换刀机械手
大型加工中心换刀机械手的设计
大型加工中心换刀机械手的设计一、设计背景随着制造业的快速发展，大型加工中心的应用越来越广泛。
大型加工中心一般拥有多把刀具用于不同工序的加工，需要手动更换刀具，不仅浪费了时间，还增加了人力成本和安全隐患。
因此，设计一个高效、安全、智能的大型加工中心换刀机械手，具有重要的意义。
二、设计目标1.实现自动化刀具更换，提高加工效率；2.提高工作安全性，减少人为操作的风险；3.具备智能、自主学习、自动适应的功能，提高机器人操作的灵活性和实用性。
三、设计要点1.结构设计：机械手的设计应考虑加工中心刀库的布局和工作条件，采用多关节结构，具备较大的工作范围和灵活性。
2.控制系统：机械手需要搭载先进的控制系统，具备自主学习和自适应的能力，能够根据刀具更换的要求自动调整操作步骤和力度。
3.传感器：机械手需要搭载各种传感器，实时监测加工中心的刀库情况、刀具状态和操作环境，保证机械手的安全性和可靠性。
4.机械手末端工具：机械手末端需要设计合适的夹具，能够牢固地固定不同类型和尺寸的刀具，保证更换过程的精确性和稳定性。
5.自动化控制和管理系统：机械手需要与加工中心的自动化控制和管理系统进行无缝对接，实现自动化的刀具管理和更换。
四、设计流程1.刀具信息录入：使用者通过界面输入加工中心刀库的刀具信息，包括类型、尺寸、位置等。
2.系统规划：系统根据刀具信息和加工需求，确定最优化的刀具更换方案和机械手动作路径。
3.动作执行：机械手根据系统规划的路径，自动移动到对应的位置，使用夹具固定住刀具，完成刀具更换操作。
4.刀具状态检测：机械手通过传感器对刀具状态进行实时监测，如刀具磨损、损坏等情况。
5.故障处理：如果刀具状态异常，机械手会将异常信息传递给系统，系统进行相应的故障处理，如果需要更换刀具，机械手会自动执行更换流程。
6.报警系统：机械手配备报警系统，一旦出现异常情况、人为干预等，及时发出警报，保证工作环境安全。
五、潜在问题及解决方案1.增加机械手的稳定性和可靠性：通过优化机械结构设计，加强关节和连接部位的刚度和精度，提高机械手的稳定性和可靠性。
立式铣床加工中心换刀机械手(参考模板)
立式铣床加工中心换刀机械手设计摘要:在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品的质量，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面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，工作方式一般采取教再现的方式。
本文主要是注重对铣床加工中心的自动换刀机械手进行设计。
主要的功用就是根据零件加工需求的不同，来更换刀具对零件进行精细加工。
机械手代替人工换刀不仅提高了生产效率和降低了生产成本，还避免了人身事故。
关键词：换刀机械手铣床加工中心Design of Manipulator of Milling Vertical Machine CenterAbstract:Nowadays, in the great scale of manufacturing industries, enterprises pay more attention to the level of the automation in order to improve the production efficiency and the product quality. And the manipulators are gradually recognized by enterprises as the important parts of the automatic production line. The technical levels and the skilled application of the manipulators reflect the national levels of industrial automation to some degrees. At present, the manipulators are devoting themselves to the tasks like welding, painting, carrying and stacking which are very complicated and tiring. And their way of working is to teach and to payback.This unit mainly considers the design of the automatic knife manipulators of the