的考虑，确保机械手能够稳定和长时间地运行。
数控车床自动上下料机械手结构设计
数控车床自动上下料机械手结构设计首先，在设计机械手的结构时，需要考虑机械手的运动自由度。
通常情况下，机械手需要具备至少4个自由度，包括水平滑台运动、垂直滑台运动、夹具旋转和夹具开合等运动。
这样可以保证机械手可以在不同方向上进行运动，以满足不同工件的上下料需求。
其次，机械手的运动方式也需要进行合理的设计。
常见的机械手运动方式有直线运动和旋转运动。
在数控车床自动上下料机械手中，通常选择导轨和丝杠组合的方式实现机械手的水平滑台和垂直滑台运动，以保证稳定性和精度。
夹具的旋转可以通过电机和减速机组合实现，使夹具可以在水平方向上进行旋转。
夹具的开合则可以通过气动或液压系统来实现，以提高开合速度和准确度。
再次，机械手的控制系统需要具备高效、稳定和智能化的特点。
控制系统需要能够准确地控制机械手的运动，以达到预定的上下料速度和精度。
同时，控制系统还需要具备自动化和智能化的功能，可以根据生产需求进行灵活的调整和优化。
使用传感器和编码器等设备对机械手的运动状态进行实时监测和反馈，以实现闭环控制，提高机械手的稳定性和精度。
最后，机械手的安全性也是设计中需要考虑的重要因素。
机械手在工作过程中需要与操作人员和其他设备进行安全隔离，防止意外伤害的发生。
同时，机械手还需要具备急停、紧急停机和故障诊断等安全保护功能，以保障操作人员和设备的安全。
综上所述，数控车床自动上下料机械手的结构设计需要兼顾高效、稳定、安全和智能化的要求。
只有具备合理的运动自由度和方式、高效稳定的控制系统以及安全可靠的保护措施，才能有效提高生产效率和产品质量，满足企业的生产需求。
上下料机械手毕业设计
上下料机械手毕业设计摘要：本文介绍了一种上下料机械手的设计方案。
该机械手主要由机械结构、运动控制系统和自动化控制系统三个部分组成。
机械结构采用钢材和铝合金制作，并通过特殊的设计实现了稳定可靠的运动。
运动控制系统采用伺服电机和编码器实现机械手的精准定位和运动控制。
自动化控制系统采用PLC和HMI实现工作流程的自动化控制和监控。
该设计方案具有结构简单、操作简便、稳定可靠等特点，适用于工业自动化领域的上下料操作。
1.引言上下料机械手是一种用于工业自动化上下料操作的装置，具有结构简单、操作便利、效率高等优点，广泛应用于各个领域。
然而，目前市场上的上下料机械手仍存在一些问题，比如结构不稳定、运动不精准等。
为了解决这些问题，本文提出了一种新的上下料机械手设计方案。
2.设计方案2.1机械结构该机械手的机械结构主要由钢材和铝合金制成，具有足够的强度和刚度。
并且，机械结构采用了特殊的设计，使得机械手在运动时具有稳定可靠的特性。
同时，机械手还配备了一些传感器，用于检测工件和夹具的位置和状态。
2.2运动控制系统该机械手的运动控制系统主要由伺服电机和编码器组成，用于实现机械手的精准定位和运动控制。
伺服电机通过控制电流来控制机械手的运动，编码器用于检测机械手的位置和速度。
2.3自动化控制系统该机械手的自动化控制系统主要由PLC和HMI组成，用于实现工作流程的自动化控制和监控。
PLC负责控制机械手的各个动作，如夹取、放置等，HMI用于操作和监控整个系统。
3.实验与结果为了验证该机械手的设计方案，我们进行了一系列实验。
实验结果表明，该机械手能够稳定可靠地完成上下料操作，并且具有较高的定位精度和运动控制精度。
同时，该机械手的自动化控制系统能够有效地提高工作效率。
4.结论本文设计了一种上下料机械手的新方案，该方案具有结构简单、操作简便、稳定可靠等特点，适用于工业自动化领域的上下料操作。
然而，该设计方案还有一些局限性，比如只适用于特定工件和夹具。
上下料机械手结构设计
上下料机械手结构设计
上下料机械手是工业自动化领域中常见的设备，用于在生产线
上进行物料的搬运和装配。
其结构设计需要考虑以下几个方面：
1. 机械手类型，根据实际需求，可以选择不同类型的机械手，
比如直线运动机械手、旋转机械手、SCARA机械手等。
每种类型的
机械手都有其适用的场景和特点，需要根据具体的作业需求来选择。
2. 关节结构，机械手通常由多个关节组成，关节的结构设计需
要考虑到负载能力、精度要求、速度要求等因素。
常见的关节结构
包括直线传动、齿轮传动、伺服电机驱动等，需要根据具体情况选
择最合适的结构。
3. 末端执行器，末端执行器是机械手的关键部件，用于实际的
物料抓取、放置和装配。
末端执行器的设计需要考虑到抓取力度、
抓取形状、灵活性等因素，常见的末端执行器包括气动夹爪、机械
夹具、吸盘等。
4. 控制系统，机械手的结构设计需要与控制系统相匹配，确保
机械手能够按照预定的路径和速度进行运动。
控制系统通常包括传
感器、编码器、控制器等部件，需要与机械手的结构设计相协调。
5. 安全性考虑，在机械手的结构设计中，需要考虑到安全性因素，确保机械手在运行过程中不会对操作人员或周围环境造成伤害。
这包括安全防护装置的设置、紧急停止系统的设计等。
综上所述，上下料机械手的结构设计需要综合考虑机械手类型、关节结构、末端执行器、控制系统和安全性等多个方面的因素，以
