安全帶卷加速敏感器組件自動(dòng)裝配機(jī)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、SW三維】
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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)前期工作材料學(xué)生姓名: 學(xué)號(hào): 教 科 部: 機(jī)械電子教科部 專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 設(shè)計(jì)(論文)題目: 安全帶卷加速敏感器組件自 動(dòng)裝配機(jī)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師: 材 料 目 錄序號(hào)名 稱數(shù)量備注1畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)選題、審題表12畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書13畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)實(shí)習(xí)調(diào)研報(bào)告14畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告(含文獻(xiàn)綜述)15畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯(含原文)16畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中期檢查表1 2014年 4月 4日注:畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中期檢查工作結(jié)束后,請將該封面與目錄中各材料合訂成冊,并統(tǒng)一存放在“畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)資料袋中(打印件一律用A4紙型)。畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)選題、審題表學(xué) 院選 題教 師姓名專 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)技術(shù)職務(wù)講師申報(bào)課題名稱安全帶卷加速敏感器組件自動(dòng)裝配機(jī)設(shè)計(jì)課題性質(zhì)課題來源ABCD課題簡介自動(dòng)裝配是當(dāng)前應(yīng)廣泛的一種制造工藝,在生產(chǎn)生活中日益受到重視。本課題針對實(shí)際零件的制造需求,設(shè)計(jì)滿足企業(yè)專門零件加工需要的自動(dòng)裝配機(jī)器人,使學(xué)生了解專用加工設(shè)備設(shè)計(jì)和應(yīng)用特點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生解決機(jī)械制造業(yè)中一些實(shí)際技術(shù)問題的能力。設(shè)計(jì)(論文)要 求(包括應(yīng)具備的條件)學(xué)生應(yīng)具備較好的機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí),機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、機(jī)器人課程掌握較好,成績優(yōu)良;應(yīng)熟悉課題所需的CAD等工具軟件。課題預(yù)計(jì)工作量大小大適中小課題預(yù)計(jì)難易程度難一般易所在專業(yè)審定意見:負(fù)責(zé)人(簽名): 2014年 1月 16日院主管領(lǐng)導(dǎo)意見: 簽名: 2014年 1月 16 日說明:1、該表作為本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題申報(bào)時(shí)專用,由選題教師填寫,經(jīng)所在專業(yè)有關(guān)人員討論,負(fù)責(zé)人簽名后生效;2、有關(guān)內(nèi)容的填寫見背面的填表說明,并在表中相應(yīng)欄打“”課題一旦被學(xué)生選定,此表須放在“畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)資料袋”中存檔。填 表 說 明1、該表的填寫只針對1名學(xué)生做畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)時(shí)選擇使用,如同一課題由2名及2名以上同學(xué)選擇,應(yīng)在申報(bào)課題的名稱上加以區(qū)別(加副標(biāo)題),并且在“設(shè)計(jì)(論文)要求”一欄上加以體現(xiàn)。2、“課題性質(zhì)”一欄:結(jié)合科研;結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際;結(jié)合大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃;結(jié)合學(xué)科研競賽;模擬仿真;其它。3、“課題來源”一欄:A、自然科學(xué)基金與部、省、市級(jí)以上科研課題;B、企、事業(yè)單位委托課題;C、校、院(系)級(jí)基金課題;D、自擬課題。4、“課題簡介”一欄:主要指研究設(shè)計(jì)該課題的背景介紹及目的、意義。5、“設(shè)計(jì)(論文)要求(包括應(yīng)具備的條件)”一欄:主要指本課題技術(shù)方面的要求,而“條件”指從事課題必須具備的基本條件(如儀器設(shè)備、場地、文獻(xiàn)資料等)。畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書教 科 部: 機(jī)械電子教科部 專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名: 學(xué)號(hào): 畢業(yè)(論文)題目: 安全帶卷加速敏感器組件自動(dòng)裝配機(jī)設(shè)計(jì) 起 迄 日 期: 設(shè)計(jì)(論文)地點(diǎn): 指 導(dǎo) 老 師: 專 業(yè) 負(fù) 責(zé) 人: 發(fā)任務(wù)書日期: 任務(wù)書填寫要求1、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書由指導(dǎo)老師根據(jù)各課題的具體情況填寫,經(jīng)學(xué)生所在專業(yè)的負(fù)責(zé)人審查、學(xué)院分管領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生;2、任務(wù)書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式(可在本學(xué)院網(wǎng)頁上下載)打印,不得隨便涂改或潦草書寫,禁止打印在其它紙上后剪貼;3、任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容,必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)完成的情況相一致,若有變更,應(yīng)當(dāng)經(jīng)過所在專業(yè)的教科部及學(xué)院主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫;4、任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“教科部”、“專業(yè)”等名稱的填寫,應(yīng)寫中文全稱,不能寫數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號(hào)”要寫全號(hào),不能只寫最后2位或1位數(shù)字;5、任務(wù)書內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”的填寫,應(yīng)按照國標(biāo)GB 7714-87文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則的要求書寫,不能有隨意性;6、有關(guān)年月日等日期的填寫,應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 7408-94數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法規(guī)定的要求,一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2005年3月21日”或“2005-03-21”。畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書1、本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題應(yīng)達(dá)到的目的:通過課題研究,使學(xué)生掌握機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)、分析的方法,并且熟悉使用一種CAD軟件,著重培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)和自動(dòng)裝配機(jī)器人設(shè)計(jì)技術(shù)知識(shí)的能力,以及獨(dú)立解決和分析實(shí)際問題的能力。2、本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題任務(wù)的內(nèi)容和要求(包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等):自動(dòng)裝配是當(dāng)前應(yīng)廣泛的一種制造工藝,在生產(chǎn)生活中日益受到重視。本課題針對企業(yè)實(shí)際零件的制造需求和自動(dòng)裝配技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)滿足企業(yè)專門零件加工需要的自動(dòng)裝配機(jī)。主要針對專門零件,結(jié)合其裝配工藝特點(diǎn),設(shè)計(jì)滿足企業(yè)實(shí)際工藝要求的專用自動(dòng)裝配機(jī)器人,為企業(yè)生產(chǎn)提供有效的手段和方法。主要任務(wù):1)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料15篇以上,并完成指定的不少于五千印刷符的英文資料翻譯,掌握自動(dòng)裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法,學(xué)會(huì)使用相關(guān)手冊完成設(shè)計(jì)任務(wù);2)明確本題目的設(shè)計(jì)參數(shù),技術(shù)條件,根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)完成自動(dòng)裝配系統(tǒng)方案的擬定,繪制全套自動(dòng)裝配夾具和機(jī)器人的機(jī)械零件圖、裝配圖;3)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書1、對本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題成果的要求(包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等):1)機(jī)器人零件圖一套;2)自動(dòng)裝配夾具和機(jī)器人裝配圖一份;3)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文一份。4、主要參考文獻(xiàn):1 李陸山. 安全帶卷收預(yù)緊裝置J. 汽車運(yùn)用. 2000,07:28-432 尚久浩主編.自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)M. 中國輕工業(yè)出版社, 2003 ,02:18-253 融亦鳴等著.計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)M. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2002,06:34-564 Walter Frick. 需要定制的自動(dòng)化系統(tǒng)J. 現(xiàn)代制造. 2008,28):5 歲豐. 新型自動(dòng)裝配線J. 管理科學(xué)文摘. 1996,08:27-376 趙錫芳. 智能裝配機(jī)器人機(jī)構(gòu)的研究和發(fā)展J. 機(jī)器人. 1990,04:17-277 叢明,錢文瀚,張堅(jiān)志. 自動(dòng)裝配線故障分析與研究J. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 1994,10:39-458 王鏞. 自動(dòng)化裝配技術(shù)的研究與發(fā)展J. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 1990,11:47-519 李瑾,李婕,陳濤. 隨夾的自動(dòng)定位夾緊裝置的設(shè)計(jì)J. 制造技術(shù)與機(jī)床. 2010,12:50-5510 孫銘啟. 機(jī)器人在裝配作業(yè)中的應(yīng)用J. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 1994,09:33-3511 姜中威. 自動(dòng)化裝配技術(shù)與柔性裝配系統(tǒng)探索J. 黑龍江科技信息. 2004,10:11-1712 平雪良,陶宇,葉晶,董寧. 基于坐標(biāo)系的自動(dòng)裝配方法的研究與實(shí)現(xiàn)J. 機(jī)械設(shè)計(jì). 2011,11:23-2613 張肇富. 自動(dòng)裝配零件的檢測裝置J. 上海計(jì)量測試. 1997,06:13-1714 張萍,廖文和,劉長毅. 基于裝配特征的零件自動(dòng)裝配J. 機(jī)械制造與自動(dòng)化. 2004,05:21-2415 林繩宗. 國外制造業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)狀及其發(fā)展趨向J. 世界產(chǎn)品與技術(shù). 