鏜銑加工中心換刀機械手部件設(shè)計【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】

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購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 設(shè)計 1： 1459919609 2： 1969043202 學(xué) 院： 專 業(yè)： 題 目： 鏜銑加工中心換刀機械手部件設(shè)計 指導(dǎo)教師： 職稱 : 職稱 : 20**年 **月 **日 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 課題名稱 鏜銑加工中心換刀機械手部件設(shè)計 主要任務(wù)與 目標(biāo) 工業(yè)機械手和加工中心是現(xiàn)代生產(chǎn)加工設(shè)備，加工中心換刀機械手可快速準確地完成換刀動作，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。在已有換刀機械手結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，國內(nèi)外對機械手的結(jié)構(gòu)和功能作了不少改進，功能增加的同時，結(jié)構(gòu)適應(yīng)數(shù)控的需要，并且在不斷的改進中。 課題主要設(shè)計一套鏜銑加工中心換刀機械手部件，功能為抓取刀具進行換刀。設(shè)計內(nèi)容包括傳動部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、傳動方式的選擇、傳動件 的結(jié)構(gòu)設(shè)計、支撐方式的選擇、夾持部件的設(shè)計、以及其他結(jié)構(gòu)件的設(shè)計。重點解決換刀部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計和夾持部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 主要任務(wù)是 ： 1）鏜銑加工中心換刀機械手部件方案設(shè)計； 2）重要零部件分析計算； 3）鏜銑加工中心換刀機械手部件結(jié)構(gòu)設(shè)計； 目標(biāo)： 設(shè)計一套鏜銑加工中心換刀機械手部件，功能為抓取刀具進行換刀。 方案及結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，圖紙滿足生產(chǎn)要求。 主要內(nèi)容與基本要求 主要設(shè)計內(nèi)容： 1）鏜銑加工中心換刀機械手部件方案的確定； 2）工況及受力分析； 3）傳動方式選擇； 4）重要尺寸計算； 5） 部件結(jié)構(gòu)設(shè)計； 6）零件結(jié)構(gòu)設(shè)計； 7）技術(shù)要求的制定。 基本要求： 按照題目內(nèi)容，完成方案設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計，裝配圖和零件圖繪制，總計不少于 2 張零號圖紙，方案結(jié)構(gòu)合理。 完成畢業(yè)設(shè)計要求的各種文檔，包括文獻綜述、開題報告、外文翻譯及畢業(yè)設(shè)計論文等。 按照進度安排，認真按時完成設(shè)計任務(wù)。 查閱與課題有關(guān)的文獻（論文、書籍或手冊等）不少于 10 篇（部），寫出符合要求的文獻綜述報告。主要參考文獻如下： [1] 李劍玲 , 賀煒 , 丁毅 , 等 . 一種換刀機械手卡爪夾緊機構(gòu)的設(shè)計 [J]. 組合機床與自動化加工技術(shù) , 2003, (10): 48 [2] 錢濟國 . 回轉(zhuǎn)型機械手手指的設(shè)計及夾持誤差分析 [J]. 制造技術(shù)與機床 , 2003, (4): 22 [3] 宋超 , 楊代華 , 羅志建 . 小型立 ]. 煤礦機械 , 2007, 28(10):106 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 主要參 考資料 及文獻 閱讀任務(wù) [4] 牟世維 . 雙主軸雙刀庫立式加工中心機床設(shè)計 [J]. 甘肅科技 , 2007, 23(12):35 [5] 孟兆明 . 一種新型機械手尺寸的最優(yōu)化設(shè)計 [J]. 青島化工學(xué)院學(xué)報 , 2000, 21(3): 245 [6] of a J]. 1988, 4(3): 257 [7] S. P. J. A of C J]. 2009, 44(2): 466 外文 翻譯任務(wù) 閱讀 2 篇以上（ 10000 字符左右）的外文材料，完成 2000 漢字以上的英譯漢翻譯 。英文參考文獻如下： [1] of a J]. 1988, 4(3): 257 [2] S. P. J. A of C J]. 2009, 44(2): 466 計劃進度： 起止時間 內(nèi)容 12 月初 ~12 月上旬 前期資料準備、畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書、 文獻綜述、 外文翻譯布置。 12 月上旬 ~01 月上旬 查閱資料 (包括外文資料 )，撰寫文獻綜述、開題報告及外文資料翻譯。 01 月上旬 ~01 月中旬 完成開題報告。開題報告答辯。 01 月下旬 ~02 月中旬 (寒假 ) 總體方案設(shè)計 ，分析計算 ，結(jié)構(gòu)設(shè)計。 