毕业设计方案

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篇一:

毕业设计方案--样例毕业设计方案题目钢瓶喷丸机械手学院机械工程学院专业机械工程及自动化班级机自1014 学生欧博杰学号20170421279 指导教师时圣勇二〇一四年三月二十八日学院机械工程学院专业机械工程及自动化学生欧博杰学号 20170421279设计题目钢瓶喷丸机械手

一、选题背景与意义

1. 工业机械手的国内外发展状况工业机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接，喷漆，上下料和搬运。工业机械手延伸和扩大了人的手足和大脑功能，它可以代替人从事危险、有害、有毒、低高温等恶劣环境中的工作;代替人完成繁重、单调重复的劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。目前主要用于制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。工业机械手与控制加工中心，自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统(FMS)和计算机集成制造系统(CIMS)，实现生产自动化。随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，机械手的应用领域日益扩大。

工业机械手是在二次世界大战期间发展起来的，始于40年代的美国橡树岭国家实验室的搬运核原料的遥控机械操作机械手研究，它是一种主从型的控制系统。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。结构是:

机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型

的;1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上，又试制成一台数控示教型再现型机械手，命名为Unimate(即万能自动)。运动系统仿造坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩，用液压驱动;控制系统用磁鼓做存储装置。不少球面坐标式机械手就是在这个基础上发展起来的;同年该公司和普曼公司合并成立万能自动公司(Unimation)。专门生产工业机械手。1962年美国机械铸造公司也实验成功一种叫Versatran机械手，原意是灵活搬运，可作点位和轨迹控制;该机械手的中央立柱可以回转、升降、伸缩，采用液压驱动，控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在60年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。从60年代后期开始，喷漆、弧焊工业机器人相继在生产中开始应用。1978年美国Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制出一种Unimation—Vic—arm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于1mm。德国机器制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业;德国KuKa公司还生产了一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。日本是工业机器人发展最快，应用最多的国家，自1969年从美国引进两种典型机械手后，开始大力从事机械手的研究，目前已成为世界上工业机械手应用最多的国家之一。前苏联自60年代开始发展应用机械手，主要用于机械化、自动化程序较低、繁重单调、有害于健康的辅助性工作。

我国工业机械手的研究开始于20世纪70年代。1972年我国第一台机械手开发于上海，随之 - 1 - 济南大学全国各省都开始研制和应用机械手。从第七个五年计划开始，我国政府将工业机器人的发展列入其中，并且为此项目投入大量资金，研究开发并且制造了一系列的工业机器人。有北京机械自动化研究所设计制造的喷漆机

器人，广州机床研究所和北京机床研究所合作设计制造的点焊机器人，大连机床研究所设计制造的氩弧焊机器人等。我国工业机械手发展主要是逐步扩大其应用

范围，在应用专门机械手的同时，相应地发展通用机械手。可以将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、仰俯等机构。设计成典型的通用机构，以便根据不同的作业要求，选用不同的典型机构，组装成各种用途的机械手，扩大了应用范围。

现代气动机械手的基本结构由感知部分、控制部分、主机部分和执行部分四个方面组成。采集感知信号及控制信号均由智能阀来控制，气动伺服定位系统代替了伺服电机步进马达或液压伺服系统;气缸，摆动马达完成原来由液压缸或机械所做的执行动作;主机部分采用了标准型材辅以模块化的装配形式，使得气动机械手能拓展成系统化、标准化的产品。人们根据应用工况的要求，选择相应功能和参数的模块，这是一种先进的而设计思想，代表着气动技术今后的发展方向，也将始终贯穿着气动机械手的发展及实用性。

2. 选题的目的及意义本课题是研究气动或液压机械手结构的设计、分析和控制的一些普遍性问题及方法，并实现对钢瓶喷丸的处理过程。机械手作为前沿的产品和自动化设备更新时的需要，可以大量代替单调往复或人工难以完成的工作。

二、设计内容通过实验阶段的所见所闻，为钢瓶生产线设计一种喷丸机械手，实现对钢瓶内壁的喷丸处理，以达到除锈及表面强化的目的。要求该机械手应具有3

个以上的自由度，采用气压或液压传动，手指开度能适应所给钢瓶的尺寸，手指形状可自由更换以适应不同形状，在完成机械结构设计的基础上完成关键零件尺寸的强度计算，主要零件的结构及强度设计、尺寸确定。

采用模块化的设计方式，将机械手分为若干个模块，对各个模块进行设计，然后把这些模块拼装起来组成机械手。根据功能和尺寸要求匹配合适的气缸液压缸。设计机械手基座、各气缸之间连接关节、导向装置，进行典型连接件的结构参数化设计。

对气动液压机械手的基本要求是能够快速、准确地拾——放和搬运物件，这就要求它们具有高精度、快速反应、一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自由度及在任意位置都能自动定位等特性。设计气动液压机械手的原则就是: 充分分析作业对象的作业技术要求，拟定最合理的作业工序和工艺，并满足系统功能要求和环境条件;明确工件的结构形状和材料特性，定位精度要求，受力特性和尺寸要求等参数。尽量选用标准组件，简化设计制造过程，兼顾通用性和专用性。

模块化是用来描述公共单元的使用以便实现产品的各种变型，它的主要目标就是确定独立的、标准化的或可改变的单元来满足功能的变化。模块化研究的理论就是在好的设计中保持功能 - 2 - 济南大学要求的独立性。要建立模块库，必须要将产品划分为若干模块，划分一般原则为:

尽量减少产品包含的模块总数，简化模块自身的复杂程度，以免模块组合时产生混乱;以有限的模块数来获得尽可能多的实用组合方案，以满足用户的需要;划分中应使模块具有一定的功能独立性和结构完整性;要充分注意模块间的结合要素，

以便于结合和分离;要考虑模块的划分对产品的精度、刚度带来的影响;模块单元的划分必须考虑经济因素等。

首先，通过对设计内容的分析，要求是为钢瓶生产线设计一喷丸机械手，实现对钢瓶内壁的喷丸处理，以达到除锈及表面强化的目的。其次，采用模块化设计的思想，将整体划分为几个模块，然后逐个设计，再讲各模块组装起来。最后，对所设计的产品进行优化设计，以达到预期的要求和性能。