【正文】 并致以崇高的敬意! 本次畢業(yè)設計是大學期間所學知識的綜合運用，通過這次設計把所學的基礎理論和專業(yè)課程作了一個總結和回顧，加深了對理論的理解，能夠掌握機械設計的全套思路，為即將走上工作崗位和以后的發(fā)展打下了一定的基礎。也使我獨立設計的能里有了極大的提高。在本次畢業(yè)設計中，機械基礎學部的各位老師，翁老師，以及全體同學給與我很大支持和幫助，在此我向他們以及多年來為我的成長付出辛勤勞動的老師們和同學們表示衷心的感謝。感謝父母 、家人對我的教育，感謝所有關心我的朋友和老師，同時感謝我校的良好的學習環(huán)境是我避免了很多的彎路。懇請老師給予以批評以及指正。摩雷,夏恩卡自動換刀機械手控制要求：設計下圖結構所示的換刀機械手，設計其結構與基于PLC控制的梯形圖。進度安排畢業(yè)論文（設計）各階段名稱起 止 日 期1查找資料第1—2周2硬件設計第3—4周3程序設計第5—7周4上機調試第8—10周5撰寫論文，準備答辯第11—12周應收集的資料、主要參考文獻及實習地點：[1]液壓與氣壓傳動/劉延俊 主編 ―：機械工業(yè)出版社,[2]電氣控制與可編程序控制器應用技術/郁漢琪主編 ―2版 一南京：東南大學出版社，[3]機電傳動與控制(第三版)/程憲平 主編 一武漢：華中科技大學出版社，[4]機械原理/孫恒，陳作模，葛文杰 主編；西北工業(yè)大學 ：高等教育出版社，[5]機械設計（第八版）/濮良貴、紀名剛主編；西北工業(yè)大學 ：高等教育出版社，[6]：西安建筑科技大學，2008[7]、分析及控制的研究[D].上海：東華大學，2006[8]數(shù)控技術 李斌 李曦 ：華中科技大學出版社，2010年4月指導教師簽字: 年 月 日學院院長簽字：年 月 日 皖西學院本科畢業(yè)論文（設計）開題報告系別：機械與電子工程學院 專業(yè)：機械設計制造及其自動化學生姓名武金鵬學號2009011644指導教師翁志剛職稱講師所選題目名稱：自動換刀機械手結構設計及PLC控制研究課題研究現(xiàn)狀：工業(yè)機械手最早應用在汽車制造業(yè)，常用于焊接、噴漆、上下料和搬運。隨著機械手功能和性能的不斷改善和提高，機械手的應用領域日益在擴大，現(xiàn)已廣泛應用于制造業(yè)、農業(yè)、林業(yè)、交通運輸業(yè)、原子能工業(yè)、醫(yī)療、福利事業(yè)、海洋和太空的開發(fā)事業(yè)中。由于氣動技術是以空氣為介質，它具有防火、防爆、防電磁干擾、不受放射線及噪聲的影響，且對振動及沖擊也不敏感，和結構簡單、工作可靠、成本低、壽命長等優(yōu)點，近幾年來氣動技術得到迅速的發(fā)展及普遍應用。氣動伺服定位系統(tǒng)代替了伺服電機或液壓伺服系統(tǒng)；氣缸、擺動馬達完成原來由液壓缸或機械所作的執(zhí)行動作；主機部分采用標準型材輔以模塊化的裝配形式，使得氣動機械手能夠拓展成系列化、標準化的產品。機械手技術的研究與應用水平，反映著一個國家的經濟實力和科技發(fā)展水平，國內外對發(fā)展這一技術都很重視，紛紛投入大量力量對機械手進行研究。目前，世界上機械手無論是從技術水平上，還是從已裝備的數(shù)量上，優(yōu)勢集中在以日美為代表的少數(shù)幾個發(fā)達的工業(yè)化國家。20 世紀 80 年代，我國機械手技術的發(fā)展得到政府的重視和支持，機械手步入了跨越式發(fā)展時期。但是，我國工業(yè)機械手在總體技術上與世界先進水平還有很大的差距，僅相當于國外90 年代中期的水平。目前，國內機械手的發(fā)展方向主要是逐步擴大機械手應用范圍，重點發(fā)展鑄鍛、熱處理方面的機械手，以減輕勞動強度，改善作業(yè)條件。