数控转塔冲床机械手设计.doc

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齐齐哈尔大学毕业设计（论文）

任务书及开题报告

题目数控转塔冲床机械手设计

学院机电工程学院

专业班级机电081

学生姓名金宝强

指导教师陈集

填表说明

1．任务书中内容由指导教师本人填写，并经专业审定后，下发给学生。

2．开题报告中内容由学生根据任务书要求，经查阅资料、调研后填写。

3．开题报告一般在开始毕业设计（论文）工作的第1-2周内完成，由各专业或教研室组织安排开题。

4．开题报告应包括以下几个方面的内容：

（1）课题的来源及选题的依据、意义，课题在理论或实际应用方面的价值以及可能达到的水平。

（2）课题在国内外研究现状和水平。

（3）课题研究的内容及拟采用的技术路线或研究方法（包括设计、实验、加工测试条件等）。

（4）研究中的主要难点以及解决问题的方法。

（5）设计（论文）的工作进度计划（以周为单位）。

（6）主要参考文献。

5．填写不下可另加附页。

6．本材料装订顺序为：

任务书、开题报告。

毕业设计（论文）任务书

题目

数控转塔冲床机械手设计

题目类型

■设计□论文□其他

学生姓名

金宝强

学号

2008113089

学院

机电工程学院

专业班级

机电081

指导教师

解小梅

职称

教授

系主任

李西兵

主管院长

任务下达日期

任务完成日期

任务要求（课题目标、主要内容、技术参数、基本要求等）

1、课题目标：

完成机械手在数控转塔冲床上自动上下料设计

2、主要内容：

1）机械手主要部件及整体的论证及设计；

2）机械手驱动系统的论证及设计；

3）机械手控制系统的论证及设计；

4）完成毕业的设计说明书一部（要求详见齐齐哈尔大学毕业设计论文工作手册）；

5）绘制相关图纸。

3、技术参数：

抓重;3公斤（吸盘吸力为1公斤）；自由度数:

3个；座标型式:

直角座标

手臂运动参数：

伸缩行程:

100毫米，升降行程:

30毫米，横移行程:

150毫米；冲床动作颇率:

12次/分；驱动方式:

气动；缓冲方式;液压缓冲器缓冲；定位方式:

机械挡块；定位精度:

±0.5毫米

4、基本要求：

此设计方案合理，详细设计计算正确，设计说明书图表及文字规范，设计图纸表达规范，尺寸标注完全。

注：

任务书必须由指导教师本人填写

毕业设计（论文）开题报告

一、选题的依据、意义和理论或实际应用方面的价值

数控转塔冲床（NCT）集机、电、液、气于一体化，是在板材上进行冲孔加工、浅拉深成型的压力加工设备。

近年来，由于我国国民经济的飞速发展，对数控转塔冲床的需求越来越多，国内国际市场竞争非常激烈，同时为了顺应柔性化制造的趋势，提高生产加工的自动化水平，各种用途的工业机械手雨后春笋般的出现，机械手也广泛的应用于各种机械加工设备中。

冲压机械手是模仿着人手的部分动作，按给plc机械手定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。

在自动化设备的基础上，根据冲压生产特点，专门为实现冲压自动化无人生产而研发的设备，能取代人工在各个冲压工位上进行物料冲压、搬运、上下料等工作。

机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面都得到越来越广泛的引用。

使用机械手，工人的工作安全性有了保障，不会出现由于工作疏忽或者疲劳造成的工伤事故。

特别是三班倒的工作，晚上更容易出现生理性疲劳，容易出安全事故，夏天由于工作温度很高，容易出现工人身体不适，精神不足。

同时，机械手可以保证生产的量，在接到订单后容易安排生产管理。

　机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。

随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。

由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用

二、本课题在国内外的研究现状

近年来，机械手市场发展迅速。

经过近几年的快速发展，世界机械手行业已经形成一定的产业规模，相关机械手产业也日渐完善，在工业机器人的研发和应用方面，日本和美国实力比较雄厚，处于世界领先水平。

工业机器人在两国也得到了很好的普及，应用于流水线生产和各种加工制造业。

而我国国内的机械手市场还远未成熟，工业机器人很多核心技术，目前我们尚未掌握，这是影响我国机器人产业发展的一个重要瓶颈。

同发达的欧美国家相比，无论市场规模、产品档次、品种规格、消费水平等方面都还有相当大的差距。

不过随着市场经济的发展，机械手技术水平、产品质量的提高，应用领域的不断扩展，我国的机械手将会有巨大的市场需求和发展空间。

机械手首先是从美国开始研制的。

1954年美国工程师德尔沃最早提出机械人的概念；1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。

1959年美国德尔沃与英格伯制造了世界上的第一台机械人；1962年美国正式将机械人的使用性提出来，且制造出类似人的手臂；1967年日本成立了人工手研究会，并召开了首届机械手学术会；1970年在美国召开了第一届工业机械人学术会，并的到迅速普及；1973年辛辛那提公司制造出第一台小型计算机控制的工业机械人，当时是液压驱动，能载重大成就45KG；到1980年在日本得到普及，并定为“机械人元年”此后在日本机械人得到了前所未有的发展与提升。