确保机械手在实际生产中能够高效、安全地完成物料的搬运和装配
任务。
车床上下料机械手
摘要工业机器人一般可理解为：在工业自动化应用领域中的一种自动控制、可重复编程、多功能、多自由度的操作机（固定式的或是移动式的），用于搬运材料、工件、操持工具或检测装置，完成各种作业。
近年来随着工业自动化的发展机械手逐渐成为一门新兴的学科，并得到了较快的发展。
机械手广泛地应用于锻压、冲压、锻造、焊接、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业。
特别是在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中，机械手由于其显著的优点而受到特别重视。
机床上料机械手是典型的机电一体化设备，它可自动地为机床抓取工件，取代操作人员频繁取料，降低劳动强度，提高工作效率。
机械手自1999 年投入运行, 工作安全可靠, 效果良好, 可用做数控机床自动上料设备和生产线上的自动抓取设备。
几年来, 逐步开发了相关实验、实训教学项目, 以机械手作为实验(训) 载体, 逐步形成了以学生为主体、理论与实践相结合的教学模式, 激发了学生的创造性和动手能力, 为提高学生的工程素质、全面提高学生的综合素质创造了基础条件。
关键词：车床上下料机械手气压系统结构设计AbstractIndustrial robot can generally be understood as: in industrial automation applications in the field of a kind of automatic control, can repeat programming, multi-function, many of the freedom of CaoZuoJi (fixed or movable), used for material handling, workpiece, conducted tools or detection device, finish all kinds of assignments.In recent years with the development of industrial automation manipulator gradually become a new discipline, and the rapid development. Manipulator is widely used in forging press, stamping, forging, welding, assembling, and machining, paint, heat treatment, and other industries. Especially in heavy, high temperature, toxic and dangerous, radioactive, many dust etc of bad labor environment, due to its advantages of significant manipulator by special attention.Machine feeding manipulator is typical of electromechanical equipment, it can automatically grab for machine tools, to replace the operators frequently take material, the reduction of labor intensity, improve work efficiency.Manipulator since 1999 are put into operation, safe and reliable work, the effect is good, can be used as nc machine tools automatic feeding equipment and production line acquirement equipment. For several years, and gradually developed related experiment, practice teaching program in experiments (training) as a manipulator carrier, and gradually formed a take the student as the main body, the theory and the practice teaching mode, stimulate the students' creativity and practical ability, to improve the students' project quality, improve the students' comprehensive quality created the basic conditions.KeyWords：Lathe up-down material manipulatorPneumatic systemStructure design目录摘要 (I)Abstract .......................................................................................................................... I I 第一章概述 . (1)1. 