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　　摘要 1 　　第一章 机械手设计任务书 1 　　1.1毕业设计目的 1 　　1.2本课题的内容和要求 2 　　第二章 抓取机构设计 4 　　2.1手部设计计算 4 　　2.2腕部设计计算 7 　　2.3臂伸缩机构设计 8 　　第三章 液压系统原理设计及草图 11 　　3.1手部抓取缸 11 　　3.2腕部摆动液压回路 12 　　3.3小臂伸缩缸液压回路 13 　　3.4总体系统图 14 　　第四章 机身机座的结构设计 15 　　4.1电机的选择 16 　　4.2减速器的选择 17 　　4.3螺柱的设计与校核 17 　　第五章 机械手的定位与平稳性 19 　　5.1常用的定位方式 19 　　5.2影响平稳性和定位精度的因素 19 　　5.3机械手运动的缓冲装置 20 　　第六章 机械手的控制 21 　　第七章 机械手的组成与分类 22 　　7.1机械手组成 22 　　7.2机械手分类 24 　　第八章 机械手Solidworks三维造型 25 　　8.1上手爪造型 26 　　8.2螺栓的绘制 30 　　毕业设计感想 35 　　参考资料 36 　　送料机械手设计及Solidworks运动仿真 　　摘要 　　本课题是为普通车床配套而设计的上料机械手。

工业机械手是工业生产的必然产物，它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。

因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和欢迎。

实践证明，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，有着广阔的发展前途。

　　本课题通过应用AutoCAD 技术对机械手进行结构设计和液压传动原理设计，运用Solidworks技术对上料机械手进行三维实体造型，并进行了运动仿真，使其能将基本的运动更具体的展现在人们面前。

它能实行自动上料运动；在安装工件时，将工件送入卡盘中的夹紧运动等。

上料机械手的运动速度是按着满足生产率的要求来设定。

　　关键字 机械手，AutoCAD，Solidworks 。

　　第一章 机械手设计任务书 　　1.1毕业设计目的 　　毕业设计是学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。

这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义。

　　其主要目的： 　　一、 培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。

　　二、 培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法。

　　三、 培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。

　　四、 培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。

　　1.2本课题的内容和要求 　　（一、）原始数据及资料 　　（1、）原始数据： 　　a、 生产纲领：100000件（两班制生产） 　　b、 自由度（四个自由度） 　　臂转动180? 　　臂上下运动 500mm 　　臂伸长（收缩）500mm 　　手部转动 ±180? 　　（2、）设计要求： 　　a、上料机械手结构设计图、装配图、各主要零件图（一套） 　　b、液压原理图（一张） 　　c、机械手三维造型 　　d、动作模拟仿真 　　e、设计计算说明书（一份） 　　（3、）技术要求 　　主要参数的确定： 　　a、坐标形式：直角坐标系 　　b、臂的运动行程：伸缩运动500mm，回转运动180?。

　　c、运动速度：使生产率满足生产纲领的要求即可。

　　d、控制方式：起止设定位置。

　　e、定位精度：±0.5mm。

　　f、手指握力：392N 　　g、驱动方式：液压驱动。

　　（二、）料槽形式及分析动作要求 　　（ 1、）料槽形式 　　由于工件的形状属于小型回转体，此种形状的零件通常采用自重输送的输料槽,如图1.1所示，该装置结构简单，不需要其它动力源和特殊装置，所以本课题采用此种输料槽。

　　图1.1机械手安装简易图 　　（2、）动作要求分析如图1.2所示 　　动作一：送 料 　　动作二：预夹紧 　　动作三：手臂上升 　　动作四：手臂旋转 　　动作五：小臂伸长 　　动作六：手腕旋转 　　预夹紧 　　手臂上升 　　手臂旋转 　　小臂伸长 　　手腕旋转 　　手臂转回 　　图1.2 要求分析 　　第二章 抓取机构设计 　　2.1手部设计计算 　　一、对手部设计的要求 　　1、有适当的夹紧力 　　手部在工作时，应具有适当的夹紧力，以保证夹持稳定可靠，变形小，且不损坏工件的已加工表面。

对于刚性很差的工件夹紧力大小应该设计得可以调节，对于笨重的工件应考虑采用自锁安全装置。

　　2、有足够的开闭范围 　　夹持类手部的手指都有张开和闭合装置。

工作时，一个手指开闭位置以最大变化量称为开闭范围。

对于回转型手部手指开闭范围，可用开闭角和手指夹紧端长度表示。

手指开闭范围的要求与许多因素有关，如工件的形状和尺寸，手指的形状和尺寸，一般来说，如工作环境许可，开闭范围大一些较好，如图2.1所示。

　　图2.1 机械手开闭示例简图 　　3、力求结构简单，重量轻，体积小 　　手部处于腕部的最前端，工作时运动状态多变，其结构，重量和体积直接影响整个机械手的结构，抓重，定位精度，运动速度等性能。