milling machining center. Its main function is to replace the knife tools and to process the body parts finely according to the different demands of the body parts that need processing. Manipulators instead of the manual work not only improve the efficiency of production and reduce the costs of production, but also avoid the security accidents.Key Words：The knife manipulators，The Milling machining center1 前言1.1 国内外研究现状加工中心是在数控铣床的基础上发展起来的。
自动换刀机械手的定位原理
自动换刀机械手的定位原理自动换刀机械手是一种用于自动化生产线的设备，其主要功能是在加工过程中自动更换不同刀具的机械手。
在生产加工过程中，由于需要使用不同类型的刀具进行加工，传统上需要人工操作来更换刀具，这样不仅效率低下，而且还存在安全隐患。
而自动换刀机械手的出现，可以有效解决这个问题，提高生产效率，降低劳动成本，提高工作安全性。
自动换刀机械手的定位原理主要是通过传感器和控制系统实现的。
传感器可以检测刀具的位置和状态，控制系统可以根据传感器的信号来控制机械手的动作。
下面我们将详细介绍自动换刀机械手的定位原理。
首先，自动换刀机械手的定位原理需要依赖传感器来实现。
传感器主要有几种类型，包括光电传感器、接近开关、压力传感器和编码器等。
这些传感器可以通过不同的方式来检测刀具的位置和状态，比如检测刀具的位置、长度、直径和轴向距离等。
传感器将检测到的信号发送给控制系统进行处理，从而实现刀具的定位。
其次，控制系统对传感器检测到的信号进行处理，并根据处理结果来控制机械手的动作。
控制系统通常由PLC（可编程逻辑控制器）或者CNC（数控系统）来实现。
通过对传感器信号的处理，控制系统可以判断当前刀具的位置和状态，从而决定下一步的动作。
比如，当需要更换刀具时，控制系统会发送信号给机械手，让机械手执行相应的动作，将当前刀具卸载并安装新的刀具。
最后，机械手根据控制信号进行相应的动作，实现刀具的定位和更换。
机械手根据传感器和控制系统的指令，通过运动控制系统来实现精确的定位和动作。
机械手通常采用各种驱动装置，比如气动马达、液压马达、步进电机等来实现精准的定位和动作。
机械手在执行动作时，还需要考虑安全性和稳定性，避免对周围设备和工人造成损坏和危险。
总之，自动换刀机械手的定位原理是通过传感器和控制系统实现的。
传感器可以检测刀具的位置和状态，控制系统可以根据传感器的信号来控制机械手的动作，从而实现刀具的定位和更换。
这种定位原理可以提高生产效率，降低劳动成本，提高工作安全性，是现代自动化生产线中不可或缺的重要设备之一。
卧式加工中心换刀机械手
换刀装置作为加工中心的重要组成部分,其主要作用在于减少加工过程中的非切削时间,提高生产率,降低生产成本,进而提升机床乃至整个生产线的生产力题目是中功率调频无线电发射机设计以前没写过这方面的论文给个格式也行最好有范文做个例子希望写过的学长学姐给点指点小弟在这里先谢大家了开题报告一、设计题目卧式加工中心的机械手升降机构二、课题研究的目的、意义在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下：1)以提高生产过程中的自动化程度应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本2)以改善劳动条件，避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故3)可以减轻人力，并便于有节奏的生产应用机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都没有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产综上所述，有效的应用机械手，是发展机械工业的必然趋势三、国内外现状和发展趋势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自动换刀装置是数控加工中心在工件的一次装夹中实现多道工序加工不可缺少的装置,主要由刀库、机械手和驱动装置几部分组成机械手和驱动装置是两个关键部分,根据驱动装置的不同,自动换刀装置可分为凸轮式、液压式、齿轮式、连杆式及各种机