注塑機用回斜式機械手說明書

第一章緒論1.1工業(yè)機械手的概述工業(yè)機器人能夠?qū)崿F(xiàn)工件的夾取和物料的轉(zhuǎn)移，具有完整的伺服控制系統(tǒng)，可以通過程序指令進行控制，并且機器人的控制指令比較多，有圓弧指令，直線運動指令定，計數(shù)指令等的一個只能化的系統(tǒng)。由于工業(yè)機器人的出現(xiàn)，現(xiàn)在工業(yè)上運用的很多，代替了一些人工重復(fù)、單調(diào)、勞動強度較大、工作環(huán)境較差、具有危險性的作業(yè)，例如機器人的噴漆作業(yè)、汽車焊接、鑄造、機械加工類的作業(yè)、汽車玻璃搬運、木材加工等作業(yè)操作都引用了機器人的參與?！皺C器人”原意指的是勞役或者是苦工。出自與一個名叫《羅素姆萬能機器人》的科幻小說，作者是捷克斯洛伐克的小說家恰佩克的文中，自此以后，機器人這個詞語被西方各國接受，并命名為專門名詞。上個世紀五十年代，美國科學(xué)家在機械本體的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上加上了伺服控制系統(tǒng)和自動控制技術(shù)。使其具有了獨立的工業(yè)自動操作設(shè)備，并命名為工業(yè)機器人；60年代，美國把研制成功的機器人與汽車的焊接工藝結(jié)合了起來，行程了一條現(xiàn)代化的機器人自動焊接生產(chǎn)線，此舉引起了各國的重視，各國也在不斷投入研發(fā)和應(yīng)用，機器人迅速在工業(yè)制造領(lǐng)域中流行起來，機器人的通用性和適應(yīng)性能也為機器人的應(yīng)用打開了一扇窗。特別是在后面，由于市場的需求多品種、小批量的成產(chǎn)方式，以及數(shù)控機床的發(fā)展，機器人和數(shù)控機床的完美組合，慢慢形成了一種柔性智能制造系統(tǒng)。機器人按照運動方式分為兩種，固定式和行走式。但是不管什么形式的機器人，其主要組成方式是一樣的，主要有三部分組成，底座、機身、末端執(zhí)行器。這只是機器人的硬件，機器人還具有驅(qū)動系統(tǒng)，驅(qū)動系統(tǒng)主要包括動力裝置和齒輪傳動系統(tǒng)。大多數(shù)機器人都有3~6個自由度。，機器人的自由度越多說明此機器人的自由度較大，現(xiàn)在工業(yè)機器人一般都有6個軸，每個軸的運動由一個電機控制，每個軸就是一個自由度。有些簡單的機械手指具有3個自由度，這個需要根據(jù)機器人的坐標來進行分析。有圓柱坐標系和直角坐標系、球坐標系、關(guān)節(jié)型機器人，不同的坐標系運動方式也不一樣。機器人也可以按照機構(gòu)的運動控制方式進行分類，可以分成點位型和連續(xù)軌跡型。點位型的機器人一般適用于在一些配合機床上下料、焊接、一般的物料轉(zhuǎn)移等工位。連續(xù)軌跡型的機器人一般運用在噴漆作業(yè)和不同軌跡焊接的作業(yè)上。機器人的指令輸入一般采用上位機軟件編程后下載系統(tǒng)或者是通過示教器進行編寫程序。1.2機械手的組成及分類1.2.1機械手的分類機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。如下示意圖1-1.圖1-1機械手示意圖1.2.2機械手的分類由于機械手的種類比較多，目前沒有一個統(tǒng)一的標準用于機器人的分類，有時候按照機器人的驅(qū)動方式和坐標系統(tǒng)進行分類。(一)按用途分更具用途可以對機器人進行分類為通用和專用兩類：1、專用機械手對于不同的工作工作對象需要采用不同的機器人，比如工業(yè)上的大批量的自動生產(chǎn)線的加工，長時間加工一種零件，機械手的運動比較單一，此時需要采用一種專用的機械手在生產(chǎn)線上進行操作。此機械手手結(jié)構(gòu)比較簡單、運行穩(wěn)定、故障較少，成本較低。