冲床上下料机械手的设计与研究

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1、分类号：学校代码：10426密级：学号：2013030018硕士学位论文MASTERDEGREETHESIS冲床上下料机械手的设计与研究作者：田乐帅指导教师：王守城学科专业：机械工程专业代码：080200研究方向：制造自动化技术与系统2016年4月15日冲床上下料机械手的设计与研究学位论文完成日期：2016年4月15日指导教师签字：答辩委员会成员签字：青岛科技大学研究生学位论文冲床上下料机械手的设计与研究摘要现代制造业技术的进步，促进了冲压生产向高速化、自动化和智能化方向的发展。传统的冲压生产多采用专机操作和人工上下料，而这种生产方式已不能满

2、足日益快速发展的工业要求。如今，在冲压生产中引进自动化生产单元和建立柔性自动化生产线，不仅可以实现冲压设备的高效、高速化，还可以提高产品加工的质量和精度，同时也开辟了冲压生产技术的一个重要发展方向。冲床机械手是在自动化设备的基础上，专门为实现冲压自动化无人生产而研发的智能设备，它能够间接或直接地代替人工在相关冲压工位上进行物料的取放、搬运和冲压上下料等工作，从而极大地提高生产效率和质量。本文结合钣金机箱冲压工艺和压力机工作特性，完成了对整个系统的前期需求分析，确定了机械手的总体设计方案和技术参数需求。根据总体设计要求，对各种机械系统的驱动和传

3、动方案进行对比选优，从而完成了机械手各自由度结构的机构设计，并应用SolidWorks软件建立机械手的三维模型，对伺服电机、滚珠丝杠、同步带和吸盘端拾器等机械手关键部件进行了选型和计算。通过对机器人学基础理论的分析与研究，利用D-H法建立本机械手连杆坐标系，对本机械手的正逆运动学方程进行了计算和研究，然后应用MATLAB软件对机械手进行正逆运动学验算和点到点运动轨迹的规划，从相关仿真曲线和运行计算结果中，证明了本机械手动作的稳定性。最后设计了冲床机械手的控制系统。以三菱Q系列PLC作为核心控制器，交流伺服电机作为机械手的驱动部件，加入QD75

4、MH4定位模块，通过SSCNET通讯总线连接伺服驱动器组装成闭环伺服控制系统，并设计了控制系统原理图和电气接线图。另外，结合机械手的工作流程和控制要求，分配了系统输入输出端口。用GXWorks2软件编写相应的PLC程序，通过调试和运行程序，机械手能够达到较高的速度和位置精度。应用DOPSoft软件编写和组态人机界面，通过模拟和调试，完成了对机械手的监控和通信。关键词：冲床机械手；运动学仿真；三菱PLC；伺服控制；人机界面I青岛科技大学研究生学位论文THEDESIGNANDRESEARCHOFLOADINGANDUNLOADINGMANIPUL

5、ATOROFTHEPUNCHPRESSABSTRACTTheadvancementofmodernmanufacturingtechnologypromotesthedevelopmentofstampingproductiontowardsthedirectionofhighspeed,automationandintelligence.Mostofthetraditionalstampingproductionbyspecialmachineandmanualloading,andthismodeofproductionhasbeenun

6、abletomeettherequirementsortotheincreasinglyrapiddevelopmentofindustry.Now,theintroductionofautomatedproductionunitsandtheestablishmentofflexibleautomatedproductionline,notonlycanachievehighefficiency,highspeed,butalsocanimprovethequalityandprecisionofproductprocessing,atth

7、esametime,italsoopensanimportantdevelopmentdirectionofstampingproductiontechnology.Thepunchpressmanipulatorisonthebasisoftheautomationequipment,itisspeciallydesignedfortherealizationoftheautomaticproductionandtheresearchanddevelopmentoftheintelligentequipment,soitcanindirec

8、tlyordirectlyinsteadofartificialmaterialsforthetaking,handlingandstampingupanddown