鋸片磨床機械手畢業(yè)設計

1、總目錄1 畢業(yè)論文任務書2 畢業(yè)論文開題報告 3 文獻綜述4 畢業(yè)設計說明書5 外文文獻翻譯6 謝辭畢業(yè)設計（論文）任務書題 目 鋸片磨床機械手 指導教師 院 系 專 業(yè) 班 級 學 號 姓 名 一、 論文（設計）方向：上下料機械手的設計 二、 主要參考資料：1 張利平.液壓氣動技術實用問答j.北京：化學工業(yè)出版社，2007.82張利平.液壓氣動技術速查手冊s.北京：化學工業(yè)出版社，2006.123劉延俊，關浩，周德繁.液壓與氣壓傳動j.高等教育出版社,2007.54徐灝.機械設計手冊第五卷 s.北京：機械工業(yè)出版社，19925吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊 s.北京：高等教育出版社，2

2、0066【日】日本機器人學會，編新編機器人技術手冊宗光華、程君實譯，科學出版社 20077 徐元昌主編，工業(yè)機器人中國輕工業(yè)出版社 1999.88 高安邦主編，新編機床電氣與plc控制技術機械工業(yè)出版社2008.29 費仁元主編，機器人機械設計和分析 北京工業(yè)大學出版社 1998.910機械設計手冊編委會、機械設計手冊單行本（氣壓傳動與控制）、北京、機械工業(yè)出版社，200111機械設計手冊編委會、機械設計手冊單行本（滾動軸承）、北京、機械工業(yè)出版社，2001三、 課題的內容和任務要求：設計一臺鋸片磨床上下料機械手。1設計說明書1份，達0.3萬字以上，且要符合規(guī)范要求；外文翻譯達0.2萬字以上2

3、設計圖樣全部用cad繪制，具體設計的圖樣有：（1）總裝配圖1張；（2）重要零件圖若干。四、 畢業(yè)論文（設計）進度安排：起 訖 日 期工 作 內 容備 注09.02.16-09.02.22調查研究，收集資料，熟悉課題，完成開題報告前期檢查09.02.23-09.03.15總體設計，方案論證09.03.16-09.03.22零件設計階段中期檢查09.03.23-09.04.1編寫說明書后期檢查09.04.2-09.04.10復查材料，準備答辯答辯資格審查09.04.11-09.04.12答辯學生（簽名）： 年 月 日指導教師（簽名）： 年 月 日系畢業(yè)設計（論文）工作指導小組意見：組長（簽名） 年

4、 月 日 二級學院（直屬系）畢業(yè)論文工作領導小組審核意見：主管領導（簽名） 年 月 日 麗水學院畢業(yè)設計（論文）開 題 報 告 （200 9 屆）題 目 鋸片磨床機械手 指導教師 李盛宇、呂永昌 院 系 機械系 班 級 機自05 學 號 3號 姓 名 鄭曉云 二 九 年 二 月 十六 日一、 選題的意義機械手是在機械化，自動化生產過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產過程中，機械手被廣泛的運用于自動生產線中，機器人的研制和生產已成為高技術鄰域內，迅速發(fā)展起來的一門新興的技術，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。機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有

5、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力大的特點，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。在工業(yè)生產過程中，尤其在自動流水線上，零件的加工和搬運都可能用到機械手。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，故設計鋸片磨床機械手，它能大大改善工人的勞動條件，減輕工人的勞動強度，顯著地提高勞動生產率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產機械化和自動化的步伐。二、 研究的主要內容，擬解決的主要問題（闡述的主要觀點） 設計一臺鋸片磨床機械手，該機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。研究的基本內容： 重點針對鋸片磨床機械手的腰

6、座、手臂、手爪等各部分機械結構以及機械手控制系統(tǒng)進行了詳細的設計。具體包括機械手的總體設計，腰座結構的設計，機械手手臂結構的設計，末端執(zhí)行器（手爪）的結構設計，機械手的機械傳動機構的設計，機械手驅動系統(tǒng)的設計，基于plc對機械手的控制系統(tǒng)的設計，通過對機械手作業(yè)的工藝過程和控制要求的分析，設計控制系統(tǒng)的硬件電路，同時編制了機械手的控制程序。 解決的主要問題：1機械手實現(xiàn)準確的運動。 2機械手取料可靠，結構簡單。三、研究（工作）步驟、方法及措施（思路）研究（工作）步驟：1熟悉課題，調查研究，收集資料。2總體設計，方案論證。3結構設計與計算4零件設計階段。5編寫技術文件。研究方法及措施：本課題擬采

