注塑機自動取料機械手旋轉(zhuǎn)底座-開題報告.doc

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長江大學工程技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題 目 名 稱 注塑機自動取料機械手旋轉(zhuǎn)底座 系 部 機械系 專 業(yè) 班 級 機械61105 學 生 姓 名 吳琦 指 導 教 師 牧 青／講師 輔 導 教 師 牧 青／講師 開題報告時間 2014年11月10日 注塑機自動取料機械手旋轉(zhuǎn)底座的的設(shè)計 學 生：吳 琦，機械系 指導教師：牧 青，機械系 1、 題目來源 本課題是注塑機自動取料機械手旋轉(zhuǎn)底座的的設(shè)計。 工業(yè)機械手是一種模仿人體上肢部分功能，按照預定要求輸送工件或握持工具進行操作的自動化技術(shù)設(shè)備，它可以代替手的繁重勞動，改善勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率和自動化水平。有著廣闊的發(fā)展前途。本課題通過對機械手旋轉(zhuǎn)底座的設(shè)計提高PLC對機械手實現(xiàn)機械手的控制。 2、 研究（設(shè)計）目的和意義 機械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經(jīng)濟提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的產(chǎn)業(yè)。機械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國家經(jīng)濟實力和科學技術(shù)水平的重要標志。因此，世界各國都把發(fā)展機械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟的戰(zhàn)略重點之一。生產(chǎn)水平及科學技術(shù)的不斷進步與發(fā)展帶動了整個機械工業(yè)的快速發(fā)展?，F(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機械化，自動化已成為突出的主題。然而在機械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。單靠人力將這些不連續(xù)的生產(chǎn)工序銜接起來，不僅費時而且效率不高。同時人的勞動強度非常大，有時還會出現(xiàn)失誤及傷害。顯然，這嚴重影響制約了整個生產(chǎn)過程的效率和自動化程度。機械手的應(yīng)用很好的解決了這一情況，它不存在重復的偶然失誤，也能有效的避免了人身事故。 在機械工業(yè)中在機械工業(yè)中，機械手旋轉(zhuǎn)底座的應(yīng)用具有以下意義： 1、可以提高生產(chǎn)過程的自動化程度 應(yīng)用機械手旋轉(zhuǎn)底座，有利于提高材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，進而降低對人力的依賴，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。 2、可以改善勞動條件、避免人身事故 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的。而應(yīng)用機械手旋轉(zhuǎn)底座可以更大范圍的、個好的代替人安全地完成作業(yè)，大大地改善了工人的勞動條件。 3、可以減少人力，便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用機械手旋轉(zhuǎn)底座可以提高機械手的活動自由度，提高生產(chǎn)效率，減輕工人的勞動強度，同時能更準確得控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進行生產(chǎn)。 3、 閱讀的主要參考文獻 [1] 吳宗澤，羅勝國.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊.第3版.北京：高等教育出版社.2006.12 [2] 劉朝儒，彭福蔭，高正一 機械制圖，第四版，高等教育出版社 [3] 韓進宏，互換性與技術(shù)測量，2007.1 [4] 劉鴻文，材料力學，第4版，2004.9 [5] 郭洪紅. 工業(yè)機器人運用技術(shù)，科學出版社，2008. 1 [6]霍偉，《機器人動力學與控制》，第一版，高等教育出版社，2005.1 [7]李允文，《工業(yè)機械手設(shè)計》，第六版，機械工業(yè)出版社，1996.4 4、 國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 在我國，西周時期的能工巧匠偃師就研制出能歌善舞的伶人，這是我國最早的關(guān)于機器人的記錄。機器人一詞是1920年由捷克作家卡雷爾.恰佩克在他的諷刺劇《羅莎姆的萬能機器人》種首先提出?，F(xiàn)代機器人出現(xiàn)于20世紀中期，當時數(shù)字計算機已經(jīng)出現(xiàn)，電子技術(shù)也有了長足的發(fā)展，在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域出現(xiàn)了受計算機控制的可編程的數(shù)控機床，人類需要開發(fā)機械代替人手去勞動，在這一背景下，機器人技術(shù)的研發(fā)得到快速發(fā)展。 1959年，戴沃爾與美國發(fā)明家英格伯格聯(lián)手制造出第一臺工業(yè)機器人。 