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XX大學 屆畢業(yè)設計（論文）開題報告
題 目
一種全自動臥式雷管卡口機設計
作者姓名
學號
所學專業(yè)
機械設計制造及其自動化
1、 研究的意義，同類研究工作國內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問題（列出主要參考文獻）
1、 同類研究國內(nèi)外的現(xiàn)狀、存在的問題：
1.1卡口方面的國內(nèi)現(xiàn)狀、存在的問題：
目前在國內(nèi)行業(yè)里電雷管卡口的過程中，由于引火用封口塞的結(jié)構特點是其尾端帶有引爆用的導線，受此限制都是由人工將基礎管(火管)和封口塞分別放入卡口的專用設備中，再由人工操作此設備，卡緊基礎管口部，使其產(chǎn)生塑性變形，從而封閉引火塞與基礎管的連接處,達到密閉的要求。
縱觀國內(nèi)所有卡口設備，由于引火封口塞尾部帶有引爆用的導線，無法實現(xiàn)卡口的全自動化，更談不上操作人員與設備的全隔離。
在雷管生產(chǎn)工藝過程的卡口裝配工序中裝配塑料塞時, 全靠操作人員手工操作, 憑人眼觀察雷管管體、塑料塞是否正確裝入到位, 一旦雷管管體或塑料塞裝不到位或裝偏、漏裝，在卡口時雷管易發(fā)生爆炸造成人員傷亡及設備損壞等重大事故, 同時也會發(fā)生產(chǎn)品質(zhì)量事故, 該不合格品極易脫爆，并將未爆炸帶藥管體遺留在被爆炸物中，造成巨大的不可估量的安全隱患。
1.2關于機器人、機器手的國內(nèi)現(xiàn)狀與發(fā)展過程：
在我國，西周時期的能工巧匠偃師就研制出能歌善舞的伶人，這是我國最早的關于機器人的記錄。機器人一詞是1920年由捷克作家卡雷爾.恰佩克在他的諷刺劇《羅莎姆的萬能機器人》種首先提出?，F(xiàn)代機器人出現(xiàn)于20世紀中期，當時數(shù)字計算機已經(jīng)出現(xiàn)，電子技術也有了長足的發(fā)展，在產(chǎn)業(yè)領域出現(xiàn)了受計算機控制的可編程的數(shù)控機床，人類需要開發(fā)機械代替人手去勞動，在這一背景下，機器人技術的研發(fā)得到快速發(fā)展。?
我國機器人技術起步較晚，從20世紀80年代初才開始。全國第一個機器人研究示范工程1986年在沈陽建成。目前我國已經(jīng)基本掌握了機器人設計制造技術、控制系統(tǒng)硬件和軟件設計技術、運動學和軌道規(guī)劃技術。開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人。20世紀90年代中期，國6000m以下深水作業(yè)機器人試驗成功。以后近十年中，在步行機器人、精密裝配機器人、多自由度關節(jié)機器人的研制等國際前沿領域，我國逐步縮小了與世界先進水平的差距。但是，目前，機械手大部分還屬于第一代，主要依靠人工控制。第二代機械手設有微型電子計算控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，使機械手具有感覺機能。
目前國內(nèi)機械于主要用于機床加工、鑄鍛、熱處理等方面，數(shù)量、品種、性能方面都不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。所以，在國內(nèi)主要是逐步擴大應用范圍，重點發(fā)展鑄造、熱處理方面的機械手，以減輕勞動強度，改善作業(yè)條件，在應用專用機械手的同時，相應的發(fā)展通用機械手，有條件的還要研制示教式機械手、計算機控制機械手和組合機械手等。同時要提高速度，減少沖擊，正確定位，以便更好的發(fā)揮機械手的作用。此外還應大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺、視覺等性能的機械手，并考慮與計算機連用，逐步成為整個機械制造系統(tǒng)中的一個基本單元。?
