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*******本科畢業(yè)設計開題報告 學 院 機械工程 學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 **級**班 設計題目 自動上下料機械手系統(tǒng)設計 學生姓名 **** 學 號 ********* 指導教師 ***** 職稱/學歷 講師/研究生 課題來源 生產實際 課題類型 設計 1. 選題背景(含國內外相關研究綜述及評價)與意義 （1）選題背景 隨著中國科技的進步，當代制造業(yè)的發(fā)展，越來越多的公司為了提高生產率，降低工人的勞動強度，從而引進了機械手技術。機械手并不單單是代替人勞動，它是一種綜合了人的特長和機器特長的一種機械電子設備。機械手能代替人類完成危險、重復枯燥的工作，以減輕人類的勞動強度，提高勞動生產力。機械手在零部件組裝、加工工件的搬運與拆卸等制造業(yè)中得到了廣泛應用，特別是在自動化數控機床、組合機床上使用更普遍。 目前，機械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中一個重要組成部分，由機床與機械手共同構成柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元，不僅適應于中、小批量生產，還可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置。這種系統(tǒng)不僅結構緊湊，而且適應性很強，當工件變更時，柔性生產系統(tǒng)很容易改變，有利于企業(yè)不斷更新適銷對路的品種，提高產品質量，更好地適應市場競爭的需要。 （2）國內外研究現狀 世界上第一臺機械手在1962年誕生于美國，它的結構是：機體上安裝一個回轉長臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機構，控制系統(tǒng)是示教形的。隨著科技的進步與人們不懈努力的探索，美國又不斷地推出了數控示教再現型機械手、Vewrsatran機械手等。起步晚于美國五、六年的日本緊追不舍，在經歷了發(fā)展期、試用期后，日本的機械手產業(yè)迅速發(fā)展，一舉成為“機械手王國”。目前國際上最著名的、具有影響力的機械手供應商主要是美國的Adept Technologe、American Robot，日系中的安川、OTC、松下、FANUC等公司歐洲系中的德國KUKA、瑞典ABB、意大利的GOMAU及奧地利的IGM公司。 1978年以來，我國開始著手對機械手的研究。其中上海交通大學機械手研究所是我國最早從事機械手的研究機構之一。被譽為“中國機械手之父”的蔣新松率先開展機械手研究，創(chuàng)建我國水下機械手產業(yè)。經過幾代人的艱苦奮斗和不懈努力，在這一領域我國取得了一定的成績。目前主要應用于機械加工工業(yè)、汽車制造工業(yè)、食品加工行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)以及物流等領域中。今天，機械手產業(yè)已經呈現星火燎原之勢，但由于國內在機械手方面起步晚，發(fā)展比較慢，導致中國一直不能夠掌握制造核心制造技術，在質量的精度上一直和發(fā)達國家存在著差距，例如伺服電動機和汽車上的減速器均采用德國和日本進口。與國內相比，國外電機具有密度高、發(fā)熱低、運轉平穩(wěn)、制動性能好等優(yōu)點被廣泛應用于工業(yè)機器上。 （3）研究意義 本課題主要為一種自動上下料機械手系統(tǒng)設計與研究，通過對機械手各組成部分的分析和比較以及查閱文獻，最終設計出一種基于PLC控制的機械手，主要意義有： 1.通過對機械手的設計和研究，熟悉機械手的組成原理、運動原理，了解國內外機械手的發(fā)展狀況，提高實踐應用和工作能力。如：查閱文獻、分析計算能力以及繪圖能力，樹立正確的設計思想和使用技術資料、國家標準等手冊、圖冊工具書進行設計計算的能力、數據處理、編寫技術文件等方面的工作能力。 2.畢業(yè)設計旨在培養(yǎng)自己的創(chuàng)新、分析、解決及總結問題的能力；培養(yǎng)我們綜合運用所學的基礎知識、基礎理論、基礎技能和聯系實際生產的能力，最終提高解決實際問題的能力。 3.通過畢業(yè)設計，了解機械手相關方面的知識，可以對機械手有一個初步的認識。自動化是目前國內發(fā)展最快的工業(yè)趨勢之一，而機械手是實現自動化控制、工作中最重要的一個環(huán)節(jié)。因此，通過對機械手的研究能快速提高我國工業(yè)水平，實現更好的發(fā)展。 目前，數控機床在我國發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、智能化、綠色化已經成為數控機床發(fā)展的趨勢和方向。