牛頭型機(jī)械手-可行性分析報(bào)告

1、項(xiàng)目可行性研究報(bào)告項(xiàng) 目 代 號(hào)：項(xiàng) 目 名 稱：牛頭型機(jī)械手SNHMX-XXXXWN實(shí) 施 單 位：機(jī)器人事業(yè)部 項(xiàng)目責(zé)任人：郭宏賓西安航天精密機(jī)電研究所機(jī)器人事業(yè)部編制日期： 2014 年 12 月 XX日目 錄1項(xiàng)目的意義和必要性1.1 項(xiàng)目概述1.2項(xiàng)目的必要性1.3 項(xiàng)目建設(shè)的意義2項(xiàng)目國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)2.1項(xiàng)目國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀分析2.2項(xiàng)目發(fā)展趨勢(shì)分析3項(xiàng)目技術(shù)方案3.1 技術(shù)方案3.2 關(guān)鍵技術(shù)及其解決方案3.3主要研制人員4項(xiàng)目市場前景及競爭優(yōu)勢(shì)分析4.1項(xiàng)目市場前景分析4.2項(xiàng)目競爭優(yōu)勢(shì)分析5項(xiàng)目主要研發(fā)內(nèi)容、研發(fā)周期及經(jīng)費(fèi)概算5.1發(fā)展思路5.2研發(fā)目標(biāo)5.3主要研發(fā)內(nèi)容

2、及研發(fā)周期5.5經(jīng)費(fèi)概算6項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及應(yīng)對(duì)措施1項(xiàng)目的意義和必要性1.1 項(xiàng)目概述目前航天賽能機(jī)械手共有49種型號(hào)，涵蓋了注塑機(jī)械手行業(yè)的大部分機(jī)型，但缺少牛頭型機(jī)械手。牛頭型機(jī)械手具有三面開放特性，適合汽車件及家電外殼、物流棧板等大型件的取出。目前一些大企業(yè)的招標(biāo)中包括牛頭型機(jī)械手，如果缺少牛頭型機(jī)械手，我們將失去某些大訂單的競標(biāo)資格。 “牛頭式”，顧名思義就是類似牛頭刨床的結(jié)構(gòu)。牛頭式機(jī)械手的手臂組件和引拔梁直接連接在一起，引拔方向同時(shí)運(yùn)動(dòng)。手臂組件的正面及兩個(gè)側(cè)面沒有阻擋，屬開放式結(jié)構(gòu)，適合汽車件及家電外殼、物流棧板等大型件的取出。長度、寬度較大的產(chǎn)品取出時(shí)不受影響，可以避免現(xiàn)有框架式

3、結(jié)構(gòu)的不足。當(dāng)然牛頭式機(jī)械手是不可能做成雙臂滿足三板模的要求。引拔梁連同手臂同時(shí)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度好于框架式結(jié)構(gòu)單側(cè)懸臂運(yùn)動(dòng)，這樣可以將引拔梁的位置進(jìn)行調(diào)整，橫跨于橫走梁的中間，這樣就可以將機(jī)械手整體起吊。圖1 牛頭機(jī)型結(jié)構(gòu)示意圖1.2項(xiàng)目的必要性該項(xiàng)目的研制能購彌補(bǔ)我所現(xiàn)有機(jī)械手中在牛頭型機(jī)械手中的空白，為我所機(jī)械手進(jìn)軍汽車件及家電外殼、物流棧板等大型件的取出打下基礎(chǔ)，同時(shí)能夠?yàn)槲宜鶢幦「嗟挠唵翁峁┮欢ǖ那疤岜ＷC。1.3 項(xiàng)目建設(shè)的意義 該項(xiàng)目可認(rèn)為是機(jī)械手相關(guān)產(chǎn)品發(fā)展的探索，如果此項(xiàng)目運(yùn)行比較成功，除了為我所（廠）帶來一定的利潤外，還將為機(jī)械手產(chǎn)品線的擴(kuò)展應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。2項(xiàng)目國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及