7、用到圖書館和網上查看資料尋找實現(xiàn)類似功能的機械手相關信息，了解其結構，及設計方案，然后在此基礎上創(chuàng)新改進以實現(xiàn)其功能。具體內容包含以下幾個方面：（1） 查閱相關資料，在明確所需解決問題的前提下，提出實現(xiàn)鋸片磨床機械手總體設計方案，可提出多個設計方案，通過比較擬訂最后方案和工作原理。（2） 機械手機械結構設計包括機械手手臂的設計和末端執(zhí)行器的機構設計，根據機械手所要上料的參數確定取料手的機構，提出了夾鉗式、磁吸式、真空吸盤式多種方案，最終確定方案。（3） 機械手驅動系統(tǒng)及傳動系統(tǒng)的選擇，提出了液壓、氣壓、電力驅動，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

8、案。（4） 機械手控制裝置的設計擬采用可編程序控制器(plc)對機械手進行控制，根據機械手預期要實現(xiàn)的運動編寫程序，并設計電子線路。（5） 在工作原理圖的指導下，應用所學知識對該機構的傳動系統(tǒng)進行相關的設計計算。在設計過程中，不斷修改完善，使該機構能真正的適應生產需要，減少工人的勞動強度，提高加工精度和生產效率。四、畢業(yè)論文（設計）提綱摘要畢業(yè)設計調研報告引言第一章概述1-1工業(yè)機械手概述1-2國內外發(fā)展狀況1-3機械手的組成1-4機械手的分類1-5機械手的意義第二章 機械手總體設計2-1機械手的設計分析2-2總體方案擬定2-3機械手主要技術性能參數第三章鋸片磨床機械手機械本體設計3-1 末端

9、執(zhí)行器的結構設計3-2 機械手手臂結構的設計3-3 機械手腰座結構的設計第四章 機械手的驅動傳動部分4-1方案的確定4-2氣缸的選擇第五章 基于plc對機械手控制系統(tǒng)的設計第六章 設計體會參考文獻五、主要參考文獻1 張利平.液壓氣動技術實用問答j.北京：化學工業(yè)出版社，2007.82張利平.液壓氣動技術速查手冊s.北京：化學工業(yè)出版社，2006.123劉延俊，關浩，周德繁.液壓與氣壓傳動j.高等教育出版社,2007.54徐灝.機械設計手冊第五卷 s.北京：機械工業(yè)出版社，19925吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊 s.北京：高等教育出版社，20066 【日】日本機器人學會，編新編機器人技術

10、手冊宗光華、程君實譯，科學出版社 20077 徐元昌主編，工業(yè)機器人中國輕工業(yè)出版社 1999.88 高安邦主編，新編機床電氣與plc控制技術機械工業(yè)出版社2008.29 費仁元主編，機器人機械設計和分析 北京工業(yè)大學出版社 1998.910機械設計手冊編委會、機械設計手冊單行本（氣壓傳動與控制）、北京、機械工業(yè)出版社，200111機械設計手冊編委會、機械設計手冊單行本（滾動軸承）、北京、機械工業(yè)出版社，2001指導教師意見：簽名： 年 月 日系畢業(yè)設計（論文）工作指導小組意見： 簽名：年 月 日二級學院(直屬系)畢業(yè)設計（論文）工作領導小組意見：簽名：年 月 日 工業(yè)機器人工業(yè)機器人由作機(

11、機械本體)、控制器、伺服驅動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構成，是一種仿人作，自動控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動化生產設備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產。它對穩(wěn)定、提高產品質量，提高生產效率，改善勞動條件和產品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機器人應用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標志。工業(yè)機器人最早應用在汽車制造業(yè)，常用于焊接、噴漆、上下料和搬運。工業(yè)機器人延伸和擴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)境中的工作；代替人完成繁重、單調重復勞動，提高勞動生產率，保證產品質量。工業(yè)機器人與數控加工中心，自動搬運小車及其自動檢測系統(tǒng)

