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换刀机器人机械系统的设计[图纸+论文]

2014-01-22 14:45:16 来源:信达机械 浏览:24
内容提要:换刀机器人机械系统的设计[图纸+论文]

换刀机器人机械系统的设计
50页 24000字数+说明书+任务书+开题报告+7张CAD图纸【详情如下】
A0-自动换刀机器人总体布局设计.dwg
A0-自动换刀机械手升降机构.dwg
A0-装卸刀手手臂和手部结构装配图.dwg
A3-固定手指.dwg
A3-手指座.dwg
A4-挡块(A型).dwg
A4-活动手指.dwg
任务书.doc
换刀机器人机械系统的设计开题报告.doc
换刀机器人机械系统的设计论文.doc
相关资料.doc
计划表.xls

摘  要
   在当今大规模制造业中,企业为提高生产效率,保障产品质量,普遍重视生产过程的自动化程度,机械手作为自动化生产线上的重要成员,逐渐被企业所认同并采用。机械手的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平,目前,机械手主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作,工作方式一般采取示教再现的方式。
   本文将设计一台四自由度的机械手,主要的功用就是自动换刀。主要是实现加工中心自动换刀系统的设计。通过分析加工中心的整体结构和自动换刀系统的特点、应用条件,设计要求等,并结合在数控机床上对刀库和换刀机械手的需要——能在数控程序的控制下灵活的实现换刀过程。刀库为立式单链式刀库。驱动装置采用电机液压驱动;设计的换刀机械手为回转式单臂双手机械手,手指采用弹簧销压紧式,驱动装置采用液压双作用缸。根据机械手和刀库位置的需要,设计机械手在机床上下移动装置,以实现多排刀架上的刀与主轴上的刀之间的交换。结合工厂实际,该自动换刀系统在数控的控制下能灵活的完成换刀程序,节省了时间、提高了效率、安全可靠。
 关键词 :机械手;加工中心;刀库;自动换刀
目  录
摘  要 III
Abstract IV
目  录 V
1 绪论 1
1.1课题的意义、目的、研究范围及要达到的技术要求 1
1.1.1课题的意义 1
1.1.2课题的目的 1
1.1.3研究范围及要达到的技术要求 1
1.2课题在国内外的发展概况及存在的问题 2
1.2.1国内的发展概况 2
1.2.2国外的发展概况 3
1.2.3存在的问题 7
2 换刀机器人总体设计 9
2.1 主要技术参数和外形尺寸 9
2.1.1 主要技术参数 9
2.1.2 外形尺寸 9
2.2 换刀机器人总体布局设计 10
2.2.1 自动换刀机器人的组成及简单介绍 10
2.2.2 自动换刀机器人的总体布局图 10
2.3 换刀机器人自动换刀过程 11
3 换刀机器人手部设计 15
3.1 手部的基本结构、组成部分和动作原理 15
3.1.1 机械手的简介 15
3.1.2 换刀机械手的结构、组成与动作原理 15
3.2 手部装置的选择与计算 18
3.2.1 手指的设计 18
3.2.2 手臂油缸的设计与计算 21
第4章自动换刀机器人手部升降机构的设计 27
4.1自动换刀机器人手部升降机构的组成及动作原理 27
4.2滚珠丝杠及螺母副的设计与选用 28
4.3滚珠丝杠螺母副支撑方式及轴承的选择 31
4.4减速齿轮的设计 33
4.5减速齿轮轴的设计 36
4.5.1减速齿轮轴的设计 36
4.5.2 减速齿轮轴的校核 37
4.6驱动液压泵电机的选择 38
5 结论与展望 39
5.1结论 39
5.2不足之处以及未来展望 40
致  谢 41
参考文献 42
1 绪论
1.1课题的意义、目的、研究范围及要达到的技术要求
1.1.1课题的意义
   机械工业是国民的装备部,是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业,还是新兴产业,都离不开各种各样的机械装备,机械工业所提供装备的性能、质量和成本,对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此,世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一[1]。
   工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务,在构造和性能上兼有人和机器各自的优点,尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力,在国民经济各领域有着广阔的发展前景。
   机械手是在机械化,自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中,机械手被广泛的运用于自动生产线中,机械人的研制和生产已成为高技术邻域内,迅速发殿起来的一门新兴的技术,它更加促进了机械手的发展,使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活,但它具有能不断重复工作和劳动,不知疲劳,不怕危险,抓举重物的力量比人手力大的特点,因此,机械手已受到许多部门的重视,并越来越广泛地得到了应用。
   在当今大规模制造业中,企业为提高生产效率,保障产品质量,普遍重视生产过程的自动化程度,机械手作为自动化生产线上的重要成员,逐渐被企业所认同并采用。机械手的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平,目前,机械手主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作,工作方式一般采取示教再现的方式。工业机器人延伸和扩大了人的手足和大脑功能,它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作;代替人完成繁重、单调的重复劳动,提高劳动生产率,保证产品质量。工业机器人与数控加工中心、自动搬运小车以及自动检测系统可组成柔性织造系统(FMS)和计算机集成制造系统(CIMS),实现生产自动化。所以从事工业机器人的研究具有非常重要的意义。
1.1.2课题的目的
    通过毕业设计的锻炼,学会综合运用所学的知识和技能进行实际工程问题的分析、综合及设计。培养调查研究、中外文献检索与阅读的能力,掌握定性与定量相结合的独立研究与论证的能力;熟练掌握设计、计算及绘图的能力;锻炼文字与口头表达能力;掌握撰写设计说明书的,并且能设计出合乎实际要求的自动换刀机器人机械系统。
1.1.3研究范围及要达到的技术要求
用途:在给定的程序指令下,配合刀库和卧式镗铣床(简称主机)实现所有加工工序的自动装、卸刀[2]。
  技术要求:
   结构形式:     圆柱坐标;   自由度数:     4;
   负载重量:     10kg(单爪);
   末端操作器:   双手爪;
   工作空间:     纵向0.195m,横向0.18m,升降1.22m,旋转180°;
   运行速度:     五档可调;
   最大运行速度: 纵向20m/min,横向16m/min,升降8m/min,旋转16rpm;
   重复定位精度: ±0.6m;
   记忆刀位数:  不小于170把,可扩展;
   总重量:          ≧600kg;
1.2课题在国内外的发展概况及存在的问题


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