將機械手各運動構件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機構，以及適于不同類型的夾緊機構，設計成典型的通用機構，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不同的典型部件，即可組成各種不同用途的機械手，既便于設計制造、又便于改換工作，擴大了應用范圍。另外，對于高端機械手，國內也進行了相關的研究，如上海交通大學機械手研究所開發(fā)了 SMA 六足微小型仿嶂螂機械手，在國外機械制造業(yè)中，工業(yè)機械手應用較多，發(fā)展較快，一般的工業(yè)機械手技術相當成熟，預計在 2005 年到 2008 年間，全球工業(yè)機械手銷量預計年均增長 %，到 2008 年增至 萬臺。機械手是在自動化生產過程中使用的一種具有抓取和移動工件功能的自動化裝置，它是在機械化、自動化生產過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。機械手能代替人類完成危險、重復枯燥的工作，減輕人類勞動強度，提高勞動生產力。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。當工件變更時，柔性生產系統(tǒng)很容易改變，有利于企業(yè)不斷更新適銷對路的品種，提高產品質量，更好地適應市場競爭的需要。因此，進行機械手的研究設計是非常有意義的。這一技術在工業(yè)、農業(yè)、國防、醫(yī)療衛(wèi)生、辦公自動化及生活服務等眾多領域有著越來越多的應用。在現(xiàn)實生活中，機械手并不是在簡單意義上代替人的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的電子機械裝置。從某種意義上說，機械手是機器進化過程的產物，是工業(yè)以及非產業(yè)界的重要生產服務性設備，也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備。為了提高生產加工的工作效率,降低成本,并使生產線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng),適應現(xiàn)代自動化大生產,針對具體生產工藝,利用機器人技術，設計用一臺裝卸機械手代替人工工作，以提高勞動生產率。在機械工業(yè)中，鑄、焊、鉚、沖、壓、熱處理、機械加工、裝配、檢驗、噴漆、電鍍等工種都有應用的實理。在機械工業(yè)中，應用機械手的意義可以概括如下：一、以提高生產過程中的自動化程度應用機械手有利于實現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化的程度，從而可以提高勞動生產率和降低生產成本。在一些簡單、重復，特別是較笨重的操作中，以機械手代替人進行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。因此，在自動化機床的綜合加工自動線上，目前幾乎都沒有機械手，以減少人力和更準確的控制生產的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進行工作生產。本課題的目的是研究關于自動換刀氣動伺服機械手的結構設計和控制的一些普遍性問題。具體參數(shù)是根據(jù)實驗平臺的總體布局和加工中心刀具為對象選取的，即設計用于模擬加工中心刀庫與主軸之間選擇性換刀過程的實驗平臺機械手。對于不同的工作情況，只需選取必要的模塊，對氣動元件和機械零件進行參數(shù)化設計，即可滿足不同工作條件的設計要求。合理的設計方案是提高機械手工作性能、優(yōu)化系統(tǒng)結構、降低制造成本的基礎；合理的機械結構、可靠的驅動系統(tǒng)、安全便利的控制方式又是機械手工作的重要保證。