1、毕业 论 文课题名称 汽车仪表盘安装机械手的改进设计系/专 业 机械工程系/机电一体化班 级学 号 学生姓名指导教师： 王晓勇2010 年 5 月 30 日毕业设计（论文）报告纸II 装订线汽车仪表盘安装机械手的改进设计摘 要机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的的产业。不论是传统工业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供的装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。本文将改进
2、设计一台用于安装汽车仪表盘的工业机械手。首先，本文将首先介绍机械手的移动轨道系统，操作机械手，包括电磁离合器，再说明机械手的升降机构及转动机构，机械手的夹持工具、ELAU 驱动系统及 SIEMENS 触摸式控制屏,主要对对中装置的说明以及生产中遇到的情况,提出设计改进等。最后是机械手的校准及重要原件的保养工作。本文主要对大众汽车仪表盘安装方面的机械手做设备改进设计,主要基于汽车生产中设备表现出的状况作出改进设计。质量是上海大众的生命，领先于行业标准的产品质量是上海大众的竞争优势之一。卓越的产品质量是实现用户满意的基石。仪表盘安装机械手主要是对仪表盘的安装，对中装置能保证仪表盘与汽车的间隙，可以
3、保证仪表盘安装质量，从而实现整车质量的提升。关键词：机械手、电磁离合器、对中装置、校准、保养毕业设计（论文）报告纸III 装订线AbstractMachinery and equipment industry is a national department, to provide equipment for the national economy and livelihood for the people of durable consumer goods industries. Whether in traditional industries and emerging industri
4、es, are inseparable from a variety of mechanical equipment, machinery and equipment provided by the performance, quality and costs, technological progress and national economic sectors have great and direct economic benefits effects. Machinery industry scale and technology level is a measure of nati
5、onal economic strength and scientific and technological level of the important signs. Therefore, every country in the development of machinery industry in the worlds economic development strategy as one of the key. This will improve the design of a vehicle instrument panel for the installation of in
6、dustrial robots. First, this article introduces robot mobile track system, manipulator, including the electromagnetic clutch, and then shows the manipulator lifting mechanism and the rotation mechanism, mechanical hand gripping tool, ELAU drive system and SIEMENS touch-control screen, mainly the mid
7、dle unit a description of the situation encountered in the production of proposed design improvements. Finally, robot calibration and maintenance of the important original work. This paper mainly Volkswagen dashboard installation of mechanical hand-made equipment to improve the design, mainly based
8、on the performance of the automobile production equipment to improve the state of design. Quality is the life of Shanghai Volkswagen, the leading industry standards in product quality is one of Shanghai Volkswagens competitive advantage. Superior product quality is the cornerstone of achieving custo
