【正文】 工業(yè)機械手沒有腕部自由度。由于通用程控機械手土作程序能夠隨時改變，適應(yīng)性強，所以在加上品種多樣、批量中小的生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。工業(yè)機器人的廣泛使用，不僅能夠替代繁重的手工勞動，而且綜合了人工勞動和機器工作兩個方而的特長。關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；機械手；氣動元件；伺服電機I ABSTRACTABSTRACTThis design mainly aims at the manipulator of the CNC lathe processing rotor of loading process, and analysis the motion process of workpiece by the production line to the workbench. Mainly adopts pneumatic ponents, gas, manipulator grasping and flip functions such as oscillating cylinder, servo motor and ball screw is used to implement manipulator transverse shift, in order to realize the movement of the scheme. Through the design of manipulator used in CNC lathe design steps and methods of systematic knowledge, according to its design manipulator that economy is applicable, and the cylinder of the structure and working principle of the prehensive control.Keywords: Numerical control lathe；manipulator；Pneumatic ponents；Servo motor目錄目錄摘要 IABSTRACT II第一章 緒論 1 1 2 3 4 5 5 6第二章 機械手設(shè)計方案 7 7 7 7 8 8 9第三章 各部分詳細設(shè)計 11 11 12 13 14 14 14 16 16 18 22 22 23 24 24 25 26 26 27 28 29 30第四章：公差配合的選取 31 31 31 31 32 32 33 聯(lián)軸器的公差配合選取 33第五章 設(shè)計總結(jié) 34第六章 結(jié)論 40參考文獻 41致 謝 421 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第一章 緒論在機械行業(yè)中，隨著生產(chǎn)技術(shù)要求不發(fā)展，現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模不斷增大，生產(chǎn)效率不斷提高。在生產(chǎn)線上由人工進行物料上下料已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要，并且隨著人力勞動成本的提高，各生產(chǎn)廠商為了節(jié)約成本，提高效率，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化，對上下料機械手的需要程度也不斷提高。能夠同時體現(xiàn)人對工作情況中突發(fā)事件的判斷的處理能力以及機器本身具有的連續(xù)工作、加工精度穩(wěn)定的能力，同時，機器人還具有反應(yīng)時間短、功率輸出大、精度穩(wěn)定性高、信號處理方便等優(yōu)點，是工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的高科技產(chǎn)品，也是制造領(lǐng)域不可或缺的自動化機械設(shè)備。工業(yè)機械手是由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)所組成的，其示意圖如下所示：圖11 機械手系統(tǒng)組成一：執(zhí)行機構(gòu)：執(zhí)行機構(gòu)由抓取部分（手部），腕部，臀部等運動部件組成。臀部：手臂部件是機械手的主要握持部件。液動式的輸出力大，臂力可達lO0ON以上，且可用電液伺服機構(gòu)，可實現(xiàn)連續(xù)控制，使工業(yè)機械手的用途和通用性更廣，定位精度一般在1mm范圍內(nèi)。