自动上下料机械手的主要零部件设计及三维造型

161中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2017.08 （上）1 数控机床上下料机械手发展意义首先，上下料机械手是数控机床科学化、模块化和可重构化项目发展的前提条件，能够对数据进行有效的分析和进行综合处理。

其次，数控机床上下料机械手是一种现代化的操作手段，它主要是PC 机开放型控制器的运维方向，可以有效的提高机床整体的操作效率和水平。

同时，它具有较强的集成性，能够加强系统安全性能的管理和控制，从而达到最优效果。

另外，可以对数据进行整合，实现机床的网络化和标准化控制。

最后，数控机床上下料机械手设备中的传感器在整体设备中发挥着重要的作用，使得相对应的速度参数得到了不断的优化，而在焊接和装配方向能够实现集中处理和综合管理控制，更加提升了设备的仿真效果和动态运行的优化。

2 机械手的主要优势和运用数控机床上下料机械手具有很多优势，在机械运行中起到关键的作用。

机械手在实施过程中，具有较快的速度，工作效率高，具有很强的负载能力。

同时，在进行移位时，也具有很好的精准性，在很大程度上减低了故障发生率，其优势非常明显。

当前，机械手已经得到了广泛的应用，特别在DK050机床上的成功应用，大大提高了数控机床的工作效率，也是数控机床柔性输送方面的巨大创新。

随着制造业的快速发展，机械手将会得到不断的完善和发展，并更加广泛的应用到制造业中，在最短的时间内创造出最大的工作效率，有利于企业获得更多的经济效益。

3 上下机械手手爪架构的流程设计数控机床上下料机械手存在多种类型，在实际操作中，必须根据数控机床实际作业和装置情况进行严格选择，针对不同的操作要求，选择与之相适应的机械手。

最为常见的机械手包括三种，分别为测量式手抓，搬用式手抓和加工式手抓，这几种机械手存在很多差异，也有自己相应的用途。

在机械式手抓设计和使用中必须符合每种样式具体的使用要求，遵循相应的原则进行施工，在符合它运转和作用具体要求下进行合理的设计和开发，如图1。

自动上下料机械手的设计摘要随着机电一体化技术和计算机技术的应用，机械手的研究和开发水平获得了迅猛的发展并涉及到人类社会生产及生活的各个领域，特别是工业机械手在生产加工中的应用。

机械手是近代自动控制领域中出现的一种新型技术装备，它能模仿人体上肢某些动作，在生产中代替人搬运物体或操持工具进行动作，已成为现代机械制造系统中的一个重要组成部分。

本次设计主要设计自动上下料的机械手，该系统采用液压驱动，传动平稳，且易于控制，控制系统采用一般PLC所具有的位移寄存器和位移指令来编程。

关键词：机械手，液压驱动，控制系统目录1绪论 (1)2 工业机械手的设计方案 (2)2.1 工业机械手的组成 (2)2.2 上下料机械手的工作原理 (3)2.3 规格参数的选择 (3)2.4 设计路线与方案 (4)2.4.1 机械手的总体设计方案 (4)2.4.2 设计步骤 (4)2.4.3 研究方法和措施 (4)3 机械手各部分的计算与分析 (5)3.1 手部计算与分析 (5)3.1.1 滑槽杠杆式手部设计的基本要求 (5)3.1.2 手部的计算和分析 (5)3.2 腕部计算与分析 (12)3.2.1 腕部设计的基本要求 (12)3.2.2 腕部回转力矩的计算 (13)3.2.3 腕部摆动油缸设计 (16)3.2.4 选键并校核强度 (18)3.3 臂部计算与分析 (18)3.3.1 臂部设计的基本要求 (18)3.3.2 手臂的设计计算 (20)3.4 机身计算与分析 (28)4 液压系统设计 (29)4.1 液压系统总体设计 (29)4.2 液压元件的选择 (29)4.2.1 液压缸 (29)4.2.2 液压泵的选取要求及其具体选取 (31)4.2.3 选择液压控制阀的原则 (33)4.2.4 选择液压辅助元件的要求 (33)5 液压元件的保养与维修 (37)5.1 液压元件的安装 (37)5.2 液压系统的一般使用与维护 (37)5.3 一般技术安全事项 (37)6 结论 (39)参考文献 (40)致谢 (41)附录 (42)1绪论工业机械手是人类创造的一种机器,更是人类创造的一项伟大奇迹,其研究、开发和设计是从二十世纪中叶开始的。

