4146自动压铸机【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】
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本科生毕业设计 翻译资料 中文题目 ： 制造的自动化 英文题目 ： 生姓名 ： 黄 燕 辉 学 号 ： 14020105 班 级： 140201 专 业： 机械工程及自动化 指导教师： 王 龙 山 第 38 章 制造的自动化 第 38 章 制造的 自动化 工业机器人 器人 )这个词来源于一个捷克作家在 1920 s 源自捷克语 思是“工人”。工业机器人被定义为可编程的多功能的操作器，这种可对运动进行编程的机器可以用来搬运材料，零件，刀具和其他的各种物体和完成其它的各种人物。从广义上讲，机器人包括各种由人直接控制活动的机器。 通常，国际标准组织对机器人的定义如下：由机构组成的有多个自由度的并有可以抓取刀具，工件或者检测仪的类似手臂和手腕的机器，特别是 使用有记忆功能的控制单元，有的使用可以检测周围环境情况的传感器或者适应性装置。这种多功能的机器通常用来实现重复的动作并且可以对其动作进行编程。 上世纪 60 年代产生了最早的机器人，主要用于危险工作，比如：处理有毒的和放射性材料，在铸造厂把热工件从炉子里取出。 使用一种简便经验是 3Ds(燥乏味 , 脏的 ,险的，包括低等但必须的工作 )和 3Hs（ 从早期用于保护工厂工人和安全，工业机器人不 断的发展，成为制造加工系统及其过程的重要组成部分。它们可以提高生产率，产品质量和减少劳动成本。由计算机控制的机器人在 1970 年代商业化， 1974 年出现了首台由微机控制的机器人。 机械手各部件 为了准确了解机械收各部件的功能和性能，我们观察，包括机械手臂，手腕，手掌，手指的各部件的灵活性和性能，包括机械手臂，手腕， 吉林大 学本科毕业论文翻译 - 3 - 手掌，手指。这个可以在机械手伸到货架抓起物体，使用手握工具或者驾驶小车和操作机器时进行。下图的是工业机器人的基本部件 。 a) 示教式六轴机器人 S 器人。抓起重量为 10复定位精度为 。它的每个轴上都有双向急刹装置。 b) 机器人的动作空间（从侧面看）。图片来自 操纵机构。 也叫机械手臂手腕，操纵机构就像人的手臂和手腕那样运动，手腕可以达到在精确的空间坐标系和精确方向的点。大多数机器人都有六个转动副，（见图 有四自由度和五自由度的，但是这种机器人不够灵巧，因为至少要 6 个自由度才能足够灵活。 也有专用的七个自由度（有冗余）的机器人，还有具有直线运动副的机器人，但这些机 器人都越来越少了。操作机构通常都用齿轮铰链等机械连接副实现。 末端操作器 。 机器人的手腕端部配置了末端操作器，也叫手爪刀具。根据动作的不同，传统的末端操作器通常是下面的一种或者几种： 1) 夹具，钳子，铲子，电磁装置，真空杯，黏力手指，主要用材料搬运，（图 ; 2) 喷枪，用于喷涂； 3) 附着装置，用于点焊和弧形焊接，弧形剪切； 4) 加强工具，比如钻头，测头，和 5) 测量装置，比如：刻度盘。 末端操作器通常都是由客户根据自己的要求制作。两指或者跟多指的机械钳是常用的末端操作器。主要根据提起重量，环境，可靠性和成本来合 理选择各种用途的末端操作器。 1) 适应性终端抓取机构。 常常用来抓取各种易损坏的材料和进行简单的装配。这些机构可以使用弹性机构来限制作 第 38 章 制造的自动化 - 4 - 用在工件上的作用力，他们也可以被设计成刚性的机构。比如：图 示的终端抓取机构在轴向是刚性的，而纵向的柔性很好。这种设计就像图中所示那样可以防止在那些有长形而对准的比较差的工件装配过程中损坏工件， 2) 动力供给。 机械手的每一个运动（线性的或者回转的）都是由独立的动力源调节控制的，这个动力源可以是电动的，气动的，或者是液压的。各种动力源和各种动力机都有各自的特性和各自的优点 ，缺点。 3) 控制系统。 也叫在控制器。控制系统机械手的通信和信息处理器。，它发出各种机械手的运动指令。它是机械手的大，它存储了操作器的初始和最终数据。它也机械手的神经系统，它可以与计算机和各种设备连接，比如，操作单元或者装配系统。