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本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告
論
文 題
目：100 噸沖床自動(dòng)上下料機(jī)械手
三維設(shè)計(jì)
學(xué)
專
業(yè) 、班
學(xué)
生 姓
（副教授）
2018 年 1 月 5 日填
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告要求
開題報(bào)告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文
（設(shè)計(jì)）的有效保證。為了使這項(xiàng)工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。一、選題依據(jù)
1. 論文（設(shè)計(jì)）題目及研究領(lǐng)域；
2. 論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值；
3. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)。二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容1.重點(diǎn)解決的問題；
2. 擬開展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路）；
3. 本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果。三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排
1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）；
2. 論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃。四、文獻(xiàn)查閱及文獻(xiàn)綜述
學(xué)生應(yīng)根據(jù)所在學(xué)院及指導(dǎo)教師的要求閱讀一定量的文獻(xiàn)資料，并在此基礎(chǔ)上通過分析、研究、綜合，形成文獻(xiàn)綜述。必要時(shí)應(yīng)在調(diào)研、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞交相關(guān)的報(bào)告。綜述或報(bào)告作為開題報(bào)告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順， 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎(chǔ)。
五、其他要求
1. 開題報(bào)告應(yīng)在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作開始后的前四周內(nèi)完成；
2. 開題報(bào)告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審查通過；
3. 開題報(bào)告不合格或沒有做開題報(bào)告的學(xué)生，須重做或補(bǔ)做合格后，方能繼續(xù)論文（設(shè)計(jì)）工作，否則不允許參加答辯；
4. 開題報(bào)告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師；
5. 開題報(bào)告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊(cè)（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打?。?。
一、選題依據(jù)
1. 論文（設(shè)計(jì)）題目
100 噸沖床自動(dòng)上下料機(jī)械手三維設(shè)計(jì)
2. 研究領(lǐng)域
機(jī)械設(shè)計(jì) 三維設(shè)計(jì)
3. 論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值
（1） 理論意義
通過對(duì)機(jī)械手氣動(dòng)控制的引用，提高了機(jī)械手環(huán)境適應(yīng)性，在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、強(qiáng)輻射、振動(dòng)等惡劣環(huán)境中，氣壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)比機(jī)械、電器及液壓系統(tǒng)優(yōu)越，而且不會(huì)因溫度變化影響傳動(dòng)及控制性能。氣動(dòng)系統(tǒng)工作壓力較低，因此降低了氣動(dòng)元、輔件的材質(zhì)和加工精度要求，制造容易，成本較低。并且氣動(dòng)機(jī)械手動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏，氣動(dòng)系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，便于自動(dòng)控制。所以氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)的引入為上下料機(jī)械手的設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。
