本文關鍵詞：沖床上下料機械手的設計與研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：現(xiàn)代制造業(yè)技術的進步,促進了沖壓生產(chǎn)向高速化、自動化和智能化方向的發(fā)展。傳統(tǒng)的沖壓生產(chǎn)多采用專機操作和人工上下料,而這種生產(chǎn)方式已不能滿足日益快速發(fā)展的工業(yè)要求。如今,在沖壓生產(chǎn)中引進自動化生產(chǎn)單元和建立柔性自動化生產(chǎn)線,不僅可以實現(xiàn)沖壓設備的高效、高速化,還可以提高產(chǎn)品加工的質(zhì)量和精度,同時也開辟了沖壓生產(chǎn)技術的一個重要發(fā)展方向。沖床機械手是在自動化設備的基礎上,專門為實現(xiàn)沖壓自動化無人生產(chǎn)而研發(fā)的智能設備,它能夠間接或直接地代替人工在相關沖壓工位上進行物料的取放、搬運和沖壓上下料等工作,從而極大地提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。本文結(jié)合鈑金機箱沖壓工藝和壓力機工作特性,完成了對整個系統(tǒng)的前期需求分析,確定了機械手的總體設計方案和技術參數(shù)需求。根據(jù)總體設計要求,對各種機械系統(tǒng)的驅(qū)動和傳動方案進行對比選優(yōu),從而完成了機械手各自由度結(jié)構(gòu)的機構(gòu)設計,并應用SolidWorks軟件建立機械手的三維模型,對伺服電機、滾珠絲杠、同步帶和吸盤端拾器等機械手關鍵部件進行了選型和計算。通過對機器人學基礎理論的分析與研究,利用D-H法建立本機械手連桿坐標系,對本機械手的正逆運動學方程進行了計算和研究,然后應用MATLAB軟件對機械手進行正逆運動學驗算和點到點運動軌跡的規(guī)劃,從相關仿真曲線和運行計算結(jié)果中,證明了本機械手動作的穩(wěn)定性。最后設計了沖床機械手的控制系統(tǒng)。以三菱Q系列PLC作為核心控制器,交流伺服電機作為機械手的驅(qū)動部件,加入QD75MH4定位模塊,通過SSCNET通訊總線連接伺服驅(qū)動器組裝成閉環(huán)伺服控制系統(tǒng),并設計了控制系統(tǒng)原理圖和電氣接線圖。另外,結(jié)合機械手的工作流程和控制要求,分配了系統(tǒng)輸入輸出端口。用GX Works2軟件編寫相應的PLC程序,通過調(diào)試和運行程序,機械手能夠達到較高的速度和位置精度。應用DOPSoft軟件編寫和組態(tài)人機界面,通過模擬和調(diào)試,完成了對機械手的監(jiān)控和通信。
【關鍵詞】：沖床機械手 運動學仿真 三菱PLC 伺服控制 人機界面
【學位授予單位】：青島科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP241
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 課題提出的背景9-10
• 1.1.1 沖壓技術概述9
• 1.1.2 伺服運動控制技術9-10
• 1.2 課題提出的目的與意義10-11
• 1.3 工業(yè)機械手的發(fā)展狀況與趨勢11-15
• 1.3.1 工業(yè)機械手的組成與分類11-12
• 1.3.2 工業(yè)機械手國內(nèi)外發(fā)展狀況12-14
• 1.3.3 工業(yè)機械手發(fā)展趨勢14-15
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容15-16
• 2 機械手的總體方案設計16-23
• 2.1 上下料機械手的工作環(huán)境16-17
• 2.2 沖床上下料工作流程及工作要求17-19
• 2.2.1 沖床上下料工作流程17-18
• 2.2.2 沖壓加工生產(chǎn)線的實現(xiàn)18-19
• 2.2.3 上下料機械手的工作要求19
• 2.3 機械手的設計方案實現(xiàn)19-22
• 2.3.1 工業(yè)機械手的設計原則19-20
• 2.3.2 機械手運動方案的確定20-22
• 2.3.3 相關技術參數(shù)要求22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 3 機械手的總體結(jié)構(gòu)設計23-47
• 3.1 機械手的驅(qū)動方案設計23-24
• 3.3 機械手的傳動方案設計24-28
• 3.3.1 機身升降的傳動方案25
• 3.3.2 伸縮臂的傳動方案25-26
• 3.3.3 回轉(zhuǎn)軸的傳動方案26-28
• 3.4 機械手的主要結(jié)構(gòu)設計28-36
• 3.4.1 手部端拾器設計28-30
• 3.4.2 腕部的結(jié)構(gòu)設計30-33
• 3.4.3 臂部的結(jié)構(gòu)設計33-34
• 3.4.4 腰座的結(jié)構(gòu)設計34-36
• 3.5 機械手關鍵部件的選型計算36-42
• 3.5.1 伺服電機與減速裝置的選型計算36-37
• 3.5.2 同步帶的選型計算37-40
• 3.5.3 滾珠絲杠的選型計算40-42
• 3.6 真空系統(tǒng)的設計42-46
• 3.6.1 真空原件介紹42-43
• 3.6.2 吸盤端拾器真空系統(tǒng)設計43-44
• 3.6.3 真空元件的選型計算44-46
• 3.7 本章小結(jié)46-47
• 4 沖床機械手運動學分析及建模仿真47-66
• 4.1 剛體的齊次變換和D-H表示法47-52
• 4.1.1 剛體位姿的描述47-49
• 4.1.2 剛體的齊次坐標變換49-50
• 4.1.3 D-H表示法50-52
• 4.2 機械手運動學分析52-56
• 4.2.1 機械手正運動學求解52-54
• 4.2.2 機械手逆運動學求解54-56
• 4.3 機械手運動學建模與仿真56-65
• 4.3.1 機械手仿真模型的建立57-58
• 4.3.2 機械手正逆運動學仿真58-60
• 4.3.3 機械手軌跡規(guī)劃仿真60-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 5 機械手控制系統(tǒng)的設計與研究66-93
• 5.1 控制系統(tǒng)總體方案設計66-67
• 5.1.1 機械手控制要求分析66
• 5.1.2 控制方案的解決66-67
• 5.2 PLC系統(tǒng)的選型和配置67-69
• 5.3 伺服運動控制系統(tǒng)的設計69-77
• 5.3.1 SSCNET網(wǎng)絡通訊總線69-70
• 5.3.2 伺服系統(tǒng)的組成和選型70-72
• 5.3.3 伺服系統(tǒng)電氣設計72-74
• 5.3.4 伺服系統(tǒng)相關參數(shù)的設置74-77
• 5.4 PLC程序的設計77-85
• 5.4.1 機械手工作流程分析77-78
• 5.4.2 PLC系統(tǒng)輸入/輸出點的設計78-80
• 5.4.3 機械手回原點程序80-82
• 5.4.4 機械手手動運行程序82-84
• 5.4.5 機械手自動運行程序84-85
• 5.5 機械手人機界面的設計85-92
• 5.5.1 人機界面概述85-86
• 5.5.2 人機界面的設計方案86
• 5.5.3 人機界面的畫面設計86-91
• 5.5.4 觸摸屏的模擬運行91-92
• 5.6 本章小結(jié)92-93
• 總結(jié)與展望93-95
• 參考文獻95-99
• 致謝99-101
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文目錄101-102

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本文編號：376911