自動(dòng)外圓磨床自動(dòng)上料系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 自動(dòng)外圓磨床自動(dòng)上料系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中傳統(tǒng)的任務(wù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是機(jī)器人的關(guān)鍵部件之一。自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)采用滾珠絲桿、滑桿、等機(jī)械器件組成；電氣方面有交流 電機(jī)、變頻器、傳感器、等電子器件組成。該裝置涵蓋了可編程控制技術(shù)，位置 控制技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)等，是機(jī)電一體化的典型代表儀器之一。本文介紹的自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)是由 PLC 輸出三路脈沖，分別驅(qū)動(dòng)橫軸、豎軸變頻器，控制自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)橫軸和豎軸的 精確定位，微動(dòng)開(kāi)關(guān)將位置信號(hào)傳給 PLC 主機(jī)；位置信號(hào)由接近開(kāi)關(guān)反饋給

2、 PLC 主機(jī)，通過(guò)交流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)控制自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)手爪的張合，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)精確運(yùn) 動(dòng)的功能。本課題擬開(kāi)發(fā)的物料搬運(yùn)自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)可在空間抓放物體，動(dòng)作靈活多樣， 可代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè)，并可根據(jù)工件的變化及運(yùn)動(dòng)流程的 要求隨時(shí)更改相關(guān)參數(shù)。 ??！所有下載了本文的注意：本論文附有CAD圖紙和完整版word版說(shuō)明書，凡下載了本文的讀者請(qǐng)加QQ 83753222，或留下你的聯(lián)系方式（QQ郵箱）最后，希望此文能夠幫到你！ 關(guān)鍵詞：自動(dòng)送料機(jī)構(gòu), 交流電機(jī)，PLC，流程，參數(shù) III Abstract Manipulator industrial robot

3、systems traditional mandate, Robot is one of the key components. Manipulator using the mechanical structure of screw-ball, slider, and other mechanical devices composition; Electric have AC motor, inverter, sensor, and other electronic device components. The device covers a programmable co

4、ntrol technology, position control technology, detection technology, Mechatronics is a typical representative of one of the machines. This paper presents a manipulator by three PLC output pulse, driving horizontal, the vertical axis transducer, control manipulator axis horizontal and ve

5、rtical positioning precision,micro-switches position signal transmission will host PLC; location close to the switching signal from the feedback from the mainframe to the PLC, through the exchange of Motor reversion to control the manipulator gripper Zhang, thus achieving accurate manipu

6、lator movement functions. The topics to be developed by the Manipulator grasping be up in space objects, movements flexible, diverse, can replace the artificial heat and dangerous operation conducted operations, According to the workpiece can change the campaign process and the require

7、ments of any changes to the relevant parameters. Key Words: Manipulator, AC motor, PLC, signal, relevant parameters 目 錄 摘 要 I Abstract II 目 錄 III 第1章 緒論 1 1.1課題背景及目的 1 1.2機(jī)器人的定義與發(fā)展?fàn)顩r 1 1.2.1定義 1 1.2.2 機(jī)器人的發(fā)展 2 1.3課題研究意義 2 第2章 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)介紹分析 4 2.1自動(dòng)送料機(jī)構(gòu) 4 2.2自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的組成 4 2.3自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的應(yīng)

8、用 4 2.4自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的分類 5 第3章 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案和驅(qū)動(dòng)方案選型 7 3.1原始數(shù)據(jù)及資料 7 3.2料槽形式及分析動(dòng)作要求 7 3.2.1形式 7 3.2.2動(dòng)作要求分析 8 3.3自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選型 8 第4章 系統(tǒng)各主要組成部分設(shè)計(jì) 9 4.1抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 4.1.1手部設(shè)計(jì)計(jì)算 9 4.1.2拉緊裝置 10 4.2腕部設(shè)計(jì)計(jì)算 13 4.2.2臂伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 4.3氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 4.4手部抓取缸 18 4.5腕部擺動(dòng)氣壓回路 19 4.6小臂伸縮缸氣壓回路 20 4.7總體系統(tǒng)圖 21 4.8機(jī)身結(jié)