构复合式,其中以凸轮式用得较多发达国家数控加工中心的立式自动换刀机械手主要采用凸轮式,我国加工中心技术起步较晚,对自动换刀机械手研究较少进入20世纪90年代后,北京机床研究所、大连组合机床研究所、济南第一机床厂、青海机床厂以及陕西省的秦川机床厂都对立式自动换刀机械手进行了研究和开发迄今为止,我国制造的加工中心配置的自动换刀机械手大多数是进口的其主要原因：一是国内生产的换刀机械手质量较差,成本也不低；二是进口换刀机械手价格虽然较高,但在整个加工中心中所占份额不大作为加工中心的配套技术,自动换刀机械手的研究和开发将直接影响到我国自动化生产水平的提高,从经济上、技术上考虑都是十分必要的立式换刀机械手和卧式换刀机械手已得到广泛应用20世纪90年代以来,数控加工技术得到迅速的普及和发展,数控机床在制造业得到了越来越广泛的应用带有自动换刀系统的数控加工中心在现代先进制造业中起着愈来愈重要的作用,它能缩短产品的制造周期,提高产品的加工精度,适合柔性加工加工中心是数控机床中较为复杂的加工设备,由于其具有多种加工能力而得到广泛的应用,其强大的加工能力和效率得益于其配置的自动换刀装置(A u2tomat ic Too lChanger)加工中心自动换刀装置是实现多工序连续加工的重要装置,其结构设计及其控制是实现加工中心设计制造的关键加工中心的换刀过程较为复杂,动作多,动作间的相互协调关系多,因而自动换刀系统性能的好坏直接影响加工效率的高低四、研究内容及方案拟定各已知的参数和要求如下：①机械手装置的行程：1260mm；②机械手重：m1=40kg；③刀具的最大质量：m2=10kg；④机械手的回转及装卸刀具装置质量：m3=200kg；⑤换刀时间：t1=3s；⑥刀具的升降时间：t2=6s机械手基本形式的选择：常见的工业机械手根据手臂的动作形态,按坐标形式大致可以分为以下4种：(1)直角坐标型机械手；(2)圆柱坐标型机械手；(3)球坐标(极坐标)型机械手；(4)多关节型机械手其中圆柱坐标型机械手结构简单紧凑,定位精度较高,占地面积小,能够较容易地实现凸轮轴加工机床的运动要求(5)机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成(6)机械手的工艺流程：机械手原位→机械手前伸→机械手上升→机械手抓取并夹紧→机械手后退→机械手前进(小车)→小车停止→机械手左转90°→机械手前伸→机械手松开→机械手后退(小车)→机械手下降→机械手右转90°→小车后退→退至原位控制系统的选择：1.考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制.2.国际上生产可编程序控制器的厂家很多，如日本三菱公司的F系列PC,德国西门子公司的SIMATIC N5系列PC、日本OMRON(立石)公司的C型、P型PC等考虑到本机械手的输入输出点不多，工作流程较简单，同时考虑到制造成本，因此在本次设计中选择了OMRON公司的C28P 型可编程序控制器3.气动机械手的工作流程如下：(1)当按下机械手启动按钮之后，首先立柱右转电磁阀通电，机械手右转，至右限位开关动作(2)立柱上升电磁阀通电，立柱上升，至上限位开关动作(3)手臂伸长电磁阀通电，手臂开始伸长，至限位开关动作(4)手腕逆时针转电磁阀通电，手腕逆时针转动，至逆时针转限位开关动作(5)立柱下降电磁阀通电，立柱下降，至下限位开关动作(6)手爪抓紧电磁阀通电，手爪抓紧，至限位开关动作(7)立柱上升电磁阀通电，立柱上升，至上限位开关动作(8)手腕逆时针转电磁阀通电，手腕逆时针转动，至逆时针转限位开关动作(9)手腕收缩电磁阀通电，手腕收缩，至限位开关动作(10)立柱左转电磁阀通电，机械手左转，至左限位开关动作(11)手臂伸长电磁阀通电，手臂开始伸长，至限位开关动作(12)手腕逆时针转电磁阀通电，手腕逆时针转动，至逆时针转限位开关动作(13)立柱下降电磁阀通电，立柱下降，至下限位开关动作(14)手爪松开电磁阀通电，手爪松开，至限位开关动作(15)手腕收缩电磁阀通电，手腕收缩，至限位开关动作完成一次循环，然后重复以上循环动作按下停止按钮或停电时，机械手停止在现行的工步上，重新启动时，机械手按上一工步继续工作电动机的选择：本系统采用110BF反应式步进电机为执行元件,其步距角为每步0.75o,整个控制系统硬件组成如图：步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线位移或角位移的执行元件,广泛应用于工业控制系统中其机械角位移和转速分别与输入电机绕组的脉冲个数和脉冲频率成比例,通过改变电脉冲频率可在大范围内进行调速；同时,该电机还能快速启动、制动、反转和自锁；此外,步进电机易于实现与计算机或其它数字元件接口,适用于数字控制系统步进电机通电相序的方向控制以软件代替环形脉冲分配器,实现对相序的直接控制,各相脉冲输出由并行口直接控制,将控制字(步进电机各相通断电顺序)从内存中读出,然后送到单片机并行口中输出,从而实现步进电机的正、反转使用这种方案不仅简化了系统的硬件线路,降低了成本,而且还可以根据控制系统的需要,灵活地改变步进电机的运行方式采用三相六拍步进电机,电机正转时通电顺序为：A-AB-B-BC-C-CA-A；反转时的通电顺序为：A-AC-C-CB-B-BA-A 