1996,02:47-50畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書5、本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題工作進(jìn)度計(jì)劃起止日期工 作 內(nèi) 容1.203.13.14.54.54.254.255.155.155.24查閱資料,完成外文資料的翻譯;明確本題目的設(shè)計(jì)參數(shù),技術(shù)條件,根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)完成自動(dòng)裝配系統(tǒng)方案確定,繪自動(dòng)裝配夾具和機(jī)器人裝配圖;完成自動(dòng)裝配夾具和機(jī)器人零件圖的繪制;撰寫論文,指導(dǎo)老師審閱;準(zhǔn)備畢業(yè)論文答辯;所在專業(yè)審核意見:負(fù)責(zé)人: 年 月 日學(xué)院意見:院長:年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)實(shí)習(xí)調(diào)研報(bào)告學(xué) 生 姓 名: 張 翔 學(xué)號(hào): 專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指 導(dǎo) 老 師: 參觀實(shí)習(xí)報(bào)告為做好畢業(yè)設(shè)計(jì),學(xué)校組織我們參觀實(shí)習(xí),這是我們機(jī)械專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)中不可缺少的組成部分,并作為一個(gè)獨(dú)立的項(xiàng)目列入畢業(yè)設(shè)計(jì)的安排中。其目的在于通過實(shí)習(xí)使學(xué)生獲得基本生產(chǎn)的感性知識(shí),理論聯(lián)系實(shí)際,擴(kuò)大知識(shí)面;同時(shí)專業(yè)實(shí)習(xí)又是鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生業(yè)務(wù)能力及素質(zhì)的重要渠道,培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)生具有創(chuàng)新的精神,拓展我們的發(fā)散性思維,也是學(xué)生接觸社會(huì)的一個(gè)重要途徑,體驗(yàn)企業(yè)工作的內(nèi)容和方法。這些實(shí)際知識(shí),對我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中起著十分有意義的作用。同時(shí)對我們以后在工作崗位上是從事技術(shù)方面的工作還是管理方面的工作,都將有很大的幫助。帶著激動(dòng)而興奮的心情,我們來到了目的地進(jìn)行參觀。在老師的安排下,我們參觀了揚(yáng)州揚(yáng)力集團(tuán)。揚(yáng)力集團(tuán)位于長三角沿江工業(yè)走廊核心區(qū)域的揚(yáng)州經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)內(nèi),集團(tuán)注冊資本總額1億元,占地總面積1500畝,固定資產(chǎn)總值7.5億元,集團(tuán)以江蘇揚(yáng)力集團(tuán)有限公司(前身為揚(yáng)州第二鍛壓機(jī)床廠)為母公司,轄有揚(yáng)力集團(tuán)數(shù)控公司、揚(yáng)力集團(tuán)液壓公司、揚(yáng)力集團(tuán)重 型公司、江蘇揚(yáng)力鑄鍛公司、揚(yáng)力集團(tuán)精機(jī)公司等5家子公司。此次,我們主要參觀了數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)車間,通過公司負(fù)責(zé)人的介紹,我了解了揚(yáng)力集團(tuán)數(shù)控公司長期致力于數(shù)控機(jī)床的開發(fā)與研究,主要產(chǎn)品有MP系列30T-50T 液壓數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床、EP20系列全伺服數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床;MB 系列電液伺服同步數(shù)控折彎機(jī);MS系列數(shù)控剪板機(jī);AP1212系列汽車縱梁平板數(shù)控沖柔性加工單元以及ML系列數(shù)控激光切割機(jī)并且長期致力于沖、剪、折、激光等各類中高 檔金屬板材加工機(jī)械的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空、汽車、軍工、電器、五金、造幣等生產(chǎn)領(lǐng)域,并遠(yuǎn)銷歐美、東南亞等幾十個(gè)國家和地區(qū)。 在完善現(xiàn)代企業(yè)制度的進(jìn)程中,楊力集團(tuán)凸顯出生產(chǎn)規(guī)?;l(fā)展專業(yè)化、管理規(guī)范化、營銷網(wǎng)絡(luò)化、研發(fā)系列化、產(chǎn)權(quán)自主化、服務(wù)優(yōu)質(zhì)化、員工知識(shí)化的特點(diǎn),并通過管理求新、技術(shù)創(chuàng)新、設(shè)備更新,以及集品種、品質(zhì)、品位于一體的“三品戰(zhàn)略” ,贏得了科技優(yōu)勢、質(zhì)量優(yōu)勢和市場優(yōu)勢。近3年來,集團(tuán)銷售總額連續(xù) 三年占據(jù)國內(nèi)同行業(yè)榜首,先后獲“江蘇省百強(qiáng)重點(diǎn)高新技企業(yè)”“國家重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)”“國家級(jí)邗江數(shù)控金屬板材加工機(jī)械產(chǎn)業(yè)基地骨干企業(yè)”和“中國機(jī)械500強(qiáng)”等稱號(hào), “揚(yáng)力”商標(biāo)也被評(píng)為中國馳名商標(biāo)。通過工程師的詳細(xì)介紹和數(shù)控機(jī)床實(shí)體,我對數(shù)控方面有了更進(jìn)一步的熟悉,我想這對我在專業(yè)知 識(shí)方面的學(xué)習(xí)有很大的幫助。接下來我們有參觀了揚(yáng)州寶來得科技實(shí)業(yè)有限公司。寶來得集團(tuán)成立于1952年,是全球領(lǐng)先的粉末冶金專業(yè)制造商。集團(tuán)生產(chǎn)的產(chǎn)品涵蓋汽車零部件、電動(dòng)工具零件、家電零件、OA零件和電機(jī)含油軸承等,集團(tuán)一直努力地提高客戶產(chǎn)品的整體性能。揚(yáng)州寶來得科技實(shí)業(yè)有限公司是有香港寶來得和揚(yáng)州盛得機(jī)械公司于1993年合資成立,年銷售額逾5億人民幣,為中國最大的粉末冶金制品廠之一。公司全體正積極的為客戶提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品及配套服務(wù)而努力不懈。公司提供的產(chǎn)品材料齊全,材料包括銅基合金、鐵基合金、銅鐵合金、不銹鋼材料和特種專利材料等。公司憑借著經(jīng)典產(chǎn)品例如軸承產(chǎn)品、MIM產(chǎn)品等使客戶產(chǎn)品的安 全性能得到提高。在公司技術(shù)人員的帶領(lǐng)下,我們參觀了整個(gè)粉末冶金生產(chǎn)流程,參觀了例如模具加工、成形、燒結(jié)、整形、熱處理、電鍍、表面蒸汽處理、等離子氮化以及機(jī)械加工等生產(chǎn)車間。公司技術(shù)人員給我們講解了產(chǎn)品的整個(gè)加工過程以及加工過程這些流程中所需要的先進(jìn)設(shè)備。 從這次的經(jīng)歷中,讓我明白了只有實(shí) 踐才能讓我們提高,學(xué)習(xí)書本的知識(shí),是為了在實(shí)踐中運(yùn)用,在從中體會(huì)總結(jié)經(jīng) 驗(yàn),提高自身技能和實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。學(xué)習(xí)理論是為實(shí)踐做準(zhǔn)備,掌握好理論原理,才 能在實(shí)踐過程中不盲從,或者不知所云。什么事情都是在摸索中前進(jìn),不怕跌倒 不怕疼痛,站起來繼續(xù)前行。通過這次生產(chǎn)實(shí)習(xí),進(jìn)一步鞏固和深化所學(xué)的理論 知識(shí),彌補(bǔ)以前單一理論教學(xué)的不足,為畢業(yè)設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ),學(xué)到了很多自己以 前不懂的知識(shí),也從單位的員工身上學(xué)到了很多道理。同時(shí)感覺自己在動(dòng)手實(shí)踐 方面還亟待加強(qiáng)。我必須加強(qiáng)專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐的結(jié)合,以使自己將來進(jìn)入公司能 盡快的適應(yīng)公司, 適應(yīng)社會(huì)。為整個(gè)機(jī)械行業(yè), 為整個(gè)社會(huì)做出自己的一份貢獻(xiàn)。 為未來做好充分的準(zhǔn)備,才能立足于這個(gè)競爭激勵(lì)的社會(huì)。 2014年4月8號(hào)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告 學(xué) 生 姓 名: 學(xué)號(hào): 專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 設(shè)計(jì)(論文)題目: 安全帶卷加速敏感器組件自動(dòng)裝 配機(jī)設(shè)計(jì) 指 導(dǎo) 老 師: 2014年 4 月 4 日開題報(bào)告填寫要求1、開題報(bào)告(含“文獻(xiàn)綜述”)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯委員會(huì)對學(xué)生答辯資格審核的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下,由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作前期內(nèi)完成,經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)的教科部審核后生效;2、開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式(可從本學(xué)院網(wǎng)頁上下載)打印,禁止打印在其它紙上后剪貼,完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見;3、“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文,并直接書寫(或打?。┰诒鹃_題報(bào)告第一欄目內(nèi),學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇(不包括辭典、手冊);4、有關(guān)年月日等日期的填寫,應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 7408-94數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法規(guī)定的要求,一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2005年3月21日”或“2005-03-21”。畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告1、結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題情況,根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料,每人撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述:文 獻(xiàn) 綜 述一、課題介紹:1.裝配自動(dòng)化在現(xiàn)代制造業(yè)中的重要性裝配過程是機(jī)械制造過程中必不可少的環(huán)節(jié)。人工操作的裝配是一個(gè)勞動(dòng)密集型的過程,生產(chǎn)率是工人執(zhí)行某一具體操作所花費(fèi)時(shí)間的函數(shù),其勞動(dòng)量在產(chǎn)品制造總勞動(dòng)量中占有相當(dāng)高的比例。隨著先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用,制造零件勞動(dòng)量的下降速度比裝配勞動(dòng)量下降速度快得多,如果仍舊采用人工裝配的方式,該比值還會(huì)提高。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)分析,一些典型產(chǎn)品的裝配時(shí)間占總生產(chǎn)時(shí)間的53%左右,是花費(fèi)最多的生產(chǎn)過程,因此提高裝配效率是制造工業(yè)中急需解決的關(guān)鍵問題之一。自動(dòng)化裝配具備如下優(yōu)點(diǎn)。1.1 裝配效率高,產(chǎn)品生產(chǎn)成本下降。尤其是在當(dāng)前機(jī)械加工自動(dòng)化程度不斷得到提高的情況下,裝配效率的提高對產(chǎn)品生產(chǎn)效率的提高具有更加重要的意義。1.2 自動(dòng)裝配過程一般在流水線上進(jìn)行,采用各種機(jī)械化裝置來完成勞動(dòng)量最大和最繁重的工作,大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。1.3 不會(huì)因工人疲勞、疏忽、情緒、技術(shù)不熟練等因素的影響而造成產(chǎn)品質(zhì)量缺陷或不穩(wěn)定。1.4 自動(dòng)化裝配所占用的生產(chǎn)面積比手工裝配完成同樣生產(chǎn)任務(wù)的工作面積要小得多。1.5 在電子、化學(xué)、宇航、國防等行業(yè)中,許多裝配操作需要特殊環(huán)境,人類難以進(jìn)人或非常危險(xiǎn),只有自動(dòng)化裝配才能保障生產(chǎn)安全。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,在機(jī)械制造業(yè),CNC、FMC,FMS的出現(xiàn)逐步取代了傳統(tǒng)的制造技術(shù),它們不僅具備高度自動(dòng)化的加工能力,而且具有對加工對象的靈活性。如果只有加工技術(shù)的現(xiàn)代化,沒有裝配技術(shù)的自動(dòng)化,F(xiàn)MS就成了自動(dòng)化孤島。裝配自動(dòng)化的意義還在于它是CIMS的重要組成部分。2.國內(nèi)自動(dòng)裝配技術(shù)的現(xiàn)狀及進(jìn)展 在我國, 應(yīng)用自動(dòng)裝配技術(shù)起步較晚, 于五十年代末開始在軸承行業(yè)設(shè)計(jì)和建立球軸承自動(dòng)裝配線。隨后, 為發(fā)展自動(dòng)裝配作業(yè)的半自動(dòng)和自動(dòng)裝置, 陸續(xù)有所出現(xiàn)、革新和改進(jìn)。 近年, 我國自動(dòng)裝配技術(shù)有一定進(jìn)展, 已陸續(xù)自行設(shè)計(jì), 建立和引進(jìn)了一些半自動(dòng)和自動(dòng)裝配線和裝配工序半自動(dòng)裝置。尤其在軸承、電機(jī)電器、汽車拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、儀器儀表、自行車、縫紉機(jī)、手表、日用五金等行業(yè)發(fā)展較快。從事自動(dòng)裝配技術(shù)的專業(yè)科研、設(shè)計(jì)隊(duì)伍逐漸形成, 并建立了專業(yè)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。自動(dòng)裝配技術(shù)作為一門新興專業(yè)正在形成??