0910211127闻登洋开题报告.doc

2009届本科生毕业设计（论文）开题报告课题名称 气动铆接装置的设计 专 业 机械设计制造及其自动化 专业方向 机械电子工程 班 级 091021A1 学 号 0910211127 学生姓名 闻登洋 指导教师 汤丽娟 教研室 机械一体化 上海应用技术学院机械工程学院2013年 3 月 8 日7气动铆接装置的设计 开题报告1 开题依据、气动铆接装置设计的目的和意义、自动化设备与机械手研究的现状、水平和发展趋势1.1. 开题依据 铆接机是一种结构精巧的通用性压力机，具有用途广泛，生产效率高等特点，压力机可广泛用于切断、冲孔、落料、铆合和成形等工艺。通过对金属胚件施加强大的压力使金属发生塑性变形和断裂来加工成零件。本课题的目标是通过对气动铆接装置的设计，从而在生产中改变传统的人工铆接生产方式，进而以高效、优质、敏捷的方式生产。并降低物耗、降低成本、节约投资，消除了操作人员的不安全性，减轻劳动强度，改善作业环境。1.2. 气动铆接装置设计的目的和意义目前，中国电器行业的铆接车间，绝大多数都是采用人工铆接操作，生产效率低，质量难以保证，严重阻碍着电器业的发展。近年来，随着国际竞争的日益加剧，个发达国家在各行业相继开发出相应的自动化系统，以提高质量和效率，提高国际竞争力，电器行业也不例外。自动化系统实际上将生产过程中人为造成的不确定因素降到较低水平，幷使各工序间运动协调一致，整个自动化系统按一定节奏，连续不断地进行自动化生产，从而明显地提高了生产效率和质量。为了适应中国电器行业生产中铆接件铆接的需求，研制开发了接触桥、接触板自动化铆接系统和装置。改变传统的人工铆接生产方式，进而以高效、优质、敏捷的方式生产。并降低物耗、降低成本、节约投资，消除了操作人员的不安全性，减轻劳动强度，改善作业环境。1.3. 自动化设备与机械手研究的现状、水平和发展趋势近几年自动化机械设备取得了巨大成就。电脑剥线机、端子机的需求量不断增加,推动了自动化机械设备整体水平的不断提高,适用领域不断拓宽。我国中小型企业基本上实现了生产全自动机械化。尤其是电脑剥线机和端子机发展蓄头正在加快。与此同时,自动化设备企业的完整转型，使服务市场化、社会化程度也明显提高,自动化机械设备的推广使用,大大提高了企业生产效率,降低企业生产成本、提高企业产品质量,在一定程度上改变了企业招工难，用工难的情况;同时促使自动化设备一体化发展,促进了自动化行业的发展。但是,目前我国自动化机械设备总体水平还不高,功能和技术还需扩展,国内自动化企业将继续对自动化设备进行研发和创新，扩大自动化设备的使用行业范围，使其应用更广，功能更强，其功能的加大必将扩宽行业的需求，扩大自动化设备的使用率，拉动自动化设备电脑剥线机，端子机，铜带机，漆包线刮漆机的销售，带动自动化企业的整体销售业绩。世界自动化产业发展势头迅猛。传感器技术、开放式工业过程自动化系统、现场总线技术等自动化技术已形成一定的产业规模，现代生产和科学技术的发展，对自动化技术提出越来越高的要求。自动化的应用正从工程领域向非工程领域扩展，如医疗自动化、人口控制、经济管理自动化等。自动化将在更大程度上模仿人的智能，机器人已在工业生产、海洋开发和宇宙探测等领域得到应用，专家系统在医疗诊断、地质勘探等方面取得显著效果。工厂自动化、办公自动化、家庭自动化和农业自动化将成为新技术革命的重要内容，并得到迅速发展。机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，在现今的生活上,科技日新月益的进展之下,机械人手臂与有人类的手臂最大区别就在于灵活度与耐力度。也就是机械手的最大优势可以重复的做同一动作在机械正常情况下永远也不会觉得累！机械手臂的应用也将会越来越广泛,机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备，作业的准确性和环境中完成作业的能力。工业机械手机器人的一个重要分支。机械手种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机 械手设计的关 键参数。自由 度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有23个自由度。控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。控制系统的核心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。机械手可以减省工人、提高效率、降低成本、提高产品品质、安全性好、提升工厂形象。多关节机械手的优点是:动作灵活、运动惯性小、通用性强、能抓取靠近机座的工件，并能绕过机体和工作机械之间的障碍物进行工作.