1. 研究目的与意义（文献综述）

连杆是汽车上的一个重要部件，其作用主要是连接活塞和曲轴，并将活塞所受作用力传给曲轴，将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。连杆作为长杆件，在工作中受力较大，杆身必须要具有足够的刚度。为降低发动机的振动，必须把各缸连杆的质量差限制在最小范围内，在工厂装配发动机时，一般以克为计量单位按质量将大小头分组，同一台发动机选用同一组连杆。因此，连杆对于加工的质量精度有较高的要求。

连杆的加工工序主要有磨端面、钻孔、锪沉头孔、铣瓦槽、装配、镗孔、压衬套、倒角、检验等。其中，小头内孔两边做倒角的目的，是防止装配新铜套时锋边将铜套外径刮掉一层铜屑,使铜套外径变小,装配后达不到配合标准。因连杆小头多为薄壁圆环形结构，为减少与活塞销之间的磨损，通常在小头孔内压入薄壁青铜衬套。

目前，国内大多数企业加工倒角由数控机床完成，但连杆零件的上下料工作及不同机床之间的物料传送多由人工操作完成，但机械加工通常是在危险、高噪音等极为恶劣的环境中完成，人工作业时，不仅效率低质量差，而且工人劳动强度高，非常容易易发生安全事故。同时随着现代制造技术向高速化、自动化、柔性化方向发展，生产过程中的手动操作等传统生产方式已无法满足高速发展的工业需求。因此在机械加工过程中采用机器人代替人工作业，尤其是采用工业机器人进行机床自动上下料及加工质量检测已成为现代机械加工生产的一种发展趋势。

2. 研究的基本内容与方案

首先，根据基本要求确定机器人的种类，确定控制方式。接下来确定设计任务的。这是一个相对复杂的过程，在实现这一复杂过程的第一步是明确设计要求及规定；第二步是按照设计要求制作机械传动简图，分析简图，制定动作流程表（图），初步确定传动功率、控制流程和方式；第三步是明确设计内容，设计具体结构、草图绘制、设计计算说明、材料工艺确定等；第四步是完成设计，撰写设计说明书。

由于本设计中的机器人不仅要完成上下料的动作，还需要检验加工质量、开启机床，因此需要较高的灵活性，且工作范围较大，因此采用关节型机器人。对机器人的工作步骤进行分析，其需要完成的工作内容及流程为：

由机器所需要完成的运动判断，其完成工作需要五个自由度。其机构简图如图1所示，是具有五个自由度的机器人，其中手臂三个自由度——θ1、θ2、θ3，手腕两个自由度——θ4、θ5。

由机器人的工作任务我们可以确认：该机器人是五轴多自由度的机器人，手爪既可以夹持连杆，而且可以用于按数控机床上的启动按键；同时机械手爪上装有监测装置，用于检查工件的加工质量。

因为连杆的型号繁多，要求装置通用性强，所以采用可编程序的通用机器人；为准确控制机器人末端执行器按预定的轨迹和速度运行，并能控制末端执行器沿曲线轨迹上各点的姿态，运动的控制方式采用连续轨迹控制（CP）。驱动方式选择电力驱动式，各驱动部位安装伺服电动机。其结构如图2所示。

由于加工机床为数控机床，为提高加工效率，采用的是四轴机床，连杆定位在托盘上，且2个连杆同时加工，其位置如图3所示。

因为连杆在托盘上安放的位置比较紧密，相互间空间较小，为了使机械手上下料时不与工件产生干涉，夹紧位置选择连杆中间部分。为了完成工件的翻转，设置专门的翻转工位及翻转工作台，该机器人在车间内的放置位置如图3所示。

工 件

图3中显示，该道工序共需要4台机器人，其中1号负责工件的上料，2号负责将加工好一面的工件放到翻转区工作台，3号负责工件翻转及第二次上料，4好负责加工完成工件的卸料。翻转区的工作台上设有支架，方便工件翻转时机械手抓取。结构如图4所示。

工件翻转方式及夹持位置如图5所示。

关于连杆倒角的夹具设计，定位方式采用一面两销，完全定位，夹紧方式采用液压或气压夹紧，方便实现工件定位夹紧的自动化。其定位原理如图6所示。

暂时确定夹具的结构如图7所示，通过驱动装置控制压紧杆，使卡爪夹紧和松开连杆。为了使连杆的固定牢固可靠，卡爪沿圆周均匀分布，使卡爪在装夹时受力均匀。驱动力采用气压驱动，因为气缸结构简单，易于安装和维护，而且适应性强，可以简单有效地夹紧工件。

文中图片详见附件

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，确定方案，完成开题报告。

第4-5周：研究并确定机器人各部分的结构种类，对各个机构进行受力分析与强度计算。

第6-9周：根据计算结果完成各部分的设计，并建立模型，校验分析。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 郭向东，寇晓晨，郭计虎. 现代工业机器人造型设计 [j]. 南方农机,2018,49(22): 25-26.

[2] 李凡国,王金参,孙玉新,闫思江. 数控机床上下料机器人结构设计[j]. 电子技术与软件工程, 2019-01-02:73.

[3] schlicht, thomas,birglen, lionel.a statistical review of industrialrobotic grippers[j].robotics and computer integrated manufacturing: aninternational journal of manufacturing and product and processdevelopment,2018,49:88-97.