夾片自動上下料機構(gòu)的設(shè)計,自動,上下,機構(gòu),設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 題目：夾片自動上下料機構(gòu)的設(shè)計 1. 畢業(yè)設(shè)計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況） 題目背景、研究意義： 夾片是預(yù)應(yīng)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(gòu)件提升、橋梁轉(zhuǎn)體等領(lǐng)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(nèi)錐、倒角等加工工序時，要把夾片送上數(shù)控車床高速旋轉(zhuǎn)的主軸上的脹緊套上。由于車床主軸高速旋轉(zhuǎn)，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(chǎn)規(guī)模的擴大，工人每天勞動8個小時，在這8個小時內(nèi)，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(fù)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(shè)計了夾片車削時的自動上下料機構(gòu)，以降低工人的勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率，同時保障工人的人身安全。 國內(nèi)外相關(guān)研究情況： 國外機器人領(lǐng)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(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)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(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機器人整機;國外已有模塊化裝配機器人產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化;器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu):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(yīng)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(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制;多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。 (5)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機器人。 (6)當(dāng)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(gòu)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(jìn)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(yīng)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(yīng)用的領(lǐng)域。我國的工業(yè)機器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前己基本掌握了機器人操作機的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機器人關(guān)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(chǎn)線(站)上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機器人己應(yīng)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(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，如:可靠性低于國外產(chǎn)品:機器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距;在應(yīng)用規(guī)模上，我國己安裝的國產(chǎn)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(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國的機器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新設(shè)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(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)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(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機器人、雙臂協(xié)調(diào)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(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、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(yīng)用方面則剛剛起步，與國外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績的基礎(chǔ)上，有重點地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進(jìn)行列之中。 2. 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施 主要研究內(nèi)容： （1）根據(jù)組合機構(gòu)的運動學(xué)原理，設(shè)計一個組合機構(gòu)，應(yīng)用于夾片自動上下料機構(gòu)中。預(yù)設(shè)該自動上下料機構(gòu)的運動行程為：水平搬運行程為480mm，豎直行程為100mm。? （2）應(yīng)用機械制圖的專業(yè)知識，繪制該夾片上下料機構(gòu)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(nèi)孔、鉸孔→打鋼字→車小端面、外錐(含槽)、內(nèi)錐、倒角→車內(nèi)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(nèi)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(zhuǎn)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(zhuǎn)，對手工上料的操作工人存在極大的安全隱患。 為此我設(shè)計了夾片車削時的自動上下料機構(gòu)，來改善工人的制造環(huán)境。整個自動上料機構(gòu)主要分兩部分，手部抓取部分與主體移動部分： 手部結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)較為簡單，制造方便。結(jié)構(gòu)示意圖如下圖2所示： 圖2手部結(jié)構(gòu)圖 主體移動部分?jǐn)M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(jié)構(gòu)簡 單，易于安裝維護(hù)，對于使用者的要求不高。氣缸的動作迅速、反應(yīng)快，控制系統(tǒng)及執(zhí)行機構(gòu)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(jìn)行運動控制，氣缸發(fā)生故障的概率也比較小，維護(hù)簡單方便，成本也低。此方案的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖3所示： 圖3方案一主體移動部分機構(gòu)圖 2. 方案二采用兩組步進(jìn)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(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本也高。此方案結(jié)構(gòu)簡圖如下圖4所示： 圖4方案二主要體移動部分機構(gòu)圖 由于本設(shè)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(qū)動則耗費時間很長，嚴(yán)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(qū)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(qū)動，而豎直方向則采用步進(jìn)電機驅(qū)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(jié)構(gòu)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(shè)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(gòu)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(gòu)的方案進(jìn)行了多方面的研究及對比，最終確定了該機構(gòu)方案。 4. 完成本課題的工作方案及進(jìn)度計劃（按周次填寫） 第1~3周：調(diào)研并收集資料，撰寫開題報告，進(jìn)行開題答辯。 第4~6周：確定該機構(gòu)的設(shè)計方案和整體結(jié)構(gòu)。 第7~11周：完成該機構(gòu)的機構(gòu)設(shè)計計算。 第12~15周：完成夾片上下料機構(gòu)的裝配圖。 第16~18周：完成論文撰寫，準(zhǔn)備答辯。 5 指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導(dǎo)教師： 年 月 日 6 所在系審查意見： 系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 參考文獻(xiàn) [1] 成大先.機械設(shè)計手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004. 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