第1章 绪论
1.1 磨床机械手在生产中的应用
在实践中，自动上下料机器手几乎可以在工业生产中的各行各业被大量广泛应用，具有操作方便，效率高，工件质量高等优点，同时将操作工人从繁重，单调的工作环境中解救出来，越来越受到生产厂家的青睐，拥有此套生产线势必能凸显企业生产实力，提高市场的竞争力，是工业生产加工的必然趋势。
1.2磨床机械手的设计目的
磨床机械手主要实现磨床制造过程的完全自动化，并采用了集成加工技术，适用于生产线的上下料、工件翻转、工件转序等。在国内的机械加工, 现今很多都是使用专机或人工进行磨床上下料的方式, 这在产品比较单一、产能不高的情况下是非常适合的, 但是随着社会的进步和发展, 科技的日益进步, 产品更新换代加快, 使用专机或人工进行磨床上下料就暴露出了很多的不足和弱点, 一方面专机占地面积大结构复杂、维修不便, 不利于自动化流水线的生产;另一方面, 它的柔性不够, 难以适应日益加快的变化,不利于产品结构的调整;其次, 使用人工会造成劳动强度的增加, 容易产生工伤事故, 效率也比较低下, 且使用人工上下料的产品质量的稳定性不够, 不能满足大批量生产的需求。
使用上下料机器人自动柔性搬运系统就可以解决以上问题, 该系统具有很高的效率和产品质量稳定性, 柔性较高且可靠性高, 结构简单更易于维护, 可以满足不同种类产品的生产, 对用户来说, 可以很快进行产品结构的调整和扩大产能, 并且可以大大降低产业工人的劳动强度。
第2章 磨床机械手的组成优越性
2.1 磨床机械手的组成
组成部分有：立柱、横梁(X轴)、竖梁(Z轴)、控制系统、上下料仓系统、爪手系统等。
控制系统：机器人控制系统是整条自动化线的大脑，控制着每部分机构，即可以独立工作，也可以协调合作，顺利完成生产。机器人控制系统功能： ①对机器人运行轨迹进行编程;②对各部分机构独立操作;③ 提供必要的操作指导及诊断信息;④ 能协调机器人与机床之间的工作过程;⑤ 控制系统具有丰富的I/O口资源，可扩展;⑥多种控制模式，如：自动，手动，停止，急停，故障诊断。如图2.1.1所示
图2.1.1 控制系统
上下料仓系统：及储存待加工轴类物品的存储区。如图2.1.2所示
图2.1.2上下料仓系统
爪手系统：标准气动手爪、吸盘类手爪、自制电动手爪、定制特殊手爪。本命题主要运用定制特殊手爪。
轴承：保持轴向移动平行
如图2.1.3所示
图2.1.3 定制特殊手爪及轴承
2.2 磨床机械手的优越性
(1) 生产效率高：要提高生产效率，必须控制生产节拍。除了固定的生产加工节拍无法提高外，自动上、下料取代了人工操作，这样就可以很好的控制节拍，避免了由于人为因素而对生产节拍产生的影响，大大提高了生产效率。
(2) 工艺修改灵活：我们可以通过修改程序和手爪夹具，迅速的改变生产工艺，调试速度快，免去了对员工还要进行培训的时间，快速就可投产。
(3) 提高工件出场质量：机器人自动化生产线，从上料，装夹，下料完全由机器人完成，减少了中间环节，零件质量大大提高，特别是工件表面更美观。
2.3磨床机械手的规格参数
主要技术要求：
1、工件重量≤1KG，直径≤400mm；
2、升降行程：≤200mm，伸缩行程：≤400mm；
3、驱动方式：伺服电机
4、控制方式：PLC
5、自由度数：3
6、整机重量：约40KG
7、电源：220VAC/24VDC
第3章 机械手设计方案
