本文關(guān)鍵詞：基于工業(yè)機(jī)器人的鋁合金管接頭鑄件去毛刺系統(tǒng)的研制，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步,人力資源成本越來越高,機(jī)器人代替人工參與工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)已經(jīng)成為未來的發(fā)展趨勢(shì),在工廠中使用工業(yè)機(jī)器人柔性加工技術(shù)也成為了現(xiàn)代工廠的標(biāo)志之一。這不僅可以提高加工處理的效率,更重要的是可以改善操作環(huán)境；降低工人危險(xiǎn),提高加工質(zhì)量。本文以研究開發(fā)鋁合金管接頭鑄件的自動(dòng)去毛刺系統(tǒng)為目標(biāo),詳細(xì)介紹了以工業(yè)機(jī)器人為中心,開發(fā)專用的周邊設(shè)備配合組成鋁合金管接頭鑄件去毛刺系統(tǒng)。首先根據(jù)工廠中鋁合金管接頭鑄件的產(chǎn)品特點(diǎn)和加工經(jīng)驗(yàn),確定了以工業(yè)機(jī)器人為中心并配合以自主設(shè)計(jì)開發(fā)的二維鋸床平臺(tái)和氣動(dòng)輔助處理單元等設(shè)備的自動(dòng)去毛刺系統(tǒng)總體方案,然后在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用虛擬裝配技術(shù),建立三維模型,進(jìn)行虛擬裝配,并進(jìn)行各機(jī)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)分析,分析理想工作節(jié)拍,通過工業(yè)機(jī)器人與氣動(dòng)輔助處理單元的協(xié)調(diào)控制完成磨削力控制以保證加工質(zhì)量,在MTALAB中進(jìn)行仿真。最后進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人和周邊輔助處理單元的聯(lián)合調(diào)試,完成樣機(jī)試制,并利用樣機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品加工,根據(jù)加工結(jié)果分析理想的加工處理參數(shù)。論文第一章,對(duì)工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展方向進(jìn)行了闡述,分析了工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用前景。隨后介紹了鋁合金鑄件清理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,以及工業(yè)機(jī)器人在鋁合金鑄件清理中的應(yīng)用情況。在此基礎(chǔ)之上提出了本課題的主要研究和設(shè)計(jì)內(nèi)容。論文第二章,根據(jù)鋁合金管接頭鑄件去毛刺的過程,設(shè)計(jì)了以工業(yè)機(jī)器人為中心,輔以二維鋸床平臺(tái)和氣動(dòng)輔助處理單元的去毛刺系統(tǒng)。針對(duì)這套系統(tǒng)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求,對(duì)工業(yè)機(jī)器人的進(jìn)行選型；分析毛刺前的澆冒口切除過程,確定了二維鋸床平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案,完成伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算和選型；利用氣動(dòng)系統(tǒng)的緩沖性能和力控制功能,提出了氣缸推動(dòng)氣動(dòng)砂輪的氣動(dòng)去毛刺輔助處理單元的結(jié)構(gòu)方案,并進(jìn)行原件選型和附加零件設(shè)計(jì)。最后利用Solidworks建立三維模型完成虛擬裝配。論文第三章,首先采用Solidworks和MATLAB/Simulink進(jìn)行三維虛擬裝配,建立機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真平臺(tái),并在建立的平臺(tái)上進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)劃和仿真；然后對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿的鋸床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行分析,采用PI[)控制對(duì)電機(jī)進(jìn)行三環(huán)整定,并對(duì)不同參數(shù)的整定效果在MATLAB/Simulink中進(jìn)行仿真分析：接著對(duì)氣動(dòng)砂輪輔助機(jī)構(gòu)進(jìn)行壓力控制的分析,采用PWM控制高速開關(guān)閥進(jìn)而控制系統(tǒng)輸出壓力,建立仿真模型；最后對(duì)工業(yè)機(jī)器人去毛刺系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)情況分析和生產(chǎn)節(jié)拍分析,在MATLAB/Simulink中建立系統(tǒng)的整體仿真模型,輸出所需要的機(jī)器人和周邊設(shè)備的速度、角速度曲線,觀察機(jī)器人和周邊設(shè)備的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)情況；提取仿真數(shù)據(jù),進(jìn)行運(yùn)動(dòng)節(jié)拍分析,為尋找最優(yōu)工作節(jié)拍,提高工作效率提供基礎(chǔ)。論文第四章,在選擇合適的工業(yè)機(jī)器人及其控制器基礎(chǔ)之后,對(duì)周邊輔助設(shè)備控制系統(tǒng)進(jìn)行了硬件部分的選型設(shè)計(jì)和外圍電路的常規(guī)設(shè)計(jì),其中包括各種傳感器和PLC的選型,二維鋸床平臺(tái)、氣動(dòng)輔助去毛刺系統(tǒng)等周邊設(shè)備的設(shè)計(jì),以及各控制器、傳感器、PLC之間的接口設(shè)計(jì)。在選定的硬件基礎(chǔ)之上,建立控制框架。設(shè)計(jì)了利用工業(yè)機(jī)器人完成切除澆冒口和去毛刺工作的系統(tǒng)控制程序流程,基于此流程設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的相關(guān)軟件模塊,并編寫PLC程序和機(jī)器人控制器程序；最后利用所搭建的樣機(jī)進(jìn)行了鋁合金管接頭鑄件毛坯的處理實(shí)驗(yàn),設(shè)置不同的處理?xiàng)l件,得到了不同的處理結(jié)果,利用該結(jié)果分析了影響工業(yè)機(jī)器人去毛刺的效果和效率的影響因素。
