數(shù)控機(jī)床裝夾機(jī)械手的研制【含CAD圖紙+文檔】

壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說(shuō)明書,均可直接下載獲得文件，所見(jiàn)所得，電腦查看更方便。Q 197216396 或 11970985 開題報(bào)告題目 數(shù)控機(jī)床裝夾機(jī)械手的研制學(xué)生姓名、學(xué)號(hào)專業(yè)指導(dǎo)教師姓名職稱一 研究的背景、意義、文獻(xiàn)綜述機(jī)械手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。機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒(méi)有獨(dú)立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險(xiǎn)物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手。機(jī)械手其實(shí)在人類科技發(fā)展史上早有先例。早在三國(guó)的時(shí)候，諸葛亮發(fā)明的木牛流馬就是中國(guó)古代智能的結(jié)晶，其實(shí)木牛流馬準(zhǔn)確的說(shuō)應(yīng)該是機(jī)器人，但正是這些機(jī)器人的研究才有了后來(lái)得機(jī)械手。到1954年，電子科學(xué)家德沃爾獲得了一項(xiàng)“可編程序機(jī)械手”的專利，這是一種向人手臂得機(jī)械手，他按程序進(jìn)行工作，這種程序可以根據(jù)不同的工作要求來(lái)編制，因此，具有通用性和靈活性，由此熱衷于機(jī)器人研究的物理學(xué)家英格伯格想到如果能制造出這樣的機(jī)器人，可以像人一樣學(xué)習(xí)別人干活的樣子，那將是一件壯舉。經(jīng)過(guò)幾十年發(fā)展現(xiàn)已經(jīng)出現(xiàn)了很多類型的機(jī)械手，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。機(jī)械手主要由手部和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。手部是用來(lái)抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。自由度是機(jī) 械手設(shè)計(jì)的關(guān) 鍵參數(shù)。自由 度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有23個(gè)自由度。 很多企業(yè)也致力于機(jī)械手的研發(fā)上，比如上海瓦科自動(dòng)化設(shè)備有限公司，淇位于上海歷史悠久的工業(yè)生產(chǎn)基地楊浦區(qū)，是一家專業(yè)從事工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的研發(fā)、制造、銷售為一體的高科技企業(yè)。其生產(chǎn)的機(jī)械手有鐵板搬運(yùn)機(jī)械手，不銹鋼搬運(yùn)機(jī)械手及塑料板搬運(yùn)機(jī)械手。上海蘭凱機(jī)械制造有限公司也是一家專門致力于機(jī)械手的研發(fā)和制造的廠家，主要承接助力機(jī)械手，吊具，工件裝夾集生產(chǎn)流水線的設(shè)計(jì)和制造。另外國(guó)內(nèi)還有不少?gòu)S家也進(jìn)行機(jī)械手的研發(fā)與制造，例如青島鑫環(huán)機(jī)械有限公司，青島海爾機(jī)器人有限公司，富井機(jī)械人有限公司。隨著整個(gè)制造業(yè)向著信息化，智能化，集成化，自動(dòng)化的方向的發(fā)展。在加工零件的時(shí)候，我們?nèi)绻茉诠ぜ难b夾，加工，傳遞工件，包裝上都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。那對(duì)整個(gè)生產(chǎn)率的提高是很大作用，而且可以節(jié)省很多勞動(dòng)力，而將其注入到其他事情中，那我們就會(huì)有更多的精力來(lái)專注高新技術(shù)的研發(fā)上，來(lái)創(chuàng)造更多的新的成果。本課題就是在數(shù)控機(jī)床上設(shè)計(jì)裝夾機(jī)械手，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，能有效節(jié)約勞動(dòng)力，提高生產(chǎn)效率。 因而，如果能在工件裝夾的環(huán)節(jié)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，將會(huì)大大縮減繁雜的手工動(dòng)作，提高工作效率和工作質(zhì)量。目前，我國(guó)的機(jī)械手行業(yè)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，在很多領(lǐng)域已經(jīng)大量用到了機(jī)械手，但是我們必須清楚，我們同一些發(fā)達(dá)國(guó)家還是有著不小的差距，盡管我們也能生產(chǎn)制造處機(jī)械手，但是我們的成本明顯過(guò)高，而且技術(shù)上也處于劣勢(shì)，正是如此，在機(jī)械手的運(yùn)行精度，可靠性，通用性等衡量指標(biāo)上面，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后與發(fā)達(dá)國(guó)家，比如美國(guó)，日本，德國(guó)等。由于機(jī)械手行業(yè)需要扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，過(guò)硬的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和很高的科技水平，所以，我們國(guó)家要想在機(jī)械手行業(yè)取得更大的突破，就必須加大和深入對(duì)機(jī)械手的理論研究，投入更多的經(jīng)費(fèi)到機(jī)械手設(shè)計(jì)上來(lái)，并大力發(fā)展科技。