雙臂式自動(dòng)送料機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文[帶圖紙].doc

目錄第1頁目錄第一章緒論.11.1選題的目的意義.11.2本課題在國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì).11.3常用自動(dòng)送料方式.21.3.1采用雙作用缸實(shí)現(xiàn)物料的分離功能和定位夾緊功能的自動(dòng)送料.21.3.2利用機(jī)械手進(jìn)行送料.21.3.3采用伺服電機(jī)控制工作臺(tái)進(jìn)行送料.21.4本課題主要研究?jī)?nèi)容及設(shè)計(jì)任務(wù).2第二章對(duì)課題的分析.42.1現(xiàn)在企業(yè)的要求.42.2兩種典型的送料機(jī)構(gòu).42.2.1氣動(dòng)送料機(jī).42.2.2利用機(jī)械手自動(dòng)送料.52.3本課題采用送料方式及其創(chuàng)新.7第三章雙臂式自動(dòng)送料機(jī)器人原理分析及計(jì)算.83.1液壓缸的原理和計(jì)算.83.1.1主要尺寸的計(jì)算.83.1.2強(qiáng)度校核.93.1.3活塞桿穩(wěn)定性校核.93.2電磁吸附手原理及計(jì)算.103.2.1基本公式和一般概念.103.2.2參數(shù)計(jì)算過程.143.3立柱的尺寸計(jì)算.163.4驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇.183.4.1直流電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)比較.183.4.2步進(jìn)電機(jī)的選擇.183.5螺釘?shù)倪x擇.20第四章實(shí)體設(shè)計(jì).224.1設(shè)計(jì)軟件介紹.224.2液壓缸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì).234.3取料手結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì).234.4立柱的設(shè)計(jì).244.5M6螺母接收裝置設(shè)計(jì).254.6螺母擺正槽設(shè)計(jì).264.7送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).274.8整體裝配圖.28第五章設(shè)計(jì)總結(jié).29致謝.31參考文獻(xiàn).32附錄.33本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1頁第一章緒論制造業(yè)是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的基石，是創(chuàng)造社會(huì)財(cái)富的直接源泉，作為制造業(yè)的一部分，鈑金件在制造業(yè)中非常重要起著的作用。當(dāng)今市場(chǎng)，鈑金零件占全部金屬制品90%以上1，鈑金加工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和軍事諸方面占有的位置極其重要，鈑金類零件的應(yīng)用涉及到汽車、機(jī)械、家用電器、電機(jī)、儀表、航空航天、兵器等生活中的各行各業(yè)。鈑金類零件已成為金屬制品的靈魂，沒有鈑金類零件，制造業(yè)就無法正常的運(yùn)行。鈑金類零件的種類繁多2，按厚度分類，可分為薄板、中板、厚板和特厚板；按生產(chǎn)方法分類，可分為熱軋鋼板和冷軋鋼板；按表面特征分類，可分為（熱鍍鋅板、電鍍鋅板）、鍍錫板、復(fù)合鋼板和彩色涂層鋼板；按用途分類，可分為橋梁鋼板、鍋爐鋼板、造船鋼板、裝甲鋼板、汽車剛板、屋面鋼板、結(jié)構(gòu)鋼板、電工鋼板（硅鋼片）、彈簧鋼板和其他使用的一些鋼板。真可謂種類齊全，涉及到機(jī)械領(lǐng)域的各個(gè)行業(yè)。機(jī)械領(lǐng)域總是在不斷的發(fā)展著的，隨著現(xiàn)代工業(yè)化和大眾化生產(chǎn)的不斷需求，新型的、特種的、專用的板金類零件正在不斷地開發(fā)生產(chǎn)出來，從而使鈑金件的應(yīng)用更加的廣泛，也使制造業(yè)的機(jī)械化生產(chǎn)更加滿足人們的要求。1.1選題的目的意義鉚接技術(shù)作為金屬結(jié)構(gòu)零件相互連接的方法，適用于鉚釘連接、零件翻邊、永久連接等，在五金工具、飛機(jī)制造維修、精密機(jī)械、汽車制造等行中應(yīng)用廣泛。