浅议数控机床上下料机械手设计的流程
数控机床上下料机械手设计的流程
数控机床上下料机械手设计的流程摘要本文首先对机械手的发展情形和动向进行了分析和总结，接着对数控机床上下料机械手的设计进行了分析，同时对机械手的优势和运用做了简单的介绍。
最后得出结论：将机械手与机床设备合为一个柔性体，在很大程度上能够节省工件输送装置，架构比较紧凑，同时适应能力较强，在技术和经济上对机械手进行考虑都是有必要的。
关键词数控机床；机械手；设计中图分类号tg659 文献标识码a 文章编号1674-6708（2012）68-0071-02在数控机床的各项性能指标和整体布局上，输送技术对其有着直接性的影响。
在缸体加工过程中，发动机缸体的三轴孔加工是一项十分重要的程序和环节，该环节在很大程度上确保了三轴孔在加工过程中的精确度；在缸体的纵向上，应当配置若干个固定的导向设施，用于支撑镗杆；传统意义上的三轴孔镗床，其架构复杂，同时存在防护难度大、输送速度较慢等诸多问题，在很大程度上给数控机床的生产节拍造成了影响。
为了解决上述困难，大连机床企业首次研究并设计了空中布局的数控机床上下料机械手，这不仅强化了数控机床的刚性，同时也解决了数控机床在排屑过程中所面临的一系列难题，实现了转机缸体在输送过程中所表现出的柔性；通过对伺服驱动技术，在很大程度上减少了输送机床在输送过程中的时间，同时实现了工序的分解，致使数控机床的节拍从原来的6min下降到现在的3.2min；在一定意义上达到了用户在节拍方面的一些要求，与此同时，在很大程度上也提高了数控机床的自动化。
1 机械手的发展情形与动态从国内外所有机械手的发展现状来看，在现阶段，对机械手的研究和开发已趋于高潮，机械手的发展现状与动态，可以总结为：第一，模块化与可重构化是现阶段机械架构发展的主要动向；其二，pc机的开放型控制器是机械手体系发展的一个主要方向，其目的就是为了完善机械手，使其逐渐走向网络化和标准化；器件集成度得以强化，架构设计玲珑，同时运用过了模块化架构；在很大程度上强化了机械手体系的安全性和可靠性，同时也满足机械手在维修和防护方面的一些便捷性；第三，传感器在机械手中发挥了十分重要的作用，不仅运用了传统的速度传感器、位置传感器等，同时也引进了先进的视觉传感器、触觉传感器和听觉传感器，促使机械手逐渐向智能化方向发展和推进；第四，装配、焊接等机械产品逐渐向模块化、标准化及系列化方向推进和发展，及系统动态的仿真等。
数控机床机械手上下料设计
数控机床机械手上下料设计近年来，全球制造业的竞争越来越激烈，如何提高生产效率、降低成本便成为制造业关注的焦点。
而数控机床作为其中的重要组成部分，已经成为生产制造的主力工具。
而数控机床机械手上下料设计就是其中的一个重要环节。
下面将从技术、市场等方面对数控机床机械手上下料设计进行详细探讨。
一、技术分析1、数控机床机械手简介数控机床机械手是一种智能化的控制系统，具有先进的传输技术和高效的控制系统，可以实现自动化控制，实现特定生产需要。
数控机床机械手一般由机械臂、夹具和控制系统组成。
2、数控机床机械手上下料设计优势数控机床机械手上下料设计不仅提高了生产效率，减少了人工成本，同时也提升了成品质量，消除了人为因素对质量的影响。
3、数控机床机械手上下料设计应用范围数控机床机械手上下料设计主要应用于制造行业，以及需要高精度加工的领域。
比如，汽车、电子、机械、医疗、航空等领域。
同时，这种设计也适用于大规模连续生产、批量生产的企业。
二、市场分析随着国内制造业对自动化生产的不断追求，智能制造已逐渐成为未来制造业的发展方向。
截至2019年，我国数控机床行业年产值近千亿元，其中数控机床机械手应用广泛，占据了整个市场的重要地位。
据最新数据显示，目前全球机械手市场规模已经超过了50亿美元，未来5年内预计将达到70亿美元，市场需求增长迅猛，可见数控机床机械手上下料设计的未来市场前景良好。
三、设计方案在进行数控机床机械手上下料设计时，应该结合实际生产情况，以实现生产效率、产品质量、生产成本等综合考虑。
下面列出以下设计方案：1、机械手运动设定根据需要加工的工件，制定机械手的运动路线，例如加工不规则工件时，机械手应该根据不同的形状自动控制其运动。
2、工件夹具设计对于各种形状的工件，设计不同的夹具来固定工件，以便机械手顺利上下料，在夹具安装单元中应设计相应的传感器和制动器。
3、自动调整功能由于不同工件的尺寸不同，需要自动调整夹具的升降高度，不同工件铺设位置也会影响机械手的工作效率，因此需要设计自监测功能，通过传感器等接口信息实现自适应调整。
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。
浅议数控机床上下料机械手设计的流程