由于能力及時(shí)間所限，我們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)械手不可能能達(dá)到上述效果，但是，我們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)械手是從簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，實(shí)用的角度出發(fā)，開發(fā)出一類適用與中小型企業(yè)的數(shù)控機(jī)床上的裝夾機(jī)械手。只要設(shè)計(jì)的足夠好，我們就能完全盤活中小型企業(yè)的積極性，從而提高生產(chǎn)效率，這樣，中小型企業(yè)也能得到發(fā)展。僅僅是大企業(yè)的發(fā)展是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，機(jī)械手行業(yè)乃至制造業(yè)的發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志就是：產(chǎn)品的適應(yīng)性廣，普遍性強(qiáng)。二 課題研究的基本內(nèi)容、重點(diǎn)難點(diǎn)及要解決的主要問(wèn)題2.1基本內(nèi)容本論文的初期準(zhǔn)備工作：（1）查詢，獲得機(jī)械手設(shè)計(jì)所需要的第一手資料（一些原始數(shù)據(jù)等）；（2）熟悉CAXA,CAD,PRO/E等制圖軟件，為后期設(shè)計(jì)繪圖做準(zhǔn)備；（3）了解機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)組成，查閱相關(guān)資料，為后期結(jié)構(gòu)分析做鋪墊。主要研究?jī)?nèi)容：（1）綜合考慮各種因素，合適的選擇機(jī)械手基本組成中的一些元件；（2）通過(guò)方案論證，確定裝夾機(jī)械手設(shè)計(jì)的最優(yōu)方案；（3）對(duì)機(jī)械手進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析，全方位考慮結(jié)構(gòu)安排的合理性，可靠性，穩(wěn)定性；（4）確定機(jī)械手的最佳安放位置；（5）考慮機(jī)械手手爪部分的通用性，盡量實(shí)現(xiàn)不同數(shù)控機(jī)床上卻可以用同類機(jī)械手的可能性。機(jī)械手按控制形式可分為兩類：點(diǎn)位控制型和連續(xù)軌跡控制型。 （1）點(diǎn)位控制型機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡是空間兩個(gè)點(diǎn)之間的連接?？刂泣c(diǎn)數(shù)越多，性能越好。通過(guò)比較分析點(diǎn)位控制型基本能滿足各種要求，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 (2) 連續(xù)軌跡控制型機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡是空間的任意連續(xù)曲線，它能在三維空間里做很復(fù)雜的動(dòng)作，工作性能比較完善，但控制部分較復(fù)雜。對(duì)于我們?cè)O(shè)計(jì)的用于數(shù)控機(jī)床上的裝夾機(jī)械手來(lái)說(shuō)，由于機(jī)械手只在送料線，卸料線和數(shù)控機(jī)床上的幾個(gè)固定位置輪回旋轉(zhuǎn)，因此，我們選擇點(diǎn)位控制型機(jī)械手就能達(dá)到要求。手臂的坐標(biāo)形式主要有四種基本形式：直角坐標(biāo)式，圓柱坐標(biāo)式，球坐標(biāo)式，關(guān)節(jié)坐標(biāo)式。（1）直角坐標(biāo)式機(jī)械手：是一種適合于工作位置成行排列或者與傳送帶配合使用的一種機(jī)械手。它的手臂按照直角坐標(biāo)中的X,Y,Z三個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，其工作范圍只能是直線形式的來(lái)回運(yùn)動(dòng)(2) 圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手：是應(yīng)用得最多的一類機(jī)械手，主要用于搬運(yùn)與測(cè)量工件。直觀性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本體占用的空間較小，但動(dòng)作范圍較大。（3）球坐標(biāo)式機(jī)械手：它的自由度比較多，應(yīng)用也較廣，主要用于一些較困難的場(chǎng)所，能夠完成較復(fù)雜的動(dòng)作。（4）關(guān)節(jié)坐標(biāo)式機(jī)械手：是一種適用于靠近機(jī)體操作的傳動(dòng)形式。它像人手一樣有肘關(guān)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)自由度，動(dòng)作比較靈活，適合與在狹窄空間工作。綜合動(dòng)作范圍，復(fù)雜性和經(jīng)濟(jì)性等方面考慮，圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手是我們最優(yōu)化的選擇。2.2主要問(wèn)題1總體方案確定，其要求見(jiàn)效尺寸，節(jié)約成本，有實(shí)用性。2關(guān)于擺動(dòng)汽缸的選擇問(wèn)題，設(shè)計(jì)的數(shù)控裝夾機(jī)械手只是在四個(gè)位置輪回旋轉(zhuǎn)。3所夾持工件的長(zhǎng)度和大小的確定，裝夾機(jī)械手有通用性，但通用性也是有限度的，并非什么樣大小的工件都能夾持。三 課題研究計(jì)劃與寫作提綱（1）設(shè)計(jì)步驟：收集設(shè)計(jì)資料根據(jù)所給定的參數(shù)制定總體設(shè)計(jì)方案完成總裝圖及部裝圖完成零件圖編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。(2)20*年 2月24日-20*年 3月 10 日：下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確任務(wù)，熟悉課題，收集資料，上交外文翻譯和開題報(bào)告。