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                        裝配系統中零件操作裝置和自動鎖緊夾具的設計

                        添加時間:2020/07/07 來源:未知 作者:郇巖強
                        目前微小零件裝配主要依靠人工或半自動裝配手段完成,存在裝配效率和裝配精度較低的缺陷,因此實現自動化精密裝配是必然的發展趨勢。
                        以下為本篇論文正文:

                        摘 要

                          微小零件精密裝配是產品制造過程的關鍵環節之一,裝配質量直接影響產品的性能。

                          目前微小零件裝配主要依靠人工或半自動裝配手段完成,存在裝配效率和裝配精度較低的缺陷,因此實現自動化精密裝配是必然的發展趨勢。針對加速度計中擺片組件的裝配任務,本課題設計了一套自動化精密裝配系統。該裝配系統采用模塊化設計思想,主要由視覺模塊、裝配作業模塊、作業工作臺模塊、上料平臺模塊四個模塊組成。模塊化設計既可以增強裝配系統的通用性,又能縮短系統研發周期。本文主要進行了裝配系統中零件操作裝置和自動鎖緊夾具的設計。

                          零件操作裝置作為裝配作業模塊的核心部件,用于實現待裝配零件的拾取、放置和空間定位。夾鉗作為零件操作裝置的末端執行器,直接作用于待裝配零件。本文針對易損零件特征,選擇真空吸附作為末端夾鉗的驅動方式,設計了集成式夾鉗,并針對集成式夾鉗設計了氣路和電路控制方案。為進一步提高夾鉗的適用性,設計了一種電磁式夾鉗換接裝置。裝配過程中,零件操作裝置末端夾鉗會受到裝配接觸力或其它外力的影響,通過集成微力傳感器實時監測裝配接觸力的大小,并設計合理的裝置結構以避免損壞脆性零件。利用零件操作裝置完成對墊塊和線圈的操作實驗,驗證零件操作的可行性。

                          自動鎖緊夾具作為作業工作臺模塊的核心部件,能夠實現裝配過程中零件的準確定位以及裝配完成后組件的壓緊固定。根據零件形狀、尺寸和定位特征,制定零件的裝配方案,分析裝配夾具設計的基本要求,設計自動鎖緊夾具的整體結構和夾具固定結構,使夾具能夠自動鎖緊來實現對裝配組件的壓緊固定。

                          關鍵詞:精密裝配;集成式夾鉗;可換接;自動鎖緊

                        微小零件精密裝配

                        Abstract

                          The precise assembly of micro parts is one of the key links in the product manufacturing process, and the assembly quality directly affects the performance of the product. At present, the assembly of micro parts mainly depends on manual or semi-automatic assembly, which exists the defects including low assembly efficiency and low assembly precision. Therefore, it is an inevitable trend to realize automatic precision assembly. In view of the assembly task of the pendulum unit in the accelerometer, an automatic precision assembly system is designed by modularization. The assembly system is composed of four modules: the visual module, the assembly operation module, the work table module and the feeding platform module. Modular design can not only enhance the versatility of the assembly system, but also shorten the development cycle of the system. This paper mainly carries on the design of the parts operation device and the automatic locking fixture in the assembly system.

                          As the core component of the assembly operation module, the part operation device is used to pick up, place and locate the parts to be assembled. The clamp is used as the end effector of the parts operating device, acting directly on the parts to be assembled. Aiming at the characteristics of vulnerable parts, this paper selects vacuum adsorption as the driving mode forthe end gripper. The integrated gripper and the gas circuit, control scheme for the integrated gripper are designed. In order to further improve the applicability of the gripper, an electromagnetic gripper exchange device is designed. In the assembly process, the end gripperof the part operating device will be affected by the assembly contact force or other external force. By integrating the micro force sensor, the size of the assembly contact force is monitored in real time, and a reasonable structure is designed to avoid the damage of brittle parts. The operation test of the pad and coil is completed by using the parts operating device to verify the feasibility of parts operation.

                          As the core component of the working table module, the automatic locking fixture can realize the accurate positioning of the parts in the assembly process and the tightening, fixing of the components after the assembly is completed. According to the shape, size and positioning features of the parts, the assembly process of the parts is formulated. The basic requirements of the assembly fixture design are analyzed, the overall structure and fixture structure of the automatic locking fixture are designed. Therefore, the fixture can be locked automatically to realize the tightening and fixing of the assembly components.

