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自考本科毕业设计开题报告
自考本科毕业设计开题报告
课题名称:
油泵凸轮轴加工线送料机械手
姓名:
孙博慧
专业:
数控技术
指导教师:
张镭
评阅教师:
开题时间:
2010年5月22日
辽宁机电职业学院
本课题的目的和意义
机械手臂是目前在机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置,在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事以及太空探索等领域都能见到它的身影。
尽管它们的形态各有不同,但它们都有一个共同的特点,就是能够接受指令,精确地定位到三维(或二维)空间上的某一点进行作业。
机械手的种类,按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手;按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种;按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。
送料机械手是一种能模拟人的手臂的部分动作、按预定的程序轨迹及其它要求,实现抓取,搬运工件或操做工具的自动化装置,同时它也是工业机械手大家族中的一种。
送料机械手有如下的特点:
(1) 对环境的适应性强能代替人从事危险,有害的工作。
在长时间工作对人体有害的场所,送料机械手不受影响,只要根据工作环境进行合理的设计,选择适当的材料和结构,送料机械手就可以在异常高温或低温,异常压力和有害气体,粉尘,放射线作用下,以及冲压,灭等危险环境中胜任工作。
(2) 送料机械手能持久,耐劳,可以把人从繁重单调的劳动中解放出来,并能扩大和延伸人的功能。
(3) 由于送料机械手的动作准确,因此可以稳定和提高产品的质量,同时又可以避免人为的操作错误。
(4) 送料机械手特点是有工业机械手的通用性和灵活性,能很好的适应产品的不断变化,以满足柔性生产的需要。
综上所述,鉴于各方面的优点,在这一领域的研究既有很大的困难又有巨大的潜力,学习和研究这方面的东西很有价值,很必要!
本课题就是要通过建立模型,完成该钻床的参数化设计,希望能够使此设计成为其他人研究和制造的参考。
本次毕业设计使我对机械手的设计步骤有一定的平衡了解;也能基本掌握机械设计的方法;综合运用学过的理论知识;全面复习绘图技巧,并较好的运用于毕业设计绘图上。
通过这次设计,使我了解到,机械手的设计理论和方法和机械手手部、臂部和升降机构等的结构设计及其相关计算。
研究现状和发展趋势
随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用,机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术,它更加促进了机械手的发展,使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。
机械手虽然目前还不如人手那样灵活,但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点,因此,机械手已受到许多部门的重视,并越来越广泛地得到了应用。
例如:
在机床加工,装配作业,劳动条件差,单调重复易于疲劳的工作环境以及在危险场合下工作等。
机械手技术是近代自动控制领域中出现的一项新技术,并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分,这种新技术发展很快,逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程。
机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域,是一门跨学科综合技术。
工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。
工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。
它的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业,在构造和性能上兼有人和机器各自的优点,尤其体现在人的智能和适应性。
机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力,在国民经济领域有着广泛的发展空间。
机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识:
其一、它能部分的代替人工操作;其二、它能按照生产工艺的要求,遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸;其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配,从而大大的改善了工人的劳动条件,显著的提高了劳动生产率,加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。
因而,受到很多国家的重视,投入大量的人力物力来研究和应用。
尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合,应用的更为广泛。
在我国近几年也有较快的发展,并且取得一定的效果,受到机械工业的重视。
机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器,他有多个自由度,可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。
机械手的结构形式开始比较简单,专用性较强。
随着工业技术的发展,制成了能够独立的按程序控制实现重复操作,适用范围比较广的“程序控制通用机械手”,简称通用机械手。
由于通用机械手能很快的改变工作程序,适应性较强,所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。
现代工业机械手起源于20世纪50年代初,是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更,具有多自由度动作功能的柔性自动化产品。
