摘 要摘要 工业机器人一般可理解为：在工业自动化应用领域中的一种自动控制、可重复编程、多功能、多自由度的操作机（固定式的或是移动式的），用于搬运材料、工件、操持工具或检测装置，完成各种作业。近年来随着工业自动化的发展机械手逐渐成为一门新兴的学科，并得到了较快的发展。机械手广泛地应用于锻压、冲压、锻造、焊接、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业。特别是在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中，机械手由于其显著的优点而受到特别重视。机床上料机械手是典型的机电一体化设备，它可自动地为机床抓取工件，取代操作人员频繁取料，降低劳动强度，提高工作效率。机械手自1999 年投入运行, 工作安全可靠, 效果良好, 可用做数控机床自动上料设备和生产线上的自动抓取设备。几年来, 逐步开发了相关实验、实训教学项目, 以机械手作为实验(训) 载体, 逐步形成了以学生为主体、理论与实践相结合的教学模式, 激发了学生的创造性和动手能力, 为提高学生的工程素质、全面提高学生的综合素质创造了基础条件。关键词：车床上下料机械手 气压系统 结构设计IIAbstractAbstractIndustrial robot can generally be understood as: in industrial automation applications in the field of a kind of automatic control, can repeat programming, multi-function, many of the freedom of CaoZuoJi (fixed or movable), used for material handling, workpiece, conducted tools or detection device, finish all kinds of assignments.In recent years with the development of industrial automation manipulator gradually become a new discipline, and the rapid development. Manipulator is widely used in forging press, stamping, forging, welding, assembling, and machining, paint, heat treatment, and other industries. Especially in heavy, high temperature, toxic and dangerous, radioactive, many dust etc of bad labor environment, due to its advantages of significant manipulator by special attention.Machine feeding manipulator is typical of electromechanical equipment, it can automatically grab for machine tools, to replace the operators frequently take material, the reduction of labor intensity, improve work efficiency.Manipulator since 1999 are put into operation, safe and reliable work, the effect is good, can be used as nc machine tools automatic feeding equipment and production line acquirement equipment. For several years, and gradually developed related experiment, practice teaching program in experiments (training) as a manipulator carrier, and gradually formed a take the student as the main body, the theory and the practice teaching mode, stimulate the students creativity and practical ability, to improve the students project quality, improve the students comprehensive quality created the basic conditions. KeyWords：Lathe up-down material manipulatorPneumatic systemStructure designV目 录目录摘要IAbstractII第一章 概述11. 1机械手的发展历史11. 2机械手的发展意义11. 3机械手在机械制造中的应用21. 3.1国外应用21. 3.2国内应用3第二章 工业机械手42.1 工业机械手的分类42.2工业机械手的驱动方式42.2.1气压驱动42.2.2液压驱动52.3 工业机械手的设计方法62.3.1手部的设计62.3.2腕部的设计72.3.3臂部的设计要求82.3.4机械手的行程位置检测装置9第三章 车床上下料机械手方案比较123. 