12、可組成柔性制造系統(tǒng)（fms）和計算機集成制造系統(tǒng)（cims）、實現(xiàn)生產自動化。隨著工業(yè)機器人技術的發(fā)展，其應用已擴展到宇宙探測、深海開發(fā)、核科學研究和醫(yī)療福利領域?，F(xiàn)代工業(yè)機器人起源于數控機床和遠程控制器。1954年，美國的george devol首先把遠程控制器的桿結構與數控銑床的伺服軸結合起來，研制出了第一臺通用機械手。自從機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技術的發(fā)展，特別是自動控制技術、集成電路技術及微型計算機技術的應用，在國際形式的推動下，各國在經濟上和科技上展開激烈的競爭，機器人的生產和應用隨之得到了迅速的發(fā)展。它經歷了第一代工業(yè)機器人的研究、實用化、普及，第二

13、代感知功能機器人的研究、實用化，以及第三代智能機器人的研究等各個階段。開發(fā)、應用機器人的規(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器人的開發(fā)和推廣工作。我國的機器人研究始于70年代。經過近20年努力，特別是經過“711”攻關、“863”計劃，取得了一批重要成果，掌握了機器人控制系統(tǒng)硬件設計、軟件設計、機器人語言等技術。 1986年國家把智能機器人列為高技術發(fā)展計劃，研究目標是跟蹤世界先進水平，工作內容主要是圍繞特種機器人進行攻關。進入90年代，在國內市場經濟發(fā)展的推動下，確定了特種機器人與工業(yè)機器人及其應用工程并重、以應用帶動關鍵技術和基礎研究的發(fā)展方針，實現(xiàn)了高技術發(fā)展與國民經濟主

14、戰(zhàn)場的密切銜接，研制出有自主知識產權的工業(yè)機器人系列產品，并小批試產，完成了一批機器人應用工程，建立了9個機器人產業(yè)化基地和7個科研基地。我國機器人發(fā)展已跨過了起步階段，走上了進步和發(fā)展的道路。今后的任務是把機器人技術推廣到更多的工業(yè)自動化生產領域和其他更廣泛的應用領域，大力開展跨區(qū)域交流合作，與國際接軌，早躋身于世界先進行列。 雖然，目前工業(yè)機器人的技術已經很發(fā)達了，但其制造成本和對使用者的素質要求很高，在高端產業(yè)集成化制造業(yè)中廣泛應用，而在中小制造業(yè)中，零散化的制造過程中，卻很少應用。工業(yè)機器人技術的發(fā)展趨勢：1提高運動速度和動作精度，減少重量和占用空間，加速機器人功能部件的標準化和模塊組

15、合化；將機器人的回轉、伸縮、俯仰和擺動等各種功能的機械模塊和控制模塊、檢測模塊組合成結構和用途不同的機器人。2開發(fā)新型結構，如開發(fā)微動機構保證動作精度；開發(fā)多關節(jié)、多自由度的手臂和手指；研發(fā)新型的行走機構，以適應各種作業(yè)需要。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)進行問題求解，動作規(guī)劃，采用微機控制。機器人是現(xiàn)代科學發(fā)展的結果之一，它以機械工程學、控制工程學、計算機工程學、生命科學等技術為基礎的綜合性系統(tǒng)技術。工業(yè)機器人正在向智能機器人的方向發(fā)展。它的發(fā)展涉及材料、動力、通信和控制諸多方面。生產中應用機械

16、手可以提高生產的自動化水平，可以減輕勞動強度、保證產品質量、實現(xiàn)安全生產;尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進行正常的工作，意義更為重大。因此，在機械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用。機械手的結構形式開始比較簡單，專用性較強，僅為某臺機床的上下料裝置，是附屬于該機床的專用機械手。隨著工業(yè)技術的發(fā)展，制成了能夠獨立的按程序控制實現(xiàn)重復作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機械手”，簡稱通用機械手。由于通用機械手能很快的改變工作程序，適應性較強，所以它在不斷變換生產品種的中小批量生產中獲得

