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冲床
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冲床自动卸料机械手设计,冲床,自动,卸料,机械手,设计
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大 连 大 学本科毕业论文(设计)开题报告论文题目：冲床自动卸料机械手的设计学院：机 械 工 程 学 院专 业 、班级： 机械设计制造及其自动化机英 131学生姓名：肖育鹏指导教师（职称）：贾卫平（副教授）20016 年 12 月 28 日填毕业论文（设计）开题报告要求毕业论文（设计）开题报告要求开题报告既是规范本科生毕业论文工作的重要环节，又是完成高质量毕业论文（设计）的有效保证。为了使这项工作规范化和制度化，特制定本要求。一、选题依据一、选题依据1.论文（设计）题目及研究领域；2.论文（设计）工作的理论意义和应用价值；3.目前研究的概况和发展趋势。二、论文（设计）研究的内容二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题；2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）；3.本论文（设计）预期取得的成果。三、论文（设计）工作安排三、论文（设计）工作安排1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；2.论文（设计）进度计划。四、文献查阅及文献综述四、文献查阅及文献综述学生应根据所在学院及指导教师的要求阅读一定量的文献资料， 并在此基础上通过分析、研究、综合，形成文献综述。必要时应在调研、实验或实习的基础上递交相关的报告。综述或报告作为开题报告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通顺，较全面地反映出本课题的研究背景或前期工作基础。五、其他要求五、其他要求1.开题报告应在毕业论文（设计）工作开始后的前四周内完成；2.开题报告必须经学院教学指导委员会审查通过；3.开题报告不合格或没有做开题报告的学生，须重做或补做合格后，方能继续论文（设计）工作，否则不允许参加答辩；4.开题报告通过后，原则上不允许更换论文题目或指导教师；5.开题报告的内容，要求打印并装订成册（部分专业可根据需要手写在统一纸张上，但封面需按统一格式打印）。一、选题依据一、选题依据1.1.论文（设计）题目论文（设计）题目冲床自动卸料机械手的设计2.2. 研究领域研究领域机械手技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,本课题研究领域为机械手，机械结构设计。3.3. 论文（设计）工作的理论意义和应用价值论文（设计）工作的理论意义和应用价值本方案设计的是传统的工业搬运机械手中的冲床卸料机械手。在机电液一体化的大规模发展中，高强度，高精度的工作已经不是很适合人工进行，因此，工业机器人应运而生，工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。冲床冲压频率约为 40 次/分,每一次进给、冲压、卸料的时间约为 1.5s，具体到卸料的时间应小于 1s，系统需要快速响应，另外，系统需要将冲压件从冲模中取出至某一特定位置，有位置精度要求。作为机械加工生产，为了降低成本，提高生产效率， 必须是首要考虑的因素。 从冲床的整个加工最后生成产品的整个过程当中，卸料所占的时间比例较多，我们可以从卸料环节进行改进，达到提高生产效率的目的。传统的生产加工，依靠工人手工进行卸料，其劳动量大动作单一，很容易造成工人的疲劳， 从而发生危险的事故。 设计一个自动卸料机械手， 即降低了生产成本，又提高了生产效率，还能够避免加工当由于手工操作不当引起的中工件误差。4. 目前研究的概况和发展趋势目前研究的概况和发展趋势机器人的研究进程可以分成三个阶段：（1）第一代机器人第一代机器人具有示教在线功能，或具有可编程的 NC 装置，但对外部信息不具备反馈能力。（2）第二代机器人第二代机器人不仅具有内部传感器而且具有外部传感器，能获取外部环境信息。虽然没有应用人工智能技术，但是能进行机器人环境交互，具有在线自适应能力。 例如， 机器人从运动着的传送带上送来的零件中抓取零件并送到加工设备上。因为送来的每一个零件具体位置和姿态是随意的、不同的，要完成上述作业必须被抓取零件状态的在线信息。（3）第三代机器人第三代机器人具有多种智能传感器，能感知和领会外部环境信息，包括具有理解像人下达语言指令这样的能力。能进行学习，具有决策上的自治能力。工业机械手作为机器人的一种，目前，工业机械手大部分还属于第一代，主要依靠工人进行控制；改进的方向主要是降低成本和提高精度。近 20 年来，气动技术的应用领域迅速拓宽，尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。电气可编程控制技术与气动技术相结合，使整个系统自动化程度更高，控制方式更灵活，性能更加可靠；气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展，对气动技术提出了更多更高的要求；微电子技术的引入，促进了电气比例伺服技术的发展，现代控制理论的发展，使气动技术从开关控制进入闭环比例伺服控制，控制精度不断提高；由于气动脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和成本低廉等特点，国内外都在大力开发研究。机械手在机械制造行业中应用较多，发展也很快。