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毕业设计(论文)开题报告题目：夹片自动上下料机构的设计1. 毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）题目背景、研究意义：夹片是预应力工程中不可缺少的一个重要零件。在各类桥梁、超重超大构件提升、桥梁转体等领域的工程施工中，都会用到大量的锚具和夹片。在夹片加工过程中，如车削小端面、外锥、内锥、倒角等加工工序时，要把夹片送上数控车床高速旋转的主轴上的胀紧套上。由于车床主轴高速旋转，对手工上料的操作工人存在极大的安全隐患。尤其是随着生产规模的扩大，工人每天劳动 8 个小时，在这 8 个小时内，都是在不停的做上料、下料、检测工作，这些工作简单而且不用多大的力气，但都是无休止的重复劳动，要耗费大量的精力，一旦工人疲劳了就可能走神而发生意外事故，安全隐患时刻威胁着操作工人。为此我们设计了夹片车削时的自动上下料机构，以降低工人的劳动强度，提高劳动生产率，同时保障工人的人身安全。国内外相关研究情况：国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势:(1)工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修)，而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10.3万美元降至97年的6.5万美元。(2)机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化:由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机;国外已有模块化装配机器人产品问市。(3)工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化;器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构:大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。(4)机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制;多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。(5)虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。(6)当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。(7)机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，目前己基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人;其中有130多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线(站)上获得规模应用，弧焊机器人己应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如:可靠性低于国外产品:机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距;在应用规模上，我国己安装的国产工业机器人约200台，约占全球已安装台数的万分之四。以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模块化设计，积极推进产业化进程.我国的智能机器人和特种机器人在“863”计划的支持下，也取得了不少成果。其中最为突出的是水下机器人，6000m水下无缆机器人的成果居世界领先水平，还开发出直接遥控机器人、双臂协调控制机器人、爬壁机器人、管道机器人等机种:在机器人视觉、力觉、触觉、声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作，有了一定的发展基础。但是在多传感器信息融合控制技术、遥控加局部自主系统遥控机器人、智能装配机器人、机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步，与国外先进水平差距较大，需要在原有成绩的基础上，有重点地系统攻关，才能形成系统配套可供实用的技术和产品，以期在“十五”后期立于世界先进行列之中。2. 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施主要研究内容：（1）根据组合机构的运动学原理，设计一个组合机构，应用于夹片自动上下料机构中。预设该自动上下料机构的运动行程为：水平搬运行程为 480mm，竖直行程为 100mm。 （2）应用机械制图的专业知识，绘制该夹片上下料机构的装配图和零件图。拟采用的研究方案：夹片的零件图如图1所示。图1夹片零件图其加工流程主要经过以下11道工序：下料挤压外锥面钻内孔、铰孔打钢字车小端面、外锥(含槽)、内锥、倒角车内锥攻牙锯开热处理滚砂包装。在完成车削小端面、外锥(含槽)、内锥、倒角等加工工序时，只要把夹片送到数控车床高速旋转的主轴上的胀紧套上即可，操作十分简单。但车床主轴高速旋转，对手工上料的操作工人存在极大的安全隐患。为此我设计了夹片车削时的自动上下料机构，来改善工人的制造环境。整个自动上料机构主要分两部分，手部抓取部分与主体移动部分：手部结构采用最常用的外卡式两指钳爪，夹紧方式用常闭式弹簧夹紧，松开时，用单作用式气缸，此种结构较为简单，制造方便。结构示意图如下图2所示：图 2 手部结构图主体移动部分拟采用两种方案：1. 方案一采用气缸的形式来实现平移和上升两个自由度。气缸的原理及结构简单，易于安装维护，对于使用者的要求不高。气缸的动作迅速、反应快，控制系统及执行机构都非常简单，每个气缸只需配置一个电磁阀就可完成气路的切换，进行运动控制，气缸发生故障的概率也比较小，维护简单方便，成本也低。此方案的结构简图如下图3 所示：图 3 方案一主体移动部分机构图2. 方案二采用两组步进电机带动丝杠实现两个方向的自由度。此方案的优点是定位精度高，但是动作缓慢，影响效率，结构复杂，成本也高。此方案结构简图如下图4所示：图 4 方案二主要体移动部分机构图由于本设计要实现的两个自由度为水平行程480mm，竖直行程100mm。分析发现，水平的行程较大，如若采用电机驱动则耗费时间很长，严重影响工件加工的效率。而竖直行程较短，为了使工件定位精度更高，可采用电机驱动。综合以上两个方案的优缺点，最终选择的方案为水平方向采用气缸驱动，而竖直方向则采用步进电机驱动丝杠实现上升动作。最终方案简图如下图5所示： 图 5 最终方案主体移动部分结构图3. 本课题研究的重点及难点，前期已开展工作本课题研究的重点：此设计的重点主要是定位精度，定位精度直接影响到工件的加工精度。另一方面，整个上料机构的一个周期时间也是很重要的方面，直接影响到工件加工的效率。前期已开展工作：查找了大量资料，首先了解了夹片的用途及零件尺寸图，其次对于整个上料机构的方案进行了多方面的研究及对比，最终确定了该机构方案。4. 完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）第 13 周：调研并收集资料，撰写开题报告，进行开题答辩。第 46 周：确定该机构的设计方案和整体结构。第 711 周：完成该机构的机构设计计算。第 1215 周：完成夹片上下料机构的装配图。第 1618 周：完成论文撰写，准备答辩。5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导教师： 年 月 日 参考文献1 成大先.机械设计手册M. 北京: 化学工业出版社，2004.2 李书平,韦建军,方强等.夹片冲字自动装置创新设计J.煤矿机械.2009.3（10):113-114.3 肖南峰等编著.工业机器人M. 北京: 机械工业出版，2011.10-20. 4 徐鸿本.机床夹具设计手册M. 辽宁科学技术出版社， 2003.5 王少怀.机械设计师手册( 上册)M. 电子工业出版社， 2006.6 李书平,陈岳坪,范聚吉等.夹片自动上下料机构设计J.机械设计与制造，2011.08-08.7 宋旦锋.模块化气动装卸机械手的研究与开发D.南京理工大学，2004.8 詹启贤.自动机械设计M. 北京: 中国轻工业出版社，1994.9 常淑凤.自动上下料装置的设计与研究M. 电脑知识与技术 J，2009.10-05.10 孟宪源.现代机构手册M. 北京: 机械工业出版社，1994.11 刘少丽.浅谈工业机器人手设计J. 机电工程技术，2011 ，(06):45-48.12 赵长明,刘万菊.数控加工工艺及设备M. 北京: 高等教育出版社，2003.13 范炳炎.数控加工程序编制M. 北京: 航空工业出版社，1990.14 程立艳.五自由度装卸机械手设计与分析D.西华大学，2012.15 于春.数控机床编程及应用M. 北京: 高等教育出版社，2001.16 许祥泰,刘艳芳.数控加工编程实用技术M. 北京: 机械工业出版社，2001.17 French, W. Between Silences: A Voice from China. Atlantic Weekly, 1987-8-15(33).18 Almarza, G.G. Student foreign language teachers knowledge growth . In D.Freeman and J.C.Richards (eds.). Teacher Learning in Language Teaching . New York: Cambridge Uni
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