浅议数控机床上下料机械手设计的流程作者：张伟来源：《中国新技术新产品》2015年第18期摘要：随着社会经济、技术的迅猛发展，我国的制造业得到了飞速发展，机械手设计作为上下料开工的关键手段，受到了人们的广泛关注。
提高上下料机械手的设计准确性，还能够更好的保证数控机床运转施工，提高数控机床运转的效率。
因此，数控机床上下料机械手在设计过程中，一定要安排好相关流程，将其与机床融合为一个整体，最大限度的节省工件输送装置，提高架构之间的紧凑性，并使其具有更好的适应能力，全面提升机械手的设计能力，提高它的运作能力。
关键词：数控机床；上下料；机械手；设计；流程中图分类号：TP241 文献标识码：A输送技术是数控机床运转的主要技术手段，对机床的各项性能指标具有非常重要的意义。
发动机缸体的三轴孔加工在缸体运行过程中，还是提高运转精确度的关键。
过去的三轴孔镗床具有复杂的架构，在防护时的难度较高，输送速度相对很慢，生产时难免不能促进机床有效运转。
采用数控机床上下料机械手设计方法，能够最大限度的避免这些不足，进一步强化数控机床的刚性能力，增强转机缸体在输送中表现出的柔性特点，并降低运转的时间，提高运行效率，切实提高它的机械化水准。
下面本文就结合我国数控机床施工的实际情况，简单阐述一下如何有效提高机床上下料机械手设计的能力，完善其运转流程，发挥技术优势。
一、数控机床上下机械手的发展与动态情况经过调查研究发现，我国目前数控机床上下机械手的研究和发展较为突出，它的动态特征也相对明显。
一是，模块化与可重构化成为了动态发展的基础；二是，PC机的开放型控制器变为了上下料机械手体系发展的主要方向，网络化和标准化态势异常突出。
器件的集成度不断强化，设计出的架构也更加灵巧，系统安全性和可靠性更为有效；三是，机械手中的传感器发挥了巨大的优势，位置传感器和速度传感器得到了进一步应用，视觉、触觉传感器的加入使用，更是将上下料机械手推向了更为先进的方向；最后，以焊接和装配为代表的机械产品也走向了模块化方向，其仿真效果和动态特征异常突出。
浅议数控机床上下料机械手的机械结构设计
有一定 的速度 ， 其 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
大 的夹紧力 ， 其通常与弹簧联合使用 。手爪 的具体 结构形式如
１ ４ ０
ｓ ｎ ｅ ｊ ｔ ｙ ｕ ｅ ｎ ｘ ● ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ● 主 ● ■ ■ ■ ■ 坌 ■ ■ ■ ■ 堑 ■ ■ ■ ● 雾 ● 一
满 足其工作 空间要求 。同时， 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 ； 为提高机 械手 手
图２ 所示 。
满 足不 了生产 自动化 的发展趋势 。为了提高工作效率 ， 降低成
本， 并使 生产 线 发 展 成 为 柔 性 制 造 系 统 ， 适应 现代机械行 业 自
动化生产 的要求 ， 本文针对 具体生产 工艺 ， 结合 机床 的实际结
构， 利 用 机械 手 技 术 ， 设 计 了一 台上下 料机 械手 ， 代 替人 工工
的设计 进行 了介绍 。 关 键词 ： 数 控机 床 ； 机 械手 ； 机 械结构 ； 设计
１ 设 计 目 的
我 国大 多数 １ 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 ， 而且具有一 定的危 险性 ， 已 经
的强 度 和 刚度 。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 。手腕 各关节轴转 动要有 限位开关 ， 并 设
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。
浅议数控机床上下料机械手的机械结构设计
浅议数控机床上下料机械手的机械结构设计摘要：当下，想要推动整个行业的进一步发展，就需要通过优化对数控机床上下料机械手的机械结构设计来提升其运转效率以及准确性。
基于此，本文将简要阐述数控机床上下料机械手的机械结构设计，旨在借此来为相关工作人员提供理论参考，从而全面提升机械手的设计能力，进而提高其运作质量与效率。
关键词：数控机床；上下料；机械手；机械结构设计引言基于数控机床上下料机械手在当下机械制造业中的重要地位以及其在现今制造业发展过程中所存在的不足，本文首先将简要阐述数控机床上下料机械手的意义，然后将围绕着机械手中各个结构的机械结构设计的具体内容展开简要阐述，以期能够借此来提升数控机床的机械水平。
1、机械手的概述机械手，顾名思义，其是以人类的手臂为设计原型，然后通过输入特定的操作编程指令来操作机械手臂，让其完成相应的动作。
