凸輪軸機(jī)床的工件輸送機(jī)構(gòu)的設(shè)計開題報告.doc

畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告題目：凸輪軸機(jī)床的工件輸送機(jī)構(gòu)的設(shè)計系別機(jī)電信息系專業(yè)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化班級姓名學(xué)號導(dǎo)師2012年12月25日1.畢業(yè)設(shè)計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）1.1題目背景在現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)線零件的輸送是非常重要的工作之一，隨著生產(chǎn)自動化的發(fā)展，目前，這一工作已由機(jī)械手的自動搬運(yùn)逐漸替代傳統(tǒng)的人工完成。機(jī)械手的出現(xiàn)在減輕工人勞動強(qiáng)度和難度、提高工作效率和質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本上做出了突出貢獻(xiàn),機(jī)械手的發(fā)展在企業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)收上起到了舉足輕重的作用。本課題設(shè)計一種在七工位凸輪軸加工機(jī)床上應(yīng)用的機(jī)械手,用于實現(xiàn)工件的輸送。明確機(jī)械手的功能、技術(shù)參數(shù)、工作原理、主要結(jié)構(gòu)及特點。要求結(jié)構(gòu)簡單、抓取重量大、開合行程長、運(yùn)行可靠,從而提高生產(chǎn)效率。1.2研究意義機(jī)械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運(yùn)或操作的自動機(jī)械裝置。工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動生產(chǎn)設(shè)備【1】。他的特點是可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點，尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用的更為廣泛【2】。因此，進(jìn)行凸輪軸機(jī)床的工件輸送機(jī)械手的研究設(shè)計具有重要意義。我感覺設(shè)計所需要的知識僅課堂所學(xué)的是完全不夠的，但正是這樣，才更能鍛煉自己，才更富有挑戰(zhàn)，我想在這次的設(shè)計中我一定會盡全力做好的！1.3國內(nèi)研究的情況我國的工業(yè)機(jī)械手的研究研發(fā)開發(fā)始于20世紀(jì)70年代左右。1972年我國的第一臺工業(yè)機(jī)械手開發(fā)制造于上海，隨著全國各省都開始研制和研發(fā)應(yīng)用機(jī)械手。如今我國正從一個“制造型大國”向“制造型強(qiáng)國”邁進(jìn)，中國的制造業(yè)正在面臨著與國際接軌、世界接軌、參與國際分工的巨大工作和挑戰(zhàn)當(dāng)中，這將會給機(jī)械手產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新的動力和活力【3】。隨著機(jī)械手發(fā)展的深度和廣度以及機(jī)器人智能水平的不斷提高，中國的機(jī)械手已在眾多領(lǐng)域得到了廣泛普遍的應(yīng)用。已經(jīng)從傳統(tǒng)的工業(yè)制造領(lǐng)域向非制造領(lǐng)域延伸。如采礦機(jī)器人、建筑業(yè)機(jī)器人以及水電系統(tǒng)用于維護(hù)維修的機(jī)器人等。在國防軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工、生活服務(wù)等領(lǐng)域機(jī)械手的應(yīng)用也越來越多。在未來幾年，我國將在傳感技術(shù)、激光技術(shù)、工程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中機(jī)械手將會被廣泛應(yīng)用，因此這些技術(shù)會使機(jī)械手的應(yīng)用更為高效、高質(zhì)，運(yùn)行成本將更低【4】。據(jù)一系列現(xiàn)象證據(jù)表明，今后機(jī)械手將在醫(yī)療、保健、生物技術(shù)和產(chǎn)業(yè)、教育、救災(zāi)、海洋開發(fā)、機(jī)器維修、交通運(yùn)輸和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。1.4國外研究情況現(xiàn)代工業(yè)機(jī)械手起源于20世紀(jì)50年代初，是基于示教再現(xiàn)和主從控制方式、能適應(yīng)產(chǎn)品種類變更，具有多自由度動作功能的柔性自動化產(chǎn)品5。機(jī)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(jī)械手。