梢粤私鈬鴥?nèi)業(yè)已設(shè)計(jì)和建立的半自動(dòng)裝配線有以下幾個(gè)特點(diǎn):1 ) 在自動(dòng)裝配技術(shù)的三個(gè)主要組成部分, 傳送、供給和裝配作業(yè)中, 以傳送的自動(dòng)化程度較高, 裝配作業(yè)其次, 自動(dòng)供給則更少, 其中尤以裝配零件的自動(dòng)走向比較困難。2 ) 在裝配作業(yè)中以清洗、分選、螺紋擰緊、不平衡量測量等工序的自動(dòng)化程度較高,裝入、壓入過盈連接等工序其次, 而螺紋件的對準(zhǔn)和擰入以及裝配中檢測等工序進(jìn)展不快。3 ) 從裝配線的結(jié)構(gòu)形式來看, 以直進(jìn)式同步傳送為多, 間歇傳送型遠(yuǎn)多于連續(xù)傳送型, 非同步式傳送尚未見成功應(yīng)用。4 ) 自動(dòng)化程度較高的半自動(dòng)和自動(dòng)裝配線集中在軸承、電機(jī)電器、汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)以及自行車、手表行業(yè), 裝配對象多半為小型部件和產(chǎn)品3.國外自動(dòng)裝配技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 現(xiàn)代化自動(dòng)裝配線(機(jī)) 的生產(chǎn)率是指每小時(shí)為1002000件; 在多品種中批量生產(chǎn)中, 在美國是指每小時(shí)產(chǎn)量在25100件內(nèi)。 國外在六十年代, 為提高裝配機(jī)效率曾一度大力發(fā)展連續(xù)輸送式裝配機(jī)。但到了七十年代, 美國、日本、蘇聯(lián)、聯(lián)邦德國、英國、法國及瑞士等國家考慮到部件通用化與標(biāo)準(zhǔn)化, 己較少發(fā)展這種類型設(shè)備, 而著重發(fā)展通用化程度較高的直線型和回轉(zhuǎn)型間歇輸送方式裝配線(機(jī))。近年來, 由于直線間歇輸送式裝配線(機(jī)) 具有使用維修方便、配置靈活、易改裝復(fù)甲等一系列優(yōu)點(diǎn),得到廣泛應(yīng)用。目前, 美國約有50 % , 日本有6070 % 裝配線(機(jī)) 為直線輸送式。尤其是在汽車制造業(yè)中, 較大型零件的自動(dòng)裝配線, 幾乎都是這種輸送方式。 聯(lián)邦德國H il le r 公司于七十年代中期研制并投入使用的缸蓋裝配線該線在負(fù)荷率為80% 時(shí),每小時(shí)裝配缸蓋75 件。線上采用了缸蓋加熱、冷凍閥座及導(dǎo)管新工藝, 使裝配質(zhì)量明顯提高。 美國Kinsgbly 公司于八十年代初期研制的用于裝配齒輪泵的半圓形平面軌道式同步輸送自動(dòng)裝配線。該線采用對裝配件存放姿態(tài)可進(jìn)行檢測及測量泵體腔孔尺寸以選擇齒輪“ 級(jí)別” 的先進(jìn)技術(shù)。 美國Cross 公司于七十年代末期研制出了具有加工、裝配、試驗(yàn)等綜合工藝, 節(jié)拍時(shí)間僅為12 秒, 有五個(gè)部分組成的差動(dòng)箱生產(chǎn)系統(tǒng), 被認(rèn)為是較先進(jìn)的代表性產(chǎn)品。該系統(tǒng)第一部分呈“ 復(fù)線” 布局, 生產(chǎn)率為340件/ 小時(shí)(單線為170 件/ 小時(shí))。從1 至25 工位采用同步輸送托扳系統(tǒng), 完成中孔 等加工工序。從2 6 至3 0 工位采用非同步輸送托扳系統(tǒng), 完成軸承裝入及套裝螺栓等裝配工序。第四部分采用非同步輸送隨行夾具系統(tǒng), 全為裝配工藝內(nèi)容的自動(dòng)裝配線。可將環(huán)形齒輪套裝在差動(dòng)箱上, 并自動(dòng)將其壓入及檢測壓入質(zhì)量、自動(dòng)擰緊10個(gè)螺釘并檢查其扭矩值。第五、六部分為用于完成裝配及試驗(yàn)為主要工藝內(nèi)容的自動(dòng)裝配線。各線生產(chǎn)率均為3 0 件/ 小時(shí)。自動(dòng)線采用了“ 定壓壓入” 、“ 故障燈光閃現(xiàn)” 、“ 扭矩值自動(dòng)顯示” 、“ 自動(dòng)選擇墊片厚度” 、“ 行星齒輪系傳動(dòng)比測定” 、“差動(dòng)箱跑合試驗(yàn)” 等先進(jìn)技術(shù)。 日本三協(xié)精機(jī)于七十年代后期為蘇聯(lián)“ 卡瑪” 汽車廠研制的節(jié)拍時(shí)間僅為5.5 秒、全長為2 0 。米, 造價(jià)13 億日元的大型噴油器綜合生產(chǎn)系統(tǒng), 其規(guī)模與技術(shù)上的先進(jìn)性,被同行譽(yù)為具有世界上第一流水平。該系統(tǒng)除對螺釘、彈簧、墊片、銷釘、頂桿及偶件等完成相應(yīng)裝配工序外, 還可進(jìn)行調(diào)壓試驗(yàn)、磨合試驗(yàn)、流量試驗(yàn)、噴霧試驗(yàn)、高低壓腔性能試驗(yàn)。但其中有些項(xiàng)目的試驗(yàn), 需人工作“ 輔助性參與”。參考文獻(xiàn)1 李陸山. 安全帶卷收預(yù)緊裝置J. 汽車運(yùn)用. 2000,07:28-432 尚久浩主編.自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)M. 中國輕工業(yè)出版社, 2003 ,02:18-253 融亦鳴等著.計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)M. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2002,06:34-564 Walter Frick. 需要定制的自動(dòng)化系統(tǒng)J. 現(xiàn)代制造. 2008,28):5 歲豐. 新型自動(dòng)裝配線J. 管理科學(xué)文摘. 1996,08:27-376 趙錫芳. 智能裝配機(jī)器人機(jī)構(gòu)的研究和發(fā)展J. 機(jī)器人. 1990,04:17-277 叢明,錢文瀚,張堅(jiān)志. 自動(dòng)裝配線故障分析與研究J. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 1994,10:39-458 王鏞. 自動(dòng)化裝配技術(shù)的研究與發(fā)展J. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 1990,11:47-519 李瑾,李婕,陳濤. 隨夾的自動(dòng)定位夾緊裝置的設(shè)計(jì)J. 制造技術(shù)與機(jī)床. 2010,12:50-5510 孫銘啟. 機(jī)器人在裝配作業(yè)中的應(yīng)用J. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 1994,09:33-3511 姜中威. 自動(dòng)化裝配技術(shù)與柔性裝配系統(tǒng)探索J. 黑龍江科技信息. 2004,10:11-1712 平雪良,陶宇,葉晶,董寧. 基于坐標(biāo)系的自動(dòng)裝配方法的研究與實(shí)現(xiàn)J. 機(jī)械設(shè)計(jì). 2011,11:23-2613 張肇富. 自動(dòng)裝配零件的檢測裝置J. 上海計(jì)量測試. 1997,06:13-1714 張萍,廖文和,劉長毅. 基于裝配特征的零件自動(dòng)裝配J. 機(jī)械制造與自動(dòng)化. 2004,05:21-2415 林繩宗. 國外制造業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)狀及其發(fā)展趨向J. 世界產(chǎn)品與技術(shù). 1996,02:47-50畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告2、本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段(途徑):問題1: 本課題主要研究的是安全帶卷的自動(dòng)裝配問題。在自動(dòng)裝配過程中必須滿足所要求的精度。所以要解決基礎(chǔ)裝配件在隨行夾具中存在的安裝誤差, 通常可在夾具設(shè)計(jì)及制造工藝方面采取措施加以控制。研究手段:本課題的基礎(chǔ)裝配件是在隨行夾具上定位夾緊的, 故隨行夾具也必須準(zhǔn)確定位。為了遵循定位基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則, 本課題隨行夾具采用“一面兩孔” 組合定位。 問題2: 零件能否在既定條件下順利地完成配合, 取決于兩零件在開始接觸的一瞬間的相對位置偏差。如果零件在接觸時(shí)出一現(xiàn)相對位置偏差, 將產(chǎn)生接觸力。零件與機(jī)器人手腕,夾爪將出現(xiàn)微小變形。這種變形會(huì)影響零件的移動(dòng)路線。研究手段: 在裝配機(jī)器人的手腕上可裝一組力傳感器, 用于檢測接觸力在三個(gè)垂直座標(biāo)軸方向的分力以及繞三個(gè)軸的扭矩。畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告指導(dǎo)教師意見:1、對“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語:按照畢業(yè)設(shè)計(jì)要求查閱了一定量的文獻(xiàn)資料,基本做到對資料的消化與吸收。文獻(xiàn)綜述比較明確的表述了課題的目的意義,對相關(guān)國內(nèi)外研究概況有闡述,課題的研究內(nèi)容和實(shí)施方案基本可行。2、對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計(jì)(論文)結(jié)果的預(yù)測:課題針對實(shí)際應(yīng)用展開研究,具有一定的深度和廣度,研究任務(wù)工作量飽滿。前期工作基本能夠按照計(jì)劃完成,后續(xù)工作必須抓緊時(shí)間才能夠按時(shí)完成。指導(dǎo)老師: 2014年 4月 5日所在專業(yè)審查意見:負(fù)責(zé)人: 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯教 科 部: 機(jī)械電子教科部 專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 姓 名: 張 翔 學(xué) 號(hào): 外 文 出 處: Journal of Manufacturing Systems, 1996,Vol. 15/No. 4 附 件: 指導(dǎo)老師評(píng)語外文資料翻譯文字?jǐn)?shù)符合畢業(yè)設(shè)計(jì)要求,內(nèi)容翻譯準(zhǔn)確、文字表述通順,某些專業(yè)用詞和語句翻譯欠妥。 簽名: 2014年 4月 5日GAPP:一個(gè)裝配工藝生成規(guī)劃器摘要本文介紹了關(guān)于自動(dòng)化裝配規(guī)劃的深入研究成果。一個(gè)裝配工藝生成規(guī)劃器(GAPP)已經(jīng)開發(fā)出來,通過輸入要組裝的產(chǎn)品的實(shí)體模型,然后就可以輸出它的可行裝配序列。一旦該產(chǎn)品可以用商業(yè)建模軟件生成實(shí)體模型,就可以通過GAPP產(chǎn)生實(shí)體模型的邊界表示(B-REP)文件,生成一個(gè)有裝配工藝規(guī)劃的關(guān)系圖。此圖從幾何,穩(wěn)定性和可訪問性的觀點(diǎn)展示了一切合理的裝配序列。合理的裝配序列的共同優(yōu)點(diǎn),可以用相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來決定,比如一定數(shù)量的再定位或者類似裝配序列可以連續(xù)的操作。發(fā)動(dòng)機(jī)是非常具有柔性的并且可以統(tǒng)一處理不同的裝配問題,例如,遇到需要拆卸修復(fù)的產(chǎn)品可以不完全拆卸,同時(shí)也可以采用預(yù)先組件來裝配。工業(yè)產(chǎn)品實(shí)例說明了這種工具的潛力。關(guān)鍵詞:組裝,拆卸,裝配序列,裝配規(guī)劃介紹較短的產(chǎn)品生命周期、小批量、按時(shí)制造生產(chǎn)已經(jīng)大大耗費(fèi)了組裝的時(shí)間。這已經(jīng)呼吁有效的軟件工具來協(xié)助規(guī)劃。任務(wù)計(jì)劃執(zhí)行期間,因?yàn)榻?jīng)濟(jì)的影響,一個(gè)適當(dāng)?shù)难b配序列的選擇是至關(guān)重要的。早期在裝配規(guī)劃側(cè)重于自動(dòng)生成大量的給定產(chǎn)品的序列,以及調(diào)查潛在的緊湊的裝配次序表示方案。大部分推論都是憑人們的經(jīng)驗(yàn),例如消除不可行的裝配序列限制或評(píng)估和選擇一些基于成本標(biāo)準(zhǔn)的。今天,有許多裝配規(guī)劃人員,可以靈活生成所有可能的裝配一個(gè)產(chǎn)品的序列,并丟棄所有那些不可行的約束。目前的研究重點(diǎn)在于減少裝配順序因素的制約和相關(guān)的成本,這可以從所有可行的那些序列中選擇更好的裝配準(zhǔn)則。 本文詳細(xì)介紹了綜合裝配規(guī)劃的方法,其中關(guān)于生成、消除和裝配序列的評(píng)價(jià)都是在每個(gè)進(jìn)程中展現(xiàn)出來的。由此產(chǎn)生的的軟件工具,稱為生成裝配工藝規(guī)劃師(GAPP),基于C+和OSF/Motif上運(yùn)行的圖形窗口界面軟件。圖1顯示軟件的框圖。還提出了在本文的結(jié)尾圖18中是一個(gè)窗口界面屏幕轉(zhuǎn)儲(chǔ)。本文的下一節(jié)描述了產(chǎn)品的圖模型,在第三節(jié)描述了從產(chǎn)品自動(dòng)生成的的實(shí)體模型用來作為裝配順序引擎的輸入。接著概述了一些用于消除不可行的裝配約束序列,從而減少搜索空間。該第五部分簡要介紹了實(shí)際應(yīng)用中標(biāo)準(zhǔn)成本的作用,最后一個(gè)節(jié)討論了該軟件的影響成就。圖1產(chǎn)品圖模型概述裝配操作可以被看作是建立零之間的聯(lián)系和附件,或者是在無沖突路徑中組件的使用。因此在裝配規(guī)劃的要素是零件的配對信息。這種信息有助于一個(gè)二元關(guān)系的一組零件可以更適當(dāng)?shù)卦趫D模型中表示。其中可以看出零件定點(diǎn)和邊緣的配對關(guān)系。圖2顯示了一個(gè)簡單的四模塊產(chǎn)品及其圖模型。可以看到三個(gè)類型的配對關(guān)系是有可能的。他們定義如下:1.如果兩個(gè)組件在組裝產(chǎn)品中一直存在物理接觸,他們會(huì)有接觸約束。2. 如果兩個(gè)組件在組裝產(chǎn)品中不存在恒定的物理接觸,或者一個(gè)正交方向的線性延長與另外一個(gè)產(chǎn)生碰撞,他們會(huì)有封閉約束。3. 如果兩個(gè)組件在組裝產(chǎn)品中不存在恒定的物理接觸,或者任何一個(gè)正交方向的線性延長都不會(huì)與另外一個(gè)產(chǎn)生沖突,他們就不受約束。圖3顯示了示例的兩個(gè)部分自由不受約束的關(guān)系。請注意,盡管封閉約束和自由配對關(guān)系不涉及接觸,但他們意味著無沖突路徑的坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇可能存在或可能不存在。這些非接觸配對關(guān)系,從一種幾何的干涉角度來看對確定可行裝配序列發(fā)揮重要作用。顯然,上面的定義是這樣的,在任何產(chǎn)品的圖模型始終是一個(gè)完整的圖形(即,每一個(gè)零件與其他零件至少具有上述中三個(gè)配合關(guān)系的一個(gè))。生成的圖形模型是幾何推理的過程,主要包括確定哪些部分有哪些類型的配對關(guān)系。N組件產(chǎn)品的配對關(guān)系可以表示為n(n-1)/2。