SCX1221型塑料DVD盒生產(chǎn)線自動堆放機械手設(shè)計【三維PROE】【9張CAD圖紙及說明書全套】【YC系列】

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本課題的主要任務(wù)是對SCX1221型塑料DVD盒生產(chǎn)線自動堆放機械手結(jié)構(gòu)的詳細設(shè)計，并完成自動堆放機械手結(jié)構(gòu)的三維造型以及繪制自動堆放機械手結(jié)構(gòu)總裝配圖、主要零件的工程圖。要求完成機械手的電機選型或氣缸選型、試進行輸入輸出分析，完成PLC的選型。并結(jié)合個人的設(shè)計思路及相關(guān)的數(shù)據(jù)計算及理論依據(jù)，撰寫1萬字以上設(shè)計說明書。完成畢業(yè)設(shè)計的其他工作（指導(dǎo)記錄、資料上傳網(wǎng)絡(luò)設(shè)計平臺、答辯PPT準(zhǔn)備、資料裝訂整理等）。 2.DVD盒生產(chǎn)線、機械手概要及研究意義 在DVD盒生產(chǎn)市場上，DVD盒從注塑機加工出來之后，其整形過程幾乎都是由人工來完成的，并沒有采取一套自動的DVD盒自動生產(chǎn)線。與此同時，科研人員也開始了對該生產(chǎn)線的研究。DVD盒自動生產(chǎn)線主要有取盒，翻折、堆放、冷卻、傳輸?shù)葞椎乐匾ば?。剛由注塑機注塑成型的一個DVD盒塑料制品形狀扁平，經(jīng)過DVD盒氣動折疊合蓋裝置的自動折疊合蓋，并由堆放機械手將DVD盒子轉(zhuǎn)移到輸送帶上，并同時在輸送帶上完成冷卻定型過程。該生產(chǎn)線基于PLC控制，以單相可逆電機和氣動系統(tǒng)作為動力，實現(xiàn)DVD盒整形生產(chǎn)過程自動化，為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益。 用于再現(xiàn)人手功能的技術(shù)裝置稱為機械手。機械手是模仿人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或堆放的自動機械裝置。應(yīng)用機械手可以代替人從事單調(diào)、重復(fù)或繁重的體力勞動，實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，代替人在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場合下進行的手工操作，改善勞動條件，保證人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。機械手的發(fā)展正在日益為人們所認(rèn)識，很多國家也都開始重視，投入大量的人力物力來研究和應(yīng)用。在我國近幾年也有較快的發(fā)展，并且取的一定的效果，受到機械工業(yè)的重視。 隨著現(xiàn)代工業(yè)自動化的不斷發(fā)展，生產(chǎn)環(huán)境中的生產(chǎn)線不斷地改造并優(yōu)化是十分必要的。在DVD盒自動生產(chǎn)線，自動堆放機械手的設(shè)計是一項必不可少的流程。自動堆放機械手的優(yōu)化，可以促進生產(chǎn)的發(fā)展以及提高生產(chǎn)的效率。同時使得企業(yè)在同行的競爭中處于有利的低位。 3.本課題研究目的 本課題最終目的在于研制一套自動堆放機械手用于DVD盒自動生產(chǎn)線取代人工堆放工作，以實現(xiàn)成型工序參數(shù)的穩(wěn)定性。將自動堆放機械手應(yīng)用于DVD盒生產(chǎn)線具有如下優(yōu)點: (1).安全穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量 自動堆放機械手模仿人手的動作，嚴(yán)格按照給定的程序、軌跡和要求實現(xiàn)將DVD盒轉(zhuǎn)移到輸送帶上的任務(wù)。人工堆放的話，會給人造成危險，還會損壞產(chǎn)品，產(chǎn)生缺陷甚至出現(xiàn)廢品，畢竟產(chǎn)品沒有進行冷卻定型。采用自動堆放機械手來完成堆放，一則保障人身安全，二則增加生產(chǎn)效率，從而得到穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量。 (2).改善工人勞動條件 自動堆放機械手堆放DVD盒到輸送帶上，一次轉(zhuǎn)移兩個，一堆8—10個。而注塑機的生產(chǎn)節(jié)拍最小是18.3秒，定型時每疊光碟盒數(shù)目為8-10個。