2、通用機械手通用機械手現(xiàn)在已經(jīng)標準化了，通用化的機械手具有成熟穩(wěn)定度伺服系統(tǒng)。傳動精度也比較高，能夠達到0.1毫米。可以運用于多個場合，比如小批量的生產(chǎn)。通用機械手具有較強的編程功能，能夠在軟件中編寫程序，編程完成后可以在軟件中模擬，如果運行正確，程序可以在線下載到機器人的控制單元中。常見的機器人分為點位型和軌跡型。點位型的機器人通過開關(guān)進行控制。軌跡型的機器人具有完善的伺服控制系統(tǒng)，能過實現(xiàn)復(fù)雜軌跡的運行。(二)按驅(qū)動方式分1、液壓傳動機械手液壓傳動機械手采用液壓進行輸送動力，由于液壓負載比較大、運行比較平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、故障率低、控制簡單等優(yōu)點。電液伺服的控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)軌跡控制。但是這種機器人也存在一定的缺陷，由于液壓傳動采用液壓油這種介質(zhì)，不適合在高溫的工作環(huán)境進行工作，因為溫度高了，降低了液壓油的粘稠度，液壓油的泄漏量增多，降低了機械手的工作性能。并且這種液壓機械后，其制造精度要求較高，提高了機械手的成本。2、氣壓傳動機械手較與液壓傳動的機械手，氣壓傳動到機械后具有一定優(yōu)勢，能夠在較高的溫度環(huán)境下工作，不用擔(dān)心液壓油泄漏影響機械手的工作性能，氣動機械手運動速度較快、結(jié)構(gòu)簡單、降低了成本。但是氣動機械手存在缺陷，由于空氣的壓縮性質(zhì)，工作速度不夠穩(wěn)定。沖擊較大，氣動機械后的負載較小，一般在30公斤以下，氣動機械手工作在高速、高溫、輕載的作業(yè)環(huán)境中。3、機械傳動機械手機械式機械手在傳動上比較可靠、采用巧妙的傳統(tǒng)的傳動機構(gòu)，運行穩(wěn)定?？梢栽O(shè)計成專用的機器人，按照軌跡要求可以設(shè)計出不同機構(gòu)的機械手臂。但是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、不同的機械結(jié)構(gòu)的機械手臂，其傳動效率也較大。一般機構(gòu)的回轉(zhuǎn)空間加大。4、電力傳動機械手現(xiàn)在很多通用的機械手采用伺服電機進行傳動，六個自由度分別用6個電機控制，其伺服控制系統(tǒng)完善，能夠?qū)崿F(xiàn)不同的運動軌跡，控制較為簡便，不需要太多的傳動機構(gòu)，減少了機械手的傳動誤差，機器人的精度和電機的運動精度來控制，并且由于電機技術(shù)進步，機器人也會隨著電機技術(shù)的進步會有很大的提高。(三)按控制方式分1、點位控制點位控制一般實現(xiàn)點位之間的移動，空間點的移動一般用于機械手夾取物料和搬運的作業(yè)，一般和數(shù)控機床嵌入，配合機床上下料、焊接、一般的物料轉(zhuǎn)移等工位。2、連續(xù)軌跡控制連續(xù)軌跡型的機器人一般運用在噴漆作業(yè)和不同軌跡焊接的作業(yè)上。機器人的指令輸入一般采用上位機軟件編程后下載系統(tǒng)或者是通過示教器進行編寫程序。但是這種通用的機器人電氣系統(tǒng)較為復(fù)雜，一般采用功能強大控制器進行控制。1.3國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r機器人行業(yè)發(fā)展的幾個方向（1）在工業(yè)制造過程中，長時間的加工生產(chǎn)的工作要求，對機器人的工作性能提出了更高的要求，首先需要較高的可靠性、隨著制造精度的提高，機器人是精度也需要提高。