                          Key Words:Precision assembly; Integrated gripper; Exchangeable; Automatic locking

                          目 錄

                          1 緒論

                          1.1 微小型零件精密裝配

                          隨著微機電產品尤其是微系統技術的發展,機電產品不斷朝著微型化和多功能化發展。產品加工過程會涉及不同的加工方法、工件材料以及復雜的外觀結構,而現有的加工技術難以實現結構復雜、功能集成的微小零件生產,其產品實現將依賴于微尺度的定位、定向和裝配操作,即微裝配技術[1].

                          1.1.1 微小型零件精密裝配分類

                          微小型零件裝配一般是指微尺度的零件和具有微尺度特征的介觀尺度(mesoscale,0.1mm~10mm)零件的裝配。根據單次裝配零件個數的不同,微裝配一般分為并行微裝配與串行微裝配[2].并行微裝配過程中,許多相同或不同的零件同時被裝配。串行微裝配過程中,零件按次序依次被裝配。針對待裝配組件的個數、外形復雜程度及精度要求,裝配過程可能同時涉及這兩種方式。

                         。1)串行微裝配串行微裝配源于拾取、放置操作,其在裝配過程中采用視覺伺服、微細末端工具、顯微視覺、微力反饋等技術[3],以滿足裝配精度要求。根據微裝配的自動化程度可以將其分為:人工微裝配、半自動微裝配、自動化微裝配。目前來說,真正意義上的自動微裝配系統實現起來比較困難,主要是因為其成本高、控制復雜、集成要求高,因此需要進一步研究低成本、高自動化的裝配系統。

                           (2)并行微裝配串行微裝配的裝配能力受到操作空間、操作手數量的限制,裝配效率低。MEMS的主要優點之一就是在一個晶片上能同時加工出成百上千個微小零件,如果能夠同時進行大量的零件裝配,即并行微裝配,則會大大提高裝配的產量。并行微裝配又分為確定性并行微裝配和隨機性并行微裝配。確定性并行微裝配過程中,零件的位置關系已經預先設定好。隨機性并行微裝配中,零件的定位、定向和裝配都是在無傳感器反饋的前提下實現的。

                          目前國內外串行微裝配仍是微型零件裝配技術的主要手段,該裝配技術經過近三十年的發展,已經逐步應用于微小型機電產品的制造。目前世界各國的研究機構已相繼開發出自動或半自動的精密微小型裝配系統[4].

                          1.1.2 國內外微裝配研究現狀

                         。1)國外微裝配研究現狀

                          瑞士理工學院[5-9]經過多年對微小裝配機器人的研究,成功研制"Micro assemblysystem V2"裝配系統,如圖 1.1(a)所示。該裝配系統能夠完成混合 MEMS 零件以及其他微型零件的組裝任務。該系統有六個自由度,包括一個四自由度裝配底座模塊和一個雙自由度夾鉗模塊。裝配系統利用三個呈一定角度分布的相機,實現待裝配零件定位特征的信息反饋。該系統的操作工具包括兩種夾鉗:一種是傳統鑷子式夾鉗,能夠夾持尺寸范圍為 200μm~800μm 的零件;另一種是具備電容式力反饋靜電驅動的 MEMS 夾鉗,能夠夾持尺寸范圍為 5μm~200μm 的零件。

                          加拿大多倫多大學[10-12]研制了一套 5 自由度并行微裝配系統,其整體結構如圖 1.2(a)所示。該系統具有 6 個空間自由度,其中底部工作臺具有 X、Y、Z 平移以及繞 Z軸旋轉的 4 個自由度;頂部機械臂具有繞 β 軸和 γ 軸旋轉的 2 個自由度,同時機械臂末端鎢探針的尖端恰好位于兩軸的交點處。該系統使用六臺步進電機驅動工作臺和機械臂,步進電機驅動器的配置使得工作臺水平位移分辨率達 0.2μm,機械臂的旋轉運動分辨率為 0.072°。視覺系統主要通過單色 CCD 相機采集零件圖像信息,鏡頭放大倍率能夠達到 20X.裝配過程中通過 3 個并行分布的夾鉗實現一組零件的裝配,如圖 1.2(b)所示。 3 個夾鉗連接到 1 個矩形基底上,矩形基底的中心與機械臂末端鎢探針相粘接實現三個夾鉗的固定,這種固定方式既能提高末端夾鉗位姿的靈活性,又能確保待操作工件呈合適的角度放置到目標位置。