目前主要用于注塑辅机上自动取出产品、机床、横锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先指定的作业程序来完成规定的操作。机械手的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。如位置发生稍许偏差时，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。近几年来,随着自动化工业的不断发展,机械手也将随之壮大起来.在未来几年里它的发展趋势如下也越来越明显，可以归纳以下几点:（1）工业机械手性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修)。（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械手整机;国外已有模块化装配机械手产品问市。（3）工业机械手控制系统向基于 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）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、焊接机械手还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机械手则采用视觉、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）虚拟现实技术在机械手中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机械手操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机械手。（6）当代遥控机械手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械手的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机械手走出实验室进入实用化阶段。二、论文（设计）研究的内容二、论文（设计）研究的内容1. .重点解决的问题重点解决的问题（1）冲床自动卸料机械手结构设计方案和控制系统设计；（2）自动卸料机械手升降机构设计；（3）自动卸料机械手回转机构设计；2. .拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）（1）冲床自动卸料机械手总体结构设计；（2）冲床自动卸料机械手的控制部分设计；（3）有关参数的设定、机械结构设计、零部件设计等领域。3. .本论文（设计）预期取得的成果本论文（设计）预期取得的成果结构部分完成机械手的图纸绘制，编写设计说明书。控制部分完成原理图和设计说明书。设计出的机械手，应能达到结构合理、可靠性高、抗干扰能力高、效率高的特点。通过做此设计希望学到更多的专业知识，并对先进的生产技术做更多学习，对以后的工作有较大的帮助。即使本设计在实际生产上暂不可行，但在理论上应该尽量正确。三、论文（设计）工作安排三、论文（设计）工作安排1. .拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）因为冲床采用上出料模具的工作方式，通过运用所学的专业知识（机械原理、机械设计、液压传动、控制工程等）完成各部分的结构设计和控制系统原理设计。对开展工作作技术可行性分析先做结构设计，确保结构合理后，完成控制系统设计。本设计经济无污染，适合在工厂中广泛应用。2. .论文（设计）进度计划论文（设计）进度计划第一周：了解设计的内容和要求，查阅资料，了解课题内容；第二周：查阅资料，撰写开题报告，确定慰问翻译文章；第三周：修改开题报告，撰写文献综述；第四周：开题答辩，完成外文翻译；第五周：了解工业机械手功能和结构，提出自动卸料机械手结构设计方案；第六周：关键参数计算和选择；第七周：结合设计方案，细化参数选择和计算；第八周：升降机构设计；第九周：升降机结构设计：第十周：回转机构设计，中期检查；第十一周：回转机构设计；第十二周：自动卸料机械手控制系统设计；第十三周：自动卸料机械手控制系统设计；第十四周：整理设计资料，编写设计说明书；第十五周：修改完善设计说明书，准备答辩；第十六周：修改完善整套设计，答辩。四、需要阅读的参考文献四、需要阅读的参考文献1 李允文主编.工业机械手设计M. 机械工业出版社, 19962 王平,著.冲压加工设备及自动化M. 华中理工大学出版社, 20063 郭剑晖.机械手 PLC 控制系统设计D. 南昌大学 20124 宋娟.上下料机械手 PLC 控制系统设计.电气技术与自动化 （2008 年 10 期）5 蔡自兴,编著.机器人学基础M. 机械工业出版社, 20096吴振彪，王正家主编.工业机器人（第二版）.华中科技大学出版社，20067 肖南峰等,编著.智能机器人M. 华南理工大学出版社, 20088 殷际英,何广平编著.关节型机器人M. 化学工业出版社, 20039 孙恒，陈作模.机械原理M.8 版.北京：高等教育出版社，201310张涛.机器人引论M.北京：机械工业出版社，2010.11濮良贵,纪名刚.机械设计M. 北京：高等教育出版社，2002.12闻梆椿.机械设计手册M. 北京：机械工业出版社，2010.13刘宏新.机电一体化技术M. 北京：机械工业出版社，2015.14郭斌,王彦明,陆艺等.冲床上下料机械手臂及驱动系统设计J.机械传动,2016,40(2),150153，157.15田乐帅.冲床上下料机械手的设计与研究D.青岛科技大学硕士学位论文,2016.16孙珑.冲压机上下料机械手的开发与研究D.华南理工大学硕士学位论文，2015.17覃南强,谭仲海.基于工业机器人的冲压自动上下料系统的设计J.