机械手首先是从美国开始研制的。
1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。
他的结构是:
机体上安装一回转长臂,端部装有电磁铁的工件抓放机构,控制系统是示教型的。
1962年,美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型机械手。
商名为Unimate(即万能自动)。
运动系统仿造坦克炮塔,臂回转、俯仰,用液压驱动;控制系统用磁鼓最存储装置。
不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。
同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司(Unimaton),专门生产工业机械手。
1962年美国机械铸造公司也试验成功一种叫Versatran机械手,原意是灵活搬运。
该机械手的中央立柱可以回转,臂可以回转、升降、伸缩、采用液压驱动,控制系统也是示教再现型。
虽然这两种机械手出现在六十年代初,但都是国外工业机械手发展的基础。
1978年美国Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vic-arm型工业机械手,装有小型电子计算机进行控制,用于装配作业,定位误差可小于±1毫米。
美国还十分注意提高机械手的可靠性,改进结构,降低成本。
如Unimate公司建立了8年机械手试验台,进行各种性能的试验。
准备把故障前平均时间(注:
故障前平均时间是指一台设备可靠性的一种量度。
它给出在第一次故障前的平均运行时间),由400小时提高到1500小时,精度可提高到±0.1毫米。
德国机器制造业是从1970年开始应用机械手,主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业。
德国KnKa公司还生产一种点焊机械手,采用关节式结构和程序控制。
瑞士RETAB公司生产一种涂漆机械手,采用示教方法编制程序。
瑞典安莎公司采用机械手清理铸铝齿轮箱毛刺等。
日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。
自1969年从美国引进二种典型机械手后,大力研究机械手的研究。
据报道,1979年从事机械手的研究工作的大专院校、研究单位多达50多个。
1976年个大学和国家研究部门用在机械手的研究费用42%。
1979年日本机械手的产值达443亿日元,产量为14535台。
其中固定程序和可变程序约占一半,达222亿日元,是1978年的二倍。
具有记忆功能的机械手产值约为67亿日元,比1978年增长50%。
智能机械手约为17亿日元,为1978年的6倍。
截止1979年,机械手累计产量达56900台。
在数量上已占世界首位,约占70%,并以每年50%~60%的速度增长。
使用机械手最多的是汽车工业,其次是电机、电器。
预计到1990年将有55万机器人在工作。
第二代机械手正在加紧研制。
它设有微型电子计算机控制系统,具有视觉、触觉能力,甚至听、想的能力。
研究安装各种传感器,把感觉到的信息反馈,使机械手具有感觉机能。
目前国外已经出现了触觉和视觉机械手。
第三代机械手(机械人)则能独立地完成工作过程中的任务。
它与电子计算机和电视设备保持联系。
并逐步发展成为柔性制造系统FMS(FlexibleManufacturingsystem)和柔性制造单元(FlexibleManufacturingCell)中重要一环。
随着工业机器手(机械人)研究制造和应用的扩大,国际性学术交流活动十分活跃,欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。
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641-688.
研究内容
一.课题的构想与思路
由于工业机械手的种类繁多且公用各不相同,我首先做的是理解机械手的种类、结构、工业机械手的基本控制机理。
然后根据机床的应用特点来设计送料机械手的机械部分。
最后,根据所学的电气知识完成对送料机械手控制部分的设计。
二.主要设计内容
1、计算并记录机械手的主要技术参数,完成通用部件的选择
2、根据工件形状对手臂、手部进行设计
3、理解送料机械手运动轨迹完成控制部分PLC的设计
三.拟解决的关键技术
1、机械手的主要技术参数的计算,包括:
夹紧力及驱动力的计算、弹簧压力与尺寸计算、手臂升降机构的设计计算等等。
2、根据计算对通用部件的选择:
机械手所用的螺栓、螺母、轴承、定位销等等
3、对PLC控制部分的编程以及应用
四.总体设计方案
通过计算机械手的主要技术参数,根据工件形状对手臂、手部进行设计,然后设计PLC控制部分,应用AUTOCAD2007等制图软件绘制装配图,书写论文阐述设计过程。
四、工作计划
序号
阶段及内容
工作量估计
(时数)
起止日期
阶段成果形式
1
搜集资料,理解机械手的种类、结构、工业机械手的基本控制机理
100
5月22号-6月2号
对机械手的种类、结构、工业机械手的基本控制机理有了较详细的了解
2
写开题报告
24
6月3号-6月6号
明确设计目的,安排好设计规划
3
进行参数的计算,选择合适的零部件
180
6月7号-7月2号
选择零部件,完成送料机械手的结构布置
4
绘制设计图纸
208
7月3号-8月2号
完成有关于机械手设计的所用图纸
5
进行强度等各方面参数校核,完善机械手结构
88
8月3号-8月15号
完成整体优化
6
书写论文,答辩
272
8月16号-8月25号
书写好论文
合计工作量:
872小时,其中包括完成4张0号图纸[包括机械手总装结构设计图纸(A0×1)送料机械手结构设计图纸(A0×1)送料机械手液压设计图纸(A0×1)送料机械手PLC控制图纸(A1×1)],一份开题报告,一份毕业设计报告。
评审意见
指导教师对本课题的评价
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评阅教师对本课题的评价
评阅教师签名
年月日
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