                         。2)國內研究現狀

                          九十年代初,國內開始涉足于微裝配系統領域的研究工作。經過這些年的發展,國家科研部門設立了多項與 MEMS 相關的重大課題,其中也包括微裝配系統的研究。目前,許多高校和研究所在微系統方面開展了微裝配裝置、生物細胞領域微操作系統、微型光譜儀等研究工作[13-16].

                          中國科學院自動化研究所[17]研制了一臺用于復雜組件裝配的宏微結合多機械手微裝配系統,裝配系統整體結構如圖 1.3 所示。為解決多個操作對象空間并行操作的難題,該系統設計了 6 個機械手,呈對稱放射狀布置在操作空間周圍。每個機械手都能實現粗精度宏動和高精度微動,并且機械手末端都具備相應的末端夾持器,用于實現不同零件的操作任務。此外該系統具有 3 個相互垂直分布的顯微成像鏡頭,每個鏡頭都安裝在具備三個平移自由度的精密位移平臺上,通過位移平臺的運動實現鏡頭視野的擴展。通過力反饋和顯微視覺反饋結合的控制策略,完成 4 個異性零件的裝配任務,達到±9μm 的裝配精度要求。

                          哈爾濱工業大學[18]針對點火靶套件的對接裝配,設計了基于視覺和力覺反饋控制的裝配實驗平臺,如圖 1.4 所示。該裝配平臺主要包括吸附夾持模塊、精密定位模塊和監視檢測模塊。吸附夾持模塊主要由 5 種不同的夾持器和真空吸附裝置組成,主要用于完成待裝配零件的拾取與放置。精密定位模塊主要由多個不同自由度的精密定位平臺組成,用于完成裝配過程中被拾取零件的定位任務。監視檢測模塊為套件對接裝配提供視覺和力覺反饋。最終利用該裝配平臺完成了套件的精密對接裝配,裝配后小球的定位誤差小 于 9?m,對接間隙小于 22?m,裝配時間比手工裝配縮短了近 1/3.

                          為解決微小加速度計磁鋼組件裝配效率低、一致性差的問題,大連理工大學微系統研究中心[19]研制了一臺磁鋼組件自動裝配設備,如圖 1.5 所示。該裝配設備主要由視覺模塊、作業模塊和工作臺模塊組成。其操作部位主要由零件操作裝置和三維精密位移平臺組成,零件操作裝置用于實現待裝配零件的拾取和釋放以及裝配過程中的力反饋控制,三維精密位移平臺為零件操作裝置提供三維空間運動。視覺測量模塊主要用于實現裝配零件定位信息反饋。作業工作臺模塊主要為整個磁鋼組件裝配提供作業空間。最終隨機選取零件進行裝配試驗,裝配后兩零件的圓心偏心誤差位于 10μm 以內,并且與人工相比在效率上有一定提升。

                          1.2 微型夾鉗研究現狀

                          微型夾鉗作為一種典型的微執行器,在微小零件的精密加工、微裝配、生物醫學領域都有廣泛的應用[20-21].目前按照微小零件的夾持方式,微型夾鉗大體上可以分為接觸式和非接觸式兩大類[22].微操作過程中接觸式微型夾鉗與被操作微小零件直接接觸,通過相互接觸作用力完成對微小零件的拾取與放置。非接觸式微型夾鉗在操作過程中,不與被夾持微小零件接觸,一般通過施加超聲壓力、激光壓力等方式操作被夾持物體。

