面向注塑生产线的全伺服注塑机械手的设计与研究

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1、：１论文分类号：２学校代码０７０８学号：１５０５０３４ＳＨＡＡＮＸｔＵＮｔＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文Ｔ’ｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ面向注塑生产线的全伺服注塑机械手的设计与研究学科工工程论文提交日期：２０１８年３月论文答辩日期：２０１８年５月学位授予单位：陕西科技大学申请工学硕士学位论文论文题目：面向注塑生产线的全伺服注塑机械手的设计与研究学科门类：工学一级学科：材料科学与工程培养单位：机电工程学院硕

2、士生：申娇娟导师：葛正浩教授2018年5月DesignandExplorationofFullServoInjectionMoldingManipulatorinInjectionMoldingProductionLineAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByJiaojuanSh

3、enSupervisor:Prof.ZhenghaoGeMay2018面向注塑生产线的全伺服注塑机械手的设计与研究摘要近年来，注塑行业不断朝着智能化和自动化的方向发展，随之注塑产品的应用范围也越来越广。但是，目前使用的注塑机械手不能很好的满足注塑产品精密化、多样化和批量化的发展趋势，对于金属嵌件注塑成型产品，需要根据不同的产品设计相应的夹具；对于发泡注塑成型产品，现有的夹具不能保证恒定的夹持力，在夹持过程中可能会导致制件变形或损坏。因此，本文主要针对注塑机械手的定位精度较低以及金属嵌件注塑成型和发泡注塑成型过

4、程中机械手的夹具不能满足生产要求等问题进行了研究。本文的主要研究内容如下：（1）研究了注塑机械手在注塑生产线上的应用。对注塑生产线的自动化、智能化及无人化的发展趋势进行了介绍；在此基础上，对注塑机械手在注塑生产线上的应用现状以及应用优势进行了描述，并对注塑机械手的组成、分类和特点进行了概述。（2）研究了全伺服注塑机械手执行机构的位姿精度。针对注塑生产线自动化的发展趋势和常用的注塑机型号，拟定了全伺服横走式注塑机械手的总体方案，并对机械手进行设计与选型计算。在此基础上，利用矩阵微分法建立了注塑机械手的静态位姿误

5、差模型，并分析了结构参数误差、运动变量误差和各个杆件误差因素对机械手执行机构静态位姿误差的影响程度。利用摄动误差补偿法对注塑机械手存在的静态位姿误差进行补偿，结果表明补偿后的位姿误差能够满足注塑机械手的定位精度要求。（3）对埋入金属嵌件的通用夹具进行设计。针对电子产品轻便化的发展趋势，对金属嵌件注塑成型、金属嵌件设计的要求以及嵌件注塑系统设计的注意事项进行了详细的介绍。针对注塑机械手埋入金属嵌件时存在的技术问题，设计了一种通用的、兼容性好的注塑机械手夹具，从而提高了生产效率、降低了生产成本。（4）对柔性恒力手

6、爪进行设计。针对发泡注塑成型产品内部的多孔结构，将柔性恒力机构引入到注塑机械手的手部设计中，以保证制件在夹持过程中不会变形；并运用粒子群优化算法对该柔性恒力机构进行优化，根据优化后的最优解来设计注塑机械手的柔性恒力手爪。最后借助ANSYS对该柔I性恒力机构进行非线性静力学分析，验证了该柔性恒力机构的可行性。本文通过对全伺服注塑机械手执行机构进行静态位姿误差和补偿来提高机械手的定位精度，通过设计埋入金属嵌件的通用夹具和注塑机械手的柔性恒力手爪来实现注塑产品的精密化、多样化和批量化生产，对注塑生产线的自动化和智能

7、化发展具有重要的意义。关键词：注塑生产线，全伺服注塑机械手，静态位姿误差，埋入金属嵌件，柔性恒力手爪IIDesignandExplorationofFullServoInjectionMoldingManipulatorinInjectionMoldingProductionLineABSTRACTInrecentyears,theinjectionmoldingindustrycontinuestomovetowardintelligenceandautomation.Atthesametime,thesc

8、opeofapplicationofinjectionmoldingproductsisalsogrowing.However,injectionmoldingmanipulatorwhichiscurrentlyuseddoesn’tmeetthedevelopmenttrendofprecision,diversification,andmassproductionofinjectionmold