数控机床上下料机械手设计
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。
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。
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.
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。
(数控加工)数控机床机械手上下料设计精编
（数控加工）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，设计了壹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.10 2.6.1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.19 3.2.3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.21 3.2.6计算和选择液压元件.26第4章机械手控制系统的设计.28 4.1系统硬件设计.284.1.1操作面板布置.284.1.2工艺过程和控制要求.28 4.1.3作业流程.294.1.4控制器的选型.304.1.5控制系统原理分析.314.1.6PLC外部接线设计.314.1.7I/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)第壹章前言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的设计方案包括两个直线运动及一共计三种运动方式。
其中直线运动为手臂的回转运动为机械手机座的旋转。
选择此结构类型的好处是机械手手臂活动范围较大且精度较高。
并且1，整体结构造图2机械手整体造型结构图数控车床自动上下料机械手手部设计机械手手爪与手腕相连接，属于末端执行器的一种，安装在手腕末端。
机械手手爪部位结构应有一定的夹紧力，保证可以夹紧工件，使工件牢固稳定。
通常情况下，机械手手爪的开闭范围越大越好，本设计中机械手手爪开闭范围如图3。
图3机械手手爪开闭范围图手爪结构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。
手爪的结构设计具体如图4。
1.3数控车床自动上下料机械手手臂设计机械手的手臂是机械手的主要执行部位。
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如图5，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如图6，每个导杆都选用空心结构以保证机械手整体重量。
添加此导杆结构主要原因是可以保证机械手整体稳定。
————————————————管树龙（1991-），男，江苏淮安人，苏州瀚隆智能装备有限公司，本科，研究方向为机械制造。
图1机械手工作布局图图4机械手手抓结构三维图图5机械手水平手臂结构图图6机械手垂直手臂结构图1.4数控车床自动上下料机械手机身机座设计机械手机座包括腰部和底座两部分组成。
在设计过程中机械手的机座部分底座截面需要足够大以保证机械手整体工作时的稳定。
同时底座需要一定承载能力以保证可以承受机械手整体重量。
且其结构装卸要方便。
所示。
图7机械手机座结构图的条件，带入数据，3）理论驱动力的计算：带入数据，计算得：计算驱动力计算公式为：带入数据，计算得：而液压缸的工作驱动力是由缸内油压提供的，F c=P·A经计算，所需的油压约为已知公式：计算得N图8电机参数曲线图3数控车床自动上下料机械手控制系统设计3.1机械手的工作流程如图9所示为机械手的工作流程图。
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。
本科毕业设计论文--数控机床上下料机械手设计
摘要通过大学本科四年对机械设计制造及其自动化专业的所学知识进行整理，对工业机器人各部分机械结构设计和功能的论述和分析，设计了一种的用于机床上下料的机械手。
本设计的主要内容是5R关节型机械手的结构设计，上下料机械手的主要任务是在各个加工工序的数控机床和自动生产线上运送工件，能实现生产工序上下料自动化。
针对各个关节处采用独立的电机驱动。
各个操作臂由五个转动副串联而成，操作臂包括基座、腰部、手臂、腕部、手爪。
并对各关节的伺服电机的选择和传动进行了设计计算，对进行主要零件校核计算。
关键词: 关节型; 机械手; 多自由度AbstractThrough four years of undergraduate mechanical engineering and automation professional to organize the knowledge of the various parts of industrial robots and mechanical design features discussion and analysis, design a robot one machine for loading and unloading. The main contents of this design is the design 5R articulated robot, the main task of loading and unloading robot CNC machine tools in various manufacturing processes and automatic production line delivery of the workpiece, to achieve the production process automation and unloading. For each of the joints with a separate motor. Each operating arm by the rotation of five deputy in series, including the base operating arm, waist, arm, wrist, gripper. And each joint servo motor and drive selection carried out