17、廣泛的引用。 氣壓傳動機械手是以壓縮空氣的壓力來驅動執(zhí)行機構運動的機械手。其主要特點是:介質提取極為方便，輸出力小，氣動動作迅速，結構簡單，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械手的結構大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進行工作。 氣動技術有以下優(yōu)點: (1)介質提取和處理方便。氣壓傳動工作壓力較低，工作介質提取容易，而后排入大氣，處理方便，一般不需設置回收管道和容器:介質清潔，管道不易堵存在介質變質及補充的問題. (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

18、般不卜澆塞僅為油路的千分之一)，空氣便于集中供應和遠距離輸送。外泄漏不會像液壓傳動那樣，造成壓力明顯降低和嚴重污染。 (3)動作迅速，反應靈敏。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，便于自動控制。 (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，機器及其工藝流程不致突然中斷。 (5)工作環(huán)境適應性好。在易燃、易爆、多塵埃、強磁、強輻射、振動等惡劣環(huán)境中，氣壓傳動與控制系統(tǒng)比機械、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。 (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、輔件的材質和加工精度

19、要求，制造容易，成本較低。傳統(tǒng)觀點認為: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，抓舉力較小。雖然氣動技術作為機器人中的驅動功能已有部分被工業(yè)界所接受，而且對于不太復雜的機械手，用氣動元件組成的控制系統(tǒng)己被接受，但由于氣動機器人這一體系己經取得的一系列重要進展過去介紹得不夠，因此在工業(yè)自動化領域里，對氣動機械手、氣動機器人的實用性和前景存在不少疑慮。參考文獻：1 【日】日本機器人學會，編新編機器人技術手冊宗光華、程君實譯，科學出版社 20072 徐元昌主編，工業(yè)機器人中國輕工業(yè)出版社 1999.83 高安邦主編

20、，新編機床電氣與plc控制技術機械工業(yè)出版社2008.24 費仁元主編，機器人機械設計和分析 北京工業(yè)大學出版社 1998.95真空吸盤的設計和應用作者:李雪梅,曾德懷,丁峰, 期刊-核心期刊2004年 第03期6吳惕華主編，機械制造自動化 中國自動化學會asea辦公室組編 ，機械工業(yè)出版社 2006.57 孫樹棟主編，工業(yè)機器人技術基礎西北工業(yè)大學出版社20 畢業(yè)設計說明書題 目 鋸 片 磨 床 機 械 手 二九年四月二十日 摘要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)機床無人生產，根據所要抓取物料的特點及機械手所工作的環(huán)境設計鋸片磨床機械手，所設計的機械手是針對抓取鋸片等類似

21、零件，要求能實現(xiàn)鋸片上料和下料的功能，并且要求結構簡單，使該機械手設計成為此類（抓取薄鋸片零件）中最經濟的機械手，它能改善工人的勞動條件，減輕工人的勞動強度，顯著地提高勞動生產率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產機械化和自動化的步伐。綜合運用所學的基本理論、基本知識和相關的機械設計專業(yè)知識，擬定機械手的總體方案，完成機械手重要零件的選型、完成機械手驅動系統(tǒng)及基于plc對機械手的控制。并繪制總裝圖和必要的零部件圖。關鍵詞：工業(yè)機械手 結構 氣動 控制系統(tǒng) abstractthis topic is to solve the matter that saw blades are retrieving and du

22、mping in the saw 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.the magic hand to design direct toward grab the saw blade parts a

23、nd the analogy.the fuction of this magic hand is retrieving and dumping the saw blades.the structure need to be simple. this magic hand we will design will be the most ecomonical hand in the hand of the grabbing the saw blade parts.it can improve the working condition,allievite the working strength,

24、increase the labor productivity dramatically,speed up the pace of the industry to mechanize and automate. apply comprehensivly the basic theories, basic knowledge and related machine design profession knowledge, draft the overall scheme ,complete the type election of the important part in the magic

25、hand,finish the driving system of the magic hand,and the plc-based towad controling the magic hand. at last finish the plan of the general assembly drawing,and the necessary parts drawing. key word: industry machine hand structure the pneumatic control system目錄畢業(yè)設計調研報告16引言161 概述16 1.1工業(yè)機械手概述16 1.2國內