1 绪论1.1 机器人目前，工业机器人的定义，世界各国尚未统一，分类也不尽相同。

最近联合国国际标准化组织采纳了美国机器人协会给工业机器人下的定义：工业机器人是一种可重复编程的多功能操作装置，可以通过改变动作程序，来完成各种工作，主要用于搬运材料，传递工件。

参考国外的定义，结合我国的习惯用语，对工业机器人作如下定义：工业机器人是一种机体独立，动作自由度较多，程序可灵活变更，能任意定位，自动化程度高的自动操作机械。

主要用于加工自动线和柔性制造系统中传递和装卸工件或夹具[1]。

工业机器人以刚性高的手臂为主体，与人相比，可以有更快的运动速度，可以搬运更重的东西，而且定位精度相当高，它可以根据外部来的信号，自动进行各种操作。

工业机器人是在计算机控制下可编程的自动机器。

采用工业机器人是提高产品质量与劳动生产率，实现生产过程自动化，改善劳动条件，减轻劳动强度的一种有效手段。

机器人的诞生和发展虽只有30多年的历史，但它已应用到国民经济，民事技术等众多的领域，具有广阔的应用和发展前景，显示出强大的生命力[2]。

根据所处的环境和作业需求，工业机器人具有至少一项或多项拟人功能，如抓取功能或移动功能，或两者兼有之，另外还可能程度不等的具有某些环境感知功能（如视觉，力觉，触觉等）。

以及语音功能及至逻辑思维，判断决策功能等。

从而使其能在要求的环境中代替人进行作业。

在工业机器人的诸多功能中，抓取和移动是最主要的功能。

这两项功能实现的技术基础是精巧的机械结构设计和良好的伺服控制驱动。

本次设计就是在这一思维下展开的。

根据设计内容和需求确定圆柱坐标型工业机器人，利用锥齿轮传动实现机器人的旋转，利用液压缸实现其移动以及对零件的抓取。

在步进电机的控制下，机器达到精确的回转运动。

工业机器人的发展，由简单到复杂，由初级到高级逐步完善，它的发展过程可分为三代：第一代工业机器人就是目前工业中大量使用的示教再现型工业机器人，它主要由手部、臂部、驱动系统和控制系统组成。

数控机床上下料机械手的机械结构设计【摘要】上下料机械手的设计是数控机床的关键，直接关系到机床的工作质量和工作效率。

所以，在设计数控机床上的上下料机械手时，必须要对其工作特性有一定的认识，并对其进行合理的机械结构设计，以保证其在实际加工过程中的使用。

合理地设计机械手的机械结构，不仅能提高结构的紧凑性，同时也能节省搬运设备。

因此，探索机械手的结构设计是非常有实际意义的。

本文着重介绍了数控机床上下料机械手的机械结构设计，以期对有关技术人员提供一定的借鉴.【关键词】数控机床；上下料机械手；结构设计；1.数控机床上下料机械手的机械结构设计1.1手爪设计爪子是用来抓取工件，确保抓取的力量，根据工件的抓取部位和特点，可将其分为三指和两指，一种是用来抓取圆盘和轴的，另一种是用来抓取异形或盒状的。