企业科技与发展,2015,10(398），4345.18李娜.气动技术在冲压行业中的应用J.液压气动与密封,2016，2：73-75.19于衍伟.适于中小型冲床的经济性自动送料机械手研制J.锻压技术,2011，36（6）：6669.20王建明.自动线与工业机械手技术M.天津，天津大学出版社,2009.21钟全熊.冲压工艺及设备M.北京，北京理工大学出版社，2010.22郑峥.冲压注塑成型设备M.北京，机械工业出版社，2015.23ThomasRKurfess.RoboticsandAutomationHandbook.2005.23Andrzej J. Cebula,Paul J. Zsombor-Murray.Formulation of the workspace equation for wrist-partitioned spatial manipulatorsJ. Mechanism and Machine Theory . 2005 (7)文献综述文献综述一、工业机械手的工作原理机械手是工业机器人的一种，工业机器人是由三大部分六个子系统组成。三大部分是：机械部分、传感部分、控制是部分。六个子系统是：驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人环境交互系统、人机交互系统、控制系统。美国机器人工业协会(U.S.RIA)提出的工业机器人的定义为：“工业机器人是用来进行搬运材料、零件、工具等可再编程的多功能机械手， 或通过不同程序的调用来完成各种工作任务的特种装置。”由此可以得出工业机器人具有可编程、拟人化、通用性、机电一体化的显著特点。作为机器人其中一种的工业机械手，能模仿人手和臂的某些动作功能，按照固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动装置。机械手是最早出现的工业机器人，它可代替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。二、工业机械手的主要结构其主要是由执行机构、驱动机构、和控制系统三大部分组成。（1）机械手的执行机构可以分为手部、手臂和躯干等三部分。手部一般安装在手臂的前端其构造是模仿人的手指。手臂可以分为无关节臂和有关节臂，其主要作用是引导手指准确地抓住工件，并运送到所需要的位置上。躯干是安装手臂、动力源和执行机构的支架。（2）机械手的驱动机构主要有四种:液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动。其中以液压、气动用的最多，电动和机械用的较少。（3）机械手控制的要素包括工作顺序、到达位置、动作时间、运动时间、运动速度和加减速度等。机械手的控制可以分为点位控制、连续轨迹控制、力控制和智能控制方式等。三、工业机械手的国内外研究现状和发展趋势工业机械手作为机器人的一种，目前，工业机械手大部分还属于第一代，主要依靠工人进行控制；改进的方向主要是降低成本和提高精度。近 20 年来，气动技术的应用领域迅速拓宽，尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。电气可编程控制技术与气动技术相结合， 使整个系统自动化程度更高， 控制方式更灵活， 性能更加可靠；气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展，对气动技术提出了更多更高的要求；微电子技术的引入，促进了电气比例伺服技术的发展，现代控制理论的发展，使气动技术从开关控制进入闭环比例伺服控制，控制精度不断提高；由于气动脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和成本低廉等特点，国内外都在大力开发研究。机械手在机械制造行业中应用较多，发展也很快。目前主要用于注塑辅机上自动取出产品、机床、横锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先指定的作业程序来完成规定的操作。机械手的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。如位置发生稍许偏差时，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。在未来几年里它的发展趋势如下也越来越明显，可以归纳以下几点：（1）工业机械手性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修)。（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械手整机;国外已有模块化装配机械手产品问市。（3）工业机械手控制系统向基于 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）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、焊接机械手还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机械手则采用视觉、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）虚拟现实技术在机械手中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机械手操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机械手。（6）当代遥控机械手系统的发
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