重型轴类形状零件双z轴桁架自动化系统设计大学毕设论文.docx

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重型轴类形状零件双z轴桁架自动化系统设计大学毕设论文

摘要

凸轮轴桁架自动化系统是工业制造上不可缺少的一部分，作灵活、运动惯性小、通用性强、能抓取靠近机座的工件，并能绕过机体和工作机械之间的障碍物进行工作，这些优点就是桁架机械手能够快速良好发展的根本，机械手能够代替人力，更能够准确的去完成工作。

在现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。

化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。

专用机床是大批量生产自动化的有效的办法；控制机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。

但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化,工业机械手就是为实现这些工序的自动化而生产的。

机械手是能够模仿人体上肢的部分功能，可以对其进行自动控制使其按照预定要求输送制品或操持工具进行生产操作的自动化生产设备。

通过对加工中心生产线的加工布局的分析，确定了桁架机械手输送的方案，即桁架机械手输送缸体的输送程序，输送方法和桁架机械手的结构；实现了桁架机械手在专机输送上的应用，达到了快速，柔性输送缸体的目的，提高了机床的性能、可靠性和自动化程度；从根本上解决加工中心生产线的生产节拍长的难题。

关键词：

加工中心生产线；桁架自动化系统机械手；伺服驱动；生产节拍；

Abstract

Trussautomationsystemofmechanicalhandispartofthemanufacturingindustryisindispensable,flexible,motioninertiasmall,generalstrong,cangrabnearthebaseoftheworkpiece,andcanworkaroundobstaclesbetweenthebodyandthemechanicalwork,theseadvantagesisthemechanicalhandcanquicklyspeedandgooddevelopmentofthefundamental,themechanicalhandtoreplacehuman,canbemoreaccuratetocompletethework.Inthemodernindustry,theproductionprocessofmechanization,automationhasbecomeaprominenttheme.Automaticcontinuityofthechemicalproductionprocesshasbeenbasicallyresolved.Specialmachineisaneffectivemethodformassproductionautomation;controlofmachinetools,CNCmachinetools,machiningcenters,automatedmachineryisanimportantwaytoeffectivelysolvethemanyvarietiesofsmallbatchproductionautomation.Butinadditiontocuttingitself,therearealargenumberofloadingandunloading,handling,assemblyoperations,furtherrealizesmechanization,theindustrymanipulatoristorealizetheautomationoftheseprocessesandproduction.Mechanicalhandisabletomimicthepartofthehumanupperlimbfunctioncancarriesontheautomaticcontrolofthescheduledinaccordancewiththerequirementsoftransportationproductsortoolstomaintaintheoperationofautomatedproductionequipment.Trussmanipulatordeliveryschemeisdeterminedthroughanalysisofprocessingproductionlineprocessinglayout,namelytrussmanipulatorconveyingcylindertransportationprocedure,conveyingmethodandtrussmanipulatorstructure;torealizeapplicationintheconveyingplanetrussmanipulator,achievesthequickspeed,flexibleconveyingcylinderandimprovethemachineperformance,reliabilityanddegreeofautomation;fundamentallysolveproblemsoflongproductioncycleofprocessingproductionline.

Keyword:

processingproductionline；automationsystem;trussmanipulator;servodrive;productioncycle；

引言

毕业设计的关键是结束的大学生在学校期间,这是一个综合考试的知识,也是我们的实际设计过程,模拟真实的环境,这使得本专业设计工作我们有一个更深刻的理解,因此,为未来的工作奠定了坚实的基础。

为了有效地完成毕业设计,我们把之前的生产现场的实际情况,并通过查找大量的资料和其他教科书和参考书,写这个夹具设计规范。

它通过程序的设计,进一步机车阀导块的过程。

通过编写夹具、测量工具、刀具设计规范,进一步说明了设计理念,巩固学到各种各样的知识。

这个设计编译一组批生产过程规划。

简单实用的夹具设计更多的反映了经济技术指标在设计中的重要地位。

设计工作是一个细致、困难、复杂,涵盖非常广泛,它不仅巩固了所学的知识,更多的提高和锻炼我们的综合能力,如计算能力、图形功能。

但是因为我的学校和水平有限,难免有缺点和错误的设计,请在这里老师评论。

第一章前言

1.1重型轴类形状零件双Z轴桁架系统概述件的功用

凸桁架式机器人是一种综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能等多学科而形成的高新技术产品。

是一种能进行自动控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作设备。

随着国内企业用人成本的不断增加，桁架式工业机器人在制造业中实现规模化生产、摆脱单调重复的体力劳动、提高产品质量方面具有明显的优势，在高温、有毒场合具有人工无法替代的作用，在机械加工业具有广泛的运用，了解和掌握桁架式机器人的特点、结构和设计，对推动我国机器人的运用具有现实指导意义。

