本科生毕业设计开题报告 - 机械手

本科生毕业设计开题报告

题目：    电动机座加工卸料机械手设计          

学   院：    机械学院            

专   业： 机械设计制造及其自动化 

班   级：     **          

姓   名：      **            

学   号：   *************      

指导教师：    ******         

                        年  月  日

一、选题背景

  在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下：

(1)以提高生产过程中的自动化程度

  应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。

(2)以改善劳动条件，避免人身事故

  在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。

在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。

(3)可以减轻人力，并便于有节奏的生产

  应用机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都没有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。

  综上所述，有效的应用机械手，是发展机械工业的必然趋势。

国内外现状和发展趋势

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

自动换刀装置是数控加工中心在工件的一次装夹中实现多道工序加工不可缺少的装置, 主要由刀库、机械手和驱动装置几部分组成。机械手和驱动装置是两个关键部分, 根据驱动装置的不同, 自动换刀装置可分为凸轮式、液压式、齿轮式、连杆式及各种机构复合式, 其中以凸轮式用得较多。发达国家数控加工中心的立式自动换刀机械手主要采用凸轮式, 我国加工中心技术起步较晚, 对自动换刀机械手研究较少。进入20 世纪90 年代后, 北京机床研究所、大连组合机床研究所、济南第一机床厂、青海机床厂以及陕西省的秦川机床厂都对立式自动换刀机械手进行了研究和开发。迄今为止, 我国制造的加工中心配置的自动换刀机械手大多数是进口的。其主要原因: 一是国内生产的换刀机械手质量较差, 成本也不低; 二是进口换刀机械手价格虽然较高, 但在整个加工中心中所占份额不大。作为加工中心的配套技术, 自动换刀机械手的研究和开发将直接影响到我国自动化生产水平的提高, 从经济上、技术上考虑都是十分必要的。

立式换刀机械手和卧式换刀机械手已得到广泛应用20 世纪90 年代以来, 数控加工技术得到迅速的普及和发展, 数控机床在制造业得到了越来越广泛的应用。带有自动换刀系统的数控加工中心在现代先进制造业中起着愈来愈重要的作用, 它能缩短产品的制造周期, 提高产品的加工精度, 适合柔性加工。加工中心是数控机床中较为复杂的加工设备, 由于其具有多种加工能力而得到广泛的应用, 其强大的加工能力和效率得益于其配置的自动换刀装置(A u2tomat ic Too l Changer)。换刀装置作为加工中心的重要组成部分, 其主要作用在于减少加工过程中的非切削时间, 提高生产率, 降低生产成本, 进而提升机床乃至整个生产线的生产力。加工中心自动换刀装置是实现多工序连续加工的重要装置, 其结构设计及其控制是实现加工中心设计制造的关键。加工中心的换刀过程较为复杂, 动作多, 动作间的相互协调关系多, 因而自动换刀系统性能的好坏直接影响加工效率的高低。

二、设计方案

设计内容：

（1）拟定整体方案，特别是传感、控制方式与机械本体的有机结合的设计方案。

（2）根据给定的自由度和技术参数选择合适的手部、腕部、臂部和机身的结构。

（3）各部件的设计计算。

（4）工业机械手工作装配图的设计与绘制。（CAD绘图软件、proE绘图软件）

（5）液压系统图的设计与绘制。

（6）机械手运动分析。

（7）编写设计计算说明书。

研究方法：

（1）采用理论与实际结合的方式并利用现有的条件来设计机械手；

（2）结合指导老师的教学经验来提高自己对机械手各个组成部分的研究；

（3）查阅大量的有关书籍和资料来扩充自己对机械手的认识，从而进一步分析设计机械手各主要组成部分。

 预期达到目标：

（1）完成零件工艺的分析，机械手零件的计算与分析，确定最佳方案，对零件的设计，完成装配图绘制，完成论文综述。

   （2）通过课题的设计锻炼和培养自己的设计能力；掌握机械手设计的基本方法和机械零部件设计的基本程序和方法；掌握机械设计方案的制定过程；熟练运用二维及三维软件设计；设计的机械手能满足图纸的各项技术要求

   （3）全面总结和巩固自己在大学所学知识，对以前的知识得以温故而知新。

三、进度安排

（1）2012-3-11至2012-3-25查阅、收集相关资料，写出开题报告。

（2）2012-3-26至2012-4-8方案论证、设计。                       

（3）2012-4-9  至2012-5-14装配机械手的机构设计、计算、校核和CAD、PROE图以及中期报告。

（4）2012-5-15至2012-6-3撰写、修改、整理说明书。

（5）评阅及答辩

四、 参考文献

   【1】陆祥生，机械手—理论与应用，北京：中国铁道出版社，1985

   【2】李允文，工业设计手设计，北京：机械工业出版社，1994

   【3】张建民，工业机器人，北京：机械工业出版社，1988

   【4】工业机械手图册编写组，工业机械手图册，北京：机械工业出版社，1978

   【5】天津大学编，工业机械手设计基础，天津：天津人民出版社，1980

   【6】机械工程师手册编委会，机械工程师手册，北京：机械工业出版社，2007

   【7】丁树模，液压传动【M】，北京：机械工业出版社，1998.

   【8】王辰宝，机械加工工艺基础【M】。南京；东南大学出版社，1996.

   【9】揭景耀，微三维机械加工的最新技术—LIGA技术【J】。机械科学与技术，1997，16（5）：874—877

   【10】Kurt E Petersen.Silicon as a mechanical Material[C].Proc.IEEE,1982

    (5)：420

   【11】Wise K D,Najafai K.Microfabrication Techniques for Integrated       

Sensors and Micresystems [J].SCIENCE,254:1335