在手爪的结构设计中，手爪是工作操作的主要设备，其类型有多种，如搬运手爪、加工手爪、测量手爪等。

机械手的设计必须以机械操作为基础，以满足机械操作的要求，使其体积小、质量轻、结构紧凑、通用性强，便于操作和维护。

按工艺要求，手爪的冲程设计也要注意同时兼顾毛坯与成品的抓取，同时还要考虑到是否要采用弹丸机构。

根据实际情况，工件是轴类零件，本次设计中使用了空气动力夹具，在手指部位涂上了聚氨酯，在保证工件表面质量的前提下，提高了摩擦系数。

V型指头还能实现对工件的自动定心，确保了上料过程中的精度一致性。

1.2手腕设计在机械臂的结构设计中，腕部充当了操作机的终端，将爪子与机械的手臂连接起来，从而实现了机械的工作空间。

因此，在设计腕部时，必须尽量使其结构部件更轻更紧凑，并与机械结构的工作需求相结合，使腕部结构的自由度得到合理的设计。

腕部连接两只爪，分别进行下料和上料，节约换料时间。

腕部设有减震装置，并设有硬限位，可有效防止因超限引起的机械损伤。

在分析上、下料操作时，应充分考虑到数控机床的加工方式，以保证系统的设计要求为前提，提高总体的安全性，减少机械臂的控制难度，简化机械结构，在不增加自由度的情况下，根据这三个自由度，就可以完成对机床的下料。

数控机床上下料机械手设计前言随着工业的不断发展和升级，机械制造产业已经成为了各国经济发展不可或缺的重要组成部分。

数控机床则是机械制造产业中的重要设备之一。

而数控机床上下料机械手，作为数控机床的附属设备，它的功能是在机床的输入、输出端之间自动输送加工件，减少了人力，提高了加工效率，为制造行业带来了极大的便利和效益。

本文将介绍数控机床上下料机械手的设计过程。

设计思路首先，在设计机械手之前，我们需要了解机械手的结构和工作原理。

1.机械手结构数控机床上下料机械手的结构一般分为机械手臂、机械手控制系统、夹手器、传感器和运动轴等主要部分。

其中，机械手臂是机械手的核心部件，它的结构一般采用铝合金或者碳纤维材料制作，具有较高的强度和刚度，能够承受较大的载荷；机械手控制系统则是机械手的智能核心，能够根据预设的程序进行自动化控制；夹手器则是机械手的末端执行器，用于夹持加工件；传感器则可以对加工件的位置、形状等进行检测和反馈；而运动轴则是机械手的实际运动部分，能够实现机械手的动作。

2.机械手工作原理数控机床上下料机械手的工作原理是通过控制机械手臂的运动轴和夹手器的打开、关闭，来实现机械手夹取、放置加工件的过程。

在机械手的控制系统中，我们可以预设机械手的运动轨迹和夹手器的运动规律，当接收到工艺指令后，机械手会按照预设的程序自动地执行加工件的夹取和放置操作。

在了解了机械手的结构和工作原理之后，我们可以开始设计机械手的具体实现方案。

设计方案1.机械手臂结构设计机械手臂的结构设计是机械手整体设计中的核心环节之一。

在设计机械手臂时，我们需要考虑以下几个方面：•材料的选择。

由于机械手臂需要具备较强的承载能力和刚度，因此在材料的选择上，我们可以考虑采用铝合金或者碳纤维等高强度材料，来满足机械手的结构要求。

•结构的设计。

机械手臂的结构设计需要采用工程力学理论，考虑机械手的承重和刚度等因素。

在结构设计中，需要确定机械手臂的长度、形状和悬挂方式等关键参数，保证机械手的稳定运行和准确夹取加工件的能力。

数控车床自动上下料机械手结构设计摘要：本课题针对于数控车床而设计了结构圆柱坐标型的自动上下料机械手，通过对机械手的传动机构，驱动系统、液压系统以及控制系统进行了理论分析和计算。

同时对机械手整体结构进行了详细的设计，主要包括机械手的机身机座，机械手手臂，机械手手爪等部分。

并分析了数控车床自动上下料机械手的操作流程，主要采用液压缸、步进电机等元件实现机械手的运动部分。

关键词：数控车床；机械手；传动机构:液压系统；驱动系统1、数控车床自动上下料机械手的设计方案1.1机械手结构的设计工业机器人的结构形式主要包括直角坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、球坐标型机器人、关节型坐标机器人四种。

其对应的特点如表1。

表1工业机器人结构类型球坐标型机器人两个回抬运动以及一个直线运动结构简单.造价成本较低、精度较差搬运机器人关节型机器人三个回转运动动作灵活、结构疑凌焊接机器人、喷漆机器人、搬运1.2数控车床自动上下料机械手手部设计1.2.1机械手手部的设计要求本课题机械手手爪开闭范围需够大。