操作单元和终端执行机构是机械手的手臂和手指。 4) 反馈装置。 比如传感器是控制系统的重要部分。具有固定运动的机械手是开环控制的。在这种系统中指令和机械手都是按照指定方式运动的，不能监控运动的精确性，而闭环系统可以监控运动的精确性。因此这种系统没有自我校正能力。 就像所有的数控机器一样，工业机 械手的控制系统可以分为离散控制和连续控制（见 分）。根据工作的特殊性，机械手的重复定位精度最小可以达到 寸）比如在印刷电路中就要达到这个要求。特别的机械手可以达到这种精度但是大部分还是达不到这个要求的。精度和重复定位精度会随着提取重力，工作范围的具体位置产生很大 吉林大 学本科毕业论文翻译 - 5 - 的变化，这样就很难确定各种祭机械手的精度和重复定位精度。 机械手的分类 机械手基本可以分为以下几类： 1) 笛卡儿坐标系或者是直角坐标系。 2) 圆柱坐标系 3) 球坐标系或者是极坐标系。 4) 铰链的，回转的， 仿人的，连接性的（图 机器人可以固定的安装在制造生产车间的某各地方，也可以沿着特定的轨道（轨道机器人）移动，也可以给它们装上轮子在工厂里来回自由移动（移动机器人）。但是现在常用的对我们的使用目的有用分类应该是下面的分类： 固定式可改变执行顺序的机器人。 固定式改变执行顺序的机器人也叫做搬运机器人。这种机器人可以通过编程执行一系列的动作。它从一点运动到另一个点，可以连续不断的重复。这种机器人相对简单也相对便宜。固定式可改变执行顺序的机器人可以通过编程来实现一种特殊的动作过程也可以通过编程来实现别的 动作过程。 示教再现式机器人。 操作人员领着或者拿着示教再现机器人的终端按照特大的路线运动；也就是说操作人员通过示教的方式来教会机器人作业。机器人存储和记录运动的路径和运动的顺序然后就不用示教人员的指导进行重复的动作。 另一种是盒式示教机器人。这种机器人装有一个手持的有按钮的控制面板相连接的示教盒。这些示教盒用来控制和引导机器人和它的执行终端做要被完成的各种动作。这些运动记录在控制器的存储器里面，当需要的时候就可以自动的重复执行。 第 38 章 制造的自动化 - 6 - 数字控制机器人。 数字控制的机器人就像普通的数控机器一样可以编程和进行各种操作。 这种机器人由数据驱动控制，改变它的运动顺序相对简单一点。像普通的数控机器一样，它也基本分为离散控制和连续控制两种。 离散控制机器人的编程比较容易，并且有更大的提取重量和工作空间（也就是机械手终端或者它的工作终端在各个方向可以达到的最大的范围），（见 连续控制的机器人比离散控制的机器人具有更高的控制精度，但它的提取重量比较小。很多先进的机器人都有复杂的运动控制系统使它的运动精确而又高速的进行。 智能机器人（感知性机器人）。 智能机器人可以像人一样完成一些工作和任务。它装又各种各样的传感器，能够进行图像识别（计算机视觉）和并且有感觉（计算机触角）。（见 分）就像人一样，智能机器人能够通过机器视觉和模式识别观察和估计周围的环境和比较接近的物体特别是其它的机器。然后它为下一个动作或者处理做出合理的决定。因为它的操作非常复杂，所以智能机器人需要功能强大的计算机来控制机器。 智能机器人可能会在如下几方面取得显著的发展： a) 越来越像人一样行动，在各个机器中执行任务和装备在车间中为了防止冲撞。 b) 识别，选择和正确的抓起原材料和各种工件。 c) 把零件搬到另一台的机器上进行下一步的加工或者检测。 d) 在部件装配车间或者总装车间进行装配。 选择和使用机器人 工业机器人的使用主要有如下几方面： 1. 搬运材料主要包括提取和卸载，在加工设备间传送工件。这些动 吉林大 学本科毕业论文翻译 - 7 - 作可以可靠和重复的执行，因此可以改善质量和减少破坏损失。比如： 2. （ a）铸造和冲模中融化的金属，原材料，润滑和零件加工中的各个步骤都可以进行无人交互操作。 （ b）在热处理当中可以用机器人把零件放到加热炉上，再取下来放入冷却池内。 （ c）在成形加工中，可以把零件从压力机中或者其它各种加工机器装入 和卸下 3. 自动的进行点焊和连续缝焊，得到高质量焊缝。（图 械手也可以用于其它相似的地方比如圆弧焊接，圆弧剪切和镏接。（见第五部分） 4. 