1.3卡口方面的國外現(xiàn)狀、存在的問題：
目前在國外雷管卡口方面與國內(nèi)技術近似，都是由人工操作設備，卡緊基礎管利用塑料形變來密封，同樣不能實現(xiàn)人機隔離，存在操作工人的安全隱患。關于自動化卡口方面還沒有公開的研究結(jié)果。
1.4關于機器人、機器手的國外現(xiàn)狀與發(fā)展過程：
1959年，戴沃爾與美國發(fā)明家英格伯格聯(lián)手制造出第一臺工業(yè)機器人。?
1967年，日本川崎重工公司和豐田公司分別從美國購買了工業(yè)機器人Unimation和Verstran的生產(chǎn)許可證。日本從此開始了機器人的研制。20世紀60年代，噴漆弧焊機器人問世并逐步發(fā)展應用于工業(yè)。?
1969年，日本早稻田大學加藤一朗實驗室研發(fā)出第一臺雙腳走路機器人。他帶有視覺傳感器，能根據(jù)人的指令發(fā)現(xiàn)并抓取積木。?
1979年，美國Unimation公司推出通用工業(yè)機器人，標志著工業(yè)機器人技術已經(jīng)成熟。?
1979年，日本山梨大學牧野洋發(fā)明了平面關節(jié)型SCARA機器人，該型機器人在以后裝配作業(yè)中得到廣泛的應用。
國外機械手在機械制造行業(yè)中應用較多，發(fā)展也很快。目前主要用于機床、橫鍛壓力機的上下料，以及點焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先指定的作業(yè)程序來完成規(guī)定的操作。國外機械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機械手。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應的變更。如位置發(fā)生稍許偏差時，即能更正并自行檢測，重點是研究視覺功能和觸覺功能。目前已經(jīng)取得一定成績。?
目前世界高端工業(yè)機械手均有高精化，高速化，多軸化，輕量化的發(fā)展趨勢。定位精度可以滿足微米及亞微米級要求，運行速度可以達到3M/S，量新產(chǎn)品達到6軸，負載2KG的產(chǎn)品系統(tǒng)總重已突破100KG。更重要的是將機械手、柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。同時，隨著機械手的小型化和微型化，其應用領域?qū)黄苽鹘y(tǒng)的機械領域，而向著電子信息、生物技術、生命科學及航空航天等高端行業(yè)發(fā)展。
正是在這種背景下，為了提高企業(yè)的市場競爭力，加快淘汰落后的生產(chǎn)設備和技術，保證生產(chǎn)線操作人員的生命財產(chǎn)安全，需要發(fā)明一種能夠自動進行雷管卡口作業(yè)的機械設備以代替現(xiàn)行的人工手動卡口設備。該機械要求結(jié)構簡單可靠，絕對的人機隔離，操作方便，經(jīng)濟性好，且能夠?qū)崿F(xiàn)自動化、智能化，這正是本設計的目的。
2、研究的意義：
1、本設計加強了雷管安全生產(chǎn)的基礎條件，實現(xiàn)了人機隔離。
2、減少了雷管裝填、裝配生產(chǎn)線人工操作危險品的崗位；節(jié)省了生產(chǎn)力，減少了接觸危險品的人員數(shù)量。
3、本設計實現(xiàn)了雷管卡口的自動化、智能化，在減少生產(chǎn)人員的情況下極大的提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品合格率。
主要參考文獻：
1.廖常初.PLC基礎及應用第2版，北京：機械工業(yè)出版社.2007.6
2.郭宗仁等.可編程控制器應用系統(tǒng)設計及通信網(wǎng)絡技術，北京：人民郵政出版社.2002.4
3.余雷聲.電器控制與PLC應用，北京：機械工業(yè)出版社.1996.
