机械手指座ZJ01-14-07的加工工艺与数控编程
摘要：本次设计的零件名称为机械手指座ZJ01-14-07，设计的内容是零件的加工工艺分析、完成零件的三维建模、仿真加工以及数控编程。主要的加工方式为铣削、钻孔、锪钻、铰和孔加工，用到的刀具有铣刀，钻刀。 用铣刀铣出平面凹槽部分以及倒角，用钻刀钻出4个通孔，因为要和其它部件组合，所以要用锪孔的方法在通孔上锪出圆柱形的凹坑，最后用铰刀铰通孔，增加孔内表面的光滑度。因为是要和其它部件相连接的，所以孔的精密度要求较高，孔的光滑度也要高，为了和其它部件更好的组合，表面的粗糙度要求也较高，尽量平整光滑，这样易于组合。整体来看，加工的难度不高，建模也比较简单，三维建模用UG就可以很好的完成，加工工序也可以用UG的自动编程模块完成。
关键词：手指座；工艺分析；工艺设计；数控编程。
第一章 绪论
1.1介绍及发展前景
机械手（machine hand）在21世纪的现代工业生活生产中用的越来越广泛了，根据不同用户的不同需要，可以设置用户需要的工作程序，来满足用户的工作需要。机械手的本质就是帮助人类完成某些人类无法完成或者高难度的工作，主要用在机械制造、医疗、电子、轻工业、原子能等领域。与人类相比，具有更高的灵活度和耐力度，因此大大提高了人类的工作效率和安全。
机械手作为工业机器人的一个非常重要的执行部件，机械手的制作工艺与技术水平直接影响到机器人的性能。因为需要机械手在工作中具有高效性、可靠性、稳定性，所以机械手都有一套复杂的驱动以及控制机构，且体积过大，导致其过于臃肿，实际应用中，在很多情况下很难达到预期的效果，甚至不如人工来的方便。因此制造灵巧、轻便的机械手成为机器人研究者的一大兴趣。
在现代化工业生产中，机械的自动化、机械化已经逐渐变为主题，机械手的应用也越来越广泛，而人类的重要性在逐渐减少。与人类相比，机械手更加精准，它们不会疲劳，不会犯错，还可以执行各种危险的任务，而且维护和修理的成本要比人工低。随着科技的进步，机械手的高端化不可避免，更高的精度，更好的灵活性，更好的环境适应能力。只有越来越高级，才能在市场占领一席之地。
随着21世纪各种事件的发生，我们可以发现，本世纪是影响深远的一个世纪，未来的基调就是工业化、机械化、自动化、精英化。所以机械手就像蒸汽时代发明了电一样，标志着以后的时代将告别人工，全面转向机械化，为了能在未来占领市场，现在的大企业都不计成本的研究开发。作为机械化的开始，机械手的研究一直是重点。因为机械手的思路是模仿的人类手臂，所以很难用数学模型精确的模拟出来。想观察机械手的运动轨迹，可以用3D技术和动力学结合的方式，进而对机械手的性能进行分析。这种方式提供了一个发展的平台，也让机械手的研发更加高效。
1.2执行机构
机械手的执行机构是其工作的直接部分。由手部、手臂 、躯干组成。思路就是模仿人的手，算是仿生科学的一种体现。
1.2.1手部
手部的构造分为三种，无关节、固定关节和自由关节。手指一般采用二指，不过为了某些用途，也有三指和四指的设计，主要是根据工作的目标 ，决定手指的大小和形状，特殊的环境还需要特殊的材料，以此来应对各种工作环境。比如有的没有手指，而是用的真空吸盘。总之，手部的设计主要是根据工作目标和各种环境决定。目的是为了完成预期的工作目标。
1.2.2手臂
手臂可以看作一个桥梁。既能为手部传输动力和指令，还能引导手部完成工作，手部通常都很小，为了进行空间的位移，手臂的作用就显现出来了，因此，手臂的三个自由度要能非常精确的移动到目标位置，手部才能完成工作。
1.2.3躯干
