鋸片磨床機(jī)械手畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　總目錄</b></p><p><b>　　畢業(yè)論文任務(wù)書</b></p><p>　　畢業(yè)論文開題報告 </p><p><b>　　文獻(xiàn)綜述</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計說明書</b><

2、/p><p><b>　　外文文獻(xiàn)翻譯</b></p><p><b>　　謝辭</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書</p><p><b>　　（200 9屆）</b></p><p>　　題 目 鋸片磨床機(jī)械手

3、 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　院 系 機(jī)械系 </p><p>　　專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化

4、 </p><p>　　論文（設(shè)計）方向：上下料機(jī)械手的設(shè)計 </p><p><b>　　主要參考資料：</b></p><p>　　[1] 張利平.液壓氣動技術(shù)實用問答[J].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.8</p><p>　　[2]張利平.液壓氣動技術(shù)速查手冊[S].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.12&

5、lt;/p><p>　　[3]　劉延俊，關(guān)浩，周德繁.液壓與氣壓傳動[J].高等教育出版社,2007.5</p><p>　　[4]徐灝.機(jī)械設(shè)計手冊第五卷 [S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992</p><p>　　[5]吳宗澤，羅圣國.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊 [S].北京：高等教育出版社，2006</p><p>　　[6]【日】日本機(jī)器人學(xué)

6、會，《編新編機(jī)器人技術(shù)手冊》宗光華、程君實譯，科學(xué)出版社 2007</p><p>　　[7] 徐元昌主編，《工業(yè)機(jī)器人》中國輕工業(yè)出版社 1999.8</p><p>　　[8] 高安邦主編，《新編機(jī)床電氣與PLC控制技術(shù)》機(jī)械工業(yè)出版社2008.2</p><p>　　[9] 費(fèi)仁元主編，《機(jī)器人機(jī)械設(shè)計和分析》 北京工業(yè)大學(xué)出版社 1998.9</p&g

7、t;<p>　　[10]機(jī)械設(shè)計手冊編委會、機(jī)械設(shè)計手冊單行本（氣壓傳動與控制）、北京、機(jī)械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[11]　機(jī)械設(shè)計手冊編委會、機(jī)械設(shè)計手冊單行本（滾動軸承）、北京、機(jī)械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　課題的內(nèi)容和任務(wù)要求：</p><p>　　設(shè)計一臺鋸片磨床上下料機(jī)械手。</p><

8、p>　　1．設(shè)計說明書1份，達(dá)0.3萬字以上，且要符合規(guī)范要求；外文翻譯達(dá)0.2萬字以上</p><p>　　2．設(shè)計圖樣全部用CAD繪制，</p><p><b>　　具體設(shè)計的圖樣有：</b></p><p>　?。?）總裝配圖1張；</p><p>　　（2）重要零件圖若干。</p><p

9、>　　畢業(yè)論文（設(shè)計）進(jìn)度安排：</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p><b>　　開 題 報 告 </b></p><p><b>　?。?00 9 屆）</b></p><p>　　題 目 鋸片磨床機(jī)械手

10、 </p><p>　　指導(dǎo)教師 李盛宇、呂永昌 </p><p>　　院 系 機(jī)械系 </p><p><b>　　選題的意義</b><

11、/p><p>　　機(jī)械手是在機(jī)械化，自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動生產(chǎn)線中，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)展起來的一門新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實現(xiàn)與機(jī)械化和自動化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多部門的重視

12、，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用。</p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過程中，尤其在自動流水線上，零件的加工和搬運(yùn)都可能用到機(jī)械手。本課題就為解決在鋸片磨床或加工中心上鋸片上料和卸料，實現(xiàn)其無人生產(chǎn)，故設(shè)計鋸片磨床機(jī)械手，它能大大改善工人的勞動條件，減輕工人的勞動強(qiáng)度，顯著地提高勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。</p><p>　　研究的主要內(nèi)容，擬解決的主要問題（闡述的主要觀點(diǎn)）

13、 </p><p>　　設(shè)計一臺鋸片磨床機(jī)械手，該機(jī)械手要完成在鋸片磨床或加工中心上鋸片的上料和卸料，實現(xiàn)無人化生產(chǎn)。</p><p>　　研究的基本內(nèi)容： </p><p>　　重點(diǎn)針對鋸片磨床機(jī)械手的腰座、手臂、手爪等各部分機(jī)械結(jié)構(gòu)以及機(jī)械手控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計。具體包括機(jī)械手的總體設(shè)計，腰座結(jié)構(gòu)的設(shè)計，機(jī)械手手臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計，末端執(zhí)行器（手爪）的結(jié)構(gòu)設(shè)計

14、，機(jī)械手的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計，機(jī)械手驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計，基于PLC對機(jī)械手的控制系統(tǒng)的設(shè)計，通過對機(jī)械手作業(yè)的工藝過程和控制要求的分析，設(shè)計控制系統(tǒng)的硬件電路，同時編制了機(jī)械手的控制程序。 </p><p>　　解決的主要問題：1機(jī)械手實現(xiàn)準(zhǔn)確的運(yùn)動。</p><p>　　2機(jī)械手取料可靠，結(jié)構(gòu)簡單。</p><p>　　三、研究（工

15、作）步驟、方法及措施（思路）</p><p><b>　　研究（工作）步驟：</b></p><p>　　1．熟悉課題，調(diào)查研究，收集資料。</p><p>　　2．總體設(shè)計，方案論證。</p><p><b>　　3．結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算</b></p><p><b>

16、;　　4．零件設(shè)計階段。</b></p><p><b>　　5．編寫技術(shù)文件。</b></p><p><b>　　研究方法及措施：</b></p><p>　　本課題擬采用到圖書館和網(wǎng)上查看資料尋找實現(xiàn)類似功能的機(jī)械手相關(guān)信息，了解其結(jié)構(gòu)，及設(shè)計方案，然后在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新改進(jìn)以實現(xiàn)其功能。</p>

17、<p>　　具體內(nèi)容包含以下幾個方面：</p><p>　　查閱相關(guān)資料，在明確所需解決問題的前提下，提出實現(xiàn)鋸片磨床機(jī)械手總體設(shè)計方案，可提出多個設(shè)計方案，通過比較擬訂最后方案和工作原理。</p><p>　　機(jī)械手機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計包括機(jī)械手手臂的設(shè)計和末端執(zhí)行器的機(jī)構(gòu)設(shè)計，根據(jù)機(jī)械手所要上料的參數(shù)確定取料手的機(jī)構(gòu)，提出了夾鉗式、磁吸式、真空吸盤式多種方案，最終確定方案。<