4、趨勢(shì)日系品牌的機(jī)械手廠家沒有牛頭型機(jī)械手，而歐系品牌、臺(tái)灣品牌的機(jī)械手廠家都有牛頭型機(jī)械手。目前國內(nèi)和我們賽能品牌形成主要競爭力的有精銳、偉力、天行等廠家，而這些廠家都已有牛頭機(jī)型；例如，精銳的SC系列、偉力的ECW系列、天行的TN系列。應(yīng)用于400-4000T的各型塑料射出成型機(jī)，上下行程可達(dá)3000mm，最大荷重可達(dá)100Kg（含成品與治具）,取出時(shí)間1.5S，全循環(huán)時(shí)間12S，這些都是我們現(xiàn)有機(jī)型所無法達(dá)到和比擬的。應(yīng)用于快速取出或是多樣的取出應(yīng)用，特別是長形狀的產(chǎn)品如汽車保險(xiǎn)杠、門飾條等，確實(shí)牛頭機(jī)有很大的優(yōu)勢(shì)。威猛一共有5個(gè)系列共11種型號(hào)的牛頭型機(jī)械手：表1系列緊湊型單截中型雙截中

5、型大型高速型號(hào)W821W823W831W832W833W843W853W873W821 UHSW832 UHSW833 UHS橫行距離MAX mm400040005000500050006000600010000400050005000上下行程mm1200（單截）1200（雙截）14001600180026003000300036001200（單截）1600（單截）1400（雙截）引拔行程mm5505508009009001200150020002000500900900引拔行程MAXmm77582010251190129016252040280079011901290最大載荷（含治具）kg1

6、010102015357512560375手臂材質(zhì)鋁型材鋁型材鋁型材鋁型材鋁型材鋁型材薄壁鋼薄壁鋼鋁型材鋁型材鋁型材手臂上下驅(qū)動(dòng)方式同步帶同步帶同步帶同步帶齒輪齒條齒輪齒條齒輪齒條齒輪齒條齒輪齒條齒輪齒條齒輪齒條精銳一共有2個(gè)系列共15種型號(hào)的牛頭型機(jī)械手：表2系列SC快速機(jī)SC型號(hào)SC750GSC950GSC750WSC950WSC900SC1100SC1300SC900DSC1100DSC1300DSC1500DSC1700DSC2000DSC2500DSC3000D橫走行程mm10201200102012001710195021301710195021302190231024903010

7、3010上下行程mm750950750950900110013009001100130015001700200025003025引拔行程mm3524703524723604806003604806009501190143015501970最大載荷（含治具）kg33331212121212123030305050手臂結(jié)構(gòu)形式單截夾具單截夾具單截倒角單截倒角單截倒角單截倒角單截倒角雙截倒角雙截倒角雙截倒角雙截倒角雙截倒角雙截倒角雙截倒角雙截倒角2.2項(xiàng)目發(fā)展趨勢(shì)分析 本項(xiàng)目運(yùn)作成功的話不僅可以給所（廠）帶來一定的利潤，而且也為機(jī)械手產(chǎn)品的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。3項(xiàng)目技術(shù)方案3.1 技術(shù)方案結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

8、充分體現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)理念，手臂組件、引拔部件、橫走部件、氣路箱組件、電控箱組件、以及線纜傳輸組件均可單獨(dú)分塊裝配，易于規(guī)模化生產(chǎn)也便于售后服務(wù)。電氣設(shè)計(jì) 在原有PLC控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，根據(jù)用戶反饋信息進(jìn)行完善設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)更為可靠穩(wěn)定，操作簡便。3.2 關(guān)鍵技術(shù)及其解決方案3.2.1 基體支撐部件的設(shè)計(jì)1、現(xiàn)有大型機(jī)結(jié)構(gòu)分析橫走部分采用型鋼結(jié)構(gòu)，雙直線導(dǎo)軌，高質(zhì)量齒條傳動(dòng)；高剛性、高速度、精確定位。引拔部分采用雙梁式框架結(jié)構(gòu)，優(yōu)質(zhì)的鋁合金型材加高質(zhì)量的直線導(dǎo)軌，滿足高度精確定位的要求。主臂部分采用雙截倍速結(jié)構(gòu)，高剛度、高強(qiáng)度的鋁合金型材和優(yōu)質(zhì)的直線導(dǎo)軌，使得取件快速、穩(wěn)定、可靠。圖2 現(xiàn)有結(jié)構(gòu)示意圖