机械手的诞生，让各个零部件的自动化抓取、搬运等动作成为了可能，这样机械制造业的从业人员便可以从繁重的劳动中解脱，这样既提升机械制造的效率，同时也保障了相关从业人员的人身安全，所以机械手在各个领域内都能得到切实的应用。
而现如今的数控机床上下料机械手，主要是依靠PLC技术来完成相关操作，借助PLC技术所具有的优势，机械手整体结构相较于以往而言更加简洁且反应时间也得到了一定的提升，此外，机械手在运行过程中，抗干扰能力也得到了不同程度的提升，这样维修的频率得到了大幅降低，且在维修过程中也会更加便捷高效。
正因如此，在对现阶段的数控机床上下料机械手进行结构设计时，设计人员也应当在设计过程中充分地展现这些优势。
2、数控机床上下料机械手的具体结构设计2.1手爪结构设计机械手手爪是整个数控机床上下料机械手中最重要的部分，其主要负责进行各项操作的实施作业。
而由于其具体操作以及作业方式的不同，机械手手爪也被分成了不同的种类，例如若是按照其抓取位置以及抓取工件的特征，可以将机械收手爪分为三指手爪和两指手爪，其中三指手爪主要用于抓取、操作圆盘类的机械零部件，而两指手爪则适用于抓取轴类零件。
数控机床上下料机械手设计
本科毕业设计（论文）题目数控机床上下料机械手设计姓名专业机械设计制造及自动化一班学号指导教师机械工程学院二○一四年五月目录摘要IABSTRCTIII前言IV1.机械手概况11.1国内外发展状况11.2研究意义31.2.1机械手研究现状31.2.2机械手研究方向31.3本课题意义和目的51.3.1本课题的意义51.3.2本课题的目的62.机械手的组成分类及设计分析62.1机械手的组成62.2机械手的分类72.2.1 按使用范围分类：72.2.2按驱动方式分类：82.2.3按运动坐标型式分类：92.3机械手的设计分析102.3.1机械手工作环境分析102.3.2机械手直角运动结构分析102.3.3驱动机构分析112.3.4控制系统分析123 总体设计133.1原始数据133.2方案初步设计133.2.1 方案拟定133.2.2 驱动方式选择143.2.3 传动方式选择163.2.4 电动机及联轴器选择173.3方案评估分析214 机械手系统设计及计算224.1机械手的结构设计224.2直角坐标运动机构设计234.2.1传动丝杠的设计234.2.2轴承选择及校核324.2.3导轨的设计334.2.4 驱动系统校核374.3支撑架设计404.3.1支撑部件的合理安排414.3.2支撑部件的截面形状425 运动结构仿真435.1数控机床机械手运动机构仿真445.1.1建立一个X方向的导轨支撑架445.1.2建立整个运动系统的仿真485.2上下料机械手整体机构仿真49总结50致谢51参考文献51数控机床上下料机械手设计摘要在现今我国大规模的生产制造产业中，企业为了降低成本，提高产品的生产效率以及产品的质量，大多数企业已经普遍重视产品生产过程的自动化程度，因此，工业机械手也随之诞生，成为自动化生产流水线上的一个重要成员，并逐渐被企业所认同并采用。
工业机械手的整体性能以及在企业中的应用程度在一定的程度上也反映了一个国家在机械行业的发展水平。
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。
数控机床机械手上下料设计
数控机床上下料机械手设计摘要:通过对机械设计、制造及其自动化专业课程的学习，对工业机械手各部分机械结构和功能的论述和分析，以及实际操作中的应用情况，设计了一种圆柱坐标形式的数控机床上下料机械手。
重点针对机械手的手爪、手腕、手臂、腰座等各部分机械结构以及机械手控制系统（传动系统、驱动系统）进行了详细的设计。
同时对其控制系统和液压系统进行了理论分析和设计计算。
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。
设计达到了预期目标。
关键词：机械手；PLC；液压伺服定位；电液系统目录第1章前言 (1)1.1选题背景. 11.2设计目的. 11.3发展现状和趋势. 1第2章机械手各部件的设计. 32.1机械手的总体设计. 32.1.1机械手总体结构的类型. 32.1.2具体设计方案. 42.2机械手手爪结构的设计. 42.2.1设计要求. 42.2.2驱动方式. 52.2.3典型结构. 52.2.4具体设计方案. 62.3机械手手腕结构的设计. 72.3.1手腕结构的设计要求. 72.3.2具体设计方案. 72.4机械手手臂构的设计. 82.4.1手臂结构的设计要求. 82.4.2具体设计方案. 82.5机械手腰座结构的设计. 92.5.1腰座结构的设计要求. 92.5.2具体设计方案. 92.6机械手的机械传动机构的设计. 102.6.1传动机构设计应注意的问题. 10 2.6.2常用的传动机构形式. 