18、;/p><p>　　機(jī)械手驅(qū)動系統(tǒng)及傳動系統(tǒng)的選擇，提出了液壓、氣壓、電力驅(qū)動，通過比較擬訂最后方案和工作原理。提出齒輪、蝸輪、鏈輪等傳動系統(tǒng)方案，確定最合適的方案。</p><p>　　機(jī)械手控制裝置的設(shè)計擬采用可編程序控制器(PLC)對機(jī)械手進(jìn)行控制，根據(jù)機(jī)械手預(yù)期要實現(xiàn)的運(yùn)動編寫程序，并設(shè)計電子線路。</p><p>　　在工作原理圖的指導(dǎo)下，應(yīng)用所學(xué)知識對該機(jī)構(gòu)

19、的傳動系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計計算。</p><p>　　在設(shè)計過程中，不斷修改完善，使該機(jī)構(gòu)能真正的適應(yīng)生產(chǎn)需要，減少工人的勞動強(qiáng)度，提高加工精度和生產(chǎn)效率。</p><p>　　四、畢業(yè)論文（設(shè)計）提綱</p><p><b>　　摘要</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計調(diào)研報告</b>&l

20、t;/p><p><b>　　引言</b></p><p><b>　　第一章概述</b></p><p>　　1-1工業(yè)機(jī)械手概述</p><p>　　1-2國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r</p><p><b>　　1-3機(jī)械手的組成</b></p>&l

21、t;p><b>　　1-4機(jī)械手的分類</b></p><p><b>　　1-5機(jī)械手的意義</b></p><p>　　第二章 機(jī)械手總體設(shè)計</p><p>　　2-1機(jī)械手的設(shè)計分析</p><p><b>　　2-2總體方案擬定</b></p>&

22、lt;p>　　2-3機(jī)械手主要技術(shù)性能參數(shù)</p><p>　　第三章鋸片磨床機(jī)械手機(jī)械本體設(shè)計</p><p>　　3-1 末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　3-2 機(jī)械手手臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　3-3 機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　第四章 機(jī)械手的驅(qū)動傳動部分</p>

23、;<p><b>　　4-1方案的確定</b></p><p><b>　　4-2氣缸的選擇</b></p><p>　　第五章 基于PLC對機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計</p><p><b>　　第六章 設(shè)計體會</b></p><p><b>　　參考文

24、獻(xiàn)</b></p><p><b>　　五、主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張利平.液壓氣動技術(shù)實用問答[J].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.8</p><p>　　[2]張利平.液壓氣動技術(shù)速查手冊[S].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.12</p><p>　　[3]　劉延俊，關(guān)浩，周

25、德繁.液壓與氣壓傳動[J].高等教育出版社,2007.5</p><p>　　[4]徐灝.機(jī)械設(shè)計手冊第五卷 [S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992</p><p>　　[5]吳宗澤，羅圣國.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊 [S].北京：高等教育出版社，2006</p><p>　　[6] 【日】日本機(jī)器人學(xué)會，《編新編機(jī)器人技術(shù)手冊》宗光華、程君實譯，科學(xué)出版社 2007

26、</p><p>　　[7] 徐元昌主編，《工業(yè)機(jī)器人》中國輕工業(yè)出版社 1999.8</p><p>　　[8] 高安邦主編，《新編機(jī)床電氣與PLC控制技術(shù)》機(jī)械工業(yè)出版社2008.2</p><p>　　[9] 費(fèi)仁元主編，《機(jī)器人機(jī)械設(shè)計和分析》 北京工業(yè)大學(xué)出版社 1998.9</p><p>　　[10]　機(jī)械設(shè)計手冊編委會、機(jī)械設(shè)

27、計手冊單行本（氣壓傳動與控制）、北京、機(jī)械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[11]　機(jī)械設(shè)計手冊編委會、機(jī)械設(shè)計手冊單行本（滾動軸承）、北京、機(jī)械工業(yè)出版社，2001</p><p><b>　　工業(yè)機(jī)器人</b></p><p>　　工業(yè)機(jī)器人由作機(jī)(機(jī)械本體)、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人作，自動控制、可重復(fù)

28、編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。</p><p>　　工業(yè)機(jī)器人最早應(yīng)用在汽車制造業(yè)，常用于焊接、噴漆、上下料和搬運(yùn)。工業(yè)機(jī)器人延伸和擴(kuò)大了人的手足和大腦功能，它可代替人從事危險、有害、有毒、低溫和高熱等惡劣環(huán)境

29、中的工作；代替人完成繁重、單調(diào)重復(fù)勞動，提高勞動生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控加工中心，自動搬運(yùn)小車及其自動檢測系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng)（FMS）和計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）、實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。</p><p>　　隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用已擴(kuò)展到宇宙探測、深海開發(fā)、核科學(xué)研究和醫(yī)療福利領(lǐng)域。</p><p>　　現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人起源于數(shù)控機(jī)床和遠(yuǎn)程控制器。1954年，美國的

30、George Devol首先把遠(yuǎn)程控制器的桿結(jié)構(gòu)與數(shù)控銑床的伺服軸結(jié)合起來，研制出了第一臺通用機(jī)械手。自從機(jī)器人在五十年代誕生以來，在短短的四十多年里由于各種有關(guān)技術(shù)的發(fā)展，特別是自動控制技術(shù)、集成電路技術(shù)及微型計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，在國際形式的推動下，各國在經(jīng)濟(jì)上和科技上展開激烈的競爭，機(jī)器人的生產(chǎn)和應(yīng)用隨之得到了迅速的發(fā)展。它經(jīng)歷了第一代工業(yè)機(jī)器人的研究、實用化、普及，第二代感知功能機(jī)器人的研究、實用化，以及第三代智能機(jī)器人的研究等各個

31、階段。開發(fā)、應(yīng)用機(jī)器人的規(guī)模反映了一個國家的科技水平，因此世界各國都很重視機(jī)器人的開發(fā)和推廣工作。</p><p>　　我國的機(jī)器人研究始于70年代。經(jīng)過近20年努力，特別是經(jīng)過“711”攻關(guān)、“863”計劃，取得了一批重要成果，掌握了機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、機(jī)器人語言等技術(shù)。 1986年國家把智能機(jī)器人列為高技術(shù)發(fā)展計劃，研究目標(biāo)是跟蹤世界先進(jìn)水平，工作內(nèi)容主要是圍繞特種機(jī)器人進(jìn)行攻關(guān)。進(jìn)入90年代，

32、在國內(nèi)市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動下，確定了特種機(jī)器人與工業(yè)機(jī)器人及其應(yīng)用工程并重、以應(yīng)用帶動關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)研究的發(fā)展方針，實現(xiàn)了高技術(shù)發(fā)展與國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場的密切銜接，研制出有自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機(jī)器人系列產(chǎn)品，并小批試產(chǎn)，完成了一批機(jī)器人應(yīng)用工程，建立了9個機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地和7個科研基地。我國機(jī)器人發(fā)展已跨過了起步階段，走上了進(jìn)步和發(fā)展的道路。今后的任務(wù)是把機(jī)器人技術(shù)推廣到更多的工業(yè)自動化生產(chǎn)領(lǐng)域和其他更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，大力開展跨區(qū)域交流合作，與