02 月下旬 ~04 月 上旬 方案設(shè)計，分析計算 ，結(jié)構(gòu)設(shè)計，圖紙繪制，撰寫說明書。 04 月 上旬 ~04 月 中旬 畢業(yè)設(shè)計中期檢查完成情況及表格與記錄的填寫。 04 月 中旬 ~05 月 上旬 完成 圖紙繪制，說明書撰寫。提交畢業(yè)設(shè)計（論文）。 05 月 上旬 ~05 月 中旬 畢業(yè)設(shè)計（論文）的審閱；評議小組分組審閱。 05 月 中旬 ~05 月 下旬 畢業(yè)設(shè)計答辯。 實習(xí)地點 指導(dǎo)教師 簽 名 年 月 日 系 意 見 系主任簽名： 年 月 日 學(xué)院 蓋章 主管院長簽名： 年 月 日 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 班 級 姓 名 課題名稱 鏜銑加工中心換刀機械手部件設(shè)計 目 錄 1 選題的背景與意義 內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 械手簡介 械手的分類 刀機械手研究意義 2 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題 本內(nèi)容 解決的主要問題 3 研究思路方案、可行性分析及預(yù)期成果 究思路方案 行性分析 期研究成果 4 研究工作計劃 成績： 答 辯 意 見 答辯組長簽名： 年 月 日 系主任審核意見 簽名： 年 月 日 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 鏜銑加工中心換刀機械手部件設(shè)計 洪之奇 (機械設(shè)計制造及其自動化 09(4)班 1 選題的背景與意義 機械制造業(yè)是一個國家最基礎(chǔ)的行業(yè)， 為整個國民經(jīng)濟提供技術(shù)裝備，其發(fā)展水平是國家工業(yè)化程度的主要指標(biāo)之一。 在機械工業(yè)中，應(yīng)用機械手的意義可以概括如下： 一、以提高生產(chǎn)過程中的自動化程度 應(yīng)用機械手有利于實現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化的程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。 二、以改善勞動條件，避免人身事故 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及 工作空間狹窄的場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的，而應(yīng)用機械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動條件得以改善。 在一些簡單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以機械手代替人進行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 三、可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用機械手代替人進行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應(yīng)用機械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。因此，在自動化機床的綜合加工自動線上，目前幾乎都沒有機械手，以減少人力和更準確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進行工作生產(chǎn) 。 綜上所述，有效的應(yīng)用機械手，是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢。 內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 械手簡介 人類在面對對人體健康有害的各種射線、高溫和低壓、高壓和低壓，進行深水考察，以及操作有毒性的和爆炸性的物質(zhì)時，都必須利用各種遠距離操作設(shè)備。遠距離操作設(shè)備與普通設(shè)備的主要區(qū)別，在于能夠通過適當(dāng)?shù)纳锲帘伟巡僮魅藛T與危險源隔開進行操作。作為這種屏蔽的有各種防護屏、屏蔽箱、熱室和其它 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 箱室的壁，有時亦可采用加大距離的辦法。 機械手就是這樣一種遠距離操作設(shè)備 [1]。 機械手是由操作人員或程序裝置遠距離操縱 的一種裝置。它包括供模仿人手的移動和關(guān)節(jié)動作功能用的操作機構(gòu)。 機械手通常是由安裝在危險區(qū)內(nèi)的從動臂、安裝在危險區(qū)外的主動臂和穿墻（防護屏）的連接臂組成。 工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機械手的是工業(yè)機器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機械手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。機械手是在機械化，自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生 產(chǎn)過程中，機械手被廣泛的運用于自動生產(chǎn)線中，機械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)殿起來的一門新興的技術(shù)，它更加促進了機械手的發(fā)展，使得機械手能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結(jié)合。