此外,控制进给脉冲的频率,改变单片机输出端口状态代码(输出字)之间的间隔时间,即可调整电机的转速,实现刀盘的加速-恒速-减速之间的转换,从而缩短换刀时间,提高换刀效率应收集的资料及参考文献：⑴金属切削机床与数控机床张俊生主编1994年8月第一版⑵数控机床的结构与传动北京航空学院机械加工教研室编1977年9月第一版⑶数字控制技术与数控机床杨有君主编1999年10月⑷实用数控机床技术手册1993年8月第一版⑸现代数控机床结构设计王爱玲主编1999年9月⑹现代数控机床毕承恩丁乃建等1991年12月第一版⑺试谈数控机床加工中心的结构设计机械制造出版社1994年1月五、进度安排1、2010.3.1~3.14毕业设计调研，完成科技译文及开题报告；(科技译文不少于3000汉字)2、2010.3.15~6.6完成总体设计、零部件设计、控制电路设计等；(完成4张零号图，要求CAD出图；具体落实到每个人内容有所不同，时间段相同)3、2010.6.7~6.20完成设计(论文)说明书(40~60页，要求打印)；4、2010.6.21~6.25评审、答辩(给出成绩及评语，注意答辩时间2010年6月15--20日，请在15日前完成所有任务)六、参考文献1.《机械设计手册》(1-5卷)徐灏主编机械工业出版社2.《简明实用机械手册》(第二版)上海市机械工程学会编机械工业出版社3.《汽车构造(下册)》陈家瑞主编机械工业出版社4.《机械设计图册》成大先主编化学工业出版社5.《机械设计》(第六版)西北工业大学濮良贵、纪名刚主编高等教育出版社6.《机械制造装备设计》冯辛安主编机械工业出版社7.《现代机构手册》(上、下册)孟宪源主编机械工业出版社8.《机械设计常用元器件手册》(上、下册)刘仁家等编机械工业出版社9.《机床课程设计指导书》吉林工业大学机床教研室宋在明陶永兰编1997.2 10.《几何量公差与检测》(第三版)甘永立主编上海科学技术出版社11.《新编液压工程手册(上,下册)》雷天觉北京理工大学出版社回答者：tangyu5266|二级采纳率：13%。
自动换刀机械手设计
自动换刀机械手设计自动换刀机械手是一种高效的工业自动化设备，常用于切割、焊接、刻字、打孔等加工领域，可实现自动化生产，提高工作效率。
本文将就自动换刀机械手的设计进行详细探讨。
一、自动换刀机械手的原理自动换刀机械手主要由机械臂、夹具、控制系统、刀具库以及相应的传感器等组成。
其工作原理如下：当需要更换刀具时，由控制系统发出指令，调节机械臂移动到刀具库的位置，通过相应的传感器精确定位，机械臂使用夹具将选中的刀具拿出并放到加工工具上，完成换刀操作。
二、自动换刀机械手设计的要点1. 夹具设计夹具的设计很重要，需要根据工件的特点进行设计，确保夹紧力度合适，不会对工件造成损坏。
同时，夹具材料的选择也需要注意，要具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。
2. 机械臂的结构机械臂是整个自动换刀机械手的核心，应根据工作环境和加工需要进行设计，采用合适的轴数和长度，确保能够实现精确定位和快速移动。
机械臂的结构应简单、紧凑，且易于维护。
3. 控制系统的软硬件设计控制系统是自动换刀机械手的灵魂，应根据实际需要进行软硬件设计，以保证稳定可靠的操作。
软件设计主要包括程序控制、运动控制和动态性能控制等，硬件设计则包括控制器的选型、传感器的选择、电气接线等。
4. 刀具库的设计刀具库的设计是确保自动换刀机械手顺利运行的关键，应该充分考虑刀具种类和数量，以及库房面积大小等因素。
为方便操作和控制，可考虑在库房内设置显示屏和按钮。
三、自动换刀机械手的优点与应用1. 提高生产效率自动换刀机械手实现了自动化作业，能够大大缩短更换刀具的时间和提高生产效率。
2. 提高加工精度和一致性自动换刀机械手通过精确的定位和控制，可以保证加工的精度和一致性，避免人为因素的影响。
3. 减少人力成本和劳动强度自动换刀机械手的运行不需要人工干预，可以减少人力成本和劳动强度，增强企业的竞争力和市场占有率。
自动换刀机械手应用于机械加工、船舶制造、汽车制造、电子元器件制造等行业，广泛应用于铸造、焊接、切割、打孔、搭接等工作。
换刀机械手说明书