                          。1)接觸式微型夾鉗接觸式微型夾鉗按夾持原理可分為:機械式夾鉗和吸附式夾鉗[23].機械式夾鉗主要由夾鉗和驅動單元組成,該種夾鉗的夾持原理與宏觀夾鉗相似,主要利用摩擦力作用或形封閉原理,對被操作物體實施夾持。根據驅動原理的不同大致可以分為壓電陶瓷驅動、氣動式、形狀記憶合金(SMA)、靜電力驅動、直線電機驅動、機械驅動、電熱驅動、電磁力驅動等微型夾鉗[24].吸附式微型夾鉗利用微型夾鉗與被操作物體間的接觸吸附力進行微操作,根據吸附力產生的原理,將其劃分為真空、液滴等吸附式夾鉗。

                         、賶弘娛轿⑿蛫A鉗壓電材料是微機電系統設計中常用的一種材料。與其他材料相比,壓電材料具有響應頻率高、驅動力大、功耗低且無摩擦的優點。但是普通的壓電材料也有一定缺點,比如輸出位移較小、輸出位移形式單一,具有遲滯性和蠕變性等[25].在應用中常需要對壓電陶瓷輸出的位移進行放大,以滿足對實際位移量的需求,但采取這種措施勢必會增大微型夾鉗結構的復雜程度[26].

                          圖 1.6 為壓電驅動式微夾鉗[27],該微型夾鉗主要由壓電陶瓷、支撐板、柔性位移放大機構、夾指等組成。其中柔性位移放大機構使驅動器末端位移放大 3 倍,夾指的行程可達 170μm.最后通過試驗證明該夾鉗能夠實現對微小齒輪的夾持與釋放。

                         、谛螤钣洃浐辖痱寗邮轿A鉗形狀記憶合金(SMA)作為一種功能性材料,具備特殊的相變機理,在不同的溫度范圍下能夠維持穩定狀態,經過熱處理和記憶訓練后,能夠保持對原有形狀的記憶能力[28].圖 1.7 為采用形狀記憶合金線進行驅動的微夾鉗[29],該微型夾鉗采用聚合物成型的方法完成制造,微型夾鉗中的鉸鏈采用柔性關節結構。實際使用時形狀記憶合金線通電收縮驅動兩夾爪閉合,完成對被操作物體的夾持;斷電冷卻后,依靠柔性鉸鏈和形狀記憶合金線的恢復力使夾爪張開,釋放微小零件。夾爪開合量最大為 177μm.

                         、垭姛狎寗邮轿A鉗電熱驅動式微夾鉗的優點主要是結構緊湊、控制簡單、輸出力較大、易于集成,但鉗口溫度易受驅動器影響,響應速度一般,且幾何形狀較復雜。圖 1.8 所示為一種硅-聚合物電熱驅動式微夾鉗[30],該夾鉗上集成了壓阻式懸臂梁力傳感器,實現夾爪位移和夾持力的監測,最小可檢測位移和力分別估計為 1nm 和 770nN.

                         、苷婵瘴绞轿A鉗真空吸附微夾鉗是利用真空發生器產生負壓吸附力完成對微小零件的吸附操作。這種微操作方法的優點是原理簡單、方法成熟、性能穩定、操作效率較高,因此真空吸附微夾鉗具有很廣泛的應用[31].真空吸附夾鉗可以對不同形狀、大小、表面質量及材料的微型零件進行操作,目前,真空吸附夾鉗主要用于易碎物體的操作。

                          國內黃心漢等人[32]開發了一套基于真空吸附式微夾持器的微操作裝置,如圖 1.9 所示。由實驗結果可知,該裝置可以很好地對直徑為 200μm~800μm 的球狀物體進行微操作。哈爾濱工業大學的榮偉彬等人[33]設計了一種集成了振動模塊的真空吸附式夾鉗,如圖 1.10 所示,并指出可利用振動的方式使零件克服粘附力,完成順利釋放。在建立了粘附力模型的基礎上,通過仿真的方式驗證了該方法的可行性,最后利用球狀聚苯乙烯進行了操作實驗。實驗結果表明,該夾鉗可順利釋放半徑為 35~100μm 的球狀聚苯乙烯零件,且釋放的位置誤差為 4.5±0.5μm.