26、外發(fā)展狀況17 1.3機械手的組成19 1.4機械手的分類19 1.5機械手的意義192 機械手總體設計20 2.1機械手的設計分析20 2.2總體方案擬定21 2.3機械手主要技術性能參數223鋸片磨床機械手機械本體設計24 3.1 末端執(zhí)行器的結構設計24 3.2 機械手手臂結構的設計28 3.3 機械手腰座結構的設計294 機械手的驅動傳動部分29 4.1方案的確定29 4.2氣缸的選擇325 基于plc對機械手控制系統(tǒng)的設計366 設計體會42參考文獻43 畢業(yè)設計調研報告 隨著人類進入信息時代，以計算機為核心的信息技術迅速發(fā)展和廣泛應用，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

27、是高科技產業(yè)，都離不開各種各樣的機械裝備，機械工業(yè)所生產裝備的性能、質量和運用，對國家經濟的發(fā)展和技術的進步有很大的影響。機械工業(yè)的規(guī)模和技術水平是衡量國家經濟實力和科學技術水平的重要標志。因此，世界各國都把發(fā)展機械工業(yè)作為發(fā)展本國經濟的戰(zhàn)略重點之一。鋸片磨床機械手是鋸片生產企業(yè)為改善工人的勞動條件，減輕工人的勞動強度，提高勞動生產率，在鋸片磨床或加工中心上加工鋸片時配備機械手，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，浪費了勞動力，而在市場上，大量的機械手可以隨處購買，但是專業(yè)針對抓取鋸片的機械手并不多見

28、，市場上的機械手多數是通用性，價格較昂貴，故設計一只針對抓鋸片的機械手是很有前景的。此機械手的設計加快實現(xiàn)工業(yè)生產機械化和自動化的步伐，并為專用機械手一族增貼一員。引言機械工業(yè)作為國家的基礎，國民經濟的基礎，具有舉足輕重的地位。不論是傳統(tǒng)工業(yè)，還是高科技產業(yè)，都離不開各種各樣的機械裝備，機械工業(yè)所生產裝備的性能、質量和運用，對國家經濟的發(fā)展和技術的進步有很大的影響。機械工業(yè)的規(guī)模和技術水平是衡量國家經濟實力和科學技術水平的重要標志。因此，世界各國都把發(fā)展機械工業(yè)作為發(fā)展本國經濟的戰(zhàn)略重點之一。作為一名機械設計制造及其自動化專業(yè)的學生，畢業(yè)設計是我們教學實踐中的最后一個環(huán)節(jié)，也是最重要的一個環(huán)節(jié)

29、。它綜合運用了大學四年內所學的理論知識，并結合了具體的實際要求，使我能在設計過程中對四年的所學所知有了更進一步的掌握和理解，也為以后的工作奠定良好的基礎。我會盡自己最大的努力做好。1 概述1.1工業(yè)機械手概述工業(yè)機械手（以下簡稱機械手）是近代自動控制領域中出現(xiàn)的一項新技術,并且成為現(xiàn)代機械制造生產系統(tǒng)中的一個重要組成部分。機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)由于其具有的高可靠性、編程方便、易于使用和修改、易于擴展和維護、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用。這種新技術發(fā)展很快逐

30、漸形成一門新興的學科機械手工程。工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產設備。工業(yè)機械手的是工業(yè)機器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預期的作業(yè)任務，在構造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應性。機械手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經濟各領域有著廣闊的發(fā)展前景。機械手實物圖如下圖所示： 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。機械手的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為大家所認識：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生產工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位

31、置來完成工件的傳送和裝卸；其三、它能操作必要的機具進行焊接和裝配，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率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產機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，應用的更為廣泛。因而，受到各先進國家的重視，投入大量的人力物力加以研究和應用。在我國，近幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的效果，受到機械工業(yè)部門的重視。1.2國內外發(fā)展狀況目前工業(yè)機械手主要用于機床加工、鑄造、熱處理等方面，無論數量、品種和性能方面還是不能滿足工業(yè)發(fā)展的需要。在國內主要是逐步擴大應用范圍，重點發(fā)展鑄造、熱處理方面的機械手，以減輕勞動強度，改善作業(yè)條件，在應用專用機械手的