20*年 3月11 日20*年 4 月 14 日：制定總體方案和設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制總裝圖草圖。20*年4月 15日-20*年 4月 21日：中期檢查與整改。20*年 4 月22日-20*年 5 月26 日：修改并完成總裝圖及部裝圖，完成有關(guān)零件圖的設(shè)計(jì)，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。20*年5月 27日-20*年6 月 2 日：打印、裝訂、評(píng)閱、答辯資格審查。20*年 6月 3日20*年 6 月 14 日：畢業(yè)答辯。（3）寫作提綱第1章 概 述1.1 引言1.2 一些軟件在機(jī)械手設(shè)計(jì)中的應(yīng)用1.3研究?jī)?nèi)容與意義1.3.1課題的來(lái)源1.3.2 研究的意義1.3.3 主要研究?jī)?nèi)容第2章 數(shù)控裝夾機(jī)械手的總體方案設(shè)計(jì)2.1數(shù)控裝夾機(jī)械手的原理設(shè)計(jì)2.1.1 基本設(shè)計(jì)思想2.1.2基本設(shè)計(jì)步驟2.1.3機(jī)械手的工作流程2.1.4 機(jī)械手傳動(dòng)原理2.2機(jī)械手控制方案選擇2.2.1控制形式的選擇2.2.2手臂的坐標(biāo)形式選擇2.3機(jī)械手的總體構(gòu)成第3章 數(shù)控機(jī)床裝夾機(jī)械手的詳細(xì)設(shè)計(jì)3.1手爪部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與選材3.1.1手爪的裝配結(jié)構(gòu)3.1.2手爪的工作過(guò)程3.1.3各部件的選材3.2手臂的組成與結(jié)構(gòu)分析3.2.1 前臂的組成與結(jié)構(gòu)分析3.2.2 中臂的組成與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.3 底座的組成與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.4 立柱的組成與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.4.1 上立柱的組成與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.4.2 下立柱的組成與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.5可調(diào)支撐的組成與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.5.1可調(diào)支撐的結(jié)構(gòu)分析與作用3.5.2可調(diào)支撐的工作原理：3.5.3可調(diào)支撐的選材。第4章 設(shè)計(jì)中關(guān)鍵技術(shù)和解決方法4.1 遇到的問(wèn)題：4.1.1 關(guān)于擺動(dòng)汽缸4.1.2所夾持工件的長(zhǎng)度和大小的確定4.2 解決方法4.2.1 擺動(dòng)汽缸4.2.2 所夾持工件長(zhǎng)度及大小的確定第5章 結(jié)論與展望5.1 結(jié)論5.2 展望致謝參考文獻(xiàn)1 王之櫟，王大康，機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社，20062殷際英，何廣平.關(guān)節(jié)型機(jī)器人.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20033張玉茹，李繼婷，李劍鋒.機(jī)器人靈巧手. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20074馬履中，周建忠.機(jī)器人與柔性制造系統(tǒng).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20075濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，20016Edan,Y., Rogozin,D.,Flash,T.,&Miles,G.E.(200).Robotic melon harvesting.IEEE Transactions on Robotics and Automation,16(6),821-835.7日本機(jī)器人學(xué)會(huì).機(jī)器人技術(shù)手冊(cè).北京：科學(xué)出版社，20078王積偉，章宏甲，黃誼. 液壓與氣壓傳動(dòng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20059藤森洋三日本. 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，199010西北工業(yè)大學(xué)工程制圖教研室.畫法幾何及機(jī)械制圖.西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，199811張世昌，李旦，高航.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，200112王太辰.中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典：第五卷.江西：江西科學(xué)技術(shù)出版社，200213Stewart D. A Platform with 6-DOF(J). Proc. on Institution of Mechanical Engineering(London).1965,18(1):371-386. 14申永勝.機(jī)械原理教程.北京：清華大學(xué)出版社，1999 學(xué)生簽名： 年 月 日指導(dǎo)教師批閱意見(jiàn)（指導(dǎo)教師應(yīng)對(duì)課題研究的思路、方法、對(duì)策、措施和預(yù)期成效等做出評(píng)價(jià)，并提出具體的改進(jìn)意見(jiàn)） 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日