毕业论文（设计）压铸机器人镶嵌取件机械手的参数化设计与文档管理系统开发.pdf

分类“_ 密级11)(1 1NANJING UNIVERSITY OF SCIENCE&TECHNOLOGY硕士学位论文里有机器人镶嵌取件机械于典参数化 设计与文档管理系统开发 _ _ _71994-2017 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/硕士学位论文压铸机器人镶嵌取件机械手的参数化设计与文档管理系统开发摘 要随着汽车行业的快速发展，汽车发动机的缸体需求量不断增加，同时作为YUTAKA 公司产品之一的镶嵌取件机械手在汽车发动机缸体生产过程中起到重要作用，因此市场 上对该产品的需求也与日俱增，目前公司的设计能力已明显不能满足市场需求。此外,该公司目前对设计文档的管理方式采用的是文件夹形式的管理，不仅不能保证技术信息 的安全性与保密性，而且容易出现管理混乱，效率低下的现象。为了提高该产品的设计 效率及项目文档管理效率，进行了压铸机器人镶嵌取件机械手的参数化设计与文档管理 系统的开发。本文首先对参数化设计的研究现状展开分析，确定利用SolidWorks二次开发技术进 行镶嵌取件机械手的参数化设计并确定其对应的技术路线。同时在对零部件进行结构优 化的基础上进行力学建模、强度刚度分析。然后再对该机械手进行结构与约束分析，确 定需要参数化的零部件及尺寸并以此为基础建立最佳的三维参数化模型和相对应的二 维工程图模板。最后利用高效的C+语言在Microsoft Visual C+6.0中编制基于上述参 数化模型及模板的参数化程序控制软件。在设计文档管理方面，本文是在进行用户需求 分析后确定其所需的功能及数据的基础上在SQL server 2008中进行数据表的设计，利 用跨平台的JAVA语言在Eclipse中编制该设计文档管理系统软件。最后开发的压铸机器人镶嵌取件机械手参数化设计系统软件和设计文档管理系统 软件经过测试并成功得到公司的运用O关键词：SolidWorks二次开发，参数化设计，SQLServer,镶嵌取件机械手71994-2017 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/Abstract硕士学位论文AbstractWith the rapid development of automobile industry,increasing demand for automobile engine cylinder block,at the same time,embedded and pickup manipulator,as one of the products of YUTAKA company,plays an important role in the automobile engine cylinder block production process,therefore the market demand of the products is also increasing,the design ability of the company has obviously can not meet the market demand.In addition,the management of the technical documents is a folder management currently in the company,not only does not guarantee security and confidentiality of infbnnation technology,and prone to confusion in management,inefficient phenomenon.In order to improve the efficiency of product design and project document management,die casting robot embedded and pickup manipulator of parametric design system and document management system are developing.In this paper,firstly the research status of parametric design is analyzed,and then using SolidWorks secondary development technology for the embedded aad pickup manipulator of parametric design is determined and the corresponding technical route also is determined.At the same time,mechanical modeling,strength stiffness analysis are carried out,on the basis of structural optimization of components.Then structure and constraint analysis is carried out for the manipulator,and the need for parameters of parts and size are determined and thus established best 3D parametric model and corresponding to the two-dimensional engineering drawing template on the basis of that.Finally;on the basis of parametric program of the parametric model and template,the parametric control