换刀机器人机械系统的设计-含装卸刀机械手【7张PDF图纸+CAD制图+文档】
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无锡太湖学院毕毕业业设设计计（论论文文）题目：题目： 换刀机器人机械系统的设计换刀机器人机械系统的设计 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业学 号： 0923006学生姓名： 王维维 指导教师： 过金超 （职称：副教授） （职称： ）2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚诚 信信 承承 诺诺 书书本人郑重声明：所呈交的毕业设计 换刀机器人机械系统的设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 91 学 号： 0923006 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日无无锡锡太太湖湖学学院院信信 机机系系 机机械械工工程程及及自自动动化化 专专业业毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书一、题目及专题：一、题目及专题：1、题目 换刀机器人机械系统的设计 2、专题 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据（一）科学意义： 工业机器人延伸和扩大了人的手足和大脑功能，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。工业机器人与数控加工中心、自动搬运小车以及自动检测系统可组成柔性织造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS） ，实现生产自动化。 （二）国内外研究概况、水平和发展趋势： 从近几年世界上推出的机器人产品来看，工业机器人技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展。其发展趋势为：结构的模块化和可重构化；工作环境设计的优化和作业的柔性化，以及网络化和智能化等方面。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：三、本设计（论文或其他）应达到的要求：I任务要求： （1）论证确定总体方案； （2）设计水平移动系统、垂直升降系统和末端操作器的驱动及传动系 统； （3）设计水平移动系统、垂直升降系统和末端操作器的结构； （4）编写设计说明书。 四、接受任务学生：四、接受任务学生： 机械 91 班班 姓名姓名 王维维 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期：自自 2012 年年 11 月月 7 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师指导教师签名签名 签名签名 签名签名教教研研室室主主任任学科组组长研究所学科组组长研究所所长所长签名签名 系主任系主任 签名签名2012 年年 11 月月 7 日日摘摘 要要在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，机械手作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。机械手的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，机械手主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。本文将设计一台四自由度的机械手，主要的功用就是自动换刀。主要是实现加工中心自动换刀系统的设计。通过分析加工中心的整体结构和自动换刀系统的特点、应用条件，设计要求等，并结合在数控机床上对刀库和换刀机械手的需要能在数控程序的控制下灵活的实现换刀过程。刀库为立式单链式刀库。驱动装置采用电机液压驱动；设计的换刀机械手为回转式单臂双手机械手，手指采用弹簧销压紧式，驱动装置采用液压双作用缸。根据机械手和刀库位置的需要，设计机械手在机床上下移动装置，以实现多排刀架上的刀与主轴上的刀之间的交换。结合工厂实际，该自动换刀系统在数控的控制下能灵活的完成换刀程序，节省了时间、提高了效率、安全可靠。 关键词关键词 ：机械手；加工中心；刀库；自动换刀AbstractIn the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the, application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc, which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way.In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch. The subject is to design numerically controlled tool-changing manipulator and numerically controlled tool-magazine. In this progress, the project synthesizes the characteristic and utility condition of numerically controlled tool-changing manipulator and numerically controlled tool-magazine . Numerically controlled tool-changing manipulator adopts rotary single arm and spring pin numerically controlled tool-magazine adopts vertical tool-magazine . Driving gear uses hydraulic cylinder .in a word ,the tool-magazine and the manipulator can do efficiently .reliably and quickly. Key word : Tool-changing manipulator; Machining Center; Tool-magazine; Automatic Tool Changer目目 录录摘 要 .IIIAbstract .IV目 录 .V1 绪论 .11.1 课题的意义、目的、研究范围及要达到的技术要求 .11.1.1 课题的意义 .11.1.2 课题的目的 .11.1.3 研究范围及要达到的技术要求 .11.2 课题在国内外的发展概况及存在的问题 .21.2.1 国内的发展概况 .21.2.2 国外的发展概况 .31.2.3 存在的问题 .72 换刀机器人总体设计 .92.1 主要技术参数和外形尺寸 .92.1.1 主要技术参数 .92.1.2 外形尺寸 .92.2 换刀机器人总体布局设计 .102.2.1 自动换刀机器人的组成及简单介绍 .102.2.2 自动换刀机器人的总体布局图 .102.3 换刀机器人自动换刀过程 .113 换刀机器人手部设计 .153.1 手部的基本结构、组成部分和动作原理 .153.1.1 机械手的简介 .153.1.2 换刀机械手的结构、组成与动作原理 .153.2 手部装置的选择与计算 .183.2.1 手指的设计 .183.2.2 手臂油缸的设计与计算 .21第 4 章自动换刀机器人手部升降机构的设计 .274.1 自动换刀机器人手部升降机构的组成及动作原理 .274.2 滚珠丝杠及螺母副的设计与选用 .284.3 滚珠丝杠螺母副支撑方式及轴承的选择 .314.4 减速齿轮的设计 .334.5 减速齿轮轴的设计 .364.5.1 减速齿轮轴的设计 .364.5.2 减速齿轮轴的校核 .374.6 驱动液压泵电机的选择 .385 结论与展望 .39I5.1 结论 .395.2 不足之处以及未来展望 .40致 谢 .41参考文献 .4201 绪论绪论1.1 课题的意义、目的、研究范围及要达到的技术要求课题的意义、目的、研究范围及要达到的技术要求1.1.1 课题的意义课题的意义机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一1。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。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加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。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，机械手作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。机械手的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，机械手主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。工业机器人延伸和扩大了人的手足和大脑功能，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。工业机器人与数控加工中心、自动搬运小车以及自动检测系统可组成柔性织造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS），实现生产自动化。所以从事工业机器人的研究具有非常重要的意义。1.1.2 课题的目的课题的目的 通过毕业设计的锻炼，学会综合运用所学的知识和技能进行实际工程问题的分析、综合及设计。培养调查研究、中外文献检索与阅读的能力，掌握定性与定量相结合的独立研究与论证的能力；熟练掌握设计、计算及绘图的能力；锻炼文字与口头表达能力；掌握撰写设计说明书的，并且能设计出合乎实际要求的自动换刀机器人机械系统。1.1.3 研究范围及要达到的技术要求研
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