夾片自動上下料機構的設計,自動,上下,機構,設計 畢業(yè)設計(論文)開題報告 題目：夾片自動上下料機構的設計 1. 畢業(yè)設計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內外相關研究情況） 題目背景、研究意義： 夾片是預應力工程中不可缺少的一個重要零件。在各類橋梁、超重超大構件提升、橋梁轉體等領域的工程施工中，都會用到大量的錨具和夾片。在夾片加工過程中，如車削小端面、外錐、內錐、倒角等加工工序時，要把夾片送上數(shù)控車床高速旋轉的主軸上的脹緊套上。由于車床主軸高速旋轉，對手工上料的操作工人存在極大的安全隱患。尤其是隨著生產規(guī)模的擴大，工人每天勞動8個小時，在這8個小時內，都是在不停的做上料、下料、檢測工作，這些工作簡單而且不用多大的力氣，但都是無休止的重復勞動，要耗費大量的精力，一旦工人疲勞了就可能走神而發(fā)生意外事故，安全隱患時刻威脅著操作工人。為此我們設計了夾片車削時的自動上下料機構，以降低工人的勞動強度，提高勞動生產率，同時保障工人的人身安全。 國內外相關研究情況： 國外機器人領域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢: (1)工業(yè)機器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)，而單機價格不斷下降，平均單機價格從91年的10.3萬美元降至97年的6.5萬美元。 (2)機械結構向模塊化、可重構化發(fā)展。例如關節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化:由關節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構造機器人整機;國外已有模塊化裝配機器人產品問市。 (3)工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、網(wǎng)絡化;器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結構:大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。 (4)機器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機器人還應用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術來進行環(huán)境建模及決策控制;多傳感器融合配置技術在產品化系統(tǒng)中已有成熟應用。 (5)虛擬現(xiàn)實技術在機器人中的作用已從仿真、預演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機器人操作者產生置身于遠端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機器人。 (6)當代遙控機器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機器人的人機交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機器人走出實驗室進入實用化階段。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機器人就是這種系統(tǒng)成功應用的最著名實例。 (7)機器人化機械開始興起。從94年美國開發(fā)出“虛擬軸機床”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一，紛紛探索開拓其實際應用的領域。我國的工業(yè)機器人從80年代“七五”科技攻關開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關，目前己基本掌握了機器人操作機的設計制造技術、控制系統(tǒng)硬件和軟件設計技術、運動學和軌跡規(guī)劃技術，生產了部分機器人關鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人;其中有130多臺套噴漆機器人在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產線(站)上獲得規(guī)模應用，弧焊機器人己應用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來看，我國的工業(yè)機器人技術及其工程應用的水平和國外比還有一定的距離，如:可靠性低于國外產品:機器人應用工程起步較晚，應用領域窄，生產線系統(tǒng)技術與國外比有差距;在應用規(guī)模上，我國己安裝的國產工業(yè)機器人約200臺，約占全球已安裝臺數(shù)的萬分之四。以上原因主要是沒有形成機器人產業(yè)，當前我國的機器人生產都是應用戶的要求，“一客戶，一次重新設計”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產業(yè)化前期的關鍵技術，對產品進行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設計，積極推進產業(yè)化進程.我國的智能機器人和特種機器人在“863”計劃的支持下，也取得了不少成果。其中最為突出的是水下機器人，6000m水下無纜機器人的成果居世界領先水平，還開發(fā)出直接遙控機器人、雙臂協(xié)調控制機器人、爬壁機器人、管道機器人等機種:在機器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎技術的開發(fā)應用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎。但是在多傳感器信息融合控制技術、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機器人、智能裝配機器人、機器人化機械等的開發(fā)應用方面則剛剛起步，與國外先進水平差距較大，需要在原有成績的基礎上，有重點地系統(tǒng)攻關，才能形成系統(tǒng)配套可供實用的技術和產品，以期在“十五”后期立于世界先進行列之中。 