                         、菀旱挝绞轿A鉗華南理工大學[34]研制了一種可以實現微小零件姿態調整的微操作液滴機械手,如圖1.11 所示。該液滴機械手主要由一根毛細微管和圍繞在其周圍的 6 根鎢絲微棒組成,鎢絲微棒的直徑約為 0.3mm~1.0mm.在微操作過程中,首先將液體注入到毛細微管內,流經鎢絲棒圍成的中心區域,最終在 6 根鎢絲的末端端面形成液滴;通過控制 6 根鎢絲上下移動,來改變機械手末端液滴的形態,從而實現對被拾取微小零件姿態的控制。

                         。2)非接觸式微型夾鉗①光誘導介電泳鑷Hoeb 等人[35]研究了一種光誘導介電泳鑷,其工作原理是:光敏材料在光照射下電異率升高,引起電勢分布變化,產生分布不均的電場,從而產生介電力,如圖 1.12 所示。

                          利用產生的介電力,對被操作物體進行作業。

                         、诘入x子激元光鑷隨著被操作物尺寸的減小,光梯度力急劇減小,為了維持操作能力,可提高激光能量或進一步聚焦,但效果不理想。針對這個問題,Juan 等人[36]提出基于等離子激元的光鑷。圖 1.13(a)為等離子激元光鑷結構原理圖。圖 1.13(b)為等離子激元光鑷的微操作實驗照片。

                          1.3 裝配系統中夾具研究現狀

                          楊志甫等研究的精密止口自動裝配系統[37]如圖 1.14 所示。該系統主要用于實現兩個薄壁殼件的自動扣合裝配,且配合間隙要求為 0.01mm~0.06mm.因為待裝配的工件壁薄易碎,采用傳統螺栓夾緊可能引起工件的應力變形,影響定位鎖緊精度。所以這里的工裝夾具主要使用真空吸附的方式,部分是氣動定位鎖緊,對鎖緊力的大小實現了柔性控制。其定位鎖緊后,定位精度可達 0.01mm.工件在工裝夾具上的定位如圖 1.15 所示。

                          華南理工大學顏波等[38]研究了一種機器人柔順裝配夾具及其裝配系統。裝配夾具的結構示意圖如圖 1.16 所示。文中利用程序控制帶有裝配力和力矩檢測的 6 自由度的操作機器人和主動柔性夾具來實現軸孔裝配實驗,實驗結果表明通過控制各電磁鐵的電流即可控制夾具的柔順,驗證了研究的柔順夾具能夠很好地解決裝配中的誤差問題。

                          哈爾濱工業大學榮偉彬等人[39]研制了用于 MEMS 傳感器批量制造的微裝配系統。

                          裝配系統主要由顯微視覺模塊、柔性雙機械手模塊、精密定位模塊、加熱模塊、鍵和夾具模塊以及物流模塊等其他模塊組成。夾具模塊實現氣動控制氣壓缸推桿的往復運動,實現被裝配芯片的移動并高精度的定位。Adano F 等[40]研制了一種浮動式柔順夾具,該夾具在平面上的移動由兩個電磁鐵驅動,通過調整電磁鐵的電流相位來隨機地調整軸孔中心的相對位置。Asada[41]、Kong 和 Ceglarek[42]均提出了基于機器人機構的可重構柔性夾具。

                          1.4 課題背景及來源

                          隨著微型機電產品不斷的微型化、復雜化和集成化,以及其在航空航天、醫療、生物工程等領域的普遍應用,現有的微小零件加工技術難以滿足其生產需求,因此需要通過不同部件組裝的方式來完成加工[43].人工裝配作為一種手段,在過去一直應用到微小零件的加工生產中,但其對人工的技能要求較高且裝配效率較低。微小型零件自動裝配系統采用電機驅動的導軌帶動操作裝置實現微小零件的拾取和放置,重復定位精度較人工裝配高;同時利用機器視覺和力傳感等技術監控作業過程,對過程參數進行檢測,實現零件的準確拾取并避免零件上的敏感結構在作業過程中損壞,達到理想的裝配精度和裝配效率。

                          微型夾鉗作為裝配系統的末端執行器,用于完成對微小零件的拾取與放置,并完成特定的裝配動作。微夾鉗在微小零件的精密加工、微裝配等領域都有廣泛的應用,其性能會直接影響整個裝配系統的準確性、可靠性和高效性[44-46].而正確設計并合理使用夾具,是保證生產質量和提高生產效率,從而降低成本的重要環節之一。

