机床机械手结构设计与仿真

王 雷，金林根，刘志虎，林鹏雄，方向华

(1.安徽工程大学机械与汽车工程学院，安徽 芜湖 241000;2.吴江博众精工科技有限公司，江苏 吴江 215028;3.芜湖博耐尔汽车电气系统有限公司，安徽 芜湖 241000)

工业机械手是在自动化生产过程中使用的一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置.实践证明，工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平.因此，机械手在机械行业中得到了越来越广泛的研究和应用［1-7］.因此，对机械手的相关结构设计及控制的研究具有重要的意义.本文设计的液压驱动机床机械手主要与数控车床(加工中心、数控铣床等)组合成自动化生产线，实现加工过程(上料、加工、下料)的自动化、无人化.

1 机械手结构方案设计

1.1 机械手技术参数

1)设计技术参数

a)抓重:5 kg;b)自由度数:2;c)工件最大半径:80 mm;d)手臂夹持工件时的最大长度:529 mm.

2)手臂运动参数

a)夹紧行程:27 mm，夹紧速度:0.054 m/s;b)伸缩行程:60 mm，伸缩速度:0.06 m/s;c)旋转范围:0°～90°，旋转速度:45°/s;d)手指夹持范围:60～80 mm;e)缓冲方式:液压缓冲;f)驱动方式:液压驱动;g)控制方式:PLC程序控制.

1.2 方案1的确定

采用连杆杠杆式手部，直接夹持部分采用夹钳式，由液压缸驱动T形杆的伸缩使手指张开和闭合，实现放松和夹紧，之后由另一个液压缸驱动摆动套筒使整个机械手在竖直平面内旋转，实现工件的上下料……