（2） 應(yīng)用價(jià)值
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，金屬?zèng)_壓在工業(yè)生產(chǎn)的比率也越來越高。高速化，自動(dòng)化， 柔性化是現(xiàn)代科學(xué)制造的發(fā)展趨勢(shì)，沖床的發(fā)展也需緊跟步伐。目前，為了滿足產(chǎn)品高質(zhì)量、高效率，通過提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和減少生產(chǎn)成本，以達(dá)到提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，于是機(jī)械自動(dòng)化的生產(chǎn)成為必然趨勢(shì)，因此很多不同用處的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)(機(jī)械本體)、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作，自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對(duì)穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。作為工業(yè)機(jī)器人主體的機(jī)械手是一種模仿著人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。引入機(jī)械手來取代人工去完成操作任務(wù)是沖壓成型技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。
現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中充斥著大量的人力手工生產(chǎn)形式，現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境是較為惡劣的，粉塵、油污、甚至于核工業(yè)中的福射污染。這些惡劣的生產(chǎn)環(huán)境不僅會(huì)對(duì)人體的健康造成影響，同時(shí)不可避免的導(dǎo)致生產(chǎn)效率的低下。機(jī)械手的投入使用適應(yīng)了科技發(fā)展與工業(yè)發(fā)展的腳步，機(jī)器人可以工作于高溫，高污染等一些對(duì)人類來說相當(dāng)惡劣的環(huán)境，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)成本以及工人的危險(xiǎn)性，滿足以人為本的理念。
傳統(tǒng)三視圖方法表達(dá)的不完整性，經(jīng)常發(fā)生設(shè)計(jì)完成后，制作出來的樣品與設(shè)計(jì)者所想象的有很大差異，甚至完全不同的情況。設(shè)計(jì)者對(duì)自己設(shè)計(jì)的曲面形狀能否滿足要求也無法保證，既慢且繁瑣的制作設(shè)計(jì)過程大大拖延了產(chǎn)品的研發(fā)時(shí)間。因?yàn)槿S設(shè)計(jì)是在電子計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，那么在制作初期，結(jié)合各種參數(shù)，便可以輕松計(jì)算出
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實(shí)物重量、成本等。其精確度以及方便快捷是三維設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)之一，也是二維設(shè)計(jì)難以做到的。也因三維設(shè)計(jì)的獨(dú)特性,在電子計(jì)算機(jī)上，可以利用數(shù)據(jù)共享實(shí)現(xiàn)多人同時(shí)制作，這是二維設(shè)計(jì)難以實(shí)現(xiàn)的。并且機(jī)械手前期的設(shè)計(jì)測(cè)試離不開三維設(shè)計(jì)，利用三維設(shè)計(jì)巧妙的將理論計(jì)算與實(shí)際模型結(jié)合，將抽象實(shí)物具體化。如何選擇最佳工作位置，機(jī)械手如何準(zhǔn)確平穩(wěn)抓取以及穩(wěn)當(dāng)?shù)穆淙牍ぷ魑恢茫植?、手腕部以及機(jī)械臂的理論設(shè)計(jì)的具體化都可通過三維設(shè)計(jì)直觀地觀察達(dá)到追求簡潔化摒棄過于笨重設(shè)計(jì)的目標(biāo)。因此，100 噸沖床自動(dòng)上下料機(jī)械手的三維設(shè)計(jì)尤為重要。
4. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)
（1） 研究概況
機(jī)器人誕生于上世紀(jì)五十年代，到現(xiàn)在經(jīng)過約六十年的波浪式的發(fā)展過程，機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)得到極大的提高。機(jī)器人的出現(xiàn)對(duì)人們的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響， 正在逐漸成為了人類社會(huì)不可或缺的一部分。在國外很多行業(yè)中都要使用到機(jī)械手， 例如在電子、輕工、醫(yī)療和食品等行業(yè)中，為了提高工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度和保證產(chǎn)品的質(zhì)量，通常需要機(jī)械手以較高的速度和適當(dāng)?shù)亩ㄎ痪葋硗瓿芍T如插裝、包裝、封裝、檢測(cè)、分揀等操作。目前，應(yīng)用比較多的是工業(yè)機(jī)器人，具有高智能化、高精度。工業(yè)機(jī)器人的構(gòu)成機(jī)構(gòu)包括操作執(zhí)行機(jī)（機(jī)械本體、運(yùn)算控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和傳感器感知系統(tǒng)，是一種機(jī)電一體化的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，具有自主控制、擬人操作、可重復(fù)編程的特點(diǎn)并且能完成在三維空間的各種作業(yè)，在品種繁多、批量變化的柔性生產(chǎn)場(chǎng)合尤其適用。它對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率有顯著提高，明顯改善了勞動(dòng)條件， 并且對(duì)加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度起到了革命性的作用。不過事實(shí)上機(jī)器人并不只是單純地代替人的作業(yè)，它能將人的特長與機(jī)器的特長綜合起來，是一種更加高級(jí)的仿人的機(jī)電一體化裝置。機(jī)器人不僅能像人一樣對(duì)環(huán)境的變化進(jìn)行分析判斷并作出快速反應(yīng)，而且具有加工精度高、持續(xù)工作時(shí)間長及在危險(xiǎn)惡劣環(huán)境下作業(yè)的能力。因此也可以說工業(yè)機(jī)器手是機(jī)器人發(fā)展進(jìn)化到一定階段的產(chǎn)物，它在工業(yè)上是不可或缺的生產(chǎn)設(shè)備，同時(shí)也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域無法替代的自動(dòng)化設(shè)備。
相比國外，國內(nèi)機(jī)械手應(yīng)用研究晚了很多。我國目前難以生產(chǎn)出高精度、高速度、大負(fù)載的機(jī)械手以及進(jìn)口國外的機(jī)械手價(jià)格高等諸多原因，我國使用的上下料機(jī)械手的數(shù)量和質(zhì)量與國外還是存在很大的差距的。目前，國內(nèi)用于上下料的機(jī)械手采用直角座標(biāo)機(jī)械手居多，少數(shù)加工中心、會(huì)采用關(guān)節(jié)型機(jī)械手。當(dāng)然還有很多上下料的機(jī)械手是直角坐標(biāo)機(jī)器人的拓展，這主要是由現(xiàn)場(chǎng)的加工工藝所決定。通常國內(nèi)的很大部分機(jī)械手都是針對(duì)特定的機(jī)械裝畳、特殊的加工王藝、特定的加工場(chǎng)合而設(shè)計(jì)，也就是說這類機(jī)械手使用范圍不像常見的６自由度機(jī)械手那么廣。但是針對(duì)這些特定的使用場(chǎng)合，與其它類型的機(jī)械手相比，它具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。
從 20 世紀(jì) 70 年代來，國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用還僅限于一些大型企業(yè)。對(duì)于一部分中小企業(yè)，特別是沖壓行業(yè)在針對(duì)成批或中、小批生產(chǎn)出于減少投資的目的大部分
還是使用人工操作，針對(duì)現(xiàn)在的快節(jié)奏生活，科技發(fā)展地突飛猛進(jìn)帶動(dòng)了產(chǎn)品的更新?lián)Q代的速度，讓大部分企業(yè)認(rèn)識(shí)到單一的模式很難生存，更何況高勞動(dòng)力、低效率拉低了利潤空間，必須針對(duì)高新技術(shù)有所投入。沖壓產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入結(jié)構(gòu)調(diào)整向深度發(fā)展時(shí)期，依靠低勞動(dòng)力成本的時(shí)代已經(jīng)結(jié)束，由勞動(dòng)密集型升級(jí)到技術(shù)密集型。
