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C615
车床
机械手
设计
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本科生毕业设计开题报告题目： c615车床上料机械手设计 学 院：专 业： 班 级：姓 名：学 号：指导教师一、 选题背景 题目来源：北京第一机床厂。工业机械手是工业生产发展的必然产物。它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求传送工件或握持工件进行操作的自动化技术装备。这种技术装备的出现和应用，对实现工业生产自动化，推动工业生产的发展起着重要作用，因而具有强大的生命力，受到人们的重视。工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和生产自动化水平，工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期、频繁、单调的操作，采用机械手还是有效的；此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广泛的发展前途。工业机械手在工业生产中应用极为广泛，工业机械手的应用：1.配合单机实现自动化：生产中出现的许多高效专用加工设备，如果工件的装卸等辅助作业，继续由人工来操作，不仅会增加工人的劳动强度，同时亦不能充分发挥专用设备的效能，必然会影响劳动生产率的提高。若采用机械手代替人工上下料，则可以改变上述不适应的情况，实现单机自动化生产，比为实现多机床看管实现了条件。2.组成自动生产线：在单机自动化的基础上，若采用机械手自动装卸和输送工件，可使一些单机连接成自动生产线。3.高温作业自动化：在高温环境下作业，工人的劳动强度大，劳动条件差，采用机械手操作，更具有现实意义。4.操作工具：用机械手握持工具，在高温、粉尘及有害气体环境下进行自动化操作，可以使人脱离恶劣的劳动条件，并减轻劳动强度，提高生产率和保证产品质量。5.进行特殊作业：在现代科学技术中，原子能的利用，海底资源的开发，星级探索等等都已为人们所熟悉。但放射性辐射，或海底、宇宙等环境，常常是人体不能直接接触或难以接近的，采用遥控机械手代替人们进行这种作业，既能完成这些特殊作业，又能长时间安全的进行工作，成为人类向新的自然领域进军的一种有效手段。总之，工业机械手的应用在工业生产中是多方面的，为了使机械手能发挥更多的作用，还应注意发展其他的辅助设备与之相配合。随着机械手技术的进一步提高，它的适应性将会更强，应用面也更广。工业机械手的应用正逐步扩大，技术性能亦在不断提高。在国外应用于生产上的简易通用机械手占相当比例，示教再现型机械手逐步在增多，计算机控制的有所应用，多功能机械手尚处于研制阶段。在我国六十年代以来，工业机械手蓬勃发展起来，在技术革新和技术改造运动中发挥了重要作用，由于发展时间较短，人们对它有一个逐步认识的阶段，在机械手的技术上也有一个逐步完善的过程，目前发展趋势大致如下：1扩大机械手的应用范围：机械手较多的应用于冷加工作业中，而在铸、锻、焊热处理等热加工以及装配工艺方面应用较少。有的是因为应用难度大，如毛坯锻压前后形状变化大，机械手不易夹持等；有的是因为操作环境恶劣，毛坯重、温度高等，给机械手的设计制造使用上带来了许多困难，因此未能得到很好的应用和推广。而热加工工人的劳动条件一般都比较差，迫切需要机械手代替人工操作，改善劳动条件，减轻劳动强度，相信今后一定会逐步攻克技术难关，在热加工作业中更多的采用机械手。同时，机械手在其他工业部门的应用，也将随着工业技术水平的不断提高而逐步扩大。2实现组合式结构：我国的工业机械手由于在短期内发展很快，各地研制的机械手品种繁多，形式各异，且多系自行设计和制造，费工费时，成本也高，质量也不易保证，影响机械手的推广应用。将机械手的机构设计成可以组合的形式，是发展机械手的良好途径。可以将结构设计的简单可靠。组合式机械手是将一些通用部件，用积木原理按照工作需要组合成各种类型的机械手，以满足不同的工作需要。组合式机械手可以简化结构，兼顾了使用上的专用性和设计上的通用性，便于便于标准系列化设计和组织专业厂生产，有利于提高产品质量，降低制造成本，这种组合式机械手很有发展前途。3改善机械手的工作性能：机械手工作性能的优劣，将决定其使用的稳定性和实用性。