優(yōu)點(diǎn)是：連接強(qiáng)度高，密封性好，節(jié)約能源無污染。隨著鉚接技術(shù)的不斷發(fā)展，在現(xiàn)代化應(yīng)用中大大提高了勞動(dòng)效率。但送鉚方式上目前主要是人工送鉚為主，而手工送鉚常常導(dǎo)致工業(yè)事故發(fā)生，造成悲劇。為了避免事故發(fā)生同時(shí)提高勞動(dòng)效率，自動(dòng)送鉚裝置應(yīng)時(shí)代發(fā)展而產(chǎn)生?，F(xiàn)在自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)中多為簡(jiǎn)單的送料機(jī)構(gòu)，生產(chǎn)效率雖然可以滿足部分需要。但是隨著現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)的日益集中化、高效化、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，這些簡(jiǎn)單的自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)逐漸顯示了它的弊端。所以設(shè)計(jì)一種靈活性高、使用安全的送鉚設(shè)備是非常有現(xiàn)實(shí)意義的。本課題研究雙臂送料機(jī)構(gòu)，將克服普通送料機(jī)構(gòu)的弊端，大大提高自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)效率，減少勞動(dòng)成本，提高人身安全，保障生產(chǎn)質(zhì)量。1.2本課題在國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì)鉚接是一種古老的連接方法，早在千年前就有應(yīng)用，主要是手工操作，工藝粗糙，效率低。但是在當(dāng)時(shí)已經(jīng)是一種較先進(jìn)的連接方法。在鉚接技術(shù)的發(fā)展中，除了手工鉚接，近代發(fā)展到了沖壓鉚接。其工藝方法為：鉚頭在垂直方向作上下運(yùn)動(dòng)，利用其產(chǎn)生的巨大壓力將被鉚件鉚合在一起。在汽車車身的制造中需要輕金屬與非金屬聯(lián)結(jié)處應(yīng)用較多。20世紀(jì)7O年代出現(xiàn)了擺碾鉚接技術(shù)3。與此同時(shí)自動(dòng)化送料由簡(jiǎn)單的人工配合機(jī)械操作開始轉(zhuǎn)向復(fù)雜的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)控制及高級(jí)全自動(dòng)智能控制發(fā)展，并廣泛的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，帶來了全自動(dòng)送鉚機(jī)的大規(guī)模革新自動(dòng)化。20世紀(jì)90年代出現(xiàn)了TOX圓點(diǎn)連接鉚接技術(shù)4，自動(dòng)鉚接設(shè)備得到了更多的認(rèn)同及迅速發(fā)展,在自動(dòng)鉚接技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)應(yīng)在我國(guó)和國(guó)外的生產(chǎn)和研究中，自動(dòng)送料方式有很多種。其中有一：采用雙作用缸實(shí)現(xiàn)物料本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第2頁的分離功能和定位夾緊功能的自動(dòng)送料；二：利用機(jī)械手進(jìn)行送料；三：采用伺服電機(jī)控制工作臺(tái)進(jìn)行送料。但是在這些產(chǎn)品中，存在著一些問題。如日本的RF20SD-OR11機(jī)械手送料裝置與沖床做成一體，從橫向(側(cè)面)送料，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配、制造、維修困難，價(jià)格昂貴，又不適合于我國(guó)沖床的縱向送料的要求5。為使自動(dòng)送料技術(shù)更有利于生產(chǎn)，現(xiàn)階段及將來自動(dòng)送料設(shè)備主要朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展：提高勞動(dòng)安全性，提高成產(chǎn)效率，消除積累誤差，減少生產(chǎn)成本等。