33、國際接軌，早躋身于世界先進(jìn)行列。 雖然，目前工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)已經(jīng)很發(fā)達(dá)了，但其制造成本和對使用者的素質(zhì)要求很高，在高端產(chǎn)業(yè)集成化制造業(yè)中廣泛應(yīng)用，而在中小制造業(yè)中，零散化的制造過程中，卻很少應(yīng)用。</p><p>　　工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展趨勢：</p><p>　　1提高運(yùn)動速度和動作精度，減少重量和占用空間，加速機(jī)器人功能部件的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊組合化；將機(jī)器人的回轉(zhuǎn)、伸縮、俯仰和擺

34、動等各種功能的機(jī)械模塊和控制模塊、檢測模塊組合成結(jié)構(gòu)和用途不同的機(jī)器人。</p><p>　　2開發(fā)新型結(jié)構(gòu)，如開發(fā)微動機(jī)構(gòu)保證動作精度；開發(fā)多關(guān)節(jié)、多自由度的手臂和手指；研發(fā)新型的行走機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)各種作業(yè)需要。</p><p>　　3研制各種傳感檢測裝置，如視覺、觸覺、聽覺和測距傳感器等，用傳感器獲取有關(guān)工作對象和外部環(huán)境信息，來完成模式識別，并采用專家系統(tǒng)進(jìn)行問題求解，動作規(guī)劃，采用微

35、機(jī)控制。</p><p>　　機(jī)器人是現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的結(jié)果之一，它以機(jī)械工程學(xué)、控制工程學(xué)、計算機(jī)工程學(xué)、生命科學(xué)等技術(shù)為基礎(chǔ)的綜合性系統(tǒng)技術(shù)。工業(yè)機(jī)器人正在向智能機(jī)器人的方向發(fā)展。它的發(fā)展涉及材料、動力、通信和控制諸多方面。</p><p>　　生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平，可以減輕勞動強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)安全生產(chǎn);尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性

36、等惡劣的環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。因此，在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用。機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強(qiáng)，僅為某臺機(jī)床的上下料裝置，是附屬于該機(jī)床的專用機(jī)械手。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨(dú)立的按程序控制實現(xiàn)重復(fù)作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡稱通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換

37、生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。 </p><p>　　氣壓傳動機(jī)械手是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)是:介質(zhì)提取極為方便，輸出力小，氣動動作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。 </p>

38、<p>　　氣動技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn): </p><p>　　(1)介質(zhì)提取和處理方便。氣壓傳動工作壓力較低，工作介質(zhì)提取容易，而后排入大氣，處理方便，一般不需設(shè)置回收管道和容器:介質(zhì)清潔，管道不易堵存在介質(zhì)變質(zhì)及補(bǔ)充的問題. </p><p>　　(2)阻力損失和泄漏較小，在壓縮空氣的輸送過程中，阻力損失較小(一般不卜澆塞僅為油路的千分之一)，空氣便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送。外泄漏

39、不會像液壓傳動那樣，造成壓力明顯降低和嚴(yán)重污染。 </p><p>　　(3)動作迅速，反應(yīng)靈敏。氣動系統(tǒng)一般只需要0.02s-0.3s即可建立起所需的壓力和速度。氣動系統(tǒng)也能實現(xiàn)過載保護(hù)，便于自動控制。 </p><p>　　(4)能源可儲存。壓縮空氣可存貯在儲氣罐中，因此，發(fā)生突然斷電等情況時，機(jī)器及其工藝流程不致突然中斷。 </p><p>　　(5)工作環(huán)境

40、適應(yīng)性好。在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、強(qiáng)輻射、振動等惡劣環(huán)境中，氣壓傳動與控制系統(tǒng)比機(jī)械、電器及液壓系統(tǒng)優(yōu)越，而且不會因溫度變化影響傳動及控制性能。 </p><p>　　(6)成本低廉。由于氣動系統(tǒng)工作壓力較低，因此降低了氣動元、輔件的材質(zhì)和加工精度要求，制造容易，成本較低。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為:由于氣體具有可壓縮性，因此，在氣動伺服系統(tǒng)中要實現(xiàn)高精度定位比較困難(尤其在高速情況下，似乎更難想象)。此外氣源工作壓力較低

41、，抓舉力較小。雖然氣動技術(shù)作為機(jī)器人中的驅(qū)動功能已有部分被工業(yè)界所接受，而且對于不太復(fù)雜的機(jī)械手，用氣動元件組成的控制系統(tǒng)己被接受，但由于氣動機(jī)器人這一體系己經(jīng)取得的一系列重要進(jìn)展過去介紹得不夠，因此在工業(yè)自動化領(lǐng)域里，對氣動機(jī)械手、氣動機(jī)器人的實用性和前景存在不少疑慮。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] 【日】日本機(jī)器人學(xué)會

42、，《編新編機(jī)器人技術(shù)手冊》宗光華、程君實譯，科學(xué)出版社 2007</p><p>　　[2] 徐元昌主編，《工業(yè)機(jī)器人》中國輕工業(yè)出版社 1999.8</p><p>　　[3] 高安邦主編，《新編機(jī)床電氣與PLC控制技術(shù)》機(jī)械工業(yè)出版社2008.2</p><p>　　[4] 費(fèi)仁元主編，《機(jī)器人機(jī)械設(shè)計和分析》 北京工業(yè)大學(xué)出版社 1998.9</p>

43、;<p>　　[5]真空吸盤的設(shè)計和應(yīng)用作者:李雪梅,曾德懷,丁峰, 期刊-核心期刊2004年 第03期</p><p>　　[6]吳惕華主編，《機(jī)械制造自動化》 中國自動化學(xué)會ASEA辦公室組編 ，機(jī)械工業(yè)出版社 2006.5</p><p>　　[7] 孫樹棟主編，《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》西北工業(yè)大學(xué)出版社20</p><p><b>　　

44、畢業(yè)設(shè)計說明書</b></p><p>　　題 目 鋸 片 磨 床 機(jī) 械 手 </p><p>　　二〇〇九年四月二十日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本課題為解決在鋸片磨床或加工中心上鋸片上料和卸料，實現(xiàn)機(jī)床無人生產(chǎn)，根據(jù)所要抓取物料的特點(diǎn)及機(jī)械

45、手所工作的環(huán)境設(shè)計鋸片磨床機(jī)械手，所設(shè)計的機(jī)械手是針對抓取鋸片等類似零件，要求能實現(xiàn)鋸片上料和下料的功能，并且要求結(jié)構(gòu)簡單，使該機(jī)械手設(shè)計成為此類（抓取薄鋸片零件）中最經(jīng)濟(jì)的機(jī)械手，它能改善工人的勞動條件，減輕工人的勞動強(qiáng)度，顯著地提高勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。綜合運(yùn)用所學(xué)的基本理論、基本知識和相關(guān)的機(jī)械設(shè)計專業(yè)知識，擬定機(jī)械手的總體方案，完成機(jī)械手重要零件的選型、完成機(jī)械手驅(qū)動系統(tǒng)及基于PLC對機(jī)械手的控制。并