                          本文主要針對微小零件裝配系統的零件操作裝置和自動鎖緊夾具進行設計。由于待操作零件具有輕、薄、脆的特性,因此對零件的操作裝置和操作力提出較高的要求。為保證裝配過程中和裝配后零件的精確位姿,需要設計合理的裝配夾具結構,實現零件在裝配過程中的準確定位和裝配后組件的自動鎖緊。

                          1.5 課題目標和研究內容

                          本課題針對某加速度計擺片組件裝配過程中多個微小零件的精密操作、定位和裝配完成后組件自動鎖緊的難題,分析待裝配零件,并根據其特征設計合理的微小零件操作裝置,實現對待裝配零件的準確操作;針對零件的裝配方案以及零件定位特征,設計合理的裝配夾具,保證裝配過程零件的準確定位和裝配后組件的自動鎖緊。

                          針對以上目標,論文開展如下研究工作:

                         。1)根據多個待裝配零件特征,設計合理的裝配方案,完成操作系統的整體框架設計。根據待操作零件形狀和特征以及各零件間配合精度要求,對位移驅動平臺、力傳感器等硬件進行選型。

                         。2)分析待裝配零件特征,針對 4 個不同特征零件操作的需求,設計集成式夾鉗,其中包括 3 種末端夾鉗,線圈吸附夾鉗、墊塊吸附夾鉗、擺片吸附夾鉗和壓緊架拾取夾鉗。針對三種末端設計驅動氣路和控制電路。針對集成式夾鉗專一性較高的問題,進行擴展性研究,設計一種可換接式夾鉗及用于夾鉗換接的電磁式換接裝置,利用電磁吸附力的作用完成對末端夾鉗的換接任務。

                          。3)設計零件操作裝置結構,實現對集成式夾鉗的可靠安裝。操作裝置中設計剛性單元以減少由夾鉗末端受力或裝置自身重力導致的結構變形;柔性單元的設計既能夠減輕操作裝置的重量,又能夠在零件的操作過程中利用自身的柔順性減小夾鉗對微小零件的作用力,避免微小零件在拾取時受損。

                         。4)根據零件定位特征和裝配方案,設計合理的自動鎖緊夾具。通過夾具中定位單元保證裝配過程中零件的準確定位,通過夾具中自動壓緊結構實現零件裝配后的自動鎖緊;并制定夾具的自動鎖緊流程。

                          2 擺組件待裝配零件分析與裝配系統組成
                          2.1 待裝配零件分析
                          2.1.1 待裝配零件特征
                          2.1.2 零件裝配難點
                          2.2 自動裝配系統主要組成模塊
                          2.2.1 視覺模塊
                          2.2.2 裝配作業模塊
                          2.2.3 作業工作臺模塊
                          2.2.4 上料平臺模塊
                          2.3 本章小結

                          3 零件操作夾鉗
                          3.1 夾鉗選擇
                          3.2 基于真空吸附的零件受力模型
                          3.3 集成式夾鉗
                          3.3.1 集成式夾鉗結構
                          3.3.2 夾鉗驅動原理及控制
                          3.4 可換接式夾鉗
                          3.4.1 可換接式夾鉗結構
                          3.4.2 夾鉗驅動原理及控制
                          3.4.3 夾鉗換接
                          3.5 本章小結

                          4 零件操作裝置
                          4.1 零件操作裝置設計
                          4.1.1 裝置結構組成
                          4.1.2 裝置有限元分析
                          4.2 接觸力控制單元
                          4.2.1 接觸力控制單元組成
                          4.2.2 力傳感器標定
                          4.3 零件操作實驗
                          4.4 本章小結

                          5 自動鎖緊夾具
                          5.1 零件裝配方案
                          5.2 自動鎖緊夾具設計
                          5.2.1 夾具設計基本要求
                          5.2.2 夾具結構組成
                          5.2.3 夾具固定
                          5.3 夾具自動鎖緊流程
                          5.4 本章小結