102.6.3具体设计方案. 112.7机械手驱动系统的设计. 122.7.1常用驱动系统及其特点. 122.7.2具体设计方案. 122.8机械手手臂的平衡机构设计. 122.8.1平衡机构的形式. 122.8.2具体设计方案. 13第3章理论分析和设计计算. 143.1电机选型有关参数计算. 143.1.1有关参数的计算. 143.1.2电机型号的选择. 163.2液压传动系统设计计算. 183.2.1 确定液压系统基本方案. 183.2.2 拟定液压执行元件运动控制回路. 193.2.3液压源系统的设计. 193.2.4绘制液压系统图. 203.2.5确定液压系统的主要参数. 213.2.6计算和选择液压元件. 26第4章机械手控制系统的设计. 284.1系统硬件设计. 284.1.1 操作面板布置. 284.1.2 工艺过程与控制要求. 284.1.3 作业流程. 294.1.4 控制器的选型. 304.1.5 控制系统原理分析. 314.1.6 PLC外部接线设计. 314.1.7 I/O地址分配. 324.2系统软件设计. 334.2.1控制主程序流程图. 334.2.2控制程序设计. 34结论. 51致谢 (52)参考文献 (53)第一章前言1.1选题背景由于工业自动化的全面发展和科学技术的不断提高，对工作效率的提高迫在眉睫。
数控机床上下料机械手设计流程论文
浅议数控机床上下料机械手设计的流程【摘要】由于工业自动化的全面发展和科学技术的不断提高，单纯的手工劳作已满足不了工业自动化的要求，对工作效率的提高迫在眉睫。
因此，必须利用先进设备生产自动化机械以取代人的劳动，满足工业自动化的需求。
【关键词】机械行业数控机床设计流程在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍，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，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强，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具有重要意义。
一、发展现状和趋势目前，国内外各种机械手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：①机械结构向模块化、可重构化发展；②工业机械手控制系统向基于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，结构小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性，而且维修方便；③机械手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，还引进了视觉、听觉、接触觉传感器，使其向智能化方向发展；④关节式、侧喷式、顶喷式、龙门式喷涂机械手产品标准化、通用化、模块化、系列化设计；柔性仿形喷涂机械手开发，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；⑤焊接、搬运、装配、切割等作业的工业机械手产品的标准化、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：其一是机械手的智能化，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，性价比高，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。
二、机械手手爪结构设计手爪是用来进行操作及作业的装置，其种类很多，根据操作及作业方式的不同，分为搬运用、加工用、测量用等。
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。
数控机床机械手上下料设计
数控机床机械手上下料设计随着工业智能化不断深入，数控机床和机械手的应用越来越广泛，尤其是在制造业领域中，能够大幅度提高生产效率和品质。
数控机床机械手上下料系统是其中的重要组成部分之一。
其功能是在自动化生产线上实现无人化作业，提高生产效率和生产质量。
本文将对数控机床机械手上下料系统的设计进行探讨。
一. 数控机床机械手上下料系统的设计需求及基本结构数控机床上下料系统是指为实现机床自动化加工，将工件自动送到机床上进行加工，并将加工好的工件自动送出机床的自动化设备。
目的是减少人工操作和减少生产成本。
数控机床机械手上下料系统基本结构：1. 机械手机械手是数控机床机械手上下料系统中的核心部件，它的作用是用于搬运工件。
