自動上下料機械手開題報告

自動上下料機械手開題報告自動上下料機械手開題報告

1.課題研究的意義

對實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化，推動工業(yè)生產(chǎn)的進一步發(fā)展起著重要的作用。因而具有強大的生命力受到人們的廣泛重視和歡迎。實踐證明，工業(yè)機械手可以代替人手的繁重勞動，顯著減輕工人的勞動強度，改善勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率和自動化水平。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的笨重工件的搬運和長期頻繁、單調(diào)的操作，采用機械手是有效的。此外，他能在高溫、低溫、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染環(huán)境條件下進行操作，更顯示其優(yōu)越性，悠著廣闊的發(fā)展前途。

2.課題簡介和設計要求

1、簡介

本課題是為普通車床配套而設計的自動上下料機械手。工業(yè)機械手是工業(yè)生產(chǎn)的必然產(chǎn)物，他是一種模仿人體上肢的部分功能，按照預定要求輸送工件或握持工具進行操作的自動化技術設備，對實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化，推動工業(yè)生產(chǎn)的進一步發(fā)展起著重要作用

2、本設計的具體要求

本課題通過應用AutoCAD技術對機械手進行結構設計和液壓傳動原理設計，運用PRO/E技術對自動上下料機械手進行三維實體造型，并進行了運動仿真，使其能將基本的運動更具體的展現(xiàn)在人們面前。他能實行自動上下料運動。機械手的運動速度是按著滿足生存率的要求來設定的。

3.課題研究擬采用的手段和工作路線

課程設計方法；

設計時，認真閱讀參考現(xiàn)有的相關技術資料，繼承或借鑒前任人的設計經(jīng)驗和成果，但不盲目抄襲，根據(jù)具體的設計條件和要求，獨立思考，大膽的進行改進與創(chuàng)新，爭取拿出一個高質(zhì)量的設計成果。

全面考慮現(xiàn)有機械手零部件的強度、剛度、工藝性、經(jīng)濟性和維護性等方面要求任何零部件的結構和尺寸。

設計時應盡量使用標準和規(guī)范，這樣有利于零件的互換性和工藝性，同時也可減少設計工作量、節(jié)省設計時間，對于國家標準或部門規(guī)范，一般都要嚴格遵守和執(zhí)行。設計中采用標準或規(guī)范的多少，是評價設計質(zhì)量的一項重要指標。因此，畢業(yè)設計中，凡是有國家標準和企業(yè)標準規(guī)范要求的，應盡量采用。工作路線：

了解設計任務書，明確設計要求、工作條件、涉及內(nèi)容的步驟；通過查閱有關設計資料，參觀實物征詢操作人員的建議等，了解設計對象的性能、結構及工藝性；準好設計需要的資料、繪圖工具；擬定涉及計劃等。

繪制機械手各部件裝配草圖；進行機械手總體結構設計和部件設計。

寫明整個設計的主要計算和一些技術說明。

第二篇：數(shù)控機床上下料機械手3300字

數(shù)控機床上下料機械手畢業(yè)設計開題報告

課題名稱：數(shù)控機床上下料機械手

課題來源：教師擬定指導教師：繆群華

學生：趙飛專業(yè)：機械工程及其自動化學號：2008011505

摘要

通過對機械設計、制造及其自動化專業(yè)課程的學習，總結大學四年所學的知識，對工業(yè)機械手各部分機械結構和功能的論述和分析，以及實際操作中的應用情況，設計一種圓柱坐標形式的數(shù)控機床上下料機械手。重點針對機械手的手爪、手腕、手臂、腰座等各部分機械結構以及機械手控制系統(tǒng)（傳動系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)）進行詳細的設計。同時對其控制系統(tǒng)和電動驅動系統(tǒng)進行理論分析和設計計算?；赑LC對機械手的控制系統(tǒng)進行設計，通過對機械手作業(yè)的工藝過程和控制要求的分析，設計控制系統(tǒng)的硬件電路，同時編制機械手的PLC控制T型圖，以達到預期目的。

