630噸壓鑄機自動澆注機械手的設計【含CAD圖紙、說明書、三維模型】

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 本科畢業(yè)論文(設計)開題報告 論 文 題 目：630 噸壓鑄機自動澆注機械手的設計學 院： 專 業(yè) 、 班 級： 學 生 姓 名：指導教師（職稱） 一、選題依據 1. 論文（設計）題目： 630 噸壓鑄機自動澆注機械手的設計 2. 研究領域： 機械手 3. 論文（設計）工作的理論意義和應用價值： 壓力鑄造是精密鑄造中一種高效率的生產方法。但是，我國的壓鑄技術和世界先進水平相比，差距巨大，國內現(xiàn)有壓鑄機及工藝等還處在落后狀態(tài)，如加料、取件、噴敷涂料等工序仍是手工操作，這樣不但勞動強度大，而且鑄件質量不穩(wěn)定，同時又在高溫下操作不利于安全生產[1]，因此設計自動澆料機械手的意義可以概括如下： (1) 機械手有利于實現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化的程度，從而可以提高勞動生產率和降低生產成本。 (2) 改善勞動條件，避免人身事故。在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的，而應用機械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動條件得以改善。在一些簡單、重復，特別是較笨重的操作中，以機械手代替人進行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 (3) 可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產。應用機械手代替人進行工作，這是直接減少人力的一個側面，同時由于應用機械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個側面。因此，在自動化機床的綜合加工自動線上，目前幾乎都沒有機械手，以減少人力和更準確的控制生產的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進行工作生產[2]。 同時，工業(yè)機械手是近代自動控制領域中出現(xiàn)的一項新的技術，是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生產自動化實踐相結合的產物，并已成為現(xiàn)代機械制造生產系統(tǒng)中的一個重要組成部分。工業(yè)機械手是提高生產過程自動化、改善勞動條件、提高產品質量和生產效率的有效手段之一。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射性和污染的場合， 應用得更為廣泛。在我國，近幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的效果，受到機械工業(yè)和鐵路工業(yè)部門的重視。 綜上所述，有效的應用機械手，是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢。4.目前研究的概況和發(fā)展趨勢： 壓鑄技術的發(fā)展至今有 150 余年，19 世紀初，由于印刷業(yè)的興起用于鉛字鑄造的 8 鑄字機應運而生不久，在鑄字機的基礎上演變成為熱室壓鑄機。到 19 世紀中葉，典 型的熱室壓鑄機誕生。進入 20 世紀以后,熱室壓鑄機日漸成熟，冷室壓鑄機問世。20 世紀后半葉，壓鑄機經歷了更大的改革、演進與創(chuàng)新，壓鑄機進入新的發(fā)展時期。近二三十年來壓鑄機在大型化、自動化、單元化和柔性化等方面的發(fā)展非常迅速。最近的幾年，壓鑄的高新技術又不斷地對壓鑄機提出新的要求[3]。 20 世紀 50 年代，我國自行設計制造出全液壓的 50 型臥式冷室壓鑄機，鎖模力有 500 kN 和 1000 kN 兩種規(guī)格。及至 20 世紀 80 年代，有關單位繼續(xù)完成了鎖模力 16000 kN 以下的臥式冷室壓鑄機系列產品的開發(fā)；立式冷室壓鑄機也形成了鎖模力 2500 kN 以下的系列產品；1986 年試制出國內第一臺 J 1163 A 型自動壓鑄機組；1990 年開發(fā)出國內第一臺柔性壓鑄單元，鎖模力為 4000 kN；其后的幾年里，又將輔助裝置和參數檢測裝置加以定型并形成產品。在壓鑄機的設計工作方面，20 世紀 80 年代，設計的壓鑄機壓射性能已接近當時的國外水平；合模機構全部采用液壓驅動、曲肘機械擴力結構取代了全液壓。而熱室壓鑄機在當時也形成了鎖模力 1500 kN 以下的系列化產品，全立式壓鑄機也有了鎖模力 3150 kN 以下的系列化產品。