江西理工大學本科畢業(yè)設計（論文）開題報告學院：機電工程學院專業(yè)：機械電子09級（13屆）5班學號：31學生：肖斌題目：鋁錠堆垛機械手專項題目：液壓驅動關節(jié)型鋁錠堆垛機械手機械系統(tǒng)設計本課題來源及研究現狀：鋁錠堆垛是電解鋁生產的重要環(huán)節(jié)之一.我國電解鋁廠現在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,產量達16t/h,操作方便,但成本高.在傳統(tǒng)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-推動缸；11-提高缸2；12-末端執(zhí)行器；鋁錠的堆垛過程以下：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.根據堆垛層次規(guī)定，如果推擋缸工作將擋板上推，則使鋁錠在放置到工作臺面上以邁進行翻轉。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）抓取并根據堆垛中層次的規(guī)定，在堆垛前翻轉，再將鋁錠放下。這種堆垛作業(yè)方式工序流程長，所需使用的設備多，設備占用空間大，堆垛效率低?，F在國內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、翻轉裝置、夾取裝置和=4\*GB3④堆垛平臺部分構成.按規(guī)定堆垛,該堆垛機的總體布局如圖2所示.設有A、B兩個堆垛工作臺,當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.另外,為確保安全生產,設有安全門,只有當安全門關閉后,堆垛機才干在關閉后的位置上堆垛,以確保設備和人身安全.圖1-2LDJ-20鋁錠堆垛機的總體布局1、堆垛機2、牽引裝置3、翻轉裝置4、鋁錠5、冷卻運輸機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,氣缸驅動牽引鉤將冷卻運輸機上的成品鋁錠拉入翻轉機的U形爪內,同時將U形爪內的鋁錠拉至排列臺上進行排列.圖1-4翻轉裝置翻轉裝置如圖1-4所示,當鋁錠需要翻轉時,氣缸驅動U形爪旋轉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(或右轉)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)定奇數層復位,偶數層旋轉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、內容、辦法和手段：研究目的：通過對國內使用的鋁錠堆垛機的研究和分析,針對傳統(tǒng)堆垛機的效率低、現在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,研制一種液壓關節(jié)型的機械手,實現機械手靈活性高，堆垛機占地面積小,作業(yè)范疇大,便于操作,鋁錠堆垛效率高。研究內容：機械部分：如圖：堆垛機械手有下列機構構成：(1)機座機座采用旋轉裝置，完畢鋁錠堆垛大致的定位；（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；（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；（4）抓取手2.根據機械手重要構造和運動參數計算其重要尺寸；3.繪制出對應的構造圖和裝配圖。控制部分：根據堆垛規(guī)定及機械構造和驅動方案，設計鋁錠堆垛機械手控制系統(tǒng)的硬件和軟件。1、具體分析機械手的動作環(huán)節(jié)及每個環(huán)節(jié)如何實現，由誰執(zhí)行，從而擬定整個控制系統(tǒng)的總體方案及構成部分。2、進行具體的硬件設計，涉及各器件的選擇、cpu的選擇、限位開關與檢測傳感器的選擇、行程開關和傳感器位置的擬定，I/O配備表及全部器件之間的電路連接圖。3、鋁錠堆垛機械手控制系統(tǒng)軟件設計涉及功效圖、梯形圖程序的設計。驅動部分：1、分析機械手的功效及擬定總體方案2、進行機械手的運動學及動力學分析，為控制運動軌跡及驅動系統(tǒng)的元件選擇提供根據。3、驅動系統(tǒng)的設計，對選定的驅動系統(tǒng)方案進行設計，涉及具體的計算及元件選擇，液壓系統(tǒng)圖設計等。4、通過各部分受力的分析計算來選擇液壓部件。5、結合控制系統(tǒng)的設計，完善驅動系統(tǒng)。設計（論文）提綱及進度安排：3月18日至3月24日查找有關文獻資料，撰寫開題報告3月25日至31日總體方案設計4月1日至5月1日完畢主體設計及繪圖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日準備答辯重要參考文獻和書目：[1]劉明保，呂春紅等.機械手的構成機構及技術指標的擬定[J].河南高等?？茖W校學報學報..1:1~4[2]周伯英.工業(yè)機器人設計[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[D].廣州：華南理工大學出版社.:8~12[4]李允文.工業(yè)機械手設計[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.: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].機械人技術與應用..2:15~21[7]蔡自興.機器人學的發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略[D].機器人技術.: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.單臂回轉機械手設計[D].制造技術與機床.:60~63[11]王承義.機械手及其應用[D].機械工業(yè)出版社.1981.6:28~33[12]紀名剛，陳國定，吳立言.機械設計[D].高等教育出版社..5:80~93[1]廖常初.S7-200PLC編程及應用[2]熊詩波，黃長藝.機械工程測試技術基礎[3]鐘毓寧.機械工程控制基礎[4]崔堅趙欣任術才.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（Mechatronics）北京理工大學出版社[6]熊詩波黃長藝.機械工程測試技術基礎機械工業(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.當代電氣及可編程控制技術.北京:北京航空航天大學出版社，:80－102[9]殷洪義.可編程控制器選擇設計與維護.北京:機械工業(yè)出版社，:181－200[10]袁任光.可編程控制器應用技術與實例.北京:華南理工大學出版社，1997:1－15[11]高欽和.可編程控制器應用技術與設計實例.北京:人民郵電出版社，:172－185[12]張桂香.電氣控制與PLC應用.北京:化學工業(yè)出版社，:1－9[13]張萬忠.電器與PLC控制應用.北京:化學工業(yè)出版社，:38－45[14]丁煒等.可編程控制器在工業(yè)控制中的應用.北京:化學工業(yè)出版社，:20－26[15]駱德漢.可編程控制器與現場總線網絡控制.北京:化學工業(yè)出版社，:1－22[1]蔡自興．機器人學[M]．北京：清華大學出版社，．[2]楊年法．堆垛機器人控制系統(tǒng)的研究[J]．江蘇理工大學學報，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．機械設計手冊(第五卷)[M]．北京：化學工業(yè)出版社，．[6]芮延年.機器人技術及其應用[M].北京:化學工業(yè)出版社[