1：選題背景

由于工業(yè)自動化的全面發(fā)展和科學技術的不斷提高，對工作效率的提高迫在眉睫。單純的手工勞作以滿足不了工業(yè)自動化的要求，因此，必須利用先進設備生產(chǎn)自動化機械以取代人的勞動，滿足工業(yè)自動化的需求。其中機械手是其發(fā)展過程中的重要產(chǎn)物之一，它不僅提高了勞動生產(chǎn)的效率，還能代替人類完成高強度、危險、重復枯燥的工作，減輕人類勞動強度，可以說是一舉兩得。在機械行業(yè)中，機械手越來越廣泛的得到應用，它可用于零部件的組裝，加工工件的搬運、裝卸，特別是在自動化數(shù)控機床、組合機床上使用更為普遍。目前，機械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中一個重要組成部分。把機床設備和機械手共同構成一個柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元，可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置，結構緊湊，而且適應性很強。但目前我國的工業(yè)機械手技術及其工程應用的水平和國外比還有一定的距離，應用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，機械手的研究和開發(fā)直接影響到我國機械行業(yè)自動化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟上、技術上考慮都是十分必要的。因此，進行機械手的研究設計具具有重要意義。

目前，在國內(nèi)很多工廠的生產(chǎn)線上數(shù)控機床裝卸工件仍由人工完成，勞動強

度大、生產(chǎn)效率低。為了提高生產(chǎn)加工的工作效率,降低成本,并使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng),適應現(xiàn)代自動化大生產(chǎn),針對具體生產(chǎn)工藝,利用機器人技術，設計用一臺裝卸機械手代替人工上下料工作，以提高勞動生產(chǎn)率。本機械手主要與數(shù)控機床組合最終形成生產(chǎn)線，實現(xiàn)加工過程的自動化和無人化。

2:設計目的

本設計通過對機械設計制造及其自動化專業(yè)大學本科四年的所學知識進行整合，完成一個特定功能、特殊要求的數(shù)控機床上下料機械手的設計，能夠比較好地體現(xiàn)機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)生的理論研究水平，實踐動手能力以及專業(yè)精神和態(tài)度，具有較強的針對性和明確的實施目標，能夠實現(xiàn)理論和實踐的有機結合。

本機械手主要與數(shù)控車床（數(shù)控銑床，加工中心等）組合最終形成生產(chǎn)線，實現(xiàn)加工過程（上料、加工、下料）的自動化、無人化。目前，我國的制造業(yè)正

在迅速發(fā)展，越來越多的資金流向制造業(yè)，越來越多的廠商加入到制造業(yè)。本設計能夠應用到加工工廠車間，滿足數(shù)控機床以及加工中心的加工過程安裝、卸載加工工件的要求，從而減輕工人勞動強度，節(jié)約加工輔助時間，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)力。

3：發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

3.1國外應用

美國制造155毫米的鋼彈體洛克福特軍械廠，從胚料加工開始到加工完畢直至彈體包裝都自動進行，不用人手去接觸，達到全自動生產(chǎn)。

工業(yè)機械手還能用來代替人工進行打磨、拋光、去毛刺和清理切屑等工作。例如，瑞典一家工廠打磨和拋光不銹鋼子彎頭時，采用ASEA機械手，提高加工效率30%以上，而且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，不傷害工人。又如：瑞典沃爾沃（Valov）公司在機械手上裝了三個環(huán)形磨輪裝置，用來對傳動箱外表面去毛刺，比手工方法節(jié)省工時50%。

3.2國內(nèi)運用

國內(nèi)在金屬切削加工中，用機械手來完成刀具的自動更換。如北京第二機床廠，北京第八機床廠，上海第二機床廠，上海第八機床廠，寧夏大河機床廠等單位研制的自動換刀機床，均用機械手自動更換刀具。在生產(chǎn)自動線上，用機械手完成的傳遞和上下料，如：沈陽水泵廠深井泵體加工自動線，無錫柴油機廠和甘肅汽車齒輪廠的齒胚的加工自動線都采用了機械手。大連工礦車輛廠的800Kg側架的加工，采用機械手抓取、傳遞和安放并與一些機床組合成側架切削加工自動線，提高效率10倍。