從實(shí)體模型自動(dòng)生成圖模型一種自動(dòng)建立了內(nèi)部的圖模型的計(jì)算機(jī)表示方法已經(jīng)被研究出來。通過從產(chǎn)品的實(shí)體模型生成的B-REP文件的信息自動(dòng)生成圖模型,使用ICEMDD實(shí)體建模。該方法主要包括B-REP文件包含的零件的表面信息。特別地,每個(gè)涉及在表面上的數(shù)學(xué)測試,有助于判斷這些部位屬于表面相互接觸,阻止或自由。圖4和圖5為例“A”和“B”的接觸塊之間的配合關(guān)系,在圖2中,從它們的配合的分析在B-REP文件包含曲面定義。在圖4中,N1和N2分別是塊“A”和“B”表面的單位法向量,兩塊之間的距離表示為d,PL和P2為表面上的點(diǎn)。假設(shè)對塊“A”和“B”的限制,與所選擇的坐標(biāo)系統(tǒng),分別是為識(shí)別兩個(gè)表面之間的配合關(guān)系,必須滿足三個(gè)條件:或者或者或者用于上述所有計(jì)算數(shù)據(jù),都是從B-REP文件得到。在圖5中,N1和N2分別是塊“A”和“B”表面的單位法向量,假設(shè)圓柱塊的約束“a”和“b”相對于所選擇的坐標(biāo)是和這兩者之間的接觸面的配對關(guān)系必須滿足三個(gè)條件:用于確定表面相同的條件聯(lián)系也用于阻塞和自由配合關(guān)系識(shí)別。例如,阻止兩個(gè)平面之間需要條件(1)及(5)要得到滿足,但不滿足條件(2),而同樣自由的關(guān)系類型的表面只需要條件(1)滿足,但不是條件(2)及(5)。構(gòu)建自由矩陣在3d空間最多六個(gè)自由度:三個(gè)翻譯和三個(gè)旋轉(zhuǎn)。在裝配規(guī)劃通過進(jìn)一步考慮,比實(shí)際的方向(+或-)平移或旋轉(zhuǎn)大約一半的自由度是更適當(dāng)?shù)?。這12個(gè)自由度分別為 .字母T和R代表分別平移和旋轉(zhuǎn)。一旦兩零件之間接觸,阻塞,或自由有關(guān)系已確定,這種關(guān)系提供的自由度隱含在一個(gè)適當(dāng)?shù)?x4的矩陣,稱為自由矩陣,在那里矩陣中存在的每個(gè)條目和它所代表的自由度之間有對應(yīng)關(guān)系:自由度區(qū)間每一個(gè)接觸表面自動(dòng)構(gòu)建自由矩陣。一個(gè)自由矩陣函數(shù),包括arg1了arg2配合關(guān)系。函數(shù)通過一個(gè)自由矩陣表示,零件的自由度提供了關(guān)系。每個(gè)自由度代表的條目可用1或0表示矩陣。這些信息是用來計(jì)算幾何干涉操作。圖6顯示了一個(gè)簡單的例子,用自由矩陣計(jì)算了在圖4和圖5這兩種配合關(guān)系。自由矩陣表示了與平面接觸(圖4)所示,與圓柱接觸(圖5)所示。為了獲得在零件表面所產(chǎn)生的最終自由矩陣,所需要的是在先前生成的自由矩陣條目之間做一個(gè) “和”邏輯。該模型的限制就目前而言,該產(chǎn)品的每一個(gè)部分進(jìn)行組裝必須使用塊,圓柱體,圓錐體進(jìn)行建模,球體,革命,平板(掃描)和他們的組合。雖然固體建模器用于啟用復(fù)雜對象建模,例如,使用從空氣緊B-樣條信封其中可以計(jì)算固體這種格式B-REP文件信息很復(fù)雜,尚未有明確條件確定其配合關(guān)系。另一個(gè)限制在于自動(dòng)計(jì)算旋轉(zhuǎn)零件的自由矩陣?,F(xiàn)在,從使用B-REP文件分析到目前為止所描述的概念只有平面部分是自動(dòng)生成的。旋轉(zhuǎn)部分,如有必要,必須手動(dòng)完成。因此,圖模型生成的自動(dòng)化是限于這種廣泛和有代表性的分類產(chǎn)品的零部件。最后,GAPP可以處理的產(chǎn)品其其零件和子組件,在遵守所選擇的正交坐標(biāo)系統(tǒng)是可以組裝的。因?yàn)锽-REP文件明確表示表面法線使用標(biāo)準(zhǔn)4x4齊次矩陣,它是可能的確定裝配的方向而不是匹配的坐標(biāo)系統(tǒng)。擴(kuò)展的方法這種情況下沒有被調(diào)查。裝配序列的列舉來源于實(shí)體模型圖模型的形式更適合裝配序列的表示方案,下一個(gè)算法引擎是用來開發(fā)和提取模型的裝配序列。基本原理枚舉德梅洛和桑德森已經(jīng)開發(fā)出一種強(qiáng)大的數(shù)學(xué)和系統(tǒng)的裝配順序引擎。該過程開始通過把產(chǎn)品的圖形模型作為搜索圖的根節(jié)點(diǎn)。搜索圖擴(kuò)張來完成通過在根節(jié)點(diǎn)中的割集的計(jì)算(一個(gè)割集是圖中的一組邊,去除其中由onemS增加圖形元件的數(shù)量)。每一集在下面有對應(yīng)一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)層。任何新的節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的圖形表示它的父節(jié)點(diǎn)減去邊割集。然后在新生成的節(jié)點(diǎn)的圖形表示的割集計(jì)算,得到另一層,等等。這個(gè)過程停止,當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)已生成的所有邊緣已被刪除。注意拆卸方法是按照人力來規(guī)劃的。在GAPP,通過這種方法生成的裝配序列是簡潔的如(圖7)。每個(gè)路徑從上到下是拆卸序列。要從下到上給出相應(yīng)的裝配序列。更新割集在現(xiàn)實(shí)中,一個(gè)不能計(jì)算一組新的割集,每次在搜索圖生成一個(gè)新節(jié)點(diǎn),因?yàn)榈讓咏M合的復(fù)雜性,這種計(jì)算科學(xué)家發(fā)明了一種方法,確保只有根節(jié)點(diǎn)的裝配狀態(tài)的圖形生成。任何其他割集新生成的節(jié)點(diǎn)僅是通過更新組割集根節(jié)點(diǎn)。圖8是用來描述該方法。經(jīng)過根節(jié)點(diǎn)的六個(gè)割集已經(jīng)計(jì)算,生成圖表的六個(gè)新的狀態(tài)。六個(gè)割集根節(jié)點(diǎn)的每個(gè)新的子節(jié)點(diǎn)被繼承。繼承的割集的一些邊緣,這是新的子節(jié)點(diǎn)的一部分,必須先刪除。例如,從割集獲得子集5E1,E3,E5。在此割集的邊緣不能是子集5任何割集的一部分。它們,因此,從繼承的組中刪除,產(chǎn)生新的割集:從這個(gè)新的列表,第一和第二,以及第三和第四的組合,因?yàn)樗麄兌即硐嗤母罴?。第五,這是從根節(jié)點(diǎn)刪除的產(chǎn)生子集5,是空集。因此,成為:然后用一種算法來檢查邊緣的剩余集是割集(即,子的狀態(tài)產(chǎn)生一個(gè)比在父狀態(tài)更多的組件)。應(yīng)用該算法對邊緣消除了最后一個(gè)。然后割集的子集5:1-e2,2-e4.對于每一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)重復(fù)這個(gè)過程,簡單的分析確定其割集。請注意,只有接觸式邊緣的割集的計(jì)算考慮在此階段,即,包含其他關(guān)系類型(如圖6在這個(gè)例子中)不會(huì)有助于識(shí)別多個(gè)潛在組件,而且減少了計(jì)算效率。阻塞和自由的關(guān)系只有當(dāng)幾何干擾問題才能得到解決。使用前面描述可行性約束的發(fā)動(dòng)機(jī),沒有考慮與每個(gè)割集相關(guān)聯(lián)拆卸操作的可行性。三個(gè)可行性約束是用來確保生成的裝配序列確實(shí)是可行的。它們是:1.幾何干涉約束2.穩(wěn)定約束3.可訪問性約束畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中期檢查表學(xué)生姓名張 翔學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師張 帆選題情況課題名稱安全帶卷加速敏感器組件自動(dòng)裝配機(jī)設(shè)計(jì) 難易程度偏難適中偏易工 作 量較大合理較小符合規(guī)范化的要求任務(wù)書有無開題報(bào)告有無外文翻譯質(zhì)量優(yōu)良中差學(xué)習(xí)態(tài)度出勤情況好一般差工作進(jìn)度快按計(jì)劃進(jìn)行慢中期工作匯報(bào)及解答問題情況優(yōu)良中差中期成績評(píng)定:所在專業(yè)意見: 負(fù)責(zé)人 年 月 日安全帶卷加速敏感器組件自動(dòng)裝配機(jī)設(shè)計(jì)說明書 專 業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué) 生: 指導(dǎo)老師: 完成日期: V摘 要隨著現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展,裝配自動(dòng)化正在逐步發(fā)展成為當(dāng)今世界裝配的發(fā)展主流,逐步取代人工的手工裝配。它已成為衡量一個(gè)國家機(jī)械發(fā)展水平的主要標(biāo)志之一。自動(dòng)裝配技術(shù)的重要性還在于促進(jìn)產(chǎn)品制造系統(tǒng)的整體優(yōu)化,生產(chǎn)率得以全面提高,用少量調(diào)整工人服務(wù)于一定數(shù)量的自動(dòng)裝配設(shè)備,在一定程度上提高均衡生產(chǎn)水平。自動(dòng)裝配不會(huì)因?yàn)楣と似?,疏忽,情緒,技術(shù)不熟練等因素影響而造成產(chǎn)品質(zhì)量缺陷或不穩(wěn)定。時(shí)間表明,當(dāng)達(dá)到一定批量的與手工裝配保持同一水平的自動(dòng)化裝配將會(huì)使成本下降。同時(shí),在許多情況下,裝配自動(dòng)化所占用的生產(chǎn)面積比手工裝配完成同樣生產(chǎn)任務(wù)的工作面積要小的多。本課題設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)裝配線中的專用自動(dòng)裝配機(jī)械手,能通過自動(dòng)控制操作工業(yè)機(jī)械手,實(shí)現(xiàn)多自由度的抓持與運(yùn)動(dòng),代替人完成安全帶卷加速敏感器組件的裝配。關(guān)鍵詞:自動(dòng)裝配,機(jī)械手,氣動(dòng),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)ABSTRACT With the rapid development of modern science and technology, assembly automation is gradually developed into the mainstream of development in the world and gradually replace the manual assembly .It has become one of the main signs to measure the level of development of a national machinery. The importance of Automatic assembly technology is to promote products manufacturing system overall optimization .productivity can be overall improved. Minor adjustment workers are used for a certain number of automatic assembly equipment, in certain extent, It improves the balance in the level of production. Automatic assembly can not affect product quality resulting from errors or instability because of the factors of workers fatigue, neglect, emotional, unskilled. It has shown that when a certain amount of automated assembly will decline costs than manual assembly. At the same time, in many cases, the production assembly automation occupies a smaller area than manual assembly in completing the same task.Thissubjectisaboutamanipulatorusedinproductionassemblylinetocompleteassemblywork.Itisautomaticcontrolledwithmufti-function,mufti-degreeoffreedom.Itsentirestructureconsistsoftheimplementingagencies,drivesystem,controlsystemandothercomponents.Key words: Automatic assembly ,Manipulator ,Air pressure drive ,Structural design目 錄摘 要IIABSTRACTIII第一章 緒論11.1 自動(dòng)裝配機(jī)的概況11.1.1 自動(dòng)裝配機(jī)的定義11.1.2 自動(dòng)裝配機(jī)的組成11.1.3 自動(dòng)裝配機(jī)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)11.1.4 自動(dòng)裝配機(jī)的控制系統(tǒng)21.1.5 自動(dòng)裝配機(jī)的適用性21.2. 機(jī)械手的發(fā)展趨勢21.3 課題研究的目的及要求41.4 課題背景4第二章 總體方案設(shè)計(jì)與論證62.1 機(jī)械手的概況62.1.1 機(jī)械手的概述及分類62.1.2 機(jī)械手的組成結(jié)構(gòu)72.2設(shè)計(jì)背景92.3機(jī)械手的坐標(biāo)型式與自由度102.4機(jī)械手的主要參數(shù)102.5驅(qū)動(dòng)方式和傳動(dòng)方式的選擇112.5.1驅(qū)動(dòng)方式的選擇112.5.2傳動(dòng)方式的選擇112.6各個(gè)自由度的實(shí)現(xiàn)122.6.1腕部縱向運(yùn)動(dòng)122.6.2手臂伸縮運(yùn)動(dòng)122.6.3底座升降運(yùn)動(dòng)12第三章 裝配夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)133.1 定位原理133.2 確定定位方式143.3 夾緊機(jī)構(gòu)143.4 確定總體結(jié)構(gòu)和尺寸15第四章 1#機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)184.1 路徑規(guī)劃184.2 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)184.2.1 手指的形狀和分類184.2.2設(shè)計(jì)時(shí)考慮的幾個(gè)問題194.2.3 手部夾緊氣缸的設(shè)計(jì)204.3 手臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)234.3.1 手臂伸縮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)234.3.2 手臂伸縮驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算234.3.3 手臂伸縮氣缸的設(shè)計(jì)254.4 升降缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)274.4.1 升降缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)274.4.2 升降缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算274.4.3 升降氣缸的設(shè)計(jì)28第5章 2#機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)305.1 路徑規(guī)劃305.2 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)315.2.1 手指的形狀315.2.2 手部夾緊氣缸的設(shè)計(jì)315.3各氣缸的設(shè)計(jì)32第六章 總結(jié)33致 謝34參 考 文 獻(xiàn)35張翔 安全帶卷加速敏感器組件自動(dòng)裝配機(jī)設(shè)計(jì)第一章 緒論1.1 自動(dòng)裝配機(jī)的概況1.1.1 自動(dòng)裝配機(jī)的定義裝配是指將產(chǎn)品的若干個(gè)零部件通過緊配、卡扣、螺紋連接、粘合、鉚合、焊接等方式組合到一起得到符合預(yù)定的尺寸精度及功能的成品(半成品)。