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Graduation Project (Thesis) for Undergraduate of LSHU
题 目
基于SolidWorks工业机器人设计
TITLE
Base SolidWorks Industrial Equipment Human Design
学 院
矿业工程学院
School
School of Mining Engineering
专业班级
机制1341
Major&Class
Mechanism1341
姓 名
宋记峰
Name
Song Jifeng
指导教师
浦艳敏
Supervisor
Pu Yanmin
2023年06月20日
论文独创性声明
本人所呈交的论文，是在指导教师指导下，独立进行研究和开发工作所取得的成果。除文中已特别加以注明引用的内容外，论文中不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的工作做出重要奉献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明并致谢。本声明的法律结果由本人承担。
特此声明。
论文作者（署名）：
2023年 6 月 20日
摘 要
在当代所有全自动高智能的制造区域，工业用的机械人本领是在这几十年里发展而来的。工业机器手是工业机器人的一类，它们是通过自己的手臂和机械结构性能的双方的结合来完毕任务的，各种动作是通过编程来实现的特性，特别是机器人的智力和接受性[1]。在保证精度情况下，能在多样环境下完毕操纵能力，多功能自动定位控制和变化性的控制，能适应多个自由度，不同环境的作业有不同的机器人工作。
本文作为设计对象选择汽车生产线轴锻造搬运的机械手设计，设计了手和身体的各部分设计，机械手采用液压气缸臂驱动，使用SolidWorks软件进行了组装图和零件图的设计，对机械手进行简朴的3D造型、爆炸图、动漫。
关键词：SolidWorks；机械手；液压
Abstract
In the field of automatic manufacturing, industrial robot technology has been developed here for decades. Industrial robot hand is a kind of industrial robot, which is the completion of their own human and mechanical structure and performance of both sides of the task, for a variety of programming features, especially human intelligence and adaptability. In the case of guaranteed accuracy, the ability to perform manipulation, automation, positioning, control, and change in a variety of environments, the task of delivering jobs in a wide variety of environments with varying degrees of freedom, is something.
The manipulator design of automobile production spool handling this draft forging as the design object, the design of each part of the design of hand and body, the mechanical hand adopts hydraulic cylinder arm drive, SolidWorks is used to design the assembly drawing and parts drawing, simple 3D modeling, animation of the manipulator, explosion diagram.
Keywords :SolidWorks; Manipulator; Hydraulic pressure
目录
引言………………………………………………………………………………………1
1 总体方案设计………………………………………………………………4
汽车半轴模锻生产线的总体方案……………………………………………4
机器人总体方案………………………………………………………………6
2 手臂的设计计算………………………………………………………………8
手臂直线运动的驱动力计算…………………………………………………8
手臂水平回转运动驱动力计算…………………………………………8
手臂竖直升降运动驱动力计算…………………………………………11
手臂上下驱动的力矩计算……………………………………………………12
液压缸的选择………………………………………………………………13
伸缩缸的选择……………………………………………………………13
摆动缸的选择……………………………………………………………15
手臂的结构及装配……………………………………………………………17
连接摆动缸………………………………………………………………18
安装伸缩缸………………………………………………………………19
手臂连接…………………………………………………………………20
3 机身设计………………………………………………………………………22
机身材料选用…………………………………………………………………22
机身结构设计…………………………………………………………………22
机械定位挡块设计……………………………………………………………24
竖直定位挡块……………………………………………………………24
水平定位挡块……………………………………………………………25
机器人装配……………………………………………………………………25
4 机器人SolidWorks建模仿真………………………………………………27
