403 车床上下料机械手的设计
数控机床上下料机械手的机械结构设计
161中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2017.08 （上）1 数控机床上下料机械手发展意义首先，上下料机械手是数控机床科学化、模块化和可重构化项目发展的前提条件，能够对数据进行有效的分析和进行综合处理。
其次，数控机床上下料机械手是一种现代化的操作手段，它主要是PC 机开放型控制器的运维方向，可以有效的提高机床整体的操作效率和水平。
同时，它具有较强的集成性，能够加强系统安全性能的管理和控制，从而达到最优效果。
另外，可以对数据进行整合，实现机床的网络化和标准化控制。
最后，数控机床上下料机械手设备中的传感器在整体设备中发挥着重要的作用，使得相对应的速度参数得到了不断的优化，而在焊接和装配方向能够实现集中处理和综合管理控制，更加提升了设备的仿真效果和动态运行的优化。
2 机械手的主要优势和运用数控机床上下料机械手具有很多优势，在机械运行中起到关键的作用。
机械手在实施过程中，具有较快的速度，工作效率高，具有很强的负载能力。
同时，在进行移位时，也具有很好的精准性，在很大程度上减低了故障发生率，其优势非常明显。
当前，机械手已经得到了广泛的应用，特别在DK050机床上的成功应用，大大提高了数控机床的工作效率，也是数控机床柔性输送方面的巨大创新。
随着制造业的快速发展，机械手将会得到不断的完善和发展，并更加广泛的应用到制造业中，在最短的时间内创造出最大的工作效率，有利于企业获得更多的经济效益。
3 上下机械手手爪架构的流程设计数控机床上下料机械手存在多种类型，在实际操作中，必须根据数控机床实际作业和装置情况进行严格选择，针对不同的操作要求，选择与之相适应的机械手。
最为常见的机械手包括三种，分别为测量式手抓，搬用式手抓和加工式手抓，这几种机械手存在很多差异，也有自己相应的用途。
在机械式手抓设计和使用中必须符合每种样式具体的使用要求，遵循相应的原则进行施工，在符合它运转和作用具体要求下进行合理的设计和开发，如图1。
数控机床上下料机械手的机械结构设计
数控机床上下料机械手的机械结构设计【摘要】上下料机械手的设计是数控机床的关键，直接关系到机床的工作质量和工作效率。
所以，在设计数控机床上的上下料机械手时，必须要对其工作特性有一定的认识，并对其进行合理的机械结构设计，以保证其在实际加工过程中的使用。
合理地设计机械手的机械结构，不仅能提高结构的紧凑性，同时也能节省搬运设备。
因此，探索机械手的结构设计是非常有实际意义的。
本文着重介绍了数控机床上下料机械手的机械结构设计，以期对有关技术人员提供一定的借鉴.【关键词】数控机床；上下料机械手；结构设计；1.数控机床上下料机械手的机械结构设计1.1手爪设计爪子是用来抓取工件，确保抓取的力量，根据工件的抓取部位和特点，可将其分为三指和两指，一种是用来抓取圆盘和轴的，另一种是用来抓取异形或盒状的。
在手爪的结构设计中，手爪是工作操作的主要设备，其类型有多种，如搬运手爪、加工手爪、测量手爪等。
机械手的设计必须以机械操作为基础，以满足机械操作的要求，使其体积小、质量轻、结构紧凑、通用性强，便于操作和维护。
按工艺要求，手爪的冲程设计也要注意同时兼顾毛坯与成品的抓取，同时还要考虑到是否要采用弹丸机构。
根据实际情况，工件是轴类零件，本次设计中使用了空气动力夹具，在手指部位涂上了聚氨酯，在保证工件表面质量的前提下，提高了摩擦系数。
V型指头还能实现对工件的自动定心，确保了上料过程中的精度一致性。
1.2手腕设计在机械臂的结构设计中，腕部充当了操作机的终端，将爪子与机械的手臂连接起来，从而实现了机械的工作空间。
因此，在设计腕部时，必须尽量使其结构部件更轻更紧凑，并与机械结构的工作需求相结合，使腕部结构的自由度得到合理的设计。
腕部连接两只爪，分别进行下料和上料，节约换料时间。
腕部设有减震装置，并设有硬限位，可有效防止因超限引起的机械损伤。
在分析上、下料操作时，应充分考虑到数控机床的加工方式，以保证系统的设计要求为前提，提高总体的安全性，减少机械臂的控制难度，简化机械结构，在不增加自由度的情况下，根据这三个自由度，就可以完成对机床的下料。
数控机床上下料机械手设计
数控机床上下料机械手设计前言随着工业的不断发展和升级，机械制造产业已经成为了各国经济发展不可或缺的重要组成部分。
数控机床则是机械制造产业中的重要设备之一。
而数控机床上下料机械手，作为数控机床的附属设备，它的功能是在机床的输入、输出端之间自动输送加工件，减少了人力，提高了加工效率，为制造行业带来了极大的便利和效益。
本文将介绍数控机床上下料机械手的设计过程。
设计思路首先，在设计机械手之前，我们需要了解机械手的结构和工作原理。
1.机械手结构数控机床上下料机械手的结构一般分为机械手臂、机械手控制系统、夹手器、传感器和运动轴等主要部分。
其中，机械手臂是机械手的核心部件，它的结构一般采用铝合金或者碳纤维材料制作，具有较高的强度和刚度，能够承受较大的载荷；机械手控制系统则是机械手的智能核心，能够根据预设的程序进行自动化控制；夹手器则是机械手的末端执行器，用于夹持加工件；传感器则可以对加工件的位置、形状等进行检测和反馈；而运动轴则是机械手的实际运动部分，能够实现机械手的动作。