（2） 沖床機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)
沖壓是五金廚具生產(chǎn)的主要工藝。沖床公司在早期為完成上下料主要采用人工操作，為了提高效率減少廠房面積，企業(yè)主要把不同工序的沖床排列起來。但對(duì)于長距離由一道工序到下一工序的搬運(yùn)，采用拖車或者傳送帶以及人力輔助。不僅增加了生產(chǎn)的不安全因素，還拖長了工時(shí)，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益不樂觀。
1958 年，世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人誕生，它是由世界上第一個(gè)機(jī)器人公司一Unimation 公司設(shè)計(jì)出來的，該公司是由被譽(yù)為＂工業(yè)機(jī)器人之父＂的 Joseph F. Engel Berger 建立。它是一臺(tái)用于壓鑄作業(yè)的五軸液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，由一臺(tái)專用計(jì)算機(jī)來控制手臂的動(dòng)作，它能夠記憶完成多達(dá) 180 個(gè)工作步驟。同時(shí)，AMF 公司也開始研制Versatran 工業(yè)機(jī)器人。其機(jī)械臂可以繞底座回轉(zhuǎn)，沿垂直方向升降，同時(shí)它還可沿半徑方向進(jìn)行伸縮，它的主要用途是機(jī)器之間的物料運(yùn)輸。通常情況下，Unimation 和Versatran 被認(rèn)為是世界上最早的工業(yè)機(jī)器人，這兩種工業(yè)機(jī)器人的控制方式都與數(shù)控機(jī)床大致相同。
同樣國外對(duì)機(jī)械手上下料的研究起步也較早，機(jī)械手上下料最早應(yīng)用于汽車生產(chǎn)線上，因?yàn)槠嚿a(chǎn)線上常需要搬運(yùn)體積大、重量大的毛坯材料，毫無疑問，這種工作讓機(jī)械手來完成最適合。發(fā)展迄今，國外采用機(jī)械手上下料的領(lǐng)域是越來越多，而且其自動(dòng)化、智能化程度、精度、加工效率等也是越來越高。比如，在許多高精度的數(shù)控加工中心，上下料過程需避免與機(jī)床發(fā)生碰撞、同時(shí)給多臺(tái)機(jī)床上下料并且對(duì)工件放置在機(jī)床上的位置有很精確的要求，這勢(shì)必要求上下料的機(jī)械手速度要快、精度要高、工作范圍要廣、抓取的負(fù)載能力要強(qiáng)、自由度要多（可以以多種姿勢(shì)抓取工件） 等。因此，許多加工中心便采用６自由度的機(jī)械手同時(shí)對(duì)多臺(tái)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行上下料的操作，其上下料的速度快、精度高，這無疑大大的提高了生產(chǎn)效率。在產(chǎn)業(yè)化規(guī)模越來越大的同時(shí)，專家和學(xué)者對(duì)工業(yè)機(jī)器手的研究也不斷朝著智能化、模塊化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展，其發(fā)展趨勢(shì)主要為：結(jié)構(gòu)的模塊化和可重構(gòu)化；控制技術(shù)的開放化、PC 化和網(wǎng)絡(luò)化；伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的數(shù)字化和分散化；多傳感器融合技術(shù)的實(shí)用化；工作環(huán)境設(shè)計(jì)的優(yōu)化和作業(yè)的柔性化以及系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方面。
我國機(jī)械手應(yīng)用于沖壓生產(chǎn)線是從 20 世紀(jì) 60 年代開始，隨著勞動(dòng)力成本的提高，企業(yè)的以人為本的思想以及工人的自我保護(hù)意識(shí)，越來越多工人放棄了工資高但工作環(huán)境惡劣、生產(chǎn)危險(xiǎn)因素過多的職位，更多的企業(yè)開始專注于采用機(jī)械設(shè)備代替人力操作，通過機(jī)械設(shè)備在環(huán)境惡劣的加工環(huán)境里完成沖床的上下料、材料的簡單的翻面。但沖床的主要參數(shù)由人力完成，機(jī)械手不能準(zhǔn)確的完成抓取導(dǎo)致工作效率的提
高不是十分顯著。這是初步采用機(jī)械手段代替人力的嘗試，技術(shù)不是很成熟、加工單元不夠柔性，對(duì)產(chǎn)品合格率的提高不明顯。
