加工中心上下料機械手設計

1、1加工中心上下料機械手設計專業(yè)班級：機制1404姓名：李學號：目錄1.課題來源2.課題研究意義及背景3.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問題4.論文擬研究的問題5.進展安排6.參考文獻09:12:3521.課題來源隨著機電一體化的進一步發(fā)展，加工中心的自動化程度需要越來越高，流水線作業(yè)較多，過去加工中心的毛胚的上下料都是依靠人的輔助，效率低，還存在一定的危險系數(shù)，機械手上下料已經(jīng)是一種非常成熟的技術，應用在加工中心上是提高效率，減少人力，降低生產(chǎn)成本的不二方法。09:12:35309:12:354機械手的結(jié)構(gòu)組成 機械手主要由手部、運動機構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)

2、被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式，稱為機械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機 械手設計的關 鍵參數(shù)。自由 度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復雜。一般專用機械手有23個自由度。控制系統(tǒng)是通過對機械手每個自由度的電機的控制，來完成特定動作。同時接收傳感器反饋的信息，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制?？刂葡到y(tǒng)的核心通常是由單片機或dsp等微控制芯片構(gòu)成，通過對其

3、編程實現(xiàn)所要功能。常見的機械手結(jié)構(gòu)09:12:35509:12:356本機械手所需要夾持的工件，加工的表面為上表面和鉆孔鉸螺紋課題研究背景及其意義 機械手是最近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化設備,它在工業(yè)生產(chǎn)中對提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率,改善勞動條件以及產(chǎn)品的更新?lián)Q代起著相當重要的作用。本文主要研究的是加工中心的上下料機械手,這是實現(xiàn)流水線自動化改造的重要環(huán)節(jié)。隨著機電一體化的進一步發(fā)展，機械手臂機器人越來越多地在工業(yè)生產(chǎn)中使用，使用機械手臂可以很大程度上提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品的加工精度，減少企業(yè)的生產(chǎn)成本，特別是在一些惡劣生產(chǎn)條件下，對一些大件的工件的機械工藝加工過程中，代替人力勞動非

4、常明智的選擇。加工中心已經(jīng)是一個機械化程度很高的機床，但是大多數(shù)加工中心的上下料都是依靠人工的輔助，大大地降低了加工中心的優(yōu)勢，因此必須設計一種機器，可以自動上下料，機械手是不二選擇，機械手的適應性很廣，可以通過編程來實現(xiàn)在不同的場景的使用，柔性制造中不可缺少的，為加工中心設計機械手，對生產(chǎn)線效率提高，減少人力，減少企業(yè)的開銷起到了很明顯的效果，是非常必要的。09:12:357國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.工業(yè)機械手性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)。2.機械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化:由關節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機械手整機

5、;國外已有模塊化裝配機械手產(chǎn)品問市。3.工業(yè)機械手控制系統(tǒng)向基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、網(wǎng)絡化;器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu):*提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。4.傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機械手還應用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機械手則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術來進行環(huán)境建模及決策控制;多傳感器融合配置技術在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應用。5.虛擬現(xiàn)實技術在機械手中的作用已從仿真、預演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機械手操作者產(chǎn)生置身于遠端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機械手。6.當代遙控機械手系

6、統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機械手的人機交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機械手走出實驗室進入實用化階段。那么中國作為制造業(yè)大國，要實現(xiàn)制造業(yè)自動化必然缺不了機械手的應用，機械手市場前景開闊為工業(yè)的制造生產(chǎn)帶來變化的不僅僅是機械手使用的現(xiàn)代化生產(chǎn)技術，而且隨之而來的現(xiàn)代化管理模式也*改變了企業(yè)的生機和活力和市場競爭力。機械手的應用對于企業(yè)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，升級轉(zhuǎn)型，是一個良好的契機。09:12:358設計方案的可行性分析和預期目標整體結(jié)構(gòu)：1.垳架式，2.外置手臂式，預期目標，加工工件類似于端蓋，要銑端面和鉆孔鉸螺紋，要用立式加工中心，若采用垳架

7、式在上方懸空，可能與主軸運動有干涉，故優(yōu)先采用外置手臂。動力源：1.步進電機2.液壓能3.氣壓能，采用液壓的優(yōu)點是機械臂力矩大，加工精度要求高，成本昂貴，采用氣壓成本低，瞬時力矩大，控制較為方便，而精度難以控制，對材料要求較高，采用步進電機，體積小，重量小，功耗相對較低，價格低，但是扭矩普遍小，控制復雜，超負荷容易燒壞傳動件：1.齒輪傳動2.鏈傳動，齒輪傳動可以保證很準確的傳動比，可以傳動很大的力，價格便宜，可以承受較大的交變載荷。鏈傳動工作環(huán)境要求很低，可以在兩軸中心相距較遠的情況下傳遞運動和動力，傳遞效率高，但是不能夠承受交變載荷。09:12:359主要設計內(nèi)容：1.機械手應該設計有4個自

8、由度；2.確定工作范圍的大??；3.確定機械手的負載能力的范圍；4.機械手末端夾具應該設計成為可拆分式，用來夾持不一樣的工件；5.機械手的驅(qū)動力為伺服電機，末端夾具體的動力為液壓驅(qū)動；6.為了保證傳動比，傳動件應該使用齒輪。09:12:3510主要設計技術指標與參數(shù)：1.機械手的工作半徑；2.機械手的負載能力大小；3.機械手上夾具體的制造精度；4.機械手的定位誤差；09:12:3511參考文獻自動裝卸料機械手設計_吳光明自動上下料機械手運動學分析及仿真_王戰(zhàn)中銅管體專機自動上下料機械手研究與開發(fā)_陸晨芳剃齒機上下料機械手_21f6e077_f024_4ff8_88aa_e92c54數(shù)控加工自動上

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