為了解決這些問題，結(jié)合國(guó)內(nèi)外送料機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，開發(fā)雙臂自動(dòng)送料機(jī)器人裝置，設(shè)計(jì)具有推廣意義的自動(dòng)送料機(jī)符合生產(chǎn)自動(dòng)化的要求。1.3常用自動(dòng)送料方式1.3.1采用雙作用缸實(shí)現(xiàn)物料的分離功能和定位夾緊功能的自動(dòng)送料氣動(dòng)送料機(jī)由兩個(gè)基本應(yīng)用模塊組成：物料分離模塊及傳送模塊。物料分離模塊由兩個(gè)雙作用氣缸組成，分別實(shí)現(xiàn)物料的分離功能和定位夾緊功能6。為保證真空系統(tǒng)的氣流通暢，以提高真空發(fā)生器的真空度，回路中的真空控制回路不安裝節(jié)流閥。同時(shí)，回路中的所有連接氣管應(yīng)盡可能的短，以減小空氣流通阻力，提高真空度。采用氣缸的優(yōu)點(diǎn)：減少了物料的運(yùn)送步驟，縮短了加工時(shí)間，操作簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：對(duì)物料的放置有很高的精度要求，造價(jià)高昂，一般的小型企業(yè)不采用。1.3.2利用機(jī)械手進(jìn)行送料機(jī)械手是以小車形式通過鋼繩同滑塊聯(lián)接起來，由沖床滑塊上升運(yùn)動(dòng)牽引小車作前進(jìn)的水平運(yùn)動(dòng)完成送料，由通過鋼繩連接的重物使小車作復(fù)位運(yùn)動(dòng)。由小車機(jī)械手將工件送至沖床下進(jìn)行沖孔，提高了生產(chǎn)效率，保證了質(zhì)量，改善了勞動(dòng)強(qiáng)度，確保了人生安全。采用機(jī)械手送料的優(yōu)點(diǎn)：送料與沖床節(jié)拍相同，可以連續(xù)生產(chǎn)。缺點(diǎn)：首先由于整個(gè)過程均由機(jī)械手實(shí)現(xiàn)，所以對(duì)機(jī)械手的要求度很高，其次，如果工件大小不一要經(jīng)常更換。1.3.3采用伺服電機(jī)控制工作臺(tái)進(jìn)行送料由單片機(jī)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器收到驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)后，步進(jìn)電機(jī)將會(huì)按照設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，將電脈沖轉(zhuǎn)化成交位移。電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號(hào)頻率來控制決定，再由電機(jī)控制工作臺(tái)進(jìn)行送料沖壓7。優(yōu)點(diǎn)：1）可以連續(xù)生產(chǎn)，并且能實(shí)現(xiàn)一人控制幾臺(tái)機(jī)器2）可靠性高，由于送料機(jī)構(gòu)外部由步進(jìn)電機(jī)控制，所以每次的行程都是固定值。3）低功耗，低電壓。在許多沒有電力供應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)合，較低的功耗和工作電壓是生產(chǎn)便捷化的必要條件。4）維護(hù)方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。1.4本課題主要研究?jī)?nèi)容及設(shè)計(jì)任務(wù)本課題通過了解壓鉚機(jī)的工作原理及主要功能，分析目前常用送鉚方式，提出雙臂自動(dòng)送鉚機(jī)器人的自動(dòng)送鉚方案。中一臂主要為物料的抓取功能；另一臂本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第3頁主要完成送料功能。根據(jù)系統(tǒng)功能，設(shè)計(jì)各機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式；根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定設(shè)計(jì)參數(shù)。并且用三維軟件進(jìn)行三維實(shí)體建模，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)仿真。這種雙臂送料機(jī)構(gòu)將克服普通送料機(jī)構(gòu)的弊端，大大提高自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)效率。