design calculations, performed the main parts of the checking calculation.Key words：Joint type; Manipulator; Many degrees of freedom目录第一章引言 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 机械手的发展动态 (2)1.3 机械手的分类 (3)1.4 课题研究的意义 (4)第二章机械手结构原理和工作要求分析 (5)2.1 机械手结构原理及工作要求 (5)2.2 机械手机构运动分析 (6)2.3 机械手上下料工作空间轨迹分析 (8)第三章机械手各结构设计 (10)3.1 手爪的结构设计 (10)3.1.1 手爪的设计要求 (10)3.1.2 手爪的分类 (10)3.1.3 手爪结构的确定 (10)3.2 手腕的结构设计 (11)3.2.1 手腕的设计要求 (11)3.2.2 手腕的结构确定 (11)3.3 手臂的结构设计 (11)3.3.1 手臂的设计要求 (12)3.3.2 大、小手臂的结构 (12)3.3.3 小臂结构形式的确定 (12)3.4 基座结构的设计 (13)3.4.1 基座结构的设计要求 (13)3.5 小臂后箱体结构设计 (13)3.6 连杆结构设计 (13)第四章机械手关键轴的校核 (14)4.1 腕部输入轴的结构 (14)4.2 腕部输入轴的校核 (15)第五章机械手动力参数的计算 (17)5.1 伺服电机的选型 (17)5.1.1 初步估计机械手的质量 (17)5.1.2 计算各个轴的转速和转矩 (18)5.1.3 计算伺服电机的功率 (20)5.2 锥齿轮设计 (21)5.2.1 齿轮精度、材料 (21)5.2.2 按齿面接触疲劳强度校核 (21)5.2.3 按齿根弯曲强度设计 (22)5.2.4 锥齿轮参数计算 (23)5.3 同步带轮的设计 (23)5.3.1 同步齿形带传动计算 (23)5.3.2 带轮几何尺寸的计算 (25)5.4 减速器的设计 (26)5.4.1 减速器减速比的计算 (26)5.4.2 减速器输出轴径的计算 (27)结论 (28)参考文献 (29)致谢 (30)第一章引言1.1 选题背景工业机器人是一种新兴的机电一体化生产的工具之一，属于现代化、自动化装备包括机械制造、人工智能、计算机技术、控制、传感器等多种学科的先进技术。
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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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 (I)ABSTRCT ................................................ I II 前言.................................................... I V 1.机械手概况 (1)1.1国内外发展状况 (1)1.2研究意义 (3)1.2.1机械手研究现状 (3)1.2.2机械手研究方向 (3)1.3本课题意义和目的 (5)1.3.1本课题的意义 (5)1.3.2本课题的目的 (6)2.机械手的组成分类及设计分析 (7)2.1机械手的组成 (7)2.2机械手的分类 (8)2.2.1 按使用范围分类： (8)2.2.2按驱动方式分类： (8)2.2.3按运动坐标型式分类： (10)2.3机械手的设计分析 (10)2.3.1机械手工作环境分析 (10)2.3.2机械手直角运动结构分析 (11)2.3.3驱动机构分析 (12)2.3.4控制系统分析 (12)3 总体设计 (14)3.1原始数据 (14)3.2方案初步设计 (14)3.2.1 方案拟定 (14)3.2.2 驱动方式选择 (15)3.2.3 传动方式选择 (17)3.2.4 电动机及联轴器选择 (18)3.3方案评估分析 (22)4 机械手系统设计及计算 (23)4.1机械手的结构设计 (23)4.2直角坐标运动机构设计 (24)4.2.1传动丝杠的设计 (24)4.2.2轴承选择及校核 (33)4.2.3导轨的设计 (34)4.2.4 驱动系统校核 (37)4.3支撑架设计 (41)4.3.1支撑部件的合理安排 (41)4.3.2支撑部件的截面形状 (42)5 运动结构仿真 (44)5.1数控机床机械手运动机构仿真 (44)5.1.1建立一个X方向的导轨支撑架 (45)5.1.2建立整个运动系统的仿真 (49)5.2上下料机械手整体机构仿真 (50)总结 (52)致谢 (53)参考文献 (54)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。
目前，工业机械手仅仅扮演了生产制造中抓取、搬运的角色，并在不能完全代替人的劳动，而且，现代的机械手只能做一些简单、单一而又固定的运动。
本文通过分析现代机械手的发展、结构组成（运动机构，驱动机构，控制机构），全面地讨论了直角坐标机械手的手部、臂部以及主体等主要部件的结构设计，其中包括机械部分的零部件（滚珠丝杠，轴承，步进伺服电动机，联轴器）的使用条件，结构设计，种类选取以及优、缺点的特点分析，基本参数的选定，计算及校核，以及安全性的分析。
同时还进行了这个系统的装配及运动仿真。
最终实现的目的：实现控制系统对伺服步进电机的闭环控制；运用机械手的执行机构实现在三维空间的任意位置抓取；实现手部快速、准确并能够平稳有效的抓取工件；运用良好的传感装置和检测装置及时反映机械手所在空间位置。
本课题设计做到尽量地缩小整个运动机构的占用空间，降低机械手的整体质量，并且达到低功耗、便维护、美外观、高灵敏、高精度等优点。