1机械手的发展历史 (1)1. 2机械手的发展意义 (1)1. 3机械手在机械制造中的应用 (2)1. 3.1国外应用 (2)1. 3.2国内应用 (3)第二章工业机械手 (4)2.1 工业机械手的分类 (4)2.2工业机械手的驱动方式 (4)2.2.1气压驱动 (4)2.2.2液压驱动 (5)2.3 工业机械手的设计方法 (6)2.3.1手部的设计 (6)2.3.2腕部的设计 (7)2.3.3臂部的设计要求 (8)2.3.4机械手的行程位置检测装置 (10)第三章车床上下料机械手方案比较 (12)3. 1工业机械手概述 (12)3. 2方案设计和对比 (13)3. 2.1方案1 (13)3. 2.2方案2 (16)3. 2.3方案3 (18)3. 2.4方案对比 (19)第四章手部计算与分析 (20)4.1 手部计算与分析 (20)4.1.1 滑槽杠杆式手部设计的基本要求 (20)4.1.2 手部的计算和分析 (20)4.2 腕部计算与分析 (22)4.2.1 腕部设计的基本要求 (22)4.2.2 腕部回转力矩的计算 (23)4.2.3 腕部摆动油缸设计 (26)4.2.4 选键并校核强度 (28)4.3 臂部计算与分析 (29)4.3.1 臂部设计的基本要求 (29)4.3.2 手臂的设计计算 (32)4.4 机身计算与分析 (41)4.5本章小结 (41)结论 (42)参考文献 (43)致谢 (44)附录 (46)第一章概述1. 1机械手的发展历史人类在改造自然的历史进程中，随着对材料、能源和信息这三者的认识和用，不断创造各种工具（机器），满足并推动生产力的发展。
数控机床机械手上下料设计
数控机床机械手上下料设计1. 机械手的选型：机械手的选型要根据机床的工作环境、工件尺寸和重量等因素进行选择。
常见的机械手类型有SCARA机械手、直角坐标机械手和Delta机械手等。
机械手的选型要保证其具备足够的精度、承载能力和速度。
2.机械手的运动轨迹规划：机械手上下料的运动轨迹规划要尽量减少运动时间，提高生产效率。
一般采用直线插补或者圆弧插补的方式进行轨迹规划。
同时，还要考虑到机械手的运动平稳性，避免产生过大的加速度和振动。
3.机械手的夹具设计：机械手的夹具设计要根据工件的形状和尺寸进行设计，以保证夹持力和夹持稳定性。
夹具还需要具备自动卡紧和松开的功能，以便于机械手的操作。
4.机械手的控制系统：机械手的控制系统要能够准确控制机械手的运动和夹具的开合，实现精确的上下料操作。
控制系统还需要具备灵活的编程能力，以适应不同工件的加工要求。
5.安全措施的设计：机械手上下料过程中需要考虑到操作人员的安全。
可以设置机械手的安全围栏和光幕等安全装置，防止人机碰撞事故的发生。
在数控机床机械手上下料设计中，还需要进行一系列的试验和验证。
首先进行机械手的空载试运行，测试其准确性和稳定性。
然后进行机械手的负载试运行，测试其夹持力和承载能力。
最后进行机械手与数控机床的协调操作试验，验证机械手是否能够准确地完成上下料操作。
总的来说，数控机床机械手上下料设计需要考虑机械手的选型、运动轨迹规划、夹具设计、控制系统和安全措施等方面。
通过合理的设计和验证，可以实现机械手上下料的自动化操作，提高生产效率和产品质量。
柔性制造系统上下料机械手结构设计
柔性制造系统上下料机械手结构设计引言柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，简称FMS）是一种高度自动化的生产系统，具有高效、灵活、可靠的特点。
在FMS中，上下料机械手是重要的组成部分，它负责将工件从储料库或机床上取下，并放置到指定位置。
因此，合理设计机械手的结构对于提高FMS的生产效率至关重要。
本文将介绍柔性制造系统上下料机械手的结构设计，包括机械手的组成部分、工作原理和关键设计要点。
机械手的组成部分通常，柔性制造系统上下料机械手由以下几个组成部分组成：1. 机械臂机械臂是机械手的核心部分，它由多个关节连接而成，可以实现各种运动。
常见的机械臂结构有串联结构和并联结构。
串联结构由多个关节依次连接，具有较高的刚度和精度；而并联结构由多个平行机构组成，具有较高的运动速度和稳定性。
2. 夹具夹具是机械手用于抓取和固定工件的装置。
夹具的设计应考虑工件形状、尺寸和重量等因素，以确保夹持效果良好，并避免对工件造成损坏。
3. 驱动系统驱动系统包括电机、减速器和传动装置等部分，用于驱动机械手的运动。
驱动系统的设计应考虑机械手所需的力矩、速度和精度等要求。
