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毛刺是金属零件制造生产过程中的自然现象,严重影响零件的加工质量、制造成本、生产效率、使用性能、工作寿命等。目前,我国汽车铝合金车轮年产量世界第一,而车轮毛刺的去除一直困扰着我国车轮制造商。毛刺的去除方法有多种,由于各种原因,我国大部分企业仍然采用的是人工去毛刺的方法。很显然,传统的人工打磨去毛刺已很难适应大批量、高要求的零件加工。而机器人去毛刺具有精度高、效率高、灵活性高、工作寿命长、对环境要求低等优点,被誉为最有前途的去毛刺方法。本文即为江苏某车轮厂研制一台去毛刺机器人,具有重要的理论指导意义和实际使用价值。 本文首先对去毛刺机器人的各部件材料、总体结构和各关节传动方案进行分析研究。设计了六自由度关节型机器人,手腕采用RBR型手腕。设计了多种关节传动方案,综合考虑,选择最优的传动方案。根据设计的传动方案,选择谐波减速器型号,计算齿轮参数,选择关节驱动电机型号,确定去毛刺机器人的技术参数。完成了去毛刺机器人本体支撑结构和传动系统的设计。 对机器人去毛刺方式进行分析研究,使机器人末端安装刀具,沿车轮轮廓进行去毛刺,整个过程分为两个部分:一是对去毛刺路径进行轨迹规划,保证刀具沿毛刺分布方向合理运动;其次给刀具施加适当的力,确保彻底去除毛刺的同时避免对车轮表面的损伤。并针对机器人去毛刺过程中可能存在的干涉现象和过切现象,设计了弹性末端执行器。 对去毛刺机器人进行运动仿真研究。建立基于D-H坐标系的去毛刺机器人运动学方程,进行运动学分析。利用Pro/E建立去毛刺机器人虚拟样机模型,通过Mech/Pro接口导入到ADAMS中进行运动仿真,在后处理模块中得到关节转角、关节速度、关节力矩等重要参数信息,为去毛刺机器人物理样机的设计提供重要的参考依据。在ANSYS软件中创建腰部、臂部和肘部的模态文件,替代原先的刚性机构,进行刚柔耦合仿。并对柔性化的部件进行应力分析,提出腰部、臂部和肘部的迸一步优化方案。 最后,针对传统工业机器人专用控制器维修困难,成本高,编程较难,工人不易掌握等缺点以及工厂现有设备的条件下,对基于PLC的机器人控制系统进行研究。本文选用欧姆龙CP1H PLC作为运动控制器,将两台欧姆龙CP1H PLC利用串行接口进行串行通信,实现数据共享,完成软、硬件的设计,满足所设计的去毛刺机器人的运动控制要求。