46、繪制總裝圖和必要的零部件圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)械手 結(jié)構(gòu) 氣動 控制系統(tǒng) </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This topic is to solve the matter that saw blades are retrieving and dumping in the saw

47、 blade grinder or machining center，so the machines can product by themselves . according to the trait of the grabbing materials and the enviroment where the magic hand work,we design the magic hand of saw bland grinder.T

48、he magic hand to design direct toward grab the saw blade parts and the analogy.The fuction of this magic hand is retrieving and dumping the saw blades.the Structure need to be simple. This magi</p><p>　　Key

49、word: Industry machine hand Structure The pneumatic Control system</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計調(diào)研報告………………………………………………………………………………16引言………………………………………………………………………………………………16<

50、/p><p>　　1 概述…………………………………………………………………………………………16</p><p>　　1.1工業(yè)機(jī)械手概述……………………………………………………………………………16</p><p>　　1.2國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r……………………………………………………………………………17</p><p>　　1.3機(jī)械手的組成…

51、……………………………………………………………………………19</p><p>　　1.4機(jī)械手的分類………………………………………………………………………………19</p><p>　　1.5機(jī)械手的意義………………………………………………………………………………19</p><p>　　2 機(jī)械手總體設(shè)計………………………………………………………………………20

52、</p><p>　　2.1機(jī)械手的設(shè)計分析…………………………………………………………………………20</p><p>　　2.2總體方案擬定………………………………………………………………………………21</p><p>　　2.3機(jī)械手主要技術(shù)性能參數(shù)…………………………………………………………… …22</p><p>　　

53、3鋸片磨床機(jī)械手機(jī)械本體設(shè)計………………………………………………………24</p><p>　　3.1 末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………………24</p><p>　　3.2 機(jī)械手手臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計…………………………………………………………………28</p><p>　　3.3 機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)的設(shè)計………………………………………………

54、…………………29</p><p>　　4 機(jī)械手的驅(qū)動傳動部分………………………………………………………………29</p><p>　　4.1方案的確定………………………………………………………………………………29</p><p>　　4.2氣缸的選擇…………………………………………………………………………………32</p><p>　　

55、5 基于PLC對機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計………………………………………………36</p><p>　　6 設(shè)計體會……………………………………………………………………………42</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………………43</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計調(diào)研報告</b></p&g

56、t;<p>　　隨著人類進(jìn)入信息時代，以計算機(jī)為核心的信息技術(shù)迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)生了巨大變化。不論是傳統(tǒng)工業(yè)，還是高科技產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機(jī)械裝備，機(jī)械工業(yè)所生產(chǎn)裝備的性能、質(zhì)量和運(yùn)用，對國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步有很大的影響。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國家經(jīng)濟(jì)實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。</p><p>　　

57、鋸片磨床機(jī)械手是鋸片生產(chǎn)企業(yè)為改善工人的勞動條件，減輕工人的勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)率，在鋸片磨床或加工中心上加工鋸片時配備機(jī)械手，實現(xiàn)鋸片的上料和下料，使一個工人操作多臺鋸片磨床成為可能。沒有配備機(jī)械手的磨床需要工人不停的跟換鋸片并且鋸片在加工時工人需要等待，浪費(fèi)了勞動力，而在市場上，大量的機(jī)械手可以隨處購買，但是專業(yè)針對抓取鋸片的機(jī)械手并不多見，市場上的機(jī)械手多數(shù)是通用性，價格較昂貴，故設(shè)計一只針對抓鋸片的機(jī)械手是很有前景的。此機(jī)械手

58、的設(shè)計加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐，并為專用機(jī)械手一族增貼一員。</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　機(jī)械工業(yè)作為國家的基礎(chǔ)，國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，具有舉足輕重的地位。不論是傳統(tǒng)工業(yè)，還是高科技產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機(jī)械裝備，機(jī)械工業(yè)所生產(chǎn)裝備的性能、質(zhì)量和運(yùn)用，對國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步有很大的影響。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國家

59、經(jīng)濟(jì)實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。</p><p>　　作為一名機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的學(xué)生，畢業(yè)設(shè)計是我們教學(xué)實踐中的最后一個環(huán)節(jié)，也是最重要的一個環(huán)節(jié)。它綜合運(yùn)用了大學(xué)四年內(nèi)所學(xué)的理論知識，并結(jié)合了具體的實際要求，使我能在設(shè)計過程中對四年的所學(xué)所知有了更進(jìn)一步的掌握和理解，也為以后的工作奠定良好的基礎(chǔ)。我會盡自己最大的努力做好。</p&g

60、t;<p><b>　　1 概述</b></p><p>　　1.1工業(yè)機(jī)械手概述</p><p>　　工業(yè)機(jī)械手（以下簡稱機(jī)械手）是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新技術(shù),并且成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分。機(jī)械手是一種能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動操作裝置。而可編程邏輯控制器(PLC)由于其具有的

61、高可靠性、編程方便、易于使用和修改、易于擴(kuò)展和維護(hù)、環(huán)境要求低、體積小巧、安裝測試方便等性能在工業(yè)控制中有著廣泛的應(yīng)用。這種新技術(shù)發(fā)展很快逐漸形成一門新興的學(xué)科——機(jī)械手工程。工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手的是工業(yè)機(jī)器人的一個重要分支。它的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)

62、各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。機(jī)械手實物圖如下圖所示：</p><p>　　機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。</p><p>　　機(jī)械手的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為大家所認(rèn)識：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其三、它能操作必要的

63、機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配，從而大大的改善了工人的勞動條件，顯著的提高了勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪音以及放射性和污染的場合，應(yīng)用的更為廣泛。因而，受到各先進(jìn)國家的重視，投入大量的人力物力加以研究和應(yīng)用。在我國，近幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)部門的重視。</p><p>　　1.2國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r </p><p>　

64、　目前工業(yè)機(jī)械手主要用于機(jī)床加工、鑄造、熱處理等方面，無論數(shù)量、品種和性能方面還是不能滿足工業(yè)發(fā)展的需要。</p><p>　　在國內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄造、熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動強(qiáng)度，改善作業(yè)條件，在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時，相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教式機(jī)械手、計算機(jī)控制機(jī)械手和組合機(jī)械手等。將機(jī)械手各運(yùn)動構(gòu)件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)以及根據(jù)不同物料的夾緊機(jī)構(gòu)，設(shè)

65、計成典型的通用機(jī)構(gòu)，所以便根據(jù)不同的作業(yè)要求選擇不同類型的運(yùn)動機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)，即可組成不同用途的機(jī)械手。既便于設(shè)計制造，又便于更換工件，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。同時要提高速度，減少沖擊，正確定位，以便更好的發(fā)揮機(jī)械手的作用。</p><p>　　此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺、視覺等性能的機(jī)械手，并考慮與計算機(jī)連用，逐步成為整個機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個基本單元。</p><p>　　在