随着生产的需要，对多关节手臂的灵活性，定位精度及作业空间等提出越来越高的要求。多关节手臂也突破了传统的概念，其关节数量可以从三个到十几个甚至更多，其外形也不局限于像人的手臂，而根据不同的场合有所变化，多关节手臂的优良性能是单关节机械手所不能比拟的。2. 文献检索2.1. 文献综述通过查阅众多关于气动铆接机、气动铆钉机和气动压力机的文献资料和产品，了解了随着自动化技术的研究和发展，铆接机的演变已经大大加快了工业生产的进程和效率。铆接机应用广泛，适用于火车、汽车、轮船、航空等钣金紧固连接结构行业。查阅了铆机自动化系统、自动化技术水平与发展、机械手等方面的文献对本课题的贡献极大，自动化铆接装配机的应该是目前国内先进的铆接工具，故其设计必将是未来铆接机的发展局势，其发展前景尤为被机械电子行业所关注。 2.2. 铆接装配机的优点自动化铆接装配机通过气动控制，对轴承，阀芯等零件进行铆接连接紧固。可提高工作效率提高了生产效率和质量。提高了生产安全性，进而以高效、优质、敏捷的方式生产。3. 本课题的基本内容3.1. 本课题的基本内容本设备大致可以分为铆接装配工作台、电器控制部分、TFT控制部分以及设备外框架和各部分连接装置。整台设备采用合金材料架构，分上下两层台面，下台面主要是放置电器控制仪表以及一些显示窗口，背后为电器箱，且材料采用钢结构。上台面负责支撑铆接装配工作台，其前面板放置有机玻璃门，中央为入料口，两侧放置光幕，这样可保证工作人员操作时的安全。在上台面左侧挂接TFT触摸屏和控制按钮。控制部分主要由动力电源、控制器以及控制按钮组成，它们主要用于整台设备的控制、提供气源动力、光源以及数据的记录、分析等功能。可以记录生产数据、每个工位的测试数据被用于最终第六工位NG品剔除时的数据显示，在设备维护方面有专门的维护界面用于单步操作设备同时显示设备的运行状态和错误显示。自动化工作台分三部分，工作台底座、圆盘旋转机构和六个操作工位。整个自动化工作台位于设备有机玻璃防护罩内，防止设备在工作时人员的接触，圆盘旋转机构位于底盘中央，其周边平均分布六个操作工位，分别为：机芯放置（取出）工位、机芯有无自动检查工位、下轴承自动安装工位、下轴承有无自动检查工位、转轴铆压工位以及除尘工位、工件去出工位。3.2. 本课题的重点与难点圆盘旋转机构由六等分分割机、主动电机、大直径交叉滚子轴承、联动盘、旋转盘以及各部分紧固件、连接件组成。整个旋转盘架托在大直径推力圆柱滚子轴承上方，其顶端用联动盘连接六等分分割机，这样整个旋转盘便水平固定牢固了。以上所有的这些方案只是理论上所讨论的，现实实际中有可能遇到标准件订货周期过长，而影响设备的整体装配，所以必须有一套应急措施，来解决可能将要遇到的一些困难。如果大直径交叉滚子轴承订货周期过长，决定不采用大直径交叉滚子轴承的设计方案。所有的工件固定夹具全部采用弹簧插销结构，在每个工位下端的相应位置都放置支撑铁，这样可以确保在没有大直径交叉滚子轴承支撑的情况下，设备可以长期稳定的保持好水平平衡，从而增强设备的使用寿命。工件固定夹具的组成结构由销腔、弹簧、销杆以及支撑座等部件组成。当这些部件装配完毕后，我们可以看到夹具整体成弹簧插销的结构，其销杆由于弹簧的作用下始终朝支撑座方向顶出。这样当工件固定夹具到达每个工位相应的位置时，由于下方有支撑铁的阻挡，可以把每个工位气缸的下压力全部传递给支撑铁。4. 课题设计内容、步骤和要求4.1. 课题设计目的与要求通过本题目的研究和设计，得到市场调查，资料检索，机械设计，CAD软件应用，技术文件撰写等系统的工程师技能的综合训练，并锻炼独立工作能力和技术能力，培养实践能力和创新精神。进一步加深对基础理论的理解，扩大专业知识面，完成教学计划规定的基本理论、基本方法和基本技能的综合训练；力求在收集资料、查阅文献、调查研究、方案制订、理论计算、设计绘画、实验研究、实践能力、计算机应用能力、撰写论文、口述表达等方面加强训练，初步实现所学知识向能力的转化。4.2. 设备数据要求 4.2.1 运行环境（1）电源220VAC10%，50Hz（2）气源0.4MPa 0.8MPa（3）运行环境温度湿度设备部分：0 404.2.2 动力输出采用松下伺服电机来控制转速的输出。（1）转速有效转速：400rpm 4500rpm转速误差：1%（2）扭矩输出扭矩：3Nm4.2.3测试电源输出采用高精度输出的程控线性恒压源。（1）恒压恒压输出：直流0V-30V输出电流：5A纹 波：1 mV输出精度：0.1V控制方式：可编程控制5. 课程工作进度安排和参考文献5.1 课程工作进度安排：2013.2.25-2013.3.1：了解课题要求及收集资料2013.3.2-2013.3.8；拟定开题报告，查阅外文文献，完成实习日记及实习报告总结2013.3.9-2013.4.2提交毕业设计2013.4.3-2013.5.20老师审核2013.5.21-2013.6.