3.3未來發(fā)展趨勢

國內(nèi)應加強機械手基礎性能的實驗以及基礎理論研究，克服和解決制造技術及其它存在的問題。提高機械手運動速度。尤其是應用于沖壓行業(yè)中的機械手，以適應提高生產(chǎn)率和符合生產(chǎn)節(jié)拍的需要。要研究解決機械手的運動速度和緩沖、定位技術。引進國外先進技術，培訓專門技術人才，普及機械手有關知識。盡快解決機械手的定型設計、定點、定量生產(chǎn)以及配套件的生產(chǎn)和供應問題，推進機械手設計制造中的現(xiàn)代化（CAD/CAM）、標準化、系列化工作，以滿足國內(nèi)外市場的需求。目前工業(yè)機械手的應用逐步擴大，技術性能不斷提高，其發(fā)展趨勢是：擴大機械手在工業(yè)上的應用、提高工業(yè)機械手的工作性能、發(fā)展組合式機械手、研制具有“視覺”和“觸覺”的“智能機器人”。

4：設計主要內(nèi)容

數(shù)控機床上下料機械手是典型的機電一體化設備，它可自動地為機床抓取工件，取代操作人員頻繁取料，降低勞動強度，提高工作效率。

本課題要求設計一個五自由度，圓柱坐標式機械手；可以完成水平臂的擺動和伸縮，垂直臂的伸縮，手爪的旋轉、擺動和抓取物料等動作，準確地把物料送到指定位置。

5：研究方案

該機械手的設計，主要包括機械部分，直流步進電機驅動部分，PLC的控制部分,以及位置檢測裝置等。

A)機械部分:主要是機械部分的計算與校核，其中包括機械手臂的手腕、手臂和立柱等部件的校核，以及手抓的計算和校核等。

B)驅動部分:主要是直流步進電機標準件的選用以及安裝的設計等。

C)PLC的控制部分：主要是確定PLC的安裝位置以及其功能圖的設計等，它支配著機械手按規(guī)定的程序運動。

D)位置檢測裝置:機械手執(zhí)行機構運動位置的控制，并隨時將執(zhí)行機構的實際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設定的位置進行比較，然后通過控制系統(tǒng)進行調(diào)整，從而使執(zhí)行機構以一定的精度到達設定位置。

設計機械手時應考慮的因素很多，但從機械手的特點來分析有以下幾點：

1）抓重：是機械手所能抓取或搬運的最大重量。一般抓重1kg以下的定為微型，1-5kg的定為小型，5-30kg的定為中型，30kg以上的定為大型。

2）自由度和坐標型式：自由度是機械手的每一個構件相對固定坐標系所具有的獨立運動自由度。因手指的夾放動作不能改變工件的位置和方位，故它不計為自由度數(shù)，其它運動均計為自由度數(shù)。按機械手的不同運動形式及其組合情況，其坐標型式分為直角坐標式、圓柱坐標式、球坐標式和關節(jié)式。機械手的自由度數(shù)和坐標形式應根據(jù)機械手現(xiàn)場具體的生產(chǎn)情況和工藝的要求而定。

3）運動速度：它反應了機械手的生產(chǎn)水平，影響機械手動作快慢的主要運動是手臂的伸縮和回轉運動。手臂的運動速度大小與機械手的驅動方式、定位方式、抓重大小和行程距離有關。手臂的運動對機械手的速度影響最大，因此，手臂的運動速度應根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍時間長短、生產(chǎn)過程的平穩(wěn)性和定位精度等要求來確定。

4）行程范圍：主要受手臂的伸縮行程影響，其行程范圍大多在500-1000mm范圍內(nèi)。

除上述主要參數(shù)外，還應考慮定位方式和位置檢測裝置的選用。

機械手由機座、機械臂、手爪、PLC可編程控制器及直流步進電