由人工處理(接觸、整理、抓取、移動(dòng)、放置、施力等)每一個(gè)零部件而實(shí)現(xiàn)的裝配,嚴(yán)格的講,只能稱為人工裝配。不需要由人工處理(接觸、整理、抓取、移動(dòng)、放置等)零部件而完成的裝配,可稱為自動(dòng)裝配。介于兩者之間的為半自動(dòng)裝配。1.1.2 自動(dòng)裝配機(jī)的組成1. 零部件定向排列、輸送、擒縱系統(tǒng)將雜亂無章的零部件按便于機(jī)器自動(dòng)處理的空間方位自動(dòng)定向排列,隨后順利輸送到后續(xù)的擒縱機(jī)構(gòu),為后續(xù)的機(jī)械手的抓取做準(zhǔn)備。2. 抓取-移位-放置機(jī)構(gòu)將由擒縱機(jī)構(gòu)定點(diǎn)定位好的零(部件)抓住或用真空吸住,隨后移動(dòng)至另一位置(通常為裝配工作位置)。3. 裝配工作機(jī)構(gòu)指用來完成裝配工作主動(dòng)作的機(jī)構(gòu),如將工件壓入、夾合、螺聯(lián)、卡人、粘合、焊接、鉚合、粘合、焊接于上一零部件。4.檢測機(jī)構(gòu)用來對上一步裝配好的部件或機(jī)器上一步工作成果進(jìn)行檢測,如缺零件檢測、尺寸檢測、缺損檢測、功能檢測、清料檢測。5. 工件的取出機(jī)構(gòu)用來將裝配好的合格部件、不合格部件從機(jī)器上分類取出的機(jī)構(gòu)。1.1.3 自動(dòng)裝配機(jī)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)1) 按被裝配工件在機(jī)器中的流動(dòng)時(shí)間連貫性來分,有間隙運(yùn)動(dòng)式裝配機(jī)和連續(xù)運(yùn)動(dòng)式裝配機(jī)。2)按裝配機(jī)中工作位置數(shù)量來分,有單工位裝配機(jī)和多工位裝配機(jī)。3)按裝配機(jī)中工件的傳動(dòng)軌跡來分,有圓形工作臺(tái)式裝配機(jī)和環(huán)形工作臺(tái)式裝配機(jī)。1.1.4 自動(dòng)裝配機(jī)的控制系統(tǒng)通常采用PLC控制,PLC要接收各種信號(hào)的輸入,向各執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令。機(jī)器中配備多種傳感器等信號(hào)采集器來監(jiān)視機(jī)器中每一執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行情況,經(jīng)判斷后發(fā)出下一步的執(zhí)行指令。人機(jī)界面用來顯示機(jī)器的運(yùn)行情況、運(yùn)行記錄,以及用來由操作者向機(jī)器發(fā)指令。1.1.5 自動(dòng)裝配機(jī)的適用性近年來,隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,更多的企業(yè)出現(xiàn)勞資糾紛及一線員工不好管理的問題頻頻發(fā)生,更多的企業(yè)都在選擇自動(dòng)化機(jī)械裝配,如同富士康在近來三年內(nèi)要增加100萬臺(tái)機(jī)器人來解決員工問題。當(dāng)然根據(jù)行業(yè)的不同,自動(dòng)裝配機(jī)的應(yīng)用也自然不同。自動(dòng)裝配機(jī)根據(jù)行業(yè)的不同可分為以下幾種:1 電子電氣類 輕觸開關(guān)裝配機(jī),繼電器自動(dòng)裝配機(jī),復(fù)位健裝自動(dòng)裝配機(jī),變壓器自動(dòng)裝配機(jī)等2 五金類 腳輪自動(dòng)裝配機(jī),軸承自動(dòng)裝配機(jī),玩具自動(dòng)裝配機(jī),齒輪自動(dòng)裝配機(jī),牙箱自動(dòng)裝配機(jī)等自動(dòng)裝配機(jī)還應(yīng)用到家電,汽車行業(yè),總而言之,自動(dòng)裝配機(jī)將是工廠工業(yè)化的一種趨勢。1.2. 機(jī)械手的發(fā)展趨勢國外機(jī)械手領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個(gè)趨勢:(1)工業(yè)機(jī)械手性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修),而單機(jī)價(jià)格不斷下降,平均單機(jī)價(jià)格從91年的10.3萬美元降至97年的65萬美元。(2)機(jī)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(jī)、減速機(jī)、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(jī)械手整機(jī);國外已有模塊化裝配機(jī)械手產(chǎn)品問市。(3)工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)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(jī)械手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(jī)械手還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器,而遙控機(jī)械手則采用視覺、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(shí)技術(shù)在機(jī)械手中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制,如使遙控機(jī)械手操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)械手。(6)當(dāng)代遙控機(jī)械手系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng),而是致力于操作者與機(jī)械手的人機(jī)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(jī)械手走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)械手就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實(shí)例。(7)機(jī)械手化機(jī)械開始興起。從94年美國開發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來,這種新型裝置已成為國際研究的熱點(diǎn)之一,紛紛探索開拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。我國的工業(yè)機(jī)械手從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(jī)械手操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù),生產(chǎn)了部分機(jī)械手關(guān)鍵元器件,開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)械手;其中有130多臺(tái)套噴漆機(jī)械手在二十余家企業(yè)的近30條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線(站)上獲得規(guī)模應(yīng)用,弧焊機(jī)械手己應(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(jī)械手技術(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(jī)械手應(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(jī)械手約200臺(tái),約占全球已安裝臺(tái)數(shù)的萬分之四。以上原因主要是沒有形成機(jī)械手產(chǎn)業(yè),當(dāng)前我國的機(jī)械手生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求,“一客戶,一次重新設(shè)計(jì)”,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(jì),積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程.我國的智能機(jī)械手和特種機(jī)械手在“863”計(jì)劃的支持下,也取得了不少成果。其中最為突出的是水下機(jī)械手,6000m水下無纜機(jī)械手的成果居世界領(lǐng)先水平,還開發(fā)出直接遙控機(jī)械手、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)械手、爬壁機(jī)械手、管道機(jī)械手等機(jī)種:在機(jī)械手視覺、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(jī)械手、智能裝配機(jī)械手、機(jī)械手化機(jī)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(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān),才能形成系統(tǒng)配套可供實(shí)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。1.3 課題研究的目的及要求自動(dòng)裝配是當(dāng)前應(yīng)廣泛的一種制造工藝,在生產(chǎn)生活中日益受到重視。本課題針對企業(yè)實(shí)際零件的制造需求和自動(dòng)裝配技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)滿足企業(yè)專門零件加工需要的自動(dòng)裝配機(jī)。主要針對專門零件,結(jié)合其裝配工藝特點(diǎn),設(shè)計(jì)滿足企業(yè)實(shí)際工藝要求的專用自動(dòng)裝配機(jī)器人,為企業(yè)生產(chǎn)提供有效的手段和方法。 通過課題研究,使學(xué)生掌握機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)、分析的方法,并且熟悉使用一種CAD軟件,著重培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)和自動(dòng)裝配機(jī)器人設(shè)計(jì)技術(shù)知識(shí)的能力,以及獨(dú)立解決和分析實(shí)際問題的能力。主要任務(wù):1)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料15篇以上,并完成指定的不少于五千印刷符的英文資料翻譯,掌握自動(dòng)裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法,學(xué)會(huì)使用相關(guān)手冊完成設(shè)計(jì)任務(wù);2)明確本題目的設(shè)計(jì)參數(shù),技術(shù)條件,根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)完成自動(dòng)裝配系統(tǒng)方案的擬定,繪制全套自動(dòng)裝配夾具和機(jī)器人的機(jī)械零件圖、裝配圖;3)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。1.4 課題背景裝配過程是機(jī)械制造過程中必不可少的環(huán)節(jié)。人工操作的裝配是一個(gè)勞動(dòng)密集型的過程,生產(chǎn)率是工人執(zhí)行某一具體操作所花費(fèi)時(shí)間的函數(shù),其勞動(dòng)量在產(chǎn)品制造總勞動(dòng)量中占有相當(dāng)高的比例。隨著先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用,制造零件勞動(dòng)量的下降速度比裝配勞動(dòng)量下降速度快得多,如果仍舊采用人工裝配的方式,該比值還會(huì)提高。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)分析,一些典型產(chǎn)品的裝配時(shí)間占總生產(chǎn)時(shí)間的53%左右,是花費(fèi)最多的生產(chǎn)過程,因此提高裝配效率是制造工業(yè)中急需解決的關(guān)鍵問題之一。自動(dòng)化裝配具備如下優(yōu)點(diǎn)。1. 裝配效率高,產(chǎn)品生產(chǎn)成本下降。尤其是在當(dāng)前機(jī)械加工自動(dòng)化程度不斷得到提高的情況下,裝配效率的提高對產(chǎn)品生產(chǎn)效率的提高具有更加重要的意義。2 .自動(dòng)裝配過程一般在流水線上進(jìn)行,采用各種機(jī)械化裝置來完成勞動(dòng)量最大和最繁重的工作,大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。3. 不會(huì)因工人疲勞、疏忽、情緒、技術(shù)不熟練等因素的影響而造成產(chǎn)品質(zhì)量缺陷或不穩(wěn)定。4 .自動(dòng)化裝配所占用的生產(chǎn)面積比手工裝配完成同樣生產(chǎn)任務(wù)的工作面積要小得多。5 .在電子、化學(xué)、宇航、國防等行業(yè)中,許多裝配操作需要特殊環(huán)境,人類難以進(jìn)人或非常危險(xiǎn),只有自動(dòng)化裝配才能保障生產(chǎn)安全。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,在機(jī)械制造業(yè),CNC、FMC,FMS的出現(xiàn)逐步取代了傳統(tǒng)的制造技術(shù),它們不僅具備高度自動(dòng)化的加工能力,而且具有對加工對象的靈活性。