20 世紀(jì) 90 年代至今，大型多工位壓機(jī)出現(xiàn)，機(jī)械手在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。并且隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷向智能化發(fā)展，機(jī)械手應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展和深化，機(jī)械手的發(fā)展也不斷滿足多樣化、標(biāo)準(zhǔn)化的趨勢(shì)。
（1） 模塊化
通常情況下模塊化拼裝的機(jī)械手是最具有靈活性的。模塊化機(jī)械手在同一機(jī)械手上由于應(yīng)用不同的模塊而具有不同的功能，其自如的運(yùn)動(dòng)可以擴(kuò)大機(jī)械手的使用范圍。
（2） 重復(fù)高精度
機(jī)械手對(duì)于要達(dá)到指定工作點(diǎn)的精確程度，如果動(dòng)作重復(fù)多次會(huì)發(fā)現(xiàn)，機(jī)械手到達(dá)同樣位置的精確程度就是重復(fù)精度。對(duì)于一個(gè)機(jī)械手其定位不夠精確，通常會(huì)顯示一個(gè)固定的誤差，但其可以預(yù)測(cè)，從而可以通過編程予以校正，然后通過一定次數(shù)地反復(fù)運(yùn)行來測(cè)定與限定隨機(jī)誤差的范圍。
（3） 無給油化
要滿足各行業(yè)無污染要求，已研究出不供油的各種潤滑元件。當(dāng)今新形勢(shì)下，科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展、材料新技術(shù)也是突飛猛進(jìn)，結(jié)構(gòu)特殊的新型材料，便擁有節(jié)省潤滑油、安全文明、穩(wěn)定性高、使用耐久等種種優(yōu)勢(shì)。
（4） 機(jī)電一體化
自動(dòng)化技術(shù)的核心目前是由“PLC（可編程序控制器）- 傳感器 -氣壓元件”組成典型的控制系統(tǒng)，發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制元件，這樣即可從“開關(guān)控制”進(jìn)升到高精度的“反饋控制”，提高了系統(tǒng)的可靠性。
二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容
1. 重點(diǎn)解決的問題
(1) 自動(dòng)上下料機(jī)械手手部、手腕部、機(jī)械臂進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算、校核。(2)選取機(jī)械手合適的座標(biāo)型式和自由度。
(3)用 SolidWorks 對(duì)機(jī)械手各部件進(jìn)行三維建模，并完成裝配圖。
2. 擬開展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路） (1)機(jī)械手的座標(biāo)型選擇與自由度設(shè)計(jì)。
(2)夾持式機(jī)械手與氣流負(fù)壓時(shí)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)。(3)機(jī)械手手腕的可更換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
(4)機(jī)械手手臂伸縮、回轉(zhuǎn)、升降的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。(5)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方案與氣動(dòng)控制方案設(shè)計(jì)。
3. 本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果
(1) 一套完整的機(jī)械手手部、手腕部、機(jī)械臂各部件的零件圖、裝配圖。(2)一份沖床自動(dòng)上下料機(jī)械手三維設(shè)計(jì)說明書。
(3)一篇沖床自動(dòng)上下料機(jī)械手三維設(shè)計(jì)的外文文獻(xiàn)翻譯。
三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排
1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）；
查閱文獻(xiàn)，學(xué)習(xí)掌握機(jī)械手在柔性制造單元的應(yīng)用。綜合比較氣動(dòng)、液壓、電機(jī)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)劣，根據(jù)作業(yè)技術(shù)要求、作業(yè)工序和工藝，選擇滿足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件的氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)方案。設(shè)定機(jī)械手為四自由度，完成機(jī)械手手部、手腕、機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化。對(duì)優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行三維建模并組建裝配圖。