32、同時，相應的發(fā)展通用機械手，有條件的還要研制示教式機械手、計算機控制機械手和組合機械手等。將機械手各運動構件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機構以及根據不同物料的夾緊機構，設計成典型的通用機構，所以便根據不同的作業(yè)要求選擇不同類型的運動機構和夾緊機構，即可組成不同用途的機械手。既便于設計制造，又便于更換工件，擴大應用范圍。同時要提高速度，減少沖擊，正確定位，以便更好的發(fā)揮機械手的作用。此外還應大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺、視覺等性能的機械手，并考慮與計算機連用，逐步成為整個機械制造系統(tǒng)中的一個基本單元。在國外機械制造業(yè)中工業(yè)機械手應用較多，發(fā)展較快。目前主要用于機床、橫鍛壓力機的

33、上下料，以及點焊、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。此外，國外機械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機械手。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，重點是研究視覺功能和觸覺功能。目前已經取得一定成績。視覺功能即在機械手上安裝有電視照相機和光學測距儀（即距離傳感器）以及微型計算機。工作是電視照相機將物體形象變成視頻信號，然后送給計算機，以便分析物體的種類、大小、顏色和位置，并發(fā)出指令控制機械手進行工作。觸覺功能即是在機械手上安裝有觸覺反饋控制裝置。工作時機械手首先伸出手指尋找工作，通過安裝在手指內的壓力敏感元件

34、產生觸覺作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小通過裝在手指內的敏感元件來控制，達到自動調整握力的大小。總之，隨著傳感技術的發(fā)展機械手裝配作業(yè)的能力也將進一步提高。將機械手各運動構件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機構以及根據不同物料的夾緊機構，設計成典型的通用機構，所以便根據不同的作業(yè)要求選擇不同類型的運動機構和夾緊機構，即可組成不同用途的機械手。既便于設計制造，又便于更換工件，擴大應用范圍。同時要提高速度，減少沖擊，正確定位，以便更好的發(fā)揮機械手的作用。本機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械手，是將機械手與柔性制造系統(tǒng)和柔性制作單元相結合，使機械能與鋸片磨床系統(tǒng)相結合或

35、與加工中心系統(tǒng)相結合，此機械手為典型的抓取薄片大面積的機械手，同類機械手在國內和國外都已有生產，但是多數同類機械手為通用機械手，價格較昂貴，結構復制，自由度大，但是針對中小型企業(yè)，企業(yè)人員在機械手的選型時考慮機械手要完成基本的功能的同時還極力追求在機械手價格低廉，故設計一只針對鋸片磨床機械手在鋸片生產行業(yè)是很有前景的。同時對國內機械手市場也起到了促進的作用。1.3機械手的組成以下結機械手由構：執(zhí)行機構驅動-傳動機構控制系統(tǒng)智能系統(tǒng)四部分組成。1.4機械手的分類機械手一般分為三類：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。它可以根據任務的需要編制程序，以完成各項規(guī)

36、定的操作。它的特點是具備普通機械的性能之外，還具備通用機械、記憶智能的三元機械。第二類是需要人工才做的，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。第三類是用專用機械手，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送。這種機械手在國外稱為“mechanical hand”，它是為主機服務的，由主機驅動；除少數以外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。在國外，目前主要是第一類通用機械手，國外稱為機器人。本課題所做的機械手是屬于第三類機械手。1.5機械手的意義隨著科學技術的發(fā)展，機

37、械手也越來越多的地被應用。在機械工業(yè)中，鑄、焊、鉚、沖、壓、熱處理、機械加工、裝配、檢驗、噴漆、電鍍等工種都有應用的實例。其他部門，如輕工業(yè)、建筑業(yè)、國防工業(yè)等工作中也均有所應用。在機械工業(yè)中，應用機械手的意義可以概括如下：1.5.1提高生產過程中的自動化程度應用機械手有利于實現(xiàn)物料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化的程度，從而可以提高勞動生產率和降低生產成本。1.5.2 改善勞動條件，避免人身事故在高溫、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，而應用機械手即可部分或全部代替人安全的完成作