4. 感知系统感知系统用于获取环境信息和工件位置信息，以实现机械手的自动化控制。
常见的感知系统包括传感器、摄像头和激光测距仪等。
工作原理柔性制造系统上下料机械手的工作原理主要包括以下几个步骤：1.识别工件机械手通过感知系统获取工件位置信息，并进行识别。
常见的工件识别方法包括图像处理和激光测距等。
2.抓取工件机械手利用夹具或其他装置来抓取工件。
在抓取过程中，机械手需要考虑工件的形状、表面条件和重量等因素。
3.运输工件机械手将抓取到的工件从储料库或机床上取下，并将其运输到指定位置。
在运输过程中，机械手需要考虑工件的姿态和运动轨迹等。
4.放置工件机械手将工件放置到指定位置，并确保其位置精度和稳定性。
放置过程中，机械手需要考虑工件的形状、尺寸和重量等因素。
上下料机械手设计
上下料机械手设计
1.功能需求：首先，需要确定该机械手需要完成的任务是什么。
是将
物料从一个位置搬运到另一个位置，还是将物料放入或取出生产线中的机
器设备？根据任务需求，确定机械手的结构和工作方式。
2.工作负载：机械手需要能够承受将要搬运的物料的重量和尺寸。
根
据实际需求，确定机械手的承载能力和工作范围。
3.结构设计：机械手的结构设计是关键环节，需要确定机械手的臂长、关节数量和类型，以及各个关节的运动范围和速度。
同时，还要考虑机械
手的稳定性和精度，以确保其能够准确地完成任务。
4.控制系统：机械手的控制系统包括机械手的动力源以及控制机构。
通常采用电动机作为动力源，通过编程控制来实现机械手的运动。
控制系
统还需要考虑到安全性和易用性，例如加装安全感应器来避免碰撞等。
5.通信与接口：机械手需要与其他设备或系统进行通信和接口，以实
现工作的配合。
通常采用传感器等设备来实现与其他系统的交互。
6.安全性设计：机械手在工作时需要确保操作的安全性，避免伤人或
破坏物料。
因此，需要在机械手的设计中考虑到安全装置，例如安装急停
开关或安全屏障等。
7.维护与保养：机械手作为一种复杂的设备，需要定期维护和保养，
以确保其正常运行。
在设计时应考虑到易于维护的要求，例如合理的机械
结构设计和易于更换的零部件。
数控机床上下料机械手设计
数控机床上下料机械手设计背景介绍随着工业化程度的不断提升，自动化生产设备越来越普及。
数控机床已成为现代工业生产中的重要设备之一。
在数控机床生产制造过程中，上下料机械手是数控机床最核心的装置之一。
数控机床上下料的机械手是现代工业生产中提高生产效率的重要方法之一。
如何设计一种高效的数控机床上下料机械手成为一个热门的研究方向。
设计目标本文主要研究设计一种高效的数控机床上下料机械手。
我们希望设计出的机械手具有以下一些目标：•精准度高：机械手在匀速运动时应保证其精度，以避免出现工件质量不良的现象。
•稳定性好：机械手的运动应该保持稳定，避免产生摆动和震动的现象。
•具有大范围的移动：机械手应该能够在数控机床工作区域内进行水平和垂直的移动。
•适应性强：机械手应该能够适应多种工件的上下料，即机械手可以精准地完成多个工件的上下料作业。
设计方案机械手结构设计数控机床上下料机械手主要由机身、伸缩框架、前臂、手腕、手指和钳具等部分组成。
图1 数控机床上下料机械手示意图为了实现机械手的稳定性和精度，我们采用了传统的寻心旋运动、伸缩式平行机构和牵引式链条平台。
伸缩式平行机构是机械手的运动基础。
在伸缩式平行机构中，机械手平台的移动距离是由伸缩臂控制的。
同时，为了确保机械手的稳定性，在机械手的移动过程中，伸缩臂应具有平衡能力，以确保其稳定性。
传统寻心旋转运动主要用于控制机械手的平台旋转。
在传统寻心旋转运动的过程中，机械手平台的旋转只围绕其寻心旋转中心进行，并且以恒定的线速度旋转。
牵引式链条平台主要用户控制机械手的前臂运动。
在牵引式链条平台中，机械手前臂通过链条进行移动，而牵引式链条平台由导杆控制。
在这种设计方案中，牵引式链条平台的运动可以控制机械手的高度。
图2 伸缩式平行机构示意图机械手控制系统设计基于单片机，我们设计了一套高效的数控机床上下料机械手控制系统。
该系统主要由控制系统、采集系统、运动控制卡以及人机界面等部分组成。
其中的控制系统可以控制机械手的不同工作状态，采集系统可以采集机械手的运动数据，而运动控制卡可以控制机械手的运动。
机床上下料机械手控制系统的设计
机床上下料机械手控制系统的设计机床上下料机械手控制系统的设计机床上下料机械手是指一种用来处理金属和其他材料的自动化设备，用于将原料或成品从一处转移到另一处。
它可以帮助公司提高生产效率，减少人力成本。
机床上下料机械手控制系统的设计是其成功运作的关键。
在本文中，我们将讨论机床上下料机械手控制系统的设计。
第一步：确定机械手的需求在设计机械手控制系统之前，必须确定设备的主要需求。
这将有助于准确确定必要的设备，确保机械手控制系统能够顺利工作。
一般来说，机床上下料机械手的主要需求包括：1.什么样的材料需要被处理？2.需要将材料运输到哪里？3.机床上下料的频率是多少？4.运输的距离是多少？5.需要什么样的精度和速度？6.机械手的重量大小是多少？一旦确定了以上需求，就可以开始设计机械手控制系统的关键部分。
