1、 课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书 课程设计名称课程设计名称 计算机辅助设计与制造课程设计计算机辅助设计与制造课程设计 专专 业业 机械制造及自动化机械制造及自动化 1设计任务设计任务 机器人的应用可以提高劳动生产率和产品质量，改善劳动条件，解决劳 动力不足等问题构成。机械手能模仿人手掌和手臂的某些动作功能，用以按 固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手是最早出现的 工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生 产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用 于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。机械手是具有模仿人类手 功
2、能并可完成各种作业的自动控制设备， 这种机器人系统有多关节连结并节 允许在平面或三度空间进行运动或使用线性位移移动。 研究开发机械手的意义可以概括如下： 一、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。 二、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
3、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。 三、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。 2设计分析设计分析 仿人机械手可实现各自由度的单独运动或联动，能在一定范围内实现复 杂的轨迹运动；具有高精度的运动和定位精度，装卸方便、调整容易、工作 可靠；可检测各自位置情况；装卸方便、调整容易、工作可靠。 主要技术指标主要技术指标：
4、（1）仿人机械手的定位精度高于 2mm； （2）仿人机械手抓取重量大于 1Kg； （3）仿人机械手重量小于 20kg； （4）仿人机械手两关节角度最大运动误差小于 0.6 度； （5）抓取力量的误差小于 10%。 3仿人机械手的实体建模仿人机械手的实体建模 3.1 工作装置零件建模工作装置零件建模 在传统的工程设计中，设计人员首先在头脑中形成产品的三维轮廓，然后在 图纸上利用二维的工程图表示，其他设计人员、工艺生产人员等其他不同部门的 工作者再通过二维图纸将产品还原为三维影像。由于图纸的错误和理解的偏差， 设计人员的意图并不总能完全实现，因而设计制造的周期较长，产品的质量也受 到影响。在产品的
5、形状和结构较为复杂的时候尤其如此。因此计算机三维辅助设 计应该是发展趋势。本文中选用的三维实体建模软件为 CATIA V5，通过此软件 对仿人机械手进行三维实体建模。 3.2 CATIA V5 软件介绍软件介绍 CATIA18是法国 SystemDassault 公司的 CAD/CAE/CAM 一体化软件， 居世界 CAD/CAE/CAM 领域的领导地位，广泛应用于航空航天、汽车制造、 造船、机械制造、电子、电器、消费品行业，它的集成解决方案覆盖所有的 产品设计与制造领域，其特有的 DMU 电子样机模块功能及混合建模技术更 是推动着企业竞争力和生产力的提高。CATIA 提供方便的解决方案，迎合
6、 所有工业领域的大、中、小型企业需要。包括：从大型的波音 747 飞机、火 箭发动机到化妆品的包装盒，几乎涵盖了所有的制造业产品。在世界上有超 过 13,000 的用户选择了 CATIA。CATIA 源于航空航天业，但其强大的功能 以得到各行业的认可，在欧洲汽车业，已成为事实上的标准。CATIA 的著 名用户包括波音、克莱斯勒、宝马、奔驰等一大批知名企业。其用户群体在 世界制造业中具有举足轻重的地位。波音飞机公司使用 CATIA 完成了整个 波音 777 的电子装配，创造了业界的一个奇迹，从而也确定了 CATIA 在 CAD/CAE/CAM 行业内的领先地位。 CATIA V5 版本是 IBM 和达索系统公司长期以来在为数字化企业服务 过程中不断探索的结晶。 围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统结构 设计的 CATIA V5 版本， 可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的 工作环境。在这个环境中，可以对产品开发过程的各个方面进行仿真，并能 够实现工程人员和非工程人员之间的电子通信。 产品整个开