目录目录 (1)中文摘要 (3)Abstract (3)第1章绪论 (4)1.1 数控铣床的分类 (4)1.1.1数控立式铣床 (4)1.1.2数控卧式铣床 (4)1.1.3数控立、卧式两用铣床 (4)1.2 数控铣床的结构特征 (4)1.2.1数控铣床的主轴特征 (4)1.2.2控制机床运动的坐标特征 (5)1.3 数控铣床的主要功能及加工对象 (5)1.3.1数控铣床的功能 (5)1.3.2自动换刀装置（ATC）及其形式 (5)1.3.3自动换刀装置应当满足的基本要求 (6)第2章总体方案的设计 (6)2.1 XKA5032A/C数控立式升降台铣床及其主要参数 (6)2.2 初定XKA5032A/C数控立式升降台铣床自动换刀装置的设计参数 (7)2.3 确定XKA5032A/C数控立式升降台铣床自动换刀装置的形式 (7)第3章刀库的设计 (8)3.1 确定刀库容量 (8)3.2 确定刀库形式 (8)3.3 刀库结构设计 (10)3.4 初估刀库驱动转矩及选定电机 (10)3.5 刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计 (10)3.6 刀库驱动转矩的校核 (14)3.7 确定刀具的选择方式 (14)第4章刀具交换装置的设计 (15)4.1 换刀机械手抓刀部分结构 (15)4.2 机械手传动结构 (15)4.3 自动换刀过程的动作顺序 (16)4.4 自动换刀装置的相关技术要求 (17)4.4.1 主轴准停装置 (17)4.4.2 换刀机械手的安装与调试 (17)第5章自动换刀装置的控制原理 (17)5.1 刀库的控制 (17)5.2 机械手的控制 (18)第6章典型零件的设计 (18)6.1联轴器 (18)6.1.1 联轴器的选用 (18)6.1.1 联轴器的校核 (18)6.2托架的设计 (18)鸣谢 (20)参考文献 (21)中文摘要本论文介绍的是XKA5032A/C数控立式升降台铣床自动换刀装置的设计.该自动换刀装置由刀库和换刀机械手组成.刀库采用盘形结构,安装在机床的左侧立柱上.刀库容量为六把,采用顺序选刀方式.机械手选用回转式双臂机械手.关键词: 数控铣床自动换刀装置刀库换刀机械手AbstractThis paper introduces the design of automatic tool changer of XKA5032A/C numerical control vertical-knee milling machines. The automatic tool changer is composed of tool storage and a tool changing-manipulator. The tool storage which adopts bat batch shape structure is mounted on the vertical post of XKA5032A/C numerical control vertical-knee milling machines. The capacity of the tool storage is six and the method of Choose knife is Alignment. The tool changing-manipulator adopts the two arms manipulator of turn-over type.Key words: numerical control milling machinesAutomatic tool changerTool storage tool changing-manipulatorXKA5032A/C数控立式升降台铣床自动换刀装置第1章绪论1．1 数控铣床的分类1．1．1 数控立式铣床数控立式铣床是数控铣床中数量最多的一种，应用范围也最为广泛。
自动换刀机械手
此处省去 NNNNN 需要更多更完整的图纸和说明书请联系 秋 3053703061
1.3.4 机身的方案评价
表 1.1 加权评分表
评价要素 刚度 维修性 平稳性 灵活性 制造性 重量
1.3.3 驱动力的计算 回转运动时，由于起动过程中不是等加速运动，所以最大驱动力矩要比理论上平均
值大一些。计算时一般取 1.3 倍。驱动力矩按下式计算： Ma = 1.3 ( Mm + Mg ) N * m
式中 Mm ---- 摩擦力矩（包括各支承处的摩擦力矩） N Mg ---- 起动时惯性力矩，一般按下式计算： Mg = J ω / t N*m
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因素，设计合理结构，以满足要求。
1.4.1 机械手的运动特征 深入分析机械手的运动特点，有利于根据工作条件选择适宜的运动特性。下列为我