第二步：选择机械手类型机械手有许多不同种类，包括伺服电机、液压机和气动机械手。
选择机械手类型的决策应该优先考虑定位和定向系统，因为这些系统对机械手的精度、速度和精度有很大影响，这在机床上下料机械手控制系统上尤为重要。
第三步：选择使用的控制系统机械手控制系统可以使用计算机程序控制，或者使用硬件控制器，也可以两者结合使用。
计算机程序控制允许更精细的控制，因为可以使用更复杂的反馈机制来调整机械手的动作，但如果系统需要高速度操作，则应使用硬件控制器来保证性能。
第四步：机械手柔性和可编程控制机械手控制系统需要具有一定的柔性和可编程性，以适应不同的应用。
例如，可以在机械手的控制系统中添加工艺过程并设计出一个操作界面，这样操作员就可以按照需要进行调整，提高机械手的灵活性。
第五步：能够预测故障，防止故障发生预测故障并及时检修，可以减少停机时间并延长机械手的使用寿命。
因此，在机械手控制系统中要有能够及时发现故障并进行维护的机制。
总结设计机床上下料机械手控制系统需要充分了解机械手的需求，选择合适的机械手类型和控制系统，并具有灵活性和可编程性。
数控机床上下料机械手设计
数控机床上下料机械手设计首先，对于数控机床上下料机械手的设计，我们需要确定其运动方式。
常见的机械手运动方式有直线运动和旋转运动两种。
对于上下料机械手来说，直线运动是基本的要求，能够将原料和产品准确地送入和取出机床。
而旋转运动则可以进一步提高机械手的工作效率，通过转盘的方式，可以让机械手同时处理多个机床。
其次，机械手的结构设计也需要考虑工作效率和精度。
机械手的结构通常由若干个运动关节组成，通过这些关节的运动，机械手可以实现复杂的动作。
关节通常采用电动的方式，可以利用电机的转动将运动转化为线性运动或旋转运动。
关节的设计需要满足机械手的工作范围和负载要求，同时要保证关节的运动精度和稳定性。
另外，对于上下料机械手来说，安全性也是一个非常重要的考虑因素。
机械手在运行过程中，要能够识别并避免碰撞和其他危险情况的发生。
为了确保安全，可以在机械手上安装传感器或激光避障装置，通过感知周围环境，及时做出相应的动作，避免意外事故的发生。
此外，机械手的控制系统也是设计的重要方面。
机械手的控制系统需要能够接收指令，并将其转化为相应的动作，同时要能够进行位置校正和运动规划。
控制系统通常由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括各种传感器和执行器，软件部分则包括机械手的运动控制算法和人机界面。
控制系统的设计需要考虑整个生产线的自动化程度和生产要求。
综上所述，数控机床上下料机械手的设计需要考虑运动方式、结构设计、安全性和控制系统等因素。
通过合理的设计和优化，可以使机械手能够快速、准确地完成上下料任务，提高生产效率和产品质量。
车床上下料机械手的设计(含全套CAD图纸)
Abstract..........................................................................................................................................................2
5 PLC 控制系统设计........................................................................................................................ 32
结 论..........................................................................................................................................................34
2 工业机械手的总体设计方案...................................................................................................... 5
2.1 工业机械手传动方案设计............................................................................................................ 5 2.2 工业机械手运动方案设计............................................................................................................ 5
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摘要对工业机械手各部分机械结构和功能的论述和分析，设计了一种圆柱坐标形式机械手。
重点针对机械手的立柱、手臂、手爪等各部分机械结构以及机械手控制系统进行了详细的设计。