SolidWorks软件介绍 …………………………………………………………27
机器人SolidWorks三维建模及装配 …………………………………………27
零件的建模………………………………………………………………27
机器人装配………………………………………………………………30
机器人SolidWorks运动仿真 …………………………………………………31
结论…………………………………………………………………………………………34
参考文献……………………………………………………………………………………35
致谢………………………………………………………………………………………36
附录……………………………………………………………………………………………37
引 言
目前在我国民营公司中的汽车行业名列前茅，近些年每个家庭都会拥有汽车导致汽车发展迅速。跟着社会的不断发展再加上各行业的竞争导致汽车行业不断地生产新型汽车，以先进的系统美丽的外形经济实惠的车去拓展市场。汽车的零部件半轴是汽车重要的传力零件之一，它的零件工艺质量水准会导致车的产品发生问题。那么问题来了，如何提高半轴的质量呢？这是个值得研究重要的课题。
调查得知半轴模锻生产线时碰到的问题：生产过程中劳动力大；工作环境中的安全隐患；产量问题得不到固定；要对半轴模锻生产线进行智能化设计及改善。自动生产线上的应用近些年频繁用到工业机器人技术。
工业机器人现已是工业中的扛把子，现在频繁的能在车间里看到自动化的设备配合生产，工业机器人的出现解决了人的劳动力，起作用搬运、组装、喷漆的操作。它通过编程可以做反复的作业、多个自由度的操作。工业机器人的工作是模拟人的手臂来工作。其构造及系统组成分别是由控制器及伺服驱动系统，当然尚有检测传感装置这几个重要的核心件组装而成,它的行动像人的工作同样、自动控制、编程可循环、可以完毕各操纵的三维机电一体化的高机械设备的自动生产[2]。更加适合与多品种、高质量、大批量的成产，由于工业机器人的在工厂的出现不仅仅保证了数量问题，更重要的是质量得到了无法想象的提高，所以工人地劳动力自然也随之改善，在工业生产中起到了很重要的地位。在20世纪50年代末的美国由约瑟夫·英格伯格他们的团队一起研发出世界上的第一台工业机器人。
自从有了它之后我们多半工厂里的搬运工作、喷漆工作、焊接工作等都有它来代替。在过十年之后人们开始重点研究它的外部传感器尚有控制方面的使用方法。随着科学的不断进步和发展机器人得到了更广泛的应用，慢慢出现在各行各业的机器人给我们带来了更全面的服务即使用。
在当代工业中，自动化设备已成为加工中心的不可缺少的地位生。每个行业的自动化水平都在不断提高，当代加工中心都会有工业机器人的出现，它出现的目的都是为了高效率的生产及代替工人做工作中会高难度的危险工作。
现实中的例子有：汽车都是由零件组成，它的零件在生产过程中需要搬运，这个时候我们的工业机器人就起到了关键的作用，它可代取工人来作业，它甚至能把加工完的工件自动取出、自动包装、自动堆放以及卸货等。现在中国的汽车生产中的冲压生产线就采用搬运机器人，这就实现了自动化生产。在1995年中国辽宁省沈阳自动化研究所开始对只能生产系统加以研究，便开始实现使用工作，就在1997年中国长春一汽大众汽车车间的冲压生产线已经投入了自动化设备。
焊接机器人的出现提高了生产效率，在汽车制造业起到了至关重要的地位，由于车门的各个焊点都需要高难度、高精度、高质量的焊接。弧焊的时候机器人必须拥有多个自由度这样保证证它质量。点焊的时候能仔复杂空间作业，在焊接的位置数量得到了准确性的保障，要是工人难免会有漏洞的时候。在英国的MOTOMAN公司研究了两台高性能焊接机器人的设备。它的出现为了生产新型Jaguar Saloon汽车制造过程中的需要，第1台有六个自由度以及一个手动地旋转工作台。而第2台在它的基础上拥有标准的外形，自带报警器及电力线地载源，它的自由度也达成了六轴的机器人水平尚有2个自动地工作台。自从这两台设备的生产投入后，汽车的成产超过了预计。
生产零件后的组装是个复杂的工作，通常在装配的时候会碰到工件的误差，导致装配出现问题，自从工业机器人的出现解决了这难题还保证了自动组装的产量还提高了质量。
在1959年美国弄出世界第一台Unimate工业机器人之后，它在发达的工业国家中得到极其广泛的应用。有个非常典型的例子，在目前的日本可以算是工业机器人应用较为多的国家，并且所占有的数量达成了全地球的50%左右。没想到美还是非常高的。
我国的研发工业机器人工作在70年代开始的，当时处在经济科学落后的状态，研究的结果较为迟钝，后来通过了20数年得变化世界工业变化，得到了国家的重视，开展全面的迅速对它实行钻研。在“七五”时期的时候国家在工业机器人方向做了两件特大的工程项目，投资在辽宁沈阳成立了“机器人国家研究中心”“智能机器人中心”，正是有关高校，机械工业和科学院参与了工业机器人的科技研究，取得了的进步。 国产机器人当时的技术是在“七五”时期调查取得了非常不错的结果，就在那个时候才开始对机器人的采用，由于当时国内的技术比较落后，所以发展相对缓慢，在那个的新中国时期都是以工人为主，然而机器人还没实现工业化。那时候的研发一直在不断地努力，当前机器人使用的项目如下：现已经成立了一批电弧焊生产、组装生产、喷涂生产和焊接生产线都视为工业成产成立的。
在最近的几年来机器人的发展来看，其产品都是以高智能化模块化。进展的形式来看：模块化及可反复结构； 控制技术开发，智能化尚有网络化；伺服驱动技术的数字化和分散化[5]； 多传感器的融洽技术以及现实的采用；工作环境的设计和操作灵活性，自动化网络系统。目测在过几十年工业中将全面实行机械智能化。
1 总体方案设计
汽车半轴模锻生产线的总体方案
至今所有的汽车半轴模锻的生产线锻压半轴上下料由员工进行作业，这些会使上下料的员工有较大的劳动强度，会导致生产中不连续，生产流程无序；工作环境中的所隐藏的安全隐患；产品的质量问题得不到保证；生产的数量不是很固定；所以本课题针对汽车半轴模锻生产线进行设计和改造。
更改后的工业线的工艺路线跟当前的工艺路线不变，。
半轴模锻工艺尺寸
序号
工序
工艺图形
工艺尺寸mm
加热长度mm
备注
1
毛坯
L0
b0
L0=1350~1590 1430~1590
b0=195~240
1350只有1个品种
2
花键端成型
L1
b1
L1=1300~1478
b1=400~540
3
摆碾端预成型
L2
L2=950~1150
4
摆碾
L3
L3=950~1100