發(fā)布時間：2020-11-01 15:55

　　 螺紋聯(lián)接是使用最為普遍的一種聯(lián)接形式,螺紋連接質量直接影響整機安全及工作性能。目前,我國大部分生產制造企業(yè)采用人工或電動擰緊工具進行螺栓擰緊,要求高的還需要扭力扳手進行復檢,導致工人勞動強度大、生產效率低、擰緊力差異較大等問題,為此,研制一款四自由度螺栓擰緊機器人。主要研究內容包括:(1)制定了四自由度螺栓擰緊機器人總體方案。機器人控制系統(tǒng)在獲取螺栓位置信息后控制機器人運動到目標位置,通過選擇相應的螺栓擰緊策略實現對目標螺栓的自動化擰緊。(2)建立了機器人運動學模型,求出了機器人正逆解,確定了機器人工作空間以及機器人奇異點,并基于MATLAB對機器人運動學進行仿真分析,最后對機器人進行了軌跡規(guī)劃和動力學分析。(3)基于SolidWorks軟件建立了機器人三維數字化模型,采用ANSYS軟件對機器人關鍵零部件進行靜力學有限元分析,對機器人的各功能部件選型進行了詳細的闡述,最終開發(fā)了機器人樣機。(4)基于PC+PMAC開發(fā)了機器人控制系統(tǒng),搭建了機器人硬件控制系統(tǒng),開發(fā)了機器人軟件控制系統(tǒng),開展了螺栓擰緊實驗,驗證了所開發(fā)機器人的有效性。
【學位單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2020
【中圖分類】：TP242
【部分圖文】：

1緒論11緒論1.1研究背景及意義螺紋聯(lián)接是工程中應用最為普遍的一種聯(lián)接形式，如圖1-1所示，螺紋連接受螺釘材質、預緊力、被連接厚度、螺紋配合質量、工況條件等多種因素影響，其連接質量直接影響著工程結構系統(tǒng)的安全性及工作性能。螺紋聯(lián)接也作為機械制造裝備中應用最為廣泛的固定連接結合部，其裝配質量對機器整機性能將產生重要影響，因此研究提高螺紋連接裝配工藝技術具有重要意義[1]。圖1-1螺紋連接示意圖Figure1-1Schematicdiagramofthreadedconnection隨著“工業(yè)4.0”的提出，以及科學技術的不斷發(fā)展，企業(yè)發(fā)展也進入了新的階段，高質量的自動化、智能化、信息化生產線成為必然要求�！肮I(yè)4.0”三大主要關鍵技術是物理信息系統(tǒng)(CPS)，物聯(lián)網(IoT)和智能工廠[2]。進入21世紀后。2014年12月，我國首次提出了“中國制造2025”的計劃，“工業(yè)4.0”和“中國制造2025”的提出，預示著物聯(lián)網新時代的到來，在這樣的時代背景下，傳統(tǒng)制造企業(yè)面臨著轉型的難題，高水平的自動化、智能化產品需求量也與日俱增[3]。目前，我國大部分生產制造企業(yè)采用工人使用電動擰緊工具進行螺栓擰緊的半自動化作業(yè)方式，且普遍需要工人使用扭力扳手進行復檢。這種作業(yè)方式存在工人勞動強度大、生產效率低且工藝穩(wěn)定性差等質量問題[4]。近年來，在我國人工成本大幅度增長的前提下，使用工業(yè)機器人代替人工進行螺栓的自動化擰緊已經成為一種必定的趨勢。工業(yè)機器人雖不如人工手工作業(yè)那樣的靈活，但它可以執(zhí)行重復性、準確性和強度較大的工作，可以彌補以往人工使用螺栓擰緊作業(yè)方式的不足，而且還適用于一些環(huán)境較為惡劣的工況中。對于人工手動使用電動擰緊工具進行螺栓擰緊的作業(yè)方式存在勞動強度大、工藝穩(wěn)定性差、工作效率低等質量問題。本文針對需要單螺栓

和裝配設備的開發(fā)，進行了試驗研究和分析，并系統(tǒng)定制了螺紋接頭裝配標準[11]。針對螺紋聯(lián)接中螺栓伸長與擰緊預緊力的關系[12]，美國首先進行了以預緊力矩和預緊角為主要研究對象的控制方法的研究。今后，歐洲和日本也借鑒這一方法制定螺紋連接標準[13-14]。目前，許多相關企業(yè)和研究院所在連接件屈服裝配控制和延伸控制的應用方面取得了一定的成果，并成功轉化為工程實際應用[15-17]。螺紋連接裝配方法的發(fā)展主要包括三個階段：手動裝配、半自動裝配和全自動控制裝配。最早的螺紋連接裝配方法是由操作人員手動裝配扳手，如圖1-2中的a所示；之后，開發(fā)出一種能夠方便觀察裝配扭矩的指針式扭矩扳手，如圖1-2中的b所示，更方便的數字扭矩扳手裝配方法逐漸成為裝配過程中的主要工具，如圖1-2中c所示。雖然螺紋連接裝配方法正逐步走向自動化，但在擰緊過程中，不僅螺紋摩擦副表面和支承面的影響，而且夾緊工具的制造誤差和操作者的讀數誤差也是影響擰緊效果的因素。（a）普通扳手（b）指針式扭力扳手（c）數顯式扭力扳手圖1-2擰緊工具示意圖Figure1-2Schematicdiagramoftighteningtool隨著工程技術的不斷發(fā)展，相關研發(fā)人員利用螺紋連接裝配的過程原理，參考裝配技術的原理，設計出適合各種螺紋連接的生產和裝配工具。氣動和液壓裝配工具分別如圖1-3中的a和b所示。

氣動裝
【參考文獻】

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本文編號：2865759