汽車零件加工自動線上的多功能機械手的設計

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2014屆畢業(yè)論文 材料 院 、 部： 機械工程學院 學生姓名 劉世平 指導教師： 劉吉兆 職稱 教授 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 機本1007 班 完成時間： 2014年5月 湖南工學院畢業(yè)設計(論文)工作進度檢查表 題目 汽車零件加工自動線上的多功能機械手的設計 學生姓名 劉世平 班級學號 10201420716 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 指 導 教 師 填 寫 學生開題情況 學生調(diào)研及查閱文獻情況 畢業(yè)設計（論文）原計劃有無調(diào)整 學生是否按計劃執(zhí)行工作進度 學生是否能獨立完成工作任務 學生的英文翻譯情況 學生每周接受指導的次數(shù)及時間 畢業(yè)設計（論文）過程檢查記錄情況 學生的工作態(tài)度在相應選項劃“√” □認真 □一般 □較差 1. 畢業(yè)設計各階段時間如下：[畢業(yè)設計調(diào)研：2周（2月25日—3月8日），集中實習：2周（3月11日—3月22日），畢業(yè)設計：10周（3月25日—5月31日），答辯時間：1周（6月5日—6月10日）]。開題報告需修改。 2. 進度太慢，以后請按照教務系統(tǒng)中設定的時間及時將畢業(yè)設計的進展情況用電子文進行匯報，可通過系統(tǒng)上傳畢業(yè)設計大綱、畢業(yè)設計說明書的進展、圖紙等資料，希高度重視，最好回到學校進行畢業(yè)設計，趕快進行設計，否則時間來不及，抓緊時間，積極主動從事畢業(yè)設計。 3. 希望按學校的時間要求進行畢業(yè)設計工作，要抓緊時間，積極主動從事畢業(yè)設計。以后請按照教務系統(tǒng)中設定的時間及時將畢業(yè)設計的進展情況用電子文檔進行匯報，可通過系統(tǒng)上傳畢業(yè)設計大綱、畢業(yè)設計說明書的進展、圖紙等資料，希高度重視，最好回到學校進行畢業(yè)設計。 4. 只有開題報告，沒有其它資料，進度太慢，以后請按照教務系統(tǒng)中設定的時間及時將畢業(yè)設計的進展情況用電子文檔進行匯報，可通過系統(tǒng)上傳畢業(yè)設計大綱、畢業(yè)設計說明書的進展、圖紙等資料，希高度重視，最好回到學校進行畢業(yè)設計，趕快進行設計，否則時間來不及，抓緊時間，積極主動從事畢業(yè)設計。 5. 進度太慢，請按照教務系統(tǒng)中設定的時間及時將畢業(yè)設計的進展情況用電子文檔進行匯報，可通過系統(tǒng)上傳畢業(yè)設計大綱、畢業(yè)設計說明書的進展、圖紙等資料，希高度重視，抓緊時間進行設計，否則時間來不及，要主動從事畢業(yè)設計。 6. 按在我辦公室討論的方式修改，請按學校規(guī)定的時間完成畢業(yè)設計工作，仔細審查畢業(yè)設計工作量(完成合計不少于3張零號圖紙的結構設計圖、裝配圖和零件圖)、說明書格式（字體、行距、目錄、參考文獻等）是否符合學校要求，圖紙是否符合制圖規(guī)范；通過系統(tǒng)及時上傳畢業(yè)設計有關資料供評閱老師評閱,本科畢業(yè)設計答辯時間：（5月27日—5月30日，6月3日—6月4日）。畢業(yè)論文修改后請及時上傳。 指導教師簽字： 年 月 日 系部意見： 負責人簽字： 年 月 日 湖南工學院2014 屆畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱表 學院：機械工程學院 專業(yè)：機械設計制造及其自動化 學生姓名 劉世平 學 號 10201420716 班 級 機本1007班 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師姓名 劉吉兆 課題名稱 汽車零件加工自動線上的多功能機械手的設計 是否同意參加答辯： 是□ 否□ 指導教師評定成績 分值： 指導教師簽字： 年 月 日 湖南工學院畢業(yè)設計（論文）評閱教師評閱表 題　　目 汽車零件加工自動線上的多功能機械手的設計 學生姓名 劉世平 班級學號 10201420716 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 評閱 教師姓名 劉安民 職稱 教授 工作單位 湖南工學院 評分內(nèi)容 具 體 要 求 總分 評分 開題情況 調(diào)研論證 能獨立查閱文獻資料及從事其他形式的調(diào)研，能較好地理解課題任務并提出實施方案，有分析整理各類信息并從中獲取新知識的能力。 