江西理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告學(xué)院：機電工程學(xué)院專業(yè)：機械電子09級（13屆）5班學(xué)號：31學(xué)生：肖斌題目：鋁錠堆垛機械手專題題目：液壓驅(qū)動關(guān)節(jié)型鋁錠堆垛機械手機械系統(tǒng)設(shè)計本課題來源及研究現(xiàn)實狀況：鋁錠堆垛是電解鋁生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之一.我國電解鋁廠目前所采用的鋁錠堆垛機有2種:半自動鋁錠堆垛機和全自動鋁錠堆垛機.半自動鋁錠堆剁機成本較低,但效率低,可靠性差,最高產(chǎn)量6t/h;全自動鋁錠堆垛機自動化程度較半自動堆垛機高,產(chǎn)量達16t/h,操作以便,但成本高.在老式的鋁錠堆垛作業(yè)中，最常見的堆垛方式為如圖1所示的堆垛作業(yè)流水線。液態(tài)鋁被澆鑄到鋁錠模中并凝固，在脫模后倒扣在冷卻槽中，冷卻后就形成鋁錠。圖1-1鋁錠堆垛作業(yè)流水線圖1-液態(tài)鋁；2-澆鑄模；3-輸送鏈條1；4-輸送鏈條2；5-冷卻槽；6-鋁錠；7-推擋缸；8-整潔缸；9-提高缸1；10-推進缸；11-提高缸2；12-末端執(zhí)行器；鋁錠的堆垛過程如下：1.冷卻槽中的輸送鏈條將鋁錠輸送到冷卻槽中的最左端。2.提高裝置在提高缸的作用下，將鋁錠從冷卻槽中提起。3.根據(jù)堆垛層次規(guī)定，假如推擋缸工作將擋板上推，則使鋁錠在放置到工作臺面上此前進行翻轉(zhuǎn)。4.整潔缸工作，將臺面上的鋁錠按左對齊排列。5.抓取裝置從工作臺上將排列好的鋁錠（一層五塊）抓取并根據(jù)堆垛中層次的規(guī)定，在堆垛前翻轉(zhuǎn)，再將鋁錠放下。這種堆垛作業(yè)方式工序流程長，所需使用的設(shè)備多，設(shè)備占用空間大，堆垛效率低。目前國內(nèi)研制的全自動鋁錠堆垛機有LDJ—20堆垛機，LDJ-20堆垛機重要由牽引排列裝置、翻轉(zhuǎn)裝置、夾取裝置和=4\*GB3④堆垛平臺部分構(gòu)成.按規(guī)定堆垛,該堆垛機的總體布局如圖2所示.設(shè)有A、B兩個堆垛工作臺,當(dāng)堆垛機在一種工作臺上堆垛時,另一種工作臺上則完畢鋁錠垛的捆扎,然后由叉車將鋁錠垛運走.此外,為保證安全生產(chǎn),設(shè)有安全門,只有當(dāng)安全門關(guān)閉后,堆垛機才能在關(guān)閉后的位置上堆垛,以保證設(shè)備和人身安全.圖1-2LDJ-20鋁錠堆垛機的總體布局1、堆垛機2、牽引裝置3、翻轉(zhuǎn)裝置4、鋁錠5、冷卻運送機6、冷卻水槽7、澆鑄機8鋁錠鑄模9、液鋁分派器10鋁液11、叉車12、安全門13工作平臺14、控制柜15、安全柵欄圖1-3牽引裝置牽引排列裝置如圖1-3所示,氣缸驅(qū)動牽引鉤將冷卻運送機上的成品鋁錠拉入翻轉(zhuǎn)機的U形爪內(nèi),同步將U形爪內(nèi)的鋁錠拉至排列臺上進行排列.圖1-4翻轉(zhuǎn)裝置翻轉(zhuǎn)裝置如圖1-4所示,當(dāng)鋁錠需要翻轉(zhuǎn)時,氣缸驅(qū)動U形爪旋轉(zhuǎn)180度,然后由牽引裝置拉到排列臺上.圖1-5抓取裝置抓取裝置[3,4]如圖1-5所示,每層鋁錠排列好后來,在伺服電機的驅(qū)動下夾具下降壓緊鋁錠,氣缸動作使夾具閉合,將每層鋁錠夾取,然后左轉(zhuǎn)(或右轉(zhuǎn))90b到工作臺A或B)上進行堆垛.圖1-6工作平臺工作平臺如圖1-6所示,在堆放鋁錠時,堆垛工作平臺按堆垛規(guī)定奇數(shù)層復(fù)位,偶數(shù)層旋轉(zhuǎn)90,然后夾具在氣缸的作用下打開,鋁錠放在即將成垛的鋁錠上完畢堆垛.課題研究目的、內(nèi)容、措施和手段：研究目的：通過對國內(nèi)使用的鋁錠堆垛機的研究和分析,針對老式堆垛機的效率低、目前研制的堆垛機占地面積大、機械手不靈活等，存在的的局限性,研制一種液壓關(guān)節(jié)型的機械手,實現(xiàn)機械手靈活性高，堆垛機占地面積小,作業(yè)范圍大,便于操作,鋁錠堆垛效率高。研究內(nèi)容：機械部分：如圖：堆垛機械手有如下機構(gòu)構(gòu)成：(1)機座機座采用旋轉(zhuǎn)裝置，完畢鋁錠堆垛大體的定位；（2）大臂大臂采用液壓缸固定，一端連接機座，通過活塞桿伸縮，完畢大臂的0~90度的旋轉(zhuǎn)；（3小臂小臂，采用液壓缸固定，一端連接大臂，通過活塞桿伸縮，完畢小臂0~90度的旋轉(zhuǎn)；（4）抓取手2.根據(jù)機械手重要構(gòu)造和運動參數(shù)計算其重要尺寸；3.繪制出對應(yīng)的構(gòu)造圖和裝配圖?？刂撇糠郑焊鶕?jù)堆垛規(guī)定及機械構(gòu)造和驅(qū)動方案，設(shè)計鋁錠堆垛機械手控制系統(tǒng)的硬件和軟件。1、詳細分析機械手的動作環(huán)節(jié)及每個環(huán)節(jié)怎樣實現(xiàn)，由誰執(zhí)行，從而確定整個控制系統(tǒng)的總體方案及構(gòu)成部分。2、進行詳細的硬件設(shè)計，包括各器件的選擇、cpu的選擇、限位開關(guān)與檢測傳感器的選擇、行程開關(guān)和傳感器位置確實定，I/O配置表及所有器件之間的電路連接圖。3、鋁錠堆垛機械手控制系統(tǒng)軟件設(shè)計包括功能圖、梯形圖程序的設(shè)計。