4.劉雨剛.沙寶.光電傳感器在雷管卡口工序自動控制系統(tǒng)中的應用.(遼寧工程技術大學電氣工程系, 遼寧阜新123000 )
2、 研究目標、內(nèi)容和擬解決的關鍵問題（根據(jù)任務要求進一步具體化）
1、研究目標：
本設計將提供一種人機隔離的全自動臥式雷管卡口機，實現(xiàn)自動化，智能化的批量生產(chǎn)，避免生產(chǎn)人員人工卡口，杜絕卡口安全隱患，使危險性極大的降低。提高生產(chǎn)力和產(chǎn)品合格率。
2、研究內(nèi)容與工作原理：
（一）研究內(nèi)容
1.卡口機總傳動方案的比對與確定。
2.藥頭模具、鋼化擋板、安裝支架、連桿等重要零件的設計、計算及校對。
3.卡口機產(chǎn)品機械部分的設計、計算及校對。
（二）工作原理
通過PLC控制程序，控制氣缸運動，完成送殼、傳殼、送藥頭、卡口、頂出管殼、傳送藥頭模具等一系列動作，并協(xié)調(diào)各個氣缸之間的動作，從而順利實現(xiàn)雷管卡口，形成流水線作業(yè)。
3、擬解決的關鍵問題：
本設計由10個獨立卡口單元和步進模具傳送裝置組成；它包括卡口動作氣缸、安裝支架、連桿、藥頭模具、送藥頭氣缸、固定座、傳殼氣缸、管殼盛放盒、送殼氣缸、管殼頂出氣缸、推殼氣缸、擋模氣缸、軸承、管殼導向槽、往復座、前擋板、后擋板、連桿轉(zhuǎn)軸固定塊、管殼頂出氣缸導軌、通孔芯軸、彈簧夾頭、步進氣缸、藥頭模具導軌和擋模氣缸固定板組成。
3、 特色與創(chuàng)新之處
本設計替代危險的人工卡口作業(yè)工序，實現(xiàn)了絕對的人機隔離，保證了工人的生命安全，提高了安全度；實現(xiàn)了機械自動化作業(yè)，減輕了人工操作的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，經(jīng)濟性及實用性好。
4、 擬采取的研究方法、步驟、技術路線
1.擬采取的研究方法、步驟：
(1)收集相關資料，并對現(xiàn)有的資料進行研究分析，進而分析自己完成本設計還存在哪方面的困難，除了現(xiàn)有的知識外還應該具備哪些新的知識。?
(2)選定合適和熟悉的制圖軟件，對選定的工具進行深入的學習及具體實踐。
(3)對自動卡口機進行仔細研究，了解氣壓驅(qū)動原理，繪制草圖。
(4)機械結(jié)構的分析，根據(jù)要求設計出合理的總傳動方案。?
(5)進行傳動方案的比較與選擇，確定傳動方案。
(6)完成卡口機機械部分的設計與計算，繪制草圖。
(7)在三維軟件中模擬卡口機工作狀態(tài)。?
(8)模擬調(diào)試后對整個機械手進行完善。
2.卡口機的擬定工作流程：
首先送殼氣缸的活塞桿外伸，將管殼從管殼盛放盒側(cè)壁的小孔中頂出，送入到傳殼氣缸的管殼夾頭孔中，傳殼氣缸回縮，將管殼送至管殼導向槽中，推殼氣缸活塞桿外伸，推動管殼頂出氣缸，利用管殼頂出氣缸上的頂桿將管殼送至設定的卡口位置，同時送藥頭氣缸將排布在藥頭模具上的雷管藥頭送入雷管管殼中，卡口動作氣缸伸縮帶動連桿，驅(qū)動往復座運動徑向擠壓彈簧夾頭，將停留在彈簧夾頭中的雷管管殼與伸入管殼中一定距離的藥頭卡緊，完成雷管卡口。然后管殼頂出氣缸外伸，將已卡口的雷管頂出彈簧夾頭，送至藥頭模具中去，然后各氣缸回至初始位置，同時擋模氣缸外伸，卡住藥頭模具，通過步進氣缸帶動擋模氣缸定位，將藥頭模具傳送至下一個工位，然后各氣缸回至初始位置，完成一次卡口動作，實現(xiàn)往復循環(huán)卡口的過程。將藥頭模具設計成能夠?qū)崿F(xiàn)一模10發(fā)的卡口需求，保證了藥頭送入時與雷管管殼的同軸度。往復傳送裝置由步進氣缸和擋模氣缸及其配套滑軌組成，能夠?qū)崿F(xiàn)模具的傳送，形成流水線卡口作業(yè)。
