加工中心机附上下料机械手设计(附件)【字数：11334】
摘 要 本文主要针对上下料机械手的结构，驱动以及控制系统进行研究和分析。了解目前国内外机器人和机械手的发展现状，根据此提出个人的见解和表达出自己的看法，对于结构方面本文着重介绍了手爪，手腕，手臂和腰座等机械结构，也包括了液压系统和电液系统的介绍，并对此进行了理论分析和数据计算。与此同时也对机械手的控制系统进行了分析和筛选。在这个基础之上选用了PLC控制系统来操作机械手的运动。根据机械手的工作流程设计了控制系统以及配备了控制的程序。
目 录
第一章 前言 1
1.1课题的研究背景 1
1.2设计目的 1
1.3发展现状和趋势 1
第二章 机械手各部件的设计 3
2.1机械手的总体设计 3
2.1.1机械手总体结构的类型 3
2.2机械手手爪结构设计 4
2.2.1设计要求 4
2.2.2驱动方式 4
2.2.3典型结构 5
2.2.4具体设计方案 5
2.3机械手手腕结构的设计 6
2.3.1 手腕结构的设计要求 6
2.3.2具体设计方案 6
2.4机械手手臂结构的设计 7
2.4.1手臂结构的设计要求 7
2.4.2设计具体采用方案 7
2.5机械手腰座结构的设计 8
2.5.1腰座结构的设计要求 8
2.5.2具体设计方案 8
2.6机械手的机械传动机构设计 9
2.6.1传动机构设计应注意的问题 9
2.6.2常用的传动机构形式 10
2.7 机械手手臂的平衡机构设计 10
2.7.1平衡机构的形式 10
2.7.2具体设计方案 10
第三章 理论分析和设计计算 11
3.1电机的选择 11
3.1.1 大臂升降电机的选择 11
3.1.2 手腕偏转电机的选择 13
3.2 直线液压缸的选择 13
3.2.1 小臂伸缩缸的选择 14
3.2.2 夹持器液压缸的选择 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
4
3.3 手腕旋转摆动马达的选择 17
3.4 轴承的选择 17
3.4.1 手腕旋转轴承的选择 17
3.4.2 滚珠丝杠副滚动轴承的选择 19
3.5手腕偏转轴的强度校核 20
第四章 机床自动上下料机械手控制系统设计 22
4.1 机械手上下料控制系统 22
4.1.1 机床自动上下料机械手控制系统的特点及对控制功能的基本要求 22
4.1.2 控制方式的选择 22
4.1.3机械手的作业流程 23
4.1.4机械手操作面板布置 23
4.1.5控制系统原理分析 24
4.1.6 PLC外部接线设计 24
4.1.7 I/O地址分配 25
4.2机械手控制系统软件设计 26
4.2.1机械手控制主程序流程图 26
4.2.2机械手控制程序设计 27
致谢 29
参考文献...........................................................30
前言
1.1课题的研究背景
在计算机技术为顶梁柱的信息技术高速发展的情况下,工业产品也由传统的机械产品向机电一体化产品、信息电子产品方向迅猛的发展中,与此同时在技术含量方面也有了较大的提高。现代先进制造技术最重要的基础装备已经变成了加工中心，与此同时世界机床市场的主流产品也变成了加工中心。加工中心的工作质量不仅仅和以往一样取决于机器本身的性能和质量,现在还取决于加工中心的操作者本身的操作技能。
1.2设计目的
我国许多许多的机械工厂的生产流水线上，装卸工件依然是人工人力完成的，这样的生产效率比较低，但是劳动强度却比较大，而且很多装卸过程中会有相应的危险性，因此这样的生产方式远远落后了，在各个方面上已经满足不了现代化生产自动化的发展需求了。利用机械手技术和加工中以及机械设计的知识，设计出一台可以使用上下料机械手的车床去代替人工从事危险，繁重的工作，从而提高劳动生产率。因为机械手能代替普通操作者完成繁重和危险性高的的工作，所以可以减轻操作者的劳动强度，与此同时也提高了工作效率，因此机械手在各行各业都得到了越来越广泛的应用，在自动化的数控机床或者其它的组合机床上的使用也越来越普遍。目前，柔性制造系统(FMS)和柔性制造单元(FMC)中都有机械手的身影，并且成为了重要的一环。
1.3发展现状和趋势
当前，国内外科研研究的热点普遍集中在了机械手上，它目前为止的研究的现状和发展的趋势如下：
一．机械手的结构也在向模块化、可重构化等方向去发展。
二．工业机械手的控制系统在往PC机的基础之上的方向发展，尤其是开放型控制器，以至于有利于标准化和网络化；器件本身的集成度在不断的提高，结构也变得越来越小巧，并且也都在采用模块化的结构；比较大的简便了系统的操作性，而且当设备损坏之后维修起来的时候也比较方便。
三．传感器在机械手当中的作用的重要性日益凸显，除了位置、速度、加速度等传统的传感器外，还采用了视觉、听觉等先进的传感器，向智能化的方向进一步的发展了。
