轴承盖零件成型脱模机械手结构设计开题报告

全文总字数：3605字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1.国内外研究现状分析

在国外，经过半个多世纪的发展，工业机器人在提高产品加工精度和产品质量、生产自动化水平和生产效率，改善工作环境，在关键工艺生产环节、高危、有毒等恶劣条件替代工人完成作业任务，扩大就业机会，提高技术创新能力等方面的作用日益突出。工业机器人在全球的广泛应用催生了一批具有国际影响力、世界闻名的工业机器人公司^[4]，包括瑞士的staubli（史陶比尔），德国的kuka roboter，瑞典的abb robotics，意大利的comau（柯马），英国的autotech robotics，美国的adept technology（爱德普）、american robot、emerson industrial automation（艾默生）、s-t robotics，加拿大的jcd international robotics，以色列的robogroup tek公司，日本的fanuc、yaskawa（安川）、epson（爱普生）、kawasaki（川崎），这些公司已经成为其所在地区的支柱性产业^[5]。随着计算机技术、光机电一体化技术、网络技术、自动控制理论及人工智能等的迅猛发展，机器人从传统的工业制造领域迅速向医疗服务、家庭服务、教育娱乐、勘探勘测、生物工程、救灾救援、深空深海探测、智能交通等领域扩展^[14]。

我国的机器人研究和开发起步较晚且投入少。80年代到新世纪初，我国一直处于人口红利时期，青壮劳动力充足，劳动力价格低廉，而且我国当时没有加入世贸组织，进口的机器人价格偏高，国内生产的机器人技术不够成熟，再加之国内当时的生产技术水平相对落后，对工业机器人的需求很低，所以工业机器人的应用受到了很大的限制。进入21世纪后，随着我国生产力水平的提高、劳动力成本的逐年增加、人口老龄化趋势的显现，工业机器人开始在国内制造业的各个领域推广应用。但是，总的来看，与工业发达国家相比，国内当下的工业机器人技术在理论研究和工程应用水平等方面都存在着相当大的差距^[6]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1设计的基本内容

运用机械原理、机械设计等课程所学内容设计轴承盖零件成型脱模机械手结构，使其能实现铸件分模时的横向移动动作和脱模时的翻转动作。

设计内容主要包括：

1. 设计多种可行方案。

2. 结构布局，标准件选型。

3. 进行建模仿真并修改。

4. 绘制装配图及部分零件图。

   2.2设计目标

1. 在多种可行方案中选取最佳方案。

2. 按最佳方案布局结构并选择所用的标准件。

3. 计算机分析性能并对结构适度修改。

4. 完成装配图和部件图的绘制。

   2.3预设方案及比较

   图1 龙门桁架机械手

   方案一：用桁架机械手的方式，采用舵机和桁架来分别实现机械手的翻转与移动功能（图1）。

   图2 关节机器人

   方案二：用关节机器人的方式，是当今工业领域最常见的工业机器人形态之一，适用于多种工业领域（图2）。

   桁架机械手优点：

   1.采用高刚性结构，整体强度高，不易振动摇晃。滚轮导轨运动机构，承载能力极强， 刚性极佳。

   2.安装调整要求低，相比于繁杂的关节机器人，结构设计便于人员理解、操作简单、维护方便。

   3.寿命极长，不会像普通直线导轨滑块易受加工精度及润滑影响失效损坏。

   4.便于维护，滚轮及导轨极易维护，即使损坏更换也极其方便。

   5.可配置为全闭环系统，即会实时检测机械手控制系统发出指令和实际位置是否一致（如非全闭环、齿轮损坏等实际不移动不准确，而控制系统无法感知），Z轴检测到往下掉时可机械锁止，防止发生安全事故。

   关节机器人优点：

   1.可以代替人力实现复杂工作。

   2.可以自由编程，完成全自动化的工作提高生产效率，可控制的错误率

   3.功能特性，操作非常简便，可实现不同工件之间的灵活快捷更换。

   以上两种方案中个人更倾向选择桁架机械手结构，理由如下：

   1.工件为5只一组，14组一盘组成，每只重约350g，放置于下模中，总重量约为40kg左右，对机械手刚性要求较高。

   2.桁架机械手价格相对于关节机器人价格更为低廉，减少投入成本。

   3.桁架机械手结构较为简单，利于工作人员理解和设备维修成本。

   2.4拟采用的技术方案和措施

   本课题拟设计一机械手，实现轴承盖工件的脱模动作。技术路线框图如下：

   图3技术路线框图

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

1. 王宝玺, 贾庆祥.汽车制造工艺学[m].北京:机械工业出版社, 2008.

2. 李洪.机械加工工艺手册[m].北京:北京出版社, 1990.

3. 陶敏，一种汽车发动机主轴承盖自动化分选系统[p].实用型新专利.授权公告号 cn 203030541 u

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