通过对数控机床上下料作业的具体分析，考虑数控机床加工的具体形式及对机械手上下料作业时的具体要求，在满足系统工艺要求的前提下提高安全和可靠性，为使机械手的结构尽量简单，降低控制的难度，本设计手腕不增加自由度，实践证明这是完全能满足作业要求的，3个自由度来实现机床的上下料完全足够。
3.1齿轮齿条式手部设计的基本要求
（1）应具有适当夹紧力和驱动力
（2）手指应具有一定的开闭范围
（3）应保证工件在手指内的夹持精度
（4）要求结构紧凑、重量轻、效率高
（5）应考虑通用性和特殊要求。
3.2齿轮齿条式手部结构
主要划分有回转型、移动型、平面平行移动型三种，我打算设计的是齿轮齿条式的手爪，这种结构具有结构简单，动作灵活，手指开闭角度大等特点。
结合具体的工作情况，本设计采用齿轮齿条式的手爪。驱动活塞往复移动，通过活塞杆端部齿条，中间齿条及扇形齿条使手指张开或闭合。手指的最小开度由加工工件的直径来调定。本设计按照工件的直径为40mm来设计。手爪的具体结构形式如图3.2所示：
图3.2 手爪
3.3齿轮齿条式手部的计算与分析
手指加在工件上的握力（即夹紧力），是设计手部的主要依据，其大小与被夹持工件的重量（用G表示）、重心位置以及夹持工件的方位有关。
夹钳式手部握力的计算，必须根据手指和工件的形状，手指夹持工件时的不同方位进行具体分析。
3.4夹紧装置与气动装置
夹紧装置是使手指开、闭动作的动力装置。其动力源可以是电动、液动或气动等。本次设计为气动加紧装置。电动驱动使用电机:气动驱动装置的形式一般有双向作用和单向作用活塞缸两种。本次设计为双向作用活塞缸。如图3.4
图3.4气动加紧装置及双向作用活塞缸
第四章 结束语
我的毕业设计课题为《磨床的机械手设计》，它是一种结构较为简单的上下料机器人，但是本次设计让我将课本中知识运用在实际中让我受益匪浅。让我知道单纯的理论知识还不够，我需要真正地着手去做。在今后的日子里，我需要虚心地向长辈们学习，不断地完善自己。
谢 辞
毕业设计得以顺利完成，要感谢的人实在太多了。首先要衷心地感谢我的指导老师刘萍老师，您严谨的治学态度，开阔的思维，循循善诱的指导一直给我很大的帮助。当我对毕业设计的思路感到迷茫时，您为我理清思路，指导我往一条比较清晰的思路上进行修改。在毕业设计的不断修改中，我也努力做到及时积极地跟肖老师交流，因为我觉得这样可以使得我的毕业设计更加完善。毕业设计的最终完成，也是一波三折。在不断完善和修改的过程中，也让我更加懂得"一分耕耘才有一分收获"的道理。再次对您表示感谢，师恩伟大，无以回报。
参考文献
[1] 金英姬 液压与气动技术 高等教育出版社 2012年6月第四版
[2] 陈立德 罗卫平 机械设计基础 高等教育出版社 2013年7月第四版.
[3] 徐茂功 公差配合与技术测量 机械工业出版社 2012年12月第四版
[4] 肖德计 陈宁华 机床夹具设计 机械工业出版社, 2016年6月第四版
[5] 刘小年 机械制图 机械工业出版社 2000年5月第2版
[6] 成大先 机器设计手册（第4卷）北京：化学工业出版社，2002年
[7] 沈鑫刚 孙千里 刘萍 耿金良 桑凌峰 工业机器人编程与应用 2016年三月
[8] 陈立德 机械设计基础课程设计指导书[M].高等教育出版社, 2013年7月第四版.
[9] 劳动和社会保障部教材办公室组织编写 proE应用实训 CAD/CAM技术中国劳动社会保障出版社
[10] 高荣慧 工业机械手设计 合肥工业大学出版社 2014年12月第一版