在大型壓鑄機方面，阜新壓鑄機廠還曾生產了鎖模力為28000 kN 的大型壓鑄機，為當時填補了國內的空白[3]。 機械手首先是從美國開始研制的。1958 年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手。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。1962 年，美國聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎上又試制成一臺數控示教再現(xiàn)型機械手。商名為 Unimate（即萬能自動）。運動系統(tǒng)仿照坦克炮塔，臂可以回轉、俯仰、伸縮、用液壓驅動；控制系統(tǒng)用磁鼓作為存儲裝置。不少球坐標通用機械手就是在這個基礎上發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動公司,專門生產工業(yè)機械手。 在國內，應用于生產實際的工業(yè)機械手特別是示教再現(xiàn)性機械手不斷增多，而且計算機控制的也有所應用,國內近年來在移動機械手控制方面也開展了許多研究工作。 目前，第一代工業(yè)機械手主要依靠工人進行控制；改進的方向主要是降低成本和提高精度。 第二代機械手設有微型電子計算控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，是機械手具有感覺機能。 第三代機械手則能獨立完成工作中過程中的任務。它與電子計算機和電視設備保 持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng) FMS 和柔性制造單元 FMC 中的重要一環(huán)[4]。 隨著機械手的發(fā)展，人們也對機械手的應用提出了更高的要求，一是重復高精度， 精度是指機械手到達指定點的精確程度，它對驅動器的分辨率以及反饋裝置密切相關。重復精度是指如果動作重復多次，機械手到達同樣位置的精確程度。顯然，重復精度比精度更加重要。二是模塊化，有的公司把帶有系列導向驅動裝置的氣動機械手稱為簡單的傳輸技術，而把模塊化拼裝的氣動機械手稱為現(xiàn)代傳輸技術，模塊化拼裝的氣動機械手比組合導向驅動裝置更具靈活的安裝體系。它集成電接口和帶電纜及氣管的導向系統(tǒng)裝置，使機械手運動自如。由于模塊化氣動機械手的驅動部件采用了特殊設計的滾珠軸承，使它具有高剛性，高強度及精確的導向精度。優(yōu)良的定位精度也是新一代氣動機械手的一個重要特點，模塊化氣動機械手使同一機械手可能由于應用不同的模塊而具有不同的功能，擴大了機械手的應用范圍，是機械手的一個重要的發(fā)展方向[5]。 二、論文（設計）研究的內容1.重點解決的問題： （1）630 噸壓鑄機自動澆注機械手的的結構設計； （2）630 噸壓鑄機自動澆注機械手的液壓系統(tǒng)設計以及 PLC 控制系統(tǒng)設計； （3）630 噸壓鑄機自動澆注機械手的三維建模。 2. 擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路）： （1）查閱相關壓鑄機自動澆注機械手產品的資料，了解產品的發(fā)展現(xiàn)狀及基本原理； （2）630 噸壓鑄機自動澆注機械手的總體方案設計； （3）630 噸壓鑄機自動澆注機械手的結構設計和計算； （4）630 噸壓鑄機自動澆注機械手的三維實體建模； （5）630 噸壓鑄機自動澆注機械手的液壓系統(tǒng)及 PLC 控制系統(tǒng)設計； （6） 動態(tài)演示； （7） 翻譯資料； （8） 撰寫畢業(yè)論文。 3. 本論文（設計）預期取得的成果： （1）630 噸壓鑄機自動澆注機械手三維設計的總體方案，包括機械手的液壓控制部分和 PLC 控制系統(tǒng)部分； （2） 自動澆注機械手的三維實體模型，包括零件圖、裝配體； （3） 自動澆注機械手運動的動態(tài)演示。 三、論文（設計）工作安排 1. 擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數）： 設計參數： 座標型式：球坐標 自由度數：3 個 手臂回轉范圍：0°—180° 手臂回轉速度：90°／S 手臂的俯仰范圍：-45°—45° 在查閱大量的相關文獻和資料之后使用類比法，首先分析自動澆注機械手的設計方法和數據計算，再用 SOLID WORKS 軟件對機械手部件進行三位實體模型繪制并且實行動態(tài)演示。 2. 