总的来说，大体是两个方向：其中之一就是机械手的智能化，多传感器、控制算法的先进性，甚至于机电控制系统的复杂性；其中之二就是与生产加工相联系，性价比越来越高，在充分地追求系统的经济、简洁、可靠的情况下也要满足工作要求，因此工业机械手会大量采用工业控制器，和更加市场化和模块化的元件。
目 录
第一章 前言 1
1.1课题的研究背景 1
1.2设计目的 1
1.3发展现状和趋势 1
第二章 机械手各部件的设计 3
2.1机械手的总体设计 3
2.1.1机械手总体结构的类型 3
2.2机械手手爪结构设计 4
2.2.1设计要求 4
2.2.2驱动方式 4
2.2.3典型结构 5
2.2.4具体设计方案 5
2.3机械手手腕结构的设计 6
2.3.1 手腕结构的设计要求 6
2.3.2具体设计方案 6
2.4机械手手臂结构的设计 7
2.4.1手臂结构的设计要求 7
2.4.2设计具体采用方案 7
2.5机械手腰座结构的设计 8
2.5.1腰座结构的设计要求 8
2.5.2具体设计方案 8
2.6机械手的机械传动机构设计 9
2.6.1传动机构设计应注意的问题 9
2.6.2常用的传动机构形式 10
2.7 机械手手臂的平衡机构设计 10
2.7.1平衡机构的形式 10
2.7.2具体设计方案 10
第三章 理论分析和设计计算 11
3.1电机的选择 11
3.1.1 大臂升降电机的选择 11
3.1.2 手腕偏转电机的选择 13
3.2 直线液压缸的选择 13
3.2.1 小臂伸缩缸的选择 14
3.2.2 夹持器液压缸的选择 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
4
3.3 手腕旋转摆动马达的选择 17
3.4 轴承的选择 17
3.4.1 手腕旋转轴承的选择 17
3.4.2 滚珠丝杠副滚动轴承的选择 19
3.5手腕偏转轴的强度校核 20
第四章 机床自动上下料机械手控制系统设计 22
4.1 机械手上下料控制系统 22
4.1.1 机床自动上下料机械手控制系统的特点及对控制功能的基本要求 22
4.1.2 控制方式的选择 22
4.1.3机械手的作业流程 23
4.1.4机械手操作面板布置 23
4.1.5控制系统原理分析 24
4.1.6 PLC外部接线设计 24
4.1.7 I/O地址分配 25
4.2机械手控制系统软件设计 26
4.2.1机械手控制主程序流程图 26
4.2.2机械手控制程序设计 27
致谢 29
参考文献...........................................................30
前言
1.1课题的研究背景
在计算机技术为顶梁柱的信息技术高速发展的情况下,工业产品也由传统的机械产品向机电一体化产品、信息电子产品方向迅猛的发展中,与此同时在技术含量方面也有了较大的提高。现代先进制造技术最重要的基础装备已经变成了加工中心，与此同时世界机床市场的主流产品也变成了加工中心。加工中心的工作质量不仅仅和以往一样取决于机器本身的性能和质量,现在还取决于加工中心的操作者本身的操作技能。
1.2设计目的
我国许多许多的机械工厂的生产流水线上，装卸工件依然是人工人力完成的，这样的生产效率比较低，但是劳动强度却比较大，而且很多装卸过程中会有相应的危险性，因此这样的生产方式远远落后了，在各个方面上已经满足不了现代化生产自动化的发展需求了。利用机械手技术和加工中以及机械设计的知识，设计出一台可以使用上下料机械手的车床去代替人工从事危险，繁重的工作，从而提高劳动生产率。因为机械手能代替普通操作者完成繁重和危险性高的的工作，所以可以减轻操作者的劳动强度，与此同时也提高了工作效率，因此机械手在各行各业都得到了越来越广泛的应用，在自动化的数控机床或者其它的组合机床上的使用也越来越普遍。目前，柔性制造系统(FMS)和柔性制造单元(FMC)中都有机械手的身影，并且成为了重要的一环。
1.3发展现状和趋势
当前，国内外科研研究的热点普遍集中在了机械手上，它目前为止的研究的现状和发展的趋势如下：
一．机械手的结构也在向模块化、可重构化等方向去发展。
二．工业机械手的控制系统在往PC机的基础之上的方向发展，尤其是开放型控制器，以至于有利于标准化和网络化；器件本身的集成度在不断的提高，结构也变得越来越小巧，并且也都在采用模块化的结构；比较大的简便了系统的操作性，而且当设备损坏之后维修起来的时候也比较方便。
三．传感器在机械手当中的作用的重要性日益凸显，除了位置、速度、加速度等传统的传感器外，还采用了视觉、听觉等先进的传感器，向智能化的方向进一步的发展了。
总的来说，大体是两个方向：其中之一就是机械手的智能化，多传感器、控制算法的先进性，甚至于机电控制系统的复杂性；其中之二就是与生产加工相联系，性价比越来越高，在充分地追求系统的经济、简洁、可靠的情况下也要满足工作要求，因此工业机械手会大量采用工业控制器，和更加市场化和模块化的元件。
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