發(fā)布時間：2020-03-28 13:19

【摘要】：鑄件搬運是鑄造生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵工序之一,鑄件產(chǎn)量的快速增長推動了自動化鑄造生產(chǎn)線的普及和應(yīng)用,傳統(tǒng)的依靠人工完成鑄件搬運的方式已經(jīng)遠遠不能滿足現(xiàn)實需要。由于鑄件重量大、質(zhì)量要求高、環(huán)境惡劣、存在危險等原因,也急需一種效率高、穩(wěn)定可靠、出件質(zhì)量高的鑄件搬運機械手代替人工完成鑄件搬運工作。雖然有關(guān)機械手國內(nèi)已面世多年,但性能不穩(wěn)定,可靠性差,關(guān)鍵部件容易失效,影響生產(chǎn),因此并未得到大范圍普及和推廣,人們對該型機械手以及相應(yīng)的自動化生產(chǎn)線認識也不足。近年來,國內(nèi)通用機械手性能提升迅猛,產(chǎn)品也得到大量普及。但是目前國內(nèi)針對這種專用機械手的研究相對較少,且多數(shù)人員分布在企業(yè)之中,側(cè)重于實際使用,對機械手技術(shù)的研究不夠深入,對其機械結(jié)構(gòu)尤其是關(guān)鍵部件內(nèi)在的力學(xué)性能分析欠缺,液壓控制系統(tǒng)不穩(wěn)定,缺乏必要的理論設(shè)計,對現(xiàn)代設(shè)計方法使用不足。本文以鑄件搬運機械手為研究對象,以典型的缸體鑄件為例,設(shè)計了包含該專用機械手的自動化鑄造生產(chǎn)線總體布局、機械手的結(jié)構(gòu)以及液壓控制系統(tǒng),完成了關(guān)鍵核心部件前動臂的力學(xué)分析和改進。首先,設(shè)計了典型的缸體鑄造生產(chǎn)線以及靜壓造型線總體布局,介紹了工藝流程和結(jié)構(gòu)組成。根據(jù)實際生產(chǎn)情況,布置了缸體鑄件搬運機械手的最佳工作位置,介紹了其工作原理。得出鑄件搬運機械手取代人工是必要的。其次,對缸體鑄件搬運機械手結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計,介紹了其總體方案、結(jié)構(gòu)組成、工作原理和基本參數(shù),對手爪、手腕、上動臂、回轉(zhuǎn)裝置、前動臂等主要部件進行了設(shè)計計算。針對關(guān)乎機械手的整體性能和使用壽命的典型關(guān)鍵部件前動臂完成了設(shè)計和計算,對其進行了強度校核。根據(jù)常見且易出現(xiàn)的失效類型,有針對性地改進應(yīng)力集中處的結(jié)構(gòu)。然后,選取前動臂在舉升至最高位置的典型工況,根據(jù)有限元理論,借助現(xiàn)代仿真設(shè)計方法,對改進前后的前動臂分析了靜動態(tài)特性。利用SolidWorks完成三維建模,利用SolidWorks Simulation有限元建模,同時完成網(wǎng)格劃分。通過剛度、強度仿真分析,表明前動臂結(jié)構(gòu)滿足靜強度設(shè)計要求,且改進后的前動臂所受最大von Mises應(yīng)力減小26.1%,最大合位移減小31.1%,改進效果明顯。完成模態(tài)與諧響應(yīng)分析,運用Direct Sparse求解器獲得前6階的固有頻率并得出振型云圖,深入認知其動態(tài)特性,改進提升后的動態(tài)特性,有助于認識機械手的動力頻率。最后,設(shè)計了機械手的液壓控制系統(tǒng),計算了關(guān)鍵數(shù)據(jù)。對液壓和電氣系統(tǒng)進行了設(shè)計分析,論述了基本組成和原理,重點介紹了液壓伺服控制系統(tǒng)。經(jīng)過準確的計算,能夠保證機械手的穩(wěn)定運行。
【圖文】：

依靠人工使用吊鉤在落砂機出件部位取放和搬運鑄件。隨著社會和時代的進步，逡逑對高質(zhì)量鑄件的需求不斷提升，，選取典型的、最具代表性的缸體鑄件為例，過逡逑去普遍使用的鑄件生產(chǎn)形式嚴重落后于實際生產(chǎn)的訴求。常見的缸體如圖１－１逡逑所示。逡逑（ａ）

續(xù)快速上升，２０１７全年我們國家的銷售和生產(chǎn)分別達到２８８７．８９萬輛和２９０１．５４逡逑萬輛，如表１－２所示。２０１７年我國的汽車領(lǐng)域無論在生產(chǎn)數(shù)量還是銷售數(shù)量都逡逑排在全球前十名國家的第一位，并且比第二位有較大領(lǐng)先程度，如圖１－２和１－３逡逑所示…２］。逡逑自２０００年以來，中國憑借著巨大的人力資本和資源優(yōu)勢，鑄件產(chǎn)品的總生逡逑產(chǎn)數(shù)量持續(xù)位列第一邋［３１。逡逑表１－１邋２０１０年？２０１７年全世界的汽車產(chǎn)銷狀況（單位：萬輛）逡逑年份邐２０１０邐２０１１邐２０１２邐２０１３邐２０１４邐２０１５邐２０１６邐２０１７逡逑銷量邐７５００．５１邐７８１９．７６邐８２１６．６４邐８５６４．１６邐８７９２．０１邐８９６７．８０邐９３８５．６４邐９６８０．４４逡逑產(chǎn)量邐７７５８．３５邐７９８８．０９邐８４２３．６２邐８７３５．４邐８９７７．６５邐９０６８．３１邐９４９７．６６邐９７３０．２５逡逑表１－２２０１０年？２０１７年我國汽車的生產(chǎn)和銷售狀況（單位：萬輛）逡逑年份邐２０１０邐２０１１邐２０１２邐２０１３邐２０１４邐２０１５邐２０１６邐２０１７逡逑銷量邐１８０６．１９邐１８５０．５１邐１９３０．６４邐２１９８．４１邐２３４９．１９邐２４５９．７６邐２８０２．８１邐２８８７．８９逡逑產(chǎn)量邐１８２６．４７邐１８４１．８９邐１９２７．１８邐２２１１．６８邐２３７
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TG231.1;TP241

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本文編號：2604503