主要研究設(shè)計(jì)內(nèi)容：1）液壓缸的主要尺寸包括缸筒內(nèi)徑D、活塞桿直徑d和缸筒長(zhǎng)度L；2）電磁吸附手各個(gè)參數(shù)計(jì)算；3）立柱尺寸設(shè)計(jì)，包括截面形狀選擇、長(zhǎng)度設(shè)計(jì)、內(nèi)外徑設(shè)計(jì)；4）驅(qū)動(dòng)電機(jī)選擇；本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第4頁第二章對(duì)課題的分析2.1現(xiàn)在企業(yè)的要求制造業(yè)生產(chǎn)加工的產(chǎn)品總是趨向于批量化和大量化的，生產(chǎn)效率總是加工能力的標(biāo)志。要提高生產(chǎn)效率，減小加工的輔助時(shí)間是最有效的手段。在過去的生產(chǎn)加工中，勞動(dòng)者總是生產(chǎn)加工的主角，他們基本上要人工來完成生產(chǎn)加工的全部任務(wù),存在著很多的安全隱患，浙江的叢化機(jī)械廠就是一個(gè)很好的例子，根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃，該廠每年都要生產(chǎn)大量的板金類零件，而在加工中仍然使用人工送料，這就使得操作員經(jīng)常進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間工作，畢竟人的體力和耐力都有限，再加上生理和安全的需求，這就使得企業(yè)中加工事故連連發(fā)生，這樣不僅使得操作人員受到身體傷害，而且使企業(yè)的生產(chǎn)能力得不到提高，也使得經(jīng)濟(jì)效益降低。要改變加工中存在的問題，最直接的方法是改進(jìn)送料方式。當(dāng)今世界機(jī)械領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)是自動(dòng)化、高效化和安全化，在這個(gè)時(shí)代中，機(jī)械化生產(chǎn)進(jìn)一步促進(jìn)了世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，針對(duì)板金螺母的加工，壓鉚機(jī)的出現(xiàn)是提高機(jī)械化生產(chǎn)的一重大標(biāo)志，它減輕了人的勞動(dòng)程度和勞動(dòng)，也大大降低了輔助時(shí)間，從而提高生產(chǎn)效率，有利于機(jī)械化的生產(chǎn)。隨著壓鉚機(jī)的發(fā)展，壓鉚機(jī)自動(dòng)送鉚機(jī)構(gòu)的出現(xiàn)更進(jìn)一步的促進(jìn)了生產(chǎn)效率的發(fā)展，它基本上使人得到解放，大大的縮短了加工時(shí)間，使得送鉚加工和壓鉚加工基本全部趨于自動(dòng)化，與壓鉚機(jī)的人工送鉚壓鉚機(jī)相比，自動(dòng)送鉚壓鉚機(jī)首先可以提高送鉚的質(zhì)量，使送入鉚釘?shù)奈恢酶拥木_；其次可以連續(xù)送鉚多個(gè)，從而減少了送鉚次數(shù)和輔助時(shí)間，提高了加工的效率；再次，它的加工基本完全趨于自動(dòng)化，從而保證了操作員的安全，減輕了勞動(dòng)量，更趨向人性化；最后，它能把加工生產(chǎn)與質(zhì)量控制有機(jī)的結(jié)合起來，不僅安全，也提高了經(jīng)濟(jì)效益。2.2兩種典型的送料機(jī)構(gòu)2.2.1氣動(dòng)送料機(jī)1）沖床自動(dòng)送料機(jī)的技術(shù)狀態(tài)本文介紹的沖床自動(dòng)送料機(jī)是一種用于冷擠壓套圈類零件的送料機(jī)器，是沖床進(jìn)行技術(shù)改造的理想附機(jī)。該送料機(jī)克服了國(guó)內(nèi)外有關(guān)沖床送料機(jī)的不足。如日本的RF20SD0R11機(jī)械手送料裝置與沖床做成一體，從橫向(側(cè)面)送料，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配、制造、維修困難，價(jià)格昂貴，又不適合于我國(guó)沖床縱向送料要求8。RF20SD0R11結(jié)構(gòu)由沖床上曲軸輸出軸，通過花鍵軸伸縮，球頭節(jié)部件聯(lián)接機(jī)械手齒輪，由傘齒輪、圓柱齒輪、齒條、凸輪、撥叉、絲桿等一系列傳動(dòng)件使機(jī)械手的夾爪作伸縮、升降、夾緊、松開等與沖床節(jié)拍相同的動(dòng)作來完成送料，另設(shè)一套獨(dú)立驅(qū)動(dòng)可移式輸送機(jī)，通過隔料機(jī)構(gòu)將工件輸送至預(yù)