在机械手工作时，其中一个手爪张开夹紧角度的最大变化量为开闭范围。

手爪开闭范围的要求与工件的形状以及尺寸等因素都有关联。

通常情况下，机械手手爪的开闭范围越大越好。

1.2.2手爪结构的采用方案结合具体的工作要求，综上所述，本课题采用的是齿轮齿条式。

通过活塞往返带动齿条完成手爪张开或夹紧的动作。

1.3数控车床自动上下料机械手腕部设计机械手手腕主要功能是可以使被夹持工件的方位产生变化，此时机械手手腕需做回转运动，即只存在一个回转自由度。

结合本课题，本设计手腕不加自由度以便于机械手结构简单，操作简单。

1.4数控车床自动上下料机械手手臂设计考虑到操纵器在工作中的稳定性和安全性，将两个平行的导向杆添加到该对象的水平框架中，使其与运动活塞杆截面形成等腰三角形结构，以保证其结构更加稳定牢靠。

垂直手臂添加四个导杆其截面为正四边形，每个导杆都选用空心结构以保证机械手整体重量。

自动上下料机械手设计自动上下料机械手的设计首先需要考虑其结构和动力系统。

结构部分包括机械臂、抓取器、传感器以及控制系统等。

机械臂通常由多个关节组成，每个关节都能够进行旋转或伸缩，使机械手能够在三维空间内灵活移动。

抓取器通常采用夹爪或磁力吸盘等方式，以确保物料能够被牢固地抓取。

传感器可以用于检测物料的位置和重量，以及监测机械手的运动过程。

控制系统则负责控制机械手的运动，使其能够按照预设的路径和速度进行操作。

在机械手的设计中，需要考虑物料的形状、尺寸和重量等因素。

不同的物料需要不同的抓取器和动作方式来保证抓取和放置的准确性。

例如，对于较小的物料，可以采用夹爪和吸盘的组合方式，以确保物料的稳固性。

对于较大的物料，可以采用多个机械臂协同工作，以增加抓取和放置的能力。

另外，自动上下料机械手的设计还需要考虑安全性和可靠性。

机械手在工作过程中需要能够识别和避免障碍物，以防止发生意外事故。

同时，机械手的动力系统和控制系统需要具备稳定性和可靠性，以确保机械手能够长时间稳定地运行。

为了提高自动上下料机械手的效率，可以采用一些先进的技术和功能。

例如，可以采用视觉系统来识别物料的位置和形状，以便机械手能够准确地抓取。

还可以采用自适应控制算法，根据物料的特性和工作环境的变化，来调整机械手的运动方式和参数，以提高工作效率和减少能量消耗。

在自动上下料机械手的设计中，还需要考虑其与其他设备和系统的协调工作。

例如，需要与生产线中的输送带、传送机和包装机等设备进行无缝连接，确保物料的连续运输和加工过程。

总之，自动上下料机械手的设计需要综合考虑结构、动力、抓取器、传感器、控制系统等多个因素。

通过合理的设计和优化，可以实现机械手对物料的准确抓取、移动和放置，提高生产效率和产品质量。

同时，还需要注重安全性和可靠性的考虑，确保机械手能够稳定和长时间地运行。

目录摘要 (I)Abstract...................................................................................................................... I I 引言 (1)1 研究目标 (2)1.1数控车床自动上下料机械手的研究目的及意义 (2)1.2数控车床自动上下料机械手国内外发展趋势 (2)2 数控车床自动上下料机械手的设计方案 (4)2.1机械手结构的设计 (4)2.1.1机械手的结构类型 (4)2.1.2数控车床自动上下料机械手结构采用方案 (4)2.2数控车床自动上下料机械手手部设计 (5)2.2.1机械手手部的设计要求 (5)2.2.2手爪结构的采用方案 (6)2.3数控车床自动上下料机械手腕部设计 (7)2.4数控车床自动上下料机械手手臂设计 (8)2.5数控车床自动上下料机械手机身机座设计 (9)2.6数控车床自动上下料机械手驱动系统设计 (10)2.6.1驱动系统的分类 (10)2.6.2驱动系统采用方案 (12)2.7数控车床自动上下料机械手传动设计 (12)2.8数控车床自动上下料机械手定位与稳定性设计 (12)2.8.1影响定位精度及平衡的因素 (12)2.8.2平衡机构分类 (13)2.8.3平衡机构采用方案 (13)3 理性分析计算以及主要参数确定 (14)3.1液压传动系统相关计算 (14)3.1.1液压系统方案选择 (14)3.1.2执行元件的选择 (14)3.1.3液压源系统的设计 (14)3.1.4液压传动系统参数确定 (15)3.1.5执行元件计算 (18)3.2电机的选择以及参数计算 (19)3.2.1电机参数计算 (19)3.2.2电机选型 (21)4 数控车床自动上下料机械手控制系统设计 (23)4.1机械手的工作流程 (23)4.2数控车床自动上下料机械手操作面板 (24)结论 (25)参考文献 (26)致谢 (28)摘要本课题针对于数控车床而设计了结构圆柱坐标型的自动上下料机械手。