工人需要把每個工件及時地搬運、堆放到下一工序，勞動強度大，而且工作現(xiàn)場噪聲大，溫度高，環(huán)境惡劣。機械手的應(yīng)用將工人從繁重、簡單乏味的工作中解脫出來。 (3).縮短產(chǎn)品改型換代的周期，減小相應(yīng)的設(shè)備投資 自動堆放機械手可以通過修改機械手程序或更換手爪模塊以適應(yīng)不同的工件和工況，因而適應(yīng)不同尺寸規(guī)格DVD盒的生產(chǎn)，同時可以配合不同生產(chǎn)機械的組合做出相應(yīng)的調(diào)整，進而降低物耗、降低成本、節(jié)約投資。 (4).減少不安全因素 注塑機等生產(chǎn)設(shè)備，常常由于工人安全意識不足或操作失誤，造成嚴(yán)重的人身傷害事故。采用機械手堆放實現(xiàn)了無人化的生產(chǎn)，杜絕了生產(chǎn)過程中人身安全事故的發(fā)生。 自動堆放機械手作為整個DVD盒生產(chǎn)線的中間部件，在其中起著承上啟下的作用。堆放機械手是DVD盒生產(chǎn)線中的部件，而DVD盒自動定型輸送線電機選型與氣缸選型也是機械手質(zhì)量最主要的組成部分，因此其電機及氣缸的選型將決定機械手是否能實現(xiàn)輕量化設(shè)計。機械手內(nèi)腔為電氣線路和腕部俯仰驅(qū)動電機提供安裝空間，其結(jié)構(gòu)及其剛度，對機器人的運動空間和精度都起著決定性的作用。 通過自動堆放機械手結(jié)構(gòu)的初步分析研究，熟悉了機械手設(shè)計分析的思路和流程，了解了我國和世界其他各國機械手的發(fā)展水平和現(xiàn)狀，認(rèn)知了當(dāng)今機械行業(yè)的最新前沿科技，檢測了自己在分析理論和解決實際問題上的能力，為日后的研究工作打下了良好的基礎(chǔ)。 二、本課題在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 目前工業(yè)機械手主要用于流水線傳送、焊接、裝配、機床加工、鑄造、熱處理等方面，無論數(shù)量、品種和性能方面都能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。 在國內(nèi)主要是發(fā)展各方面的機械手，逐步擴大應(yīng)用范圍，以減輕勞動強度，改善作業(yè)條件。在應(yīng)用專用機械手的同時，相應(yīng)地發(fā)展通用機械手，有條件還要研制示教機械手、組合機械手等。將機械手各運動構(gòu)件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機構(gòu)，以及用于不同類型的夾緊機構(gòu)，設(shè)計成典型的通用機構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不同的典型部件，即可組成不同用途的機械手，即便于設(shè)計制造，又便于改換工作，擴大了應(yīng)用的范圍。同時要提高速度，減少沖擊，正確定位，以更好地發(fā)揮機械手的作用。此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺、視覺等性能的機械手，并考慮與計算機聯(lián)用，逐步成為整個機械制造系統(tǒng)中的一個基本單元。 在機械制造業(yè)中，工業(yè)機械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快。目前主要應(yīng)用于機床、模鍛壓力機的上下料以及焊、噴漆等作業(yè)，它可以按照事先制定的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，有些還具備有傳感反饋能力，能應(yīng)付外界的變化。如果機械手發(fā)生某些偏離時，會引起零部件甚至機械本身的損壞，但若有了傳感反饋自動，機械手就可以根據(jù)反饋自行調(diào)整。對于機械手的研究國內(nèi)外的水平不一，但代表當(dāng)今最先進的技術(shù)在日本，他的自動化，人性化令人嘆為觀止，這些技術(shù)依賴于控制理論、新材料科學(xué)，它是融合各種尖端技術(shù)的現(xiàn)代機器。我國也陸續(xù)在工業(yè)中有所應(yīng)用，對于自動控制，柔性制造系統(tǒng)中應(yīng)用更為廣泛，但我國的自動化水平有待提高，只相當(dāng)于世界先進技術(shù)在八十年代的水平。 三、本課題的研究內(nèi)容 1.