機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用自動換刀裝置是數(shù)控加工中心在工件的一次裝夾中實現(xiàn)多道工序加工不可缺少的裝置 , 主要由刀庫、機械手和驅(qū)動裝置幾部分組成。 械手的分類 目前 ，機械手尚無通用的分類方法。它們可按不同的特點分，例如，根據(jù)從動臂對于主動臂動作的模仿程度，主動臂上力的再現(xiàn)，用途，從動臂與主動臂的連接形式，操作方法，外形等分類。 實踐中所采用的機械手可分為四類： 1）劍式機械手； 2）機械傳動和密封磁力機械傳動機械手； 3）電動機械傳動、液壓和氣動機械手； 4）特殊機械手 [1]。 第一類機械手一般不能完全模仿操作人員的手關(guān)節(jié)的動作。但是，由于其結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜，因而獲得廣泛應(yīng)用，是通用的機械手。 第二類機械手能完全模仿操作人員的手關(guān)節(jié)的動作（有七個和七個以上的動作）。它比第一 類機械手較為復(fù)雜。由于其操作方便、價格不太高，所以也得了 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 廣泛應(yīng)用。磁力機械傳動機械手比機械傳動機械手略微復(fù)雜，而且昂貴，但能保證箱室的完全密封。 第三類機械手比第二類機械手更加復(fù)雜而且昂貴。這類機械手的某些類型得了廣泛應(yīng)用，尤其是用于操作間與箱室之間要求高度密封，進行遠距離操作和主動臂作用于從動臂的力按比例反射操作的地方。這一類的非模擬機械手有杠桿或控制裝置和普通（非隨動的）電傳動裝置，簡化了結(jié)構(gòu)，降低了價格。 第四類機械手裝有控制裝置，這類機械手的抓舉能力很大，可用于完成預(yù)先給定的工序。 其中換刀機械手也 有各種分類： ⑴單臂單爪回轉(zhuǎn)式機械手 機械手擺動的軸線與刀具主軸平行，機械手的手臂可以回轉(zhuǎn)不同的角度來進行自動換刀，換刀具的所花費的時間長，用于刀庫換刀位置的刀座的軸線相平行的場合。如圖 1 所示： 圖 1 單臂單爪回轉(zhuǎn)式機械手 ⑵單臂雙爪回轉(zhuǎn)式機械手 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 圖 2 單臂雙爪回轉(zhuǎn)式機械手 這種機械手的手臂上有兩個卡爪，兩個卡爪有所分工，一個卡爪只執(zhí)行從主軸上取下“舊刀”送回刀庫的任務(wù)，另一個卡爪則執(zhí)行由刀庫取出“新刀”送到主軸的任務(wù)，其換刀時間較上述單爪回轉(zhuǎn)式機械手要短，如圖 2 所示。 這種機械手的兩臂各有一個卡爪， 可同時抓取刀庫及主軸上的刀具，在回轉(zhuǎn)之后有同時將刀具歸回刀庫及裝入主軸，是目前加工中心機床上最為常用的一種形式，換刀時間要比前兩種都短，如圖 3 所示。 圖 3 雙臂回轉(zhuǎn)式機械手 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 這種機械手在有的設(shè)計中還采用了可伸縮的臂如圖 4 所示： 圖 4 雙臂回轉(zhuǎn)式機械手 這種機械手相當(dāng)與兩個單臂單爪機械手，相互配合起來進行自動換刀。其中一個機械手執(zhí)行拔舊刀歸回刀庫，另一個機械手執(zhí)行從刀庫取新刀插入機床上，如圖 5 所示。 圖 5 雙機械手 ⑸雙臂往復(fù)交叉式機械手 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 圖 6 雙臂往復(fù)交叉式機械手 業(yè)機械手研究趨勢 目 前工業(yè)機械手主要用于機床加工、鑄造、熱處理等方面，無論數(shù)量，品質(zhì)還是性能方面都不能完全滿足工業(yè)發(fā)展的需要。 在國內(nèi)主要是逐步擴大應(yīng)用范圍，重點發(fā)展鑄造、熱處理方面的機械手，以減輕勞動強度，改善作業(yè)條件，在應(yīng)用專業(yè)機械手的同時，相應(yīng)的發(fā)展通用機械手。在自動換刀裝置的研究上還要解決一些關(guān)鍵技術(shù)問題：如優(yōu)良運動曲線選擇、機構(gòu)運行可靠性、換刀復(fù)合凸輪的設(shè)計，凸輪的精密加工等。 此外，國外機械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機械手。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，做相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生少許偏差時，即能更正并自行檢測，重點是研究視覺功能和觸覺。目前，已經(jīng)取得一定成績。 刀機械手研究意義 隨著科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展 , 機械手的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴大。目前 , 機械手不僅應(yīng)用于傳統(tǒng)制造業(yè)如采礦 ,冶金 ,石油 ,化學(xué) ,船舶等領(lǐng)域 ,同時也已開始擴大到核能 ,航空 ,航天 ,醫(yī)藥 ,生化等高科技領(lǐng)域以及家庭清潔 ,醫(yī)療康復(fù)等服務(wù)業(yè)領(lǐng)域中。