具体进行了机械手的总体设计，立柱结构的设计，机械手手臂结构的设计，末端执行器（手爪）的结构设计，机械手的机械传动机构的设计，机械手驱动系统的设计。
同时对液压系统和控制系统进行了理论分析和计算。
基于PLC对机械手的控制系统进行了深入细致的设计，通过对机械手作业的工艺过程和控制要求的分析，设计了控制系统的硬件电路，同时编制了机械手的控制程序，达到了设计的预期目标。
关键词：机械手,可编程控制器PLC,液压伺服定位,电液系统AbstractIntegratting the knowledge of the past four years of Machine, discuss and analysis the each part and function of manipulator; design a kind of cylinderical coordinate manipulator used to pack and unload work piece for CNC machine tools. In particular, made the detailed design about base, arm, and end effector and the control system etc. including Total design, waist’s construction design, the arm’s construction design, the wrist’s constr uction design, the end effector’s construction design, and the drive system of manipulator. At the same time, analysis and compute the hydraulic pressure system and control system. Deeply design the manipulator’s control system, which based on PLC. After a nalysis about the craft process and the requests of the manipulator, the hardware circuit and the control program of the manipulator then is designed. In a word, the design of the manipulator has come to the anticipant object.Keyways: Manipulator, Programmable Logic Controller, Hydraulic servo control, Electrohydraulic system目录摘要 (1)Abstract (2)1 绪论 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 设计目的 (1)1.3 国内外研究现状和趋势 (2)1.4 设计原则 (4)2 工业机械手的总体设计方案 (5)2.1 工业机械手传动方案设计 (5)2.2 工业机械手运动方案设计 (5)3 机械手结构设计 (9)3.1各执行部件（液压缸）的类型选择 (9)3.2 各执行部件之间的联接和固定方式设计 (9)3.3 手部的结构设计、计算及选型 (9)3.4 小手臂的结构设计、计算及选型 (13)3.5 大手臂的结构设计、计算及选型 (18)3.6 回转缸的结构设计、计算及选型 (20)4 液压系统设计 (25)4.1 液压系统的组成 (25)4.2 液压系统的特点 (26)4.3 拟定液压系统 (26)4.4 液压系统控制元件的选型 (27)4.5 液压控制原理及过程说明 (29)4.6 油缸泄露问题与密封装置 (30)4.7 管路布置 (31)5 PLC控制系统设计 (32)结论 (34)致谢 (35)参考文献 (36)1 绪论1.1 选题背景机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，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。
机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。
机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。
目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。
把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。
当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。