主要的研究內(nèi)容 在查閱了國內(nèi)外大量的有關(guān)機械手設(shè)計理論及相關(guān)知識的資料和文獻基礎(chǔ)上，綜合考慮機械手結(jié)構(gòu)特點、具體作業(yè)任務(wù)特點以及機械手的推廣應(yīng)用，分析確定使用六自由度機械手配合生產(chǎn)工序，實現(xiàn)取代人工作業(yè)的目的。 為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，本文擬進行的研究內(nèi)容如下: (1).根據(jù)DVD生產(chǎn)線現(xiàn)場作業(yè)的環(huán)境要求和機械手本身的結(jié)構(gòu)特點，確定機械手的構(gòu)形方案。 (2).確定機械手的性能參數(shù)完成自動堆放機械手的三維造型； (3).從驅(qū)動裝置的連接的實現(xiàn)出發(fā)，完成各關(guān)節(jié)零件的設(shè)計； (4).對機械手重要零件進行受力分析，完成結(jié)構(gòu)強度與剛度校核； 2.設(shè)計要求 (1).自動堆放機械手結(jié)構(gòu)的詳細設(shè)計 (2).自動堆放機械手結(jié)構(gòu)的三維造型 (3).繪制自動堆放機械手結(jié)構(gòu)總裝配圖、主要零件的工程圖 (4).機械手電機選型或氣缸選型 3.關(guān)鍵的技術(shù)問題 (1).伺服電機的安裝布局； (2).重要零件的受力分析及校核。 四、本課題的實施方案、進度及預(yù)期效果 1.實施方案 (1).功能分析 堆放機械手初步機械臂簡圖如下圖1，以自動堆放機械手為中心，自動定型輸送帶和自動折疊合蓋裝置分別處于兩側(cè),成90度角。并且兩個裝置處于不同的高度，自動堆放機械手需拿起DVD盒且不損壞物件，將其轉(zhuǎn)移到自動定型輸送帶上。注塑機的生產(chǎn)節(jié)拍最小是18.3秒，定型時每疊光碟盒數(shù)目為8-10個，單個盒子的DVD盒厚度范圍：7mm-15mm。堆放機械手主要工作是將翻折機械手完成的DVD盒子轉(zhuǎn)移到輸送帶上，一次轉(zhuǎn)移兩個，一堆8-10個。如此不斷的循環(huán)操作。 (2).方案擬定 根據(jù)以上工作要求，綜合考慮機械手的功能實現(xiàn)和通用性，確定采用六自由度關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)。整體方案初步確定自動堆放機械手通過方形底座固定，接著利用圓形圓盤的旋轉(zhuǎn)帶動機械手做九十度的來回移動。機械手臂由三個關(guān)節(jié)相互連接組成，通過各關(guān)節(jié)的運動帶動手臂上下左右的移動。最后一個關(guān)節(jié)分別連接著兩個吸盤，通過這兩個吸盤的動作，將DVD盒利用氣缸吸附在機械手上，然后將其移動到輸送帶上，如此往復(fù)的循環(huán)。 圖1 堆放機械手初步機構(gòu)簡圖 2.實施進度 本課題的實施計劃如下： （1）.2015年9月16日-2015年9月30日：確定課題，熟悉課題； （2）.2015年10月1日-2015年10月15日：查閱國內(nèi)外相關(guān)研究資料，獨立開展調(diào)研； （3）.2015年10月16日-2015年10月31日：外文文獻翻譯； （4）.2015年11月1日-2015年11月15日：撰寫文獻綜述； （5）.2015年11月16日-2015年11月30日：撰寫開題報告； （6）.2015年12月1日-2015年12月15日：確定整體設(shè)計方案； （7）.2015年12月16日-2016年1月15日：計算設(shè)計機械結(jié)構(gòu)，并根據(jù)使用要求選擇合適的材料； （8）.2016年1月16日-2016年2月15日：繪制總裝圖、主要零件工程圖； （9）.2016年2月16日-2016年3月15日：撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書； （10）.2016年3月16日-2016年3月31日：資料修改、完善，定稿； （11）.2016年4月1日-2016年4月30日：準(zhǔn)備答辯； （12）.2016年5月10日：答辯。 3.預(yù)期效果 完成自動堆放機械手結(jié)構(gòu)的詳細設(shè)計，完成自動堆放機械手結(jié)構(gòu)的三維造型，繪制結(jié)構(gòu)總裝配圖及主要零件的工程圖，為整個機器人的生產(chǎn)加工做好準(zhǔn)備，以便更好的投入到工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中去。 參考資料： [1] 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