因此，在设计手部时，必须力求结构简单，重量轻，体积小。

　　4、手指应有一定的强度和刚度 　　5、其它要求 　　因此送料，夹紧机械手，根据工件的形状，采用最常用的外卡式两指钳爪，夹紧方式用常闭史弹簧夹紧，松开时，用单作用式液压缸。

此种结构较为简单，制造方便。

　　二、拉紧装置原理 　　如图2.2所示【4】：油缸右腔停止进油时，弹簧力夹紧工件，油缸右腔进油时松开工件。

　　图2.2 油缸示意图 　　1、右腔推力为 　　FP=（π／4）D?P （2.1） 　　=（π／4） 0.5? 25 10? 　　=4908.7N 　　2、根据钳爪夹持的方位，查出当量夹紧力计算公式为： 　　F1=（2b／a） （cosα′）?N′ （2.2） 　　其中 N′=4 98N=392N，带入公式2.2得： 　　F1=（2b／a） （cosα′）?N′ 　　=(2 150/50) （cos30?）? 392 　　=1764N 　　则实际加紧力为 F1实际=PK1K2/η （2.3） 　　=1764 1.5 1.1/0.85=3424N 　　经圆整F1=3500N 　　3、计算手部活塞杆行程长L,即 　　L=（D/2）tgψ （2.4） 　　=25×tg30? 　　=23.1mm 　　经圆整取l=25mm 　　4、确定"V"型钳爪的L、β。

　　取L/Rcp=3 （2.5） 　　式中： Rcp=P/4=200/4=50 （2.6） 　　由公式（2.5）（2.6）得：L=3×Rcp=150 　　取"V"型钳口的夹角2α=120?，则偏转角β按最佳偏转角来确定， 　　查表得： 　　β=22?39′ 　　5、机械运动范围（速度）【1】 　　（1）伸缩运动 Vmax=500mm/s 　　Vmin=50mm/s

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试论机械加工质量技术控制 　　摘要：本文介绍了机械加工精度的概念及内容，分析了机械加工产生误差的原因，最后提出提高机械加工精度的工艺措施。

　　关键词：机械加工精度；几何误差；定位误差；工艺 　　1机械加工精度的概念及内容 　　机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数相符合的程度。

它们之间的差异称为加工误差。

加工误差的大小反映了加工精度的高低。

误差越大加工精度越低，误差越小加工精度越高。

　　加工精度包括三个方面内容： 尺寸精度 指加工后零件的实际尺寸与零件尺寸的公差带中心的相符合程度； 形状精度 指加工后的零件表面的实际几何形状与理想的几何形状的相符合程度； 位置精度 指加工后零件有关表面之间的实际位置与理想。

　　在相同中的各种因对准确和完足产品的工加工方法,的生产条件下所加工出来的一批零件,由于加工素的影响,其尺寸、形状和表面相互位置不会绝全一致,总是存在一定的加工误差。

同时,从满作要求的公差范围的前提下,要采取合理的经济以提高机械加工的生产率和经济性。

　　2机械加工产生误差主要原因 　　2.1机床的几何误差 　　加工中刀具相对于工件的成形运动一般都是通过机床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。

机床制造误差对工件加工精度影响较大的有：主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。

机床的磨损将使机床工作精度下降。

（1）主轴回转误差，机床主轴是装夹工件或刀具的基准，并将运动和动力传给工件或刀具，主轴回转误差将直接影响被加工工件的精度。

（2）导轨误差，导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准，也是机床运动的基准。

除了导轨本身的制造误差外，导轨的不均匀磨损和安装质量，也使造成导轨误差的重要因素。

导轨磨损是机床精度下降的主要原因之一。

（3）传动链误差，传动链误差是指传动链始末两端传动元件间相对运动的误差。

一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。

　　2.2 刀具的几何误差 　　刀具误差对加工精度的影响随刀具种类的不同而不同。

采用定尺寸刀具成形刀具展成刀具加工时，刀具的制造误差会直接影响工件的加工精度；而对一般刀具，其制造误差对工件加工精度无直接影响。

夹具的几何误差:夹具的作用时使工件相当于刀具和机床具有正确的位置，因此夹具的制造误差对工件的加工精度有很大影响。

　　2.3 定位误差 　　一是基准不重合误差。

在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准称为设计基准。

在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依据的基准称为工序基准。

在机床上对工件进行加工时，须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准，如果所选用的定位基准与设计基准不重合，就会产生基准不重合误差。

二是定位副制造不准确误差。

夹具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确，它们的实际尺寸都允许在分别规定的公差范围内变动。