10 外文翻譯 摘要及外文資料翻譯準確，文字流暢，符合規(guī)定內(nèi)容及字數(shù)要求。 10 設計質量 論證、分析、設計、計算、結構、建模、實驗正確合理。 35 創(chuàng)新 工作中有創(chuàng)新意識，有重大改進或獨特見解，有一定實用價值。 10 撰寫質量 結構嚴謹，文字通順，用語符合技術規(guī)范，圖表清楚，書寫格式規(guī)范，符合規(guī)定字數(shù)要求。 15 綜合能力 能綜合運用所學知識和技能發(fā)現(xiàn)與解決實際問題。 20 總評分 評閱教師 評閱意見 評閱成績 總評分ⅹ20% 評閱教師簽名 日期 湖南工學院畢業(yè)設計（論文）答辯資格審查表 題 目 汽車零件加工自動線上的多功能機械手的設計 學生姓名 劉世平 學?? 號 10201420716 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師 劉吉兆 設計（論文）研究方法及步驟（進度安排）： 本次設計的題目是汽車零件加工自動線上的設計，主要是通過老師指導和查詢各種相關資料得以完成。步驟如下： 課題調(diào)研，資料收集工作；總體方案擬定，畫總圖；機械部分設計、計算，畫機械手手腕、手臂、機身結構圖；控制系統(tǒng)設計，畫液壓系統(tǒng)圖和電器系統(tǒng)圖各一張；編寫設計說明書及翻譯科技外文一篇。 主要內(nèi)容： （1）主要由手爪、手腕、手臂、機身、機座等組成，具備上料、翻轉和轉位等多種功能，并按該自動線的統(tǒng)一生產(chǎn)節(jié)拍和生產(chǎn)綱領完成以上動作。 （2）機械手機身采用機座式，自動線圍繞機座布置，其坐標形式為球坐標式，具有立柱旋轉、手臂伸縮、手臂俯仰、腕部轉動和腕部擺動4個自由度。 （3）說明書內(nèi)容完整，字跡工整，語言簡練，文字通順。說明書重點包括設計方案的分析與論證，考慮問題的出發(fā)點和最后選擇的依據(jù)，必要的計算過程，其他說明等 經(jīng)過一段時間的設計，在指導老師和同學們的幫助下，終于堅持完成了我的這個設計完成了。當然，由于所學知識和見識有限，設計中仍然存在許多不足和不完善的地方，所以，還請各位老師糾正和指導，望各位老師給我這次畢業(yè)答辯的機會。謝謝！ 申請人簽名：劉世平 ?? ?日期：2014.5.30 資? 格? 審? 查? 項? 目 是 否 01 工作量是否達到所規(guī)定要求 ? ? 02 文檔資料是否齊全（任務書、開題報告、外文資料翻譯、定稿論文及其相關附件資料等） ? ? 03 是否完成任務書規(guī)定的任務 ? ? 04 完成的成果是否達到驗收要求 ? ? 05 是否剽竊他人成果或者直接照抄他人設計（論文） 指導教師簽名： 畢業(yè)設計（論文）答辯資格審查小組意見： 符合答辯資格，同意答辯 □????? 不符合答辯資格，不同意答辯□ 審查小組成員簽名： ? ??? 年??? 月??? 日 湖南工學院2014屆畢業(yè)設計（論文）答辯及最終成績評定表 學院： 機械工程學院 專業(yè)：機械設計制造及其自動化 學生姓名 劉世平 學號 10201420716 班級 機本1007班 答辯 日期 課題名稱 汽車零件加工自動線上的多功能機械手的設計 指導 教師 劉吉兆 成 績 評 定 分值 評 定 小計 伍 利 群 匡 建 新 周 立 鄧 興 貴 畢 紅 霞 課題介紹 思路清晰，語言表達準確，概念清楚，論點正確，實驗方法科學，分析歸納合理，結論嚴謹，設計（論文）有應用價值。 30 答辯 表現(xiàn) 思維敏捷,回答問題有理論根據(jù)，基本概念清楚，主要問題回答準確大、深入,知識面寬。 必 答 題 40 自 由 提 問 30 合 計 100 答 辯 評 分 分值： 答辯小組長簽名： 答辯成績a： ×20％＝ 指導教師評分 分值： 指導教師評定成績b： ×60％＝ 評閱教師評分 分值： 評閱教師評定成績c： ×20％＝ 最終評定成績： 分數(shù)： 等級： 答辯委員會主任簽名： 年 月 日 湖南工學院2014屆畢業(yè)設計（論文）課題任務書 院(系)：機械工程學院 專業(yè)：機械設計制造及其自動化 指導教師 劉吉兆 學生姓名 劉世平 課題名稱 汽車零件加工自動線上的多功能機械手的設計 內(nèi)容及任務 本課題為汽車零件加工自動線的輔助裝置之一，機械手在零件加工自動線上完成上料、轉位和翻轉等多種功能。 