近年来全球经济飞速发展,随着人力成本逐渐上升和绿色环保的要求加强,制造行业的企业都在追求更加经济、节能、高效的“无人化”的制造模式。针对数控车床用盘类和轴类零件的加工,目前多数企业还采用人工装卸工件的方式。桁架机器人上下料系统具有结构简单,速度快等优点,也能对现有生产环境进行改善,大幅的降低生产成本,提高生产效率,广泛应用于大批量生产加工模式下。本文首先介绍了国内外机器人的研究发展趋势,并以工程技术项目为课题来源,根据数控车床桁架机器人上下料系统的设计要求展开设计分析,旨在通过论文研究总结数控车床单机桁架机器人上下料系统的设计流程,为后续的相关研发和设计提供设计依据。主要研究内容如下:介绍数控车床的机器人应用形式,展开桁架机器人上下料系统的优势、应用形式和主要技术参数的说明。随后展开桁架机器人上下料系统设计要求及设计难点的分析。运用机械原理工艺运动分解的理论和方法,根据设计要求进行桁架机器人上下料系统的总体设计方案研究;通过设计任务、条件、主参数的确认,展开桁架机器人上下料系统工艺动作运动分解,逐步确认三种桁架上下料系统的运动方案,对比分析选定本课题采用的运动方案,并说明方案选定的原因。运用复杂零部件结构的概念单元化设计理论,展开数控车床桁架机器人上下料系统的单元化设计。首先分解桁架上下料系统的单元组成,分别对桁架自动化系统的承载部件、驱动部件、手爪部件、工件存储部件进行设计分析。对以上各单元进行研究时,按照设计原则提出,多方案对比选择的方法进行,选出最优的方案。最后得到数控车床单机桁架上下料系统的布局。桁架承载部件作为桁架机器人上下料系统的主要部件,影响整个桁架系统的强度和刚度,影响桁架上下料系统的稳定性和上下料精度。利用ANSYS Workbench软件对上下料系统在危险位姿进行静力学有限元分析、计算,得到桁架的位移云图和等效应力云图,评估桁架机器人上下料系统的刚度和强度是否满足要求。同时,通过有限元软件进行模态分析,确认桁架振动稳定性情况。软件计算结果显示系统达到了预期的刚度和强度要求水准,桁架上下料能够平稳的运行,并未产生共振。最后进行试验验证,对横梁变形量、驱动轴重复定位精度及手爪翻转重复精度测定,验证仿真模型和计算结果有效性,确认桁架上下料系统满足设计要求。