【正文】 ，輸出軸40，齒輪43以及齒條42和48組成（見自動換刀機械手圖）。整個機械手由機械臂伸縮機構，機械手爪開合機構，回轉機構及裝卸刀具直線運動機構組成（見自動換刀機械手的驅動裝置和驅動裝置外形圖）。 機械手的驅動裝置這種機械手的拔刀、插刀動作，大都由液壓油缸來完成。采用發(fā)蘭式夾持，當應用中間搬運裝置時，可以很方便地從一個機械手將刀具夾頭過渡到另一個輔助機械手上去，刀具夾頭采用帶洼形的法蘭盤夾持刀夾。 刀具夾持方式的選擇 在刀具自動交換裝置上，機械手夾持刀具的方法大體上可以分為以下兩類：（1）柄式夾持（軸向夾持）。對于雙臂回轉式機械手的手爪，大都采用機械鎖刀方式。 結論：機械手的手爪在抓住刀具后，必須有鎖刀功能，以防止在換刀過程中掉刀或刀具被甩出。在手爪中設有定位銷，使刀具在手爪中定位。使用也較普遍。（2）鉗形杠桿機械手。 機械手爪形式的選擇常見的手爪形式有：（1）機械鎖刀手爪——彈簧銷式手爪，使用這種形式的抓持機構，手爪不需要設置專門的傳遞裝置，因而結構簡單，使用廣泛。如果我們采用不能伸縮的機械手，由于機械手回轉時其手部回轉半徑較大，如刀庫中刀具排得較密，可能碰撞刀具，且用這種類型的機械手直接在刀庫與主軸之間換刀，只宜采用順序換刀或刀具編碼式任意選刀，不然，換刀時間將增加。（6）雙臂端面夾緊式機械手：如下圖6所示：這種機械手只是在夾緊部位上和前幾種不同，上述幾種機械手均靠夾緊刀柄的外圓表面來抓住刀具，而此種機械手則是夾緊刀柄的兩個端面。卸刀手完成往主軸上取下“舊刀”歸回刀庫的運動，裝刀手執(zhí)行從刀庫取出“新刀”裝入主軸的運動。（5）雙臂往復交叉式機械手：如下圖5所示：這種機械手的兩臂可往復運動，并交叉成一定角度。（4）雙機械手：如下圖4所示：圖4. 雙機械手這種機械手相當與兩個單臂單爪機械手，相互配合起來進行自動換刀。之后又同時將刀具歸回刀庫及裝入主軸，是目前加工中心機床上最為常用的一種形式，換刀時間要比前兩種都短。（2）單臂雙爪回轉式機械手：如下圖2所示： 圖2. 單臂雙爪回轉式機械手這種機械手的手臂上有兩個卡爪，兩個卡爪各有所分工，一個卡爪只執(zhí)行從主軸上取下“舊刀”送回刀庫的任務，另一個卡爪則執(zhí)行由刀庫取出“新刀”送到主軸的任務，其換刀時間較上述單爪回轉式機械手要短。 機械手的種類選擇常見的機械手種類有:（1）單臂單爪回轉式機械手：如下圖1所示： 圖1. 單臂單爪回轉式機械手這種機械手擺動的軸線與刀具主軸平行，機械手的手臂可以回轉不同的角度來進行自動換刀，適用于刀庫換刀位置與刀座的軸線平行的場合。機械手是自動換刀裝置中交換刀具的主要工具，它擔負著把刀庫上的刀具送到主軸上，同時把主軸上已用過的刀具返回刀庫上的任務。手臂同時伸出直線回程插入刀具松手同時縮回復位。手臂同時伸出直線回程插入刀具松手同時縮回復位]的全部換刀動作，并保證換刀過程中的可靠性、安全性以及穩(wěn)定性。（6）對設計中出現的齒輪、軸等重要零部件通過計算確定尺寸后，要進行安全校核。加工中心換刀機械手的設計是在實現手指夾緊、手臂伸縮、手架伸縮以及手架旋轉運動的基礎上，實現其準確、快速、可靠、穩(wěn)定的換刀。并且機械手有幾個方向上的自由度，可以進行多方位工作。由于機械手的存在，使得在現代化的企業(yè)中可以很好的實現自動化和減少人工費用,同時可以解決在生產過程中，作業(yè)者勞動強度大的難題并能滿足加工中人工無法達到的精度要求。設計的主要內容有機械手臂和機械手的驅動系統(tǒng)的設計。其中機械手是近代自動控制領域中出現的一項新技術，它的發(fā)展是由于其積極作用正日益為人們所認識，因此設計機械手有著很大的意義：（1）能夠部分地代替人工操作，減輕人力勞動；（2）能夠按照生產工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸，改善勞動條件，大大的避免了人身事故；（3）能夠顯著的提高勞動生產率，加快實現工業(yè)生產機械化和自動化的步伐。 設計意義伴隨著機電一體化在各個領域的應用，機械設備的自動控制成分顯得越來越重要，由于工作的需要，人們經常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強度，甚至于危害生命安全。 