66、國外機(jī)械制造業(yè)中工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快。目前主要用于機(jī)床、橫鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先指定的作業(yè)程序來完成規(guī)定的操作。</p><p>　　此外，國外機(jī)械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機(jī)械手。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍許偏差時，即能更正并自行檢測，重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能。目前已經(jīng)取得一定成績。</p><

67、p>　　視覺功能即在機(jī)械手上安裝有電視照相機(jī)和光學(xué)測距儀（即距離傳感器）以及微型計算機(jī)。工作是電視照相機(jī)將物體形象變成視頻信號，然后送給計算機(jī)，以便分析物體的種類、大小、顏色和位置，并發(fā)出指令控制機(jī)械手進(jìn)行工作。</p><p>　　觸覺功能即是在機(jī)械手上安裝有觸覺反饋控制裝置。工作時機(jī)械手首先伸出手指尋找工作，通過安裝在手指內(nèi)的壓力敏感元件產(chǎn)生觸覺作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小通過裝在手指內(nèi)的

68、敏感元件來控制，達(dá)到自動調(diào)整握力的大小?？傊?，隨著傳感技術(shù)的發(fā)展機(jī)械手裝配作業(yè)的能力也將進(jìn)一步提高。</p><p>　　將機(jī)械手各運(yùn)動構(gòu)件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)以及根據(jù)不同物料的夾緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計成典型的通用機(jī)構(gòu)，所以便根據(jù)不同的作業(yè)要求選擇不同類型的運(yùn)動機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)，即可組成不同用途的機(jī)械手。既便于設(shè)計制造，又便于更換工件，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。同時要提高速度，減少沖擊，正確定位，以便更好的發(fā)揮機(jī)械手的

69、作用。</p><p>　　本機(jī)械手是針對故抓取鋸片實現(xiàn)鋸片的上料和下料的專用機(jī)械手，是將機(jī)械手與柔性制造系統(tǒng)和柔性制作單元相結(jié)合，使機(jī)械能與鋸片磨床系統(tǒng)相結(jié)合或與加工中心系統(tǒng)相結(jié)合，此機(jī)械手為典型的抓取薄片大面積的機(jī)械手，同類機(jī)械手在國內(nèi)和國外都已有生產(chǎn)，但是多數(shù)同類機(jī)械手為通用機(jī)械手，價格較昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)制，自由度大，但是針對中小型企業(yè)，企業(yè)人員在機(jī)械手的選型時考慮機(jī)械手要完成基本的功能的同時還極力追求在機(jī)械手

70、價格低廉，故設(shè)計一只針對鋸片磨床機(jī)械手在鋸片生產(chǎn)行業(yè)是很有前景的。同時對國內(nèi)機(jī)械手市場也起到了促進(jìn)的作用。</p><p>　　1.3機(jī)械手的組成 </p><p><b>　　以下結(jié)機(jī)械手由構(gòu)：</b></p><p>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)——驅(qū)動-傳動機(jī)構(gòu)——控制系統(tǒng)——智能系統(tǒng)四部分組成。</p><p><

71、;b>　　1.4機(jī)械手的分類</b></p><p>　　機(jī)械手一般分為三類：</p><p>　　第一類是不需要人工操作的通用機(jī)械手。它是一種獨(dú)立的不附屬于某一主機(jī)的裝置。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項規(guī)定的操作。它的特點(diǎn)是具備普通機(jī)械的性能之外，還具備通用機(jī)械、記憶智能的三元機(jī)械。</p><p>　　第二類是需要人工才做的，稱為操作

72、機(jī)。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機(jī)來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電訊號操作機(jī)來進(jìn)行探測月球等。工業(yè)中采用的鍛造操作機(jī)也屬于這一范疇。</p><p>　　第三類是用專用機(jī)械手，主要附屬于自動機(jī)床或自動線上，用以解決機(jī)床上下料和工件送。這種機(jī)械手在國外稱為“Mechanical Hand”，它是為主機(jī)服務(wù)的，由主機(jī)驅(qū)動；除少數(shù)以外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。</p><p&

73、gt;　　在國外，目前主要是第一類通用機(jī)械手，國外稱為機(jī)器人。本課題所做的機(jī)械手是屬于第三類機(jī)械手。</p><p><b>　　1.5機(jī)械手的意義</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手也越來越多的地被應(yīng)用。在機(jī)械工業(yè)中，鑄、焊、鉚、沖、壓、熱處理、機(jī)械加工、裝配、檢驗、噴漆、電鍍等工種都有應(yīng)用的實例。其他部門，如輕工業(yè)、建筑業(yè)、國防工業(yè)等工作中也均

74、有所應(yīng)用。</p><p>　　在機(jī)械工業(yè)中，應(yīng)用機(jī)械手的意義可以概括如下：</p><p>　　1.5.1提高生產(chǎn)過程中的自動化程度</p><p>　　應(yīng)用機(jī)械手有利于實現(xiàn)物料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動化的程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。</p><p>　　1.5.2 改善勞動條件，避免人身事故&l

75、t;/p><p>　　在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的，而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動條件得以改善。</p><p>　　在一些簡單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。</p><p>

76、　　1.5.3 可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn)</p><p>　　應(yīng)用機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。因此，在自動化機(jī)床的綜合加工自動線上，機(jī)械手以減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進(jìn)行工作生產(chǎn)。</p><p>　　由上所述，有效的應(yīng)用機(jī)械手，是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢。</p>&

77、lt;p><b>　　2 機(jī)械手總體設(shè)計</b></p><p>　　2.1機(jī)械手的設(shè)計分析</p><p>　　鋸片磨床機(jī)械手所要達(dá)到的功能：所設(shè)計的機(jī)械手是鋸片在鋸片磨床上或加工中心上加工時，完成鋸片的上料和下料。</p><p>　　1.作業(yè)對象的分析：鋸片的尺寸（直徑250mm-500mm），厚4mm</p><

78、;p><b>　　材料：合金鋼 </b></p><p><b>　　鋸片示意圖：</b></p><p>　　2.機(jī)床尺寸及作業(yè)范圍的確定</p><p>　　本機(jī)械手設(shè)計以加工中心工作臺尺寸為設(shè)計依據(jù)，該機(jī)械手設(shè)計成可拆卸式，即可安裝在加工中心上，也可安裝在鋸片磨床等其他類似尺寸的機(jī)床實現(xiàn)鋸片的上下料加工中心工作

79、臺示意圖如下圖所示：</p><p>　　實地調(diào)查加工中心工作臺，其四個角落都可安裝機(jī)械手，機(jī)械手總體高度在850mm，砂輪離鋸片夾具的空間在50mm左右，即設(shè)計機(jī)械手時上下移動量要控制在30mm左右。鋸片夾具體離可安裝機(jī)械手的位置范圍在800mm左右。</p><p><b>　　2.2總體方案擬定</b></p><p>　　（1）方案一：