2.机械手工作原理数控机床上下料机械手的工作原理是通过控制机械手臂的运动轴和夹手器的打开、关闭，来实现机械手夹取、放置加工件的过程。
在机械手的控制系统中，我们可以预设机械手的运动轨迹和夹手器的运动规律，当接收到工艺指令后，机械手会按照预设的程序自动地执行加工件的夹取和放置操作。
在了解了机械手的结构和工作原理之后，我们可以开始设计机械手的具体实现方案。
设计方案1.机械手臂结构设计机械手臂的结构设计是机械手整体设计中的核心环节之一。
在设计机械手臂时，我们需要考虑以下几个方面：•材料的选择。
由于机械手臂需要具备较强的承载能力和刚度，因此在材料的选择上，我们可以考虑采用铝合金或者碳纤维等高强度材料，来满足机械手的结构要求。
•结构的设计。
机械手臂的结构设计需要采用工程力学理论，考虑机械手的承重和刚度等因素。
在结构设计中，需要确定机械手臂的长度、形状和悬挂方式等关键参数，保证机械手的稳定运行和准确夹取加工件的能力。
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。
上下料机械手的结构设计
上下料机械手的结构设计一、绪论1、课题背景在现代工业中，生产过程的机械化、自动化和智能化已成为突出的主题。
化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决，但在机械工业中加工、装配等生产是不连续的。
专用机床是大批量生产自动化的有效办法，程控机床、数控机床及加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。
但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运及装配等作业有待于进一步实现机械化，机器人的出现并得到应用为这些作业的机械化奠定了良好的基础。
“工业机器人”（Industrial Robot）：多数是指程序可变（编）的独立的自动抓取，搬运工件，操作工具的装置（国内称作工业机器人或通用机器人）。
机器人是一种具有人体上肢的部分功能，工作程序固定的自动化装置，具有结构简单，成本低廉，维修容易的优势，但功能较少，适应性较差。
目前，我国常把具有上述特点的机器人称为专用机器人，而把工业机械人称为通用机器人。
简而言之，机器人就是用机器代替人手，把工件由某个地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操纵工件进行加工。
机器人一般分为三类：第一类是不需要人工操作的通用机器人，即本文所研究的对象。
它是一种独立的，不附属于某一主机的装置，可以根据任务的需要编制程序以完成各项规定操作，它是除具备普通机械的物理性能之外还具备通用机械、记忆和智能的三元机械；第二类是需要人工操作的，称为操作机 (Manipulator) 它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机器人来进行探测月球等。
工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴；第三类是专业机器人，主要附属于自动机床或自动生产线上用以解决机床上下料和工件传送，这种机器人在国外通常被称之为“Mechanical Hand”，它是为主机服务的，由主机驱动，除少数外工作程序一般是固定的，因此是专用的。
机器人按照结构形式的不同又可分为多种类型，其中关节型机器人以其结构紧凑，所占空间体积小，相对工作空间最大，甚至能绕过基座周围的一些障碍物等这样一些特点，成为机器人中使用最多的一种结构形式，世界一些著名机器人的本体部分都采用这种机构形式的机器人。
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。
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。
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。
机床上下料机械手控制系统的设计(doc 90页)
机床上下料机械手控制系统的设计(doc 90页)第1章绪论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1.3 国内外研究现状和趋势目前，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：A．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、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机。
B．工业机器人控制系统向基于PC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。