如 ,水下機器人 ,拋光機器人 ,打毛刺機器人 ,擦玻璃機器人 ,高壓線作業(yè)機器人 ,服裝裁剪機器人 ,制衣機器人 ,管道機器人等特種機器人以及掃雷機器人 ,作戰(zhàn)機器人 ,偵察機器人 ,哨兵機器人 ,排雷機器人 ,布雷 機器人等軍用機器人都是機械手應(yīng)用 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 的典型。機械手廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。而且 ,隨著人類生活水平的提高及文化生活的日益豐富多彩 ,未來各種專業(yè)服務(wù)機器人和家庭用消費機器人將不斷貼近人類生活 ,其市場將繁榮興旺。 換刀機械手 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 和 研究 是數(shù)控加工中心研究的基礎(chǔ)。 因此 ，對 具有理想結(jié)構(gòu) 和傳動方式 的 換刀機械手 進行抓取機理、操作理論、運動學(xué)和動力學(xué)、控制理論、信息集成等方面的研究是最有效也是最有意義的 。 2 研究的基本內(nèi)容 與 擬解決的主要問題 本內(nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計中主要完成的內(nèi)容包括： (1）鏜銑加工中心換刀機械手 結(jié)構(gòu)設(shè)計 分析換刀機械手的工作原理，機械手模型建立及運動分析，進行原理性換刀機械手的方案設(shè)計。 (2）鏜銑換刀機械手三維 模、裝配 機械手各關(guān)節(jié)部分的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用 件建立三維模型，進行裝配分析，進一步改進結(jié)構(gòu)設(shè)計。 (3）鏜銑換刀機械手的關(guān)鍵部位的強度校核計算 對機械手幾個主要的零件進行強度校核計算，對尺寸結(jié)構(gòu)等參數(shù)進行調(diào)整設(shè)計。 解決的主要問題 通過設(shè)計實現(xiàn)使機械可以順利的抓取多種尺寸的待加工件，并實現(xiàn)待加工件的換向，完成待加工件的加工要求。減小手的體積、質(zhì)量 和功耗。因為過大的體積將影響外觀 ,而且有可能會妨礙到加工機床的運作； 過重的手部和過大的功耗將加重臂部的負擔(dān) ,加速零件的磨損， 加重電源負擔(dān)。手部自由度數(shù)目、驅(qū)動類型、傳動方式、關(guān)節(jié)機構(gòu)、所用材料以及運動特性等對手的體積、質(zhì)量和功耗均有較大影響。根據(jù)物體質(zhì)量、尺寸和表面性質(zhì) , 手在抓取時應(yīng)該采用不同抓取力 , 即手的抓取力應(yīng)具有一定的可控性。 3 研究思路方案、可行性分析及預(yù)期成果 本設(shè)計論文擬采用理論分析與三維建模與仿真實驗的方法，在已有的基礎(chǔ)上，通過三維 環(huán)境完成鏜銑加工中心換刀機械手的設(shè)計仿真 。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 究思路方案 具體思路方案包含以下兩個方面： 前已有的換刀機械手原理分析： 如圖 7 所示整個機械手主要由 : 行程開關(guān) , 擋環(huán) ,齒輪 , 連接盤 , 銷子 , 傳動盤 , 升降液壓缸 , 滑軸 , 齒條 ,轉(zhuǎn)位液壓缸 , 機械手組成。其工作原理為 : 上、下兩個液壓缸分別驅(qū)動兩組齒輪齒條實現(xiàn)機械手的旋轉(zhuǎn)運動 ; 為了保證上下兩個旋轉(zhuǎn)運動互不干擾 , 中間采用一根滑軸上固接一個傳動盤的結(jié)構(gòu) , 傳動盤與齒輪通過銷來傳遞運動 , 機械手換刀動作到位與否則是通過行程開關(guān)來檢測 , 外加檔塊進行限位 , 從而實現(xiàn)機械手的自動 換刀功能。。圖 8 為該換刀機械手的結(jié)構(gòu)示意圖 , 其換刀過程如下 : (1)刀套轉(zhuǎn) 90b: 換刀之前 , 刀庫 2 轉(zhuǎn)動將待換刀具 5 送到換刀位置 , 之后把帶有刀具 5 的刀套 4 向下翻轉(zhuǎn) 90b, 使得刀具軸線與主軸軸線平行。 (2)機械手轉(zhuǎn) 90b:兩手分別抓住刀庫和主軸 3 上的刀柄。 (3)刀具松開 : 刀具的自動夾緊機構(gòu)松開刀具。 (4)機械手拔刀 : 機械手臂下降 , 同時拔出兩把刀具。 (5)機械手轉(zhuǎn) 180b:使主軸刀具與刀庫刀具交換位置。 (6)機械手插刀 : 機械手上升 , 分別把刀具插入主軸錐孔和刀套中。 (7)刀具夾緊 : 刀具插入主軸的錐孔后 , 刀具的自動夾緊機構(gòu)夾緊刀具。 (8)機械手松刀 : 機械順時針轉(zhuǎn) 90b, 回到原始位置。 (9)刀套向上翻轉(zhuǎn) 90b:刀套帶著刀具向上翻轉(zhuǎn) 90b,為下一次選刀做準備。 [2] 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 圖 7 機械手 結(jié)構(gòu)圖 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 圖 8 機械手的換刀示意圖 于 E 設(shè)計平臺的三維 計 目前 ,隨著計算機輔助技術(shù)的不斷發(fā)展 ,三維造型軟件功能不斷完善 ,傳統(tǒng)的二維設(shè)計正逐漸被三維實體設(shè)計所代替。 