9、mer satisfaction. Installation of mechanical hand dashboard instrument panel key is installed on the device can ensure that the gap with the vehicle dashboard, instrument panel can be installed to ensure the quality, in order to achieve the quality upgrading of vehicle.Keywords: robots; electromagne
10、tic clutch; instrument panel ; calibration；original work毕业设计（论文）报告纸IV 装订线目 录摘 要 .1第一章 绪论 .31.1 前言 .31.2 工业机械手的简史 .41.3 工业机械手在生产中的应用 .51.4 本课题主要内容及技术要求 .5第二章 汽车仪表盘安装 .62.1 设备的生产要求及尺寸参数 .62.2 汽车驾驶舱的结构组成 .6第三章 汽车仪表盘安装机械手 .93.1 机械手的移动轨道系统 .93.2 操作机械手 .103.2.1 德国 STROMAG 电磁离合器 .113.3 机械手的升降机构及转动机构 .143.3
11、.1 升降机构 .143.3.2 转动机构 .153.4 机械手的夹持工具 .163.5 ELAU 驱动系统及 SIEMENS 触摸式控制屏 .173.5.1 ELAU 驱动系统 .173.5.2 SIEMENS 触摸式控制屏 .19第四章 机械手的对中装置与改进 .214.1 结构 .214.2 仪表盘机械手工作与对中 .224.3 机械手对中图示 .234.4 改进设计 .26第五章 机械手的校准及重要元件保养 .295.1 机械手的校准 .295.2 机械手的重要元件保养 .30总 结 .31谢 辞 .32参考文献 .33毕业设计（论文）报告纸共 32 页 第 1 页装订线第一章 绪论1
12、.1 前言工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科机械手工程。机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识
13、：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果，受到机械工业的重视。机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器，他有多个自由度，可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。 随
14、着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。1.2 工业机械手的简史现代工业机械手起源于 20 世纪 50 年代初，是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化产品。机械手首先是从美国开始研制的。1958 年美国联合控制公司研制出第一台机械手。他的结构是：机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。1962 年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一
15、台数控示教再现型机械手。商名为 Unimate(即万能自动)。运动系统仿造坦克炮塔，臂回转、俯仰，用液压驱动；控制系统用磁鼓最存储装置。不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普毕业设计（论文）报告纸共 32 页 第 2 页装订线鲁曼公司合并成立万能自动公司（Unimaton）,专门生产工业机械手。1962 年美国机械铸造公司也试验成功一种叫 Versatran 机械手，原意是灵活搬运。该机械手的中央立柱可以回转，臂可以回转、升降、伸缩、采用液压驱动，控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。1978 年美国 Unimate
16、 公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种 Unimate-Vic-arm 型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于1 毫米。美国还十分注意提高机械手的可靠性，改进结构，降低成本。如 Unimate 公司建立了 8 年机械手试验台，进行各种性能的试验。准备把故障前平均时间（注：故障前平均时间是指一台设备可靠性的一种量度。它给出在第一次故障前的平均运行时间） ，由 400 小时提高到 1500 小时，精度可提高到0.1 毫米。德国机器制造业是从 1970 年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业。德国 KuKa 公司还生产一种点焊机械手，采用关
17、节式结构和程序控制。瑞士 RETAB 公司生产一种涂漆机械手，采用示教方法编制程序。瑞典安莎公司采用机械手清理铸铝齿轮箱毛刺等。日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自 1969 年从美国引进二种典型机械手后，大力研究机械手的研究。据报道，1979 年从事机械手的研究工作的大专院校、研究单位多达 50多个。1976 年各大学和国家研究部门用在机械手的研究费用 42%。1979 年日本机械手的产值达443 亿日元，产量为 14535 台。其中固定程序和可变程序约占一半，达 222 亿日元，是 1978 年的二倍。具有记忆功能的机械手产值约为 67 亿日元，比 1978 年增长 50%。智能机