9、2、現(xiàn)有結(jié)構(gòu)特點(diǎn)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)特點(diǎn)體現(xiàn)在引拔部分。引拔部分采用的是雙框架式結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)是可以搭載副臂應(yīng)對(duì)三板模的成品取出；而副臂在滿足水口取出時(shí)，可以配置伺服電機(jī)或氣缸以滿足不同要求。而不足之處在于手臂組件必須裝配于引拔梁的框架之內(nèi)，也就是說手臂的正面以及兩個(gè)側(cè)面都有引拔梁阻擋，這種情況下，框架式結(jié)構(gòu)的機(jī)械手在取長度和寬度尺寸較大的零件時(shí)就會(huì)受到一定的限制。比如：長度較大的產(chǎn)品在模內(nèi)取出時(shí)，必須距離引拔梁一定的距離（大于產(chǎn)品長度的一半）才可以在模內(nèi)旋轉(zhuǎn)；如果取出的零件在寬度和厚度方向的尺寸較大時(shí)，產(chǎn)品取出時(shí)會(huì)受到安全門及引拔梁的限制。另外框架式機(jī)械手的引拔部分也是單側(cè)懸臂梁不適宜取重量過大的零件，而且

10、引拔梁始終旋與橫梁的一側(cè)，包裝運(yùn)輸時(shí)必須將引拔部件和橫走部件拆開分別包裝。根據(jù)在特殊應(yīng)用中現(xiàn)有大型機(jī)的不足，我們?cè)O(shè)計(jì)了牛頭型機(jī)械手的具體方案如下：1、手臂組件手臂組件可沿用目前大型機(jī)的結(jié)構(gòu)雙截倍速形式，去掉現(xiàn)有大型機(jī)周圍的框架，如圖3所示。圖3 手臂組件2.引拔梁及引拔部件 引拔梁直接與手臂組件通過兩旁板相連，如圖4所示。手臂組件引拔梁手臂上下電機(jī)旁板圖4 引拔梁與手臂組件3、橫走部件橫走部件可沿用現(xiàn)有大型機(jī)的橫走部件，如圖5所示。橫走電機(jī)橫梁圖5 橫走部件4、整體結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)如圖6所示，所有傳動(dòng)部件采用斜齒輪傳動(dòng)，增加潤滑系統(tǒng)。圖6 整體結(jié)構(gòu)3.2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)伺服系列機(jī)型傳動(dòng)系統(tǒng)，橫行

11、部件采用同步帶傳動(dòng)、手臂上下及引拔前后采用齒輪齒條傳動(dòng)。3.2.3氣路設(shè)計(jì)氣路元器件全部采用日本SMC品牌，保證了機(jī)械手長壽命運(yùn)行。氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括氣源處理、氣缸、電磁閥、真空發(fā)生器和調(diào)速元件。氣路入口設(shè)置過濾減壓閥以控制氣壓，凈化氣源；夾具氣缸用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的夾、放等基本取物動(dòng)作；調(diào)速閥用于調(diào)節(jié)氣流速度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)作頻率的控制；電磁閥分別用于各執(zhí)行元件的動(dòng)作控制。3.2.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)依舊采用PLC控制。由于目前系統(tǒng)較為成熟且經(jīng)用戶使用驗(yàn)證，考慮在不增加投入情況下使現(xiàn)有系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。硬件部分：1）采用模塊化設(shè)計(jì)，自行設(shè)計(jì)通用接口，方便產(chǎn)品的升級(jí)和改型；2）電路板設(shè)計(jì)中盡可能采用