9、構(gòu)的設(shè)計(jì) 22 4.8.1 電機(jī)的選擇 23 4.8.2 減速器的選擇 23 4.8.3螺柱的設(shè)計(jì)與校核 24 4.8.4機(jī)座的機(jī)械結(jié)構(gòu) 25 4.9自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的定位及平穩(wěn)性確定 27 4.9.1常用的定位方式 27 4.9.2影響平穩(wěn)性和定位精度的因素 27 4.9.3自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的緩沖裝置 28 總結(jié)與展望 30 參考文獻(xiàn) 31 致 謝 32 第1章 緒論 第1章 緒論 1.1課題背景及目的 畢業(yè)設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)在校學(xué)習(xí)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是對(duì)四年大學(xué)學(xué)習(xí)的繼續(xù)深化和檢驗(yàn)，即有實(shí)踐性又有綜合性，是其他單一課程所不能

10、替代的，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)更能提高綜合訓(xùn)練能力，為即將走向工作崗位，提高實(shí)際工作能力起到十分重要的作用。以達(dá)到如下目的： （1）綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和基本技能，提高分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 （2）接受工程師必須的綜合訓(xùn)練，提高實(shí)際工作能力。如調(diào)查研究、查閱文獻(xiàn)和收集資料并進(jìn)行分析的能力；制訂設(shè)計(jì)或試驗(yàn)方案的能力；設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖能力；總結(jié)提高撰寫論文的能力。 （3）檢驗(yàn)綜合素質(zhì)與實(shí)踐能力。 1.2機(jī)器人的定義與發(fā)展?fàn)顩r 1.2.1定義 目前，工業(yè)機(jī)器人的定義，世界各國(guó)尚未統(tǒng)一，分類也不盡相同。最近聯(lián)合國(guó)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)給工業(yè)機(jī)器人下的定義：工業(yè)機(jī)器人是一種可

11、重復(fù)編程的多功能操作裝置，可以通過(guò)改變動(dòng)作程序，來(lái)完成各種工作，主要用于搬運(yùn)材料，傳遞工件。參考國(guó)外的定義，結(jié)合我國(guó)的習(xí)慣用語(yǔ)，對(duì)工業(yè)機(jī)器人作如下定義： 工業(yè)機(jī)器人是一種機(jī)體獨(dú)立，動(dòng)作自由度較多，程序可靈活變更，能任意定位，自動(dòng)化程度高的自動(dòng)操作機(jī)械。主要用于加工自動(dòng)線和柔性制造系統(tǒng)中傳遞和裝卸工件或夾具[1]。 工業(yè)機(jī)器人以剛性高的手臂為主體，與人相比，可以有更快的運(yùn)動(dòng)速度，可以搬運(yùn)更重的東西，而且定位精度相當(dāng)高，它可以根據(jù)外部來(lái)的信號(hào)，自動(dòng)進(jìn)行各種操作。 工業(yè)機(jī)器人是在計(jì)算機(jī)控制下可編程的自動(dòng)機(jī)器人是提高產(chǎn)品質(zhì)量與勞動(dòng)生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，改善勞動(dòng)條件，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的一種有效手

12、段。機(jī)器人的誕生和發(fā)展雖只有30多年的歷史，但它已應(yīng)用到國(guó)民經(jīng)濟(jì)，民事技術(shù)等眾多的領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景，顯示出強(qiáng)大的生命力[2]。 根據(jù)所處的環(huán)境和作業(yè)需求，工業(yè)機(jī)器人具有至少一項(xiàng)或多項(xiàng)擬人功能，如抓取功能或移動(dòng)功能，或兩者兼有之，另外還可能程度不等的具有某些環(huán)境感知功能（如視覺(jué)，力覺(jué)，觸覺(jué)等）。以及語(yǔ)音功能及至邏輯思維，判斷決策功能等。從而使其能在要求的環(huán)境中代替人進(jìn)行作業(yè)。 在工業(yè)機(jī)器人的諸多功能中，抓取和移動(dòng)是最主要的功能。這兩項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)是精巧的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和良好的伺服控制驅(qū)動(dòng)。本次設(shè)計(jì)就是在這一思維下展開(kāi)的。根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和需求確定圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人，利用錐齒