自动上下料机械手的设计摘要随着机电一体化技术和计算机技术的应用，机械手的研究和开发水平获得了迅猛的发展并涉及到人类社会生产及生活的各个领域，特别是工业机械手在生产加工中的应用。

机械手是近代自动控制领域中出现的一种新型技术装备，它能模仿人体上肢某些动作，在生产中代替人搬运物体或操持工具进行动作，已成为现代机械制造系统中的一个重要组成部分。

本次设计主要设计自动上下料的机械手，该系统采用液压驱动，传动平稳，且易于控制，控制系统采用一般PLC所具有的位移寄存器和位移指令来编程。

关键词：机械手，液压驱动，控制系统目录1绪论 (1)2 工业机械手的设计方案 (2)2.1 工业机械手的组成 (2)2.2 上下料机械手的工作原理 (3)2.3 规格参数的选择 (3)2.4 设计路线与方案 (4)2.4.1 机械手的总体设计方案 (4)2.4.2 设计步骤 (4)2.4.3 研究方法和措施 (4)3 机械手各部分的计算与分析 (5)3.1 手部计算与分析 (5)3.1.1 滑槽杠杆式手部设计的基本要求 (5)3.1.2 手部的计算和分析 (5)3.2 腕部计算与分析 (12)3.2.1 腕部设计的基本要求 (12)3.2.2 腕部回转力矩的计算 (13)3.2.3 腕部摆动油缸设计 (16)3.2.4 选键并校核强度 (18)3.3 臂部计算与分析 (18)3.3.1 臂部设计的基本要求 (18)3.3.2 手臂的设计计算 (20)3.4 机身计算与分析 (28)4 液压系统设计 (29)4.1 液压系统总体设计 (29)4.2 液压元件的选择 (29)4.2.1 液压缸 (29)4.2.2 液压泵的选取要求及其具体选取 (31)4.2.3 选择液压控制阀的原则 (33)4.2.4 选择液压辅助元件的要求 (33)5 液压元件的保养与维修 (37)5.1 液压元件的安装 (37)5.2 液压系统的一般使用与维护 (37)5.3 一般技术安全事项 (37)6 结论 (39)参考文献 (40)致谢 (41)附录 (42)1绪论工业机械手是人类创造的一种机器,更是人类创造的一项伟大奇迹,其研究、开发和设计是从二十世纪中叶开始的。