1967年，日本川崎重工公司和豐田公司分別從美國購買了工業(yè)機器人Unimation和Verstran的生產(chǎn)許可證。日本從此開始了機器人的研制。20世紀60年代，噴漆弧焊機器人問世并逐步發(fā)展應(yīng)用于工業(yè)。 1969年，日本早稻田大學加藤一朗實驗室研發(fā)出第一臺雙腳走路機器人。他帶有視覺傳感器，能根據(jù)人的指令發(fā)現(xiàn)并抓取積木。 1979年，美國Unimation公司推出通用工業(yè)機器人，標志著工業(yè)機器人技術(shù)已經(jīng)成熟。 1979年，日本山梨大學牧野洋發(fā)明了平面關(guān)節(jié)型SCARA機器人，該型機器人在以后裝配作業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。 我國機器人技術(shù)起步較晚，從20世紀80年代初才開始。全國第一個機器人研究示范工程1986年在沈陽建成。目前我國已經(jīng)基本掌握了機器人設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學和軌道規(guī)劃技術(shù)。開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人。20世紀90年代中期，國6000m以下深水作業(yè)機器人試驗成功。以后近十年中，在步行機器人、精密裝配機器人、多自由度關(guān)節(jié)機器人的研制等國際前沿領(lǐng)域，我國逐步縮小了與世界先進水平的差距。但是，目前，機械手大部分還屬于第一代，主要依靠人工控制。第二代機械手設(shè)有微型電子計算控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，使機械手具有感覺機能。 研究意義：本課題涉及到機械技術(shù)、電子技術(shù)、氣動技術(shù)等多個學科。通過本課題的工作，不僅可以實現(xiàn)注塑機自動取料機械手的單片機控制，而且對于多學科交叉、滲透與交流有積極的促進作用。 由于注塑機專用機械手能夠大幅度的提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，能夠穩(wěn)定和提高注塑產(chǎn)品的質(zhì)量，避免因人為的操作失誤而造成的損失。因此，注塑機專用機械手在注塑生產(chǎn)中的作用變得越來越重要。目前國內(nèi)的機械手類型比較簡單，且大都用于取件。隨著注塑成型工業(yè)的發(fā)展，以后將有越來越多的機械手用于上料、混合、自動裝卸模具、回收廢料等各個工序上，而且將朝著智能化方向發(fā)展。 個人見解：目前，我國內(nèi)地僅有少數(shù)幾個企業(yè)通過仿制的方式在生產(chǎn)注塑機機械手，大量的產(chǎn)品依靠臺灣、日本和歐美進口。進口機械手不僅成本高昂，其設(shè)計思路更適合西方人的思維卻不太適合中國人的操作習慣。而目前國內(nèi)開發(fā)的機械手控制系統(tǒng)在穩(wěn)定性方面欠缺，這為本課題找到了合適的切入點。研制與開發(fā)一種工作效率高、成本低，性能穩(wěn)定的注塑機取模機械手控制系統(tǒng)是本課題的主要目標。由于時間關(guān)系，我與班上涂新月同學合作，而我負責旋轉(zhuǎn)底座的研發(fā)。 5、 主要研究（設(shè)計）內(nèi)容、關(guān)鍵問題及解決思路 5.1 主要研究（設(shè)計）內(nèi)容 1、分析機械手旋轉(zhuǎn)底座的功能和作業(yè)任務(wù)，確定旋轉(zhuǎn)底座結(jié)構(gòu)形式； 2、進行機械手旋轉(zhuǎn)底座各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計； 3、進行機械傳動系統(tǒng)的設(shè)計； 4、在制圖軟件中繪圖。 5.2 關(guān)鍵問題 1、選取機械手的坐標形式及自由度； 2、機械手旋轉(zhuǎn)底座的控制方式； 3、機械手旋轉(zhuǎn)底座的機械控制精度。 5.3 解決思路 1、擬定機械手的坐標形式及其自由度； 2、建立機械手旋轉(zhuǎn)底座的控制方式模型，包括：氣動，機械等方式，選取性價比最高的方式； 3、在基礎(chǔ)上選定標準，將誤差降到最小。 6、 完成畢業(yè)設(shè)計（論文）所必須具備的工作條件 1、PLC基礎(chǔ)知識，機械手旋轉(zhuǎn)底座結(jié)構(gòu)知識 2、圖書館網(wǎng)絡(luò)獲取的圖書資料內(nèi)容 3、電腦PLC相關(guān)運行軟件 4、老師指導 7、 預期成果（達到目標） 本研究課題主要研究目標是，機械手旋轉(zhuǎn)底座在PLC系統(tǒng)控制中是否按規(guī)定方式回原點。主要研究內(nèi)容包括建立按手動方式或自動方式不同情況下回原點的模式，建立分析其正常運行下的效率模型。利用所建立的模型進行典型實例進行分析，討論不同方式下效率的合理性。進行基于PLC機械手旋轉(zhuǎn)底座中性價比較高的選取。 8、 工作的主要階段、進度與時間安排 2014-2015學年第一學期： 第8周-第9周，完成文獻綜述、外文翻譯，并形成設(shè)計基本方案。 第10周，交任務(wù)書、文獻綜述、外文翻譯原文、開題記錄紙、開題報告。 第11周，學生完成總體方案論證。 第12周-第18周，系統(tǒng)設(shè)計、安裝與調(diào)試。學生完成畢業(yè)論文初稿。 2014-2015學年第二學期： 上交畢業(yè)論文初稿、外文翻譯譯文。在教師指導下進行畢業(yè)論文初稿及其它相關(guān)資料修改，完成第二、三稿。學生完成設(shè)計論文終稿,畢業(yè)答辯。 9、 指導教師審查意見 指導教師簽名： 年 月 日