機(jī)械手設(shè)計(jì)的參數(shù)：
（1） 抓重
10 公斤（夾持式手部）
5 公斤（氣流負(fù)壓時(shí)吸盤）
（2） 自由度數(shù)：4
（3） 座標(biāo)型式：圓柱座標(biāo)
（4） 最大工作半徑：1500mm
（5） 手臂最大中心高：1380mm
（6） 手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù)
伸縮行程 600mm 伸縮速度 500mm/s 升降行程 200mm 升降速度 300mm/s 回轉(zhuǎn)范圍 0-240° 回轉(zhuǎn)速度 90°/s
（7） 手腕運(yùn)動(dòng)參數(shù)
回轉(zhuǎn)范圍 0-180° 回轉(zhuǎn)速度 180°/s
（8） 手指夾持范圍
棒料：Φ80-Φ150mm
片料：面積不大于 0.5 ㎡
（9） 定位精度：±0.5mm 2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃
第 1 周：選擇畢設(shè)題目，了解 100 噸沖床自動(dòng)上下料機(jī)械手的設(shè)計(jì)要求與工作性質(zhì)。
第 2 周：查閱機(jī)械手、工業(yè)機(jī)器人在柔性制造單元的應(yīng)用等相關(guān)文獻(xiàn)。
第 3 周：查閱文獻(xiàn)，整理開題報(bào)告寫作思路。
第 4 周：撰寫開題報(bào)告，準(zhǔn)備開題答辯。
第 5 周：查閱文獻(xiàn)進(jìn)行上下料機(jī)械手方案設(shè)計(jì)。
第 6 周：根據(jù)上下料機(jī)械手方案設(shè)計(jì)完成手部、手腕部、機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
第 7-9 周：手部、手腕部、機(jī)械臂等零件的三維設(shè)計(jì)和建模。
第 10 周：將三維零件進(jìn)行裝配，完成機(jī)械手裝配圖。
第 11 周：完善零件圖和裝配圖。
第 12-13 周：完成設(shè)計(jì)說明書和英文翻譯。
第 14 周：上交畢業(yè)設(shè)計(jì)材料，答辯。
四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)
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附：文獻(xiàn)綜述或報(bào)告
文獻(xiàn)綜述
從自動(dòng)機(jī)到工業(yè)機(jī)器人是一個(gè)飛躍，從一般工業(yè)機(jī)器人到積極探索和開發(fā)具有智能和功能強(qiáng)大的工業(yè)機(jī)器人將又是一個(gè)飛躍。目前，沖床機(jī)械手的開發(fā)正處在一個(gè)蓬勃發(fā)展的階段。在先進(jìn)的工業(yè)發(fā)達(dá)國家里，沖床機(jī)械手作為高度柔性、高效率和能重組的制造和加工系統(tǒng)中的生產(chǎn)設(shè)備，它總是作為系統(tǒng)中的一員而存在。從組成敏捷制造生產(chǎn)系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，沖床機(jī)械手的發(fā)展得益于沖壓技術(shù)的發(fā)展與工業(yè)機(jī)器人功能部件的標(biāo)準(zhǔn)化和機(jī)械、伺服驅(qū)動(dòng)、信息檢測(cè)的模塊化。雖然我國工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用前景十分寬廣，但是我國的工業(yè)基礎(chǔ)比較薄弱，勞動(dòng)力比較豐富、廉價(jià)，給沖床機(jī)械手的發(fā)展和應(yīng)用帶來一定困難。所以應(yīng)結(jié)合我國實(shí)際國情出發(fā)，發(fā)展經(jīng)濟(jì)型氣動(dòng)工業(yè)機(jī)器人。
1. 沖壓技術(shù)概述
沖壓加工是一種塑性成型技術(shù)，它主要通過壓力機(jī)加工放入模內(nèi)的工件，使之獲得生產(chǎn)所需尺寸規(guī)格產(chǎn)品的技術(shù)。沖壓加工離不開板件、沖模和壓力機(jī)的相互配合。沖壓加工生產(chǎn)效率高，且易于建立自動(dòng)化生產(chǎn)線，如鈑金加工所涉及的板料沖裁、開卷和矯平精整，可以在壓力機(jī)上設(shè)計(jì)復(fù)合加工沖模，一次性加工生產(chǎn)所需的多道工序。除此之外，傳統(tǒng)沖壓加工對(duì)工人技術(shù)要求不高，只要有充足的勞動(dòng)力和安全意識(shí)，就可以完成一定的工作額度?？傊?，沖壓加工不論是在技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上，較傳統(tǒng)的機(jī)械和塑性加工都有更多的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。如：
