150MN双动卧式铝挤压机机械手设计

发布时间：2021-12-10 07:17

　　随着国民经济与科技的快速发展,双动铝挤压机已经逐渐成为铝材生产的主流设备。作为双动铝挤压机中重要的一部分,活动垫装卸机械手的工作状态直接影响到压机的生产效率和制品的质量。本文以某铝材厂的“150MN双动卧式铝挤压机”为研究前提,对机械手的机械结构进行了设计与改进,减轻了机械手的重量;根据以前小吨位设备上机械手的工作情况对本机械手的液压控制系统进行了设计与改进,解决了挤压垫循环过程中动作不流畅,占用非工作时间较长等问题;此外,还对机械手的控制系统进行了设计并基于PID控制原理对机械手的大车行走控制进行了优化,提高了机械手的工作效率。本文的研究内容主要从以下几个方面进行:（1）对比分析几种垫片装卸方案,从中选出最优者,然后基于SolidWorks工作软件对机械手的重要零部件进行三维建模,并在软件中对零部件进行载荷计算与受力分析,并输出应力云图和变形云图。根据分析结果对机械手的机械结构进行设计和改进。（2）将三维模型导入到ANSYS软件中,进行模态分析并得出零部件的固有频率和振型,在确认机械手零部件的强度与刚度满足使用要求后完成机械部分的图纸设计。（3）根据机械手的设计要求,对机械手的各个动... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题来源及研究目的和意义
        1.1.1 选题所属研究领域
        1.1.2 选题的应用价值
    1.2 国内外相关研究概况及发展趋势
        1.2.1 双动铝挤压机的背景及现状
        1.2.2 卧式挤压机活动垫装卸装置现状
    1.3 有限元方法概述及其应用
        1.3.1 有限元方法理论
        1.3.2 有限元方法的应用
    1.4 PID控制概述
    1.5 本文工作的研究内容
2 机械手方案分析及关键零件的有限元分析
    2.1 垫片装卸装置的方案对比及分析
        2.1.1“提升-平移-反转”垫片循环装置
        2.1.2“平移-回转”垫片机械手装置
    2.2 垫片装卸机械手方案设计
        2.2.1 驱动方式的选择
        2.2.2 机械手的安装方位设计
        2.2.3 机械手的行走方向方案设计
        2.2.4 机械手的摆动方案设计
    2.3 机械手的三维模型建立
    2.4 大臂结构强度分析
        2.4.1 大臂初始设计模型
        2.4.2 大臂结构优化
    2.5 小臂结构强度分析
    2.6 底座结构强度分析
    2.7 本章小结
3 机械手关键零件的模态分析
    3.1 模态分析的意义
    3.2 模态分析的理论及应用
    3.3 基于ANSYS软件的模态分析
        3.3.1 AYSYS软件模态分析简介
        3.3.2 ANSYS模态分析步骤
    3.4 大臂的模态分析
    3.5 小臂的模态分析
    3.6 底座的模态分析
    3.7 激励频率
    3.8 本章小结
4 机械手液压系统设计与改进
    4.1 机械手液压系统设计
        4.1.1 机械手液压缸动作工况分析及负荷确定
        4.1.2 液压系统方案的拟定
        4.1.3 液压系统参数要求
        4.1.4 电液比例方向阀的选择
        4.1.5 大臂控制部分分析与对策
        4.1.6 小臂控制部分分析与对策
        4.1.7 钳口控制部分分析与对策
    4.2 液压系统的改进
        4.2.1 取垫过程的改进
        4.2.2 钳口夹持的改进
    4.3 本章小结
5 基于PID和位置控制的机械手控制系统
    5.1 机械手控制要求
        5.1.1 机械手控制设计目标
        5.1.2 机械手工艺动作流程
    5.2 控制系统的元件选择
        5.2.1 检测元件的选型
        5.2.2 伺服电机的选型
    5.3 机械手的PLC控制程序设计
    5.4 基于PID控制的机械手伺服电机位置控制优化
        5.4.1 PID控制原理
        5.4.2 PID的参数整定
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3532141