（2）機器人的結(jié)構(gòu)需要進行模塊化，采用不能的運動模塊，可以組裝成能夠勝任不同工作環(huán)境的機械手臂，還有一個優(yōu)點就是，機械手臂模塊化后，機械手的維護保養(yǎng)較為簡便，有利于機械手的標準化，提高了互換性。（3）機器人的控制系統(tǒng)慢慢走向了網(wǎng)絡(luò)化、智能化，能夠使機械手高度的集成，可以遠程控制，使得操作和維護更為簡便，為智能制造打下了基礎(chǔ)。（4）傳感器在機器人運用中比較重要，除了一般的速度、加速度、位移傳感器外，后面的機器人還需要加上視覺、力覺等傳感器，機器人能識別物料，進行定位夾取。加入力覺傳感器后，機械手的運動更加廣闊，不僅在工業(yè)上可以運用機械手，也可以運用在農(nóng)業(yè)上，機器人根據(jù)視覺進行顏色識別后，實現(xiàn)果實的采摘作業(yè)。（5）未來的機器人具有自主學(xué)習(xí)的功能，能夠深度學(xué)習(xí)，機器人根據(jù)多次的運動，可以自主建立模型，通過模型來進行調(diào)整機械手的運動，例如在搬運物料時，機器人可以更具以往所走的軌跡快速分析規(guī)劃處一個比較合理的路徑，可以提高工作效率。2注塑機用回斜式機械手總體設(shè)計在注塑自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)中，需要利用機械手從注塑機床上把注塑完成的零件取出來轉(zhuǎn)移到放料工位，然后松開機械手，注塑好的零件脫落?？梢詫崿F(xiàn)注塑機的自動化，使得沖壓效率大幅度提升。此注塑機用回斜式機械手能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)動、取料、放料等基本功能，總共三個自由度，機械手的靈活性比較高。能夠滿足注塑機的工作要求。2.1注塑機用回斜式機械手結(jié)構(gòu)的組成由于注塑機用回斜式機械手在工作時，需要把注塑好的零件動取料位取出后，然后把零件提出來，轉(zhuǎn)動一定角度后，伸出氣缸，夾爪松開零件。根據(jù)以上的工作要求，機械手需要實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、移動、升降、夾取等功能。因此氣動機械手需要采用旋轉(zhuǎn)氣缸、有桿氣缸、和無桿氣缸進行組合傳動實現(xiàn)。旋轉(zhuǎn)氣缸控制機架的旋轉(zhuǎn)運動，無桿氣缸控制機械手平臺的移動，升降氣缸控制機械手的移動，夾取氣缸控制零件的夾取動作。2.2注塑機用回斜式機械手結(jié)構(gòu)的設(shè)計2.2.1設(shè)計要求機械手的工作流程如下：旋轉(zhuǎn)氣缸轉(zhuǎn)動到取料位—有桿垂直氣缸推動機械手到位—無桿氣缸水平移動到取料位置—機械手氣缸實現(xiàn)夾取—無桿氣缸移動到位—垂直氣缸提升到位—旋轉(zhuǎn)氣缸轉(zhuǎn)動到位—垂直氣缸推動機械手到位—機械手氣缸實現(xiàn)放料動作，以上完成了一次作業(yè)的循環(huán)。機械手主要實現(xiàn)了零件轉(zhuǎn)移與夾取的功能。主要設(shè)計要求如下：（1）最大載荷2kg；（2）上下行程500mm；（3）引拔行程：120mm；（4）旋出角度：60°~90°；（5）采用全氣動方式。2.2.2總體方案擬定根據(jù)工作流程，本設(shè)計采用3自由度的注塑機回斜式機械手結(jié)構(gòu)：自由度具體分配如下：手臂水平移動自由度。采用旋轉(zhuǎn)氣壓缸進行控制，根據(jù)工作要求，旋轉(zhuǎn)角那位60~90度。采用接近開關(guān)來進行位置控制。手臂水平移動自由度。采用無桿氣壓缸進行控制。根據(jù)引拔行程來選擇氣缸的行程。手臂垂直移動自由度。采用有桿氣壓缸進行控制。任務(wù)書要求行程為500mm,根據(jù)上下行程來選擇氣缸的行程。