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課題來源
由于工業(yè)自動化的全面發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷提高，對工作效率的提高迫在眉睫。單純的手工勞作以滿足不了工業(yè)自動化的要求，因此，必須利用先進設(shè)備生產(chǎn)自動化機械以取代人的勞動，滿足工業(yè)自動化的需求。其中機械手是其發(fā)展過程中的重要產(chǎn)物之一，它不僅提高了勞動生產(chǎn)的效率，還能代替人類完成高強度、危險、重復(fù)枯燥的工作，減輕人類勞動強度，可以說是一舉兩得。在機械行業(yè)中，機械手越來越廣泛的得到應(yīng)用，它可用于零部件的組裝，加工工件的搬運、裝卸，特別是在自動化數(shù)控機床、組合機床上使用更為普遍。目前，機械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中一個重要組成部分。把機床設(shè)備和機械手共同構(gòu)成一個柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元，可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，而且適應(yīng)性很強。但目前我國的工業(yè)機械手技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，機械手的研究和開發(fā)直接影響到我國機械行業(yè)自動化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。因此，進行機械手的研究設(shè)計具具有重要意義。
目前，在國內(nèi)很多工廠的生產(chǎn)線上數(shù)控機床裝卸工件仍由人工完成，勞動強度大、生產(chǎn)效率低。為了提高生產(chǎn)加工的工作效率,降低成本,并使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng),適應(yīng)現(xiàn)代自動化大生產(chǎn),針對具體生產(chǎn)工藝,利用機器人技術(shù)，設(shè)計用一臺裝卸機械手代替人工上下工件工作，以提高勞動生產(chǎn)率。本機械手主要與數(shù)控機床組合最終形成生產(chǎn)線，實現(xiàn)加工過程的自動化和無人化。
科學(xué)依據(jù)（包括課題的科學(xué)意義；國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應(yīng)用前景等）
科學(xué)意義：隨著機器人學(xué)科的發(fā)展，機器人在某些方面可以代替人的工作，特別是一些高強度的工作，甚至還具備了一定的學(xué)習(xí)功能。數(shù)控車床與機械手的結(jié)合是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的一個選擇，它是實現(xiàn)一個人操作多臺車床，實現(xiàn)生產(chǎn)效率進一步提高的有效途徑。
國外應(yīng)用：美國制造155毫米的鋼彈體洛克福特軍械廠，從胚料加工開始到加工完畢直至彈體包裝都自動進行，不用人手去接觸，達到全自動生產(chǎn)。工業(yè)機械手還能用來代替人工進行打磨、拋光、去毛刺和清理切屑等工作。例如，瑞典一家工廠打磨和拋光不銹鋼子彎頭時，采用ASEA機械手，提高加工效率30%以上，而且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，不傷害工人。又如：瑞典沃爾沃公司在機械手上裝了三個環(huán)形磨輪裝置，用來對傳動箱外表面去毛刺，比手工方法節(jié)省工時50%。
國內(nèi)運用：國內(nèi)在金屬切削加工中，用機械手來完成刀具的自動更換。如北京第二機床廠，北京第八機床廠，上海第二機床廠，上海第八機床廠，寧夏大河機床廠等單位研制的自動換刀機床，均用機械手自動更換刀具。在生產(chǎn)自動線上，用機械手完成的傳遞和上下料，如：沈陽水泵廠深井泵體加工自動線，無錫柴油機廠和甘肅汽車齒輪廠的齒胚的加工自動線都采用了機械手。大連工礦車輛廠的800Kg側(cè)架的加工，采用機械手抓取、傳遞和安放并與一些機床組合成側(cè)架切削加工自動線，提高效率10倍。