1工业机械手概述123. 2方案设计和对比133. 2.1方案1133. 2.2方案2163. 2.3方案3183. 2.4方案对比19第四章 手部计算与分析204.1 手部计算与分析204.1.1 滑槽杠杆式手部设计的基本要求204.1.2 手部的计算和分析204.2 腕部计算与分析274.2.1 腕部设计的基本要求274.2.2 腕部回转力矩的计算284.2.3 腕部摆动油缸设计314.2.4 选键并校核强度334.3 臂部计算与分析344.3.1 臂部设计的基本要求344.3.2 手臂的设计计算374.4 机身计算与分析454.5本章小结45结 论46参考文献47致 谢48附 录50第一章 概述 第一章 概述 1. 1机械手的发展历史人类在改造自然的历史进程中，随着对材料、能源和信息这三者的认识和用，不断创造各种工具（机器），满足并推动生产力的发展。工业社会向信息社会发展，生产的自动化，应变性要求越来越高，原有机器系统就显得庞杂而不灵活，这时人们就仿造自身的集体和功能，把控制机、动力机、传动机、工作机综合集中成一体，创造了“集成化”的机器系统机器人。从而引起了生产系统的巨大变革，成为“人机器人劳动对象”，或者“人机器人动力机工作机劳动对象”。机器人技术从诞生到现在，虽然只有短短三十几年的历史，但是它却显示了旺盛的生命力。近年来，世界上对于发展机器人的呼声更是有增无减，发达国家竞相争先，发展中国家急起直追。许多先进技术国家已先后把发展机器人技术列入国家计划，进行大力研究。我国的机器人学的研究也已经起步，并把“机器人开发研究”和柔性制造技术系统和设备开发研究等与机器人技术有关的研究课题列入国家“七五”、“八五”科技发展计划以及“八六三”高科技发展计划。工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已经成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。这种新技术发展很快，逐渐形成一门新兴的学科机械手工程。1. 2机械手的发展意义机械手的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分地代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配。从而大大地改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到各先进工业国家的重视，投入大量的人力物力加以研究和应用。近年来随着工业自动化的发展机械手逐渐成为一门新兴的学科，并得到了较快的发展。机械手广泛地应用于锻压、冲压、锻造、焊接、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业。特别是在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中，机械手由于其显著的优点而受到特别重视。机床上料机械手是典型的机电一体化设备，它可自动地为机床抓取工件，取代操作人员频繁取料，降低劳动强度，提高工作效率。总之，机械手是提高劳动生产率，改善劳动条件，减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段，国内外都很重视它的应用和发展。1. 3机械手在机械制造中的应用1. 3.1国外应用美国制造155毫米的钢弹体洛克福特军械厂，从胚料加工开始到加工完毕直至弹体包装都自动进行，不用人手去接触，达到全自动生产。工业机械手还能用来代替人工进行打磨、抛光、去毛刺和清理切屑等工作。例如，瑞典一家工厂打磨和抛光不锈钢子弯头时，采用ASEA机械手，提高加工效率30%以上，而且产品质量稳定，不伤害工人。又如：瑞典沃尔沃（Valov）公司在机械手上装了三个环形磨轮装置，用来对传动箱外表面去毛刺，比手工方法节省工时50%。 1. 3.2国内应用 国内在金属切削加工中，用机械手来完成刀具的自动更换。如北京第二机床厂，北京第八机床厂，上海第二机床厂，上海第八机床厂，宁夏大河机床厂等单位研制的自动换刀机床，均用机械手自动更换刀具。在生产自动线上，用机械手完成的传递和上下料，如：沈阳水泵厂深井泵体加工自动线，无锡柴油机厂和甘肃汽车齿轮厂的齿胚的加工自动线都采用了机械手。大连工矿车辆厂的800Kg侧架的加工，采用机械手抓取、传递和安放并与一些机床组合成侧架切削加工自动线，提高效率10倍。1. 4机械手的发展趋势国内应加强机械手基础性能的实验以及基础理论研究，克服和解决制造技术及其它存在的问题。提高机械手运动速度。尤其是应用于冲压行业中的机械手，以适应提高生产率和符合生产节拍的需要。要研究解决机械手的运动速度和缓冲、定位技术。引进国外先进技术，培训专门技术人才，普及机械手有关知识。尽快解决机械手的定型设计、定点、定量生产以及配套件的生产和供应问题，推进机械手设计制造中的现代化（CAD/CAM）、标准化、系列化工作，以满足国内外市场的需求。目前工业机械手的应用逐步扩大，技术性能不断提高，其发展趋势是：扩大机械手在工业上的应用、提高工业机械手的工作性能、发展组合式机械手、研制具有“视觉”和“触觉”的“智能机器人”。53第二章 工业机械手第二章 工业机械手2.1 工业机械手的分类目前对机械手尚无明确的分类标准，全国各她区尚未统一，我们按目前应用比较多的两个方面进行分类:（一)按所搬运的工件重量(或称臂力)分类1.小型的臂力在1公斤以下;2.中型的-臂力在130公斤以内、3.大型的臂力在30公斤以上。目前大多数下业机械手其搬运的重量为中型的。