重型轴类形状零件双Z轴桁架系统是一种建立在直角X，Y，Z三坐标系统基础上，对工件进行工位调整，或实现工件的轨迹运动等功能的全自动工业设备。

1.2凸重型轴类形状零件双Z轴桁架系统的组成及作用

1.2.1各重型轴类形状零件双Z轴桁架系统的组成

重型轴类形状零件双Z轴桁架系统由结构框架、X轴组件、Y轴组件、Z轴组件、工装夹具以及控制柜，六部分组成。

1.2.2重型轴类形状零件双Z轴桁架系统的作用

系统可以实现多自由度运动，每个运动自由度之间的空间夹角为直角。

自动控制的，可重复编程，所有的运动均按程序运行。

一般由控制系统、驱动系统、机械系统、操作工具等组成。

灵活，多功能，因操作工具的不同功能也不同。

可用于恶劣的环境，可长期工作，便于操作维修。

各个机器人行走轴，均可采用滚轮导轨，具有可高速运行，安装调试方便，适合长行程应用，可用于恶劣环境等优点。

并且高效，其各轴以极高的速度直线运行，可用伺服电机快速响应；结构稳定，极小的重复性误差，最高可达0.05mm；高强度，7x24小时工作，不需要吃饭、睡觉、抽烟等；高精度定位精度可达0.02mm（基于制作成本原因，可根据使用工况适当放大定位精度）；性价比高相比关节机器人，其负载重量大，制作成本低，适合于“中国智造”基本国情；

操作简单，基于直角坐标体系，其运动参数较为简单。

重型轴类形状零件双Z轴桁架自动化系统可以对重量大的工件进行操作，最大限度的提高了桁架自动化系统的应用，对于设计加工具有重大意义。

第二章重型轴类形状零件双Z轴桁架系统的传动系统设计

根据书籍的设计思想的原始数据,以确定生产的类型。

根据设计规范给出根据车间的工作情况和工件的重量,根据生产可分为单位生产、小批量生产、批量生产和批量生产。

金属机械加工工艺人员手册检查表15-5部分体重48公斤<100公斤,年产量3000件,属于批量生产。

2.1双Z轴桁架系统的设计关键技术参数要求

2.1.1X轴横梁的相关计算：

根据X轴横梁的布局形式可将横梁按两点支承结构计算横梁的相关参数，包括：

剪切力Q、弯矩M。

1.初始条件：

（1）横梁及导轨自身质量W1；

（2）托板及其上的包含Z轴部件的总重量W2；

（3）抓手自身质量W3；

（4）工件自身质量W4；

（5）重力加速度：

g；

2.横梁所受外力：

F=W2+W3+W4,方向垂直向下。

横梁不考自重时计算示意图见图2.1所示:

图2.1横梁不考自重时计算示意图

图中l为横梁的总有效跨度；

l1:

托板左侧导向滑块距横梁左端尺寸；

l2：

托板右侧导向滑块距横梁右端尺寸；

l3：

Z轴托板上两导向滑块之间距离；

q外：

除横梁自重之外所有外力所产生的均布载荷，

3.桁架机器人在外力作用下的设计计算公示表

表2.1桁架机器人在外力作用下的设计计算公示

名称

计算条件

计算公式

剪力

0＜x＜l1

Q外=q外l3/l（l2+l3/2）

l1＜x≤（l1+l2）

Q外=q外l3/l（l2+l3/2）-q×（x-l1）

（l1+l3）﹤x≤l

Q外=-q外l3/l（l1+l3/2）

弯矩

x=l1+l3/l（l2+l3/2）

Mmax外=ql3/l（l2+l3/2）×（l1+（2l2l3+l32））/4l

4.横梁只考虑自重时的计算示意图

图2.2横梁只考虑自重时的计算示意图

当X轴横梁只考虑自重时，由横梁自身质量产生的载荷q自沿横梁全长作用，q自=w1/l，且均匀分布。

表2.2桁架机器人在自重作用下的设计计算公式

名称

计算条件

计算公式

剪力

Q自=q自l/2-q自x

弯矩

x=l/2

Mmax=q自l2/8

横梁实际工作中所受作用力是自重和外力共同作用的结果，是上述两种状态计算参数的矢量叠加，见表2.3。

表2.3横梁实际工作中所受作用力是自重和外力共同作用的结果

名称

计算公式

剪力

Q总=Q外+Q自

弯矩

M总Max=M外Max+M自Max

6、横梁弯矩强度校核

（1）横梁可以等效为一个等截面中心对称的杆件结构，对整个横梁截面来说，最大应力发生在弯矩最大的截