2.3本章總結(jié)根據(jù)任務(wù)書要求，本章確定了注塑機回斜式機械手結(jié)構(gòu)整機設(shè)計方案，機構(gòu)的裝配方式，能夠滿足任務(wù)書上的設(shè)計需求。根據(jù)機構(gòu)的動作要求，設(shè)計了氣動系統(tǒng)原理圖。3注塑機用回斜式機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1整機裝配結(jié)構(gòu)1、底座2、立柱3、旋轉(zhuǎn)氣缸4、旋轉(zhuǎn)架5、垂直氣缸、6水平移動無桿氣缸7、機械手氣缸8、機械手末端機構(gòu)圖3.1裝配簡圖注塑機用回斜式機械手的裝配圖如圖3.1所示，底座采用螺栓以底板連接固定，立柱2與旋轉(zhuǎn)氣壓缸采用焊接的方式進行固定，旋轉(zhuǎn)氣缸控制著機械手的旋轉(zhuǎn)角度，旋轉(zhuǎn)氣缸的旋轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)架采用平鍵進行傳遞扭矩，并且采用軸端卡簧進行軸向定位，旋轉(zhuǎn)架需要采用剛度較好的材料，因為這里需要安裝機械手，并且機械手要相對于旋轉(zhuǎn)架做相對運動。此相對運動的動力和行程是通過采用磁性的無桿氣缸進行控制的，這個行程需要滿任務(wù)書中規(guī)定的引拔行程。機械后的垂直移動主要通過氣缸5來進行控制，并且氣缸的選擇依據(jù)主要靠任務(wù)書中規(guī)定的行程來保證。機械手末端執(zhí)行器部分通過采用單作用的氣缸進行控制，實現(xiàn)夾取作業(yè)。以上就是注塑機用回斜式機械手的整個裝配方式。3.2旋轉(zhuǎn)機身結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)任務(wù)書中的要求，機械手臂需要旋轉(zhuǎn)60°到90°的旋轉(zhuǎn)度數(shù)。因此采用旋轉(zhuǎn)氣缸進行轉(zhuǎn)角的控制，旋轉(zhuǎn)角度可以通過進行開關(guān)等來進行控制。旋轉(zhuǎn)氣缸主要有定片和動片、傳動軸、氣缸等組成。在進行傳動時，電磁閥動作后，氣體輸入到氣缸內(nèi)，當(dāng)壓力大于氣缸工作扭矩時，動片推動軸進行轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)動到設(shè)定的角度時，接近開關(guān)檢測到信號時，通過控制給電磁閥信號，使電磁閥進行動作，關(guān)閉氣口通路。當(dāng)機械手完成相應(yīng)的動作后，控制器再給電磁閥信號，使其另一個通氣口打開，低壓推動動片帶動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)缸帶動機械手向著相反的方向轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動到位后，接近快關(guān)反饋給控制系統(tǒng)進行控制電磁閥進行通氣口的關(guān)閉。以上就是旋轉(zhuǎn)部分的結(jié)構(gòu)與運動過程。3.3機械手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計注塑機用回斜式機械手除了進行旋轉(zhuǎn)功能外還需要進行平移，機械手末端執(zhí)行器的垂直方向上的移動和機械手夾取動作。前面已經(jīng)設(shè)計好了機身的旋轉(zhuǎn)運動，旋轉(zhuǎn)馬達的主軸通過平鍵與旋轉(zhuǎn)機架連接，旋轉(zhuǎn)機架為機械臂提供了一個安裝的平臺，在這個平臺上機械臂需要實現(xiàn)相對于旋轉(zhuǎn)架的平移運動，這個平移運動的動力主要是通過氣缸來進行控制，此處需要考慮到安裝的剛度和運行的穩(wěn)定性，因此不采用有桿的氣缸進行控制，因為機械臂的安裝版需要固定在活塞桿上，有桿的氣缸一端固定，活塞桿端沒有和旋轉(zhuǎn)架進行固定，此處就相當(dāng)于一個懸臂梁的結(jié)構(gòu)，由于需要安裝機械手臂，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計的剛度較差。