數(shù)控車床上下工件機械手設計開題報告.doc

課題來源由于工業(yè)自動化的全面發(fā)展和科學技術的不斷提高，對工作效率的提高迫在眉睫。單純的手工勞作以滿足不了工業(yè)自動化的要求，因此，必須利用先進設備生產自動化機械以取代人的勞動，滿足工業(yè)自動化的需求。其中機械手是其發(fā)展過程中的重要產物之一，它不僅提高了勞動生產的效率，還能代替人類完成高強度、危險、重復枯燥的工作，減輕人類勞動強度，可以說是一舉兩得。在機械行業(yè)中，機械手越來越廣泛的得到應用，它可用于零部件的組裝，加工工件的搬運、裝卸，特別是在自動化數(shù)控機床、組合機床上使用更為普遍。目前，機械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中一個重要組成部分。把機床設備和機械手共同構成一個柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元，可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置，結構緊湊，而且適應性很強。但目前我國的工業(yè)機械手技術及其工程應用的水平和國外比還有一定的距離，應用規(guī)模和產業(yè)化水平低，機械手的研究和開發(fā)直接影響到我國機械行業(yè)自動化生產水平的提高，從經濟上、技術上考慮都是十分必要的。因此，進行機械手的研究設計具具有重要意義。目前，在國內很多工廠的生產線上數(shù)控機床裝卸工件仍由人工完成，勞動強度大、生產效率低。為了提高生產加工的工作效率,降低成本,并使生產線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng),適應現(xiàn)代自動化大生產,針對具體生產工藝,利用機器人技術，設計用一臺裝卸機械手代替人工上下工件工作，以提高勞動生產率。本機械手主要與數(shù)控機床組合最終形成生產線，實現(xiàn)加工過程的自動化和無人化?？茖W依據（包括課題的科學意義；國內外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應用前景等）科學意義：隨著機器人學科的發(fā)展，機器人在某些方面可以代替人的工作，特別是一些高強度的工作，甚至還具備了一定的學習功能。數(shù)控車床與機械手的結合是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的一個選擇，它是實現(xiàn)一個人操作多臺車床，實現(xiàn)生產效率進一步提高的有效途徑。國外應用：美國制造155毫米的鋼彈體洛克福特軍械廠，從胚料加工開始到加工完畢直至彈體包裝都自動進行，不用人手去接觸，達到全自動生產。工業(yè)機械手還能用來代替人工進行打磨、拋光、去毛刺和清理切屑等工作。例如，瑞典一家工廠打磨和拋光不銹鋼子彎頭時，采用ASEA機械手，提高加工效率30%以上，而且產品質量穩(wěn)定，不傷害工人。又如：瑞典沃爾沃公司在機械手上裝了三個環(huán)形磨輪裝置，用來對傳動箱外表面去毛刺，比手工方法節(jié)省工時50%。國內運用：國內在金屬切削加工中，用機械手來完成刀具的自動更換。如北京第二機床廠，北京第八機床廠，上海第二機床廠，上海第八機床廠，寧夏大河機床廠等單位研制的自動換刀機床，均用機械手自動更換刀具。在生產自動線上，用機械手完成的傳遞和上下料，如：沈陽水泵廠深井泵體加工自動線，無錫柴油機廠和甘肅汽車齒輪廠的齒胚的加工自動線都采用了機械手。大連工礦車輛廠的800Kg側架的加工，采用機械手抓取、傳遞和安放并與一些機床組合成側架切削加工自動線，提高效率10倍。應用前景：國內應加強機械手基礎性能的實驗以及基礎理論研究，克服和解決制造技術及其它存在的問題。提高機械手運動速度。尤其是應用于沖壓行業(yè)中的機械手，以適應提高生產率和符合生產節(jié)拍的需要。要研究解決機械手的運動速度和緩沖、定位技術。引進國外先進技術，培訓專門技術人才，普及機械手有關知識。盡快解決機械手的定型設計、定點、定量生產以及配套件的生產和供應問題，推進機械手設計制造中的現(xiàn)代化（CAD/CAM）、標準化、系列化工作，以滿足國內外市場的需求。目前工業(yè)機械手的應用逐步擴大，技術性能不斷提高，其發(fā)展趨勢是：擴大機械手在工業(yè)上的應用、提高工業(yè)機械手的工作性能、發(fā)展組合式機械手、研制具有“視覺”和“觸覺”的“智能機器人”。研究內容1、總體方案的確定。主要確定機械結構部分和控制部分。2、機械結構的設計，包括手部模塊、腕部模塊、直臂模塊、橫臂模塊和支架模塊的設計。并繪制整體裝配圖。3、重要部件的設計，包括直臂導桿氣缸的設計，多工位動態(tài)精度的實現(xiàn)，防傾覆裝置的設計等。并繪制導桿氣缸的裝配圖。4、控制部分的初步設計。5、設計說明書一份。6、所有非標零件需畫出零件圖。擬采取的研究方法、技術路線、實驗方案及可行性分析（1）研究方法通過互聯(lián)網圖書館等資糧來源，查閱有關工業(yè)機械手的學術論文、報告的資料文獻，了解國內外工業(yè)機械手的新動向和發(fā)展水平，更加深入的了解機械手的原理，擴展思維。（2）技術路線用低成本、高速的氣缸來組成模塊化的氣動機械手，實現(xiàn)數(shù)控車床工件自動裝卸，克服伺服電機應用中存在的高成本和低效率的局限。（3）可行性分析1、具備的條件具備的條件具備的條件具備的條件（1）技術基礎：現(xiàn)在已有在鍛造流水線上，零件裝卸的專用機械手，可以用來借鑒和參考，提供了一定的技術基礎。（2）設備基礎：通過到相關企業(yè)實習，參觀，了解相關機械手設備的具體情況，這提供了一定的設備基礎。2、待解決的問題待解決的問題待解決的問題待解決的問題主要存在的問題：（1）機械手本身結構的復雜性與機械手靈活性的矛盾；（2）機械手裝卸加持零件準確性的問題；（3）機械手控制部分，使其操作靈活性的問題；（4）機械手裝卸零件效率的問題；研究計劃及預期成果研究計劃：2012年11月12日11月20日確定選題、收集相關資料2012年11月21日12月25日撰寫開題報告與設計方案2012年12月30日2013年2月15日收集資料，開展研究，形成寫作提綱2013年2月16日3月30日深入研究，形成論文初稿及CAD圖2013年4月1日6月15日論文修改、定稿、打印、答辯預期結果：通過這次畢業(yè)設計，能完成一種裝料與卸料機械手設計