数控车床自动上下料机械手的设计方案包括两个直线运动及一共计三种运动方式。

其中直线运动为手臂的回转运动为机械手机座的旋转。

选择此结构类型的好处是机械手手臂活动范围较大且精度较高。

并且1，整体结构造图2机械手整体造型结构图数控车床自动上下料机械手手部设计机械手手爪与手腕相连接，属于末端执行器的一种，安装在手腕末端。

机械手手爪部位结构应有一定的夹紧力，保证可以夹紧工件，使工件牢固稳定。

通常情况下，机械手手爪的开闭范围越大越好，本设计中机械手手爪开闭范围如图3。

图3机械手手爪开闭范围图手爪结构采用的是齿轮齿条式。

通过活塞往返带动齿条完成手爪张开或夹紧的动作。

手爪的结构设计具体如图4。

1.3数控车床自动上下料机械手手臂设计机械手的手臂是机械手的主要执行部位。

考虑到操纵器在工作中的稳定性和安全性，将两个平行的导向杆添加到该对象的水平框架中，使其与运动活塞杆截面形成等腰三角形结构如图5，以保证其结构更加稳定牢靠。

垂直手臂添加四个导杆其截面为正四边形如图6，每个导杆都选用空心结构以保证机械手整体重量。

添加此导杆结构主要原因是可以保证机械手整体稳定。

————————————————管树龙（1991-），男，江苏淮安人，苏州瀚隆智能装备有限公司，本科，研究方向为机械制造。

图1机械手工作布局图图4机械手手抓结构三维图图5机械手水平手臂结构图图6机械手垂直手臂结构图1.4数控车床自动上下料机械手机身机座设计机械手机座包括腰部和底座两部分组成。

在设计过程中机械手的机座部分底座截面需要足够大以保证机械手整体工作时的稳定。

同时底座需要一定承载能力以保证可以承受机械手整体重量。

且其结构装卸要方便。

所示。

图7机械手机座结构图的条件，带入数据，3）理论驱动力的计算：带入数据，计算得：计算驱动力计算公式为：带入数据，计算得：而液压缸的工作驱动力是由缸内油压提供的，F c=P·A经计算，所需的油压约为已知公式：计算得N图8电机参数曲线图3数控车床自动上下料机械手控制系统设计3.1机械手的工作流程如图9所示为机械手的工作流程图。