本文采用模塊化氣動機械手，對基座、立柱、手臂、手部等模塊進行結構設計，通過模塊選擇與組合，以構成一定范圍內的不同功能或同功能不同性能、不同規(guī)格的系列產品，并且在產品變化或臨時對機械手進行新任務分配時，可以允許方便地改動或重新設計其新部件，能很快地投產，降低安裝和轉換工作的費用，便于機械手的標準化生產和使用。系統(tǒng)采用三菱FX系列 PLC作為控制核心，根據(jù)機械手的工作流程制定控制方案，實現(xiàn)了機械手的任意點定位和無級調速。自動換刀機械手控制要求：設計下圖結構所示的換刀機械手，設計其結構與基于PLC控制的梯形圖。主要參考文獻：[1]液壓與氣壓傳動/劉延俊 主編 ―：機械工業(yè)出版社,[2]電氣控制與可編程序控制器應用技術/郁漢琪主編 ―2版 一南京：東南大學出版社，[3]機電傳動與控制(第三版)/程憲平 主編 一武漢：華中科技大學出版社，[4]機械原理/孫恒，陳作模，葛文杰 主編；西北工業(yè)大學 ：高等教育出版社，[5]機械設計（第八版）/濮良貴、紀名剛主編；西北工業(yè)大學 ：高等教育出版社，[6]：西安建筑科技大學，2008[7]、分析及控制的研究[D].上海：東華大學，2006[8]數(shù)控技術 李斌 李曦 ：華中科技大學出版社，2010年4月指導教師意見：簽字： 年 月 日領導小組意見：簽字： 年 月 日備注：皖西學院本科畢業(yè)論文（設計）中期檢查表系別：機械與電子工程學院 專業(yè)：機械設計制造及其自動化畢業(yè)論文（設計）題目：自動換刀機械手結構設計及PLC控制研究學生姓名武金鵬學 號2009011644指導教師翁志剛職 稱講師計劃完成時間：5月底6月初畢業(yè)論文（設計）的進度安排：2012年11月到12月底：查找相關資料并編寫論文的總體設計計劃書（同時完成開題報告的編寫）。2013年3～4月：完成自動換刀系統(tǒng)的PLC程序設計并進行上機調試。完成情況： 已完成論文的總體設計計劃書的制定，并完成了開題報告的編寫。 自動換刀系統(tǒng)的PLC程序設計還在進行研究中。指導教師意見： 年 月 日備注：皖西學院本科畢業(yè)論文（設計）指導教師意見表系別：機械與電子工程學院 專業(yè)：機械設計制造及其自動化畢業(yè)論文（設計）題目：自動換刀機械手結構設計及PLC控制研究學生姓名武金鵬學 號2009011644指導教師翁志剛職 稱講師指導教師評語：論文選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標，能夠達到綜合訓練目標，題目有一定難度，工作量較大，具有參考價值。文章篇幅和格式基本上符合學院規(guī)定，內容較為完整，層次結構安排科學合理，主要觀點突出，邏輯關系清楚。但格式不太符合規(guī)范要求；參考的文獻資料不夠多。 畢業(yè)論文（設計）分工情況：（多人合作時填寫，包括本人研究的內容及其在課題中所占份量）根據(jù)論文設計任務書，開題報告要求，并在指導老師的指導下，該生獨立完成畢業(yè)論文設計任務。在設計方面有很好的立意和創(chuàng)新，設計思路合理正確，條理清楚。該論文總體符合本科畢業(yè)論文的答辯要求，準予答辯。論文語言較通順，結構合理，基本觀點正確，給出的相關設計分析有一定的參考價值。綜合以上分析，該文達到了學士學位論文水平，同意該生參加畢業(yè)論文答辯。吳從兵老師：機械手的自由度有幾個？分別是怎么運動的？答：根據(jù)任務書要求，本次設計機械手具有三個自由度，分別是：立柱的升降與回轉、水平方向上的伸縮、小臂的短行程升降。(2)在管路中壓縮空氣流動速度比較快，所以該系統(tǒng)動作響應比較快。同時液壓系統(tǒng)由于產生泄露而造成運動精度不高。答辯小組評語：該機械手的設計，得到了有意義的、深刻的結果，有一定的創(chuàng)新性，表明該同學基礎扎實，具有較強的分析論證能力和綜合應用能力，得到很好的科研訓練。答辯小組評定等級答辯小組組長簽字：2013年6月7日XIII