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《江西理工大学》 2018年
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基于机器人的陶瓷绝缘子自动切削生产线设计与分析

孟得姣  
【摘要】:陶瓷绝缘子是广泛应用于电力系统的绝缘器件之一,起绝缘和电源相间隔离的作用。目前中小企业普遍以人工方式生产陶瓷绝缘子,存在粉尘大危害作业人员身心健康、生产效率低、质量不稳定等问题。本文以陶瓷绝缘子自动切削生产线为对象,对陶瓷绝缘子切削工艺过程及其影响因素进行了分析,由此从机器换人的角度,设计了一种基于机器人的陶瓷绝缘子自动切削生产线方案并进行了相应的自动上下料、抓取、打磨、搬运机构及系统设计以及系统集成与仿真。论文的主要内容和研究结论如下。(1)归纳概述了所涉及关键技术(包括自动切削生产线上下料机器人技术、末端执行器、虚拟仿真技术)的国内外研究动态,明确了本文研究对象的设计目标及思路。(2)对现行的陶瓷绝缘子切削加工工艺及其影响因素进行了分析,结合江西某企业生产陶瓷绝缘子的现场要求,梳理与总结了基于机器人的陶瓷绝缘子自动切削生产线功能需求,并进行了该自动切削生产线的总体方案设计及其主要工艺设备的空间布局。(3)对陶瓷绝缘子自动加工生产线主要机械部件(包括新型机械手爪、打磨机构、机器人末端机构等)进行了结构设计。针对陶瓷绝缘子毛坯是易碎材料,设计了一种恒力抓取的机械手爪、砂布打磨磨具并由此组合构建了一套具有抓取装夹待加工件、打磨、卸料抓取成品三位一体的末端执行器,以实现工件自动上下料。(4)应用ANSYS Workbench软件对机械手爪进行了静力学分析和模态分析,计算分析了机械手爪对工件受力大小和表面压力的影响及机械手爪动力学特性。用Adams创建了机械手爪虚拟样机模型并进行了作业过程仿真分析。所设计的机械手爪具有刚性好、无振动,可满足无损抓取工件的要求。(5)选择了ABB工业机器人作为论文研究系统的工件搬运、上下料、排序码垛等作业关键设备,并在RobotStudio软件环境中建立了陶瓷绝缘子自动切削生产线系统,编程实现了该系统的加工生产过程及其协调控制与信息管理。在此基础上进行了陶瓷绝缘子自动切削生产线系统的离线仿真作业,为该生产线系统的设计验证、生产调试等提供了手段。本文设计的陶瓷绝缘子自动切削生产线是陶瓷绝缘子生产领域“机器换人”的首次尝试,对陶瓷绝缘子生产人员的健康保护以及提高产品质量和成品率等具有重要意义和推广应用前景。
【学位授予单位】:江西理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TM216.1;TP242

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