目前世界高端工业机械手均有高精化，高速化，多轴化，轻量化的发展趋势。

在国内，汽车工业是工业机械手主要的使用领域。

但我国在工业机械手生产企业中，年产销量在100台以上、产值过5000万元的规模企业非常少，国外大型公司年产量都达5000到10000台，销售额为数十亿美元。

目前国内机械手的保有量在4000台左右，井将以每年800～1000台左右的速度快速增长。

工业机械手应用前景极为广阔。

目前国内生产工业机械手的企业并不多，很多产品的生产技术还主要依靠进口，高科技的技术主要还掌握在国际龙头厂商手里。

国内机械手厂家主要还是受到控制系统的困扰,没有比较成熟稳定的伺服系统,所以不能生产高端机器。

我国本土企业生产的机械手产品还主要流通在中低端市场，因此决定了很多本土生产企业在争夺市场时主要还是采取价格战。

随着技术的进步，日臻成熟，相信会有更多的厂商加入此行业。

二、课题研究的内容及拟采取的方法

课题研究内容：

1、了解工业机械手的组成和工作原理、分类及其在国内外的发展状况，同时明确冲压机械手的功能特点、优势及在工业生产中的应用；

2、了解数控机床及数控转塔冲床的构造和工作方式；

3、了解机械手各部结构的功能及运动参数，设计出冲压机械手的各个机构，尤其是手部、手臂结构的设计，并进行计算、校核；

4、了解机械手的各驱动方式的优劣，选择适合于数控机床冲压机械手的驱动方式；

5、机械手控制方式的选择和控制系统的设计；

6、绘出相关CAD图

拟采取的方法：

1、查阅有关书籍和资料，了解机器人的由来及研究领域；掌握工业机械手的基本结构和分类；了解工业机械手的应用及其在国内外的研究现状；了解数控加工设备的现状及冲床的工作方式和原理；

2、结合个人见闻及所学专业知识，对所设计课题进行各方面的论证；

3、通过与同学交流、网络等方式对所设计课题进行资料的收集和考证；

4、在老师的指导下，认真按时完成毕业设计的每个进度任务。

四、课题研究中的主要难点以及解决的方法

主要难点：

1、机械手结构设计、主要参数的确定；

2、机械手传动方式的论证和选择；

3、机械手控制系统的选择和设计；

4、机械手总体设计、校核。

解决方法：

1、查阅机械手相关资料；

2、结合数控转塔冲床机械手的工作原理，确定机械手各环节自由度数、相关参数，选择合适机械手的手部、腕部和臂部等的结构；

3、根据机械手的工作方式，综合比较各传动方式的优劣，选择合适的传动方式；

4、考虑到数控冲床机械手的工作方式和工作环境，确定plc做为机械的的控制单元，并设计控制流程；

5、综合冲床和机械手的各自工作原理和方式，对机械手进行最后的方案校正。

五、毕业设计（论文）工作进度计划

第一周——第二周

查阅资料，编写开题报告，拟定设计方案。

第三周

方案设计，比较拟定的各种方案，确定最终的设计方案。

包括工艺方案、传动方案、结构方案、控制方案等。

第四周——第六周

设计计算，根据设计方案，确定主要零部件的结构形状、尺寸，进行强度校核，编写设计说明书，翻译外文资料，并绘制各部分结构的装配草图。

第七周——第九周

利用计算机绘制总装配图、部装配图、零件图；设计说明书、外文资料译文的计算机录入。

第十周——第十一周

设计说明书、外文资料译文排版、打印、装订；设计图的计算机输出；整理毕业设计资料，准备答辩。

第十二周——第十三周

毕业设计答辩，整理毕业设计资料。

六、主要参考文献（或资料）

[1]王承义机械手及其应用机械工业出版社1981.6

[2]陆祥生，杨秀莲机械手—理论及应用中国铁道出版社1985

[3]张黎骅，吕小荣机械工程专业毕业设计指导书北京大学出版2011

[4]张涛机器人引论机械工业出版社2010

[5]EverettL.ShostromBantamBooksManTheManipulatorBantamBooks1967

[6]erwinhaskellschellthetechniqueofexecutivecontrolUsa1962

[7]FRANKDACOSTAHowtobuildyourownworkingrobotpetOlympicMarketingCorp1979

[8]C.G.LIANGAnalysisofSpatialLinkagesandRobotMechanismsBeijingUniversityofPosts1988

[9]吴振顺气压传动与控制哈尔滨工业大学出版社1995

[10]Richardp.paulRobotManipulatorsIFS（Conferences）Ltd1981

[11]晁勤自动控制原理（第二版）重庆大学出版社2007

[12]蔡自兴机器人学的发展趋势和发展战略机器人技术2001.4

[13]李勇机电控制系统上海交通大学出版社2012

指导教师意见

指导教师______________签字

年月日

专业审查意见

审查人______________签字

年月日