software is compiled by efficient C+language in Microsoft Visual C+6.0.In terms of technical document management,user demand analysis is carried out and then functions and data are determined.On the basis of the functions and data,data table is designed in SQL Server 2008 and the technical document management system software is compiled by cross platform Java language in eclipse.Finally the system software of die casting robot embedded and pickup manipulator parameters design and the system software of technical document management have been tested and applied successfully by the company.Keyword：Secondary development of SolidWbrks,Parametric design,SQL server,Embedded pickup manipulatorII71994-2017 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/硕士学位论文压铸机器人镶嵌取件机械手的参数化设计与文档管理系统开发目 录摘要-1Abstract.II1绪论.11.1 本课题研究背景.11.2 参数化设计国内外研究现状.11.3 SolidWorks二次开发研究现状.51.4 本文研究的主要内容及其组织结构.61.4.1 本文主要内容.6L4.2本文的组织结构.71.5 本章小结.82系统的总体设计.92.1 压铸机器人镶嵌取件机械手简介.92.2 用户对系统的需求分析.102.2.1 压铸机器人镶嵌取件机械手的参数化设计需求分析.102.2.2 设计文档管理系统的需求分析.1123系统总体方案设计.112.4 总体方案实施路线.122.5 本章小结.143镶嵌取件机械手力学模型的建立.153.1 镶嵌机械手部分零件优化.153.2 力学分析.173.2.1 夹紧时主要零件的受力分析.173.2.2 回程时活塞杆的受力分析.213.3 力学模型建立.213.3.1 临界夹紧状态.213.3.2 可靠工作状态.21333临界回程状态.223.4 刚度强度分析.233.4.1 拨叉的强度刚度分析.233.4.2 拨叉轴强度校核.253.4.3 铝壳强度校核.26ill71994-2017 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/目录 硕士学位论文3.4.4 柱塞强度校核.263.5 本章小结.274倭嵌取件机械手参数化设计的具体实现.284.1 镶嵌取件机械手的结构与约束分析.284.1.1 镶嵌取件机械手的结构及各零部件的功能分析.284.1.2 镶嵌取件机械手的尺寸分析.314.13镶 嵌取件机械手的约束分析.334.2 镶嵌取件机械手的三维建模.384.2.1 零部件三维建模.394.2.2 装配体三维建模.414.3 二维工程图处理.424.3.1 工程图模板设计.424.3.2 二维工程图的生成.454.33工 程图的特殊化处理.-454.4 镶嵌取件机械手参数化设计系统程序的编制.49441参数化设计系统的程序流程图.494.4.2修改文件名称的流程图.504.43用户界面设计.514.4.4实例说明.514.5 本章小结.565镶嵌取件机械手主要零部件有限元分析.575.1 有限元工具的选择.575.2 重要零部件有限元分析.585.2.1 支架力学模型的简化.585.2.2 支架有限元分析.605.2.3 分析结果及其处理方法.635.3 本章小结.646设计文档管理系统的设计与实现.656.1 设计文档管理系统功能分析.656.2 数据库设计.656.2.1 数据库的需求分析.666.2.2 数据库结构设计.66623数据表的设计.6763设计文档管理系统的实现.70IV71994-2017 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved,http:/硕士学位论文压铸机器人镶嵌取件机械手的参数化设计与文档管理系统开发6.3.1 设计文档管理系统登录流程图.70632添加项目功能流程图.72633添加模块功能流程图.736.3.4 图纸上传功能流程图.746.3.5 图纸下载功能流程图.766.4 系统运行实例.766.4.1 主管界面中的用户管理界面.766.4.2 主管界面中的项目管理界面.776.4.3 主管界面中的上传图纸界面.796.4.4 主管界面中的查询下载界面.806.5 本章小结.807结论与展望.-817.1 结论.817.2 展望.82致谢.83参考文献.84附录.8871994-2017 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/硕士学位论文压铸机器人镶嵌取件机械手的参数化设计与文档管理系统开发1绪论1.1 本课题研究背景本课题是针对YUTAKA公司提高压铸机器人镶嵌取件机器手的设计效率及设计文 档管理效率而提出来的。该公司主要想实现的功能是：1.建立压铸机器人镶嵌取件机械手的三维参数化模型及相对应的二维工程图模板。2.实现压铸机器人镶嵌取件机械手参数化设计，能够按照需求改变独立参数的数 值，即可得到所需的结构形式，实现产品的动态设计。3.建立设计文档管理系统。随着经济全球化的不断发展，许多发达国家的铸造业正在向中国转移，因此中国的 铸造行业将持续发展。历史数据显示，2009年中国压铸件产量已达到172万吨，占全球 压铸产量的12%左右。