如果只有加工技術(shù)的現(xiàn)代化,沒有裝配技術(shù)的自動(dòng)化,F(xiàn)MS就成了自動(dòng)化孤島。裝配自動(dòng)化的意義還在于它是CIMS的重要組成部分。34第二章 總體方案設(shè)計(jì)與論證在科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的今天,裝配線機(jī)械手的設(shè)計(jì)思想主要是通過對以前及現(xiàn)有的最具有代表性的裝配線機(jī)械手進(jìn)行分析研究,吸收它們的優(yōu)點(diǎn),將各個(gè)優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來,將不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合變化,使之達(dá)到較理想的方案。從而達(dá)到較好的運(yùn)動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性,進(jìn)而使之在市場上更具有競爭力。本次設(shè)計(jì)就是在分析、研究以往優(yōu)秀的裝配線機(jī)械手的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)而成的。2.1 機(jī)械手的概況2.1.1 機(jī)械手的概述及分類機(jī)械手是模仿著人手的部分動(dòng)作,按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為“工業(yè)機(jī)械手”。生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率:可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn);尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中,它代替人進(jìn)行正常的工作,意義更為重大。因此,在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用.機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單,專用性較強(qiáng),僅為某臺(tái)機(jī)床的上下料裝置,是附屬于該機(jī)床的專用機(jī)械手。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,制成了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作,適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”,簡稱通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序,適應(yīng)性較強(qiáng),所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。機(jī)械手一般分為三類。第一類是不需要人工操作的通用機(jī)械手,它是一種獨(dú)立的不附屬于某一主機(jī)的裝置。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序,以完成各項(xiàng)規(guī)定工作。它的特點(diǎn)是除具備普通機(jī)械的物理性能外,還具備通用機(jī)械、記憶智能的三元機(jī)械。第二類是需要人工操作的,稱為操作機(jī)。它起源于原子、軍事工業(yè),先是通過操作機(jī)來完成特定的作業(yè),后來發(fā)展到用無線電信號(hào)操作機(jī)械手來進(jìn)行探測月球、火星等。第三類是專用機(jī)械手,主要附屬于自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)線上,用于解決機(jī)床上下料和工件傳送。這種機(jī)械手在國外稱為“Mechanical Hand”,它是為主機(jī)服務(wù)的,由主機(jī)驅(qū)動(dòng),除少數(shù)外,工作程序一般是固定的,因此是專用的。本項(xiàng)目要求設(shè)計(jì)的機(jī)械手模型可歸為第一類,即通用機(jī)械手。2.1.2 機(jī)械手的組成結(jié)構(gòu)機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖2-1所示。圖1-1機(jī)械手的組成方框圖(一)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括手部 、手腕、手臂和立柱等部件,有的還增設(shè)行走機(jī)構(gòu)。1、手部即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同,可分為夾持式和吸附式手部。夾持式手部由手指(或手爪)和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件,常用的手指運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)型和平移型?;剞D(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單,制造容易,故應(yīng)用較廣泛。平移型應(yīng)用較少,其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,但平移型手指夾持圓形零件時(shí),工件直徑變化不影響其軸心的位置,因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。手指結(jié)構(gòu)取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位(是外廓或是內(nèi)孔)和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:手指有外夾式和內(nèi)撐式;指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。而傳力機(jī)構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)。傳力機(jī)構(gòu)型式較多,常用的有:滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母彈簧式和重力式等。吸附式手部主要由吸盤等構(gòu)成,它是靠吸附力(如吸盤內(nèi)形成負(fù)壓或產(chǎn)生電磁力)吸附物件,相應(yīng)的吸附式手部有負(fù)壓吸盤和電磁盤兩類。對于輕小片狀零件、光滑薄板材料等,通常用負(fù)壓吸盤吸料。造成負(fù)壓的方式有氣流負(fù)壓式和真空泵式。對于導(dǎo)磁性的環(huán)類和帶孔的盤類零件,以及有網(wǎng)孔狀的板料等,通常用電磁吸盤吸料。電磁吸盤的吸力由直流電磁鐵和交流電磁鐵產(chǎn)生。用負(fù)壓吸盤和電磁吸盤吸料,其吸盤的形狀、數(shù)量、吸附力大小,根據(jù)被吸附的物件形狀、尺寸和重量大小而定。此外,根據(jù)特殊需要,手部還有勺式(如澆鑄機(jī)械手的澆包部分)、托式(如冷齒輪機(jī)床上下料機(jī)械手的手部)等型式.2、手腕是連接手部和手臂的部件,并可用來調(diào)整被抓取物件的方位(即姿勢)。3、手臂手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是帶動(dòng)手指去抓取物件,并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指定的位置.工業(yè)機(jī)械手的手臂通常由驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)的部件(如油缸、氣缸、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等)與驅(qū)動(dòng)源(如液壓、氣壓或電機(jī)等)相配合,以實(shí)現(xiàn)手臂的各種運(yùn)動(dòng)。手臂可能實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)如下:直線運(yùn)動(dòng):如伸縮、升降、橫移運(yùn)動(dòng)?;具\(yùn)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng) 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng):如水平回轉(zhuǎn)、上下擺動(dòng)(即俯仰運(yùn)動(dòng))。 直線運(yùn)動(dòng)與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合(即螺旋運(yùn)動(dòng))。 復(fù)合運(yùn)動(dòng) 兩直線運(yùn)動(dòng)的組合(即平面運(yùn)動(dòng))。 兩回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合(即空間曲面運(yùn)動(dòng))。手臂在進(jìn)行伸縮或升降運(yùn)動(dòng)時(shí),為了防止繞其軸線的轉(zhuǎn)動(dòng),都需要有導(dǎo)向裝置,以保證手指按正確方向運(yùn)動(dòng)。此外,導(dǎo)向裝置還能承擔(dān)手臂所受的彎曲力矩和扭轉(zhuǎn)力矩以及手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)在啟動(dòng)、制動(dòng)瞬間產(chǎn)生的慣性力矩,使運(yùn)動(dòng)部件受力狀態(tài)簡單。導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)形式,常用的有:單圓柱、雙圓柱、四圓柱和V形槽、燕尾槽等導(dǎo)向型式。4、立柱立柱是支承手臂的部件,立柱也可以是手臂的一部分,手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降(或俯仰)運(yùn)動(dòng)均與立柱有密切的聯(lián)系。機(jī)械手的立往通常為固定不動(dòng)的,但因工作需要,有時(shí)也可作橫向移動(dòng),即稱為可移式立柱。5、行走機(jī)構(gòu)當(dāng)工業(yè)機(jī)械手需要完成較遠(yuǎn)距離的操作,或擴(kuò)大使用范圍時(shí),可在機(jī)座上安裝滾輪、軌道等行走機(jī)構(gòu),以實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)械手的整機(jī)運(yùn)動(dòng)。滾滾輪輪式式布行走機(jī)構(gòu)可分為有軌的和無軌的兩種。驅(qū)動(dòng)滾輪運(yùn)動(dòng)則應(yīng)另外增設(shè)機(jī)械傳動(dòng)裝置。6、機(jī)座機(jī)座是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分,機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均安裝于機(jī)座上,故起支撐和連接的作用。2.2設(shè)計(jì)背景在當(dāng)今大規(guī)模制造業(yè)中,企業(yè)為提高生產(chǎn)效率,保障產(chǎn)品質(zhì)量,普遍重視生產(chǎn)過程的自動(dòng)化程度,工業(yè)機(jī)器人作為自動(dòng)化生產(chǎn)線上的重要成員,逐漸被企業(yè)所認(rèn)同并采用。工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)水平和應(yīng)用程度在一定程度上反映了一個(gè)國家工業(yè)自動(dòng)化的水平,目前,工業(yè)機(jī)器人主要承擔(dān)著焊接、噴涂、搬運(yùn)以及堆垛等重復(fù)性并且勞動(dòng)強(qiáng)度極大的工作,工作方式一般采取示教再現(xiàn)的方式。本課題設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)裝配線中的機(jī)械手,能代替人完成裝配的能自動(dòng)控制的多功能的多自由度的工業(yè)機(jī)器人。氣動(dòng)機(jī)械手是能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能,用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化,能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全,因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。圖2-1 安全帶卷2.3機(jī)械手的坐標(biāo)型式與自由度按機(jī)械手手臂的不同運(yùn)動(dòng)形式及其組合情況,其坐標(biāo)型式可分為直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。由于本機(jī)械手在裝配過程中手臂具有升降、收縮運(yùn)動(dòng),因此,采用圓柱座標(biāo)型式。相應(yīng)的機(jī)械手具有三個(gè)自由度,為了彌補(bǔ)升降運(yùn)動(dòng)行程較小的缺點(diǎn),增加手臂擺動(dòng)機(jī)構(gòu),從而增加一個(gè)手臂上下擺動(dòng)的自由度。圖2-2所示為機(jī)械手的手指、手腕、手臂的運(yùn)動(dòng)示意圖。圖 2-2 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)示意圖2.4機(jī)械手的主要參數(shù) 1、機(jī)械手的主要參數(shù)為最大抓重,目前機(jī)械手最大抓重以10公斤左右的為數(shù)最多。本次所要裝配的兩個(gè)零件具有質(zhì)量輕體積小的特點(diǎn),所以最大抓重定為100g。2、機(jī)械手主要的基本參數(shù)為運(yùn)動(dòng)速度。影響機(jī)械手動(dòng)作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉(zhuǎn)的速度。操作節(jié)奏對機(jī)械手速度提出了要求,設(shè)計(jì)速度過低則限制了它的使用范圍。本設(shè)計(jì)機(jī)械手選取最大移動(dòng)速度設(shè)計(jì)為1.2m/s,平均移動(dòng)速度為lm/s。機(jī)械手動(dòng)作時(shí)有啟動(dòng)、停止過程的加、減速度存在,用速度一行程曲線來說明速度特性較為全面,因?yàn)槠骄俣扰c行程有關(guān),故用平均速度表示速度的快慢更為符合速度特性。除了運(yùn)動(dòng)速度以外,手臂設(shè)計(jì)的基本參數(shù)還有伸縮行程和工作半徑。大部分機(jī)械手設(shè)計(jì)成相當(dāng)于人工坐著或站著且略有走動(dòng)操作的空間。過大的伸縮行程和工作半徑,必然帶來偏重力矩增大而剛性降低。在這種情況下宜采用自動(dòng)傳送裝置為好。根據(jù)統(tǒng)計(jì)和比較,該機(jī)械手手臂的伸縮行程定為600mm,最大工作半徑約為1500mm,手臂安裝前后可調(diào)200mm。