美國 司于 1988 年開發(fā)的參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng) ,是一套由設(shè)計至生產(chǎn)的機械自動化的三維實體模型 (3計軟件 ,它不僅具有 強大功能 ,同時還具有 功能 ,廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計、機械設(shè)計、模具設(shè)計、機構(gòu)分析、有限元分析、加工制造及關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理等領(lǐng)域。而且能同時支持針對同一產(chǎn)品進行同步設(shè)計 ,具有單一數(shù)據(jù)庫、全相關(guān)性、以特征為基礎(chǔ)的參數(shù)式模型和尺寸參數(shù)化等優(yōu)點。 運用 E 三維設(shè)計平臺 ,通過對特征工具的操作 ,避免高級語言的復(fù)雜編程 ,所開發(fā)設(shè)計出來的三指三關(guān)節(jié)的欠驅(qū)動三指手 ,便于研究人員通過對界 面特征工具的操作 ,生成欠驅(qū)動三指手實體模型，甚至輸出所需要的工程圖及相關(guān)分析數(shù)據(jù)。這樣既可輔助研究人員完成其設(shè)計構(gòu)思、減輕勞動強度、提高效率和精度、改善視覺的立體效果 ,并可有效地縮短研制周期 ,提高設(shè)計制造的成功率 ;也為后續(xù)的 3D 運動學(xué)仿真分析奠定了基礎(chǔ)。 行性分析 換刀機械手的廣泛應(yīng)用給數(shù)控加工中心的發(fā)展提供了強大的技術(shù)支持，使加工步驟簡化，加工時長大幅縮減，并適應(yīng)多種加工任務(wù)。經(jīng)過幾年的研究與發(fā)展，在換刀機械手結(jié)構(gòu)學(xué)、運動學(xué)建摸、分析與設(shè)計方法方面已取得了一定的研究成果 [2在機床加工、鑄 造、熱處理等領(lǐng)域已有重要的應(yīng)用。在已有的研究工作基礎(chǔ)上，本設(shè)計論文進行鏜銑加工中心換刀機械手設(shè)計與仿真，在基本原理上是可行的。 本設(shè)計的工作主要涉及力學(xué)、機械原理和機械設(shè)計等方面的知識，以及 E 設(shè)計工具，本人已學(xué)習(xí)了這些相關(guān)課程，并取得了較好的成績，掌握了本設(shè)計所需的基本知識。 指導(dǎo)老師及其課題組在換刀機械手的相關(guān)研究方面具有很多成功的經(jīng)驗，本設(shè)計的研究方法思路經(jīng)過深思熟慮，切實可行，能夠確保畢業(yè)設(shè)計的順利完成并取得預(yù)期的研究成果。 期研究成果 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 設(shè)計出結(jié)構(gòu)可靠的新型鏜銑加工中心換刀機械手， 完成三維建模。通過仿真分析，保證設(shè)計能較好的滿足設(shè)計要求。 ４ 研究工作計劃 起止時間 內(nèi)容 研、信息匯總，文獻查閱分析 文翻譯、文獻綜述、開題報告，并熟悉理論力學(xué)、機械原理 等相關(guān)知識 交開題報告、文獻綜述及外文翻譯 題答辯 銑加工中心換刀機械手整體方案設(shè)計 械手結(jié)構(gòu)設(shè)計及零部件設(shè)計 維 模、裝配 維運動學(xué)分析仿真 構(gòu)改進設(shè)計及畢業(yè)論文撰寫 完成并提交畢業(yè)論文，整理材料準備答辯 待定 論文答辯 參考文獻 [1] 李劍玲 ,賀煒，丁毅，王寧俠 J]2003,(10):48. 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[13] S. a,*, P. b, J. c, A C ], 009(44):466[14] ,],988(4):257充值后就可以下載此設(shè)計說明書（不包含 紙）。我這里還有相應(yīng)的 明書（附帶：任務(wù)書、開題報告、文獻綜述、外文翻譯）和 紙（共計 15 張左右）及若干張 維制圖。 需要全套資料的朋友請 加 1：1459919609 或 2： 1969043202， 需要其他設(shè)計題目直接聯(lián)系！??！ 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 摘 要 機械手是在機械化，自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用。 在機械加工中，大部分零件都要進行多種工序加工。在一般數(shù)控機床的整個加工過程中，真正用于切削的時間只占整個工作時間的 30%左右，其余的大部分時間都花在安裝、調(diào)整刀具、裝卸、搬運零件和檢查加工精度等輔助工作上。 自動換刀裝置是數(shù)控加工中心在工件的一次裝夾中實現(xiàn)多道工序加工不可缺少的裝置。為充分發(fā)揮機床的作用，數(shù)控中心均配有自動換刀裝置。 本課題重點在于鏜銑加工中心換刀機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 目前工業(yè)機械手主要用于機床加工、鑄造、熱處理等方面，無論數(shù)量，品質(zhì)還是性能方面都不能完全滿足工業(yè)發(fā)展的需要。 本課題重點解決的問題：換刀機械手部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，對關(guān)鍵零件進行校核以及尺寸的優(yōu)化選取。 主要設(shè)計內(nèi)容有： （ 1）設(shè)計鏜銑加工中心換刀機械手部件的結(jié)構(gòu)，傳動系統(tǒng)以及驅(qū)動系統(tǒng)，使其能夠滿足快速，平穩(wěn)，準確換刀的功能。 （ 2）完成重要 零件的設(shè)計，主要包括齒輪的設(shè)計，軸的設(shè)計，手指的設(shè)計。使用 對所有換刀機械手零件進行三維建模，并建立總裝模型。 （ 3）用 出換刀機械手重要零部件的二維圖紙。 關(guān)鍵詞： 鏜銑加工中心；結(jié)構(gòu)設(shè)計；換刀機械手；伸縮回轉(zhuǎn)式單臂雙爪機械手。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 he is a in of is as it I do of of to In of be a of in NC 0% of of of is on NC in of to In to to of of is of is of or of on of A of of (1) of to it to (2) of of of of E 3D of 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 (3) to of 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 目 錄 摘 要 1 章 緒論 ............................................................................................................................. 2 題的背景和意義 ............................................................................................................ 2 內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 ............................................................................................ 2 械手簡介 ............................................................................................................ 2 械手的分類 ....................................................................................................... 4 業(yè)機械手研究趨勢 ............................................................................................ 7 刀機械手研究意義 ....................................................................................................... 8 計的內(nèi)容和思路 ........................................................................................................... 8 第 2 章 鏜銑加工中心換刀機械手總體設(shè)計 ...................................................... 10 刀機械手的工作原理分析 ......................................................................................... 11 械 手的平穩(wěn)性 ............................................................................................................. 11 械手的運動特性 ......................................................................................................... 12 刀機械手方案的確定 ................................................................................................. 13 第 3 章 換刀機械手的總體方案設(shè)計 ...................................................................... 14 爪部分設(shè)計 .................................................................................................................. 14 械手手臂的設(shè)計 ......................................................................................................... 14 械手傳動方式的選擇 ................................................................................................. 