海绵衬垫热压成型自动化设备的工程设计与技术实现

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随着制造业自动化技术的日渐成熟与广泛普及,工业自动化设备逐渐代替人工劳作而成为现代化大生产的潮流。经调研,目前用于文胸海绵衬垫加工的自动化设备尚未出现,本文旨在根据文胸海绵衬垫加工过程和工艺特点,自主研发一款海绵衬垫热压成型自动化装备,让它能够替代人工进行的繁重劳动,实现海绵衬垫热压成型自动化生产,并且改善工作条件,降低生产成本,提高生产效益。首先对海绵衬垫热压成型自动化设备进行了功能实现方案、整体布局方案、动力驱动方案、机电控制方案等的详细设计;接着对海绵衬垫热压成型自动化设备的机械结构部分按照Top-down方式进行了工程设计,先将海绵衬垫热压成型自动化设备进行模块划分,分为机械手执行末端机构、机械手手臂总成、送料机械手底座总成以及自动下料料仓等部件,然后对各个模块部件进行详细设计,完成三维零件造型和二维零件加工图纸的绘制工作,接下来是电机、丝杠螺母等元器件的选型计算和利用Ansys软件对关键零件进行静力学仿真分析,仿真结果可为关键零部件结构优化设计提供参考,从而达到合理的应力分布。针对设备运动性能,本文以加工机械手为对象先进行运动学和动力学的理论计算,然后以ADAMS软件为仿真平台进行运动仿真,测试机械手的运动性能和动力性能。最后开展了海绵衬垫热压成型自动化设备的控制系统设计,从硬件设计和软件设计两方面内容进行展开,控制系统硬件部分包含气动控制回路设计、电机驱动器接线方案和控制板电路设计,软件部分包含程序设计流程和人际交互界面设计。结论部分总结分析了在设备设计与调试过程中取得的成果和经验,并且针对遇到的一些问题提出了自己的解决方案和方法。本文所探索的海绵衬垫热压成型自动化设备的设计模式和开发思路具有一定的理论研究意义和工程实用价值,可为类似产品的研发提供有益的参考与借鉴。
摘要第5-6页
ABSTRACT第6页
第1章 绪论第10-19页
    1.1 论文研究的目的和意义第10-12页
        1.1.1 研究背景第10页
        1.1.2 研究的目的和意义第10-12页
    1.2 国内外研究现状及发展趋势第12-16页
        1.2.1 工业送料机械手的研究现状与发展第12-14页
        1.2.2 针对柔性材料抓取方式的研究现状第14-16页
    1.3 课题概述第16-18页
        1.3.1 研究方法和理论第16页
        1.3.2 研究的主要内容第16-18页
    1.4 本章小结第18-19页
第2章 总体方案设计第19-33页
    2.1 设备性能指标与实现方案第19-22页
        2.1.1 海绵衬垫热压成型加工自动化设备性能指标确定第19页
        2.1.2 海绵衬垫热压成型加工自动化设备功能实现方案第19-22页
    2.2 海绵送料机械手的总体结构设计第22-28页
        2.2.1 海绵送料机械手性能指标确定第22-23页
        2.2.2 海绵送料机械手机构构型及尺寸参数确定第23-27页
        2.2.3 海绵送料机械手驱动方案设计第27-28页
    2.3 海绵衬垫热压成型自动化设备工作的时序规划第28-31页
    2.4 海绵衬垫热压成型自动化设备控制系统方案设计第31-32页
    2.5 本章小结第32-33页
第3章 海绵衬垫热压成型自动化设备零部件结构设计第33-65页
    3.1 海绵料加工机械手零部件设计第33-46页
        3.1.1 执行末端结构方案第33-40页
        3.1.2 海绵料加工机械手底座总成设计第40-44页
        3.1.3 海绵加工机械手关节臂总成设计第44-46页
    3.2 海绵料料仓机械手零部件设计第46-48页
        3.2.1 执行末端结构方案第46页
        3.2.2 海绵料料仓机械手底座总成及关节臂总成设计第46-48页
    3.3 自动下料料仓结构设计第48-50页
    3.4 海绵料送料机械手(加工机械手和料仓机械手)电机选型第50-55页
    3.5 海绵料送料机械手(加工机械手和料仓机械手)丝杠螺母选型第55-58页
    3.6 海绵料送料机械手关键零部件校核及优化第58-64页
    3.7 本章小结第64-65页
第4章 海绵送料机械手运动学与动力学分析仿真第65-79页
    4.1 运动学分析第65-68页
        4.1.1 正运动学分析第65-68页
        4.1.2 逆运动学分析第68页
    4.2 工作空间分析第68-70页
    4.3 动力学分析第70-72页
    4.4 ADAMS运动学仿真第72-78页
        4.4.1 Adams模型的建立第73-74页
        4.4.2 机械手运动仿真第74-78页
    4.5 本章小结第78-79页
第5章 海绵衬垫热压成型自动化设备电气控制系统设计第79-96页
    5.1 总体方案概述第79-82页
        5.1.1 性能需求分析第79-80页
        5.1.2 控制系统设计第80-82页
    5.2 气动控制系统设计第82页
    5.3 伺服电机控制系统设计第82-85页
        5.3.1 伺服驱动器选择第82-84页
        5.3.2 自动回原控制第84-85页
    5.4 嵌入式控制系统设计第85-94页
        5.4.1 硬件设计第85-87页
        5.4.2 软件设计第87-94页
    5.5 调试与使用第94-95页
    5.6 本章小结第95-96页
结论第96-98页
参考文献第98-102页
攻读学位期间发表的论文与研究成果清单第102-103页
致谢第103页
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