在此基礎(chǔ)上美國通過不斷改進(jìn)完善，研制出一系列新的機(jī)械手，美國的研制十分注意提高機(jī)械手的可靠性，改進(jìn)其結(jié)構(gòu)，降低其成本。德國從1970年開始在制造行業(yè)中應(yīng)用機(jī)械手，主要用于起重運(yùn)輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。日本是工業(yè)機(jī)械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。自1969年從美國引進(jìn)二種典型的機(jī)械手后，便開始大力進(jìn)行機(jī)械手的研究。據(jù)報道，1979年從事機(jī)械手的研究工作的大專院校、研究單位多達(dá)50多個；1976年大學(xué)和國家研究部門用在機(jī)械手的研究費(fèi)用42%；1979年日本機(jī)械手的產(chǎn)值達(dá)443億日元，產(chǎn)量為14535臺。使用機(jī)械手最多的行業(yè)是汽車工業(yè)，其次是電機(jī)、電器和電子行業(yè)。到目前在日本工作的工業(yè)機(jī)械手已有100萬臺左右。第二代機(jī)械手設(shè)有微型電子計算機(jī)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，使機(jī)械手具有感覺機(jī)能。目前國外已經(jīng)出現(xiàn)了觸覺和視覺機(jī)械手。第三代機(jī)械手（機(jī)械人）則能獨(dú)立地完成工作過程中的任務(wù)。它與電子計算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系。并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS(FlexibleManufacturingSystem)和柔性制造單元(FlexibleManufacturingCell)中重要一環(huán)。隨著工業(yè)機(jī)器手（機(jī)械人）研究制造和應(yīng)用的擴(kuò)大，國際性學(xué)術(shù)交流活動十分活躍，歐美各國和其他國家學(xué)術(shù)交流活動開展很多6。2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施2.1主要內(nèi)容2.1.1了解凸輪軸機(jī)床工作原理，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展及在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用；2.1.2明確該機(jī)械手的規(guī)格參數(shù)，分析其組成和工作原理；2.1.3完成該機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計和主要部件的設(shè)計計算；2.1.4應(yīng)用軟件繪制所設(shè)計機(jī)械手的裝配圖。2.2研究方案2.2.1凸輪軸機(jī)床的工作原理如圖1所示零件為凸輪軸。凸輪軸是發(fā)動機(jī)中的重要零件之一，其通常是由具有多段高次曲線型面的非圓輪廓面組成，其升程、轉(zhuǎn)角與砂輪半徑之間存在非線性關(guān)系，且大部分凸輪軸屬細(xì)長軸類零件。而凸輪軸加工精度和質(zhì)量直接影響到發(fā)動機(jī)的質(zhì)量、廢氣排放、使用壽命、節(jié)能和效率。圖2是某型號發(fā)動機(jī)的凸輪軸示意圖，其法蘭面上的孔系的加工是在一臺臥式單面七工位的機(jī)床上完成的,該機(jī)床用一個多軸頭在5個加工工位上完成了5道加工工序。在加工工位之前有一個零件裝卸工位,為了在裝卸工位卸下工件,必須解決工件的返回問題。為此,我們設(shè)計了機(jī)械手在五個加工工位之后的等待工位抓取工件,并實現(xiàn)工件的返回。如圖3所示,工位是裝卸工位,工位是機(jī)械手抓取工位,凸輪軸從工位通過步伐式棘爪輸送機(jī)構(gòu)依次自動輸送至工位,而機(jī)械手用來實現(xiàn)工件由工位返回至工位。圖1凸輪軸圖2凸輪軸示意圖圖3各工位布局圖2.2.2機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計如圖4所示，機(jī)械手裝置安裝在機(jī)床的側(cè)面，機(jī)械手大臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，靠液壓缸2通過齒輪、齒條機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)。機(jī)械手小臂的升降，由油缸1驅(qū)動。手爪4的開合動作由液壓缸3驅(qū)動的連桿、滑塊機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)。為了確保機(jī)械手大臂回轉(zhuǎn)輸送時，隨行夾具在此時是平面平行移動，采用了平行四邊形機(jī)構(gòu)。機(jī)械手的動作順序是：機(jī)械手在等待工位(抓取工件工位)等候機(jī)械手小臂下降手爪收攏抓取隨行夾具小臂上升大臂回轉(zhuǎn)至裝卸料工位小臂下降手爪放松小臂上升大臂