【正文】 學(xué)士學(xué)位論文 1 摘要 在當(dāng)今大規(guī)模制造業(yè)中，企業(yè)為提高生產(chǎn)效率，保障產(chǎn)品質(zhì)量，普遍重視生產(chǎn)過程的自動(dòng)化程度，工業(yè)機(jī)械手作為自動(dòng)化生產(chǎn)線上的重要成員，逐漸被企業(yè)所認(rèn)同并采用。通過對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)大學(xué)本科四年的所學(xué)知識(shí)進(jìn)行整合，對(duì)工業(yè)機(jī)械手各部分機(jī)械結(jié)構(gòu)和功能的論述和分析，設(shè)計(jì)了一種圓柱坐標(biāo)形式的數(shù)控機(jī)床上下料機(jī)械手。重點(diǎn)針對(duì)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(jì)。主要包括三個(gè)方面 ： 機(jī)械手腰部，大臂，小臂，手爪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ；液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) ； PLC 控制部分的設(shè)定 。 關(guān)鍵詞： 機(jī)械手；液壓 系統(tǒng)； PLC 控制 學(xué)士學(xué)位論文 2 Abstract In the modern largescale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, manipulators gradually approved and adopted by enterprises. Integrate the knowledge of the past four years’ of undergraduate course of Machine, discuss and analysis the each part and function of manipulator。 design a kind of Cylindrical coordinates manipulator used to pack and unload work piece for CNC machine tools. In particular, make the detailed design about base, arm, and hand claw and the control system etc. There are mainly three aspects in the design: The structure design of base, arm, forearm and hand claw 。 The design of The hydraulic system 。The setting of PLC control. Keywords: Manipulator。 Structure。 Hydraulic system。 PLC control 學(xué)士學(xué)位論文 3 摘要 ........................................................................................1 Abstract .................................................................................2 .....................................................................................1 設(shè)計(jì)目的 .....................................................................1 機(jī)械手的發(fā)展歷史 .....................................................2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢(shì) .............................................2 應(yīng)用領(lǐng)域 .....................................................................3 ..............................................................5 機(jī)械手坐標(biāo)形式分類 .................................................5 設(shè)計(jì)方案 .....................................................................6 整體設(shè)計(jì)參數(shù) .............................................................7 ..................................................................8 機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................8 機(jī)械手手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .............................................9 機(jī)械手腕部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...........................................10 末端執(zhí)行器（手爪）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................... 11 設(shè)計(jì) ...........................................................14 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題 ...................................14 學(xué)士學(xué)位論文 4 減速箱 .......................................................................14 設(shè)計(jì)方案 ...................................................................17 .....................................................18 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) ...........................................................18 電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) ...........................................................19 設(shè)計(jì)方案 ...................................................................22 ............................................................24 液壓執(zhí)行元件 ...........................................................24 液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)控制回路 ...................................25 液壓源系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ...................................................25 繪制液壓系統(tǒng)圖 .......................................................26 .........................................................28 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) ...............................................28 計(jì)算和選擇液壓元件 ...............................................33 .................................................39 機(jī)械手控制要求 .......................................................39 機(jī)械手的作業(yè)流程 ...................................................39 機(jī)械手操作面板布置 ...............................................41 學(xué)士學(xué)位論文 5 控制器的選型 ...........................................................42 控制系統(tǒng)原理分析 ...................................................42 PLC 外部接線設(shè)計(jì) ..................................................43 I/O 地址分配 ............................................................44 .................................................45 結(jié)論 ......................................................................................47 參考文獻(xiàn) ..............................................................................48 致謝 ......................................................................................50 附錄 1 英文文獻(xiàn)譯文 ...........................................................51 英文文獻(xiàn) ...................................................................51 譯文 ...........................................................................59 附錄 2 程序 ..........................................................................66 學(xué)士學(xué)位論文 1 機(jī)械手是能模仿人手和臂的某些動(dòng)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(dòng)操作裝置。機(jī)械手是最早出現(xiàn)的工業(yè)機(jī)器人，也是最早出現(xiàn)的現(xiàn)代機(jī)器人，它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(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(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手能代替人類完成危險(xiǎn)、重復(fù)枯燥的工作，減輕人類勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)力。機(jī)械手越來越廣泛的得到了應(yīng)用，在機(jī)械行業(yè)中它可用于零部件組裝 ，加工工件的搬運(yùn)、裝卸。 ［ 1］ 目前，機(jī)械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng) FMS 和柔性制造單元 FMC 中一個(gè)重要組成部分。把機(jī)床設(shè)備和機(jī)械手共同構(gòu)成一個(gè)柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元，它適應(yīng)于中、小批量生產(chǎn)，可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，而且適應(yīng)性很強(qiáng)。當(dāng)工件變更時(shí)，柔性生產(chǎn)系統(tǒng)很容易改變，有利于企業(yè)不斷更新適銷對(duì) 路的品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量，更好地適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要。而目前我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，機(jī)械手的研究和開發(fā)直接影響到我國(guó)自動(dòng)化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。因此，進(jìn)行機(jī)械手的研究設(shè)計(jì)是非常有意義的。 設(shè)計(jì)目的 通過機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)大學(xué)四年知識(shí)的學(xué)習(xí) ,進(jìn)行機(jī)械手的設(shè)計(jì) ,可以更好地鞏固所學(xué)的課程， ,實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合。 目前 ,國(guó)內(nèi)很多工廠的生產(chǎn)線上機(jī)床裝卸工件仍由人工完成 ,勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低。為了提高生產(chǎn)加工的工作效 率 ,降低成本 ,并使生產(chǎn)線成為學(xué)士學(xué)位論文 2 柔性制造系統(tǒng) ,適應(yīng)現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn) ,針對(duì)具體生產(chǎn)工藝 ,利用機(jī)器人技術(shù) ,設(shè)計(jì)用一個(gè)裝卸機(jī)械手代替人工工作 ,以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 本機(jī)械手主要與數(shù)控車床 (數(shù)控銑床、加工中心等 )組合最終形成生產(chǎn)線 ,實(shí)現(xiàn)過程無人自動(dòng)化。目前 ,中國(guó)的制造業(yè)發(fā)展迅速 ,越來越多的制造業(yè) ,越來越多的生產(chǎn)制造商。這個(gè)設(shè)計(jì)可以應(yīng)用到加工廠車間 ,滿足數(shù)控機(jī)床和加工中心加工、安裝和卸載加工要求 ,以降低勞動(dòng)強(qiáng)度 ,節(jié)省加工輔助時(shí)間 ,提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)力 。 ［ 3］ 機(jī)械手的發(fā)展歷史 機(jī)械手自二十世紀(jì)六十年代初問世以來，經(jīng)過 40 多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為制造業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化中重要的機(jī)電設(shè)備。目前，正式投入使用的絕大部分機(jī)械手屬于第一代機(jī)械手，即程序控制機(jī)械手。這代機(jī)械手基本上采用點(diǎn)位控制系統(tǒng)，沒有感覺外界環(huán)境信息