論文（設計）進度計劃： 第 1-2 周：查閱資料 第 3-4 周：方案設計，完成開題報告與開題答辯 第 5-6 周：查閱文獻，初步進行方案設計 第 7-8 周：完善設計方案并完成結構設計 第 9-10 周：完成零件三位建模 第 11-12 周：完善裝配圖和零件圖 第 13-14 周：完成并修改設計說明書 第 15-16 周：完成論文，準備答辯 四、需要閱讀的參考文獻 [1] 戴龍泉.壓鑄機單臂回轉式自動澆注機械手[J].上海機械,1980,7:13-14. [2]https://club.1688.com/article/16379160.html [3]陳金誠.壓鑄機的發(fā)展[J].鑄造,2005,54(1):6-15. [4] 黃真,方躍法.并聯(lián)機器人機構學與控制[M].北京:機械工業(yè)出版社,1997,5: 30-31. [5] 郭洪武.淺析機械手的應用與發(fā)展趨勢[M].山西:中國西部科技,2012. [6]薛定宇.反饋控制系統(tǒng)設計與分析 CT[M].清華大學出版社,2000:40-47. [7]康立新,馬建華.工業(yè)機械手的設計[J].中小企業(yè)管理與科技,2009,9:218. [8]張萍萍.基于PLC 的氣動機械手控制系統(tǒng)設計[D].成都:電子科技大學,2013. [9]劉明保,呂春紅,張春梅.機械手的組成機構及其技術指標的確定[J].河南機 電高等?？茖W校學報,2004,12(1):18. [10] 曹環(huán)軍,劉希璐.壓鑄機澆鑄機械手的工作流程及 PLC 系統(tǒng)控制[J].湖南農機,2014,41(7):101. [11] 戴勤. 自動換刀機械手結構設計及 PLC 控制研究[D]. 蘇州: 蘇州大學.2010.1-4. [12] 趙獻丹,張良棟,趙虎.壓鑄機澆鑄機械手 PLC 控制系統(tǒng)設計[J].機械工程師,2011,11:55. [13] Harvill. A totally new concept in hot chamber die casting(J).Die casting Engineer,1982,26(4):1-2. [14] Carlos A.Acosta Calderon,John Q.Gan. An Analysis of the Inverse Kinematics for a 5-DOF Manipulator [J].International Journal of Automation & Computing,2005,2:114-116. [15] Thomas Bill. The golden age of die casting[J].D.C.E..1976.20(4):24. 附：文獻綜述 文獻綜述 壓鑄技術的發(fā)展至今有 150 余年，19 世紀初，由于印刷業(yè)的興起用于鉛字鑄造的鑄字機應運而生不久,在鑄字機的基礎上演變成為熱室壓鑄機。到 19 世紀中葉, 典型的熱室壓鑄機誕生。進入 20 世紀以后,隨著熱室壓鑄機日漸成熟，冷室壓鑄機問世。 20 世紀后半葉，壓鑄機經歷了更大的改革、演進與創(chuàng)新，壓鑄機進入新的發(fā)展時期。隨著壓鑄機的快速發(fā)展，壓力鑄造在工業(yè)生產中變?yōu)橐粋€非常重要的環(huán)節(jié)。如果 采用人工澆注的方式有著較大的危害，會有大量的粉塵和有害氣體產生，會對工人的身體健康造成嚴重的威脅。針對這種情況就需要將手工澆注發(fā)展為自動機械手澆注， 這樣工人的勞動強度可以得到降低。 陳金城、彭余恭在《壓鑄機的發(fā)展》[3]中寫道壓鑄技術發(fā)展至今 150 余年的歷史， 與傳統(tǒng)的、古老的鑄造技術相比，只能說是一種年輕的工藝技術。然而，由于壓鑄技術所具有的許多特點，使壓鑄件的應用領域日益擴大，遍及各個工業(yè)門類，因而發(fā)展速度十分驚人，受到了普遍的關注。壓鑄機是壓鑄生產中重要的基礎技術裝備，與壓鑄工藝的互存、互動關系非常突出，壓鑄工藝的改進或采用新的技術，都要有與之相應的或新型的壓鑄機作為技術支撐。所以，在壓鑄技術的發(fā)展進程中，壓鑄機始終擔負著重要的角色，起著積極的、直接的推動作用。 康立新、馬建華在《工業(yè)機械手的設計》[7]中說道工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動生產設備，工業(yè)機械手也是工業(yè)機器人的一個重要分支。它的特點是可以通過編程來完成各種預期的作業(yè)，在構造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應性。機械手作業(yè)的準確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力， 在國民經濟領域有著廣泛的發(fā)展空間。 