要使工业机械手得到可靠的使用和推广，必须提高它的质量，改善其工作性能。机械手工作性能中位置精度和运动速度两个指标很重要。前者决定机械手能否符合精度要求进行工作，后者直接关系到机械手能否适应生产节拍的要求。影响工作稳定性的因素，除了结构刚度和抗震性等因素外，主要是运动部件的加速度和质量两方面。运动部件的质量越大加速度越高引起的惯性越大，导致震动和冲击越激烈。因此，一方面应采用有效的缓冲措施来吸收冲击力量；另一方面，应力求减轻运动部件的质量，以减少冲击力量。为此，就要求将伺服控制系统等应用于机械手，并要求合理的结构设计，研制一些行之有效的输出功率高的小型动力元件和机械结构，来适应各种场合的需要，以改善机械手的性能。4研制多功能机械手：目前的机械手，在工作过程中若发生意外不能自动分辨纠正，而只能使整个机械手停止工作，直到人们排除意外后才能继续工作。研制带有视觉和触觉的机械手，使之对工件进行分辨、选择，并能使工件达到精确的位置方向，是使机械手增加功能向高级形式发展的重要内容。具有感觉的机械手，其工作性能是比较完善的，能够准确地夹持任意方位的工件，判断工件重量，越过障碍物进行工作，自行测出夹紧力足够与否并矫正，适于从事复杂精密的操作，很有发展前途。任何事物都是由低级向高级发展和逐步完善的，机械手的发展也是这样。当前生产中需要的还是那种结构简单、实用可靠地机械手，随着工业机械手性能不断提高，应用范围不断扩大，通用化、系列化、标准化工作进一步开展，工业机械手必将在工业中大量推广和使用。二、 设计方案 工业机械手由执行系统、驱动系统、控制系统等部分组成。工业机械手的执行系统包括：手部、腕部、臂部和机身。工业机械手的手部是用来直接握持工件的部件。根据C615车床加工工件选其手部为回转型外夹式手部，手部的杠杆形手指在传动机构的带动下，绕支点回转来实现手指的开闭动作。C615车床上料机械手是动作简单的专用机械手，可以不设置腕部以简化结构，而直接由臂部的运动驱使手部搬运工件。臂部设计应满足承载能力大，刚度好，自重轻，运动速度要高，惯性要小，手臂动作要灵活，位置精度要高等条件。C615车床上料机械手手臂做回转运动，应选用回转机构进行组合。驱动系统是为执行系统各部件提高动力的装置。采用液压机构驱动机械手,结构简单、尺寸紧凑、重量轻、控制方便，驱动力大等优点。因此，机械手的驱动方案选择液压驱动。在只有简单搬运功能的机械手中，常常采用简易的逻辑控制或编程控制，对机械手实现有限位的控制。工业机械手的设计是本专业的一个重要的教学环节，是学完技术基础课及相关专业课以后的一次专业课程内容的综合设计。通过设计提高我们的机械分析与综合的能力、机械结构设计的能力、机电液一体化系统设计能力，掌握实现生产过程中自动化的设计方法。通过这一教学环节要求达到：1）通过设计，把有关课程中所获得的理论知识在实际中综合的加以利用，是这些知识得到巩固和发展，并使理论知识和生产密切的结合起来。因此，工业机械手设计是有关专业基础课和专业课以后的综合性的专业课程设计。2）工业机械手设计是本专业的一次完整的机电一体化整机设计。通过设计，培养学生独立的机械整机设计的能力，树立正确的设计思想，掌握机电一体化机械产品设计的基本方法和步骤，为自动机械设计打下良好的基础。3）通过设计，使学生熟练地掌握应用有关参考资料、设计图表、手册、图册和规范，熟悉有关国家标准，已完成一个工程技术人员在机械整体设计方面所必须具备的基本技能训练。三、进度安排第4-5周：拟定整体方案。第6周：手部结构设计及计算。第7-8周：臂部和机身结构设计及计算。第9-10周：工业机械手装配图的设计与绘制。第11-12周：液压系统图的设计与绘制。第13-14周：电气控制图的绘制。第15-16周：机械手运动分析。第17-19周：编写设计说明书及准备答辩工作。四、参考文献1 工业机械手图册编写组编。工业机械手图册。北京：机械工业出版社，19782 天津大学机械手设计基础编写组编著。机械手设计基础出版社：科学技术出版社，19793 天津大学工业机械手设计基础编写组编。工业机械手设计基础出版社：天津科学技术出版社，19804 （苏）别洛夫著；闻清译。机械手。出版：原子能出版社，19825 陆祥生，杨秀莲编。机械手 理论及应用。出版社：中国铁道出版社，198
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