16 械手轉(zhuǎn)過 180 度的傳動機構(gòu)選擇 .................................................................. 16 軸以及機械手上下伸縮的傳動機構(gòu)設(shè)計 ..................................................... 18 刀機械手驅(qū)動機構(gòu)的選擇 ......................................................................................... 20 第 4 章 換刀機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計及尺寸確定 ...................................................... 22 手指結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算 ................................................................................................... 22 手指夾緊力的計算 ........................................................................................... 22 手指部分的相關(guān)校核 ....................................................................................... 24 臂的彎曲變形 .............................................................................................................. 26 與機械手配合部分的直徑的選取 ............................................................................. 28 械手轉(zhuǎn)過 180 度的驅(qū)動機構(gòu)設(shè)計 ............................................................................. 29 設(shè)計參數(shù) ....................................................................................................................... 31 第 5 章 總結(jié)與展望 ........................................................................................................... 32 參考文獻 ................................................................................................................................... 33 致 謝 ......................................................................................................................................... 34 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 2 第 1 章 緒論 題的背景和意義 機械制造業(yè)是一個國家最基礎(chǔ)的行業(yè)， 為整個國民經(jīng)濟提供技術(shù)裝備，其發(fā)展水平是國家工業(yè)化程度的主要指標(biāo)之一。 在機械工業(yè)中，應(yīng)用機械手的意義可以概括如下： 一、以提高生產(chǎn)過程中的自動化程度 應(yīng)用機械手有利于實現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化的程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。 二、以改善勞動條件，避免人身事故 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的，而應(yīng)用機械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動條件得以改善。 在一些簡單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以機械手代替人進行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 三、可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用機械手代替人進行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應(yīng)用機械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。