在数控机床机械手上下料系统中，通常采用六轴机械手，也有些使用四轴和五轴机械手。
2. 工件夹具工件夹具是在机械手上的一种装置，用于夹住工件，以便机械手能够将工件拿起来，移动到数控机床上进行加工或从数控机床上拿起工件放在其他位置。
3. 控制系统控制系统是数控机床机械手上下料系统的核心部分，负责控制机械手的各项动作，使其能够按照要求完成工作任务。
控制系统通常采用PLC (可编程逻辑控制器)或者计算机作为控制核心。
4. 传感器传感器作为机械手上下料系统的又一重要组成部分，起到感知和反馈信息的作用。
在数控机床机械手上下料系统中，通常使用光电传感器、接近开关、压力传感器等。
二. 数控机床机械手上下料系统的设计要素1. 工件夹具的设计工件夹具的设计应该满足夹持力强、夹具重量轻、操作方便等要求。
通常采用机械夹紧、气动夹紧和液压夹紧等方式。
2. 机械手的设计机械手需要根据工作环境的不同、承载工件的重量、动作范围、控制精度和抓紧方式等设计。
对于六轴机械手，需要通过各关节的协调配合，实现工件的各种操作。
3. 控制系统的设计控制系统的设计要考虑系统的可靠性、稳定性和高效性。
控制系统需要能够精确控制机械手的各项动作，以提高生产效率和生产质量。
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。
浅谈数控机床上下料机械手的总体设计方案
浅谈数控机床上下料机械手的总体设计方案作者：轩广进赵宏来源：《中国科技博览》2013年第29期摘要：数控机床机械手在机械行业中有着广泛的应用，本文对数控机床上下料机械手的设计方案进行了探讨。
关键词：数控机床机械手中图分类号：TG502 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-083-011.引言由于工业自动化的全面发展和科学技术的不断提高，对工作效率的提高迫在眉睫。
单纯的手工劳作以满足不了工业自动化的要求，因此，必须利用先进设备生产自动化机械以取代人的劳动，满足工业自动化的需求。
其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。
在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。
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，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。
但目前我国的工业机械手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机械行业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具有重要意义。
目前，我国大多数工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，其劳动强度大、生产效率低，而且具有一定的危险性，已经满足不了生产自动化的发展趋势。
为了提高工作效率，降低成本，并使生产线发展成为柔性制造系统，适应现代机械行业自动化生产的要求，针对具体生产工艺，结合机床的实际结构，利用机械手技术，设计出上下料机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。
本文主要对机械手的总体设计进行简单说明。
2.发展现状和趋势目前，国内外各种机械手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：（1）机械结构向模块化、可重构化发展。
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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浅议数控机床上下料机械手设计的流程
全自动机械手是一种可编程的智能型自动化设备，是应用计算机进行控制的替代人进行工作的高度自动化系统。
它具有一些对外部信息进行反馈的能力，诸如力觉、触觉、视觉等。
全自动机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置，机械手主要由手部和运动机构组成。
手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。
运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势，运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。
