一种用于数控机床中上下料机械手的设计(附件)【字数：10141】
指导教师 杨 志 贤 摘 要在如今高速发展的生产制造业中，产品生产的自动化备受关注，机械手由此产生，它能根据不同种类的需求来完成不同工件的上下料、加工等工作。在机械手使用普遍的行情下，人们对其的研究欲望依旧居高不下，它依旧为各大企业所青睐。本课题针对某特定功能、特殊要求的数控机床，实现对其上下料机械手的设计。最终的产品设计应能与数控车床（数控铣床，加工中心等）形成最终生产线组合，以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。
目 录
第一章 绪论 1
1.1数控机械手 1
1.1.1机械手简介 1
1.1.2机械手的组成 1
1.1.3机械手的类型及其特点 2
1.1.4机械手在数控机床上的运用 2
1.1.5机械手特点 3
1.1.6发展情况 3
第二章 设计方案 4
2.1总体设计 4
2.1.1分类及其特点 4
2.1.2设计方案 4
2.2手爪设计 5
2.2.1设计要求 5
2.2.2驱动方式的分类 5
2.2.3典型结构 6
2.2.4具体设计方案 6
2.3腕部设计 7
2.3.1设计要求 7
2.3.2具体的设计方案 7
2.4机械臂设计 7
2.4.1设计要求 7
2.4.2具体方案 7
2.5腰部设计 8
2.5.1设计要求 8
2.5.2具体方案 8
2.6机械手的机械传动机构设计 9
2.6.1传动机构设应注意的问题 9
2.6.2传动机构的分类及其特点 9
2.6.3具体方案 9
2.7驱动系统的简单介绍及选取 9
2.7.1驱动系统及其优缺点 10
2.7.2具体方案 10
2.8 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
臂本身的平衡机制 10
2.8.1平衡机构的分类 10
2.8.2 机械臂平衡问题 11
第三章 分析与计算 12
3.1 液压系统设计 12
3.1.1 基本方案 12
3.1.2执行机构控制方法的构思与选取 12
3.1.3 液压源系统的构思及选取 13
3.1.4 液压图的绘制及其简单分析 13
3.2.1 参数计算 14
3.2.2 所需电机类型的选取及其特点 16
第四章 控制系统的构思与选取 17
4.1系统硬件的构思与选取 17
4.1.1数控加工中下料机械手的运作顺序 17
4.1.2数控加工上下料机械手操作面板设计 17
4.1.3控制器类型选择 17
4.1.4PLC外部接线设计 18
4.1.5 I/O地址分配 18
4.2数控加工机械手控制系统软件设计 19
4.2.1数控加工上下料机械手的控制 19
4.2.2程序设计 20
结束语 21
致 谢 22
参考文献 23
第一章 绪论
1.1数控机械手
1.1.1机械手简介
机械手，顾名思义，是可以模仿人的手和手臂的动作，可以用来抓取、携带物体的自动操作工具。它是一种新型的机械化和自动化设备。其优点是:
节省劳动:机械手在数控加工过程中取代以前的手工，节省劳动，防止工人流动或疲劳操作导致产品交付时间延迟。
提升企业形象:自动化生产车间和高级制造机床行业等先进企业，管理方便，质量稳定，有了如此大的优势，客户更愿意下单，收入更加稳定。
提高生产能力:机械手24小时稳定、快速(每模0.7秒)，可将生产能力提高20% 30%，减少了人工劳动时休息、上厕所、饮食等浪费的时间。
稳定的质量:稳定的生产周期可以防止原料的碳化和人员的不正当使用对机床造成的损坏。
确保生产的安全:机械手双锁模的安全保护，确保机械手的安全，防止工人不小心造成的负面影响，例如可防止产品取出坏压模具。
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图11 迷你机械手
在现代生产过程中,机械手被广泛用于自动生产线,如上图11所示，机器人的研制和生产已成为高新技术，机器人与机械手密切相关，它机械自动化的进步离不开机器人的迅速发展。虽然机械手比不上灵活的双手,但它能够重复工作和劳动,不知疲劳,不怕危险,举个例子，抓举的重量远远大于大于一只手的力量,因此,机械手已引起许多行业的注意,并被越来越多的广泛应用。塑料机械已经成为中国发展最快的行业之一，每年的需求量都在增加。我国塑料机械工业的快速发展主要包括以下两个方面:一是设备的更新换代和高科技设备需求带来的淘汰设备;其次，快速发展的塑料加工工业在海上，对塑料机械的需求，这也带动了机械手产业的发展，毕竟机械手加工塑料比传统方式要高效得多，收益也更大。
1.1.2机械手的组成
机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统组成。常用来抓取工件,根据实际要求的不同,有多种大同小异的类别：P系列（悬臂式取出机）、A系列（迷你型横走系列）、B系列（中型变频.气压系列）、C系列（大型变频.气压系列）、R系列（CNC伺服机械手）。机械手可根据不同的程序被控，来实现与工件之间的互动。有升降、旋转等。对机械手而言自由度是一项重要的参数。一般来讲，自由度越多，机械手越灵活。机械手的各个不同的动作可以依赖控制程序来实现。与此同时，控制系统中的闭环系统可以将机械手的运动情况反馈给系统，以此满足系统对机械手的调控。有一种叫单片机的控制器，它是组成控制系统的核心，下面的控制系统设计中会提到相关PLC的程序。
