往返运动，定位精度很高。在本次课程设计中，当料台上放置一个轴套类零件时，机械手的手臂在伸缩液压缸的驱动下伸长，手爪在液压缸活塞的驱动下张开，夹紧工件。然后升降液压缸启动，手臂上升一定高度后，机械手在旋转液压缸的驱动下，逆时针旋转180°。这样，机械手臂就指向了数控机床的主轴方向，然后将工件放在车床的相应位置，接着，液压缸的活塞回拉，手爪松开，机械手臂缩回，并且降到一个核实的位置。数控机床加工完成之后，机械手臂上升、伸长，夹取工件，然后车床上的三爪卡盘松开，机械手臂再次旋转180°之后，将已经加工好的工件放在料台上，接着，手爪松开、缩回、下降，回到原始位置。至此，一个完整的自动上下料过程完成了。
2.4机械手材料的选择
机械手的材料应该根据自动上下料机构的工作条件来决定，以此来满足机械手的设计和制造要求。从设计的角度分析，机械手需要移动，完成各种动作，首先它要满足重量轻以便于移动。另外，在工作过程中，手臂会产生振动，这就是的运动精度下降。因此，它的材料、硬度、刚度、弹性模量的选择都要认真考虑。本课程设计的机械手，没有承受高的负载，也不需要高的弹性模量和强度，结合材料成本、加工及其他因素来分析，初步选定此机械手的材料为45钢。
2.5自动上下料机构布局拟定
根据生产机构的布局，自动上下料机构的位置分布图有以下三种： （1）机械手放在车床与料台中间
图2-4 机械手放在车床与料台中间的布局
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（2）桁架形式
图2-5 桁架形式的布局
（3）输送线与机床有一定夹角的布局
图2-6 输送线与机床有一定夹角的布局
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对于桁架形式的布局来说，每一台机床前的立柱必不可少，以用来支撑机械手，并且机械手沿着水平方向移动时，驱动的要求复杂，而且成本高，因此不提倡采用。对于有夹角的布局，虽可以实现对工件的抓取和回放，却仅适用于普通车床，适合对象范围小，占地还大，手臂的运动多且复杂，不提倡采用。机械手放在车床与料台中间的布局，针对数控车床自动上下料，车床与料台平行布置，机械手在中间位置，相比较而言，这个方案在可以完成任务的情况下，成本相对较低，所占用的空间也比较小，简单易行，且执行速度起来效率更高，所以本次设计采用此方案。
2.6驱动方式的选择
机械手常用的驱动方式有气压驱动、液压驱动和电机驱动三种类型。这三种驱动方式的特点如表2-1所示：
表2-1 自动上下料机构驱动方式对比表
驱动方式 内容 气压驱动 液压驱动 利用液体的不可压气体压缩性大，精度控制性能 低，阻尼效果差，低速不易控制 缩性，控制精度较无级调速，反应灵控制 结构适当，执行机构可标准化，系列化，结构性能及体积 通用化，易实现直接驱动。功率/质量大，体积小，结构紧凑，密封问题较小 适用于中小负载驱在工业机械手中的有限点位程序控制结构适当，执行机构可标准化，模拟化，易实现直接驱动。功率/质量大，体积小，密封问题较大 电机驱动 控制精度高，功率较大，能精确定位，反高精度的连续控制，统复杂 伺服电机易于标准化，结构性能好，噪声低，电动机一般需配置减速装置，除DD电动机外，难以直接驱动，无密封问题 适用于中小负载，要动，电液伺服系统适制精度和轨迹控制精焊机械手和托运机械手 手，如AC伺服喷涂机械手、点焊机械手。弧焊机械手等 高，输出功率大，可应灵敏，可实现高速、敏，可实现连续轨迹伺服特性好，控制系动、精度要求较低的适用于重载，低速驱求具有较高的位置控机械手，如冲压机械用于喷涂机械手、点度、速度较高的机械及装配机械手气动夹具 应用范围 手本体的启动平衡 7
输出功率 大，压力范围为0.4～0.7Mpa 很大，压力范为5～14Mpa 很高 液压元件成本较高 液压系统易漏油，对环境有污染 防爆性能较好，用液压油作传动介质，在一定条件下有火灾危险 较大 很高 高 无 设备自身无爆炸和火灾的危险，直流有刷电动机换向时有火花，对环境的防爆性能较差 较复杂 响应速度 较高 成本 对环境的影响 低 排气时有噪声 防爆性能好，高于安全性 1000kpa时应注意设备的抗压性 维修及使用 方便，使用寿命长，方便，但油液对环境可靠性高 温度有一定要求 以上驱动方式各有千秋，一般对机械手驱动系统的要求如下：
⑴反应灵敏，即要求力矩转动惯量比和力矩质量比要大，反复地启动、制动、正反转可以顺利进行；
⑵质量尽可能要轻，所占空间小，单位质量可输出高的功率和效率； ⑶驱动尽可能灵活，位移偏差和速度偏差要小； ⑷安全可靠，操作和维护方便； ⑸成本低，对环境无污染，噪声小。
由表2-1和本次设计对于机械手驱动系统的要求，初步决定采用液压驱动的方式。
2.7 CK6140型数控车床的主要参数
机床轮廓尺寸（长×宽×高） 2265mm×1050mm×1466mm 主轴线距地面高度 1100 mm 床身最大工件回转直径 400 mm 最大车削长度 1000 mm 主轴头形成 6#C型 床头箱长度 610 mm
主轴转速范围 100～2500r/min 中心高 205 mm 主轴孔径 52 mm 主轴锥孔 莫式6号
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