自动上下料机械手臂及主要零部件设计自动上下料机械手臂是一种用于工业生产中的自动化设备，主要用于将原材料从储存区域送到生产线上，并将成品从生产线上移出。

它具有快速、精准和高效的特点，可以大大提高生产效率和降低劳动力成本。

在设计自动上下料机械手臂及其主要零部件时，需要考虑以下几个方面：1.机械手臂结构设计：机械手臂应该具有灵活的结构，能够适应不同形状和尺寸的工件。

常见的机械手臂结构包括：伺服电机传动、滑块传动、摆线减速齿轮传动等。

机械手臂的关节数量和布局应根据具体需要进行设计，以保证其灵活性和稳定性。

2.机械手臂控制系统设计：机械手臂的控制系统应该具备高精度的位置控制能力和快速的响应速度。

常用的控制方法包括：PID控制、模糊控制、神经网络控制等。

控制系统应能够实现自动化的上下料操作，并能够适应不同工况下的控制需求。

3.夹具设计：夹具是机械手臂上用于抓取和移动工件的部件。

夹具的设计应该考虑到工件的形状、尺寸和重量等因素，并保证夹持力的稳定性和安全性。

常见的夹具设计包括机械夹具、气动夹具和真空夹具等。

4.传感器设计：传感器是机械手臂上的重要部件，用于检测工件位置、重量和形状等信息。

常见的传感器包括光电传感器、压力传感器和力传感器等。

传感器的选型和布局应根据具体的应用需求进行设计，以提供准确的反馈信息。

5.安全措施设计：机械手臂在工作时可能存在风险，因此需要设计相应的安全措施来保护操作人员和设备的安全。

常见的安全措施包括急停按钮、防撞装置和速度监控系统等。

总之，设计自动上下料机械手臂及主要零部件需要充分考虑机械结构、控制系统、夹具设计、传感器设计和安全措施等方面的要求，以保证机械手臂的可靠性和性能。

同时，根据具体的应用需求，也需要进行相应的优化和改进，以满足不同的生产场景。

自动上下料机械手直臂与夹持部件的三维设计及主要零部件设计摘要：机械手能代替人工操作，起到减轻工人的劳动强度，节约加工时间，提高生产效率，降低生产成本的特点。

在实用的基础上，对自动上下料机械手直臂与夹持部件进行三维设计，其中分为三个部分，手爪、手腕、直臂。

设计手爪为平移型夹持式手爪，传动结构为滑动丝杆。

手腕为回转型，转动角度为0-180°，传动结构为蜗轮蜗杆。

直臂传动结构为滚珠丝杆。

整体机械手为直角坐标型，驱动均为电机驱动，结构简单可靠，精度高。

关键词：机械手；直臂与夹持部件；Pro/e三维设计；CAD 二维设计中图分类号：TH24目录摘要 (I)目录 (III)绪论 (1)1.1 前言和意义 (1)1.2 工业机械手的简史 (1)1.3 国内外研究现状和趋势 (3)1.4 本章小结 (3)2 机械手直臂部分的总体设计 (4)2.1 执行机构的选择 (4)2.2 驱动机构的选择 (4)2.3 传动结构的选择 (5)2.4 机械手的基本形式选择 (6)2.5 机械手直臂部分的主要部件及运动 (7)2.6 机械手的技术参数 (8) (9)3 机械手手爪的三维设计 (10)3.1 手部设计基本要求 (10)3.2 典型的手部结构 (10)3.3 机械手手爪的设计计算 (10)3.3.1 选择手爪的类型及夹紧装置 (10)3.3.2 手爪夹持范围计算 (11)3.3.3 滑动丝杠设计 (12)3.3.4 直齿轮设计 (14)3.3.5 电机选型 (15)3.4 机械手手爪的三维出图及其主要零部件出图 (16) (18)4 机械手手腕部分的三维设计 (19)4.1 腕部设计的基本要求 (19)4.2 腕部的结构以及选择 (19)4.2.1 典型的腕部结构 (19)4.2.2 腕部结构和驱动机构的选择 (20)4.3 腕部的设计计算 (20)4.3.1 蜗轮轴的设计计算 (20)4.3.2 蜗轮齿轮设计 (22)4.3.3 步进电机选型 (23)4.4 手腕部分出图及主要零部件出图 (24) (30)5 直臂部分的三维设计 (31)5.1 手臂的结构的选择及其驱动机构 (31)5.2 滚珠丝杠设计 (31)5.3 锥齿轮设计 (34)5.4 电机选型 (36)5.5 机械手直臂部分三维出图及主要零部件出图 (37)5.6 本章小结 (40)6.总结 (41)液压驱动；控制系统用磁鼓最存储装置。

数控机床上下料机械手设计背景介绍随着工业化程度的不断提升，自动化生产设备越来越普及。

数控机床已成为现代工业生产中的重要设备之一。

在数控机床生产制造过程中，上下料机械手是数控机床最核心的装置之一。

数控机床上下料的机械手是现代工业生产中提高生产效率的重要方法之一。

如何设计一种高效的数控机床上下料机械手成为一个热门的研究方向。

设计目标本文主要研究设计一种高效的数控机床上下料机械手。

我们希望设计出的机械手具有以下一些目标：•精准度高：机械手在匀速运动时应保证其精度，以避免出现工件质量不良的现象。

•稳定性好：机械手的运动应该保持稳定，避免产生摆动和震动的现象。

•具有大范围的移动：机械手应该能够在数控机床工作区域内进行水平和垂直的移动。

•适应性强：机械手应该能够适应多种工件的上下料，即机械手可以精准地完成多个工件的上下料作业。

设计方案机械手结构设计数控机床上下料机械手主要由机身、伸缩框架、前臂、手腕、手指和钳具等部分组成。

图1 数控机床上下料机械手示意图为了实现机械手的稳定性和精度，我们采用了传统的寻心旋运动、伸缩式平行机构和牵引式链条平台。

伸缩式平行机构是机械手的运动基础。

在伸缩式平行机构中，机械手平台的移动距离是由伸缩臂控制的。

同时，为了确保机械手的稳定性，在机械手的移动过程中，伸缩臂应具有平衡能力，以确保其稳定性。

传统寻心旋转运动主要用于控制机械手的平台旋转。

在传统寻心旋转运动的过程中，机械手平台的旋转只围绕其寻心旋转中心进行，并且以恒定的线速度旋转。

牵引式链条平台主要用户控制机械手的前臂运动。

在牵引式链条平台中，机械手前臂通过链条进行移动，而牵引式链条平台由导杆控制。

在这种设计方案中，牵引式链条平台的运动可以控制机械手的高度。

图2 伸缩式平行机构示意图机械手控制系统设计基于单片机，我们设计了一套高效的数控机床上下料机械手控制系统。

该系统主要由控制系统、采集系统、运动控制卡以及人机界面等部分组成。

其中的控制系统可以控制机械手的不同工作状态，采集系统可以采集机械手的运动数据，而运动控制卡可以控制机械手的运动。