数控机床上下料机械手毕业论文学士学位论文.doc

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1、毕业设计（论文）题目数控机床上下料机械手专业班级姓名所属助学单位2015年9月5日目录1绪论11.1选题背景11.2设计目的11.3发展现状与趋势22液压上下料机械手的设计方案32.1机械手的概念32.2机械手的组成及工作原理32.3机械手的总体设计42.3.1机械手的总体机构的类型42.3.2具体采用方案52.4机械手主要部件的选用52.4.1机械手手爪的选用52.4.2机械手手腕的选用62.4.3机械手手臂的选用72.4.4机械手机身的选用82.5驱动机构的选择82.6传动结构的选择92.7机器人手臂的平衡机构设计103液压系统的设计113.1液压系统的概述113.2

2、液压系统的组成113.3液压系统的基本控制回路113.4液压系统的总体设计123.4.1控制回路的设计123.4.2液压源系统的设计123.4.3绘制的液压系统图133.5液压系统的简单计算133.5.1油缸的主要类型与相关运算143.5.2油泵的选择183.5.3油泵电动机功率的确定184机械手控制系统的设计194.1系统硬件电路的设计194.1.1可编程控制器的概念194.1.2PLC的应用领域194.1.3PLC系统的组成204.1.4PLC的工作原理21结论30致谢31参考文献32摘要通过对机械设计基础、工业用微型计算机及其自动化等专业课程的学习，以及课外实践所学

3、的知识，对数控机床上下料机械手各部分机械结构和功能进行了论述和分析，设计了一种液压式圆柱坐标形式的数控机床上下料机械手。此设计主要针对机械手的手爪、手腕、手臂、机身等各部分机械结构以及机械手控制系统（传动系统、驱动系统）进行了的设计。同时对PLC控制系统和液压系统进行了理论分析和设计计算。PLC控制系统的分析重点放在PLC各硬件部分的设计和介绍、PLC梯形图的编写上。此次设计的自动上下料机械手采用液压驱动，传动平稳，且易于控制，控制系统用PLC作为控制器，优化了机械手群的控制系统。该机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业。关键词：机械

4、手；液压系统；PLC控制系统；1绪论1.1选题背景近年来，随着科学技术的不断提高以及工业自动化的快速发展，高效、高质量、低成本、低污染无疑成为了工业自动化所追求的目标。其中机器人就代表了工业自动化的最高水平。机器人的研发与应用，体现了一个企业先进的加工制造能力和科研能力。同时它也促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。由于机械手能代替人类完成高危险、高强度，重复枯燥的工作，同时可以连续长时间生产，从而大大的提高了生产效率，降低了人工生产成本，减轻了人类的劳动强度。因此机械手已经越来越广泛的得到了应用。一般机械手在机械行业中可用于零部件组装、加

5、工工件自动抓取、上料、下料、工件翻转、工件转序等工作，特别是在自动化数控机床以及组合机床上使用比较普遍。目前，机械手已经发展成为一种非常成熟的机械加工辅助手段，同时也发展成为了柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元。可以节省庞大的工件输送装置及人工，结构简单，适应性强。机械手的应用改变了传统的搬运方式，有效地改善了作业环境，提倡零件加工数字化，信息化，少人化直至无人化管理，极大程度的保证了产品的质量，使现代加工制造技术迈上了新的台阶。然而，目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平与国外相比还有一

6、定的差距，机械手应用工程起步相对比较晚。因此，为了加快我国工业自动化的步伐，进行机械手的研究设计是非常必要，也是十分具有意义的事。1.2设计目的众所周知，一个国家经济实力很大程度上取决于制造业的发展水平。上世纪，美国制造业占世界制造业40%，2010年中国制造业第一次赶超美国（中国占19.8%，美国占19.4%）。近几年，美国、日本、韩国等国家纷纷将自己的制造产业搬回本国，准备大力发展制造业，一场无硝烟的工业大战即将开始。然而，我国大部分的工厂和企业仍然还是使用人工装卸、搬运、包装、打码等。这些人工操作具有一定的危险性，在高强度的作业环境下人容易犯错，工作效率会大打折扣。

7、这些已经满足不了生产自动化的发展趋势。为了加快工业自动化的步伐，使其真正的走进人们的生活，结合自己所学的专业理论知识及课外实践知识，设计了一台自动上下料机械手，其兼备人和机器的优点，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作；代替人完成繁重、单调的重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。1.3发展现状和趋势目前，国内外各种机械手和机械手的研究成为科研的热点，其研究的现状和大体趋势如下：1.机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机