因此 ，在自動化機床的綜合加工自動線上，目前幾乎都沒有機械手，以減少人力和更準確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進行工作生產(chǎn)。 綜上所述，有效的應(yīng)用機械手，是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢。 內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 械手簡介 人類在面對對人體健康有害的各種射線、高溫和低壓、高壓和低壓，進行深水考察，以及操作有毒性的和爆炸性的物質(zhì)時，都必須利用各種遠距離操作設(shè)備。遠距離操作設(shè)備與普通設(shè)備的主要區(qū)別，在于能夠通過適當(dāng)?shù)纳锲帘伟巡僮魅藛T與危險源隔開進行操作。作為這種屏蔽的有各種防護屏、屏蔽箱、熱室和 其它 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 3 箱室的壁，有時亦可采用加大距離的辦法。 機械手就是這樣一種遠距離操作設(shè)備 [1]。 機械手是由操作人員或程序裝置遠距離操縱的一種裝置。它包括供模仿人手的移動和關(guān)節(jié)動作功能用的操作機構(gòu)。機械手通常是由安裝在危險區(qū)內(nèi)的從動臂、安裝在危險區(qū)外的主動臂和穿墻（防護屏）的連接臂組成。工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機械手的是工業(yè)機器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機械手作業(yè)的準確性和各種 環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。機械手是在機械化，自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機械手被廣泛的運用于自動生產(chǎn)線中，機械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)殿起來的一門新興的技術(shù)，它更加促進了機械手的發(fā)展，使得機械手能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結(jié)合。機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用自動換刀裝置是數(shù)控加工中心 在工件的一次裝夾中實現(xiàn)多道工序加工不可缺少的裝置 , 主要由刀庫、機械手和驅(qū)動裝置幾部分組成。 圖 1工中心換刀機械手 [1] 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 4 械手的分類 目前，機械手尚無通用的分類方法。它們可按不同的特點分，例如，根據(jù)從動臂對于主動臂動作的模仿程度，主動臂上力的再現(xiàn)，用途，從動臂與主動臂的連接形式，操作方法，外形等分類。 實踐中所采用的機械手可分為四類： 1）劍式機械手； 2）機械傳動和密封磁力機械傳動機械手； 3）電動機械傳動、液壓和氣動機械手； 4）特殊機械手 [1]。 第一類機械手一般不能 完全模仿操作人員的手關(guān)節(jié)的動作。但是，由于其結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜，因而獲得廣泛應(yīng)用，是通用的機械手。 第二類機械手能完全模仿操作人員的手關(guān)節(jié)的動作（有七個和七個以上的動作）。它比第一類機械手較為復(fù)雜。由于其操作方便、價格不太高，所以也得了廣泛應(yīng)用。磁力機械傳動機械手比機械傳動機械手略微復(fù)雜，而且昂貴，但能保證箱室的完全密封。 第三類機械手比第二類機械手更加復(fù)雜而且昂貴。這類機械手的某些類型得了廣泛應(yīng)用，尤其是用于操作間與箱室之間要求高度密封，進行遠距離操作和主動臂作用于從動臂的力按比例反射操作的地方。 這一類的非模擬機械手有杠桿或控制裝置和普通（非隨動的）電傳動裝置，簡化了結(jié)構(gòu)，降低了價格。 第四類機械手裝有控制裝置，這類機械手的抓舉能力很大，可用于完成預(yù)先給定的工序。 其中換刀機械手也有各種分類： ⑴單臂單爪回轉(zhuǎn)式機械手 機械手擺動的軸線與刀具主軸平行，機械手的手臂可以回轉(zhuǎn)不同的角度來進行自動換刀，換刀具的所花費的時間長，用于刀庫換刀位置的刀座的軸線相平行的場合。如圖 1 所示： 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 5 圖 1 單臂單爪回轉(zhuǎn)式機械手 ⑵單臂雙爪回轉(zhuǎn)式機械手 圖 2 單臂雙爪回轉(zhuǎn)式機械手 這種機械手的手臂上有兩個卡 爪，兩個卡爪有所分工，一個卡爪只執(zhí)行從主軸上取下“舊刀”送回刀庫的任務(wù)，另一個卡爪則執(zhí)行由刀庫取出“新刀”送到主軸的任務(wù)，其換刀時間較上述單爪回轉(zhuǎn)式機械手要短，如圖 2 所示。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 6 這種機械手的兩臂各有一個卡爪，可同時抓取刀庫及主軸上的刀具，在回轉(zhuǎn)之后有同時將刀具歸回刀庫及裝入主軸，是目前加工中心機床上最為常用的一種形式，換刀時間要比前兩種都短，如圖 3 所示。 圖 3 雙臂回轉(zhuǎn)式機械手 這種機械手在有的設(shè)計中還采用了可伸縮的臂如圖 4 所示： 圖 4 雙臂回轉(zhuǎn)式機械手 購買設(shè)計文