38、業(yè)，使勞動條件得以改善。在一些簡單、重復，特別是較笨重的操作中，以機械手代替人進行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。1.5.3 可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產應用機械手代替人進行工作，這是直接減少人力的一個側面，同時由于應用機械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個側面。因此，在自動化機床的綜合加工自動線上，機械手以減少人力和更準確的控制生產的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進行工作生產。由上所述，有效的應用機械手，是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢。2 機械手總體設計2.1機械手的設計分析鋸片磨床機械手所要達到的功能：所設計的機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。1.作

39、業(yè)對象的分析：鋸片的尺寸（直徑250mm-500mm），厚4mm 材料：合金鋼 鋸片示意圖：2.機床尺寸及作業(yè)范圍的確定本機械手設計以加工中心工作臺尺寸為設計依據，該機械手設計成可拆卸式，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床實現(xiàn)鋸片的上下料加工中心工作臺示意圖如下圖所示：實地調查加工中心工作臺，其四個角落都可安裝機械手，機械手總體高度在850mm，砂輪離鋸片夾具的空間在50mm左右，即設計機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械手的位置范圍在800mm左右。2.2總體方案擬定（1）方案一：考慮用一只機械手安裝在加工中心工作臺，靠前門位置的左或右角落

40、。以靠門右角落為例，機械手要完成取料搬運下料返回（等待加工完成）空運轉取料搬運下料返回。等待時間及空運轉降低了工作效率，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，此設置直觀，不妨礙人員觀察檢驗工作情況，但一只機械手的行程就加長，整個送料過程穩(wěn)定性要求高，所驅動的手臂也過長，手臂要走很長的直線路程，即要設計成直角坐標型如圖，驅動所需的力及驅動方式都將變得困難。（2）方案二：考慮到上述方案中，機械手手臂過長的問題，將機械手設計成圓柱坐標型。其手臂長度不變。鋸片的三個區(qū)分布在以機械手安裝的位置為中心，手臂為半

41、徑的弧線上如圖所示：注：工作臺可以左右前后移動。這種設計雖然解決了機械手的行程過長的問題，整只機械手占據空間范圍小，但是鋸片的已加工區(qū)分布在靠門位置，不利于人員觀察，一只機械手即要完成（毛坯區(qū)）上料（工作區(qū)）下料（空運轉至毛坯區(qū)）等待（空運轉至工作區(qū)）上料（已加工區(qū)）下料，機械手路程來回復雜，機械手位置精度要求變高所驅動各種運動的驅動部件變多，控制方式也將變的復雜。（3）方案三：考慮到上述兩個方案的利弊，我們考慮用兩只機械手分布在加工中心兩個角落，一只機械手負責上料，另一只機械手負責下料，機械手分工明確。兩只機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

42、料機械手要完成（毛坯區(qū)）上料（運載鋸片）回轉（工作區(qū)）下料空載返回。下料機械手要完成空載回轉（工作區(qū)）取料（運載鋸片）回轉（已加工區(qū)）下料為使機械手提高效率，上料機械手收到下料手取物料時的信號就啟動，兩只機械手時間相互嵌套，降低總運行時間。第三個方案兩只機械手分工明確，每只機械手都有上料與下料的過程，兩只機械手可以做成相同的機械本體，只要對機械手驅動過程的控制進行變化，就會產生不同的效果。本機械手采用pcl對機械手的控制系統(tǒng)進行設計，編寫相應的控制程序實現(xiàn)機械手相應的功能。對比各個方案，采用方案三。最終確定鋸片磨床機械手的總體方案：采用圓柱坐標機器人結構。這種構造比較簡單，精度一般，適于搬運作

43、業(yè)，機構簡圖。采用兩個自由度（z軸上下，回轉）即能達到要求，結構簡單，緊湊，易驅動控制。 2.3機械手主要技術性能參數機械手所要到達的性能參數：最大質量6.123kg 最小質量為1.53kg最大負荷重量60n 回轉速度 =30/s 軸最大運動范圍60 z軸最大運動范圍30mm 自由度：2個自由度3 鋸片磨床機械手機械本體設計3.1 末端執(zhí)行器的結構設計機械手末端的執(zhí)行器是根據機械手作業(yè)要求來設計的。本機械手要抓取直徑為250mm-500mm，厚度4mm，重為60n的鋸片盤。為抓取鋸片，末端執(zhí)行器提出三個方案。方案一：夾鉗式取料夾鉗式取料通過手指的開合動作實現(xiàn)對物體的夾持。手指是直接與工件接觸的