（1） 沖壓加工有更好的可操控性，且可加工產(chǎn)品數(shù)量多，利于企業(yè)搭建高效的自動(dòng)化平臺(tái)。
（2） 沖壓加工能夠保證產(chǎn)品的質(zhì)量和互換性。
（3） 對(duì)于大尺寸和復(fù)雜的零件，沖壓一樣適用，而且材料在沖壓加工中相當(dāng)于做了冷作硬化處理，使被加工件的強(qiáng)度和剛度得到了提高。
（4） 在沖壓加要工中，所選工件成本低，且不會(huì)產(chǎn)生碎屑，無需加熱處理， 就可完成更節(jié)省材料的生產(chǎn)。
生活中可以看到許多沖壓成型產(chǎn)品，如汽車覆蓋件、機(jī)柜機(jī)箱、不銹鋼鍋以及一些小型鈑金件等等。在傳統(tǒng)沖壓加工之中，對(duì)于每一道工序，都需要人工長時(shí)間不間斷的搬運(yùn)、上料和下料等勞作，且不說能不能達(dá)到生產(chǎn)要求，工人還要時(shí)時(shí)刻刻警惕著操作事故的發(fā)生，而且還不能適應(yīng)現(xiàn)今社會(huì)日益復(fù)雜多變的沖壓生產(chǎn)工藝需求，所以必須采用其他方式間接或直接取代人工，既完成沖壓基本任務(wù)，又要保證質(zhì)量，增加生產(chǎn)率和安全性。
2. 伺服運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)
當(dāng)今，運(yùn)動(dòng)控制作為控制領(lǐng)域中的一個(gè)重要部分，得到了愈來愈深遠(yuǎn)的發(fā)展，而運(yùn)動(dòng)控制的關(guān)鍵就是伺服控制技術(shù)。伺服控制系統(tǒng)可以是簡單的單機(jī)控制系統(tǒng)，也可以是高端復(fù)雜的總線式控制系統(tǒng)。對(duì)于經(jīng)濟(jì)型或小型的簡單運(yùn)動(dòng)控制，可以選擇脈沖控制的伺服驅(qū)動(dòng)，對(duì)于復(fù)雜高精度的系統(tǒng)往往會(huì)采用如 CAN 總線,PROFIBUS-DP, CC-LINK 等的總線來控制。伺服控制是一種隨動(dòng)控制系統(tǒng)，當(dāng)輸入的指令信號(hào)被追蹤到，控制器可以將其與設(shè)定信號(hào)比較，以獲得系統(tǒng)所需的更精確的位置及速度等信號(hào)從而輸出。如在 CNC 加工中心的工件加工過程中，針對(duì)刀具的位置進(jìn)給伺服控制， 當(dāng)控制器獲取追蹤信號(hào)，會(huì)通過比較計(jì)算，進(jìn)而控制刀具的進(jìn)給和系統(tǒng)的工作狀態(tài)； 而機(jī)械手系統(tǒng)往往是多軸驅(qū)動(dòng)，基于多軸驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)上，加入控制器、伺服執(zhí)行器和反饋元件，組裝成具有高效穩(wěn)定工作的伺服控制系統(tǒng)。 伺服控制主要包括液壓伺服、氣壓伺服和電氣伺服。當(dāng)今，伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)不斷發(fā)展，特別是電氣伺服控制系統(tǒng)中伺
服電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器和相關(guān)反饋元件的廣泛應(yīng)用。隨著制造業(yè)技術(shù)的發(fā)展，伺服控制幾乎普及到了絕大部分的機(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)電一體化系統(tǒng)根據(jù)工作要求，通過伺服控制可以完成系統(tǒng)所需的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力環(huán)節(jié)。 根據(jù)執(zhí)行電機(jī)的電流輸入形式，伺服控制系統(tǒng)可以分為直流伺服控制和交流伺服控制。直流伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)中往往需要機(jī)械換向器和電刷，像工業(yè)機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)中多以交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)為主，這樣不但克服了直流伺服電機(jī)的缺點(diǎn)，還能夠滿足各種工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)對(duì)于高效高精度伺服驅(qū)動(dòng)控制的技術(shù)要求。
3. 氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展