1、发展现状和趋势
目前，国内外各种机械手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：(1)机械结构向模块化、可重构化发展；(2)工业机械手控制系统向基于PLC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，结构小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性，而且维修方便；(3)机械手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，还引进了视觉、听觉、接触觉传感器，使其向智能化方向发展；(4)关节式、侧喷式、顶喷式、龙门式喷涂机械手产品标准化、通用化、模块化、系列化设计；柔性仿形喷涂机械手开发，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；(5)焊接、搬运、装配、切割等作业的工业机械手产品的标准化、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：其一是机械手的智能化，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，性价比高，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。
2、机械手手爪结构设计
手爪是用来进行操作及作业的装置，其种类很多，根据操作及作业方式的不同，分为搬运用、加工用、测量用等。
搬运用手爪是指各种夹持装置，用来抓取或吸附被搬运的物体；加工用手爪是带有喷枪、焊枪、砂轮、铣刀等加工工具的机械手附加装置，用来进行相应的加工作业；测量用手爪是装有测量头或传感器的附加装置，用来进行测量及检验作业。
机械手手爪设计有如下要求：(1)机械手手爪是根据机械手作业要求来设计的。
既根据其应用场合设计手爪，在满足作业要求的前提下，机械手手爪还要求体积小、重量轻、结构紧凑；(2)机械手手爪的万能性与专用性是矛盾的。
万能手爪在结构上很复杂，甚至很难实现，从工业实际应用出发，应着重开发各种专用的、高效率的机械手手爪，加之以快速更换装置，以实现机械手的多种作业功能，而不主张用一个万能的手爪去完成多种作业，以考虑设计的经济效益；
(3)机械手手爪的通用性。
通用性是指有限的手爪，可适用于不同的机械手，这就要求末端执行器要有标准的机械接口(如法兰)，使末端执行器实现标准化。
3、具体设计方案的实施
由于机械手手臂运动为直线运动，且考虑到搬运工件的重量较大(质量达30KG)，以及机械手的动态性能及运动的稳定性，安全性和较高的刚度要求，因此选择液压驱动方式，通过液压缸的直接驱动，液压缸既是驱动元件，又是执行运动件，因此不用再额外设计执行件，而且液压缸实现直线运动，控制简单，易于实现计算机的控制。
同时，因为控制和具体工作的要求，机械手的手臂的结构不能太大，若仅仅通过增大液压缸的直径来增大刚度，是不能满足系统刚度要求的。
因此，在设计时另外增设了导杆机构，小臂增设了两个导杆，与活塞杆一起构成等边三角形的截面形式，尽量增加其刚度；大臂增设了四个导杆，成正四边形布置，为减小质量，各个导杆均采用空心结构。
通过增设导杆，能显著提高机械手的运动刚度和稳定性，比较
好的解决了结构、稳定性的问题。
4、工艺过程与控制要求
机械手的动作有腰座的旋转、垂直手臂的升降、水平手臂的伸缩及手爪的夹紧与松开。
手臂垂直升降和水平伸缩由液压实现驱动；手爪的夹紧与放松，通过柱塞缸与齿轮来实现；腰座旋转通过步进电动机与齿轮来实现。
实现执行手爪夹紧与放松的柱塞缸，由单线圈的电磁阀(夹紧电磁阀)来控制，当线圈不通电时，柱塞缸不工作，当线圈通电时，柱塞缸工作冲程，手爪张开，柱塞缸工作回程，手爪闭合。
当机械手旋转到机床上方，并准备下降进行上下料工作时，为了确保安全，必须在机床停止工作并发出上下料命令时，才允许机械手下降进行作业，同时，从工件料架上抓取工件时，也要先判断料架上有无工件可取。
本设计通过对机械设计制造理论知识及实践进行整合，完成一个特定功能、满足特殊要求的数控机床上下料机械手的设计，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，实现了理论和实践的有机结合。
机械手采用可编程序控制器控制，可以实行手动调整、手动及自动控制；系统结构紧凑、工作可靠，设计周期短且造价较低；PLC有较高的灵活性，当机械手工艺流程改变时，只要对I／0点的接线稍作修改，或对I／0重新分配，在控制程序中作简单修改，补充扩展即可。
经过重新编制相应的控制程序，就能够比较容易的推广到其他类似的加工情况。