44、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。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，增加了驅動的難度，設計三個手指增加了末端執(zhí)行器的復雜程度。三個手指的末端執(zhí)行器還要設計可調裝置，此手爪結構復雜。因此，若要用夾鉗式取料手取鋸片圓盤，要設計開合范圍在120度 的手指，設計三個開合手指保證取料可靠。所需夾緊力為：，q：被加持物體的重量；f：手指接觸面的摩擦系數。在計算手爪

45、驅動力 時，除了要考慮被夾持的重力外，還要考慮夾持物在運動中產生慣性力、振動等因素。實際上的驅動力為：，其中：:安全系數，一般??；:工作條件系數，一般?。籪：理論驅動力；：手爪傳動機構的傳動效率，一般取0.850.9。三個取料手指的長度l3250，取料手指的重量太重，驅動手手指開合難度加大，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。方案二：磁吸式吸附手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

46、需的電磁吸力即可，選用公式，以提取最大負荷重量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)域將一盤已加工的鋸片吸取放入已加工區(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。方案三：

47、氣吸式吸附手氣吸式吸附手是由吸盤，吸盤架及氣路系統(tǒng)組成。氣吸式吸附機械手的原理是：當吸盤內抽成負壓時，吸盤外部的大氣壓力將把吸盤靜靜地壓在被吸物體上。吸盤的吸力是由吸盤皮碗的內、外壓力造成的。應用氣吸式吸附手的特點是：鋸片的端面有略微的內凹，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，對吸盤進行抽氣，使吸盤內腔達到所需的負壓，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2

48、50mm-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f60n,f取70n。其中：大氣壓力 p：內腔壓力 :安全系數，一般??；:工作條件系數，一般??；:姿態(tài)系數，當吸附表面處于水平位置時??；s：吸盤負壓腔再工件表面積上的吸附面積吸物時，吸盤內要產生負壓。負壓的產生方法有：（1）擠壓排氣式吸盤。該種方式是靠外力將吸盤皮碗壓向被吸物體表面，吸盤內腔空氣被擠壓出去，形成吸盤內腔負壓，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

49、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，設置及控制較困難。（2）真空泵排氣式吸盤。真空排氣吸盤是利用真空泵將盤內空氣抽出，形成吸盤內腔負壓，吸盤吸住物體。當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。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空氣抽出，使盤內真空度達到所需的真空度。由于選取三個吸盤吸取鋸片時所需的真空度達 真空度以絕對壓力p表示 真空度=大氣壓力-絕對壓力 負壓為 由鋸片最大質量為6.123公斤（kg），吸盤直徑約

50、為50mm，數量為三個，為吸取質量為6.123公斤的鋸片選用真空泵的極限真空度要求小于。（3）氣流負壓式：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，吸盤腔內的空氣被帶走形成負壓，吸盤吸住物體，雖然這樣方式真空度很高，吸物很可靠，但是價格昂貴，對于只吸取質量為6.123公斤鋸片的機械手，設計時要考慮經濟性，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，當取物料時，真空泵抽氣時三個吸盤內同時形成負壓。在物料運送過程中真空泵達到極限壓力，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，使吸盤腔內的氣壓值達到與大

51、氣壓一致時，物料就由自身重力作用卸下。另一種方法是為使吸盤內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計一個開口裝置在下料過程中，將這個裝置開口使管內與管外連通，這樣吸盤內也就有與外界同樣的大氣壓。這個裝置由控制系統(tǒng)控制，當機械手在進行上料與運送過程中，這個裝置一直是關著的，沒有與大氣相連。當接到下料的信號時，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由于真空泵選型要根據吸盤所達到的真空度，真空泵的價格相對較高，并且考慮到我們設計所需的真空度并不高，利用真空泵不經濟，設計一種的裝置用活塞對密閉容器抽氣達到所需真空度，這種設計經濟，結構簡單，能達到本機械手吸取鋸片的要求。原理圖為：3.2 機械手手臂結構的設計機械手采用圓柱型坐標式結構，其簡圖如圖所示：機械手采用圓柱形坐標式結構，由于機械手手臂