因此不能采用這種氣缸，采用無桿氣缸進行傳動，并且行程是可調(diào)整的，無桿氣缸的兩端通過螺母可以安裝在旋轉(zhuǎn)機架上，導(dǎo)桿的移動塊可以安裝機械臂。旋轉(zhuǎn)架采用兩個無桿氣缸進行對稱安裝，兩個移動塊和機械臂安裝板采用螺栓固定。這樣的結(jié)構(gòu)避免了懸臂梁式的結(jié)構(gòu)，增強了結(jié)構(gòu)的剛度，并且可以提高機械手的工作負載。這種結(jié)構(gòu)布置設(shè)計比較合理。3.4本章總結(jié)本章確定了注塑機回斜式機械手的整機方案，完成了局部的結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過對比分析，進行了局部的優(yōu)化，此結(jié)構(gòu)可以提高機械手的剛度和工作負載。第四章旋轉(zhuǎn)氣缸計算4.1旋轉(zhuǎn)力矩的計算氣缸回轉(zhuǎn)時，需要克服的阻力有：（1）回轉(zhuǎn)支承處的摩擦力矩式中，—軸承處支反力（N），可由靜力平衡方程求得;,—軸承的直徑（m）；—軸承的摩擦系數(shù)，對于滾動軸承=0.01-0.02；對于滑動軸承=0.1。為簡化計算，取，其中為工件重量，為手臂重量，為氣缸轉(zhuǎn)動件重量。（2）克服由于機械臂重心偏置所需的力矩式中e—機械臂引拔行程，已知e=120mm.則（3）克服啟動慣性所需的力矩啟動過程近似等加速運動，根據(jù)手腕回轉(zhuǎn)的角速度及啟動過程轉(zhuǎn)過的角度按下式計算：式中—機械手臂回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量；—旋轉(zhuǎn)缸對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量；—機械手臂回轉(zhuǎn)過程的角速度；—啟動過程所需的時間，一般取0.05-0.3s,此處取0.1s.。手抓、手抓驅(qū)動液壓缸及回轉(zhuǎn)液壓缸轉(zhuǎn)動件等效為一個圓柱體，高為200mm，直徑90mm，其重力估算： ,取98N.等效圓柱體的轉(zhuǎn)動慣量：工件的轉(zhuǎn)動慣量，已知圓柱體工件，要求工件在0.5s內(nèi)旋轉(zhuǎn)90度,取平均角速度，即=，代入得：解可得：=0.80834.2回轉(zhuǎn)液壓缸所驅(qū)動力矩計算回轉(zhuǎn)液壓缸所產(chǎn)生的驅(qū)動力矩必須大于總的阻力矩如圖4.2，定片1與缸體2固連，動片3與轉(zhuǎn)軸5固連，當(dāng)a,b口分別進出油時，動片帶動轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)，達到手腕回轉(zhuǎn)的目的。圖4.2圖4.3圖4.3為回轉(zhuǎn)氣壓缸的進油腔壓力油液，作用在動片上的合成力矩即驅(qū)動力矩?；蚴街小滞蠡剞D(zhuǎn)時的總的阻力矩——回轉(zhuǎn)氣壓缸的工作壓力（Pa）——缸體內(nèi)孔半徑（m）——輸出軸半徑（m），設(shè)計時按選取——動片寬度（m）上述動力距與壓力的關(guān)系是設(shè)定為低壓腔背壓力等于零。