们所选上下刀机械手所应具有的运动规律减速较大的情形。
按照上图的运动，机械手的速度变化呈等加速或不等加速运行，其减速过程亦可分 为等减速运行和不等减速运行。在等加速运行而不等减速运行时，由于速度形成短，故 有利于提高机械手的工作速度。
杆内花键套 2 导向。回转运动由摆动油缸 5 驱动，其回转角度是 210 度，因摆动缸安置 在升降活塞杆的上方，故活塞杆 1 的尺寸要加大。
③ 回转运动采用活塞油缸带动齿条传动的机身。升降运动由活塞 3 驱动。回转运
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动由活塞油缸 7 驱动与其平行安装的齿条 5 和齿轮 4 来实现的。这种结构多用于抓重小 的情况。
低，一般工厂可以
自己制造
自动换刀机械手的设计
自动换刀机械手的设计摘要加工中心在加工中用得很广泛，加工中心利用刀库实现换刀，这是目前加工中心大量使用的换刀方式。
而自动换刀装置是加工中心的重要组成部分之一，它的功能的好坏，关系到整个加工中心的功能。
自动换刀装置可分为五种基本形式，即转塔式、180 回转式、回转插人式、二轴转动式和主轴直接式。
刀库换刀，按照换刀过程有无机械手参与，分成有机械手换刀和无机械手换刀两种情况。
在有机械手换刀的过程中，使用一个机械手将加工完毕的刀具从主轴中拔出，与此同时，另一机械手将在刀库中待命的刀具从刀库拔出，然后两者交换位置．完成换刀过程．无机械手换刀时，刀库中刀具存放方向与主轴平行，刀具放在主轴可到达位置换刀时，主轴箱移到刀库换刀位置上方，利用主轴Z向运动将加工用毕刀具插人刀库中要求的空位处，然后刀库中待换刀具转到待命位置．主轴Z 向运动将待用刀具从刀库中取出，并将刀具插人主轴。
[关键词]：加工中心自动换刀装置刀库机械手AbstractMachining center in the increasingly wide use of the processing , which is currently used by large processing center blade. And the automatic blade changer devices is an important component of machining center。
Its function is good or bad, on the whole processing machining center functions。
Automatic blade devices can be divided into five basic forms .Namely to Tower, 180 turnaround-type, rotation planting one-, two-and the main axis of rotation axis direct .Exchange cutlery in the tools storehouse , according to the availability of process machinery blade in hand, into a mechanical hand blade andnon-blade two mechanical hands .In a mechanical hand exchange cutlery，those will be completed using a mechanical hand, the cutlery out from the main axis.At the same time, another mechanical hand take cutlery from tools storehouse, and then the two exchange locations. The whole process is completed。
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换刀机械手经过对关于机械设计专业所学知识统筹，阐述和剖析机器的每个零件的做法和由来，这一次是设计一个腰部负责转动，身躯部分负责上下移动，水平部分负责左右移动的机器。
开始先制作一张cad大体的运动方式的原理图，然后从底部分析它的运转，一个一个零件的假设，然后经过公式计算等大体确立出它的图形，接着用三维然间画出来。
之后，每个关节部位的链接确定用什么方式驱动，让个个部分能够衔接的上。
1.1 机器和人类从人类使用道具开始，就已经注定了工具的发展，这是一个艰辛的过程。
人类总是想方设法让自己所处的环境更加的简单便利，从而不断的改进身边的工具。
从开始的使用木头，使用石头，到后来的青铜时期。
期间人类发现工具的的改进不断改善人们的生活。
