【正文】 畢業(yè) 設計任務書 指導教師姓名 專業(yè) 數(shù)控設備應用與維護 聯(lián)系電話 課題名稱 龍門式上下料機械手設計 畢業(yè)設計的內容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求） 內容簡要： 現(xiàn)在隨著我國制造企業(yè)的告訴發(fā)展，生產(chǎn)裝備向自動化和柔性化發(fā)展，在市場上大多數(shù)的數(shù)控機床都配置有自動上下料裝置或機械手，以提高生產(chǎn)效率。自動上下料機械手只是工業(yè)機器人中額一種類型 ,用于搬運物料、工件和工具 ,或者通過 不同的編程以完成各種任務的設備。本設計可用于工業(yè)現(xiàn)場的龍門 式自動上、下料機械手裝置。通過大量查閱資料確定設計總體方案；根據(jù)加工工件的特點，機械手手爪確定為連桿杠桿式夾持機構；通過對壓桿的剛度和穩(wěn)壓性驗算選定滾珠絲桿螺母副；同時完成對橫梁以及其上的傳動系統(tǒng)和其他零部件的設計任務。該設計可以實現(xiàn)微機 控制。并可很方便地與數(shù)控機床組成車削柔性制造單元（ FMC） 夾持工件：圓軸類 長度： 500mm 重量： 30KG 上下料時間：小于 15s 要做如下工作： 了解機械手工作場所的要求和分析機械手應具備的功能。 確定龍門式上下料機械手的總體方案和各部分結構方案，如龍門框架、懸掛部分、手爪部分等。 具體設計上下料機械手的機構。 部分零部件設計計算。 控制方案的設計。 參考文獻 圖紙內容及紙張 非 標零件圖 3 張（機械手、龍門架、控制電路圖） 畢業(yè)設計進度計劃 指導教師簽字： 目 錄 中文摘要 ???????????????????????????? 第一章 緒論 ????????????????????????? 機械手的概述 ………………………………………………………………… 機械手的組成 ??????????????????????? 機械手的分類 ??????????????????????? 械手的意義與作用 ? ??????????????????????? 第二章 總體設計 ???? ???????????????? 設計方案 ?????????????????????? 機械手工作場所時的要求 ????????????????????? 夾持工件 ????????????????????? 總體方案設計 ???????????????? 立柱設計 ?????????? ?????? 第三章 上下料機械手設計 ? ??????????????? ???????????????? ?????????? 工件設計分析 ? ??????????????? 機械手 夾緊力計算 ? ??????????????? 氣缸設計 ? ??????????????? 第四章 懸臂（ Z 軸）傳動系統(tǒng)設計 ????????????????? 傳動比的選定 ? ??????????????? 工作臺，機械手的質量 ? ??????????????? 工作臺的型號及重量 ? ??????????????? 機械手重量 2M ? ??????????????? 滾珠絲桿的選定 ? ??????????????? 選取的滾珠絲杠轉動系統(tǒng) ? ??????????????? 選取的滾珠絲杠 型號和計算 ? ??????????????? 滾珠絲杠 的校核 ? ??????????????? 型號的選擇及額定壽命的計算 ? ?????????????? 直線導軌副 型號 結構 ? ??????????????? 直線導軌副 型號 特點 ? ??????????????? 額定壽命及壽命時間的計算 ? ??????????????? 電機的選型及計算 ? ??????????????? 步進電動機的型號的選擇 ? ??????????????? 步進電動機的校核 ? ??????????????? 第五章 橫梁（ X 軸）傳動系統(tǒng)設計 ????????????????? 傳動比的選定 ? ??????????????? 滾珠絲桿的選定 ? ??????????????? 選取的滾珠絲杠轉動系統(tǒng) ? ??????????????? 選取的滾珠絲杠 型號和計算 ? ??????????????? 滾珠絲杠 的校核 ? ??????????????? ? ????????????? 直線導軌副型號 結構 ? ??????????????? 直線導軌副型號 特點 ? ??????????????? 額定壽命及壽命時間的計算 ? ??????????????? 電機的選型及計算 ? ??????????????? 步進電動機的型號的選擇 ? ??????????????? 步進電動機的校核 ? ??????????????? 第六章 控制方案設計 ?????????????????? 控制系統(tǒng)的功能要求 ? ??????????????? 控制電機及控制原理框圖 ? ??????????????? 系統(tǒng)運行原理 ? ??????????????? 控制電路 ? ??????????????? 參考文獻 ???????????????????????????? 致謝 ????????????????????????????? ? 6 摘要 工業(yè)機械手的設計涉及：機械設計原理、液壓、氣壓、電氣傳動及單片機、PLC、可編程控制器等控制系統(tǒng)與基本理論知識。 工業(yè) 生產(chǎn)和其他領域內，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強度，甚至于危機生命。