18、械手约为 17亿日元，为 1978 年的 6 倍。截止 1979 年，机械手累计产量达 56900 台。在数量上已占世界首位，约占 70%，并以每年 50%60%的速度增长。使用机械手最多的是汽车工业，其次是电机、电器。预计到 1990 年将有 55 万机器人在工作。第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。目前国外已经出现了触觉和视觉机械手。第三代机械手（机械人）则能独立地完成工作过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系。并逐步发展成为柔性制造系统 FMS(Flexible
19、 Manufacturing system)和柔性制造单元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一环。随着工业机器手（机械人）研究制造和应用的扩大，国际性学术交流活动十分活跃，欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。1.3 工业机械手在生产中的应用机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。机械手可以完成许多工作，如搬物、装配、切割、喷染等等，应用非常广泛。在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高，毕业设计（论文）报告纸共 32 页 第 3 页装订线现代化加工车间，常配有机械手，以提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工
20、作。可在机械工业中，加工、装配等生产很大程度上不是连续的。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有 75%是小批量生产；金属加工生产批量中有四分之三在 50 件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的 5%。从这里可以看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。目前在我国机械手常用于完成的工作有：注塑工业中从模具中快速抓取制品并将制品传诵到下一个生产工序；机械手加工行业中用于取料、送料；浇铸行业中用于提取高温熔液等等。1.4 本课题主要内容及技术要求本机械手主要完成大众汽车 POLO 款的仪表盘安装工作。本文主要说明汽车仪表盘安装机械手的主要机
21、械构成以及基本控制系统。机械手的主要安装参数和控制系统参数会在正文中说明。 STROMAG 电磁离合器的原理与选型； ELAU-驱动系统及 Siemens-触摸式控制屏的资料收集，主要对对中装置的说明以及生产中遇到的情况,提出设计改进。主要基于汽车生产中设备表现出的状况做出改进设计。质量是上海大众的生命，领先于行业标准的产品质量是上海大众的竞争优势之一。卓越的产品质量是实现用户满意的基石。仪表盘安装机械手主要是对仪表盘的安装，对中装置能保证仪表盘与汽车的间隙，可以保证仪表盘安装质量，从而实现整车质量的提升。毕业设计（论文）报告纸共 32 页 第 4 页装订线第二章 汽车仪表盘安装2.1 设备的
22、生产要求及尺寸参数驾驶舱安装机械手是上海大众公司生产轿车型号：大众波罗(Polo) 生产线的一部分。它是专门为此设计制造的，其中许多工夹具和辅助设备均是针对这个型号的产品设计的。该设备包括：配有卷链和电缆托条的2 条移动导轨；一个配有移动小车的操作机械手；一个用来较验对中设备和紧固点的校准检测中心；一个包括ELAU-转轴和紧急制动 NOT-AUS-控制单元和控制系统。设备的生产要求：表2-1轿车型号 大众polo节律 2.43分钟/辆 (146秒)每天使用 三班工作制,每天1310辆生产量 每天500工作天数 每周五天,每年250个工作日无故障率 98%寿命 8年设备尺寸参数：表2-2技术参数
23、 数值移动轨道的长度 12米Y方向的移动路径 10米总高度 3.60米安装高度 高出地板面Z0=550mm2.2 汽车驾驶舱的结构组成在了解设备前，先对POLO轿车的坐标系和仪表盘进行简单的介绍：1、POLO轿车的坐标系毕业设计（论文）报告纸共 32 页 第 5 页装订线图2.1 坐标系2、 驾驶舱的结构组成大众POLO 的驾驶舱在预装区进行初装。该装配工作在一个特殊设计的载体上完成, 安装载体固定在电动悬吊轨道(EHB) 的吊架上。装有安装载体的吊架首先经过驾驶舱初装区, 在这里所有部件都按顺序装到驾驶舱上。然后开到交接工位。一个夹持工具预装好的驾驶舱，安装载体从吊篮上上松开(被解锁) 并由
24、操作机械手取走。驾驶舱主要由以下部件组成(见下图2.2)：组装板、 转向助力器、仪表盘、减震板、供暖和空调设备(HKG)、中央供气管、方向轴、脚控制杆系统等，主要部件之间的连接不是硬性连接。特别是组装板和装在上面的部件：中央管道系统和仪表盘以及其上面的元器件都是可以相互移动的。在装进车体时，组装板从发动机舱，中央管道系统从侧面A-车体固定拧紧。保证测缝的尺寸是汽车质量的一个重要前提。它使驾驶舱正确对中十分重要。 该设备因此配备了一个对中机构用来校验其对中性。毕业设计（论文）报告纸共 32 页 第 6 页装订线图2.2 汽车驾驶舱图2.3 安装流水布局图1 组装线（P&F）1a 车体移动方向1b 未安装仪表盘的车体1c 正装入驾驶舱的车体1d 已装入驾驶舱的车体9 电动悬吊轨道（EHB）2a 初装好的仪表盘运送到工位2b 负荷载体上携带有驾驶舱的吊具2c 负荷载体上的空吊具2d 负荷载体空载转回10 操作机械手的移动轨道3a 带电缆牵引器顶端导轨2 交接中心3 校准中心4 带操作机械手的移动小车5 配电柜6 压缩空气输入口7 触摸式操作屏8 螺栓枪放置台1 仪表盘 7 转向轴2 方向助力器3 组装板 4 减震板5 暖气及空调（在仪表盘后面）6 中央管道系统