手臂回轉(zhuǎn)行程范圍定為2400(應(yīng)大于180否則需安裝多只手臂),又由于該機(jī)械手設(shè)計(jì)成手臂安裝范圍可調(diào),從而擴(kuò)大了它的使用范圍。手臂升降行程定為150mm。定位精度也是基本參數(shù)之一。該機(jī)械手的定位精度為土0.51mm。2.5驅(qū)動(dòng)方式和傳動(dòng)方式的選擇2.5.1驅(qū)動(dòng)方式的選擇在整個(gè)設(shè)計(jì)中,各自由度均采用氣壓驅(qū)動(dòng),之所以用氣壓驅(qū)動(dòng),是因?yàn)闅鈮候?qū)動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn):1.調(diào)速范圍較大,而且還可以無級(jí)調(diào)速,易于適應(yīng)不同工作要求;2.氣壓技術(shù)容易達(dá)到較高的單位面積壓力,即驅(qū)動(dòng)力或驅(qū)動(dòng)力矩大;3.由于氣壓機(jī)構(gòu)一般重量比較輕,因而具有慣性小的特點(diǎn),故而它的速度反應(yīng)性比較好;4.傳動(dòng)平穩(wěn),能吸收沖擊力可以較平穩(wěn)地實(shí)現(xiàn)頻繁轉(zhuǎn)向;5.定位精度高;正因?yàn)闅鈮簜鲃?dòng)有以上優(yōu)點(diǎn),故本裝配線機(jī)械手采用氣壓驅(qū)動(dòng)。2.5.2傳動(dòng)方式的選擇傳動(dòng)方式是將動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)力傳遞到實(shí)現(xiàn)自由度的運(yùn)動(dòng)的過程,在本設(shè)計(jì)中,就是將直線氣缸的直線運(yùn)動(dòng)傳遞出去。針對不同結(jié)構(gòu)需要和運(yùn)動(dòng)方式,小臂伸縮、小臂俯仰、大臂升降、縱向移動(dòng)采用直線氣缸驅(qū)動(dòng)。2.6各個(gè)自由度的實(shí)現(xiàn)2.6.1腕部縱向運(yùn)動(dòng)腕部位于手爪和小臂之間,它的作用是在小臂的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步改變和調(diào)整手爪的空間姿態(tài)和方位,夾緊工件,擴(kuò)大機(jī)械手的動(dòng)作空間和應(yīng)用范圍。在本設(shè)計(jì)中用氣缸實(shí)現(xiàn)腕部運(yùn)動(dòng)。2.6.2手臂伸縮運(yùn)動(dòng)手臂的主要作用是連接腕部和大臂承受抓取工件的彎矩,因此應(yīng)加強(qiáng)手臂的剛度和強(qiáng)度,所以采用單作用活塞氣缸驅(qū)動(dòng),這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是受力均衡,可用于抓取重量較大,行程較長的情況。2.6.3底座升降運(yùn)動(dòng)此處設(shè)計(jì)采用單作用活塞缸來驅(qū)動(dòng),這樣的結(jié)構(gòu)能提高底座的強(qiáng)度,并且裝卸維修方便。第三章 裝配夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 定位原理六點(diǎn)定位原理是指工件在空間具有六個(gè)自由度,即沿x、y、z三個(gè)直角坐標(biāo)軸方向的移動(dòng)自由度和繞這三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度 。因此,要完全確定工件的位置,就必須消除這六個(gè)自由度,通常用六個(gè)支承點(diǎn)(即定位元件)來限制工件的六個(gè)自由度,其中每一個(gè)支承點(diǎn)限制相應(yīng)的一個(gè)自由度。六點(diǎn)定位原理對于任何形狀工件的定位都是適用的,如果違背這個(gè)原理,工件在夾具中的位置就不能完全確定。然而,用工件六點(diǎn)定位原理進(jìn)行定位時(shí),必須根據(jù)具體加工要求靈活運(yùn)用,工件形狀不同,定位表面不同,定位點(diǎn)的布置情況會(huì)各不相同,宗旨是使用最簡單的定位方法,使工件在夾具中迅速獲得正確的位置。工件定位的實(shí)質(zhì)就是使工件在夾具中占據(jù)確定的位置,因此工件的定位問題可轉(zhuǎn)化為在空間直角坐標(biāo)系中決定剛體坐標(biāo)位置的問題來討論。在空間直角坐標(biāo)系中,剛體具有六個(gè)自由度,即沿X、Y、Z軸移動(dòng)的三個(gè)自由度和繞此三軸旋轉(zhuǎn)的三個(gè)自由度。用六個(gè)合理分布的支承點(diǎn)限制工件的六個(gè)自由度,使工件在夾具中占據(jù)正確的位置,稱為六點(diǎn)定位法則。人們在闡述六點(diǎn)定位法則時(shí)常以圖3-1所示銑不通槽的例子來加以說明:a1、a2、a3三個(gè)點(diǎn)體現(xiàn)主定位面A,限制X、Y方向的旋轉(zhuǎn)自由度和Z方向的移動(dòng)自由度;a4、a5兩個(gè)點(diǎn)體現(xiàn)側(cè)面B,限制X方向的移動(dòng)自由度和Z方向的旋轉(zhuǎn)自由度;a6點(diǎn)體現(xiàn)止推面C,限制Y方向的移動(dòng)自由度。這樣,工件的六個(gè)自由度全部被限制,稱為完全定位。當(dāng)然,定位只是保證工件在夾具中的位置確定,并不能保證在加工中工件不移動(dòng),故還需夾緊。定位和夾緊是兩個(gè)不同的概念。圖3-1 典型完全定位圖3-2 安全帶卷底盤3.2 確定定位方式安全帶卷的底盤如圖3-2所示,根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征采用一面兩孔的定位方式。3.3 夾緊機(jī)構(gòu)在確定夾緊力的方向、作用點(diǎn)的同時(shí),要確定相應(yīng)的夾緊機(jī)構(gòu)。確定夾緊機(jī)構(gòu)要注意以下幾方面的問題:1.安全性夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和夾緊力,以防止意外傷及夾具操作人員。2.手動(dòng)夾具夾緊機(jī)構(gòu)的操作力不應(yīng)過大,以減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。3.夾緊機(jī)構(gòu)的行程不宜過長,以提高夾具的工作效率。4.手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)操作靈活、方便。確定夾緊力的方向、作用點(diǎn),以及夾緊元件或夾緊機(jī)構(gòu),要選擇和設(shè)計(jì)動(dòng)力源。夾緊方案也需反復(fù)分析比較,確定后,正式設(shè)計(jì)時(shí)也可能在具體結(jié)構(gòu)上作一些修改。利用一面兩孔的方式對安全帶卷的底盤進(jìn)行定位后,底盤還能夠上下移動(dòng),若不將其夾緊必然會(huì)影響裝配的精度。鑒于該零件的特殊性,準(zhǔn)備用一階形螺釘將底盤固定住,從而可以保證裝配精度。當(dāng)1#機(jī)械手將1#零件(如圖3-3所示)裝配好之后,在裝配2#零件(如圖3-4所示)前必須把1#零件先固定住,否則必將影響2#零件的裝配精度,因此該夾具還應(yīng)設(shè)計(jì)第二次裝夾。于是,特地在夾具體上設(shè)計(jì)了一個(gè)專門針對此零件的二次裝夾工件(如圖3-5所示),可以通過特定的機(jī)械手撥動(dòng)此零件夾緊1#零件,從而實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)裝配的過程。圖3-3 1#零件圖3-4 2#零件圖3-5 二次裝夾3.4 確定總體結(jié)構(gòu)和尺寸在自動(dòng)裝配的過程中,工作臺(tái)的尺寸如圖3-6所示,圖3-7為T形槽的尺寸要求。圖3-6 工作臺(tái)圖3-7 T形槽其中B=200,B1=135,l=45,m=10,L=870,L1=715,E=70,m1=25,m2=40,a=14,b=25,h=11,c=12。根據(jù)工作臺(tái)的尺寸要求,將夾具體的底座設(shè)計(jì)成長100,寬135,夾具底座的具體形狀如圖3-8所示,整個(gè)裝配夾具的總體模型如圖3-9所示,查閱有關(guān)夾具設(shè)計(jì)手冊,該夾具的結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)要求,并對夾緊力進(jìn)行估算,均可滿足夾具的強(qiáng)度和剛度的設(shè)計(jì)要求。圖3-8 夾具底座圖3-9 裝配夾具 有關(guān)夾具體的具體尺寸,工程圖詳見附錄一。第四章 1#機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 氣動(dòng)機(jī)械手必須具有高精度、快速反應(yīng)、一定的承載能力、足夠的工作空間和靈活的自由度及在任意位置都能自動(dòng)定位等特性,這樣就能能快速、準(zhǔn)確地拾一放和搬運(yùn)物件。設(shè)計(jì)氣動(dòng)機(jī)械手的原則是:充分分析作業(yè)對象(工件)的作業(yè)技術(shù)要求,擬定最合理的作業(yè)工序和工藝,并滿足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件;明確工件的結(jié)構(gòu)形狀和材料特性,定位精度要求,抓取、搬運(yùn)時(shí)的受力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等,從而進(jìn)一步確定對機(jī)械手結(jié)構(gòu)及運(yùn)行控制的要求;盡量選用定型的標(biāo)準(zhǔn)組件,簡化設(shè)計(jì)制造過程,兼顧通用性和專用性,并能實(shí)現(xiàn)柔性轉(zhuǎn)換和編程控制。4.1 路徑規(guī)劃1#機(jī)械手(圖4-1)是用來裝配1#零件(如圖3-3所示),該零件通過機(jī)械手抓取放下后,還要旋轉(zhuǎn)45才能與安全帶卷的底盤完成裝配。為了減少機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作,我們先將 1#零件在工作臺(tái)上以45放置,再將1#機(jī)械手的手部以相同的角度安裝在手臂上。1#機(jī)械手完成抓取抓緊上升定位放下松開等一系列動(dòng)作。圖4-1 1#機(jī)械手4.2 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.2.1 手指的形狀和分類夾持式是最常見的一種,其中常用的有兩指式、多指式和雙手雙指式;按手指夾持工件的部位又可分為內(nèi)卡式(或內(nèi)漲式)和外夾式兩種;按模仿人手手指的動(dòng)作,手指可分為一支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型,二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型和移動(dòng)型(或稱直進(jìn)型),其中以二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型為基本型式。當(dāng)二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指的兩個(gè)回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的距離縮小到無窮小時(shí),就變成了一支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指;同理,當(dāng)二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指的手指長度變成無窮長時(shí),就成為移動(dòng)型?;剞D(zhuǎn)型手指開閉角較小,結(jié)構(gòu)簡單,制造容易,應(yīng)用廣泛。移動(dòng)型應(yīng)用較少,其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜龐大,當(dāng)移動(dòng)型手指夾持直徑變化的零件時(shí)不影響其軸心的位置,能適應(yīng)不同直徑的工件。4.2.2設(shè)計(jì)時(shí)考慮的幾個(gè)問題1.具有足夠的夾緊力足夠的夾緊力除了考慮工件重量外,還應(yīng)避免在傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)導(dǎo)致零件松動(dòng)或脫落。2.手指間應(yīng)具有一定的開閉角兩手指張開與閉合的兩個(gè)極限位置所夾的角度稱為手指的開閉角。手指的開角應(yīng)保證工件能順利脫開,閉角應(yīng)保證工件能順利進(jìn)入。若夾持不同直徑的工件,應(yīng)按最大直徑的工件考慮。對于移動(dòng)型手指只有開閉幅度的要求。3.保證工件準(zhǔn)確定位為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的相對位置,必須根據(jù)被抓取工件的形狀,選擇相應(yīng)的手指形狀。例如圓柱形工件采用帶“V”形面的手指,以便自動(dòng)定心。 4.具有足夠的強(qiáng)度和剛度手指除受到被夾持工件的反作用力外,還受到機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)的影響,要求有足夠的強(qiáng)度和剛度以防折斷或彎曲變形,當(dāng)應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)簡單緊湊,自重輕,并使手部的中心在手腕的回轉(zhuǎn)軸線上,以使手腕的扭轉(zhuǎn)力矩最小為佳。5.考慮被抓取對象的要求根據(jù)機(jī)械手的工作需要,通過比較,我們采用的機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)是一支點(diǎn)兩指回轉(zhuǎn)型,由于1#零件外觀為圓柱形,故手指形狀設(shè)計(jì)成類似“V”型的仿圓弧型,其結(jié)構(gòu)如圖4-2所示。圖4-2 1#機(jī)械手手爪4.2.3 手部夾緊氣缸的設(shè)計(jì)1、手部驅(qū)動(dòng)力計(jì)算1#機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)受力簡圖(如圖4-3所示),其工件重量G=1N,仿“V”形手指的角度2=120,b=50mm, R=20mm,摩擦系數(shù)為f=0.10 。圖4-3 手部結(jié)構(gòu)受力簡圖(1) 根據(jù)手部結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)示意圖,其驅(qū)動(dòng)力為: (2) 根據(jù)手指夾持工件的方位,可得握力計(jì)算公式: 所以: (3) 實(shí)際驅(qū)動(dòng)力: 因?yàn)閭髁C(jī)構(gòu)為連桿機(jī)構(gòu),故取=0.94 ,并取=1.5.若被抓取工件的最大加速度取a=g 時(shí),則: 所以: 所以夾持工件時(shí)所需夾緊氣缸的驅(qū)動(dòng)力為12N。2、氣缸的直徑本氣缸屬于單向作用氣缸。