12、貼片元件，減小電路板空間占有量；3）加入了硬件保護(hù)功能模塊，可靠性高；4）人機(jī)界面外形采用定做的手操盒，內(nèi)置鍵盤板、手控板和液晶顯示模塊，成本低廉，其外形小巧方便，易于操作。 軟件設(shè)計(jì)流程根據(jù)液晶顯示的菜單及人機(jī)互動(dòng)的過程來進(jìn)行。要完成的功能：1）鍵盤掃描和鍵盤讀取2）液晶菜單顯示3）機(jī)械手動(dòng)作控制4）機(jī)械手狀態(tài)檢測(cè)5）機(jī)械手急停處理6）在線修改和保存工藝流程7）自診斷和故障報(bào)警8）安全性約束3.3主要研制人員表3序號(hào)姓名職稱專業(yè)1郭宏賓高工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2曹青梅工程師結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3符磊助理工程師結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4高崢研究員控制系統(tǒng)5師垚助理工程師電器設(shè)計(jì)4項(xiàng)目市場前景及競爭優(yōu)勢(shì)分析4.1項(xiàng)目市場前景分析牛頭型

13、機(jī)械手是歐系品牌、臺(tái)灣品牌專門針對(duì)汽車件及家電外殼、物流棧板等大型件開發(fā)的高端產(chǎn)品，手臂安裝在引拔梁的末端，工作時(shí)手臂與引拔梁一體運(yùn)動(dòng)，取大件時(shí)可以避免與引拔梁碰撞，不用浪費(fèi)額外的上下行程。基于牛頭機(jī)相對(duì)我所現(xiàn)有大型機(jī)的種種優(yōu)勢(shì)，建議我所投入研制牛頭型機(jī)械手，這將能夠使得我所機(jī)械手進(jìn)軍汽車件及家電外殼、物流棧板等大型注塑件領(lǐng)域，增強(qiáng)我所機(jī)械手在市場上的競爭力。4.2項(xiàng)目競爭優(yōu)勢(shì)分析目前世界上生產(chǎn)注塑專用機(jī)械手的品牌主要有：歐美的威猛（奧地利）、庫卡（德國）；日本的有信、哈模、星塔；中國臺(tái)灣的精銳、天行；中國香港的富井；國產(chǎn)的有寧波偉力。我們與國外的產(chǎn)品在性能及外觀上都還有一定的差距，但我們有自

14、身的優(yōu)勢(shì)：軍工企業(yè)背景、有利的金融環(huán)境、有利的品牌形象、眾多的人力資源、公眾對(duì)科研院所的信任。建議我們的產(chǎn)品定位為中高端產(chǎn)品。由于我們產(chǎn)品上第三方采購的元器件皆為世界一流廠商的高品質(zhì)商品，只要我們合理使用，并充分發(fā)揮其功能與性能，再加上不斷提高控制系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性，相信產(chǎn)品在性能上會(huì)有很大的提升，并占領(lǐng)一定市場。5項(xiàng)目主要研發(fā)內(nèi)容、研發(fā)周期及經(jīng)費(fèi)概算5.1發(fā)展思路為了能更好的建立起一條長線產(chǎn)品，以支撐民品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；同時(shí)注塑專用機(jī)械手經(jīng)過幾個(gè)批次的生產(chǎn)，基本擁有裝配工藝流程控制的意識(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率也逐步提升。初步具備了小批量生產(chǎn)能力，為規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)制造奠定基礎(chǔ)。以現(xiàn)有機(jī)械手為基礎(chǔ)

15、充分調(diào)研目前市場中的主流牛頭型機(jī)械手產(chǎn)品，以模塊化為設(shè)計(jì)理念研制牛頭型機(jī)械手SNHMX-XXXXWN，在該機(jī)械型成熟的基礎(chǔ)上發(fā)展其他型號(hào)的牛頭型機(jī)械手，以行程擁有主打標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型、穩(wěn)定成熟的貨架產(chǎn)品。5.2研發(fā)目標(biāo)產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)穩(wěn)定、性能可靠。5.3主要研發(fā)內(nèi)容及研發(fā)周期表4序號(hào)任務(wù)階段及名稱開始時(shí)間完成時(shí)間責(zé)任部門責(zé)任人完成形式1開發(fā)總歷程2014年12月5日2015年10月1日研發(fā)部李漢舟報(bào)告、實(shí)物、圖紙2方案階段市場調(diào)研2014年12月5日2014年12月12日市場部曹義東市場調(diào)研報(bào)告機(jī)型確定2014年12月15日2014年12月17日曹義東需求分析報(bào)告立項(xiàng)2014年12月18日2014年12