【關(guān)鍵詞】：工業(yè)機(jī)器人 鋁合金鑄件 去毛刺 建模仿真 協(xié)調(diào)控制
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242.2
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-21
• 1.1 工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用概述12-15
• 1.1.1 工業(yè)機(jī)器人在國(guó)外的應(yīng)用現(xiàn)狀12-13
• 1.1.2 工業(yè)機(jī)器人在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀13-14
• 1.1.3 工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用前景14-15
• 1.2 課題研究背景15-19
• 1.2.1 鋁合金鑄件清理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 工業(yè)機(jī)器人在鋁合金鑄件清理中的發(fā)展與應(yīng)用16-19
• 1.3 課題研究?jī)?nèi)容及意義19-21
• 第2章 去毛刺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)21-40
• 2.1 工業(yè)機(jī)器人去毛刺系統(tǒng)概述22-23
• 2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)23-27
• 2.2.1 機(jī)器人結(jié)構(gòu)分析與選擇24-25
• 2.2.2 澆冒口去除平臺(tái)的分析與選擇25-26
• 2.2.3 氣動(dòng)去毛刺輔助單元的分析與選擇26
• 2.2.4 驅(qū)動(dòng)方案的分析與選擇26-27
• 2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案的實(shí)現(xiàn)與計(jì)算27-36
• 2.3.1 工業(yè)機(jī)器人的選型27-28
• 2.3.2 二維鋸床平臺(tái)的計(jì)算與選型28-31
• 2.3.3 氣動(dòng)輔助去毛刺單元31-36
• 2.4 三維模型的虛擬裝配和加工零件圖繪制36-38
• 2.5 本章小結(jié)38-40
• 第3章 去毛刺控制系統(tǒng)建模與仿真40-81
• 3.1 機(jī)器人控制系統(tǒng)建模與仿真40-53
• 3.1.1 去毛刺機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析40-48
• 3.1.2 工業(yè)機(jī)器人仿真模型建立48-51
• 3.1.3 工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真結(jié)果51-53
• 3.2 二維鋸床控制系統(tǒng)建模與仿真53-63
• 3.2.1 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型53-56
• 3.2.2 電機(jī)三環(huán)整定56-59
• 3.2.3 機(jī)械系統(tǒng)參量和負(fù)載折算59-60
• 3.2.4 伺服系統(tǒng)三環(huán)整定計(jì)算與仿真60-63
• 3.3 氣動(dòng)砂輪控制系統(tǒng)建模與仿真63-72
• 3.3.1 氣動(dòng)砂輪磨削力控制方案63-65
• 3.3.2 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型65-68
• 3.3.3 氣動(dòng)脈寬調(diào)制系統(tǒng)68
• 3.3.4 控制算法68-70
• 3.3.5 壓力控制系統(tǒng)的仿真70-72
• 3.4 整機(jī)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制與仿真72-80
• 3.4.1 協(xié)調(diào)控制策略72-73
• 3.4.2 整機(jī)系統(tǒng)建模73-77
• 3.4.3 去毛刺系統(tǒng)協(xié)調(diào)生產(chǎn)情況分析77-80
• 3.5 本章小結(jié)80-81
• 第4章 工業(yè)機(jī)器人去毛刺系統(tǒng)樣機(jī)試制與實(shí)驗(yàn)81-100
• 4.1 工業(yè)機(jī)器人去毛刺系統(tǒng)的控制系統(tǒng)組成81-82
• 4.2 控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成與選型82-86
• 4.2.1 PLC概述與選型82-83
• 4.2.2 PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成83-86
• 4.3 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)86-93
• 4.3.1 配方管理模塊88-89
• 4.3.2 示教功能模塊89-90
• 4.3.3 運(yùn)行功能模塊90-91
• 4.3.4 去毛系統(tǒng)程序介紹91-93
• 4.4 去毛刺試驗(yàn)93-99
• 4.4.1 去毛刺效果分析96-99
• 4.4.2 去毛刺效率分析99
• 4.5 本章小結(jié)99-100
• 第5章 總結(jié)與展望100-102
• 5.1 論文總結(jié)100-101
• 5.2 工作展望101-102
• 參考文獻(xiàn)102-105
• 作者簡(jiǎn)介105

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3 羅t

本文編號(hào)：262057