经过几千年的沉淀，人类的机械水平已经到了很高的程度。
就交通工具而言如自行车，电动车，小轿车，火车，地铁，动车。
这些都是由无数个小机器组成的大器械。
给人类带来方便的同时，更节约了人类的时间。
在二战期间，武器的制造，它的精密程度就之间关系到一个国家的命运。
现在家家户户电器的总类繁多，如电视，冰箱，空调，洗衣机，热水器，直接影响着单户的生活水平。
由此可见，人类的生活已经离不开机器。
一个国家的强弱离不开机器。
一个世界的格局离不开机器。
现在国内的技术水平和一些发达国家还是有比较大的差距，只有找到我们国内自己的优势，去开发，去研究，才能进一步突破自动化生产水平，让产品的数量和质量得到本质性的提升，不管是从经济上还是技术上都是值得国内重视和挖掘的。
所以，对机械手的研究和设计是一项十分有意义的课题。
1.2 技能运用在这个设计的过程中，我们不仅要熟悉应用平时上课老师教导我们的知识，更要经常去图书馆查阅资料，侧面完善我们的知识。
向从开始的cad原理图的模拟成型后，在选用材料过程中要不断查阅书籍，经过大量的假设和计算才能大体的弄出一个模型来，弄完模型后，尺寸和尺寸之间的衔接正常情况是没有那么刚好的，还要不断的回头修改原来以为确定的零件。
然后再用proe画出来，有时候即便画出东西来，在实践中理论上可以，可是生产过程中可能你设计的东西根本就制造不出来，所以要经常到实验室观察机台，测量尺寸。
有些标准的零件可以通过一些软件直接导入proe。
在合理的情况下，允许稍作改动已符合所设计的实际情况。
这是一个动手动脑的过程。
在画cad图纸的时候，可以由proe先导出工程图，但是导出的图纸，有很多错误，要反复修改添加，这是一个培养耐心和细心的工作。
一个设计不仅考验的的专业水平，而且还要考虑的你各方面的综合素养。
1.3 设计方向的确定在设计过程当中要把握一个方向。
这次毕业设计的重心是按照之前提交的一份设计流程来拟定设计方向。
全面涉及机械手所处境况以及整个流程的操作安排，条件吻合的前提下，要做到机构简明，运用标准，规划整齐，选用欠当的零件，让支出最小化：并且还要保证它的可行性。
这这个过程中运用到的知识有机械设计基础，控制工程基础，电工电子技术，机械原理与课程设计，机械制图，proe等在设计过程中做到运用自如，深入了解，做到知其然知其所以然，在设计过程中了解自己的不足之处，提升自己的技能，完善自己的技能，为将来工作打好基础。
当然，设计过程中卡点错误是在所难免，要敢于面对，勤于求教，正所谓三人行必有我师，只有这样才能学精学透。
2. PROE的运用2.1 三维软件2.1.1 PROE的优点Proe是一款多功能软件，接触机械专业几年的过程中proe的版本也在不断的完善，已经是三维领域的先锋。
平面绘图在设计的过程中所有的估算假设都是建立在proe的草绘当中这些给绘图者带来了巨大的好处，不仅节约了时间，还提高了效率。
三维图画在平面绘图大体模拟好的情况下，proe的好处在于平面的作图过程清晰可见，还可以把二维的图形经过它的功能如，拉伸，旋转等转化成三维的图画。
这样在视觉上不但让绘图的人对零件有了更好的感观效果，而且能让物体更加真实的展现在我们眼前。
衔接性质一旦画好了一个三维图形，当你画第二个图形的时候，他不当当时独立的，可以通过proe的装配功能，让它们组合起来，当然要有一定的依据，通过一些面，轴线，或者点之间的对齐，配对等方法组合在一起。
相对独立每个零件专配完后，各个零件是相对独立的，如果这个零部件需要一些修改，可以独立的对它进行，但是原来的装配可能有所误差。
这要具体情况来分析。
数据管理：现在市场上喜欢一些速度快，间接方便的软件，为了进一步实现这种效率，需要多学科的设计人员对同一产品进行研究。
对这块的开发，就是应用于同时进行的工程。
装配管理：Pro/ENGINEER的一些命令如“配合”，“对齐”，“擦入”等一系列命令使各部件装配在一起。
最关键的优势在于大型配件不限制它的零部件的数量。
易于使用：选择简单，包括菜单栏，工具栏，导航栏，浏览器等。
这些以直观的方式展现在用户面前，而且提供在线帮助帮助答疑解惑。
2.1.2 总体设计机械手的工业设计考虑方面众多，尽量做到结构简便易操作，安全可靠安装维修方便。
在确保机械手强度刚性足够的前提下，尽量减轻机械手的重量。
追求强度高且轻质量的材质。
根据设计和结构确定的坐标系与基本参数的设计问题，给出了，都已经确定。
1．用手爪抓取物体的机器这种机械手工作范围广，定位精度好可以广泛应用，对于小批量自动化生产是个不可多得的机械手。
本机械手的控制定位方式是简便的点定位操作，控制方式不是很复杂。
2．经过分析选择圆柱坐标的坐标机械手，手臂的运动方式是通过液压进出油实现x轴的伸缩。
结构简单伸缩精准的优势。
且占用面积不大，运动范围广。
