基于PLC数控机床上下料机械手的设计☆

摘  要
本文是设计数控机床上下料机械手，通过查阅相关资料以及对本专业知识的学习和应用，对工业机械手各部分机械结构和功能的论述和分析，设计了一种圆柱坐标形式的数控机床上下料机械手。针对机械手的腰座、手臂、手爪等各部分机械结构以及机械手控制系统进行了设计。具体进行了机械手的总体设计，腰座结构的设计，机械手手臂结构的设计，机械手腕部的结构设计，末端执行器（手爪）的结构设计，机械手的机械传动机构的设计，机械手驱动系统的设计。同时对液压系统和控制系统进行了理论分析和计算。基于PLC对机械手的控制系统进行了设计，基本达到了预期的设计目的

关键词： 机械手； PLC； 液压伺服定位； 电液系统

Abstract
This article is designs on the numerically-controlled machine tool the yummy treats manipulator, through the consult correlation data as well as to this specialized knowledge's study and the application, to industry manipulator various part of mechanisms and the function elaboration and the analysis, has designed on one kind of circular cylindrical coordinate form numerically-controlled machine tool the yummy treats manipulator. In view of manipulator's waist place, the arm, the hand fingernail and so on various part of mechanisms as well as the manipulator control system have carried on the design. Has carried on manipulator's system design specifically, the waist place structure design, the manipulator arm structure design, mechanical skill department structural design, terminal actuator (hand fingernail) structural design, manipulator's mechanical drive organization design, manipulator driving system's design. Meanwhile has carried on the theoretical analysis and the computation to the hydraulic system and the control system. The control system has carried on the design based on PLC to the manipulator, has served the anticipated design purpose basically

Keywords:  Manipulator；PLC；Hydraulic servo control；Electrohydraulic system

特定功能的数控机床上下料机械手的设计，能够比较好地体现测控技术与仪器专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践的有机结合。
目前，在国内很多工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，劳动强度大、生产效率低。为了提高生产加工的工作效率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代自动化大生产,针对具体生产工艺,利用机器人技术，设计用一台装卸机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。
本次设计的械手主要与数控车床（数控铣床，加工中心等）组合最终形成生产线，实现加工过程（上料、下料）的自动化、无人化。目前，我国的制造业正在迅速发展，越来越多的资金流向制造业，越来越多的厂商加入到制造业。能够应用到加工工厂车间，满足数控机床以及加工中心的加工过程安装、卸载加工工件的要求，从而减轻工人劳动强度，节约加工辅助时间，提高生产效率和生产力，降低生产成本。

具体到本设计，因为设计要求搬运的加工工件的质量达30KG，且长度达500MM，同时考虑到数控机床布局的具体形式及对机械手的具体要求，考虑在满足系统工艺要求的前提下，尽量简化结构，以减小成本、提高可靠度。该机械手在工作中需要3种运动,其中手臂的伸缩和立柱升降为两个直线运动,另一个为手臂的回转运动,综合考虑，机械手自由度数目取为3，坐标形式选择圆柱坐标形式，即一个转动自由度两个移动自由度，其特点是:结构比较简单,手臂运动范围大,且有较高的定位准确度。
 

目    录   33000字
第1章 绪论    2
1.1机械手概述    2
1.2  机械手的组成和分类    3
1.3 国内外研究现状和趋势    10
1.4选题背景及设计目的    11
1.5 设 计 原 则    13
第2章 机械手的总体设计及设计方案论证    14
2.1 机械手总体结构的类型    14
2.2 设计具体采用方案    16
第3章 机械手腰座结构的设计    17
3.1 机械手腰座结构的设计要求    17
3.2 设计具体采用方案    18
第4章 机械手手臂及手腕和手部的结构设计    19
4.1 机械手手臂的设计要求    19
4.2 机械手腕部的结构设计    22
4.3机械手末端执行器（手爪）的结构设计    24
4.4机械手的机械传动机构的设计    27
第4.5节 机械手驱动系统的设计    32
第5章 机器人手臂的平衡机构设计    42
5.1机器人平衡机构的形式    42
5.2设计具体采用的方案    43
第6章 理论分析和设计计算    44
6.1机械手手部设计计算    44
6.2 确定液压系统基本方案    45
6.3 电机选型有关参数计算    57
第7章 机械手控制系统的设计    61
7.1机械手工艺过程与控制要求    61
7.2机械手控制系统软件设计    70
结 论    72
参考文献    73
翻译部分    76
英文原文    76
中文译文    84
致 谢    89
附录1    90
第1章 绪论

参考文献
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