铝合金锻造机器人夹持器的设计研发

摘要

近年来，汽车轻量化成为了汽车制造新的发展潮流，采用轻质材料是降低汽车质量的主要途径之一。铝合金以其质量轻、强度高、产量多等特点，成为汽车轻量化的首选材料。由于铝合金锻造的工艺特殊性，在零件的锻造过程中，靠人工很难保证产品的质量，必须使用全自动化的生产线。本文针对某铝合金锻造自动生产线，根据具体工作要求，对机器人的末端夹持器进行了设计研究。
　　本文分析了整个生产线的工作流程，根据机器人所要完成的任务特点，选定了夹持器的机构形式以及驱动方式。在确定夹持器的设计要求后，运用模块化的设计思路对夹持器的具体结构进行了设计，并用 Solidworks软件建立了夹持器的三维模型，检验夹持器质量属性是否符合机器人腕部负载要求。用 ABAQUS软件对夹持器的关键零部件进行了静力学分析，根据分析结果对零件进行了结构改进。绘制了夹持器的气动控制原理图以及与机器人的接线图。在ROBOGUIDE软件中对生产线进行虚拟仿真，编写机器人运动程序，验证了机器人能否以合适的姿态完成工作并且不与周边设备发生干涉。最后进行了生产线的试生产，检验了夹持器的实际使用效果。
　　本文对夹持器的整个设计使用过程，从机构选定到最后的生产试验进行了详细研究。设计过程中采用了有限元结构分析以及机器人虚拟仿真技术进行辅助，为机器人末端夹持器的设计提供了参考。

目录

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第一章 绪论

1.1国内外工业机器人发展情况

1.2铝合金锻造特点及其常用设备

1.3工业机器人在铝合金锻造生产线中的应用

1.4机器人末端夹持器研究现状

1.5本文主要工作

第二章 夹持器设计方案的确定

2.1生产线布局

2.2机器人参数

2.3机器人周边设备

2.4工件参数

2.5夹持器主体机构确定

2.6驱动方式的选择

2.7本章小结

第三章 夹持器具体结构设计

3.1 夹持器设计要求

3.2模块化设计

3.3手指模块结构设计

3.4支撑杆模块设计

3.5法兰模块

3.6汽缸选型

3.7 机器人腕部负载检查

3.8本章小结

第四章 夹持器关键零部件静力学分析

4.1有限元法及ABAQUS简介

4.2夹持器定指静力分析

4.3夹持器动指静力分析

4.4本章小结

第五章 夹持器的气动控制及机器人信号控制

5.1气动控制系统简介

5.2气动控制回路设计

5.3 M710iC/50型机器人控制装置简介

5.4 机器人EE接口

5.5夹持器与机器人的连接接线

5.6机器人信号控制宏程序

5.7本章小结

第六章 ROBOGUIDE虚拟仿真

6.1 ROBOGUIDE软件简介

6.2 ROBOGUIDE仿真步骤

6.3 仿真结果分析

6.4 本章小节

第七章 夹持器实际安装及生产线试生产

7.1夹持器的实际安装

7.2导入机器人工作程序

7.3机器人实际运行

7.4本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

在学期间发表的学术论文和参加科研情况