冲压机上下料机械手的开发与研究

发布时间：2017-09-02 00:34

  本文关键词：冲压机上下料机械手的开发与研究

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【摘要】：冲压成形是五金制品重要的成形方法之一,欧美式燃气烧烤炉零部件的冲压成形主要由上下料机构和冲床组成。但是冲床上下料操作具有一定的危险性且生产条件恶劣,结合企业转型发展需要,必须实现燃气烤炉零部件的自动上下料。本文调查了某企业冲压生产线现状,分析了冲压线的现状及发展,论述了工业机械手在冲压线上的重要应用,针对欧美式燃气烧烤炉零件的冲压工序提出了冲压机上下料机械手控制系统方案。本文结合机械手的工作环境,设计了冲压线的整体方案以及冲压线的布局,使用三台机械手和两台冲床,选择机械手圆柱坐标形式及四个自由度。然后对上下料机械手进行本体设计,包括运用Solidworks软件建立机械手的三维模型,对机械手各个自由度选用交流伺服电机的驱动方式,主要采用同步齿形带的传递,旋转轴和摆动轴并使用减速器的传动方案,并对伺服电机、滚珠丝杠和同步齿形带等关键零部件选型计算,对机械手本体机械结构进行设计。其次,简化了上下料机械手三维模型,根据改进的D-H法建立了机械手连杆坐标系,对机械手进行运动学和动力学计算分析,推算出各杆件运动学方程的正解和逆解,运用MATLAB对机械手工作的两点间的轨迹进行仿真,从位移、速度和加速度变化曲线上看出,机械手动作平稳。最后设计了冲压机上下料机械手的控制系统,控制系统采用PLC控制整体流程,运动控制器控制机械手运动的总体方案,对控制系统的电气模块、运动控制器与伺服驱动器模块进行设计接线,PLC的编程设计,包括I/O分配,PLC程序,外部接线图等。经过现场调试,冲压机上下料机械手能满足生产需求,达到每分钟8次的节拍。
【关键词】：冲压 机械手 上下料
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG385;TP241
【目录】：

• 摘要5-6
• Abatract6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 工业机械手冲压生产线的发展及现状11-13
• 1.2.1 国外工业机械手在冲压生产线的发展11-12
• 1.2.2 国内工业机械手在冲压生产线的发展12-13
• 1.3 课题来源及主要研究内容13-14
• 第二章 上下料机械手方案总体设计14-19
• 2.1 上下料机械手工作环境14
• 2.2 上下料机械手系统的总体要求14
• 2.3 冲压线的组成及设备的布局14-18
• 2.3.1 冲压线的组成14-17
• 2.3.2 设备的现场布局17-18
• 2.4 本章小结18-19
• 第三章 机械手的本体结构设计19-36
• 3.1 机械手本体设计方案19-21
• 3.1.1 机械手设计的基本要求19
• 3.1.2 机械手自由度和坐标形式的选择19-21
• 3.1.3 机械手本体参数21
• 3.2 机械手的驱动方式21-22
• 3.3 机械手的传动方案22-26
• 3.3.1 摆动轴的传动方案22-24
• 3.3.2 伸缩轴的传动方案24
• 3.3.3 旋转轴的传动方案24-25
• 3.3.4 上下轴的传动方案25-26
• 3.4 机械手关键零部件的计算26-32
• 3.4.1 伺服电机的选型计算26-27
• 3.4.2 同步带的选型计算27-29
• 3.4.3 滚珠丝杠的选型计算29-32
• 3.5 机械手的结构设计32-35
• 3.5.1 上下轴的结构设计32
• 3.5.2 旋转轴的设计32-33
• 3.5.3 伸缩轴的结构设计33-34
• 3.5.4 摆动轴的结构设计34-35
• 3.5.5 端拾器的设计35
• 3.6 本章小结35-36
• 第四章 运动学和动力学分析36-57
• 4.1 刚体的齐次变换和D-H表示法36-38
• 4.1.1 刚体的位姿和齐次变换36-37
• 4.1.2 Denavt-Hartenberg(D-H)表示法37-38
• 4.2 上下料机械手运动学分析38-42
• 4.2.1 上下料机械手运动学正解38-41
• 4.2.2 上下料机械手运动学逆解41-42
• 4.3 上下料机械手运动学仿真42-49
• 4.3.1 机械手仿真模型的建立43-44
• 4.3.2 机械手轨迹规划44-49
• 4.4 上下料机械手动力学分析49-55
• 4.4.1 机械手朗格朗日动力学基础50-52
• 4.4.2 上下料机械手动力学方程52-55
• 4.5 本章小结55-57
• 第五章 上下料机械手自动控制系统设计57-70
• 5.1 控制系统硬件57-61
• 5.1.1 运动控制器选型及配置57-60
• 5.1.2 触摸屏配置60-61
• 5.1.3 PLC配置61
• 5.2 控制系统总体方案61-62
• 5.3 电气控制线路设计62-65
• 5.3.1 伺服系统电气设计62-64
• 5.3.2 气动模块的电气设计64-65
• 5.4 上下料机械手控制系统的PLC程序设计65-69
• 5.4.1 PLC设计步骤65
• 5.4.2 上下料机械手的运动控制流程65-66
• 5.4.3 主控制系统I/O点的确定66-68
• 5.4.4 主控制系统控制软件的组成68
• 5.4.5 冲床控制系统I/O点与梯形图设计68-69
• 5.5 本章小结69-70
• 总结与展望70-71
• 参考文献71-74
• 致谢74-75
• 附件75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘淑春,马香峰;求解机器人工作空间的包络法[J];北京科技大学学报;1993年02期

2 于衍伟;张祥林;韩松;冯科;;适于中小型冲床的经济型自动送料机械手研制[J];锻压技术;2011年06期

3 王秀叶,陈朝华;板材冲压自动拆垛上料技术[J];锻压装备与制造技术;2004年06期

4 刘彦鹂;;运动控制新技术及其应用[J];装备制造技术;2009年08期

5 居跃峰;;冲压装备自动化技术现状与发展[J];锻压装备与制造技术;2013年01期

6 林怡青,周其节,毛宗源;一种移动机器人系统的运动学解法[J];华南理工大学学报(自然科学版);2000年04期

7 贾培发,王金友;关于中国工业机器人产业化的几点思考[J];机器人技术与应用;1999年03期

8 姚志良;我国工业机器人发展的几点思考[J];机器人技术与应用;2005年03期

9 徐方;;工业机器人产业现状与发展[J];机器人技术与应用;2007年05期

10 曹祥康;谢存禧;;我国机器人发展历程[J];机器人技术与应用;2008年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 朱骏;移动机器人操作机械手设计与分析[D];南京理工大学;2006年

2 盖玉龙;柔性臂实验系统设计与研究[D];东北大学;2009年

3 梅雪川;冲压设备上下料机器人开发与研究[D];华南理工大学;2012年

4 谭候金;基于机器人的汽车围板冲压线多软件联合仿真研究[D];燕山大学;2014年

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本文编号：775367