成机械臂料台及上料臂机构三维或二维实体造型；

3. 在现有机械臂的基础上验证设计的合理性和实用性；

4. 根据原材料尺寸的不同调节机械臂抓取结构和换料盘使之能抓取不同

的原材料；

5.运用MCD及控制仿真完成料台送料，机械臂上下料运动的整个过程。

4.3  总体设计

4.3.1 机械手的设计

本次设计课题中，上下料机械手的选择非常重要。

自动上料机构有上料器和上料机械手两种形式，采用机械手来实现机床的自动上下料，是一种行之有效的好办法，也是目前发展较快的方向性措施。机械手动作灵活、通用性强、运动惯性小、能绕过机体和工作机械之间的障碍物进行工作，随着国内各个行业的生产需要，对多关节手臂的灵活性，定位精度等要求也越来越高。机械手按用途分机械手可分为专用机械手和通用机械手两种。按驱动方式分为液压传动、气压传动、机械传动以及电力传动机械手四类。按控制方式可分为点控制和连续轨迹控制两种。根据连杆和关节按不同坐标形式组装可分为直角坐标、圆柱坐标、球坐标、关节坐标形式。机械手形式分类有门型机械手、悬臂式机械手、内藏式机械手、双Ｙ轴机械手、加长型机械手。

方案一：

关节式机械手的特点

关节式机械手有大臂与小臂摆动，以及肘关节和肩关节的运动。为具有人手操作的机能，需要研制最合适的结构。关节式机械手的传动机构采用齿轮式、齿条式和摆动式。其传动机构采用哪种形式，主要根据工件的轻重来决定。若按摆动式扭矩来设计，则油缸将加大，而装载油缸的机架也将随之加大。特别是靠近关节式前端关节部分的重量对肩部影响很大。传动机构在承受负荷的同时必须承受自重，因此，传动效率低。如需要大的转动角，则宜采用摆动油缸。

方案二：直角坐标式机械手

直角坐标式机械手是适合于工作位置成行排列或传送带配合使用的一种机械手。它的手臂可以伸缩，左右和上下移动，按直角坐标形式x、y、z 3个方向的直线进行运动。其工作范围可以是1个直线运动、2个直线运动或是3个直线运动。如在x、y、z 3个直线运动方向上各具有A 、B、C 3个回转运动，即构成6个自由度。

方案三：内藏式机械手

此类机械手系专为小型圆盘类工件车床加工之取换料而设计之工件搬送设备，由于动作路径简单，操作简易且成本较低，相当适合应用于单纯之加工单元中。。

经过认真的思考与计算，在这次设计中选用方案三内藏式机械手，它之组成包含移载轴、机械手夹爪组、传动单元及控制单元等部份，补料机械手之组成则包含移载轴、升降轴、夹爪、传动单元及控制单元等部份，传动单元由伺服马达、减速机、皮带轮、皮带组成，并以线性滑轨作为传动机构之导轨，内藏式机械手之Ｘ轴行程为 1300mm ，补料臂之Ａ轴行程为 650mm，Ｙ轴行程为 300mm，内藏式机械手安装于车床右侧，补料机械手及供料台则安装于车床右侧。

机械手的垂直手臂（大臂）升降和水平手臂（小臂）的伸缩运动都为直线运动。直线运动的实现一般是气动传动，液压传动以及电动机驱动滚珠丝杠来实现。综合考虑，两手臂的驱动均选择液压驱动方式，通过液压缸的直接驱动，液压缸既是驱动元件，又是执行运动件，不用再设计另外的执行件了；而且液压缸实现直线运动，控制简单，易于实现计算机的控制。

因为液压系统能提供很大的驱动力，因此在驱动力和结构的强度都是比较容易实现的，关键是机械手运动的稳定性和刚度的满足。因此手臂液压缸的设计原则是缸的直径取得大一点（在整体结构允许的情况下），再进行强度的较核。 MCD平台数控车床料台上下料结构设计开题报告(3):http://www.youerw.com/kaiti/lunwen_42892.html