設計目的及意義 設計目的本次設計主要為臥式加工中心設計其用于換刀的機械手部分，目的是為了使加工中心能夠更快的工作，使加工中心能夠得到更加充分的利用，以實現其價值所在。例如，德國的CLOOS、REIS、KUKA公司；瑞典的ABB公司；奧地利的IGM公司；意大利的CAMAU公司；日系有OTC、Panasonic、FANUC公司在機器人方面都做的比較好。不僅如此，我國目前已基本掌握了機器人操作機的設計制造技術、控制系統(tǒng)硬件和軟件設計技術、運動學和軌跡規(guī)劃技術，生產了部分機器人關鍵元器件。在國際強手面前，國內的機械手企業(yè)面臨著相當大的競爭壓力。我國的機械手起步于20世紀70年代初期，經過30多年發(fā)展，大致經歷了3個階段：70年代萌芽期、80年代的開發(fā)期和90年代的應用化期。據不完全統(tǒng)計，全世界的工業(yè)機器人中大約有近一半的工業(yè)機器人用于各種形式的加工中心的自動換刀領域。因此，將臥式加工中心的機械手設計作為畢業(yè)設計題目，迎合了裝備制造業(yè)發(fā)展趨勢。臥式加工中心換刀機械手設計1 前言 機械手發(fā)展歷史與現狀隨著經濟的不斷發(fā)展，客戶的需求日益多樣化，人們對制造企業(yè)的生產模式提出了更高的要求，大批量的生產方式將逐漸被模塊化、柔性化的生產方式所取代。因此，企業(yè)對制造裝備提出了更高的要求，柔性化的數控加工設備將成為裝備制造業(yè)發(fā)展的主流。臥式加工中心的換刀機械手是自動換刀裝置中交換刀具的主要工具，它用來把刀庫上的刀具送到主軸上，同時把主軸上已用過的刀具返回刀庫。目前用得最廣泛的是模仿人的手臂功能的多關節(jié)機器人，其手臂靈活性最大，可以使換刀卡爪的空間位置和姿勢調至任意狀態(tài)，滿足換刀需求。在我國，機械手市場份額大部分被國外機械手企業(yè)占據著。如今，我國正在從一個“制造大國”向“制造強國”邁進，中國制造業(yè)面臨著與國際接軌、參與國際分工的巨大挑戰(zhàn)，政府務必會加大對機器人的資金投入和政策支持，將會給機械手產業(yè)發(fā)展注入新的動力。國際上，目前機器人界都在加大科研力度，進行機器人共性技術的研究。從機器人技術發(fā)展趨勢看，自動換刀機器人和其它工業(yè)機器人一樣，正在不斷向智能化和多樣化方向發(fā)展。再者，使用了機械手，有效的減少了由于人工換刀帶來的生產效率低，并且容易出事故的弊端。因此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。2 設計內容本次設計參照設計項目要求及技術指標確定機械手結構設計和驅動裝置所要選用等技術參數，確定結構方案，繪制部件裝配圖及主要零件圖紙。該機械手的手臂伸縮運動擬采用回轉液壓缸聯合齒輪齒條傳動，能較好地解決機械手在運動過程中的動力問題，具有傳動平穩(wěn)，機械效率高等優(yōu)點。由于采用齒輪傳動使得機械手可以傳遞較大的動力，并且由于內部軸及外部外筒在作用使其可以承受較大的扭矩和足夠的應力變化。其驅動系統(tǒng)的回轉與直線運動擬采用液壓缸來實現，在液壓缸兩端設有緩沖裝置，可防止活塞與液壓缸端面的撞擊。設計的具體內容如下：（1）根據目前常用的加工中心換刀機械手的換刀方式，對手臂伸縮與手指夾緊機構、手架旋轉與手架伸縮機構的設計提出幾種方案，并通過對所提出方案的論證分析，選擇一種較為理想的方案進行具體的設計；（2）對所選設計方案中換刀機械手的組成機構進行分析；（3）對加工中心換刀機械手的手指夾緊力進行分析與計算，并對其關鍵部位進行校核，以保證換刀的可靠性；（4）確定各個運動的驅動機構；（5）對設計中所設計到的液壓缸通過計算確定某個部分結構的具體尺寸，并對活塞桿的強度、穩(wěn)定性以及螺栓的強度進行校核，以保證加工中心換刀機械手能夠穩(wěn)定、可靠的完成換刀過程。經過以上設計內容，可達到設計的目的和要求，使機械手做到 [開始（縮手）伸手抓住刀具并夾緊直線伸出拔出刀具手臂同時縮回逆時針旋轉180176。3 設計方案 機械手換刀運動流