機械手就在這樣誕生了 ,機械手是工 業(yè)機器人 系統(tǒng)中傳統(tǒng)的任務執(zhí)行機構，是機器人的關鍵部件之一。機械手的機械結 構 采用滾珠絲桿、滑桿、氣缸等機械器件組成； 電器方面有步進電機、驅動模塊、傳感器、開關電源、電磁閥、等電子器件組成。該裝置涵蓋了可編程控制技術，位置控制技術、氣動技術、檢測技術等，是機電一體化的典型代表儀器之一。本文介紹的機械手是由 PLC輸出兩路脈沖，分別驅動橫軸、豎軸步進電機驅動器，控制機械手橫軸和豎軸的精確定位，微動開關將位置信號傳給 PLC主機；直流電機拖動手爪和底盤旋轉，位置信號由旋轉碼盤和接近開關反饋給 PLC 主機；電磁閥控制氣開閥的開關來控制機械手手爪的張合，從而實現(xiàn)機械手精確運動的功能。本課題擬開發(fā)的物料搬運機械手可在空間抓放物體，動作靈活多樣 ，可代替人工在高溫和危險的作業(yè)區(qū)進行作業(yè)，并可根據(jù)工件的變化及運動流程的要求隨時更改相關參數(shù) 機械手的概述 機械手是在機械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技術特別是電子計算機的廣泛應用，機器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術領域內迅速發(fā)展起來的一門新興技術，它更加促進了機械手的發(fā)展，使得機械手能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結合。 廣東水利電力職業(yè)技術學院 7機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復工作和勞動、不知疲勞、不怕危險、抓舉重物的力量比人手大等特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越 廣泛地得到了應用，例如： (1)機床加工工件的裝卸，特別是在自動化車床、組合機床上使用較為普遍。 (2)在裝配作業(yè)中應用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來裝配印制電路板，在機械行業(yè)中它可以用來組裝零部件。 (3)可在勞動條件差，單調重復易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動。 （ 4）可在危險場合下工作，如軍工品的裝卸、危險品及有害物的搬運等。 (5）宇宙及海洋的開發(fā)。 (6)軍事工程及生物醫(yī)學方面的研究和試驗。 機械手傳送工件系統(tǒng)示意圖， 如圖 1 所示 ： 8 圖 1 機械手傳送示意及操作面板圖 廣東水利電力職業(yè)技術學院 9第一章 緒 論 機械手的概述 機械手是一種能按給定的程序或要求，自動地完成物件（如材料、工件、零件或工具等）傳送或操作作業(yè)地機械裝置，它能部分地代替人地手工勞動。 機械手是一種能自動化定位控制并可重新編程序以變動的多功能機器，它有多個自由度，可用來搬運物體以完成在各個不同環(huán)境中工作。 機械手主要由手部和運動機構組成。手部是用 于夾 持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結構形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構，使手部完成各種轉動（擺動）、移動或復合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構的升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式，稱為機械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有 6個自由度。自由度是機械手設計的關鍵參數(shù)。自由度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結構也越復雜。一般專用機械手有 2～ 3 個自由度。 對于機械手，它 能模仿人手和 手 臂的某些動作功能，用 于 按固定程 序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。 機械手技術涉及到力學、機械學、電氣液壓技術、自動控制技術、傳感器技術和計算機技術等科學領域，是一門跨學科綜合技術。 隨著社會發(fā)展，這種技術逐漸發(fā)展并得到完善，形成了一門具有良好發(fā)展前景的學科！ 機械手的組成及其相互間的關系如圖 1－ 1所示。 手部（或稱抓取機構）； 傳送機構（或稱臂部）； 驅動部分； 控制部分； 其它部分（如機體、檢測裝置等）。 驅動部分 傳送機構 控制部分 行程檢測裝置 機體 手部 傳感裝置 被傳送物件 圖 1－ 1 機械手的組成及其相互間關系 機械手的分類 按使用范圍分類 10 機械手 分為專用機械手和通用機械手，具體 一般分為三類。第一類是不需要人工操作的通用機械手。它是一種獨立的不附屬于某一主機的裝置。它可以根據(jù)任務的需要編制程序，以完成各項規(guī)定操作。它的特點是具備普通機械的物理性能之外，還具備通用機械、記憶智能的三元機械。第二類是需要人工操作的，稱為操作機。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電訊號操作機械手來進行探測月球等。工業(yè)中采用的鍛造操作機也屬于這一范疇。第三類是專用機械手，主要附屬于自動機床或自動線上，用以解決機床上下料和工件傳送。這種機械手在國外稱為“ Mechanical hand”，它是