智能装配线cad【8张】三维图＋设计说明书

摘  要
随着科技的发展，传统的生产方式逐渐被自动化流水线生产所替代。而传统的生产方式大都是采用手动生产，生产效率比较低，同时手工生产的产品，因为工人熟练度的不同，生产的产品质量也参差不齐，严重制约着产品的制造周期。
正是在这种生产背景下，本文提出了一种自动化流水线装配站的设计，随着工业机器人的快速发展，更加智能、效率更高的四自由度机器人在流水线上得到了充分的应用。本文主要对现有的工业机器人自动化装配站所涉及到的重点问题进行研究，完成了四自由度机器人自动化装配站的机械结构设计、四自由度机器人的设计选型、自动化装配站夹具的设计计算和托盘提升装置的设计。
通过分析计算，完成了了自由度机器人自动化装配站的选型设计，使用solidworks软件完成了了四自由度机器人自动化装配站的装配图和主要零部件的三维模型的绘制。

关键词：四自由度机械臂；自动化流水线；结构设计；solidworks

目    录
题目    1
××××××××××    1
ABSTRACT    3
第一章 绪论    1
1.1 选题的背景及意义    1
1.2 国内外的发展现状    1
1.2.1  国外的发展现状    2
1.2.2  国内的发展现状    4
1.3  本次设计主要研究内容    4
第二章 自动化流水线的总体设计    6
2.1  总体设计需求    6
2.2  自动化装配站的结构设计    7
2.2.1  工作台的结构设计    7
第三章 机械手的选型计算    9
3.1  四轴机械臂    9
3.2  设计要求    9
3.2.1  自由度的设计要求    9
3.2.2  负载重量的设计要求    9
3.2.3  活动半径的设计要求    10
3.2.4  定位精度的设计要求    10
3.3  型号选择    10
3.4  机械手末端设计    11
第四章 物料自动化输送机构设计    13
4.1  物料提升装置的设计    13
4.1.1  丝杠螺母机构的特点    14
4.1.2  丝杠螺母机构的选型设计    14
4.2  托盘传送带装置的设计    17
4.2.1  托盘传送带的设计    17
4.3  托盘单元的设计    19
第五章 零件夹具的结构设计    21
5.1  夹具的设计要求    21
5.2  拾取机构的夹具设计    21
5.2.1  直线导轨的选型计算    21
5.3  其余机构的夹具设计    22
第六章 控制系统的设计    24
7.1  Solidworks    25
7.2  自动化装配站的三维模型    26
第八章 总结与展望    28
8.1  总结    28
8.2  展望    28
文 献 参 考    30
致  谢    32
附录 附录名称    33

第一章 绪论
1.1 选题的背景及意义
传统的机械加工制造工艺流程比较复杂，且工序数目多，大多数的产品都采用工人手动加工的方式进行生产，严重制约着产品的大规模发展，影响生产的效率[1]。在这种背景下，设计和研发一些自动化、智能化的流水线设备，对传统的机械加工制造工艺具有重要意义[2]。随着科技的发展，越来越多的自动化流水线出现在厂房，极大的提高了产品加工的效率，目前市面上常见的自动化流水线生产设备大都是由机械、液压、电动和计算机控制等几部分组成，在实际的运行当中还需要配备有专业的技术人员进行定期的维护和保养，才能保证流水线的正常生产运行。在当今社会，自动化的流水线装配站对降低企业的生产成本，提高公司的管理水平具有重要的意义[3]。
随着我国制造业的发展，人力成本不断增高，在竞争激烈的劳动市场，降低生产成本，提高产量和产品的质量是当前制造业发展的主要方向。其中工业机器人在自动化生产领域扮演着极其重要的角色，工业机器臂只是其中一个，但是却体现了机电一体化中最突出的成就，在实际的社会生产中发挥着重要的作用[4]。工业自动化流水线代替传统的人工加工制造，降低了生产成本，极大的提高了工作的效率。在当今社会，四自由度机器人自动化装配站已经广泛应用于汽车制造、航空航天、医疗电子等消费行业。四自由度机器人自动化装配站对我国完成工业制造2025规划，走向制造业强国具有十分重要的意义[5]。
1.2 国内外的发展现状
自动化的生产线之所以能成为一个系统，其主要的原因是因为自动化流水线融合了机械技术、计算机技术、传感器技术与一体，从系统出发，高度自动化[6]。从某种角度来说，工业机器人的出现[7]，标志着科技革命的开始，工业机器人的出现，代替了一些简单的重复作业，将人力解放了出来，极大的提高了工作的效率。国外工业机器人和自动化流水线发展已经相当成熟，主要使用在包装、焊接、材料搬运等制造业领域[8]。市场上最常见的一种自动化流水线如下图1.1所示，其主要包括搬运装置、输送装置、抓取装置等，其可以完成自动化流水线生产中的各种信息的自动采集和处理。使得企业获得更高的经济效率[9]。

图1.1 自动化流水线生产
1.2.1  国外的发展现状
国外关于工业机器人的发展，大多都是比较偏向机器人的适用性[10]，主要谈的是使用，设计的机器都是为解决实际的生产困难或者生产中遇到的技术难题[11-12]。关于机器人的研究发展中，日本的发那科和安川公司设计研发的工业四自由度机器人处于世界领先的地位，如下图1.2所示[13-14]。据相关统计，截止2013年，日本的发那科公司装机超过30万台，是世界机器人技术发展的标杆和前进的方向[15]。

图1.2 发那科机械臂
四自由度机器人作为工业流水线的核心设备，在自动化中占据十分重要的地位。国外在自动化流水线领域发展时间比较长，最著名的是汽车的自动流水线生产，如下图1.3所示[16]。其完整的流水线生产，在几分钟内就可以完成一辆汽车的组装，极大的提高了工作的效率[17