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电机硅钢片冲压自动上下料机械手的研发

日期:2017/7/27作者:www.51lunwen.com编辑:wangju点击次数:257
销售价格:150元论文编号:lw201707271355186825论文字数:31928 
论文属性:硕士毕业论文论文地区:中国论文语种:中文 

第 1 章 绪论


1.1 课题研究背景和意义

冲压作为一种非常成熟的成型工艺,因具有生产效率高、速度快、产品一致性好等特点,被广泛应用于汽车、电子、航空航天、家用电器等行业[1]。随着压力机和模具技术水平的提升,冲压技术已经步入了自动、高速柔性、精密化的阶段。现今,随着工业机器人的大量使用,在各大中型制造业企业中,工业机器人已广泛被应用于冲压过程中的上下料。但在大部分中小型中,冲压过程中的上下料,依旧由传统的工人手动操作完成。随着技术革新,大部分企业对产品所提的质量要求越来越严格,传统的手工作业方式和手动上下料已难以满足各企业的生产需求。此外,传统的冲压生产车间,噪音较大一般在 90dB 以上,工作环境较为恶劣,对工人身心会造成一定伤害。工人手动操作过程中频繁上下料进出冲压模具,危险性极高[2,3],在实际调查过程中发现部分中小型企业,对压力机进行过改装,以提高生产效率,该做法进一步增加了工人操作的危险性。

...............


1.2 国内外机器人的发展情况

目前,尽管工业机器人早已成为各国研究的热点,但现代机器人的历史并不长,始于上个世纪四十年代,经历了如下的发展过程[8-13]:第一台机器人由美国原子能委员会的阿尔贡研究所研发,该机器人由遥控控制主要用于替代人处理放射性核物质,但直到1954 年工业机器人的概念才由美国工程师戴尔沃提出。在 1962 年,由美国 AMF 公司研制“万能搬运机器人”。主要由类似人的手和胳臂组成,这类机器人自由度较多,通过一个计算机来控制,具体步骤为通过示教存储程序,工作时读取信息,然后发出器指令,这样的话机器人可以重复的根据人当时示教的结果,再现动作,属于示教再现型机器人,该机器人的问世掀起了全世界研究机器人的热潮。随着电子技术的发展,约翰·霍普金斯大学应用物理实验室研发出的具有反馈功能的 Beast 机器人,标志着机器人开始了向人工智能方向的发展,该机器人能利用自生携带的光电管装置和声纳系统,实现自身的定位。

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第 2 章 冲压工艺简析


2.1 电机生产过程中的工艺流程 

电机作为机械或电器的动力源,被广泛使用在工业生产和家用电器中。鉴于本课题所开发的机械手用于生产此类电机所需的硅钢片,在硅钢片生产过程中,需对此类电机的生产工艺流程做初步简析,以便保证硅钢片的质量要求。交流异步电机由定子、转子、机壳、端盖等部件组成。在这些组成部件中,转子片、定子片经过落料和冲压成型等工艺制造,端盖工艺稍复杂,需多次冲压和拉伸成型,机壳成型工艺较简单,但需要一系列的表面处理工艺使电机能在各类复杂环境中稳定运行。

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2.2 冲裁质量评判参数及影响因子

为保证成品硅钢片的质量要求,需了解冲裁件的相关特点做简单了解,以便在生产工艺中对其质量进行把控。冲裁件的断面由圆角、光亮带、断裂带和毛刺区四部分组成[21,22],其中影响这四部分参数主要因素为:(1)冲裁材料的机械性能和厚度;(2)凸、凹模间隙,加工精度,刃口锋利程度;(3)压力机滑块导向精度。从影响因子中可以看出影响成品硅钢片质量与冲裁材料、冲压模具质量和压力机有关,其他外界原因非主要影响因子,故可在现有的冲压工艺、冲压模具及压力机的基础上,开发出所需的上下料机械手。但该机械手必须保证放料端拾器的重复定位精度,即在每次放料过程中,放料爪所拾取的硅钢片坯料均能准确地放入模具剪切口位置,同时在长时间连续冲压过程中不发生任何事故,并能保证长时间地稳定运行,且在效率上不能少于 40 片/分钟。

...............


第 3 章 机械手性能要求解析................11

3.1 原机械手实际运行情况.................11

3.2 各模块实际运行所存在的问题.................13

第 4 章 各部分模块的结构设计.................20

4.1 放料端拾器与取料端拾器的结构设计...............20

4.2 储料端拾器及卸料板的结构设计................22

第 5 章 设备关键零部件的强度、刚度的分析...............45

5.1 驱动轴的计算分析................45

5.2 丝杆进给装置轴承端盖的分析...............47



第 5 章 设备关键零部件的强度、刚度的分析


5.1 驱动轴的计算分析

在驱动轴的设计过程中,仅计算了该轴运转时的压轴力,未对其强度、刚度等做具体计算,故在 ANSYS workbench 平台下利用静力学模块对其进行分析,考虑到该轴需频繁正反转,同时添加在该模块下添加疲劳工具,对该轴进行疲劳分析。具体步骤如下:在 SolidWorks 三维建模软件下,将驱动轴模型转化成 X-T 格式,导入静力学计算模块,在该轴转矩输入端、输出端和轴承为添加相应的约束和载荷,具体分布如图 5-1 所示,其中约束 Remote Displacement 和 Remote Displacement 2 具体情况如图 5-2 和 5-3 所示,转矩与载荷作用于输出端。

...............


5.2 丝杆进给装置轴承端盖的分析

在丝杆进给装置中,丝杆连接板端的双角列轴承起轴向定位作用,用以限制丝杆轴承的轴向“窜动”,该部分的结构如图 5-9 所示,轴承孔位在设计时,为使装配简单,与轴承外圈的配合采用基孔制,但在调试过程中由于人为失误,法兰螺母运行至下止点位置时,电机未停止运转,出现了过载情况,端盖发生了塑性变形如图 5-10 所示。为保证传感器等电子元器件失效后该模块的可靠性,故需在 ANSYS Workbench 平台下对其进行强度计算。原材料为 6061,现将内圈加厚后改为 Q235 进行分析,负载为 3KN。 <


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