而目前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，应用规模和产业化水平低，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。
1.2 设计目的本设计通过对本科四年的所学知识进行整合，完成一个特定功能、特殊要求的数控机床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。
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，设计用一台装卸机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。
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。
1.3 国内外研究现状和趋势（一）工业机器人研究1954年，美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。
1958年，被誉为“工业机器人之父”的Joseph F.Engel Berger创建了世界上第一个机器人公司-----Unimation（Universal Automation）公司，并参与设计了第一台Unimate机器人。
1984年，ISO（国际标准化组织）采纳了美国机器人协会（RIA）的建议，给机器人下了定义，即“机器人是一种可反复编程和多功能的用来搬运材料、零件、工具的操作工具，为了执行不同任务而具有可改变和可编程的动作的专门系统(A reprogrammable and multifunctional manipulator,devised for the transport of materials, parts, tools or specialized systems, with varied and programmed movements, with the aim of carring out varied tasks)美国是机器人的诞生地，早在1961年，美国的ConsolidedControlCorp和AMF公司联合研制了第一台实用的示教再现机器人。
经过40多年的发展，美国的机器人技术在国际上仍一直处于领先地位。
其技术全面、先进，适应性也很强。
我国工业机器人起步于70年代初期，经过20多年的发展，大致经历了3个阶段：70年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代的适用化期。
我国于1972年开始研制自己的工业机器人，在起点上相对于美国已经晚了10年，由于生产技术上存在的差距，导致我国在工业机器人技术的发展方面落后于美国、日本等发达国家。
进入80年代后，机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持。
1986年国家高技术研究发展计划（863计划）开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特种机器人。
从90年代初期起，我国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出了点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地。
（二）工业机器人的发展与运用20世纪50年代末，美国在机械手和操作机的基础上，采用伺服机构和自动控制等技术，研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置，并将其称为工业机器人；60年代初，美国研制成功两种工业机器人，并很快地在工业生产中得到应用；1969年，美国通用汽车公司用21台工业机器人组成了焊接轿车车身的自动生产线。
此后，各工业发达国家都很重视研制和应用工业机器人。
由于工业机器人具有一定的通用性和适应性，能适应多品种中、小批量的生产，70年代起，常与数字控制机床结合在一起，成为柔性制造单元或柔性制造系统的组成部分。
20世纪末，国际机器人联合会拥有一个有关世界机器人专家和机器人商人的信息网络，利用这一网络国际机器人联合会得出了一个季度发展趋势报告，指出了哪些地区在机器人和自动化贸易方面有增长的趋势。
在欧洲、美国等经济发达国家，机器人产量在逐年增长，但主要不是在汽车工业，而是在其他工业领域。
工业机器人应用领域由制造业扩展到非制造业，同时在原制造业也不断深入渗透，开辟了不少新用途。
原应用领域的扩展深化，如用多台弧焊机器人焊汽车、机械大部件、车身及大薄板，电机壳的多层焊，窄空间线圈盒的焊接；电子基板喷涂等，而新开辟的应用领域由木材家具、农林牧业、建筑、桥梁、医药卫生、办公家用、教育科研及一些极限领域等非制造业。
我国国内在工业机器人运用方面主要以汽车制造业为主，在汽车生产中工业机器人是一种主要的自动化设备，在整车及零部件生产的弧焊、点焊、喷涂、搬运、涂胶、冲压等工艺中大量使用。
以汽车制造业为主的制造业发展促进了工业机器人的发展，汽车制造业属于技术，资金密集型产业，也是工业机器人运用最广泛的行业。