當(dāng)今現(xiàn)代制造技術(shù)不斷發(fā)展，沖壓加工中的高速自動(dòng)化技術(shù)已逐漸取代專機(jī)操作和人工上下料等傳統(tǒng)生產(chǎn)方式。不論是專機(jī)操作還是人工上下料，都會(huì)存在生產(chǎn)效率和安全問題，為了節(jié)省不必要的成本，使沖壓生產(chǎn)更加的保質(zhì)保量，可以建立沖壓自動(dòng)化柔性生產(chǎn)線或組裝通用搬運(yùn)系統(tǒng)，如采用工業(yè)機(jī)械手代替人工上下料，但機(jī)械手并不是簡單的取代，在沖壓生產(chǎn)中，應(yīng)用上下料機(jī)械手可以有如下優(yōu)點(diǎn)：
（1） 沖壓生產(chǎn)趨近自動(dòng)化。
（2） 降低勞動(dòng)成本，提高安全性。
（3） 減輕人力，便于有節(jié)奏的生產(chǎn)。
廣泛使用的氣壓技術(shù)以壓縮空氣為介質(zhì)，具有動(dòng)作迅速、平穩(wěn)、可靠、結(jié)構(gòu)簡單、較輕、體積小、節(jié)能、工作壽命長的特點(diǎn)，特別是對(duì)易于控制、易維護(hù)、無環(huán)境污染場(chǎng)合，因此氣動(dòng)技術(shù)常作為機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的首選。氣動(dòng)機(jī)械手與其它控制方式的機(jī)械手相比，具有無污染、抗干擾性強(qiáng)、價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡單、功率體積比高等特點(diǎn)。在機(jī)械行業(yè)越來越多的自動(dòng)化設(shè)備中采用了機(jī)械手，主要是液壓控制和氣壓控制兩種方式。其中氣動(dòng)機(jī)械手以其取之不盡、用之不完的氣源，及較低的生產(chǎn)成本受用戶喜愛，各國對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手的研究越來越重視，現(xiàn)已發(fā)展成為滿足生產(chǎn)需要的一種重要的實(shí)用技術(shù)。在工業(yè)自動(dòng)化中液壓與氣壓均有較在應(yīng)用，而氣動(dòng)技術(shù)被稱為工業(yè)自動(dòng)化的“肌肉”，其應(yīng)用靈活，夾持工件的重量越來越重，在各種機(jī)械加工行業(yè)和制造行業(yè)中，尤其在有毒的環(huán)境下作業(yè)等其應(yīng)用程序越來越受重視，并得到相應(yīng)廣泛使用。隨著科技不斷日新月異發(fā)展，自動(dòng)化控制技術(shù)也不斷更新，在微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等技術(shù)的迅猛發(fā)展形勢(shì)下，氣動(dòng)技術(shù)不斷技術(shù)創(chuàng)新，以工程實(shí)際應(yīng)用為目標(biāo)，不斷取得巨大的進(jìn)步。另外氣動(dòng)技術(shù)作為一種相對(duì)來說比較廉價(jià)的自動(dòng)化技術(shù)，由于其元器件的制造技術(shù)以及使用性能的不斷提高，并且生產(chǎn)成本和流通成本不斷的降低，氣動(dòng)技術(shù)現(xiàn)已被廣泛的應(yīng)用在現(xiàn)代工業(yè)、醫(yī)療業(yè)、生產(chǎn)以及輸送領(lǐng)域。
基于 PLC 控制的氣動(dòng)機(jī)械手自動(dòng)化程度高，能有效防護(hù)操作者安全。夾持器部分可以選擇夾持手指抓取一般工件，也可更換氣流負(fù)壓式吸盤，以吸附薄型或平板型工件，使機(jī)械手使用范圍更廣。采用氣壓傳動(dòng)，動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏，能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，便于自動(dòng)控制，阻力損失和泄漏較小，綠色環(huán)保。采用可編程控制器實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)系統(tǒng)的控制，結(jié)構(gòu)簡單、成本低，當(dāng)被加工零件發(fā)生變化時(shí)，不需要改變硬件，只需重新編程調(diào)試控制系統(tǒng)指令即可，調(diào)試維護(hù)方便，效率高，符合企業(yè)的需求。
指導(dǎo)教師評(píng)閱意見（對(duì)選題情況、研究內(nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方面進(jìn)行評(píng)閱）
審
核
簽字： 年 月 日
意
見
教研室主任意見
簽字： 年 月 日
學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)意見
簽字： 年 月 日公章：
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