自动换刀机械手

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1、前言随着我国工业生产的飞跃发展，自动化程度的迅速提高，实现工件的装卸、转向、输送或操持焊枪、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等作业的自动化，已越来越引起人们的重视。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的应用。在现代工业生产自动化领域中，机械加工的快速上下刀、精确的

2、加工都使数控机床以及数控加工中心的应用显得十分重要。据详实的资料统计，这些费用占全部加工费用的五分之一以上。而大规模的机械加工中，时间的节省越来越成为生产者和工程设计者（或者技术人员）的追求方向，这也是未来工业发展的趋势。在现代的工业生产中，需要普通车床的生产更为高效、精度高、适应性强、加工性能强，而且还可以减轻工人的劳动强度。这样使之能够适于单件、中小批量的生产；形状比较复杂，精度要求高的零件加工；产品更新频繁，生产周期短的加工。这在改进产品质量，改善工作条件，提高经济效益等方面，都能获得显著的效果。机械手已被广泛用于航空、航天以及工

3、业生产领域中，并取得较好的效果。现今的工业机械手可分为专用机械手和通用机械手两类。我国目前研制的工业机械手大多还是专用机械手。该机械手的结构形式比较简单，专用性强，仅附属于某台机床。虽然其有着通用机械手无法比拟的批量大，对某些设备（或者机加零件）的加工精确性高的优点，但就目前来看，专用机械手存在着适应性不强的弊端。这就要对其进行必要的改造，使其适应未来的工业发展的需要。由于通用机械手改变工作程序较方便，特别适用于多品种、小批量的生产。通用机械手在工业生产中的应用只有三十年的历史，但这些装置在国外得到相当重视。所以设计生产使用数控机床、数

4、控加工中心一类的较为高级的机加设备是迫在眉睫的。虽然目前我国的数控加工中心等大型设备还是依赖进口，但相信不久的将来我国必然会设计研制出自己的设备，这需要我们所有人的不懈努力。我们这次的设计任务是参考以往的技术资料，设计数控卧式镗铣床的自动换刀机械手。但由于初涉大型设计经验不足，搜集的资料可能不够全面，且缺乏实际工作经验，故设计不当之处再所难免，恳请各位老师给予批评和指正。第１页共17页1工业机械手的简介工业机械手是一种模仿人的动作，按照预先设定的程序、轨迹或其它要求实现抓取、搬运工件或操纵工具的自动化装置。1.1工业机械手的组成①执行系

5、统（手部、腕部、臂部、机身、行走机构）②驱动系统（驱动元件和传动机构）③控制系统（检测装置、控制装置）1.2工业机械手的分类方法简介⑴按驱动方式分①液压式：操纵力大，体积小，动作平稳。缺点是漏油会影响系统的工作性能，而且油的黏度对温度变化敏感。②气动式：气源方便，维护简单，易于获得高速度。其缺点是操作力较小、体积大、空气可压缩性大、速度控制困难、动作不平稳、控制有滞后现象。③电动式：动力源方便、操作力较大，其缺点是需要设置减速机构，结构较复杂，或者用特殊电机驱动。④机械式：一般借助动力源，通过凸轮、连杆机构等实现规定的动作，变换程序较困

6、难，其动作可靠。⑵按用途分①用机械手：一般指附属于某一设备的、程序是固定的、动作简单的机械手。②通用机械手：一般指动作程序可变，具有独立控制系统的机械手。⑶按运动轨迹控制方式分①点位控制：只要求准确控制手部移动的起止位置或有限的设定点位置，不要求控制其运动轨迹。②连续轨迹控制：要求准确控制运动轨迹，其设定点是无限的，能在三维空间中做任意复杂的动作。1.3工业机械手的机身简介第２页共17页1.3.1设计机身应注意的问题机身是支承臂部的部件。升降、回转和俯仰运动机构等都装在机身上。有关机身的设计应注意以下几个问题：①有足够的刚度和稳定性。②

7、运动要灵活。升降运动的导套长度不宜过短，否则可能产生卡死现象，一般要有导向装置。③结构布置要合理，便于装修。1.3.2机身的结构方案①回转运动采用齿条活塞油缸驱动的机身。升降运动由活塞4驱动，靠立柱上平键导向。回转运动由齿条活塞2驱动齿轮，带动配油轴3和油缸体6一起转动，再通过缸体上键带动外套一起转动而实现的。图如下：②回转运动采用摆动油缸驱动的机身。升降运动由活塞油缸4驱动，靠升降活塞杆内花键套2导向。回转运动由摆动油缸5驱动，其回转角度是210度，因摆动缸安置在升降活塞杆的上方，故活塞杆1的尺寸要加大。③回转运动采用活塞油缸带动齿条

8、传动的机身。升降运动由活塞3驱动。回转运第３页共17页动由活塞油缸7驱动与其平行安装的齿条5和齿轮4来实现的。这种结构多用于抓重小的情况。④回转运动由摆动缸驱动。摆动缸安置在立柱上部。臂部用销轴和摆动缸体连