2、設計內(nèi)容 （1）機械手的總裝圖， （2）部件裝配圖及零件圖， （3）機械手液壓系統(tǒng)工作原理圖； （4）設計計算說明書：１份 （所有圖紙折合不得少于3張A0圖） 擬達到的要求或技術指標 1、設計（論文）基本要求 （1）材料牌號，形位公差，粗糙度，圖紙的標題欄及明細表都宜采用新圖標。 （2）設計應以獨立完成為主，圖紙表達要正確清晰，計算正確，能借助各種工具書和技術資料獲得所需的正確數(shù)據(jù)。 （3）說明書應內(nèi)容完整，字跡工整，語言簡練，文字通順。說明書中應重點包括設計方案的分析與論證，考慮問題的出發(fā)點和最后選擇的依據(jù)，必要的計算過程，其他說明等 2、主要技術指標： （1）最大抓取重量：15Kg； （2）工件最大尺寸（長×寬×高）250×170×140mm （3）最大操作范圍：提升高度1.5m；回轉半徑1m；行走范圍≤30m； （4）機械手的自由度：4~5個； （5）定位精度：0.5~1mm； （6）裝料高度：1050mm；輸送軌道寬度：350mm；輸送速度：20m/min （7）生產(chǎn)綱領：10萬件/年；生產(chǎn)節(jié)拍：3min/件； （8）性能要求：抓取靈活，送放平穩(wěn)，安全可靠，壽命不低于15年。 進度安排 起止日期 工作內(nèi)容 備注 第2～5周 畢業(yè)調(diào)研及實習、搜集設計的相關資料，寫出開題報告 第6～8周 設計方案的確定 第9～11周 完成部件裝配圖及零件圖的繪制 第12～15周 編寫設計計算說明書, 通過指導老師驗收，準備答辯 第16周 畢業(yè)答辯 主要參考資料 [1] 劉心治主編.冷沖壓工藝及模具設計[M].重慶:重慶大學出版社,2006.5～10 [2] 模具制造手冊 編寫組.模具制造手冊[J].北京:機械工業(yè)出版社,1990.2 [3] 工程材料及機械制造基礎 系列教材編寫委員會.機械工程材料基礎[M].湖南:中南大學出版社,1995,13～47 [4] 劉守勇主編.機械制造工藝與機床夾具[M].北京：機械工業(yè)出版社,1995.55～56 [5] 章躍主編.機械制造工程專業(yè)英語[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.77～78 [6] 甘永立主編.幾何量公差與檢測[M].上海:科學技術出版社，2005.12～13 [7] 吳宗澤主編.機械設計手冊[J]（上冊 下冊）.北京:機械工業(yè)出版社，1998.99～105 [8] 楊恢先，黃輝先等編著.單片機原理及應用[M].長沙：國防科技大學出版社，2003 [9] 何永然，唐增寶，劉安俊主編.機械設計課程設計（第二版）[M].武漢： 華中科技大學出版社，2002. 58～88 [10] 周良德，朱泗芳等編著.現(xiàn)在工程圖學[M].長沙：湖南科學技術出版社，2000 [11] 華中理工大學等院校編，畫法幾何及機械制圖[M].北京：高等教育出版社，2003 [12] 馮炳堯，韓泰榮，殷振海，蔣文森編.模具設計與制造簡明手冊[J].上海： 上?？茖W技術出版社，1992. 108～120 [13] 沖模設計手冊 編寫組.沖模設計手冊[J].北京:機械工業(yè)出版社,1988.14～15 [14] 王衛(wèi)衛(wèi)主編.材料成形設備[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.49～50 教研室 意見 年 月 日 主管領導意見 年 月 日 湖南工學院畢業(yè)設計(論文)開題報告 題　　目 汽車零件加工自動線上的多功能機械手的設計 學生姓名 劉世平 班級學號 機本1007班10201420716 專業(yè) 機械設計制造及自動化 一、本課題研究的背景目的和意義 工業(yè)機械手是近十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設備。工業(yè)機械手是工業(yè)機器人的一個重要分支它的特點是可以通過編程來完成各種預期的作業(yè)任務，早構造和性能上兼具有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應性。機械手祖業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟各領域中有著廣闊的發(fā)展前景。 機械手是在機械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機械手被廣泛的運用于自動生產(chǎn)線中，機器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術領域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興的技術，它更加促進了機械手的發(fā)展，使得機械手能更好的實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結合。