                        結 論

                          本文針對加速度計中擺片組件裝配過程中的難點,查閱相關文獻,并根據擺片組件中各零件特征設計了裝配系統的零件操作裝置。針對擺片組件中不同形狀、尺寸的零件,研制了集成式夾鉗作為零件操作裝置的末端執行器,在裝配過程中實現對待操作零件的精確拾取和放置。制定裝配方案,根據裝配方案和零件特征設計了自動鎖緊夾具,保證裝配過程中零件的準確定位和裝配后組件的自動鎖緊固定。論文工作主要包含以下幾個方面:

                         。1)分析待裝配零件特征,針對 4 個不同特征零件操作的需求,設計了集成式夾鉗,其中包括 3 種末端夾鉗,線圈吸附夾鉗、墊塊吸附夾鉗、擺片吸附夾鉗和壓緊架拾取夾鉗。針對三種末端設計驅動氣路和控制電路。但該集成式夾鉗的專一性較高,當待裝配零件發生較大改變時就難以繼續使用;針對這個問題,進行擴展性研究,設計一種可換接式夾鉗,設計了一種用于夾鉗換接的電磁式換接裝置,利用電磁吸附力的作用完成對末端夾鉗的換接任務。 (2)設計零件操作裝置的整體結構,結構中既有柔性單元,又具備剛性單元。柔性單元既能減輕零件操作裝置的重量,又使操作裝置具備一定的柔性。剛性單元減小了零件操作裝置的受力變形,提高零件操作裝置的系統高度。設計了接觸力控制單元,保證零件操作裝置對零件施加的接觸力控制在合理的范圍內,防止零件在裝配過程中損壞。

                          獲得力傳感器電壓示數與夾鉗受力之間的對應關系,完成對力傳感器的標定。利用零件操作裝置完成對線圈和墊塊的拾取、搬運和釋放操作,驗證夾鉗的可靠性。

                         。3)根據待裝配零件的外形、尺寸特征,制定了零件裝配方案;根據裝配方案,提出本文裝配系統夾具設計的基本要求,在此基礎上設計了自動鎖緊夾具的整體結構和夾具的固定結構,并制定夾具自動鎖緊流程。

                          今后的工作展望如下:

                         。1)裝配系統增加自動上下料模塊,使整個裝配過程完全實現自動化,進一步提高裝配質量和精度。

                         。2)根據裝配方案以及裝配系統的構成,規劃合理的裝配路徑,提高微小零件的裝配效率。

                          參 考 文 獻
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                        致 謝

                          三年的研究生學習即將結束,在這由衷感謝我的導師王曉東教授對我栽培和指導,王老師在課題上了給我了大量的指導與建議。為我完成論文指明了方向。老師嚴謹的學風、博學的知識、謙虛的態度,對我的個人思想和課題都帶來的很深刻的影響,我不僅僅從王老師身上學到知識,更學會做事的態度,這都是我寶貴的財富,我堅信王老師在今后科研事業中會為國家制造業做出更大的貢獻。

                          同時感謝教研室的羅怡教授在我研究生階段對我科研上的指導和生活中的關心,羅老師在教授我們知識的同時又給了我們許多生活上的幫助,亦師亦友,教學相長。在此祝羅老師工作順利,家庭幸福!

                          同時感謝教研室博士生師兄李聰明、阮冶、王興遠和朱平對我的幫助,幫助我解決科研工作中的難題,讓我受益匪淺。特別感謝李聰明師兄在程序對我的幫助,祝你順利取得博士學位。感謝教研室已經畢業的師兄師姐張青青、郭彩、李志欣、李思迪,在平時學習和生活上對我的幫助。感謝教研室同級的黃奕欣、李凱、王偉、于子程、張夢迪、喬曉旭、管亮是你們陪我度過了研究生美好的三年。感謝師弟師妹牛文婷、于小麗、陳曉藝、金仕亞、孫升升、甲宸,你們的陪伴使我的研究生生活更加豐富多彩!

                          更要感謝我的父母,對我養育之恩和諄諄教誨,是你們不辭辛苦,任勞任怨和以身作則,讓我有幸求學至此,你們的付出是我今后生活和工作不竭動力!感謝我的女朋友,正因為有你的陪伴,才讓我懂得生活的美好和快樂。

                          感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位專家、教授!

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