3.本設計采用的技術方案：
一是采用PLC程序控制，以電磁閥控制氣缸，壓縮空氣作為工作介質(zhì)，通過壓縮空氣驅(qū)動氣缸活塞做往復運動來實現(xiàn)送殼、傳殼、送藥頭、卡口、頂出管殼、傳送藥頭模具等一系列動作；二是使用氣缸的往復運動，來實現(xiàn)一系列的機械動作，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械傳動裝置，簡化了結(jié)構，降低了維修和安裝難度?？删S護性、經(jīng)濟性、都得到了很大提高。同時具有氣動控制動作迅速，反應快；維護簡單，工作介質(zhì)清潔等優(yōu)點。而且其工作環(huán)境適應性好，無論是在易燃、易爆、多塵埃、輻射、強磁、振動、沖擊等惡劣的環(huán)境中，氣壓傳動系統(tǒng)工作都安全可靠；三是將傳統(tǒng)手動卡口設備的立式卡口技術方式改為臥式卡口技術，更有利于機械自動化作業(yè)，具有藥頭與管殼對接精準，卡口長度精確控制，藥頭模具能夠?qū)崿F(xiàn)一模10發(fā)的卡口需求，保證藥頭送入時與雷管管殼的同軸度，可適用于多種不同形狀不同外徑的雷管卡口作業(yè)，方便進行生產(chǎn)線布置等優(yōu)點；四是通過巧妙設計的模具和步進傳送機構，實現(xiàn)了每個卡口工位按順序依次卡口，每次能完成一模10發(fā)雷管的卡口作業(yè)，且能實現(xiàn)流水線生產(chǎn)，全程都由PLC程序?qū)崿F(xiàn)自動控制，自動化及智能化程度高。
5、 擬使用的主要設計、分析軟件及儀器設備
主要軟件:PLC編程軟件，觸摸屏編程軟件。
主要儀器:萬用表，筆記本電腦，線切割機床，加工中心等。
6、參考文獻
1.廖常初，PLC基礎及應用-2版[M].?北京:機械工業(yè)出版設.2007.6
2.郭宗仁等.可編程控制器應用系統(tǒng)設計及通信網(wǎng)絡技術[M].北京：人民郵政出版社.2002.4
3.余雷聲.電器控制與PLC應用[M].?北京：機械工業(yè)出版社.1996.
4.程周.可編程控制器技術與應用[M].?北京：電子工業(yè)出版社.2002.
5.郁漢琪，郭健.可編程序控制器原理及應用[M].北京：中國電力出版社.2004.
6.王細洋，現(xiàn)代制造技術[M].國防工業(yè)出版社.2013
7.翁其金，徐新成.沖壓工藝及沖模設計[M].北京:機械工業(yè)出版社.2013
8.紀名剛.機械設計[M].北京：高等教育出版社.2012
9.王積偉，章宏甲，黃誼.液壓傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社.2013
10.王永章，杜君文，程國全.數(shù)控技術[M].北京：高等教育出版社.2001
11.潘存云.機械原理（第二版）[M].長沙:中南大學出版社.2012
注：
1、開題報告是本科生畢業(yè)設計（論文）的一個重要組成部分。學生應根據(jù)畢業(yè)設計（論文）任務書的要求和文獻調(diào)研結(jié)果，在開始撰寫論文之前寫出開題報告。
2、參考文獻按下列格式（A為期刊，B為專著）
A：[序號]、作者（外文姓前名后，名縮寫，不加縮寫點，3人以上作者只寫前3人，后用“等”代替。）、題名、期刊名（外文可縮寫，不加縮寫點）年份、卷號（期號）：起止頁碼。
B：[序號]、作者、書名、版次、（初版不寫）、出版地、出版單位、出版時間、頁碼。
3、表中各項可加附頁。
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