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1、长江大学工程技术学院毕业设计（论文）开题报告题 目 名 称注塑机自动取料机械手旋转底座系 部机械系专 业 班 级机械61105学 生 姓 名吴琦指 导 教 师牧 青讲师辅 导 教 师牧 青讲师开题报告时间 2014年11月10日注塑机自动取料机械手旋转底座的的设计学 生：吴 琦，机械系指导教师：牧 青，机械系一、 题目来源 本课题是注塑机自动取料机械手旋转底座的的设计。工业机械手是一种模仿人体上肢部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，它可以代替手的繁重劳动，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。有着广阔的发展前途。本课题通过对机械手旋转底座的设计提高PLC对机械
2、手实现机械手的控制。二、 研究（设计）目的和意义 机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。生产水平及科学技术的不断进步与发展带动了整个机械工业的快速发展。现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。然而在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。单靠人力将这些不连续的生产工序衔接起来，不仅费时而且效率不高。同时人的劳动强度非常大，有时还会出现失误及伤害。显然，这严重影响制约了整个生产过程的效率和自动化程度。机械手的应用很
3、好的解决了这一情况，它不存在重复的偶然失误，也能有效的避免了人身事故。 在机械工业中在机械工业中，机械手旋转底座的应用具有以下意义： 1、可以提高生产过程的自动化程度应用机械手旋转底座，有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，进而降低对人力的依赖，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。 2、可以改善劳动条件、避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空间狭窄等场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的。而应用机械手旋转底座可以更大范围的、个好的代替人安全地完成作业，大大地改
4、善了工人的劳动条件。 3、可以减少人力，便于有节奏的生产应用机械手旋转底座可以提高机械手的活动自由度，提高生产效率，减轻工人的劳动强度，同时能更准确得控制生产的节拍，便于有节奏的进行生产。三、 阅读的主要参考文献1 吴宗泽，罗胜国.机械设计课程设计手册.第3版.北京：高等教育出版社.2006.122 刘朝儒，彭福荫，高正一 机械制图，第四版，高等教育出版社3 韩进宏，互换性与技术测量，2007.14 刘鸿文，材料力学，第4版，2004.95 郭洪红. 工业机器人运用技术，科学出版社，2008. 1 6霍伟，机器人动力学与控制，第一版，高等教育出版社，2005.17李允文，工业机械手设计，第六版
5、，机械工业出版社，1996.4四、 国内外现状和发展趋势在我国，西周时期的能工巧匠偃师就研制出能歌善舞的伶人，这是我国最早的关于机器人的记录。机器人一词是1920年由捷克作家卡雷尔.恰佩克在他的讽刺剧罗莎姆的万能机器人种首先提出。现代机器人出现于20世纪中期，当时数字计算机已经出现，电子技术也有了长足的发展，在产业领域出现了受计算机控制的可编程的数控机床，人类需要开发机械代替人手去劳动，在这一背景下，机器人技术的研发得到快速发展。 1959年，戴沃尔与美国发明家英格伯格联手制造出第一台工业机器人。 1967年，日本川崎重工公司和丰田公司分别从美国购买了工业机器人Unimation和Verstr
6、an的生产许可证。日本从此开始了机器人的研制。20世纪60年代，喷漆弧焊机器人问世并逐步发展应用于工业。 1969年，日本早稻田大学加藤一朗实验室研发出第一台双脚走路机器人。他带有视觉传感器，能根据人的指令发现并抓取积木。 1979年，美国Unimation公司推出通用工业机器人，标志着工业机器人技术已经成熟。 1979年，日本山梨大学牧野洋发明了平面关节型SCARA机器人，该型机器人在以后装配作业中得到广泛的应用。 我国机器人技术起步较晚，从20世纪80年代初才开始。全国第一个机器人研究示范工程1986年在沈阳建成。目前我国已经基本掌握了机器人设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学
7、和轨道规划技术。开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。20世纪90年代中期，国6000m以下深水作业机器人试验成功。以后近十年中，在步行机器人、精密装配机器人、多自由度关节机器人的研制等国际前沿领域，我国逐步缩小了与世界先进水平的差距。但是，目前，机械手大部分还属于第一代，主要依靠人工控制。第二代机械手设有微型电子计算控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。研究意义：本课题涉及到机械技术、电子技术、气动技术等多个学科。通过本课题的工作，不仅可以实现注塑机自动取料机械手的单片机控制，而且对于多学科交叉、渗透与交流有积极的
8、促进作用。 由于注塑机专用机械手能够大幅度的提高生产率和降低生产成本，能够稳定和提高注塑产品的质量，避免因人为的操作失误而造成的损失。因此，注塑机专用机械手在注塑生产中的作用变得越来越重要。目前国内的机械手类型比较简单，且大都用于取件。随着注塑成型工业的发展，以后将有越来越多的机械手用于上料、混合、自动装卸模具、回收废料等各个工序上，而且将朝着智能化方向发展。个人见解：目前，我国内地仅有少数几个企业通过仿制的方式在生产注塑机机械手，大量的产品依靠台湾、日本和欧美进口。进口机械手不仅成本高昂，其设计思路更适合西方人的思维却不太适合中国人的操作习惯。而目前国内开发的机械手控制系统在稳定性方面欠缺，
9、这为本课题找到了合适的切入点。研制与开发一种工作效率高、成本低，性能稳定的注塑机取模机械手控制系统是本课题的主要目标。由于时间关系，我与班上涂新月同学合作，而我负责旋转底座的研发。五、 主要研究（设计）内容、关键问题及解决思路 5.1 主要研究（设计）内容 1、分析机械手旋转底座的功能和作业任务，确定旋转底座结构形式； 2、进行机械手旋转底座各部分的结构设计； 3、进行机械传动系统的设计； 4、在制图软件中绘图。 5.2 关键问题 1、选取机械手的坐标形式及自由度； 2、机械手旋转底座的控制方式； 3、机械手旋转底座的机械控制精度。 5.3 解决思路 1、拟定机械手的坐标形式及其自由度； 2、
10、建立机械手旋转底座的控制方式模型，包括：气动，机械等方式，选取性价比最高的方式； 3、在基础上选定标准，将误差降到最小。六、 完成毕业设计（论文）所必须具备的工作条件 1、PLC基础知识，机械手旋转底座结构知识 2、图书馆网络获取的图书资料内容 3、电脑PLC相关运行软件 4、老师指导 七、 预期成果（达到目标）本研究课题主要研究目标是，机械手旋转底座在PLC系统控制中是否按规定方式回原点。主要研究内容包括建立按手动方式或自动方式不同情况下回原点的模式，建立分析其正常运行下的效率模型。利用所建立的模型进行典型实例进行分析，讨论不同方式下效率的合理性。进行基于PLC机械手旋转底座中性价比较高的选取。八、 工作的主要阶段、进度与时间安排2014-2015学年第一学期：第8周-第9周，完成文献综述、外文翻译，并形成设计基本方案。第10周，交任务书、文献综述、外文翻译原文、开题记录纸、开题报告。第11周，学生完成总体方案论证。第12周-第18周，系统设计、安装与调试。学生完成毕业论文初稿。2014-2015学年第二学期：上交毕业论文初稿、外文翻译译文。在教师指导下进行毕业论文初稿及其它相关资料修改，完成第二、三稿。学生完成设计论文终稿,毕业答辩。九、 指导教师审查意见 指导教师签名： 年 月 日