第三類為專用機械手，其主要是附屬于機床或自動生產(chǎn)線上，用以解決機床的上下料功能及工件的輸送功能，該種機械手在軸類及盤類零件的加工機床或生產(chǎn)線上應(yīng)用尤其廣泛，專用機械手可以根據(jù)不同的驅(qū)動結(jié)構(gòu)設(shè)計不同的手爪。其特點是以空氣為介質(zhì)，成本低廉、取用方便，使用安全性高，適用一于易燃易爆等場合。3)機械驅(qū)動機械手。 l)點位控制。其缺點是價格高、效率低，又限制其更為廣泛的應(yīng)用。其二，PC機的開放型控制器是機械手體系發(fā)展的一個主要方向，其目的就是為了完善機械手，使其逐漸走向網(wǎng)絡(luò)化和標準化。為防止握力過大引起物件損壞或握力過小引起物件滑落下來，一般采用兩種方法。至于在汽車工業(yè)和電子工業(yè)之類的費工的工業(yè)部門，機械手的應(yīng)用情況決不能說是很好的。因此上料的時候，必須保證工件的定位精度，又要確保每次上料的一致性，傳統(tǒng)的人工上料不僅勞動強度很大，上料精度也很不好控制。本課題針對企業(yè)實際生產(chǎn)和發(fā)展需要，研究與開發(fā)數(shù)控外圓精車的機械手自動上下料系統(tǒng)，對促進國產(chǎn)高端制造裝備水平的提高無疑具有重要的研究與應(yīng)用價值，使系統(tǒng)的效率明顯的上一個臺階。 機械手的設(shè)計再考慮到零件結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，還要考慮到其材料工藝的選擇。按照工廠的實際生產(chǎn)要求，數(shù)控車削轉(zhuǎn)子的機械手上下料系統(tǒng)需要自動實現(xiàn)上料并且將加工完成的工件自動取下來然后將加工好的工件放到傳送帶上完成輸送功能。下面就幾個過程分別設(shè)計其運動實現(xiàn)方案：a）工件的夾緊和松開過程：根據(jù)任務(wù)書要求選擇用氣動元件，又考慮到該過程不需要提供很大的動力，僅需簡單，方便的元件就可以完成，考慮到大部分氣動元件都是氣缸，所以選擇用氣缸來提供動力，再根據(jù)工件為直徑30mm的轉(zhuǎn)子，需要完成對轉(zhuǎn)子的夾緊和松開兩個動作，根據(jù)《工業(yè)機械手設(shè)計》選擇用氣爪來實現(xiàn)動作要求！b）工件沿y軸翻轉(zhuǎn)90度過程：方案一：這個過程需要將機械手翻轉(zhuǎn)90度，選擇轉(zhuǎn)動的元件實現(xiàn)功能。選用氣缸提供動力，根據(jù)《氣缸的工作原理及應(yīng)用入門》選擇回轉(zhuǎn)氣缸來實現(xiàn)功能！c）工件沿Z軸上下移動：動力源由氣動提供，根據(jù)《氣缸的工作原理及應(yīng)用入門》選擇雙軸氣缸實現(xiàn)工件的上下移動！d）工件沿x軸的來回移動：該運動過程是直線運動，能夠直接實現(xiàn)直線運動的有很多方式，比如帶傳動，或是曲柄滑塊機構(gòu)的運動。 液壓與氣動是兩種應(yīng)用廣泛的傳動技術(shù)，兩者相對比，各有優(yōu)缺點。 氣動技術(shù)相對于液壓技術(shù)缺點如下: ，除去其雜質(zhì)并進行干燥。其發(fā)展趨勢正在向微型化、模塊化方向發(fā)展。：用膜片代替活塞，只在一個方向輸出力，用彈簧復(fù)位。負載率：指氣缸軸向負載力F與氣缸理論輸出力F1之比。氣動手爪的開閉一般是通過由氣缸活塞產(chǎn)生的往復(fù)直線運動帶動與手爪相連的曲柄連桿、滾輪或齒輪等機構(gòu)，驅(qū)動各個手爪同步做開、閉運動。擺動氣缸根據(jù)結(jié)構(gòu)不同可以分為齒輪齒條式和葉片式兩種方式。圖36 齒輪齒條式擺動氣缸根據(jù)齒輪齒條式和葉片式兩種氣缸的對比，明顯齒輪齒條式氣缸在結(jié)構(gòu)和效率上都要比葉片式優(yōu)良，所以這里選擇齒輪齒輪齒條式的擺動氣缸來完成所需運動?？紤]到該機械手主要是傳遞運動，所傳遞的動力很小，工件的質(zhì)量也很小，所以主要計算其所受的重力。雙軸氣缸的原理：雙軸氣缸和一般的氣缸的區(qū)別在于其上加了一根導(dǎo)桿，主要用于長行程的場合，由于行程比一般的氣缸的行程長，所以必須加一根導(dǎo)桿做導(dǎo)向作用，這樣就能是活塞桿在長行程的過程不會發(fā)生偏移，使導(dǎo)向精度更高，同時也增強了氣缸的強度，能夠承受較大的橫向力矩和負載。同時本設(shè)計要求保證較高的精度，帶傳動沒有準確的傳動比，這對工件在上下料時具體的位置要求得不到保證，所以該方案不能滿足設(shè)計要求。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。所以，滾珠絲桿采用的是THK精密滾珠絲桿，其總長為1160mm，外徑為40mm，精度可達到伺服電機是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機，是一種補助馬達間接變速裝置。