工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副，由于定位副制造得不准确和定位副间的配合间隙引起的工件最大位置变动量，称为定位副制造不准确误差。

　　2.4 工艺系统受力变形产生的误差 　　一是工件刚度。

工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低，在切削力的作用下，工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大。

二是刀具刚度。

外圆车刀在加工表面法线（y）方向上的刚度很大，其变形可以忽略不计。

镗直径较小的内孔，刀杆刚度很差，刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。

三是机床部件刚度。

机床部件由许多零件组成，机床部件刚度迄今尚无合适的简易计算方法，目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。

变形与载荷不成线性关系，加载曲线和卸载曲线不重合，卸载曲线滞后于加载曲线。

两曲线线间所包容的面积就是载加载和卸载循环中所损耗的能量，它消耗于摩擦力所做的功和接触变形功；第一次卸载后，变形恢复不到第一次加载的起点，这说明有残余变形存在，经多次加载卸载后，加载曲线起点才和卸载曲线终点重合，残余变形才逐渐减小到零 　　2.5 工艺系统受热变形引起的误差 　　工艺系统热变形对加工精度的影响比较大，特别是在精密加工和大件加工中，由热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的50%。

机床、刀具和工件受到各种热源的作用，温度会逐渐升高，同时它们也通过各种传热方式向周围的物质和空间散发热量。

　　2.6 调整误差 　　在机械加工的每一工序中，总要对工艺系统进行这样或那样的调整工作。

由于调整不可能绝对地准确，因而产生调整误差。

在工艺系统中，工件、刀具在机床上的互相位置精度，是通过调整机床、刀具、夹具或工件等来保证的。

当机床、刀具、夹具和工件毛坯等的原始精度都达到工艺要求而又不考虑动态因素时，调整误差的影响，对加工精度起到决定性的作用。

　　3 提高加工精度的工艺措施 　　3.1 减少原始误差。

提高加工零件所使用机床的几何精度，提高夹具、量具及工具本身精度，控制工艺系统受力、受热变形产生的误差，减少刀具磨损、内应力引起的变形误差，尽可能减小测量误差等均属于直接减少原始误差。

为了提高机加工精度，需对产生加工误差的各项原始误差进行分析，根据不同情况对造成加工误差的主要原始误差采取相应的解决措施。

对于精密零件的加工应尽可能提高所使用精密机床的几何精度、刚度和控制加工热变形；对具有成形表面的零件加工，则主要是如何减少成形刀具形状误差和刀具的安装误差。

　　3.2 误差补偿法。

对工艺系统的一些原始误差，可采取误差补偿的方法以控制其对零件加工误差的影响。

　　3.2.1 误差补偿法：该方法是人为地造出一种新的原始误差，从而补偿或抵消原来工艺系统中固有的原始误差，达到减少加工误差，提高加工精度的目的。

　　3.2.2 误差抵消法：利用原有的一种原始误差去部分或全部地抵消原有原始误差或另一种原始误差。

　　3.3 分化或均化原始误差。

为了提高一批零件的加工精度，可采取分化某些原始误差的方法。

对加工精度要求高的零件表面，还可以采取在不断试切加工过程中，逐步均化原始误差的方法。

　　3.3.1 分化原始误差(分组)法：根据误差反映规律，将毛坯或工序的工件尺寸经测量按大小分为n组，每组工件的尺寸范围就缩减为原来的1n。

然后按各组的误差范围分别调整刀具相对工件的准确位置，使各组工件的尺寸分散范围中心基本一致，以使整批工件的尺寸分散范围大大缩小。

　　3.3.2 均化原始误差：这种方法的过程是通过加工使被加工表面原有误差不断缩小和平均化的过程。

均化的原理就是通过有密切联系的工件或工具表面的相互比较和检查，从中找出它们之间的差异，然后再进行相互修正加工或基准加工。

　　3.4 转移原始误差。

该方法的实质就是将原始误差从误差敏感方向转移到误差非敏感方向上去。

转移原始误差至非敏感方向。

各种原始误差反映到零件加工误差上的程度与其是否在误差敏感方向上有直接关系。

若在加工过程中设法使其转移到加工误差的非敏感方向，则可大大提高加工精度。

转移原始误差至其他对加工精度无影响的方面。

　　4 结语 　　总之，在机加工过程中，产生误差是不可避免的。

只有对误差产生的原因进行详细的分析，才能采取相应的预防措施以尽可能地减少加工误差，从而有效提高机加工的精度。

　　[1]郑渝.机械结构损伤检测方法研究 [D];太原理工大学; 2004年 　　杨春雷等.浅谈机械加工影响配合表面的原因及对策 [N].中华建筑报; 2005年