工業(yè)用機械手的設計開題報告

河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）開題報告題目名稱工業(yè)用機械手的設計學生姓名王志華專業(yè)班級08機設4班學號0828050006一、 選題的目的和意義： 目前，我國大多數(shù)工廠的生產線上數(shù)控機床裝卸工件仍由人工完成，其勞動強度大、生產效率低，而且具有一定的危險性，已經滿足不了生產自動化的發(fā)展趨勢。為了提高工作效率，降低成本，并使生產線發(fā)展成為柔性制造系通，適應現(xiàn)代機械行業(yè)自動化生產的要求，針對具體生產工藝，結合機床的實際結構，利用機械手技術，設計用一臺上下料機械手代替人工工作，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。 其意義主要有：1、以提高生產過程中的自動化程度應用機械手有利于實現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化的程度，從而可以提高勞動生產率和降低生產成本。2、以改善勞動條件，避免人身事故在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的，而應用機械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動條件得以改善。在一些簡單、重復，特別是較笨重的操作中，以機械手代替人進行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。3、可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產應用機械手代替人進行工作，這是直接減少人力的一個側面，同時由于應用機械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個側面。因此，在自動化機床的綜合加工自動線上，目前幾乎都沒有機械手，以減少人力和更準確的控制生產的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進行工作生產。綜上所述，有效的應用機械手，是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢。二、 國內外研究綜述：工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產設備。工業(yè)機械手的是工業(yè)機器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預期的作業(yè)任務，在構造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應性。機械手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經濟各領域有著廣闊的發(fā)展前景。機械手是在機械化，自動化生產過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產過程中，機械手被廣泛的運用于自動生產線中，機械人的研制和生產已成為高技術鄰域內，迅速發(fā)殿起來的一門新興的技術，它更加促進了機械手的發(fā)展，使得機械手能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結合。機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應用自動換刀裝置是數(shù)控加工中心在工件的一次裝夾中實現(xiàn)多道工序加工不可缺少的裝置, 主要由刀庫、機械手和驅動裝置幾部分組成。機械手和驅動裝置是兩個關鍵部分, 根據(jù)驅動裝置的不同, 自動換刀裝置可分為凸輪式、液壓式、齒輪式、連桿式及各種機構復合式, 其中以凸輪式用得較多。發(fā)達國家數(shù)控加工中心的立式自動換刀機械手主要采用凸輪式, 我國加工中心技術起步較晚, 對自動換刀機械手研究較少。進入20 世紀90 年代后, 北京機床研究所、大連組合機床研究所、濟南第一機床廠、青海機床廠以及陜西省的秦川機床廠都對立式自動換刀機械手進行了研究和開發(fā)。迄今為止, 我國制造的加工中心配置的自動換刀機械手大多數(shù)是進口的。其主要原因: 一是國內生產的換刀機械手質量較差, 成本也不低; 二是進口換刀機械手價格雖然較高, 但在整個加工中心中所占份額不大。作為加工中心的配套技術, 自動換刀機械手的研究和開發(fā)將直接影響到我國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。立式換刀機械手和臥式換刀機械手已得到廣泛應用20 世紀90 年代以來, 數(shù)控加工技術得到迅速的普及和發(fā)展, 數(shù)控機床在制造業(yè)得到了越來越廣泛的應用。帶有自動換刀系統(tǒng)的數(shù)控加工中心在現(xiàn)代先進制造業(yè)中起著愈來愈重要的作用, 它能縮短產品的制造周期, 提高產品的加工精度, 適合柔性加工。加工中心是數(shù)控機床中較為復雜的加工設備, 由于其具有多種加工能力而得到廣泛的應用, 其強大的加工能力和效率得益于其配置的自動換刀裝置(A u2tomat ic Too l Changer)。換刀裝置作為加工中心的重要組成部分, 其主要作用在于減少加工過程中的非切削時間, 提高生產率, 降低生產成本, 進而提升機床乃至整個生產線的生產力。加工中心自動換刀裝置是實現(xiàn)多工序連續(xù)加工的重要裝置, 其結構設計及其控制是實現(xiàn)加工中心設計制造的關鍵。加工中心的換刀過程較為復雜, 動作多, 動作間的相互協(xié)調關系多, 因而自動換刀系統(tǒng)性能的好壞直接影響加工效率的高低。 總的來說，大體是兩個方向：其一是機械手的智能化，多傳感器、多控制器，先進的控制算法，復雜的機電控制系統(tǒng)；其二是與生產加工相聯(lián)系，性價比高，在滿足工作要求的基礎上，追求系統(tǒng)的經濟、簡潔、可靠，大量采用工業(yè)控制器，市場化、模塊化的原件。 三、 畢業(yè)設計（論文）所用的主要技術與方法：1、 了解本次畢業(yè)設計的任務及要求2、 查閱各類工具書、參考資料和實驗室磨具模型等，找到自己設計機械手過程中所需要的各種原始資料、經驗公式以及機床上下料機械手的相關數(shù)據(jù)3、 查閱各類工具書、參考資料，選擇適合的驅動系統(tǒng)、氣壓驅動的汽缸選擇和步進機4、 用PLC編出程序來控制機械手的運動5、 用Pro/E制作出機械手的運動仿真過程四、 主要參考文獻與資料獲得情況：1胡學林.可編程控制器(基礎篇).北京:電子工業(yè)出版社,20032胡學林.可編程控制器(實訓篇).北京:電子工業(yè)出版社,20043劉劍雄,韓建華.物流自動化搬運機械手幾點系統(tǒng)研究.機床與液壓.20034付永領,王巖,裴忠才.基于CAN總線液壓噴漆機器人控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn).機床與液壓.2003，5孫兵,趙斌,施永康.物料搬運機械手的研制.機電一體化.20056王田苗，丑武勝，機電控制基礎理論及應用，北京：清華大學出版社，20037李建勇，機電一體化，北京：科學出版社，20048王孫安，杜海峰，任華，機械電子工程，北京：科學出版社，20039張啟玲，何玉安，PLC在氣動控制稱量包裝裝置中的應用，液壓與氣動，200510趙文，數(shù)字控制技術在龍門刨床電控系統(tǒng)中的應用，電氣傳動，2005 11徐灝等，機械設計手冊，第5卷，北京；機械工業(yè)出版社，2000五、 畢業(yè)設計（論文）進度安排（按周說明）設計總共用時13周。具體安排如下：12周：調研、收集資料（書籍和案例）、撰寫選題報告；34周： 收集電風扇各種搖頭裝置方案，分析優(yōu)缺點，并初步擬定自己的設計方案；410周：設計方案，計算各種數(shù)據(jù)、畫