聯(lián)軸器是用來聯(lián)接不同機構(gòu)中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機械零件。國家標準對配合規(guī)定有兩種基準制，即基孔制配合和基軸制配合。根據(jù)兩件的裝配要求，選取各種合適的配合以達到目的。連接螺釘?shù)目滓惨庸ぃ璞ＷC一定粗糙度，該氣缸選取公差主要由軸承的配合公差和活塞的配合公差，以及齒輪軸和連接孔連接時的配合公差。圓柱銷和聯(lián)軸器孔的配合為過盈配合，要求過盈很大，所以根據(jù)《互換性與技術(shù)測量》表110和表111查的選擇軸與孔的公差配合所以選取第五章 設(shè)計總結(jié)本次設(shè)計課題是校外題目，后來改回學(xué)校由老師帶。在保證強度足夠滿足的情況下，指導(dǎo)老師給我提了意見，讓我將結(jié)構(gòu)改為如下方式：圖52 修改后支撐座這兩種設(shè)計方式的比較起來我最初的設(shè)計方式的確很浪費材料。比如一張零件圖的標注如下：圖55 修改前尺寸標注這張圖紙在標注上就出現(xiàn)很多問題。該機械手反應(yīng)速度靈敏，精度要求高，能同時完成多個功能，在對工件進行安裝和定位時更加精確和可靠。 參考文獻[1]余達太，[M].北京:冶金上業(yè)出版社，1999.[2]—我國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干思考[J].機器人技術(shù)與應(yīng)用，[3][M].北京:北京理土大學(xué)出版社，2007[4]《工業(yè)機械手》—機械結(jié)構(gòu)(上冊)[S].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1978 .5[5]陸祥生，[M].北京:中國鐵道出版社，[6]吳宗澤，（第三版）[M].北京：[7][M].成都：[8]（第四版）[M].北京：[9][M].北京：[10][M].北京：[11][M].哈爾濱：[12][M].上海：致 謝本次畢業(yè)設(shè)計由符純?nèi)A老師指導(dǎo)完成,在這次設(shè)計過程中，符純?nèi)A老師給了細心的指導(dǎo)，對我整個設(shè)計提出了指導(dǎo)意見，讓我能夠順利完成。后來指導(dǎo)老師耐心的講解了怎樣標注，我明白了怎樣標注，得到了很大的提高。第三：設(shè)計時出現(xiàn)的設(shè)計原理發(fā)生很大的錯誤。第一：設(shè)計是材料的選用上出現(xiàn)很多問題。由于軸承是標準件，所以固定不變，主要調(diào)節(jié)軸的公差。根據(jù)《互換性與技術(shù)測量》，由于活塞在氣缸內(nèi)做來回運動，所以要求有一定的間隙，但是間隙不能過大，如果間隙過大，氣體就會通過活塞產(chǎn)生泄露，所以根據(jù)《互換性與技術(shù)測量》表110和表111查的選擇軸與孔的公差配合為的基孔制。基孔制配合的孔稱為基準孔，標準規(guī)定基準孔的基本偏差（下偏差）為零（即EI=0），基準孔的代號為“H”.基軸制配合：基本偏差為一定的軸公差帶與不同基本偏差的孔公差帶形成各種配合的一種制度。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。伺服電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應(yīng)，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。滾珠在循環(huán)過程中有時與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)；始終與絲杠保持接觸的稱為內(nèi)循環(huán)。實現(xiàn)法案：采用已有的雅馬哈機械手的原理，模仿雅馬哈結(jié)構(gòu)，由伺服電機旋轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器和滾珠絲桿軸連接，帶動滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)，再設(shè)計一個連接器套在滾珠絲桿上并時另一端和機械手連接，滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)帶動連接器水平移動，這樣就將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化成機械手的水平移動！圖310 雅馬哈機械手方案評估：采用伺服電機驅(qū)動可使控制速度，位置精度非常準確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象，動作反應(yīng)快，過載能力大，調(diào)速范圍寬，低速力矩大，波動小，運行平穩(wěn)。因為這里氣缸主要用于實現(xiàn)機械手的上下運動，考慮到行程略長，所