驅(qū)動部分：1、分析機械手的功能及確定總體方案2、進行機械手的運動學(xué)及動力學(xué)分析，為控制運動軌跡及驅(qū)動系統(tǒng)的元件選擇提供根據(jù)。3、驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計，對選定的驅(qū)動系統(tǒng)方案進行設(shè)計，包括詳細的計算及元件選擇，液壓系統(tǒng)圖設(shè)計等。4、通過各部分受力的分析計算來選擇液壓部件。5、結(jié)合控制系統(tǒng)的設(shè)計，完善驅(qū)動系統(tǒng)。設(shè)計（論文）提綱及進度安排：3月18日至3月24日查找有關(guān)文獻資料，撰寫開題匯報3月25日至31日總體方案設(shè)計4月1日至5月1日完畢主體設(shè)計及繪圖5月2日至5月25日撰寫論文，修改并完善論文5月26日至5月30日準備答辯重要參照文獻和書目：[1]劉明保，呂春紅等.機械手的構(gòu)成機構(gòu)及技術(shù)指標確實定[J].河南高等專科學(xué)校學(xué)報學(xué)報..1:1~4[2]周伯英.工業(yè)機器人設(shè)計[D].北京：機械工業(yè)出版社.1995.6:2~9[3]張鐵，謝存禧.機器人學(xué)[D].廣州：華南理工大學(xué)出版社.:8~12[4]李允文.工業(yè)機械手設(shè)計[D].機械工業(yè)出版社.1996:4~6[5]李超.氣動通用上下料機械手的研究與開發(fā)[D].陜西科技大學(xué).:11~14[6]金茂青，曲忠萍，張桂華.國外工業(yè)機械人發(fā)展的態(tài)勢分析[D].機械人技術(shù)與應(yīng)用..2:15~21[7]蔡自興.機器人學(xué)的發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略[D].機器人技術(shù).:23~30[8]陸祥生，楊繡蓮.機械手[D].中國鐵道出版社.1985.1:36~41[9]黃輝先，文美純.多自由度機械手PLC控制[D].機床與液壓.:47~51[10]李明.單臂回轉(zhuǎn)機械手設(shè)計[D].制造技術(shù)與機床.:60~63[11]王承義.機械手及其應(yīng)用[D].機械工業(yè)出版社.1981.6:28~33[12]紀名剛，陳國定，吳立言.機械設(shè)計[D].高等教育出版社..5:80~93[1]廖常初.S7-200PLC編程及應(yīng)用[2]熊詩波，黃長藝.機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)[3]鐘毓寧.機械工程控制基礎(chǔ)[4]崔堅趙欣任術(shù)才.西門子S7可編程序控制器－－STEP7編程指南第2版[5]李杰紀秀玲何光林.機械電子學(xué)（Mechatronics）北京理工大學(xué)出版社[6]熊詩波黃長藝.機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)機械工業(yè)出版社[7]機械工程手冊電機工程手冊編輯委員會.機械工程手冊第二版檢測、控制與儀器儀表卷機械工業(yè)出版社[8]王永華.現(xiàn)代電氣及可編程控制技術(shù).北京:北京航空航天大學(xué)出版社，:80－102[9]殷洪義.可編程控制器選擇設(shè)計與維護.北京:機械工業(yè)出版社，:181－200[10]袁任光.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與實例.北京:華南理工大學(xué)出版社，1997:1－15[11]高欽和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計實例.北京:人民郵電出版社，:172－185[12]張桂香.電氣控制與PLC應(yīng)用.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，:1－9[13]張萬忠.電器與PLC控制應(yīng)用.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，:38－45[14]丁煒等.可編程控制器在工業(yè)控制中的應(yīng)用.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，:20－26[15]駱德漢.可編程控制器與現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)控制.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，:1－22[1]蔡自興．機器人學(xué)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，．[2]楊年法．堆垛機器人控制系統(tǒng)的研究[J]．江蘇理工大學(xué)學(xué)報，1998，19(6)：85—90．[3]姜繼海.宋錦春，等．液壓與氣動[M]．北京：高等教育出版社，．[4]王積偉．章宏甲，等．液壓與氣動[M]．北京：機械工業(yè)出版社，．[5]成大先．機械設(shè)計手冊(第五卷)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，．[6]芮延年.機器人技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社[