躯干是主体。手臂、动力源、控制机构都在躯干中，它的存在保证了机械手能正常工作。躯干的体积与大小没有固定要求，一般都是根据其它部位组合，而设计一个能够统合所有部件的支架，也就是躯干了，体积当然是越小越好。使用过程中，躯干是封闭的，除非修理的时候，一般是打不开躯干的。这样能更好的保护里面的精密器械。
1.3驱动机构
机械手的驱动结构，也就是负责提供动力的部件，现在所有的动力部件大致可以分为液压驱动系统、气动驱动系统、电动驱动系统和机械驱动系统四种。
1.3.1液压驱动
液压驱动系统的主要零件：“液压泵、液压控制阀、液压马达和蓄能器。”能通过调节液体的压力来产生机械能。
液压泵可以通过发动机改变液体的压力能，为整个系统提供油，相当于动力来源。
液压马达的作用与液压泵相反，它是把压力能变成机械能，从而让部件工作。
控制阀的作用就是控制压力，让压力始终正常，这样机器就能正常工作。
还有一些辅助类的元件，包括冷却器、压力表、油箱和滤油器等，它们主要用于监测和控制系统。
液压油是整个液压系统的介质，也是这个系统的标志，是一种能量的转换介质。
1.3.1.1压力控制回路
控制整个液压系统的压力，具体的零件叫溢流阀，它可以控制压力的大小，当液压过大时，溢流阀就会让开口变大，从而降低液压泵的压力，维持压力的稳定。减压器和升压器，顾名思义，在需要减压或升压时，加上一个，就能实现减压或升压的作用。卸压正常工作时用不到，蓄能器的作用相当于稳压器，可以稳定系统中的压力，使系统的压力比较稳定。
1.3.1.2速度控制回路
本质就是控制液体介质的流量。有调速和同步2种方法。
调速回路就是控制一个元件的运动速度，比如节流阀，节流阀能控制进入液压缸的介质流量，从而控制机械的运动速度。
同步回路其实就是通过控制多个元件，来控制速度。用节流阀可以分别调节每个元件的流量，让它们保持一致，然后再把液压缸串联在一起，这样同时进入液压缸的流量就会一样，使其同步。
1.3.1.3方向控制回路
通过控制液体介质来改变运动方向的方式。能够实现正反运动或停止，停止时，能防止介质外泄导致元件移动或损坏。
辅助元件虽然不影响系统的运行，但对用户的体验有很大影响，因此，在商业中，辅助元件是提升销量的重要因素，毕竟机械方面都没太大差距。
目 录
一、绪论 1
1.1介绍及发展前景 1
1.2执行机构 1
1.3 驱动机构 2
1.4 控制机构 4
1.5分类 4
二、设计方案 5
2.1 工作原理 5
2.2 形式选择 5
2.3 驱动机构的选择 5
2.4 技术参数列表 6
2.5 运动方式 6
三、整体设计 7
3.1 手部结构设计 7
3.2 手臂结构设计 8
3.3 基座结构设计 8
四、加工工艺分析 9
4.1 零件结构分析 9
4.2 零件作用分析 9
4.3 加工技术要求分析 10
4.4 材料分析 10
五、加工工艺设计 11
5.1 毛坯设计 11
5.2 加工方法 11
5.3 加工工艺路线 11
六、UG三维模型构建 12
6.1 草图建模
6.2 孔加工
6.3 倒斜角
七、数控编程与仿真 17
7.1 UG编程 17
7.2 加工仿真 22
7.3 数控程序生成 23
设计心得 24
致谢
参考文献 25
参考文献
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[11]张建民.机电一体化原理和应用[M].北京:国防工业出版社，1992
附录
1.机械手指座 ZJ01-14-07 零件图（UG）
2.机械手指座 ZJ01-14-07 三维建模（UG）
3.机械手指座 ZJ01-14-07 加工仿真（UG）
4.机械手指座 ZJ01-14-07 数控编程
5.工艺过程卡
6.工序卡
7.工序视频
