【摘 要】
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随着工业自动化和“工业4.0”的热潮,国内外针对工业机械手进行了大量的开发与研究,同时作为一种非去除材料得到性能优良的机械零件的先进的金属成型方法,压铸工艺的研究也是国内外材料成型领域的热点,其中喷涂脱模剂过程为保证压铸生产过程的效率和产品质量的重要环节,为实现压铸生产的自动化,提高压铸生产的质量和效率,需对配套的喷涂机械手进行相关改进与研究,本课题的主要研究内容是对喷涂机械手的结构及驱动方式以及
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随着工业自动化和“工业4.0”的热潮,国内外针对工业机械手进行了大量的开发与研究,同时作为一种非去除材料得到性能优良的机械零件的先进的金属成型方法,压铸工艺的研究也是国内外材料成型领域的热点,其中喷涂脱模剂过程为保证压铸生产过程的效率和产品质量的重要环节,为实现压铸生产的自动化,提高压铸生产的质量和效率,需对配套的喷涂机械手进行相关改进与研究,本课题的主要研究内容是对喷涂机械手的结构及驱动方式以及运动控制过程进行相应的改进与研究。(1)查阅与课题相关的文献资料,了解压铸加工以及工业生产中喷涂相关工艺过程,理解喷涂机械手的工作要求,了解近几年在工业机器人以及电液伺服领域的相关研究进展,确定本文机械手改进的主要技术方案和设计思路。(2)针对现有喷涂机械手存在的问题从机械手的结构改进入手,将原有的伺服电机转矩驱动改进为液压缸直线力驱动,通过分析与计算,改进方案改善了驱动过程的节能性,运用Solidworks建立了机械手的三维模型并运用ANSYS Workbench对机械手的机座和平行四边形机械臂部分进行了静力学仿真分析,验证了改进方案对机械手力学性能的提升。(3)在机械手结构改进完成后又完成了具有相应功能的液压系统原理设计并完成了系统的计算选型,设计了可支持机械手工作并且工业适用性较强的液压系统,同时,为实现喷涂工序过程的自动化,采用了液压伺服控制。(4)对液压伺服控制系统建模,充分考虑系统伺服阀控非对称液压缸的特性,并运用机械工程控制理论相关知识对系统进行分析与建模,使用MATLAB/Simulink软件搭建控制系统模型对系统进行稳定性分析。(5)在所建模型的基础上研究相关控制策略,运用Simulink中的PID Controller模块与Fuzzy模块进行PID控制与模糊PID控制对提高系统的响应性能的研究。(6)根据论文控制器设计所得出的的相关结论,在液压实验室设计相关实验验证控制器性能,证明相关结论的正确性。结果表明,改进后的喷涂机械手在节能性、结构强度、加工精度、自动化程度上均有提升,改进设计比较成功。
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