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单耳无级卡箍全自动生产线关键技术研究与开发

作　者: 李文亮
导　师: 李振亮
学　校: 天津科技大学
专　业: 机械制造及自动化
关键词: 工业机械手 运动学 打圆机 可编程控制器
分类号: TP278
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


所谓生产线就是指产品在生产过程中所经过的路线,即从原料进入生产现场开始,经过加工、运送、装配、检验等一系列生产线活动所构成的路线。所谓自动化生产线就是将多个生产工序联接起来,实现产品生产过程的自动运行。本文是以卡箍生产线上转位机械手和打圆机的研究为重点,以实现卡箍生产线的自动化为主要目的,研究了一款新型的打圆机和一款能够抓取卡箍成型件的3自由度专用转位机械手和能够完成自动打圆的打圆机,且围绕机械手的机构设计、运动学分析、虚拟样机建模与仿真、控制系统的设计等相关技术进行了深入的研究,最终成功研制了卡箍生产线上转位机械手和新款打圆机系统并制造出产品样机用于生产,本文具体研究内容及主要工作如下：在研究了国内外工业机械手和打圆机的结构特征的基础上,依据设计要求及现场作业环境,通过运动机构分析确定了机械手的机构类型和主要参数。对机械手中用到的标准件进行了选型计算；基于SolidWorks建立了转位机械手的虚拟样机模型；利用D-H参数法建立了该机械手的运动学模型并求得运动学正解；并利用ADAMS对其进行运动仿真,得到了其末端执行器的位置、速度曲线,为实现机械手的控制提供了重要依据,同时也验证了所建立的运动学模型的正确性；利用SolidWorks中的Simulation对机械手臂的强度进行了分析比较,最终确定了其合理的尺寸；最后完成了机械手和打圆机控制系统的设计,主要完成对伺服控制系统的软件和硬件的设计,以可编程控制器为核心,实现了其对打圆机及机械手的控制；并通过学习掌握了伺服驱动器对伺服电机的控制,最终实现了PC机对伺服电机的控制。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-17
  1.1 课题背景及其研究目的、意义  8-10
  1.2 国内外研究现状与分析  10-13
    1.2.1 国外发展现状  10-11
    1.2.2 国内发展现状  11-12
    1.2.3 未来发展趋势  12-13
  1.3 课题研究的方案及技术路线  13-15
  1.4 主要完成工作和论文创新点  15-17
2 打圆机结构设计  17-26
  2.1 引言  17
  2.2 打圆机各部分结构设计  17-25
    2.2.1 压紧机构  18
    2.2.2 拉紧机构  18-19
    2.2.3 旋转机构  19-21
    2.2.4 成型机构  21-25
    2.2.5 顶料机构  25
  2.3 本章小结  25-26
3 转位机械手结构设计  26-34
  3.1 引言  26
  3.2 机械手结构设计  26-33
    3.2.1 机械手结构设计要求  26-27
    3.2.2 自由度选取与运动参数的确定  27
    3.2.3 总体结构方案设计  27-28
    3.2.4 各部分结构方案设计  28-33
  3.3 本章小结  33-34
4 转位机械手运动学分析  34-40
  4.1 引言  34
  4.2 转位机械手的运动学分析  34-39
    4.2.1 基于D-H参数法的机械手运动学分析  35-39
  4.3 本章小结  39-40
5 基于虚拟样机的仿真分析和强度分析  40-49
  5.1 引言  40-41
  5.2 仿真平台的搭建  41-42
    5.2.1 软件支持平台  41
    5.2.2 SolidWorks软件  41
    5.2.3 ADAMS仿真软件  41-42
    5.2.4 专用软件间的接口  42
  5.3 仿真模型的建立及结果分析  42-45
    5.3.1 仿真模型的建立  42-44
    5.3.2 仿真结果与分析  44-45
  5.4 机械手臂的强度分析  45-48
    5.4.1 机械手臂的静力分析  45-48
    5.4.2 结果分析  48
  5.5 本章小结  48-49
6 转位机械手和打圆机控制系统研究  49-65
  6.1 引言  49
  6.2 总体控制方案设计  49-53
    6.2.1 转位机械手及打圆机的工作模式  49
    6.2.2 电气控制系统设计  49-51
    6.2.3 气动系统设计  51-52
    6.2.4 电路原理图设计  52-53
  6.3 控制程序设计  53-60
    6.3.1 动作基准  53
    6.3.2 时序图设计  53-55
    6.3.3 主程序设计  55-60
  6.4 伺服电机控制的研究  60-64
    6.4.1 伺服电机介绍  60
    6.4.2 硬件设计线路  60-61
    6.4.3 伺服电机控制  61-64
  6.5 本章小结  64-65
7 结论  65-67
8 展望  67-68
9 参考文献  68-73
攻读硕士学位期间发表论文情况  73-74
致谢  74

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动生产作业线
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