80、考慮用一只機(jī)械手安裝在加工中心工作臺，靠前門位置的左或右角落。以靠門右角落為例，機(jī)械手要完成取料搬運(yùn)下料返回（等待加工完成）空運(yùn)轉(zhuǎn)取料搬運(yùn)下料返回。等待時間及空運(yùn)轉(zhuǎn)降低了工作效率，將鋸片分成三個區(qū)：未加工的鋸片放入毛坯區(qū)，正在加工的鋸片的工作區(qū)稱為工作區(qū)，已加工的鋸片放入已加工區(qū)。若將三個區(qū)從左往右安排如圖所示，此設(shè)置直觀，不妨礙人員觀察檢驗工作情況，但一只機(jī)械手的行程就加長，整個送料過程穩(wěn)定性要求高，所驅(qū)動的手臂也過長，手臂要走很長的

81、直線路程，即要設(shè)計成直角坐標(biāo)型如圖，驅(qū)動所需的力及驅(qū)動方式都將變得困難。</p><p>　　（2）方案二：考慮到上述方案中，機(jī)械手手臂過長的問題，將機(jī)械手設(shè)計成圓柱坐標(biāo)型。其手臂長度不變。鋸片的三個區(qū)分布在以機(jī)械手安裝的位置為中心，手臂為半徑的弧線上如圖所示：</p><p>　　注：工作臺可以左右前后移動。</p><p>　　這種設(shè)計雖然解決了機(jī)械手的行程過長

82、的問題，整只機(jī)械手占據(jù)空間范圍小，但是鋸片的已加工區(qū)分布在靠門位置，不利于人員觀察，一只機(jī)械手即要完成（毛坯區(qū)）上料（工作區(qū)）下料（空運(yùn)轉(zhuǎn)至毛坯區(qū)）等待（空運(yùn)轉(zhuǎn)至工作區(qū)）上料（已加工區(qū)）下料，機(jī)械手路程來回復(fù)雜，機(jī)械手位置精度要求變高所驅(qū)動各種運(yùn)動的驅(qū)動部件變多，控制方式也將變的復(fù)雜。</p><p>　?。?）方案三：考慮到上述兩個方案的利弊，我們考慮用兩只機(jī)械手分布在加工中心兩個角落，一只機(jī)械手負(fù)責(zé)上料，另一

83、只機(jī)械手負(fù)責(zé)下料，機(jī)械手分工明確。兩只機(jī)械手都分別安裝在工作臺后部的左角落和右角落。鋸片的三個區(qū)分部在工件臺中心如圖所示，上料機(jī)械手要完成（毛坯區(qū)）上料（運(yùn)載鋸片）回轉(zhuǎn)（工作區(qū)）下料空載返回。</p><p>　　下料機(jī)械手要完成空載回轉(zhuǎn)（工作區(qū)）取料（運(yùn)載鋸片）回轉(zhuǎn)（已加工區(qū)）下料為使機(jī)械手提高效率，上料機(jī)械手收到下料手取物料時的信號就啟動，兩只機(jī)械手時間相互嵌套，降低總運(yùn)行時間。</p><

84、;p>　　第三個方案兩只機(jī)械手分工明確，每只機(jī)械手都有上料與下料的過程，兩只機(jī)械手可以做成相同的機(jī)械本體，只要對機(jī)械手驅(qū)動過程的控制進(jìn)行變化，就會產(chǎn)生不同的效果。本機(jī)械手采用PCL對機(jī)械手的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，編寫相應(yīng)的控制程序?qū)崿F(xiàn)機(jī)械手相應(yīng)的功能。對比各個方案，采用方案三。</p><p>　　最終確定鋸片磨床機(jī)械手的總體方案：采用圓柱坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu)。這種構(gòu)造比較簡單，精度一般，適于搬運(yùn)作業(yè)，機(jī)構(gòu)簡圖。采用

85、兩個自由度（Z軸上下，θ回轉(zhuǎn)）即能達(dá)到要求，結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，易驅(qū)動控制。</p><p>　　2.3機(jī)械手主要技術(shù)性能參數(shù)</p><p>　　機(jī)械手所要到達(dá)的性能參數(shù)：最大質(zhì)量6.123kg</p><p>　　最小質(zhì)量為1.53kg</p><p><b>　　最大負(fù)荷重量60N</b></p><

86、;p>　　回轉(zhuǎn)速度 ω=30°/s</p><p>　　θ軸最大運(yùn)動范圍60°</p><p>　　Z軸最大運(yùn)動范圍30mm</p><p><b>　　自由度：2個自由度</b></p><p>　　3 鋸片磨床機(jī)械手機(jī)械本體設(shè)計</p><p>　　3.1 末端執(zhí)行器

87、的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　機(jī)械手末端的執(zhí)行器是根據(jù)機(jī)械手作業(yè)要求來設(shè)計的。本機(jī)械手要抓取直徑為250mm-500mm，厚度4mm，重為60N的鋸片盤。</p><p>　　為抓取鋸片，末端執(zhí)行器提出三個方案。</p><p><b>　　方案一：夾鉗式取料</b></p><p>　　夾鉗式取料通過手指的開合動作實

88、現(xiàn)對物體的夾持。手指是直接與工件接觸的部件。手部的取料和卸料就是通過手指的開張與閉合實現(xiàn)的。</p><p>　　若用夾鉗式取料手抓取直徑250mm-500mm的重為60N的鋸片盤。夾鉗手指張開范圍很大（如圖所示），夾鉗手指的開合范圍必定要選取可調(diào)裝置，由于鋸片是圓盤形狀，用兩個夾鉗手指取圓盤時，必定重心不穩(wěn)，即要設(shè)計三個手指均勻分布，取料與卸料才可靠。三個手指同時開合，增加了驅(qū)動的難度，設(shè)計三個手指增加了末端執(zhí)

89、行器的復(fù)雜程度。三個手指的末端執(zhí)行器還要設(shè)計可調(diào)裝置，此手爪結(jié)構(gòu)復(fù)雜。</p><p>　　因此，若要用夾鉗式取料手取鋸片圓盤，要設(shè)計開合范圍在120度 的手指，設(shè)計三個開合手指保證取料可靠。</p><p><b>　　所需夾緊力為：</b></p><p><b>　　，</b></p><p

90、>　　Q：被加持物體的重量；</p><p>　　f：手指接觸面的摩擦系數(shù)。</p><p>　　在計算手爪驅(qū)動力 時，除了要考慮被夾持的重力外，還要考慮夾持物在運(yùn)動中產(chǎn)生慣性力、振動等因素。</p><p><b>　　實際上的驅(qū)動力為：</b></p><p><b>　　，</b><

91、;/p><p>　　其中：:安全系數(shù)，一般?。?lt;/p><p>　　:工作條件系數(shù)，一般取；</p><p><b>　　F：理論驅(qū)動力；</b></p><p>　　η：手爪傳動機(jī)構(gòu)的傳動效率，一般取0.85~0.9。</p><p>　　三個取料手指的長度L＞3250，取料手指的重量太重，驅(qū)動手手