C．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。
D．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；E．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、系列化研究；以及离线示教编程和系统动态仿真。
总的来说，大体是两个方向：其一是机器人的智能化，多传感器、多控制器，先进的控制算法，复杂的机电控制系统；其二是与生产加工相联系，满足相对具体的任务的工业机器人，主要采用性价比高的模块，在满足工作要求的基础上，追求系统的经济、简洁、可靠，大量采用工业控制器，市场化、模块化的元件。
上下料机械手结构设计【带查重】
摘要
在当下生产过程中正在向机械化，与自动化方向发展。
在机械工业中装卸、装配等环节中利用的机械手会越来越广泛。
它可最大限度减少工人的劳动强度，改善产品的生产质量。
上下料机械手采用了两个旋转关节和一个运动关节；两个回转关节完成x，y目标的运动，而移动关节则完成z目标的运动。
工业机械手是一种模仿人手的一部分抓举形式，按照事先设定好的程序，完成抓取、搬运工件等一系列运动。
它在二十世纪五十年代就已经在工厂里工作了，是在搬运机械手的基础上成长起来的一种机器，开始主要实在上下料和搬运工件等工作形势中，随着运用领域的不段发展，当下主要用来夹持工具和完成大部分的作业。
在当代生产中，它可以代替人大部分的工作量，改善工人的活动情况，提高生产效益。
本次设计的上下料机械手主要运用于零件的上下料过程，主要设计一款有上料、回转、平移等具备多种功能形式的上下料机械手。
本次设计的多功能机械手主要从以下几个方面进行设计说明：
第一，概括课题研究的意义，对国内外机械手的特点和发展概况进行了综述，并提出本文的研究内容。
第二，明确抓取机械手的设计要求，对机械手进行功能结构分析，初步提出设计方案，简要说明这些机构中的单元解。
最后结合自己看过和参考的文献，提出自己的总体设计方案。
第三，设计机械手。
首先对机械手抓进行设计，接着设计出腕部回转液压缸以及伸缩臂的设计，同时利用电脑辅助软件对机械手的结构和运动进行仿真。
在设计的过程中对其进行详细的计算，力争使结构合理，起到优化设计的目的。
关键词：上下料、液压、机械手。
数控机床上下料机器人结构设计
数控机床上下料机器人结构设计数控机床上下料机器人是一种用于自动化上下料的机器人系统，能够将工件从输送线上取下并放置到机床上，并在机加工完成后将工件从机床上取下并放回到输送线上。
该机器人系统的结构设计至关重要，可以影响其性能和效率。
下面将介绍一个典型的数控机床上下料机器人的结构设计。
1.机械臂结构设计：机械臂是数控机床上下料机器人的核心组成部分，其结构设计需要满足以下要求：-能够实现机械臂在水平和垂直方向上的运动；-具有足够的负载能力和刚度，以保证安全和稳定的工作；-能够实现高精度的定位和运动控制。
机械臂通常采用关节式结构，由多个关节连接而成。
每个关节由电机和传动机构驱动，并通过编码器和传感器来实现位置反馈和控制。
机械臂的关节设计需要考虑运动范围、力矩和速度要求，以及紧凑和轻量化的设计。
2.夹具设计：夹具用于固定和夹持工件，保证其在加工过程中的稳定性。
夹具的设计需要考虑以下几个方面：-夹具应能适应不同类型和尺寸的工件；-夹具应具有足够的刚度和精度，以确保工件的准确定位；-夹具的操作应简单、快捷且可靠，以提高机器人的工作效率。
夹具通常采用气动或液压系统来实现夹持和释放操作。
夹具的设计需要根据工件的特点和加工要求，选择合适的夹具结构和控制方式。
3.视觉系统设计：视觉系统用于检测和定位工件，以实现精确的上下料操作。
视觉系统的设计需要考虑以下几个方面：-需要具备高分辨率和高灵敏度的摄像机，以获得清晰的工件图像；-需要配备适当的光源，以提供良好的照明条件；-需要配备图像处理和分析算法，以实现工件识别和定位功能。
视觉系统通常与机械臂的控制系统进行协同工作，以实现自动化的上下料操作。
视觉系统的设计需要根据工件的特点和识别要求，选择合适的摄像机和算法。
4.控制系统设计：控制系统是数控机床上下料机器人的核心，用于实现机械臂、夹具和视觉系统等各个组件的协同工作。
控制系统的设计需要满足以下要求：-需要具备高性能的运动控制和位置反馈功能；-需要具备高可靠性和稳定性，以确保系统的安全和正常工作；-需要具备良好的人机界面和通信功能，以方便操作和监控。
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。
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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 construction 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 analysis 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。