13、輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)，利用液壓缸實(shí)現(xiàn)其移動(dòng)以及對(duì)零件的抓取。在步進(jìn)電機(jī)的控制下，機(jī)器達(dá)到精確的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 1.2.2 機(jī)器人的發(fā)展 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由初級(jí)到高級(jí)逐步完善，它的發(fā)展過(guò)程可分為三代： 第一代工業(yè)機(jī)器人就是目前工業(yè)中大量使用的示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人，它主要由手部、臂部、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。它的控制方式比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用在線編程，即通過(guò)示教存貯信息，工作時(shí)讀出這些信息，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)按指令再現(xiàn)示教的操作。 第二代機(jī)器人是帶感覺(jué)的機(jī)器人。它具有尋力覺(jué)、觸覺(jué)、視覺(jué)等進(jìn)行反饋的能力。其控制方式較第一代工業(yè)機(jī)器人要復(fù)雜得多，這種機(jī)器人從1980年開(kāi)始進(jìn)入了

14、實(shí)用階段，不久即將普及應(yīng)用。 第三代工業(yè)機(jī)器人即智能機(jī)器人。這種機(jī)器人除了具有觸覺(jué)、視覺(jué)等功能外，還能夠根據(jù)人給出的指令認(rèn)識(shí)自身和周圍的環(huán)境，識(shí)別對(duì)象的有無(wú)及其狀態(tài)，再根據(jù)這一識(shí)別自動(dòng)選擇程序進(jìn)行操作，完成規(guī)定的任務(wù)。并且能跟蹤工作對(duì)象的變化，具有適應(yīng)工作環(huán)境的功能。這種機(jī)器人還處于研制階段，尚未大量投入工業(yè)應(yīng)用[2-4]。 1.3課題研究意義 (1)培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問(wèn)題的獨(dú)立工作能力，拓寬和。 (2)培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序規(guī)范和方法。 (3)培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想和使用技術(shù)資料、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等手冊(cè)、圖冊(cè)工具

15、書進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件等方面的工作能力。 (4)培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向工人和技術(shù)人員學(xué)習(xí)的基本工作態(tài)度，工作作風(fēng)和工作方法。 7 第2章 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)介紹分析 第2章 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)介紹分析 2.1自動(dòng)送料機(jī)構(gòu) 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)，顧名思義，是指能模仿人手的部分動(dòng)作，用以完成某些抓放，搬運(yùn)物件或操縱工具等工作的自動(dòng)化機(jī)械裝置。自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)通常用附屬于它所服務(wù)的設(shè)備，動(dòng)作程序固定，多數(shù)沒(méi)有獨(dú)立的控制系統(tǒng)，其控制裝置包括在主機(jī)的控制系統(tǒng)（不包括工業(yè)機(jī)器人）。 2.2自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的組成 執(zhí)行系統(tǒng)一般包括手部、腕部、臂部、機(jī)身機(jī)座等，其中最主要是

16、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)主要由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)三部分組成。 手部是夾緊（或吸附、托持）與松開(kāi)工件或工具 的部件，由手指（或吸盤），驅(qū)動(dòng)元件和傳動(dòng)元件等組成。 腕部、臂部、機(jī)身是將手部抓取的工件或工具進(jìn)行搬運(yùn)或操作的部件。 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)臂部、腕部、手部和自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)整體運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作的動(dòng)力裝置，常用的驅(qū)動(dòng)方式有液壓、氣動(dòng)、機(jī)械、電氣或其他的組合。 控制系統(tǒng)是支配自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)按規(guī)定程序和要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的裝置，他們主要用來(lái)控制：位置（點(diǎn)位控制或連續(xù)軌跡控制）、 時(shí)間、速度和加速度等參數(shù)。 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)與主機(jī)及其它有關(guān)裝置之間的聯(lián)系[3]。 2.3自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 按自動(dòng)

17、送料機(jī)構(gòu)布局形式分可分為：架空式自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)、附機(jī)式自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)、落地式自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)三種。此外，還有安裝在自動(dòng)線料道上或料道旁，實(shí)現(xiàn)工件上、下料、傳遞轉(zhuǎn)位、轉(zhuǎn)向等用途的自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)，他們具有運(yùn)動(dòng)單一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，位置靈活及精度一般要求較低的特點(diǎn)。 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)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[3]。 2.4自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的分類 (1)根據(jù)所承擔(dān)的作業(yè)的特點(diǎn)，工業(yè)自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)可分為以下三類： (a)承擔(dān)搬運(yùn)工作的自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)：這種自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)在主要工藝設(shè)備運(yùn)行時(shí)，用來(lái)完成輔助作業(yè)，如裝卸毛坯、工件和