关键词：机械手；滚珠丝杠；步进电机；直角坐标CNC machine tool manipulator designABSTRCTIn today's large-scale manufacturing, the enterprise to improve production efficiency and ensure product quality, universal attention production process automation degree, manipulator as an important member of automatic production line, gradually by enterprise and the use of identity. Industrial robot technology level and application degree to a certain extent reflect a nation of industrial automation level. At present, the manipulator mainly plays the role of welding and handling, stacking, and bear the labor intensity greatly in the production process, work normally taken offline programming method.This article elaborates the structure design of the major parts of the Cartesian coordinate manipulator, such as hand, wrist, arm and the machine body. In which includes designing the components of the mechanical part. Such as step servo motor, ball screw, coupling, mainly describing the use condition, type selection, basic requirement of design, analysis of the strong point, characteristic, calculate and proofread the basic parameter, analysis of security. Besides, it also includes designing of the control part. Such as the motor model, kind, brief introduction, analysis of the control steps,compile control procedure partly, analysis of the motion characteristic, designate, calculate and proofread the basic parameter.The target which should be terminally realize including: achieving the closed-loop control of the step motor, achieving grabbing object in space arbitrarily position by the actuator of the arm. Realizing grabbing object by hand quickly, effectively. Possessing the good function of sense and limiting position, which makes the motion and stop quickly and precisely. Realizing the merits including small volume, light weight, low power dissipation, easy maintenance, beautiful appearance, sensitive action, smooth transmission, succinct procedure, operation in small error. [17]Keywords：manipulator； ball screw；stepper motor；Cartesian coordinates前言机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。
机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
它是机器人的一个重要分支。
它的特点是可通过编程高效完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。
在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点。
因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛应用于机械制造、电子和原子能行业，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。
1.机械手概况1.1国内外发展状况机械手首先是从美国开始研制的。
1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。
它的结构是：机体上安装一个可以旋转的长臂，顶部装有一块强磁铁，靠磁铁的磁性抓取工件机构，控制系统采用的是示教系统。
1962年，美国联合控制公司在以往的技术上经多次试验研制成一台数控示教再现型的机械手。
并为此命名为即万能自动机械手。
运动系统仿照坦克的运动方式，机械臂可以做旋转运动、上下俯仰运动、以及机械手臂的伸缩运动、这些运动均采用液压驱动；控制系统采用磁鼓作为信息存储装置。
现代的球式坐标通用机械手就是根据这个原理进行进一步研制发展起来的。
同年，一种叫Vewrsatran机械手在美国的一家机械制造公司成功研制。
这种机械手在中央有一个立柱及地面通过轴承连接，它可以做回转以及上下伸缩运动，驱动系统也是采用液压驱动，控制系统更改为示教再现型控制。
在六十年代初，机械行业只出现了两种工业机械手，但是它们为后来国内外的机械手发展奠定了基础。
1978年美国另一家公司和麻省理工学院以及斯坦福大学三者共同联合，在不懈努力下研制了一种Unimate-Vicarm型的工业机械手，装有微型计算机控制系统，用于流水线的装配作业，其定位误差很小，不超过1毫米。
美国十分重视机械手运动时候的稳定性以及可靠性，因此进一步优化结构，将机械结构简单化，降低制造机械结构所需的成本。