摘 要

随着3D打印技术的不断发展，其成型简便，设计多样，材料节省等优点使其逐步成为一种新兴的快速成型技术，并广泛应用于各类产品的设计和生产之中，对各行业，尤其是传统制造业带来了巨大的冲击。工业机器人夹具作为工业生产过程中不可或缺的一部分，需要保证其应用性、安全性和功能性等要求，针对于不同的夹持对象，夹具的设计要求也随之发生改变。本文主要运用3D打印技术，从多功能夹持的角度出发，设计可针对于多种对象的工业机器人夹具，针对其中一款，采用桌面级FDM打印机打印出模拟成品零件，并组装成型，以手动驱动模拟原动件驱动，完成夹具对各类夹持对象的工作状态的模拟。其余几款采用inventor建模后进行电脑模拟及仿真动画制作的方式进行演示。

关键词：3D打印 机器人夹具 夹具设计

Abstract

With the continuous development of 3D printing technology, its advantages such as simple molding, diverse design and material saving make it gradually become a new rapid prototyping technology, and widely used in the design and production of various products, which has brought a huge impact on various industries, especially the traditional manufacturing industry. As an indispensable part of industrial production process, the fixture of industrial robot needs to ensure its applicability, safety and functionality, etc. For different clamping objects, the design requirements of fixture also change accordingly. Using 3d printing technology, from the perspective of multi-function clamping, design object for a variety of industrial robots clamp, for one, the FDM printer to print out the desktop level simulation finished parts, and assembly molding, to simulate the moving parts driven manually, complete jig for the simulation of all kinds of clamping the working state of the object. The rest are demonstrated by means of computer simulation and simulation animation after inventor modeling.

Keywords: 3D printing Robot fixture Fixture design

目录

诚信声明 Ⅰ

摘要 Ⅱ

Abstract Ⅲ

第一章 前言 1

1.1论文背景 1

1.1.1国内外3D打印技术的发展及现状 1

1.1.2国内外机器人夹具的发展及现状 1

1.2本论文的主要工作及研究内容 3

第二章 机器人夹具的结构设计 5

2.1机器人夹具的设计理念 5

2.1.1机器人夹具的设计要求 5

2.1.2 3D打印技术的设计原则 7

2.2机器人夹具的主体设计 7

2.2.1机器人夹具的水平移动设计 7

2.2.2机器人夹具的模块化夹持板设计 10

2.2.3机器人夹具的其余各部件设计 14

2.3机器人夹具的夹持量程 16

2.2.1机器人夹具夹持长方体件量程 16

2.2.2机器人夹具夹持圆柱件量程 17

第三章 机器人夹具的强度分析 19

3.1机器人夹具夹持板强度分析 19

3.1.1机器人夹具夹持长方体件时的强度分析 19

3.1.2机器人夹具夹持圆柱件时强度分析 22

3.2机器人夹具的材质选择 27

第四章 总结与展望 28

4.1全文总结 28

4.2不足与展望 28

参考文献 29

致谢 30

前言

1.1论文背景

近年来，3D打印技术的不断完善和发展，对传统制造业带来了巨大的冲击，3D打印技术凭借其成型简便，设计多样，材料节省等优点，开始为广大生产厂商所熟知并应用，其中，工业领域的应用占据了3D打印市场的一大部分，尤其是对于部分机构复杂，甚至是传统制造业所不能实现的结构，3D打印技术都能较好的实现其成品的制作^[1-2]

。在科技高速发展的现代，机器人夹具的应用性、安全性、功能性都在不断提高，尤其是对于制造业来说，机器人夹具对其整体的发展影响很大，夹具作为机器人夹具的最重要装备，它的安装与设计一直是机器人夹具研究领域的重点内容^[3-4]。

1.1.1国内外3D打印技术的发展及现状

3D打印（3D printing，又称三维打印）是一种以数字模型为基础的快速成型技术，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层分解，逐层打印构造物体。根据其成型方式，大致可以分为熔融沉积式 （FDM），选择性激光熔化成型（SLM），电子束熔化成型（EBM），电子束自由成形制造（EBF），直接金属激光烧结（DMLS），选择性激光烧结（SLS），选择性热烧结（SHS），石膏3D打印 （PP），分层实体制造（LOM），立体平板印刷（SLA），数字光处理 （DLP）十一类，市面上较为常见的一般为熔融沉积式（FDM）及立体平板印刷（SLA）两大类^[5-8]。

1.1.2国内外机器人夹具的发展及现状

在科技高速发展的现代，机器人夹具的应用性、安全性、功能性都在不断提高，尤其是对于制造业来说，机器人夹具对其整体的发展影响很大，夹具作为机器人夹具的最重要装备，它的安装与设计一直是机器人夹具研究领域的重点内容。在日常生产中，夹具负责机械加工中的定位、装备、焊接、检验和安装工作，它的应用范围很广，是智能制造中的最重要装备。近年来，随着“中国制造2025”计划的不断推进，对于夹具的设计也在不断地改进，现阶段，夹具设计的设计原则有以下几点：（1）定位准确可靠（2）通用性好（3）足够的承载和夹持力度（4）结构简单、工艺性能好^[9]。

模块化夹具作为汽车生产线中模块化生产的一种工艺技术，主要原理是应用圆销插入定位孔定位，用螺纹连接和夹紧原件。近几年来模块化夹具在数控机床、加工中心以及汽车工业上应用广泛。