根據張萍萍在《基于 PLC 的氣動機械手控制系統(tǒng)設計》[8]中設計的機械手是一種能自動化定位控制并可重新編程以變動的多功能機器，在工業(yè)自動化生產中占據著重要位置。驅動方式可以液壓傳動，也可以氣壓傳動，也可以是電氣控制等方法并且機械手具有動作快速、靈活、能適應危險和惡劣的環(huán)境、重復定位精度髙及可長時間連續(xù)作業(yè)等優(yōu)點，采用機械手上進行澆注可減輕工人的勞動量，降低生產成本，提高生產效率。在同一份論文中， 她設計的氣動機械手模型基于專用計算機— PLC （Programmable logic Controller，簡稱 PLC）的控制系統(tǒng)設計，首先對搬運機械手的基本應用和基本結構進行介紹，然后提出了實現(xiàn)“原點位置開始啟動，完成向左擺動、臂水平伸出、臂垂直下降、夾緊工件、臂垂直縮回、臂水平縮回、向右擺回、臂水平伸出、臂垂直下降、放開工件、臂垂直上升、臂水平縮回至原位”的位置控制。搬運物料氣動技術驅動，用氣爪氣缸實現(xiàn)最大總重量為 10kg 搬運。氣動技術控制采用工業(yè)專用計算機--可編程控制技術（PLC）控制的設計方案。對搬運機械手驅動系統(tǒng)中采用氣壓傳動，控制系統(tǒng)中基于三菱公司的 FX2N 系列 PLC 為控制單元完成升降、抓物、水平與左右移動等動作的控制。之后介紹了各組成部件的作用、傳感器的選型和 PLC 控制系統(tǒng)的硬件連接等，通過對機械手的各功能實現(xiàn)形式和控制方式研究， 給出各部分的實現(xiàn)方案。 劉明保、呂春紅、張春梅等在《機械手的組成機構及其技術指標的確定》[9]中論述了工業(yè)機器人和機械手的機構組成, 并討論了工業(yè)機器人和機械手的工作空間、看管區(qū)域、位置函數、運動速度等技術指標的確定方法。為機械手的結構組成合技術指標的確定打下了堅實的理論基礎。在同一篇論文中，劉明保,呂春紅 ,張春梅等指出機械手和工業(yè)機器人的工作性能是由一系列的技術指標來表示的, 其主要技術指標是:工作空間的形狀和尺寸;機械手的靈活性;擺動的角度和系數;基本機構的自由度數目等。根據他的研究我們能夠確定這些參數，從而完成機械手的結構方面的設計。 同樣在曹環(huán)軍、劉希璐于《壓鑄機澆鑄機械手的工作流程及 PLC 系統(tǒng)控制》[10] 中研究了澆鑄機械手包括諸多方面的組成部分，如手臂、傾倒機構、澆包、傾倒油缸以及回轉油缸和升降油缸等，這些結構在設計中都能表現(xiàn)出來。 戴勤的《自動換刀機械手結構設計及 PLC 控制研究》[11]一文中,為了增強機械手的通用性和互換性，使同一機械手由于應用不同的模塊而具有不同的功能，而采用模塊化氣動機械手，對基座、立柱、手臂、手部等模塊進行結構設計，通過模塊選擇與組合，以構成一定范圍內的不同功能或同功能不同性能、不同規(guī)格的系列產品，并且在產品變化或臨時對機械手進行新任務分配時，可以允許方便地改動或重新設計其新部件，能很快地投產，降低安裝和轉換工作的費用，便于機械手的標準化生產和使用。 胡海洪在《四自由度液壓機械手液壓系統(tǒng)設計》[11]中以能夠實現(xiàn)自動抓取及搬運操作的自由度液壓機械手為研究對象。根據用途分析了機械手的動作循環(huán)及工作原理，設計了機械手的液壓系統(tǒng)、油箱及液壓元件集成塊。首先，本文介紹機械手的作用，液壓驅動系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，介紹了液壓方案和液壓系統(tǒng)圖的確定過程和依據。同時，給出了這臺機械手的主要性能規(guī)格參數。其次，文章中介紹了液壓驅動的設計理論與方法步驟。全面詳盡的討論了四自由度液壓機械手的液壓系統(tǒng)，油箱以及液壓元件集成塊的設計。最后使用軟件對油箱和液壓元件集成塊裝配圖及零件圖進行繪制。全面而又具體地對機械手的液壓系統(tǒng)進行了設計。 趙獻丹，張良棟，趙虎在《壓鑄機澆鑄機械手 PLC 控制系統(tǒng)設計》[12]中介紹了壓鑄機澆鑄機械手的工作流程及其液壓系統(tǒng)，根據機械手的控制要求，設計了 PLC 控制系統(tǒng)，對 PLC 的輸入輸出端口進行了分配，編制了 PLC 控制梯形圖。并且得出 PLC 體積小、可靠性高、抗干擾能力強，能適用澆鑄機械手所處的高溫多塵的惡劣環(huán)境的結論，在機械手的控制中，采用 PLC 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器接觸器控制，不但可以提高機械手工作的可靠性，而且 PLC 具有強大的編程能力，可以通過改變程序來改變機械手的動作，從而大大提高了機械手的靈活性和適應性。 綜上所述，壓鑄機自動澆注系統(tǒng)與機械手都擁有著巨大發(fā)展，本文將結合之前所提及的文獻對壓鑄機自動澆注機械手進行設計。