18、工夾具。 (b)生產(chǎn)工業(yè)用自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)：可用于完成工藝過(guò)程中的主要作業(yè)，如裝配、焊接、涂漆、彎曲、切斷等。 (c)通用工業(yè)自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)：其用途廣泛，可以完成各種工藝作業(yè)[9]。 (2)按功能分類: (a)專用自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)：它是附屬于主機(jī)的具有固定程序而無(wú)獨(dú)立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。專用自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)具有動(dòng)作少，工作對(duì)象單一，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用可靠和造價(jià)低等特點(diǎn)，適用于大批大量的自動(dòng)化生產(chǎn)，如自動(dòng)機(jī)床，自動(dòng)線的上、下料自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)和“加工中心”附屬的自動(dòng)換刀自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)。 (b)通用自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)：又稱工業(yè)機(jī)器人。它是一種具有獨(dú)立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。具有程序可變、工作范圍大、定位精度高、通用性強(qiáng)的

19、特點(diǎn)，適用于不斷變換品種的中小批量自動(dòng)化的生產(chǎn)。 (c)示教再現(xiàn)自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)：采用示教法編程的通用自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)。所謂示教，即由人通過(guò)手動(dòng)控制，“拎著”自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)做一遍操作示范，完成全部動(dòng)作后，其儲(chǔ)存裝置即能記憶下來(lái)。自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)手可按示范操作的程序行程進(jìn)行重復(fù)的再現(xiàn)工作。 (3)按驅(qū)動(dòng)方式分： (a)氣力驅(qū)動(dòng)式的機(jī)器人：氣源壓力一般只有0.6Mpa左右，適宜抓舉力較小的場(chǎng)合。 (b)液力驅(qū)動(dòng)式的機(jī)器人：結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)且動(dòng)作靈敏，但對(duì)密封的要求較高，且不宜在高溫或低溫的場(chǎng)合工作，要求的制造精度較高，成本較高。 (c)電力驅(qū)動(dòng)式的機(jī)器人：無(wú)環(huán)境污染，易于控制，運(yùn)動(dòng)精度高，成本低，驅(qū)

20、動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，其運(yùn)用最為廣泛。 (d)新型驅(qū)動(dòng)式的機(jī)器人：例如靜電驅(qū)動(dòng)器，壓電驅(qū)動(dòng)器，形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器，人工肌肉及光驅(qū)動(dòng)器等 (4)按控制方式分: (a)固定程序自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)：控制系統(tǒng)是一個(gè)固定程序的控制器。程序簡(jiǎn)單，程序數(shù)少，而且是固定的，行程可調(diào)但不能任意點(diǎn)定位。 (b)可編程序自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)：控制系統(tǒng)是一個(gè)可變程序控制器。其程序可按需要編排，行程能很方便改變[9]。 第3章 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案和驅(qū)動(dòng)方案選型 3.1原始數(shù)據(jù)及資料 1．陶瓷插芯加工材料：氧化鋯（ZrO2）, 尺寸：毛胚外徑2.56mm,內(nèi)孔0.02mm,長(zhǎng)度10.5mm。 2．陶瓷插芯同心度(

21、內(nèi)孔與外徑)1微米。 3．砂輪：金剛石砂輪，線速度50米／秒。 4．裝料內(nèi)孔定位，裝料用氣動(dòng)形式,裝料速度6只/min。 3.2自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)形式及分析動(dòng)作要求 3.2.1機(jī)構(gòu)形式 圖2.1 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)圖 3.2.2動(dòng)作要求分析 動(dòng)作一：送 料 動(dòng)作二：預(yù)夾緊 動(dòng)作三：手臂上升 動(dòng)作四：手臂旋轉(zhuǎn) 動(dòng)作五：小臂伸長(zhǎng) 動(dòng)作六：手腕旋轉(zhuǎn) 預(yù)夾緊 手臂上升 手臂旋轉(zhuǎn) 手臂伸長(zhǎng) 手臂轉(zhuǎn)回 手腕旋轉(zhuǎn) 圖2.2 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)動(dòng)作簡(jiǎn)易圖