中國作為一個制造業(yè)大國，主要還是依靠勞動力、價格、資源等方面的優(yōu)勢，而在產品的技術創(chuàng)新和自主開發(fā)方面與國外同行還有很大的差距。中國應加大改革創(chuàng)新力度，加強自主創(chuàng)新能力，加快生產效率和生產精度，而機械手的出現正是解決了普通數控機床定位不準確，加工精度達不到要求等問題。因此，把機械手和數控機床組合不僅能夠加快加工速率，還能夠適應于不同批量零件的生產，并且有利于節(jié)省工件輸送費用。因此，設計出自動上下料機械手具有重要意義。 2. 選題的主要任務及目標 （1）研究機械手的構造，了解其工作原理和特點。 （2）研究自動上下料機械手的控制系統(tǒng)，選擇合適的控制方案。 （3）分析機械手在工作時候的受力情況，根據設計要求對機械手的主要零件進行設計和計算。 （4）根據任務要求及計算結果，繪制機械手的總裝配圖以及控制系統(tǒng)結構圖。 3. 選題研究的主要內容及擬解決的主要問題 （1）研究內容 1.機械手的末端操作器作為機械手的重要部位，因此相對于其他機械手要求有高的穩(wěn)定性和定位要求。 2.選擇機械手的坐標形式以及自由度。 3.對機械手的執(zhí)行系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、控制以及檢測系統(tǒng)的設計，其中最主要的是通過對PLC輸入/輸出地址的分配、控制程序的設計進而控制機械手，實現自動上下料。 4.從現有的資料和設備中選取機械手作為參考，并在此基礎上進行創(chuàng)新,并且了解自己設計的機械手適用的市場和人群，機構有哪些方面的不足和優(yōu)勢，從而不斷改進機械手的設計。 （2）擬解決的主要問題 1）擬定機械手的工作原理，選擇合適的驅動方式和控制方式。 2）根據主要的技術參數和相關的技術要求，確定其傳動方案和機械手的總計布局。 3）通過對機械手各機構的分析和整合，使傳動、加工、檢測、控制等系統(tǒng)能夠實現一體化，使相關部分的功能得到充分協調的發(fā)揮，做到物盡其用。 4. 主要參考文獻(須包括書名、作者、出版年和出版社名稱等) [1]鄧文俊.磁瓦自動生產線機械手系統(tǒng)的研究及開發(fā)[D].浙江理工大學.2016. [2]李昌輝.自動上料機械手系統(tǒng)開發(fā)[D].哈爾濱工業(yè)大學.2009. [3]陳從平.銅電解陽極自動生產線上、下料機械手的設計與研究[D].昆明理工大學.2002. [4]鄶紅藝.自動下料機的機械結構設計與研究[D].中北大學.2017. [5]周飛.M1020無心外圓磨床自動上料機設計[D].西京學院.2016. [6]方靈峰.電芯自動上下料機械手系統(tǒng)的研發(fā)[D].浙江理工大學.2016. [7]顧以進.鈑金沖壓自動上下料機械手的研究與開發(fā)[D].哈爾濱工業(yè)大學.2014. [8]談業(yè)明.腳輪支架沖壓自動化生產線的設計開發(fā)及其實現[D].東南理工大學. 2012. [9]黃青青.基于機器視覺的自動上料機械手運動控制[D].東華大學.2015. [10]鐘雪崗.貴金屬首飾加工自動上下料機械手的研制[D].哈爾濱工業(yè)大學.2015. [11]杜雪亮.基于工業(yè)PC運動控制的陶瓷制品全自動取放料機械手的研制[D].天津工業(yè)大學.2012. [12]張俊.基于視覺定位的自動上下料機械手系統(tǒng)研究[D].石家莊鐵道大學.2012. [13]濮良貴,陳國定,吳立言.機械設計第九版[M].高等教育出版社.2013. [14]鄧大偉.基于 PLC 控制的氣動機械手研制[D].哈爾濱工業(yè)大學.2010. [15]黃晨華,毛桂生.上下料工業(yè)機械手結構設計及仿真研究[J].機械設計與制造. 2013(3):162-164. [16]郭洪武.淺析機械手的應用與發(fā)展趨勢[J].中國西部科技.2012(10):10-12. 5. 在規(guī)定時間段內,設計內容進度計劃 2017.10.21-2017.11.05 搜集圖紙及相關資料； 2017.11.06-2017.12.15 編寫文獻綜述，完成開題報告編制工作并上交； 2017.12.16-2018.04.10 自動上下料機械手系統(tǒng)設計初稿完成并上交； 2018.04.11-2018.04.25 自檢及完成自動上下料機械手系統(tǒng)設計終稿和圖紙終稿； 2018.04.26-2018.04.30 準備答辯并完善知識空缺； 2018.05.02-2018.05.06 畢業(yè)答辯。 指導教師意見 指導教師簽字: 年 月 日 教研室意見 教研室主任簽字: 年 月 日 備注:1.課題類型：論文、設計 2.課題來源分為生產實際、社會實際、實驗實習、科研課題和其他等。 - 3 -