4.3回轉(zhuǎn)缸內(nèi)徑D計算由，得：，為減少動片與輸出軸的連接螺釘所受的載荷及動片的懸伸長度，選擇動片寬度時，選用：綜合考慮，取值計算如下：r=16mm，R=40mm，b=50mm，取值為1Mpa，即如下圖：圖3.54.4液壓缸蓋螺釘?shù)挠嬎銏D3.6缸蓋螺釘間距示意表3.3螺釘間距t與壓力P之間的關(guān)系工作壓力P（Mpa）螺釘?shù)拈g距t(mm)小于150小于120小于100小于80上圖中表示的連接中，每個螺釘在危險截面上承受的拉力為：，即工作拉力與殘余預(yù)緊力之和計算如下：液壓缸工作壓強為P=1Mpa,所以螺釘間距小于150mm,試選擇2個螺釘，，所以選擇螺釘數(shù)目合適Z=2個受力截面，此處連接要求有密封性，故k?。?.5-1.8），取K=1.6。所以螺釘材料選擇Q235，，安全系數(shù)n取1.5（1.5-2.2）螺釘?shù)闹睆接上率降贸?，F(xiàn)為總拉力即螺釘?shù)闹睆竭x擇d=8mm.4.5靜片和輸出軸間的連接螺釘靜片和輸出軸之間連接方式如上圖所示。采用螺釘進行連接，由于在傳動過程中，受到氣壓的沖擊所產(chǎn)生的載荷，需要給螺釘加上預(yù)緊力，使結(jié)合面產(chǎn)生的摩擦力來進行抵抗氣壓所產(chǎn)生的載荷，一般以貼合面不產(chǎn)生滑移作為標準，計算螺釘?shù)念A(yù)緊力的大小。為預(yù)緊力,為接合面摩擦系數(shù)，?。?.10-0.16）范圍的0.15，即鋼和鑄鐵零件，為接合面數(shù)，取=2，Z為螺釘數(shù)目，取Z=2，D為靜片的外徑，d為輸出軸直徑，則可得：螺釘?shù)膹姸葪l件為：帶入有關(guān)數(shù)據(jù)，得：螺釘材料選擇Q235，則（安全系數(shù)）螺釘?shù)闹睆?，d值極小，取。螺釘選擇M6的開槽盤頭螺釘，,如圖3.7：圖3.74.6軸承選擇軸承材料選用灰鑄鐵材料，，與軸承配合處所承受的載荷為50N,由于承受載荷較小，可以忽略，軸承類型均采用深溝球軸承。6005軸承基本數(shù)據(jù)如下：，當(dāng)量動載荷，載荷系數(shù)取1，，則，由公式：N為轉(zhuǎn)速，由0.5s完成回轉(zhuǎn)，計算得：，，球軸承代入得：，遠大于軸承額定壽命。選用軸承為深溝球軸承6005，6008。4.7材料及連接件，密封件選擇圖3.8動片與輸出軸連接選用六角頭螺栓全螺紋，，需用2個。密封件選擇：全部選用氈圈油環(huán)密封，材料為半粗羊毛氈。右端蓋d=40mm,左右缸蓋d=25mm。第五章手臂伸縮氣缸設(shè)計與校核5.1夾持式手部結(jié)構(gòu)手臂的夾持結(jié)構(gòu)較多，有電磁式、氣動、機械式、吸盤式的結(jié)構(gòu)。例如采用舵機驅(qū)動機械結(jié)構(gòu)夾取工件、氣缸驅(qū)動機械連桿機構(gòu)夾取工件、還有齒輪齒條式的夾持結(jié)構(gòu)等。3.1.1手指的形狀和分類在現(xiàn)有的機械手中，手指的形狀較多。有柔性的手指和機械式手指，柔體的手指現(xiàn)在應(yīng)用不是很多，還處于實驗階段。機械式的手指有兩指式、三指式和多指式。機械手的夾持方式也不同，有的機械手指采用內(nèi)部夾持的方式，有的采用外部夾持的方式。夾持式機械手的主要原理是通過機械結(jié)構(gòu)把氣缸的直線運動轉(zhuǎn)換為夾爪的夾持運動。氣缸待用單作用氣缸，復(fù)位的時候采用彈簧進行復(fù)位?，F(xiàn)在有點夾持手指直接采用氣動的方式進行夾持。這些手指運行可靠、結(jié)構(gòu)簡單、故障率較低、應(yīng)用較為廣泛。3.1.2設(shè)計時注意的問題(一)具有足夠的握力(即夾緊力)在選擇機械手結(jié)構(gòu)前，除了需要考慮結(jié)構(gòu)的夾持力度之外，還需要考慮機械手在夾持工件運動的過程中的慣性，以防止在運動過程中產(chǎn)生脫落。(二)手指間應(yīng)具有一定的開閉角對于機械手指的夾持還需要考慮機械手的夾持角度，在實際生產(chǎn)中，需要換產(chǎn)的時候，加工不同的零件，對于不同的工件尺寸，需要調(diào)整機械手的夾持角度，以保證機械手能夠順利的夾持工件與松開工件。