根據(jù)力平衡原理,單向作用氣缸活塞桿上的輸出推力必須克服彈簧的反作用力和活塞桿工作時(shí)的總阻力,其公式為: 式中: 活塞桿上的推力,N 彈簧反作用力,N 氣缸工作時(shí)的總阻力,N P氣缸工作壓力,Pa彈簧反作用按下式計(jì)算: 式中: 彈簧剛度,N/m L 彈簧預(yù)壓縮量,m S 活塞行程,m d彈簧鋼絲直徑,m D彈簧平均直徑,m D彈簧外徑,m n 彈簧有效圈數(shù) G 彈簧材料剪切模量,一般取G=79.4X109Pa在設(shè)計(jì)中,必須考慮負(fù)載率的影響,則: 由以上分析得單向作用氣缸的直徑: 代入有關(guān)數(shù)據(jù),可得: 所以: 查有關(guān)手冊圓整,得D=20 mm由d/D=O.20.5, 可得活塞桿直徑:d=(0.20.3)D=410 mm圓整后,取活塞桿直徑d=10 mm校核,按公式有: 其中=120MPa, F=73.3N則:d (43.5/120)=0.2 10,故滿足設(shè)計(jì)要求。3、缸筒壁厚的設(shè)計(jì)缸筒直接承受壓縮空氣壓力,必須有一定厚度。一般氣缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比小于或等于1/10,其壁厚可按薄壁筒公式計(jì)算: 式中: 缸筒壁厚 ,mm D 氣缸內(nèi)徑 ,mm P實(shí)驗(yàn)壓力,取P=1.5PPa 材料為 : ZL3, =3MPa代入己知數(shù)據(jù),則壁厚為: = =4 mm取=5 mm,則缸筒外徑為:D=20+52 =30 mm。4.3 手臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.3.1 手臂伸縮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手臂的伸縮運(yùn)動(dòng)形式為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過查閱資料,我們最終選擇了氣壓驅(qū)動(dòng)的活塞氣缸。因?yàn)榛钊麣飧拙哂畜w積小、重量輕的特點(diǎn),并且廣泛應(yīng)用與機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。但是,機(jī)械手手臂在作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),手臂可能會(huì)繞軸線發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),為了保證手指的正確方向,并使活塞桿不受較大的彎曲力矩作用,以增加手臂的剛性,在設(shè)計(jì)手臂結(jié)構(gòu)時(shí),必須采用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向裝置。導(dǎo)向裝置的選擇因素有手臂的安裝形式,具體的結(jié)構(gòu)和抓取重量等等加以確定,同時(shí)應(yīng)減少運(yùn)動(dòng)部件的重量,這樣就可以減少手臂對回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。在本機(jī)械手中,采用的是單導(dǎo)向桿作為導(dǎo)向裝置,它可以增加手臂的剛性和導(dǎo)向性。4.3.2 手臂伸縮驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算圖4-3 所示為活塞氣缸驅(qū)動(dòng)手臂前伸時(shí)的示意圖。圖4-3 手臂伸出時(shí)的受力狀態(tài)在單桿活塞氣缸中,由于氣缸的兩腔有效工作面積不相等,所以左右兩邊的驅(qū)動(dòng)力和壓力之間的關(guān)系式不一樣。當(dāng)壓縮空氣輸入工作腔時(shí),驅(qū)使手臂前伸(或縮回),其驅(qū)動(dòng)力應(yīng)克服手臂在前伸(或縮回)起動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力,手臂運(yùn)動(dòng)件表面之間的密封裝置處的摩擦阻力,以及回油腔壓力(即背壓)所造成的阻力,因此,驅(qū)動(dòng)力計(jì)算公式為:P驅(qū) = P慣 + P摩 + P密 + P背 式中:P慣手臂在起動(dòng)過程中的慣性力(N);P摩摩擦阻力(包括導(dǎo)向裝置和活塞與缸壁之間的摩擦阻力)(N);P密密封裝置處的摩擦阻力(N),用不同形狀的密封圈密封,其摩擦阻力不同 ;P背氣缸非工作腔壓力(即背壓)所造成的阻力(N),若非工作腔與 大氣相連時(shí),則 P背 =0 。根據(jù)手臂伸縮運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力公式:F=Ff + 其中,由于手臂運(yùn)動(dòng)從靜止開始,所以v=v, 摩擦系數(shù):設(shè)計(jì)氣缸材料為ZL3,活塞材料為45鋼,查有關(guān)手冊可知f=0.17。質(zhì)量計(jì)算:手臂伸縮部分主要由手臂伸縮氣缸、夾緊氣缸、手臂伸縮用液壓緩沖器、手爪及相關(guān)的固定元件組成。氣缸為標(biāo)準(zhǔn)氣缸,根據(jù)中國煙臺(tái)氣動(dòng)元件廠的產(chǎn)品樣本可估其質(zhì)量,同時(shí)測量設(shè)計(jì)的有關(guān)尺寸,得知伸縮部分夾緊物體時(shí)其質(zhì)量為700g,放松物件后其質(zhì)量為600g.接觸面積:S510-4m2 則夾緊時(shí): F=F + = 放松時(shí): F=F + = 考慮安全因素,應(yīng)乘以安全系數(shù)K=1.2則夾緊時(shí): F=441.2=53(N) 放松時(shí): F=381.2=45(N)4.3.3 手臂伸縮氣缸的設(shè)計(jì)1、氣缸的直徑根據(jù)雙作用氣缸的計(jì)算公式: 其中: F活塞桿伸出時(shí)的推力,N F活塞桿縮入時(shí)的拉力 d活塞直徑,mm P氣缸工作壓力,Pa代入有關(guān)數(shù)據(jù),得:當(dāng)推力做功時(shí): =當(dāng)拉力做功時(shí): D=(1.011.09)(4F/ =(1.011.09) 故圓整后,取D=20mm 2、活塞桿直徑的計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)要求,此活塞桿為實(shí)心活塞桿,假設(shè)取d=10mm。校核如下:(按縱向彎曲極限力計(jì)算)氣缸承受縱向推力達(dá)到極限力F以后,活塞桿會(huì)產(chǎn)生軸向彎曲,出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。因此,必須使推力負(fù)載(氣缸工作負(fù)載F與工作總阻力F之和)小于極限力F。該極限力與氣缸的安裝方式、活塞桿直徑及行程有關(guān)。有關(guān)公式為: 式中: L活塞桿計(jì)算長度,m K活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑,m A活塞桿橫截面面積,m f材料強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值,對鋼取f=2.110Pa a系數(shù),對鋼a=1/5000代入有關(guān)數(shù)據(jù),得: = 推力負(fù)載為: 代入有關(guān)數(shù)據(jù),得: =所以,安全。設(shè)計(jì)符合要求。3、缸筒壁厚計(jì)算根據(jù)公式:式中P為實(shí)驗(yàn)壓力,取P=1.5P=0.610Pa材料為ZL3,則=3MPa,則: =取=5 mm,則缸筒外徑為:D=20+52 =30 mm。4.4 升降缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.4.1 升降缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 升降缸的工作原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與手臂伸縮缸基本相同,可以通過所承受的壓力設(shè)計(jì)升降缸的尺寸。升降缸應(yīng)滿足:1.有足夠的剛度和穩(wěn)定性2.運(yùn)動(dòng)要靈活,一般要有導(dǎo)向長度,且導(dǎo)向長度不宜過短,以免產(chǎn)生卡死現(xiàn)象3.結(jié)構(gòu)布置要合理,便于裝修4.4.2 升降缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算根據(jù)氣缸驅(qū)動(dòng)時(shí)需要克服的運(yùn)動(dòng)部件的總重量、摩擦力和啟動(dòng)慣性力等幾個(gè)方面的阻力,所以油缸的驅(qū)動(dòng)力為P驅(qū) = P慣 + P摩 + P密 + P背 式中:P慣升降缸在起動(dòng)過程中的慣性力(N);P摩摩擦阻力(包括導(dǎo)向裝置和活塞與缸壁之間的摩擦阻力)(N);P密密封裝置處的摩擦阻力(N),用不同形狀的密封圈密封,其摩擦阻力不同 ;P背氣缸非工作腔壓力(即背壓)所造成的阻力(N),若非工作腔與 大氣相連時(shí),則 P背 =0 。根據(jù)升降缸升降運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力公式:F=Ff + 其中,由于手臂運(yùn)動(dòng)從靜止開始,所以v=v, 摩擦系數(shù):設(shè)計(jì)氣缸材料為ZL3,活塞材料為45鋼,查有關(guān)手冊可知f=0.17。質(zhì)量計(jì)算:氣缸為標(biāo)準(zhǔn)氣缸,根據(jù)中國煙臺(tái)氣動(dòng)元件廠的產(chǎn)品樣本可估其質(zhì)量,同時(shí)測量設(shè)計(jì)的有關(guān)尺寸,得知夾緊物體時(shí)其質(zhì)量為1.5Kg,放松物件后其質(zhì)量為1.4Kg,接觸面積:S510-4m2 則夾緊時(shí): F=F + = 放松時(shí): F=F + = 考慮安全因素,應(yīng)乘以安全系數(shù)K=1.2則夾緊時(shí): F=931.2=112(N) 放松時(shí): F=86.81.2=104(N)4.4.3 升降氣缸的設(shè)計(jì)1、氣缸的直徑根據(jù)雙作用氣缸的計(jì)算公式: 其中: F活塞桿伸出時(shí)的推力,N F活塞桿縮入時(shí)的拉力 d活塞直徑,mm P氣缸工作壓力,Pa代入有關(guān)數(shù)據(jù),得:當(dāng)推力做功時(shí): =當(dāng)拉力做功時(shí): D=(1.011.09)(4F/ =(1.011.09) 查氣缸標(biāo)準(zhǔn)手冊后,取D=32mm 2、活塞桿直徑的計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)要求,此活塞桿為實(shí)心活塞桿,假設(shè)取d=10mm。校核如下:(按縱向彎曲極限力計(jì)算)氣缸承受縱向推力達(dá)到極限力F以后,活塞桿會(huì)產(chǎn)生軸向彎曲,出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。因此,必須使推力負(fù)載(氣缸工作負(fù)載F與工作總阻力F之和)小于極限力F。該極限力與氣缸的安裝方式、活塞桿直徑及行程有關(guān)。有關(guān)公式為: 式中: L活塞桿計(jì)算長度,m K活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑,m A活塞桿橫截面面積,m f材料強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值,對鋼取f=2.110Pa a系數(shù),對鋼a=1/5000代入有關(guān)數(shù)據(jù),得: = 推力負(fù)載為: 代入有關(guān)數(shù)據(jù),得: =所以,安全。設(shè)計(jì)符合要求。3、缸筒壁厚計(jì)算根據(jù)公式:式中P為實(shí)驗(yàn)壓力,取P=1.5P=0.610Pa材料為ZL3,則=3MPa,則: =取=9 mm,則缸筒外徑為:D=32+92 =50 mm。第5章 2#機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 路徑規(guī)劃2#機(jī)械手(圖5-1)是用來裝配2#零件(如圖3-4所示),該零件通過機(jī)械手抓取放下后,還要施加一壓力后才能完成裝配。2#機(jī)械手需要完成抓取抓緊上升定位放下壓緊松開等一系列動(dòng)作。圖5-1 2#機(jī)械手5.2 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.2.1 手指的形狀2#機(jī)械手和1#機(jī)械手的夾持方式都為夾持式,由于 2#零件為塑料件,體積小質(zhì)量輕,所以2#機(jī)械手的手爪通過仿形來設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu),如圖5-2、5-3所示。圖5-2 2#機(jī)械手手爪(左)圖5-3 2#機(jī)械手手爪(右)5.2.2 手部夾緊氣缸的設(shè)計(jì)1、手部驅(qū)動(dòng)力計(jì)算2#機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)受力簡圖參照圖4-3,可以簡化為一內(nèi)切圓R=1.8mm,其工件重量G=0.5N,仿“V”形手指的角度2=120,b=5mm, 摩擦系數(shù)為f=0.10 。 (1)根據(jù)手部結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)示意圖,其驅(qū)動(dòng)力為: (2)根據(jù)手指夾持工件的方位,可得握力計(jì)算公式: 所以: (3)實(shí)際驅(qū)動(dòng)力: 因?yàn)閭髁C(jī)構(gòu)為連桿機(jī)構(gòu),故取=0.94 ,并取=1.5.若被抓取工件的最大加速度取a=g 時(shí),則: 所以: 所以夾持工件時(shí)所需夾緊氣缸的驅(qū)動(dòng)力為6.2N。由于2#機(jī)械手所需夾緊氣缸的驅(qū)動(dòng)力小于1#機(jī)械手所需夾緊氣缸的驅(qū)動(dòng)力,2#零件的質(zhì)量遠(yuǎn)小于1#零件的質(zhì)量,故1#機(jī)械手的所有氣缸結(jié)構(gòu)及尺寸均可滿足2#機(jī)械手。5.3各氣缸的設(shè)計(jì)由于2#機(jī)械手所選擇的氣缸與1#機(jī)械手一致且滿足要求,所以夾緊缸、伸縮缸、升降缸的具體計(jì)算過程詳見上一章。第六章 總結(jié)隨著畢業(yè)日子的到來,畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對這幾年來所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié),但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn),而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多,以前老是覺得自己什么東西都會(huì),什么東西都懂,有點(diǎn)眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程,在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí),努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了,同學(xué)之間互相幫助,有什么不懂的大家在一起商量,聽聽不同的看法對我們更好的理解知識(shí),所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。我的心得也就這么多了,總之,不管學(xué)會(huì)的還是
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