目 录
第一章 绪论 1
1.1数控机械手 1
1.1.1机械手简介 1
1.1.2机械手的组成 1
1.1.3机械手的类型及其特点 2
1.1.4机械手在数控机床上的运用 2
1.1.5机械手特点 3
1.1.6发展情况 3
第二章 设计方案 4
2.1总体设计 4
2.1.1分类及其特点 4
2.1.2设计方案 4
2.2手爪设计 5
2.2.1设计要求 5
2.2.2驱动方式的分类 5
2.2.3典型结构 6
2.2.4具体设计方案 6
2.3腕部设计 7
2.3.1设计要求 7
2.3.2具体的设计方案 7
2.4机械臂设计 7
2.4.1设计要求 7
2.4.2具体方案 7
2.5腰部设计 8
2.5.1设计要求 8
2.5.2具体方案 8
2.6机械手的机械传动机构设计 9
2.6.1传动机构设应注意的问题 9
2.6.2传动机构的分类及其特点 9
2.6.3具体方案 9
2.7驱动系统的简单介绍及选取 9
2.7.1驱动系统及其优缺点 10
2.7.2具体方案 10
2.8 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
臂本身的平衡机制 10
2.8.1平衡机构的分类 10
2.8.2 机械臂平衡问题 11
第三章 分析与计算 12
3.1 液压系统设计 12
3.1.1 基本方案 12
3.1.2执行机构控制方法的构思与选取 12
3.1.3 液压源系统的构思及选取 13
3.1.4 液压图的绘制及其简单分析 13
3.2.1 参数计算 14
3.2.2 所需电机类型的选取及其特点 16
第四章 控制系统的构思与选取 17
4.1系统硬件的构思与选取 17
4.1.1数控加工中下料机械手的运作顺序 17
4.1.2数控加工上下料机械手操作面板设计 17
4.1.3控制器类型选择 17
4.1.4PLC外部接线设计 18
4.1.5 I/O地址分配 18
4.2数控加工机械手控制系统软件设计 19
4.2.1数控加工上下料机械手的控制 19
4.2.2程序设计 20
结束语 21
致 谢 22
参考文献 23
第一章 绪论
1.1数控机械手
1.1.1机械手简介
机械手，顾名思义，是可以模仿人的手和手臂的动作，可以用来抓取、携带物体的自动操作工具。它是一种新型的机械化和自动化设备。其优点是:
节省劳动:机械手在数控加工过程中取代以前的手工，节省劳动，防止工人流动或疲劳操作导致产品交付时间延迟。
提升企业形象:自动化生产车间和高级制造机床行业等先进企业，管理方便，质量稳定，有了如此大的优势，客户更愿意下单，收入更加稳定。
提高生产能力:机械手24小时稳定、快速(每模0.7秒)，可将生产能力提高20% 30%，减少了人工劳动时休息、上厕所、饮食等浪费的时间。
稳定的质量:稳定的生产周期可以防止原料的碳化和人员的不正当使用对机床造成的损坏。
确保生产的安全:机械手双锁模的安全保护，确保机械手的安全，防止工人不小心造成的负面影响，例如可防止产品取出坏压模具。
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图11 迷你机械手
在现代生产过程中,机械手被广泛用于自动生产线,如上图11所示，机器人的研制和生产已成为高新技术，机器人与机械手密切相关，它机械自动化的进步离不开机器人的迅速发展。虽然机械手比不上灵活的双手,但它能够重复工作和劳动,不知疲劳,不怕危险,举个例子，抓举的重量远远大于大于一只手的力量,因此,机械手已引起许多行业的注意,并被越来越多的广泛应用。塑料机械已经成为中国发展最快的行业之一，每年的需求量都在增加。我国塑料机械工业的快速发展主要包括以下两个方面:一是设备的更新换代和高科技设备需求带来的淘汰设备;其次，快速发展的塑料加工工业在海上，对塑料机械的需求，这也带动了机械手产业的发展，毕竟机械手加工塑料比传统方式要高效得多，收益也更大。
1.1.2机械手的组成
机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统组成。常用来抓取工件,根据实际要求的不同,有多种大同小异的类别：P系列（悬臂式取出机）、A系列（迷你型横走系列）、B系列（中型变频.气压系列）、C系列（大型变频.气压系列）、R系列（CNC伺服机械手）。机械手可根据不同的程序被控，来实现与工件之间的互动。有升降、旋转等。对机械手而言自由度是一项重要的参数。一般来讲，自由度越多，机械手越灵活。机械手的各个不同的动作可以依赖控制程序来实现。与此同时，控制系统中的闭环系统可以将机械手的运动情况反馈给系统，以此满足系统对机械手的调控。有一种叫单片机的控制器，它是组成控制系统的核心，下面的控制系统设计中会提到相关PLC的程序。
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