(三)保證工件準確定位機械手再夾持工件時需要控制其夾持位置準確，在工件的放置的時候，需要保證足夠的位置精度，以免造成機床的碰撞事故，例如在夾持圓柱類的工件，需要采用v型的機械手抓，可以實現(xiàn)零件的自動定心。(四)具有足夠的強度和剛度手指在夾持工件時需要考慮到運動過程中所受的慣性力和振動等因素的影響。整個機構(gòu)需要有一定的強度和剛度，整機的重量不適宜太重，以免增大了機構(gòu)的慣性力，在機械手夾持工件時，盡可能使工件的重心位置在中心軸線上，可以有效的降低手腕的轉(zhuǎn)矩。(五)考慮被抓取對象的要求根據(jù)以上的對比分析，采用氣缸驅(qū)動機械結(jié)構(gòu)的夾持方式夾取圓柱型零件，并且采用V形的夾持手指，這樣有利于工件的自動定心，以確保夾持的準確性。3.2升降缸的尺寸設(shè)計與校核和伸縮缸的選擇3.2.1氣缸的分類普通氣缸的結(jié)構(gòu)組成見圖3-1。主要由前蓋、后蓋9、活塞6、活塞桿4、缸筒5其他一些零件組成。圖3-1普通氣缸的結(jié)構(gòu)組成1—螺母2—后端蓋3—氣缸螺母4—孔用YX密封圈5—活塞；6—缸筒7—活塞桿8—螺桿9—導(dǎo)套10—彈簧墊圈11—前端蓋12—螺紋孔13—墊圈3.2.2升降氣缸的尺寸設(shè)計與校核活塞桿輸出力矩和氣缸直徑計算機械手升降氣缸采用雙作用氣缸，這種氣缸在工程中使用的普遍，由于活塞桿使得活塞的兩面受力面積的不同，機械手下行，活塞桿承受推力，機械手上行時，活塞桿承受拉力。（3-1）（3-2）式中活塞桿的推力(N);活塞桿的拉力(N);活塞直徑(m);活塞桿直徑(m);氣缸工作壓力(Pa);氣缸工作總阻力(N);機械手升降氣缸的工作阻力是一個合力，活塞桿帶動末端執(zhí)行器的慣性力、活塞密封處所承受的摩擦力，以及氣動系統(tǒng)所承受的背壓阻力等。這些載荷不能準確的測量，在計算的時候帶入載荷率系數(shù)，氣缸所承受的靜推力和拉力的計算公式如下：（3-3）（3-4）載荷率的帶入計算使得計算過程較為簡便，能夠保證氣缸的動態(tài)特征。載荷率的選擇需要考慮工作頻率、速度等因素。在載荷率較高的情況下，載荷率值與速度取值相反，載荷率高，速度值較小，載荷率低，速度值較高。根據(jù)本次設(shè)計的要求，取載荷率為，機械手升降氣缸升降拉力需要克服機械手的重力和夾持的工件重力。由式（3-3，3-4）可求得氣缸直徑D。當(dāng)推力作功時（3-5）（3-6）用式（3-6）計算時，活塞桿d可根據(jù)氣缸拉力預(yù)先估定，詳細計算見活塞的計算。估定活塞桿直徑可按計算。若將代入式（3-6），則可得（3-7）==3.9cm式中系數(shù)在缸徑較大時取小值，缸徑較小時取大值。以上公式計算出的氣缸內(nèi)徑D應(yīng)圓整為標準值。參考表3-1得根據(jù)可估算得表3-1缸筒內(nèi)徑系列（mm）810121620253240506380(90)100(110)125(140)160(180)200(220)250320400500630注：無括號的數(shù)值為優(yōu)先選用者3-2活塞桿直徑系列（mm）456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400（2）活塞桿的計算1）按強度條件計算當(dāng)活塞桿的長度L較小時（L≤10d），可以只按強度條件計算活塞桿直徑d（3-8）式中氣缸的推力（N）；活塞桿材料的許用應(yīng)力(Pa),材料的抗拉強度（Pa）；安全系數(shù)，S≥1.4。氣缸在工作時，承受的軸向力比較大時，活塞桿產(chǎn)生彎曲變形，當(dāng)縱向載荷較大的時候，活塞桿出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，極限力的大小與活塞桿長度、直徑大小等有關(guān)。當(dāng)長細比時