92、指開合難度加大，手指是向下懸空，取料時，抓取物體，除了要抓取物體，還要克服自身手指的重力。所以夾鉗式取料手的方案不合適。</p><p>　　方案二：磁吸式吸附手</p><p>　　磁吸式吸附手是用接通和切斷電磁鐵電流的方法來吸，放具有磁性的物體。吸取鋸片圓盤時，為使鋸片在運(yùn)送中可靠，選取三個電磁吸盤吸住鋸片。電磁吸盤可以吸取不同直徑規(guī)格的圓盤，只要求得吸取圓盤所需的電磁吸力即可，選用公

93、式</p><p>　　，以提取最大負(fù)荷重量60N計算得所需的吸力。若直徑小500mm的圓盤，其重量也小于60N。在吸取其他規(guī)格的鋸片時吸力有剩余，吸盤可能會吸附其他金屬材料的東西。若吸力剩余量又可以吸附一個鋸片盤，那么一次吸附就吸附了兩個鋸片。吸物取料時，鋸片毛坯盤是一個疊放在未加工區(qū)，磁吸式取料手吸力控制不好，就會引起一次吸取物料會吸取多盤鋸片毛坯。卸料時，磁吸式取料手從加工區(qū)域?qū)⒁槐P已加工的鋸片吸取放入已加

94、工區(qū)，若吸力剩余較多，還未將鋸片卸下，其他已加工好的鋸片都會從已加工區(qū)下方，吸到機(jī)械手。由于鋸片的尺寸規(guī)格在變，對于吸力的控制比較難，所以選取磁吸式取料手的方案也是不合適的。</p><p>　　方案三：氣吸式吸附手</p><p>　　氣吸式吸附手是由吸盤，吸盤架及氣路系統(tǒng)組成。氣吸式吸附機(jī)械手的原理是：當(dāng)吸盤內(nèi)抽成負(fù)壓時，吸盤外部的大氣壓力將把吸盤靜靜地壓在被吸物體上。吸盤的吸力是由吸

95、盤皮碗的內(nèi)、外壓力造成的。應(yīng)用氣吸式吸附手的特點(diǎn)是：鋸片的端面有略微的內(nèi)凹，鋸片的重量屬于輕型物料，采用橡膠材料的吸盤，通過橡膠的緩沖壓力壓向鋸片端面，能迅速使吸盤內(nèi)腔與鋸片端面形成封閉空間，一旦形成密閉空間后，對吸盤進(jìn)行抽氣，使吸盤內(nèi)腔達(dá)到所需的負(fù)壓，提起物料。這種方法即簡單又方便。通過試驗，選取橡膠吸盤吸取略帶內(nèi)凹的端面能形成密封空間，采用三個50mm直徑的吸盤足以提起60N的鋸片，通過計算驗證所選吸盤的可靠性。要吸取直徑為250m

96、m-500mm，厚4mm的鋸片圓盤（中間有直徑50mm 孔作為磨床上磨削定位孔）。為使60N的鋸片在運(yùn)送中可靠，初選三個直徑為50的吸盤。吸盤的吸力公式為,吸盤的吸力F要大于被吸附物體的重力。選吸盤吸力F＞60N,F取70N。</p><p><b>　　其中：大氣壓力 </b></p><p><b>　　P：內(nèi)腔壓力 </b></p&

97、gt;<p>　　:安全系數(shù)，一般取；</p><p>　　:工作條件系數(shù)，一般?。?lt;/p><p>　　:姿態(tài)系數(shù)，當(dāng)吸附表面處于水平位置時??；</p><p>　　S：吸盤負(fù)壓腔再工件表面積上的吸附面積</p><p>　　吸物時，吸盤內(nèi)要產(chǎn)生負(fù)壓。負(fù)壓的產(chǎn)生方法有：</p><p>　?。?）擠壓排

98、氣式吸盤。該種方式是靠外力將吸盤皮碗壓向被吸物體表面，吸盤內(nèi)腔空氣被擠壓出去，形成吸盤內(nèi)腔負(fù)壓，吸盤從而吸住物體。這種方式形成吸力不大，而且不可靠。這種吸盤適用于日常生活中的吸盤掛鈞，靠力將吸盤吸在瓷磚上，但對于我們機(jī)械手的末端執(zhí)行器，吸取鋸片一定要可靠，而且這種吸盤要靠外力控制，鋸片規(guī)格很多，重量不等，設(shè)置及控制較困難。</p><p>　?。?）真空泵排氣式吸盤。真空排氣吸盤是利用真空泵將盤內(nèi)空氣抽出，形成吸

99、盤內(nèi)腔負(fù)壓，吸盤吸住物體。當(dāng)控制閥將與大氣連通時，吸盤失去吸力，被吸附物體靠自重，脫離吸盤。</p><p>　　所以若選取真空泵排氣式吸盤，就要在洗盤外連接一個真空泵，這個真空泵的作用就是將吸盤內(nèi)空氣抽出，使盤內(nèi)真空度達(dá)到所需的真空度。由于選取三個吸盤吸取鋸片時所需的真空度達(dá) </p><p>　　真空度以絕對壓力P表示 真空度=大氣壓力-絕對壓力</p><

100、;p><b>　　負(fù)壓為 </b></p><p>　　由鋸片最大質(zhì)量為6.123公斤（kg），吸盤直徑約為50mm，數(shù)量為三個，為吸取質(zhì)量為6.123公斤的鋸片選用真空泵的極限真空度要求小于。</p><p>　　（3）氣流負(fù)壓式：工作原理為控制閥將來自氣泵的壓縮空氣接通至噴嘴，壓縮空氣通過噴嘴形成高速射流，吸盤腔內(nèi)的空氣被帶走形成負(fù)壓，吸盤吸住物體，雖然這樣

101、方式真空度很高，吸物很可靠，但是價格昂貴，對于只吸取質(zhì)量為6.123公斤鋸片的機(jī)械手，設(shè)計時要考慮經(jīng)濟(jì)性，</p><p>　　初步確定末端執(zhí)行器：真空泵排氣式吸附手。原理圖如下圖所示：將三個吸盤接同一管路，當(dāng)取物料時，真空泵抽氣時三個吸盤內(nèi)同時形成負(fù)壓。在物料運(yùn)送過程中真空泵達(dá)到極限壓力，這樣就不須要安裝保壓閥。在物料的取料過程中，一種方法是將真空泵放氣，使吸盤腔內(nèi)的氣壓值達(dá)到與大氣壓一致時，物料就由自身重力作

102、用卸下。另一種方法是為使吸盤內(nèi)的大氣壓值與大氣壓一致，可以在吸盤與真空泵的連接處設(shè)計一個開口裝置</p><p>　　在下料過程中，將這個裝置開口使管內(nèi)與管外連通，這樣吸盤內(nèi)也就有與外界同樣的大氣壓。這個裝置由控制系統(tǒng)控制，當(dāng)機(jī)械手在進(jìn)行上料與運(yùn)送過程中，這個裝置一直是關(guān)著的，沒有與大氣相連。當(dāng)接到下料的信號時，這個裝置打開與大氣相連，使物料卸下，其安裝位置如圖所示</p><p>　　由