機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛的得到了應用。 在機械工業(yè)中，工業(yè)機械手的意義可以概括如下： 1、以提高生產(chǎn)過程中的自動化程度 2、以改善勞動條件，避免人身事故 3、可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 二、機械手的現(xiàn)狀和發(fā)展前景及方向 隨著工業(yè)生產(chǎn)效率的提高以及PLC在機械控制方面的廣泛應用，機械手已逐步代替工人手工的操作，在工廠車間得到了廣泛的應用。 就目前來看，總的來說機械手的發(fā)展前景及方向： a) 重復高精度 精度是指機器人的機械手到達指定點的精確程度，它與驅動器的分辨率以及反饋裝置有關。重復精度是指如果動作重復多次，機械手達到同樣位置的精確程度。重復精度比精度更重要，如果一個機器人定位不夠準確，通常會顯示一個固定誤差，這個誤差是可預測的，因此可以通過編程予以校正。重復精度限定的是一個隨機誤差的范圍，它通過一定次數(shù)的重復運行來測定。隨著微電子技術和現(xiàn)代控制技術的發(fā)展，機械手的重復定位精度將越來越高，它的應用領域也將更廣闊，如核工業(yè)和軍事工業(yè)等。 b) 模塊化 有的公司把帶有系列導向驅動裝置的機械手稱為簡單的傳輸技術，而把模塊化拼裝的機械手稱為現(xiàn)代傳輸技術。模塊化拼裝的機械手比組合導向驅動裝置更具靈活的安裝體系。它集成電接口和帶電纜及油管的導向系統(tǒng)裝置，使機械手運動自如。模塊化機械手是同一機械手可能由于應用不同模塊而具有不同功能，擴大了機械手的應用范圍，是機械手的一個重要的發(fā)展方向。 c) 機電一體化 由“可編程控制器-傳感器-液壓元件”組成的典型的控制系統(tǒng)仍然是自動化技術的重要方面；發(fā)展與電子技術相結合的自適應控制液壓元件，使液壓技術從“開關控制”進入到高精度的“反饋控制”；省配線的復合集成系統(tǒng)，不僅減少配線、配管和元件，而且拆裝簡單，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。而今，電磁閥的線圈功率越來越小，而PLC的輸出功率在增大，由PLC直接控制線圈變得越來越可能。隨著科學與技術的發(fā)展，機械手的應用領域也不斷擴大。目前，機械手不僅應用于傳統(tǒng)制造業(yè)，如：采礦、冶金、石油、化學、船舶等領域，同時也已開始擴大到核能、航空、航天、醫(yī)藥、生化等高科技領域以及家庭清潔，醫(yī)療康復等服務業(yè)領域中。機械手廣泛應用于各行各業(yè)。而且，隨著人類生活水平的提高及文化生活的日益豐富多彩，未來各式各樣的機械手將不斷應用于各行各業(yè)。 三、擬采取的研究方法、技術路線、實驗方案 1、收集相關資料，并對現(xiàn)有資料進行可行性研究分析，進而分析自己完成本課題還存在哪些問題，除了現(xiàn)有的知識還應具備哪些知識。 2、選定自己適合和熟悉的制圖軟件，對選定的工具進行深入的學習及具體實踐。 3、對驅動油路進行仔細研究，了解液壓驅動原理，繪制油路圖。 4、機械手結構分析，根據(jù)要求設計出合理輕便的機械手。 5、用CAD軟件繪制出設計的機械手裝配圖以及相關零件圖。 6、對相關資料進行整理，并總結此次設計的得失，為以后的設計打基礎。 四、研究計劃安排及預期效果 2014年3月---------上網(wǎng)搜索資料了解發(fā)展機械手的科學意義，國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢以及應用前景等，為自己設計定下初步目標和方向。參閱外文文獻并翻譯一篇，并完成開題報告。 2014年3月---------收集相關資料，進行整體結構方案的設計，不但要滿足功能要求，而且追求結構簡單、傳動布置合理，噪聲低，安全可靠，操作和維護方便等，并同時考慮驅動液壓缸的安裝位置來設計好接口。 2014年4月--------- 擬定機械手的總體設計方案，對機械手各部件進行全面細致的設計，使其能完成自動取料和下料的運動需要。 2014年5月--------使用CAD繪制上料機械手結構設計圖、裝配圖、以及液壓原理圖等，并完成設計說明書一份。 指導教師批閱意見 指導教師(簽名)： 年 月 日