16、月19日產(chǎn)業(yè)化處、研發(fā)部彭雅芳、郭宏賓立項(xiàng)申請(qǐng)書立項(xiàng)評(píng)審2014年12月19日2014年12月19日彭雅芳、郭宏賓評(píng)審證明書產(chǎn)品策劃2014年12月22日2014年12月26日研發(fā)部郭宏賓產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)策劃報(bào)告任務(wù)制定2014年12月29日2014年12月29日機(jī)器人事業(yè)部李風(fēng)雷任務(wù)書輸入資料確定2014年12月30日2014年12月30日研發(fā)部郭宏賓設(shè)計(jì)輸入資料輸入評(píng)審2014年12月31日2014年12月31日郭宏賓設(shè)計(jì)輸入評(píng)審證明書制定方案2015年1月1日2015年1月15日郭宏賓方案論證報(bào)告方案確定2015年1月16日2015年1月16日郭宏賓評(píng)審證明書技術(shù)說明2015年1月19日2015

17、年1月23日郭宏賓技術(shù)條件3設(shè)計(jì)階段引拔圖紙初步設(shè)計(jì)2015年1月26日2015年2月17日曹青梅圖紙橫行圖紙初步設(shè)計(jì)2015年1月26日2015年2月17日符磊圖紙電器圖紙初步設(shè)計(jì)2015年1月26日2015年2月17日師垚圖紙控制系統(tǒng)2015年1月26日2015年2月17日高崢圖紙、調(diào)試說明工業(yè)設(shè)計(jì)2015年1月26日2015年2月17日步云圖紙審圖2015年2月26日2015年3月1日符磊、曹青梅、高崢、師垚圖紙修訂2015年3月2日2015年3月4日符磊、曹青梅、高崢、師垚圖紙審批、上傳2015年3月5日2015年3月11日郭宏賓圖紙?jiān)O(shè)計(jì)輸出評(píng)審2015年3月12日2015年3月13日

18、郭宏賓設(shè)計(jì)輸出評(píng)審證明書歸檔2015年3月16日2015年3月18日符磊、曹青梅、高崢、師垚圖紙4外協(xié)加工、外購技術(shù)交底2015年3月18日2015年3月19日綜合管理部張強(qiáng)加工2015年3月18日2015年4月30日李富強(qiáng)實(shí)物外購2015年3月18日2015年4月30日劉麗蓉實(shí)物5裝配調(diào)試裝配2015年5月1日2015年5月12日制造部楊曉春實(shí)物裝配工藝制定2015年5月12日2015年5月17日楊曉春工藝總方案調(diào)試2015年5月18日2015年5月21日楊曉春實(shí)物6實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)計(jì)劃2015年3月18日2015年3月29日研發(fā)部郭宏賓試驗(yàn)大綱實(shí)施試驗(yàn)2015年5月22日2015年6月30日郭宏賓試驗(yàn)報(bào)告7再完善樣機(jī)評(píng)審2015年7月1日2015年7月1日郭宏賓評(píng)審證明書再修改2015年7月2日2015年7月12日符磊、曹青梅、高崢、師垚圖紙、文檔優(yōu)化總結(jié)2015年7月13日2015年7月25日郭宏賓研制總結(jié)報(bào)告資料歸檔2015年7月26日2015年7月31日郭宏賓圖紙、文檔8用戶驗(yàn)證所內(nèi)用戶驗(yàn)證2015年8月1日2015年9月1日研發(fā)部郭宏賓所內(nèi)注塑機(jī)機(jī)械手使用履歷表所外用戶驗(yàn)證2015年9月2日2015年10月1日市場部曹義東用戶驗(yàn)證意見5.5經(jīng)費(fèi)概算成本費(fèi)用預(yù)算1外部采購10萬2外協(xié)加工8萬3安裝調(diào)試5萬4調(diào)研、差旅、專家指導(dǎo)9萬5不可預(yù)見費(fèi)用5萬6設(shè)備費(fèi)8萬7合