数控车床上下工件机械手设计开题报告.doc

课题来源由于工业自动化的全面发展和科学技术的不断提高，对工作效率的提高迫在眉睫。单纯的手工劳作以满足不了工业自动化的要求，因此，必须利用先进设备生产自动化机械以取代人的劳动，满足工业自动化的需求。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计具具有重要意义。目前，在国内很多工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，劳动强度大、生产效率低。为了提高生产加工的工作效率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代自动化大生产,针对具体生产工艺,利用机器人技术，设计用一台装卸机械手代替人工上下工件工作，以提高劳动生产率。本机械手主要与数控机床组合最终形成生产线，实现加工过程的自动化和无人化。科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）科学意义：随着机器人学科的发展，机器人在某些方面可以代替人的工作，特别是一些高强度的工作，甚至还具备了一定的学习功能。数控车床与机械手的结合是现代制造业发展的一个选择，它是实现一个人操作多台车床，实现生产效率进一步提高的有效途径。国外应用：美国制造155毫米的钢弹体洛克福特军械厂，从胚料加工开始到加工完毕直至弹体包装都自动进行，不用人手去接触，达到全自动生产。工业机械手还能用来代替人工进行打磨、抛光、去毛刺和清理切屑等工作。例如，瑞典一家工厂打磨和抛光不锈钢子弯头时，采用ASEA机械手，提高加工效率30%以上，而且产品质量稳定，不伤害工人。又如：瑞典沃尔沃公司在机械手上装了三个环形磨轮装置，用来对传动箱外表面去毛刺，比手工方法节省工时50%。国内运用：国内在金属切削加工中，用机械手来完成刀具的自动更换。如北京第二机床厂，北京第八机床厂，上海第二机床厂，上海第八机床厂，宁夏大河机床厂等单位研制的自动换刀机床，均用机械手自动更换刀具。在生产自动线上，用机械手完成的传递和上下料，如：沈阳水泵厂深井泵体加工自动线，无锡柴油机厂和甘肃汽车齿轮厂的齿胚的加工自动线都采用了机械手。大连工矿车辆厂的800Kg侧架的加工，采用机械手抓取、传递和安放并与一些机床组合成侧架切削加工自动线，提高效率10倍。应用前景：国内应加强机械手基础性能的实验以及基础理论研究，克服和解决制造技术及其它存在的问题。提高机械手运动速度。尤其是应用于冲压行业中的机械手，以适应提高生产率和符合生产节拍的需要。要研究解决机械手的运动速度和缓冲、定位技术。引进国外先进技术，培训专门技术人才，普及机械手有关知识。尽快解决机械手的定型设计、定点、定量生产以及配套件的生产和供应问题，推进机械手设计制造中的现代化（CAD/CAM）、标准化、系列化工作，以满足国内外市场的需求。目前工业机械手的应用逐步扩大，技术性能不断提高，其发展趋势是：扩大机械手在工业上的应用、提高工业机械手的工作性能、发展组合式机械手、研制具有“视觉”和“触觉”的“智能机器人”。研究内容1、总体方案的确定。主要确定机械结构部分和控制部分。2、机械结构的设计，包括手部模块、腕部模块、直臂模块、横臂模块和支架模块的设计。并绘制整体装配图。3、重要部件的设计，包括直臂导杆气缸的设计，多工位动态精度的实现，防倾覆装置的设计等。并绘制导杆气缸的装配图。4、控制部分的初步设计。5、设计说明书一份。6、所有非标零件需画出零件图。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析（1）研究方法通过互联网图书馆等资粮来源，查阅有关工业机械手的学术论文、报告的资料文献，了解国内外工业机械手的新动向和发展水平，更加深入的了解机械手的原理，扩展思维。（2）技术路线用低成本、高速的气缸来组成模块化的气动机械手，实现数控车床工件自动装卸，克服伺服电机应用中存在的高成本和低效率的局限。（3）可行性分析1、具备的条件具备的条件具备的条件具备的条件（1）技术基础：现在已有在锻造流水线上，零件装卸的专用机械手，可以用来借鉴和参考，提供了一定的技术基础。（2）设备基础：通过到相关企业实习，参观，了解相关机械手设备的具体情况，这提供了一定的设备基础。2、待解决的问题待解决的问题待解决的问题待解决的问题主要存在的问题：（1）机械手本身结构的复杂性与机械手灵活性的矛盾；（2）机械手装卸加持零件准确性的问题；（3）机械手控制部分，使其操作灵活性的问题；（4）机械手装卸零件效率的问题；研究计划及预期成果研究计划：2012年11月12日11月20日确定选题、收集相关资料2012年11月21日12月25日撰写开题报告与设计方案2012年12月30日2013年2月15日收集资料，开展研究，形成写作提纲2013年2月16日3月30日深入研究，形成论文初稿及CAD图2013年4月1日6月15日论文修改、定稿、打印、答辩预期结果：通过这次毕业设计，能完成一种装料与卸料机械手设计，代替传统的人工装料，卸料，降低劳动强度，提高生产效率。得到以下具体预期成果：（1）机械手机构设计简单，操作简便；（2）采用单片机自动控制机械手，提高自动化水平；（3）详细设计计算说明书一份；（4）用AUTOCAD绘制出各零部件装配图和零件。