3．机械手的自由度有三个。
机械手的自由度是相对固定坐标的运动：1 腰部的回转2手臂的升降4．手臂收缩。
根据工业机械的规格是一方面，还需要确定的其他组件的设计。
2.1.3 机械手的规格参数1.抓重：30N （额定抓取重量或额定负荷）2.自由度： 33.坐标形式：圆柱坐标4.最大工作半径：1200㎜5.手臂最大中心高（下降时）：800㎜2.1.4换刀参数1.水平伸缩行程：0～400㎜2.伸缩速度： 50㎜／s3.垂直升降行程：100㎜4.升降速度：200㎜／s5.回转范围：０○～１８０○6.回转速度：45○／s手腕参数①. 回转范围：０○～１８０○②.回转速度：１８０○㎜／s手指夹持范围：Ф５０～Ф７０定位精度：±１㎜驱动方式：气压传动电气控制方式：PLC点位程序控制电气操作方式：手动和自动2.1.5 驱动方式的选择和设计驱动方式的形式有很多种，主要有如下几种形式。
1．液压传动：是用油的压力推动活塞杆来驱动，这种驱动方式对密封装置的选用要求高，这是因为油的泄露对机械损伤大，进而影响他的性能，工作环境不宜在高温低温下工作。
2．气压传动：是收缩空气压力来驱动执行机构工作。
其主要特点：空气就是来源，对环境不会照成污染，动作敏捷，构造简单，价格便宜，售后修理方便。
由于空气的可压缩特性，导致机械速度的不稳定性，并且气源压力低导致抓取的重量通常在30公斤以下，适合高速，轻载，高温和粉尘的工作环境。
3．机械传动：通常是齿轮与齿轮之间的啮合运动，常用到的有直齿推动齿齿轮，齿轮带动扇形齿轮运动，这部分通常是用在手爪的工作，电能由工作机提供。
其特点是操作准确，动作平率高，缺点机构较大，工作流程不可变。
4．电力传动：一般由步进电机和直线电机驱动执行机构，由于对转换机构的依赖性不是很大，故机械结构简便。
归纳上述四种驱动方式，结合机械手的设计要求的各种规格的缺点，应采用液压驱动来实现的。
故，本机械手采用液压传动作为驱动方式。
2.1.6 详细方案图2-1机械手原理布局图对于本机械手，因为设计要求换刀的刀具为小型刀具，一方面考虑到机床的结构布局以及机械手的具体情况，在满足工艺要求的前提下尽量让成本最小化。
本机械手的运动方式是两个直线运动，一个为x轴的伸缩，一个为z轴的伸缩，以及其实的机械手腰部转动，经过统筹分析，机械手有三个自由度，用到的是腰的旋转，身躯的上下移动，以及水平手臂的左右移动。
工作的大体原理如图 2-1所示。
2.2 机器腰转动腰部的转动是这次先分析的对象，大体的思路是腰部到手臂的零件分析。
在proe中的草图也是先从腰部开始。
2.2.1 详细方案当前，最常用的腰部回转方式有电机配合齿轮进行腰部回转，以及使用摆动液压缸或液压马达来实现，由于电动的控制形式精度高，结构紧密，而且无需其他的辅助元件[3]。
另一方面机械手的腰部转动是头一个机构，头一个关节，对机械手的最终的精度高低起着重要的作用，所以最后决定采用电动的方式驱动腰部的运转。
在转速和扭矩的分析中我们发现正常的电机都无法驱动腰部的工作，但是我们可以通过传动比较大的齿轮传动解决这一难题。
腰座具体结构如图2-2，图2-3所示：其原理如下：电机转动，带动建的转动从而带动小齿轮转动，小齿轮带动大齿轮转动，大齿轮作用于另一个键带动腰部回转运动。
接着工作台转动，电机停止工作，回转台也停止工作。
图2-2 底座（未剖）图2-3 底座（剖图）2.3 手爪部分2.3.1机器人夹持器的运动和驱动方式工业机器人手爪一般为双指手爪。
按手指的工作形式有两种，一种为回转型，另一种为移动型。
抓取方式有两种，一种是从外面加紧，一种是从里面向外撑开。
手爪的驱动方法：1.气动驱动：手指运动的走向是气流的作用使它运动的。
气动夹持器的优势在于成本低，在市场上也比较好卖。
此外，空气是可以压缩的，压缩到一定程度有反作用力，这一点是工作运动中所需要的。
2.电动驱动:这种手爪，夹持器，是电机提供电力，电能变成机械能推动齿轮工作，在这个过程中收到的阻力比较大。
电力驱动模式可以实现力和位置控制。
要特别注意的是在工作过程中会产生火花，故在有防爆的环境下是不行的。
3.液压驱动：液压驱动形式的传动刚度大，可以持续控制轨迹。
由于设计主要采用液压来完成机械手的运动，和较大的传动刚度要求设计的，因此液压传动的方式来完成机械手的运动。
2.3.2详细方案水平的手臂被油推动，完成杠的前进，手爪部分是两个爪的部件合成，中间连接的部分是杠推动，单爪见和工件相互作用受到的力相等，方向相反。
而这次得工件直径范围是50mm。
详细机构如图2-3所示：其原理是：油进入进油口后活塞移动，齿条跟着运动，接着齿条和齿条之间齿合，另一齿轮带动扇形齿轮活动，两个手指张开，然后通过保压口回油活塞向后运动，齿条，驱动齿轮1、扇形反转，夹持器关闭。
这一系列运动是通过油的进出来实现运动的。
手爪如图2-4。