目录
1. 绪论 0
1.1 自动上下料机构概述 0
1.2 自动上下料的组成分类及特点 0
1.3 自动上下料机构设计的意义 (2)
2.总体方案设计 (4)
2.1 机械手的基本形式的选择 (4)
2.2 自动上下料机构方案的拟定 (5)
2.3 CK6150型数控车床的主要参数 (7)
2.4 驱动方式的确定 (9)
2.5 机械手的技术参数列表 (11)
3.机械手机械结构设计 (12)
3.1 手部的设计 (12)
3.1.1手部的概述 (12)
3.1.2 机械手部的典型结构 (13)
3.1.3 机械式手爪设计 (14)
3.1.4 手部驱动力计算 (14)
3.2.1 臂部设计的基本要求 (18)
3.2.2 手臂的常用机构 (19)
3.3 机身设计 (24)
3.3.1 概述 (24)
3.3.2 俯仰与回转机身的设计 (24)
4.机械手的运动分析 (32)
4.1机械手的运动规划 (32)
4.2 机械手的主要部件和运动 (32)
4.2.1 机械手的手爪的运动 (33)
4.2.2 机械手的臂部的运动 (33)
4.3 机械手的整体运动分析 (34)
5.气动控制系统设计 (36)
5.1 气压传动系统原理图的拟定 (36)
5.1.2气压传动系统原理图的拟定 (36)
5.2 机械手的PLC控制设计（本设计中选用S7—200PLC） (38)
5.2.1 机械手自动上下料过程 (38)
5.2.2 机械手的PLC控制设计 (38)
图5.3 梯形图 (42)
结论与展望 (43)
参考文献 (44)
指导教师简介 (45)
1. 绪论
1.1 自动上下料机构概述
在自动化加工，装配生产线中,能自动完成将工件向加工或装配机械供给并上下料的装置，称为自动上下料装置。自动上下料装置就是为实现将毛坯自动选入加工位置，准确的定位，夹紧以及取下加工完的零件所必须的许多功能机构的总和。
统计表明，在工件的加工装配过程中，工件的供给，上料，下料及搬运等工序所需费用约占全部费用的三分之一，所费工时约占全部工时的三分之二以上，而且绝大多数的事故都发生在这些工序中。在当今工业发达国家，自动上下料装置在各类制造业中比比皆是，生产过程的自动化不仅仅大大提高了生产率，把人们从繁重的劳动中解脱出来，而且对提高产品质量，降低成本，促进产业结构的合理化起到了积极的作用。随着电子技术的发展，现在自动化上下料装置已越来越多的采用传感器等电子设备，这样不仅能提高精度，而且能减小设备大小，降低成本。
1.2 自动上下料的组成分类及特点
(1) 自动上下料装置的类型
卷料（或带料）自动上下料装置、棒料（管料）自动上下料装置多用于冲压设备、自动机、单件坯料自动上下料装置用于各种机床，可分为料仓式半自动上下料装置、料斗式自动上下料装置。料仓式半自动上下料装置用于尺寸和重量较大或形状较复杂而难于自动定向排列的工件，或单件工序时间较长的工件，如连杆、曲轴、齿轮等，工件靠人工定向成批排列在料仓中，然后自动送出。
料斗式自动上下料装置用于形状简单、尺寸和重量较小、工序较短的工件，如各种紧固标准件、小型轴、销、套、环类零件，工件任意堆放在装料容器中，由抓取定向机构实现自动定向排列和自动送出。
（2）自动上下料装置的组成
自动上下料装置的组成如下表所示
自动上下料装置组成表
与上述自动上下料装置相比，用程序控制装备起来的工业机器人，是一种更加万能而可快速调节的自动化工具。工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，工业机械手是工业机器人的一个重要分支。
1.3 自动上下料机构设计的意义
由于工业自动化的全面发展和科学技术的不断提高，对工件效率的提高迫在眉睫。单纯的手工劳作满足不了工业自动化的要求，因此，必须利用先进设备生产自动化机械以取代人的劳动，满足工业自动化的需求。其中机械手是发展过程中的重要产物之一。在机械工业中，自动上下料机构的意义可以概括如下：
1、改善劳动条件，避免人身事故
在高温、高压、低压、有灰尘、噪声、有放射性或者其他毒性污染的场合中，
用人工操作是有危险或者不可能的，而应用自动上下料装置可以代替或者部
分代替人安全的完成工作，改善劳动条件，避免由于操作疲劳或疏忽造成的
人身事故。
2、可以提高生产过程中的自动化程度
它有利于实现材料的传送，工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而提高劳动生产率，降低生产成本。
3、减轻人力，并便于有节奏的生产
综上所述，有效的应用自动化上下料装置，是发展工业的必然趋势。
2.总体方案设计
本课题是一个套类零件自动上下料机构的设计，本设计主要任务是完成机械手的结构方面设计，以及气动回路的设计。在本章中对机械手的坐标形式，自由度，驱动机构等进行了确定。
2.1 机械手的基本形式的选择
机械手的机械结构部分可看成是有一些连杆通过关节组装起来的。通常有两种关节，即转动关节和移动关节。连杆和关节按不同坐标形式组装，机械手可分为四种：直角坐标形式，圆柱坐标形式，球坐标形式，关节坐标形式。如下图：
图2.1 机械手的基本形式
其中，圆柱坐标形式机器人除了简单的“抓--放”作业外还可以用在许多其他生产领域。这种形式的机器人结构紧凑，在垂直方向和径向有两个往复运动，定位精度高。在本次设计中，当料台放出一个套类零件，气动机械手抓取工件，送入机床卡盘，然后退回到一定位置，等到工件加工完后，气动机械手动作抓取零件放回料台上，这些工作都是用电磁铁和行程开关来实现简单的控制。从而完成上下料的总过程。考虑到机械手的工作空间和人工操作空间，通过定性的分析，按下开关，启动工作后，机械手手臂在伸缩气缸的驱动下伸长185mm，手爪在气缸的驱动下夹紧料台上的一个工件后，机械手手臂由正下方的升降气缸驱动，手臂轴线上升300mm。手臂到位后，机械手在旋转缸的