103、于真空泵選型要根據(jù)吸盤所達(dá)到的真空度，真空泵的價格相對較高，并且考慮到我們設(shè)計所需的真空度并不高，利用真空泵不經(jīng)濟(jì)，設(shè)計一種的裝置用活塞對密閉容器抽氣達(dá)到所需真空度，這種設(shè)計經(jīng)濟(jì)，結(jié)構(gòu)簡單，能達(dá)到本機(jī)械手吸取鋸片的要求。原理圖為：</p><p>　　3.2 機(jī)械手手臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　機(jī)械手采用圓柱型坐標(biāo)式結(jié)構(gòu)，其簡圖如圖所示：</p><p>　　

104、機(jī)械手采用圓柱形坐標(biāo)式結(jié)構(gòu)，由于機(jī)械手手臂長800mm左右，手臂上下移動范圍僅30mm，若整只手臂上下移動如圖c，800mm長的手臂、物料重量，末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的重量都需要驅(qū)動部件驅(qū)動，勢必增加該運(yùn)動部件的負(fù)擔(dān)，圖a上下運(yùn)動部件（移動副）更增加了回轉(zhuǎn)副部件的重量，圖a亦不合理。圖b上下移動副設(shè)置在手臂末端，其承擔(dān)僅物料和末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的重量，結(jié)構(gòu)簡單，方便可行。</p><p>　　手臂部分長約800mm，為減輕機(jī)械手

105、自身重量，采用直徑60mm，厚5mm的無縫鋼管。手臂末端移動副上下行程僅為30mm，采用行程為30mm的小型氣缸即可。</p><p>　　3.3 機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　由于機(jī)械手采用圓柱型坐標(biāo)式結(jié)構(gòu)，腰座是機(jī)械手第一個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，它承載了機(jī)械手的全部重量。</p><p><b>　　腰座的設(shè)計要求:</b></p&g

106、t;<p>　　腰座要有足夠大的安裝基面，以保證機(jī)械手工作穩(wěn)定，</p><p>　　腰座要承載機(jī)械手全部重量和載荷并傳動轉(zhuǎn)矩，因此，機(jī)械手的基座、軸的設(shè)計及軸承的選擇要保證其足夠的強(qiáng)度和剛度。</p><p>　　腰座是機(jī)械手第一個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，腰部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動選擇相應(yīng)的驅(qū)動裝置，通過傳動系統(tǒng)傳遞轉(zhuǎn)矩，設(shè)計傳動系統(tǒng)的時候盡量減少傳動鏈，減少機(jī)械能損耗。</p>&l

107、t;p>　　腰部結(jié)構(gòu)的設(shè)計要便于安裝調(diào)整。裝配時要保證各部件間的相互位置精度。</p><p>　　腰部的設(shè)計詳見裝配圖</p><p>　　4 機(jī)械手的驅(qū)動傳動部分</p><p><b>　　4.1方案的確定</b></p><p>　　機(jī)械手驅(qū)動系統(tǒng)可以采用液壓、氣壓、電力驅(qū)動。其中以液壓氣動用的最多，占90

108、%以上，電動、機(jī)械驅(qū)動用的較少。</p><p>　　液壓驅(qū)動主要是通過油缸、閥、油泵和油箱等實現(xiàn)傳動。它利用油缸、馬達(dá)加上齒輪、齒條實現(xiàn)直線運(yùn)動；利用擺動油缸、馬達(dá)與減速器、油缸與齒條、齒輪或鏈條、鏈輪等實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動。液壓驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)是壓力高、體積小、出力大、運(yùn)動平緩，可無級變速，自鎖方便，并能在中間位置停止。缺點(diǎn)是需要配備壓力源，系統(tǒng)復(fù)雜成本較高。</p><p>　　氣壓驅(qū)動所采用的元

109、件為氣壓缸、氣壓馬達(dá)、氣閥等。一般采用4-6個大氣壓，個別的達(dá)到8-10個大氣壓。它的優(yōu)點(diǎn)是氣源方便，維護(hù)簡單，成本低。缺點(diǎn)是出力小，體積大。由于空氣的可壓縮性大，很難實現(xiàn)中間位置的停止，只能用于點(diǎn)位控制，而且潤滑性較差，氣壓系統(tǒng)容易生銹。為了減少停機(jī)時產(chǎn)生的沖擊，氣壓系統(tǒng)裝有速度控制機(jī)構(gòu)或緩沖機(jī)構(gòu)。</p><p>　　電氣驅(qū)動采用的不多?，F(xiàn)在都用三相感應(yīng)電動機(jī)作為動力，用大減速比減速器來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)；直線運(yùn)動

110、則用電動機(jī)帶動絲杠螺母機(jī)構(gòu)；有的采用直線電動機(jī)。通用機(jī)械手則考慮用步進(jìn)電機(jī)、直流或交流的伺服電機(jī)、變速箱等。</p><p>　　電氣驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)是動力源簡單，維護(hù)，使用方便。驅(qū)動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)可以采用統(tǒng)一形式的動力，出力比較大；缺點(diǎn)是控制響應(yīng)速度比較慢。</p><p>　　機(jī)械驅(qū)動只用于固定的場合。一般用凸輪連桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)規(guī)定的動作。它的優(yōu)點(diǎn)是動作確實可靠，速度高，成本低；缺點(diǎn)是不易調(diào)整。

111、</p><p>　　本機(jī)械手設(shè)計含有兩個自由度，分別由Z軸上下移動副和腰軸的轉(zhuǎn)動副組成</p><p>　?。?）而由第二章設(shè)計的機(jī)械手末端執(zhí)行器采用負(fù)壓氣吸附式手，吸附手與密封缸相連，對密封缸進(jìn)行抽氣使密封缸內(nèi)達(dá)到所需真空度，就能使吸附手吸起物料，由上述計算得，驅(qū)動密封缸抽氣的驅(qū)動力為F=100N。用氣壓驅(qū)動輸出力不大在（10-40KN）但在此工作過程中足以達(dá)到要求，若采用液壓控制，還

112、需設(shè)置回收油的油箱和管道，需要經(jīng)常維護(hù)。</p><p>　?。?）Z軸上下移動副要帶動機(jī)械手的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)（真空吸盤及吸盤架）與物量的總重量及考慮其他摩擦因素的影響，移動副向上拉動重物所需要的力要，取F=80保證物料上升可靠，采用氣缸驅(qū)動也足以達(dá)到要求，而且與上述驅(qū)動密封缸抽氣的驅(qū)動裝置采用同一個氣源發(fā)生氣方便簡易，工作介質(zhì)（空氣）易獲得，用后排入空氣中不會造成污染。</p><p>