應(yīng)用前景：國內(nèi)應(yīng)加強機械手基礎(chǔ)性能的實驗以及基礎(chǔ)理論研究，克服和解決制造技術(shù)及其它存在的問題。提高機械手運動速度。尤其是應(yīng)用于沖壓行業(yè)中的機械手，以適應(yīng)提高生產(chǎn)率和符合生產(chǎn)節(jié)拍的需要。要研究解決機械手的運動速度和緩沖、定位技術(shù)。引進國外先進技術(shù)，培訓(xùn)專門技術(shù)人才，普及機械手有關(guān)知識。盡快解決機械手的定型設(shè)計、定點、定量生產(chǎn)以及配套件的生產(chǎn)和供應(yīng)問題，推進機械手設(shè)計制造中的現(xiàn)代化（CAD/CAM）、標(biāo)準化、系列化工作，以滿足國內(nèi)外市場的需求。目前工業(yè)機械手的應(yīng)用逐步擴大，技術(shù)性能不斷提高，其發(fā)展趨勢是：擴大機械手在工業(yè)上的應(yīng)用、提高工業(yè)機械手的工作性能、發(fā)展組合式機械手、研制具有“視覺”和“觸覺”的“智能機器人”。
研究內(nèi)容
1、總體方案的確定。主要確定機械結(jié)構(gòu)部分和控制部分。
2、機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計，包括手部模塊、腕部模塊、直臂模塊、橫臂模塊和支架模塊的設(shè)計。 并繪制整體裝配圖。
3、重要部件的設(shè)計，包括直臂導(dǎo)桿氣缸的設(shè)計，多工位動態(tài)精度的實現(xiàn)，防傾覆裝置的設(shè)計等。并繪制導(dǎo)桿氣缸的裝配圖。
4、控制部分的初步設(shè)計
。
5、設(shè)計說明書一份。
6、所有非標(biāo)零件需畫出零件圖。
擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析
（1）研究方法
通過互聯(lián)網(wǎng)圖書館等資糧來源，查閱有關(guān)工業(yè)機械手的學(xué)術(shù)論文、報告的資料文獻，了解國內(nèi)外工業(yè)機械手的新動向和發(fā)展水平，更加深入的了解機械手的原理，擴展思維。
（2）技術(shù)路線
用低成本、高速的氣缸來組成模塊化的氣動機械手，實現(xiàn)數(shù)控車床工件自動裝卸，克服伺服電機應(yīng)用中存在的高成本和低效率的局限。
（3）可行性分析
1、具備的條件具備的條件具備的條件具備的條件
（1）技術(shù)基礎(chǔ)：現(xiàn)在已有在鍛造流水線上，零件裝卸的專用機械手，可以用來借鑒和參考，提供了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。
（2）設(shè)備基礎(chǔ)：通過到相關(guān)企業(yè)實習(xí)，參觀，了解相關(guān)機械手設(shè)備的具體情況，這提供了一定的設(shè)備基礎(chǔ)。
2、待解決的問題待解決的問題待解決的問題待解決的問題
主要存在的問題：（1）機械手本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性與機械手靈活性的矛盾；
（2）機械手裝卸加持零件準確性的問題；
（3）機械手控制部分，使其操作靈活性的問題；
（4）機械手裝卸零件效率的問題；
研究計劃及預(yù)期成果
研究計劃：
2012年11月12日——11月20日 確定選題、收集相關(guān)資料
2012年11月21日——12月25日 撰寫開題報告與設(shè)計方案
2012年12月30日——2013年2月15日 收集資料，開展研究，形成寫作提綱
2013年2月16日——3月30日 深入研究，形成論文初稿及CAD圖
2013年4月1日——6月15日 論文修改、定稿、打印、答辯
預(yù)期結(jié)果：
通過這次畢業(yè)設(shè)計，能完成一種裝料與卸料機械手設(shè)計，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工裝料，卸料，降低勞動強度，提高生產(chǎn)效率。得到以下具體預(yù)期成果：
（1）機械手機構(gòu)設(shè)計簡單，操作簡便；
（2）采用單片機自動控制機械手，提高自動化水平；
（3）詳細設(shè)計計算說明書一份；
（4）用AUTOCAD繪制出各零部件裝配圖和零件。
特色或創(chuàng)新之處
使用氣體驅(qū)動，避免了采用伺服電機驅(qū)動和控制其成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、速度慢、工作效率較低和采用液壓驅(qū)動，其泄漏對數(shù)控要求的清潔環(huán)境造成一定的副面影響的問題，其成本底，結(jié)構(gòu)簡單，工作效率高，清潔，再加上PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)機電氣一體化控制。
已具備的條件和尚需解決的問題
① 實驗方案思路已經(jīng)非常明確，已經(jīng)具備使用AUTOCAD畫圖的能力和圖像處理方面的知識。
② 使用AUTOCAD畫圖的能力尚需加強。
指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
教研室（學(xué)科組、研究所）意見
教研室主任簽名：
年 月 日
系意見
主管領(lǐng)導(dǎo)簽名：
年 月 日