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摘 要

随着工业化的发展，卷筒逐渐在生活中各个领域有了越来越多的应用，市场上对卷筒的需求正稳步提升，购置卷板机对板材进行卷制生产卷筒的厂家也越来越多。但目前卷板机加工过程遇到的一个问题是，卷板机的上卸料操作依然主要采用人工送料的方式，即使是数控卷板机也并未全部配备相应上卸料机构，这使得板材卷制质量差，加工效率低下且存在不小的安全隐患。卷板机自动上卸料技术可以实现板材的自动装填送料，并将加工完成的卷筒卸下，具有效率高、安全性高等优点，上卸料机构的配备可以有效地提高加工效率，降低生产成本，并大大提高工人的生产安全性。本文致力于实现卷板机的自动上卸料功能，并对自动上卸料的功能进行探讨，主要工作如下：

（1）简化卷板机上卸料的功能，画出其最基本的行进方式，设计一套自动上卸料机构以实现板材的自动搬运、对正、推进以及卸料功能，并对相应结构进行力所能及地改进，保证实现功能的同时便于普及。

1. 依据上卸料过程中的运动需求选取合适的电机及配套结构。
2. 建立了上卸料装置的几何参数模型，利用分析软件对其进行受力分析。

关键词：四辊卷板机；自动上卸料；搬运装置；自动对正装置；卸料装置；电机；有限元分析

ABSTRACT

Bending roll roll forming technology is to make the sheet metal according to the principle of three round, the use of the relative position between the work roll change and its rotation, make sheet to produce continuous elastic-plastic bending for scheduled shape and precision of the workpiece forming a kind of processing technology. Roll forming technology processing of roller in the aerospace, automotive industry, military industry and other fields has been widely used. However, one of the problems encountered in the processing process of the plate rolling machine is that manual feeding is still mainly adopted in the operation of the plate rolling machine, even if the CNC plate rolling machine is not fully equipped with the corresponding loading and unloading mechanism, which makes the plate rolling quality is poor, the processing efficiency is low and there are not small security risks. The automatic loading and unloading technology of the plate rolling machine can realize the automatic loading and feeding of the plates, and the finished rolls can be unloaded, which has the advantages of high efficiency and high safety. The automatic level of plate rolling and the quality of plate rolling can be improved by equipping the corresponding loading and unloading mechanism. Therefore, based on the four roller plate bending rolls on the discharge requirements, design a set of four roller plate bending rolls can be applied to automatic feeding system, the main research work is as follows:

1. This paper analyzes the loading and unloading process of the plate rolling machine, and designs the overall scheme of the automatic loading and unloading system, so that it can realize the functions of automatic plate handling, alignment, propulsion and unloading, and designs the structure and driving system of the handling device, automatic alignment, material pushing device and material unloading device of the mechanism respectively.
2. on the basis of the movement in the process of discharging needs to choose the right machine and supporting structure.
3. the geometric parameter model of the loading and unloading device was established, and the force analysis was carried out on it by using the analysis software.

Keyworks：Four - roll plate rolling machine；Automatic loading and unloading；Handling device；Unloading device；Electrical Machinery；Finite element analysis

目录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 研究意义 1

1.3 国内研究现状 2

1.4 国外研究现状 2

1.5 研究内容 3

1.6 预期目标 3

第2章 自动上卸料机构整体分析与设计 4

2.1 四辊卷板机自动上料流程分析 4

2.2 自动上料机构整体设计 5

2.2.1板材搬运机构 5

2.2.2 板料推进机构 7

2.3 四辊卷板机自动卸料流程分析 10

2.4 自动卸料机构整体设计 11

2.4.1 辅助支撑机构 11

2.4.2 卷筒推出机构 13

2.5 执行机构设计 13

2.5.1 板料搬运机械手结构设计 13

2.5.2 板料推进机构结构设计 14

2.5.3 辅助支撑机构设计 15

2.5.4 卷筒推出机构设计 15

2.6 相关配件设计 16

2.6.1 板料小车 16

2.6.2 真空吸盘装置 16

第3章 电机选型 18

3.1 电机种类选择 18

3.2 机械手电机 18

3.3 板材推板电机 19

3.4 卸料卷筒推板电机 19

3.5 辅助杆驱动电机 20

第4章 机械手的有限元分析 21

4.1 有限元分析的理论基础 21

4.1.1 有限元分析的方法介绍 21

4.1.2 solidworks simulation分析插件介绍 21

4.2 机械手承重有限元分析 21

4.2.1 结构模型简化 21

4.2.2 网格的划分 22

4.2.3添加载荷 23

4.2.4 结果分析 23

第5章 结论 24

致谢 26

参考文献 27

绪论

课题研究背景

自德国2013年提出“工业 4.0”以及中国2015年提出“中国制造 2025”等概念以来，行业内普遍意识到自动化技术在制造行业中将发挥关键的作用。国内的许多企业为了谋求自身和行业的发展，提高产品的质量，开始大量购进自动化设备和机器人。自动化设备和机器人在很多人类无法完成的事情上却有着十分不错的表现，能够准确完成预定的工作，加工出符合标准的产品，且不容易收到外部因素的干扰，能保持长时间的工作稳定。同样的，自动化设备和机器人能够带来成本下降，随着人力成本的不断上升，作为曾经著名“血汗工厂”的富士康同样开始增加自身的自动化程度，将一些简单而频繁的操作交由机器人来完成，如今富士康中简单的流水线操作大都交由机器人来完成，在其一些生产岗位，70%已经由机器人（手）操作，而且一个机器人可以顶替3个工人，每年为公司节约成本21万元；而使用相对应的机器人，每年成本仅在5万元左右，可见使用机器人的成本优势愈发明显，机器人收回成本仅需2-3年。在效益相同下，推广自动化设备和机器人可以有效地节约制造成本，提高效率。

随着我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻关期。制造业对卷筒的需求也水涨船高，很多工厂选择的方式是增购设备，要求工人加班等，但这只是劳动密集的另一种体现方式，并没有真正的改变行业制造水平，想要提高行业制造水平，就需要对生产技术进行更新，或者减少生产中的干扰因素，让生产中的时间得到更好的利用，因而我们的关注重点就要放在提高自动化水平，减少零件的安装与卸载时间，改善卷筒的制造工艺。

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