2. 本課題研究的主要內容和擬采用的研究方案、研究方法或措施 主要研究內容： （1）根據(jù)組合機構的運動學原理，設計一個組合機構，應用于夾片自動上下料機構中。預設該自動上下料機構的運動行程為：水平搬運行程為480mm，豎直行程為100mm。? （2）應用機械制圖的專業(yè)知識，繪制該夾片上下料機構的裝配圖和零件圖。 擬采用的研究方案： 夾片的零件圖如圖1所示。 圖1夾片零件圖 其加工流程主要經(jīng)過以下11道工序： 下料→擠壓外錐面→鉆內孔、鉸孔→打鋼字→車小端面、外錐(含槽)、內錐、倒角→車內錐→攻牙→鋸開→熱處理→滾砂→包裝。 在完成車削小端面、外錐(含槽)、內錐、倒角等加工工序時，只要把夾片送到數(shù)控車床高速旋轉的主軸上的脹緊套上即可，操作十分簡單。但車床主軸高速旋轉，對手工上料的操作工人存在極大的安全隱患。 為此我設計了夾片車削時的自動上下料機構，來改善工人的制造環(huán)境。整個自動上料機構主要分兩部分，手部抓取部分與主體移動部分： 手部結構采用最常用的外卡式兩指鉗爪，夾緊方式用常閉式彈簧夾緊，松開時，用單作用式氣缸，此種結構較為簡單，制造方便。結構示意圖如下圖2所示： 圖2手部結構圖 主體移動部分擬采用兩種方案： 1. 方案一采用氣缸的形式來實現(xiàn)平移和上升兩個自由度。氣缸的原理及結構簡 單，易于安裝維護，對于使用者的要求不高。氣缸的動作迅速、反應快，控制系統(tǒng)及執(zhí)行機構都非常簡單，每個氣缸只需配置一個電磁閥就可完成氣路的切換，進行運動控制，氣缸發(fā)生故障的概率也比較小，維護簡單方便，成本也低。此方案的結構簡圖如下圖3所示： 圖3方案一主體移動部分機構圖 2. 方案二采用兩組步進電機帶動絲杠實現(xiàn)兩個方向的自由度。此方案的優(yōu)點是 定位精度高，但是動作緩慢，影響效率，結構復雜，成本也高。此方案結構簡圖如下圖4所示： 圖4方案二主要體移動部分機構圖 由于本設計要實現(xiàn)的兩個自由度為水平行程480mm，豎直行程100mm。分析發(fā)現(xiàn)，水平的行程較大，如若采用電機驅動則耗費時間很長，嚴重影響工件加工的效率。而豎直行程較短，為了使工件定位精度更高，可采用電機驅動。綜合以上兩個方案的優(yōu)缺點，最終選擇的方案為水平方向采用氣缸驅動，而豎直方向則采用步進電機驅動絲杠實現(xiàn)上升動作。最終方案簡圖如下圖5所示： 圖5最終方案主體移動部分結構圖 3. 本課題研究的重點及難點，前期已開展工作 本課題研究的重點： 此設計的重點主要是定位精度，定位精度直接影響到工件的加工精度。另一方面， 整個上料機構的一個周期時間也是很重要的方面，直接影響到工件加工的效率。 前期已開展工作： 查找了大量資料，首先了解了夾片的用途及零件尺寸圖，其次對于整個上料機構的方案進行了多方面的研究及對比，最終確定了該機構方案。 4. 完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫） 第1~3周：調研并收集資料，撰寫開題報告，進行開題答辯。 第4~6周：確定該機構的設計方案和整體結構。 第7~11周：完成該機構的機構設計計算。 第12~15周：完成夾片上下料機構的裝配圖。 第16~18周：完成論文撰寫，準備答辯。 5 指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導教師： 年 月 日 6 所在系審查意見： 系主管領導： 年 月 日 參考文獻 [1] 成大先.機械設計手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社，2004. [2] 李書平,韋建軍,方強等.夾片沖字自動裝置創(chuàng)新設計[J].煤礦機械.2009.3（10):113-114. [3] 肖南峰等編著.工業(yè)機器人[M].北京:機械工業(yè)出版，2011.10-20. [4] 徐鴻本.機床夾具設計手冊[M].遼寧科學技術出版社，2003. [5] 王少懷.機械設計師手冊(上冊)[M].電子工業(yè)出版社，2006. [6] 李書平,陳岳坪,范聚吉等.夾片自動上下料機構設計[J].機械設計與制造，2011.08-08. [7] 宋旦鋒.模塊化氣動裝卸機械手的研究與開發(fā)[D].南京理工大學，2004. [8] 詹啟賢.自動機械設計[M].北京:中國輕工業(yè)出版社，1994. [9] 常淑鳳.自動上下料裝置的設計與研究[M].電腦知識與技術[J]，2009.10-05. [10] 孟憲源.現(xiàn)代機構手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社，1994. [11] 劉少麗.淺談工業(yè)機器人手設計[J].機電工程技術，2011，(06):45-48. [12] 趙長明,劉萬菊.數(shù)控加工工藝及設備[M].北京:高等教育出版社，2003. [13] 范炳炎.數(shù)控加工程序編制[M].北京:航空工業(yè)出版社，1990. [14] 程立艷.五自由度裝卸機械手設計與分析[D].西華大學，2012. [15] 于春.數(shù)控機床編程及應用[M].北京:高等教育出版社，2001. [16] 許祥泰,劉艷芳.數(shù)控加工編程實用技術[M].北京:機械工業(yè)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 teacher’s knowledge growth . In D.Freeman and J.C.Richards (eds.). Teacher Learning in Language Teaching . New York: Cambridge University Press. 1996. pp.50-78. [19] Spivak,G. “Can the Subaltern Speak?”. In C.Nelson & L. Grossberg(eds.). Victory in Limbo: Imigism . Urbana: University of Illinois Press, 1988, pp.271-313