去毛刺，抛光和磨光都可以在机械手的终端使用各种合适的工具进行操作。 5. 广泛应用于涂抹密封胶 比如在图 示的汽车框架的涂胶。 6. 因为机器人重复的每一的运动都比较精确，所以可以用来重复的进行喷涂和清理工作（特别是形状复杂的部件）。 7. 重复的进行自动装配（图 可以参见 分。 8. 在各种加工过程中检测和装库，它比人工有更快的工作速度。 机器人的选择。 在加工中影响机器人的选择主要因素如下： a) 提取重量； b) 运动速度； c) 可靠性； d) 重复精度； 第 38 章 制造的自动化 - 8 - e) 机械手臂结构； f) 自由度； g) 控制系统； h) 编程内存； i) 工作范围。 a) 经济性。 除了考虑技术因素外，成本和收益也是在机器人的选择中应该慎重考虑的因素。随着人工智能机器人的灵活性和可靠性的增加，和成本的下降，这些在加工生产中都有主要的影响，所以越来越多的机器人代替人的劳动。随着时薪的不断增加（特别是在发达国家），机器人的小时成本也不断的加大但是增加比较缓慢。 b) 机器人的安全性。 根据机器人的工作空间，工作速度，与人的接近程度，安全性 也是机器人环境应该着重考虑的问题，特别是对编程人员和操作检修人员这类和机器人直接接触的人员。另外为了防止碰撞和损坏设备机器人相对于其它设备的运动应该具有较高的可靠性。在生产线上的各个工序中机器人的工件夹持动作也要有合适的安全可靠性。（第 37 章有更多的关于安全性的叙述） 传感技术 传感器是一种可以产生与它的检测变量相关的信号。比如：位置，力，扭矩，压力，温度，湿度，速度，加速度，或者振动。传统上，传感器，致动器和开关都可以用来限定机器的动作极限。 我们最熟悉的例子是用来限制机床工作台运动的停止传 感器。压力控 吉林大 学本科毕业论文翻译 - 9 - 制和温度控制的仓库中的自动停止功能，动力机中为了防止运动超速的调节器。传感器技术在生产制造过程中和制造系统中已经变得越来越重要了。在适当数据的获取，检测，通信和计算机控制机器和系统中它变得越来越重要。（图 因为传感器把一种物理量转换成另一种物理量，所以也叫转换传感器。模拟传感器产生的模拟信号比如电压正比于检测变量，数字传感器可以输出数字量可以被直接输入计算机。模拟传感器要和计算机通信必须要有模数转换器（ 传感器的分类 加工生产中的传感器通常可以分为以下几类： 1 机械传感器，可以测量的量有位置，外形，速度，力，扭矩，压力，振动，变形和重力等。 2 电传感器，可以测量电压，电流，电荷和导电性。 3 磁传感器，可以测量磁场，磁通量，磁导率。 4 温度传感器，可以测量温度，热通量，导热性和精确的热量。 5 其它的传感器还有声传感器，超声传感器，化学传感器，光传感器，微波传感器，激光传感器和光纤传感器。 按使用材料不同可以分为金属传感器，非金属传感器，有机材料传感器，无机材料传感器，液体传感器，气体传感器，等离子传感器和半导体传感器。利用这些材料的各种特性传感器可以 把各种测量量转变成模拟或者数据量输出。比如平常使用的水银温度计就是运用水银和玻璃的温度膨胀性不一样来测量温度的。 相似地，空间中机器零件和各种物理 障碍物可以用光电传感器获得的 第 38 章 制造的自动化 - 10 - 零散的光来检测。（见图 种类人的传感器可以测量自身和某个不动物体或者运动的物体之间的距离，这种传感器可以是声音传感器，或者磁传感器，或者电容传感器还或者光传感器。 其它的声学物理传感器接触物体和进行精确的动作（通常是用电磁方法）。传感器对于智能机器人的控制非常重要。传感器的越来越朝着类人的方向发展（精密传感器）。 器。触觉传感器通常用传感器矩阵来连续测量接触力的变化。这种能够测量三维空间中的任意点。易碎零件（比如玻璃瓶和各种电子器件）可以由机器人的柔性（灵巧）终端来处理。 这些终端都可以检测出作用在对象上的力，可以采用压电原件，应变原件，磁导原件，超声原件，光纤中的光学原件和发光二极管。可以控制抓取力并且可以同时在三轴控制的触觉传感器在市场上已经存在。（ 触觉传感器是通过闭环控制来
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