180T卧式冷室压铸机周边机械手设计及其自动化系统研究

摘要

压力铸造是近代金属加工工艺中发展较快的一种无切削的特种铸造方法。在汽车、仪表、航空、国防等工业部门广泛用于非铁金属的薄壁、形状复杂件的大批量生产。压力铸造一般由压铸机完成。根据课题的任务和要求,为了使某实验室180T卧式冷室压铸机实现压铸生产自动化,根据压铸机的原始尺寸和工作要求,本文为此压铸机设计配备了浇注给汤机械手和取件机械手等周边设备。论文所做的主要工作如下:
　　首先,以压铸机原始数据为出发点,根据所得尺寸数据制作出系统的安装布局图。运用先进的机械设计理论与方法,结合连杆机构的运动学原理分别设计出符合要求的给汤、取件设备的机械结构并进行初步仿真定出机构尺寸。在此基础上设计出各个部件的尺寸并验证其可行性以及对电机、气缸等的选取。
　　在Solidworks软件中分别建立给汤机械手、取件机械手的三维实体模型并绘制出工程图,并将模型导入到虚拟样机软件ADAMS中。对取件机械手进行工作空间、夹爪类直线长度以及夹爪工作稳定性等方面的仿真分析,验证了设计的合理性,为取件机械手的安装提供了依据并得出在3.0s左右将出现夹爪稳定工作的极限位置。对给汤机械手汤勺的运行轨迹、汤勺的抖动情况及主轴电机在不同工况下的状态进行了仿真。得出在有重锤配重时,电机消耗的功率将减少23％;分析比较主轴电机启动时间为0.4s和1.0s两种启动方案下汤勺工作的抖动情况,得出启动时间为1.0s时汤勺运行的稳定性大大提高。
　　以压铸机、给汤机械手、取件机械手等设备组成的压铸自动化系统采用三菱PLC进行控制,选择了PLC的型号,分配了I/O地址,设计了PLC外部电路接线图、程序梯形图及整个系统的电路图。

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第一章 绪 论

1.1 课题的来源、研究目的和意义

1.2 机械手发展简史

1.3 本文的主要内容及实现方法

第二章 压铸自动化总体方案及给汤机械手的设计

2.1 总体方案设计

2.2Ⅱ级机构的杆组分析法

2.3 给汤机械手尺寸设计

2.4 给汤机械手主要零部件的选取和验证

2.5 本章小结

第三章 蜗轮连杆取件机械手的设计

3.1 蜗轮连杆取件机设计的总体思路

3.2 蜗轮连杆取件机设计的原始数据

3.3 手臂设计方案

3.4 夹爪设计方案

3.5 驱动电机的选择

3.6 横行气缸的设计计算

3.7 手臂产生离心力的计算以及缓冲器的选择

3.8 夹手旋转气缸的设计计算

3.9 夹紧气缸的设计计算

3.10 本章小结

第四章 基于Solidworks的压铸机周边机械手的三维设计

4.1 Solidworks建模系统的简述

4.2 取件机械手的三维建模设计

4.3 工程图设计

4.4 本章小结

第五章 机械手运动学动力学分析

5.1 ADAMS运动学分析

5.2 ADAMS动力学分析

5.3 取件机械手ADAMS运动学分析

5.4 给汤机械手动力学分析

5.5 本章小结

第六章 系统的控制方案

6.1 给汤机械手的控制

6.2 取件机械手的控制

6.3 PLC控制系统的设计

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

参考文献

附录A

附录B

攻读学位期间的研究成果

致谢