中国压铸企业有5000多家，其中有一定规模的有几百家。压铸 件产量最大的可以达7万吨，年销售额为20多亿。为提高生产效率，广大的压铸企业 目前普遍以压铸机为中心，机器人为桥梁，集成周边设备形成压铸岛；利用机器人设备 实现了自动镶嵌、自动取件及自动切料等功能。而压铸机器人镶嵌取件机械手的参数化 设计正是为应对激烈的市场竞争，它以三维产品模型为核心，应用产品数据管理技术以 及参数化设计技术，全面实现产品的参数化设计。为基于机器人的压铸自动化生产线的 设计研究带来了极好的发展机遇和平台内。由此可见，压铸机器人镶嵌取件机器手的参数化设计研究，在技术上符合现代设计 技术的发展趋势，满足产品参数化设计制造的需求，市场前景十分广阔；并且，这对于 我国压铸机器人镶嵌取件机械手的参数化设计水平提高具有重大意义。1.2 参数化设计国内外研究现状参数化设计技术是随着CAD技术在实际的应用中被提出来的，是指设计对象的结 构比较固定，只是通过一组特定的参数进行控制各个尺寸之间的相互关系。它不仅能使 CAD系统拥有人机交互式的绘图功能，而且还具有自动绘图功能，因此参数化设计能 为设计者提供高效的草图设计并且能实现尺寸驱动模型的功能。自1988年参数化设计 方法被推出以来，人们就开始大量运用此技术进行三维模型设计。早期参数化技术的重 要思想就是基于几何约束进行产品的设计与修改。但在之后的一段时间里，国内外对参 数化方法的研究有很高的热情，并先后开发了一系列针对各行各业自身特色的参数化设 计软件。根据不同时期参数化设计方法的不同特点，可以将参数化设计的研究与开发分 为以下几个阶段：71994-2017 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/1绪论硕十学位论文萌芽期：6070年代这一阶段的代表是Sutherland,他在Sketehpad（1963年）系统中提到在零件设计的过 程中可以利用尺寸约束作为辅助的手段，但他没有提到使用约束来定义和修改几何模型,对模型进行修改只是一个单向的过程，即一旦模型生成后约束就无法反过来对模型进行 限制叫开创期：70年代末一80年代初参数化设计的基本思想和理论正是在这一时间逐渐出现并形成了不同的参数化设 计方法。这一时期的标志性人物是Hillvard和Gossard,因为前者提出了变量几何和几 何约束思想，而后者及其研究小组进一步发展完善了这一方法，使得参数化设计方法正 式形成。麻省理工学院的G.C.Gossard教授在1981年提出变量几何的概念，在绘图命令中 引入相关的约束信息来得到几何约束，并给出了基于线性方程组进行变量几何法求解的 基本原理和方法。在1982年，美国的David Gossard和Robert Light提出一种新的修改实体的方法即 利用变量几何法来修改实体。该方法首先将尺寸约束等式按照作用的不同化分为垂直距 离、水平距离、点线距离以及角度尺寸等主要类型，然后使用柔性过程来定义和修改几 何模型，并使几何模型的形状及大小由尺寸变量来决定，最终实现通过修改尺寸变量来 修改模型的功能。他们将该方法应用于草图的绘制和系列化零件的设计之中。发展期：80年代中期一90年代初在参数化设计中引入A1技术是这一时期的重要特征，几何推理和神经网络等人工 智能方法被应用到设计中去，同时，在实体造型形成特征造型技术中运用参数化设计技 术的主要代表是B.Aldefeld、Sluzuki A.Verroust提出的基于专家系统方法。Koichi在1990年使约束与对模型的操作相结合，对模型的操作顺序确定了几何关 系，使得能够按照尺寸的变化适当的修改模型。基于这种几何造型的系统称为PIGMOD,并且在线框、曲面和实体模型等方面得到很好的运用,在1991年，美国普度大学的C.R.Liu和Syracuse大学的U.ROy两人将变量技术与 实体造型技术进行结合并成功的应用在尺寸与公差的表示、公差的分析及合成、公差的 有效控制及尺寸与公差在CAM中的应用。A.Verroust等人在1992年提出了在专家系统的基础上处理约束等式，并将其分为角 度和距离约束，根据构造规则、三角形规则以及平行规则可以将求解模型分为简单模型、似解模型以及不解模型，并且通过度图寻找给定尺寸约束的几何元素的计算序列，同时 给出处理设计的一系列规则集3英国里兹大学S.Alasdair等人在1993年在求解几何约束问题中引入了计算代数方法,并给出了相应的约束定义语法以及约束求解机理，并且对该方法的优缺点进行了讨论。271994-2017 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/硕士学位论文压铸机器人健嵌取件机械手的参数化设计与文档管理系统开发Yaacov Helor在1994年提出了松弛参数化方法,该方法引用了 Kalman滤波器原理，在定义模型自由度之间的相互关系时，用户使用的是一种弹性约束，即可定义有某一确 定度的约束。这种弹性约束的松弛参数化方法在实现的过程中使用了概率约束的概念,即将参数化建模视为随机过程，用合适的分布的协方差表示约束的不确定度，然后把模 型及自由度用概率方程组表示，并通过Kalman滤波器进行求解，最后将与DOF相关的 协方差矩阵作为选择解的准则，从解集中选取最优解。完善期：90年代中期至今在这一时期，参数化理论已逐渐走向完善，参数化方法也得到广泛的应用。其主要 代表是Xiaoshan Gao提出的一种约束传播法和JoeYeol Lee提出的在知识的基础上使用 图表示的几何推理法。在1996年，韩国Pohang大学的JoeYeol Lee提出使用图来表示基于知识的几何推 理法，并用图来表示完整的约束模型和几何规则，从而从设计出来的图中选择出合适的 子图以获得新的事物，而且在规则图中寻找相应的子规则图去和模型中的子图相匹配,以达到改善推理过程以及节省推理时间的目的。美国Wichita国立大学ShangChing Chou和中科院系统所Xiaoshan Gao于1998年在 研究求解几何约束求解系统的过程中提出一种全局传播法与代码计算法相结合的方法，该方法是对局部传播方法的一种扩展，全局传播法是基于从已知几何元素推理来确定几 何元素对象的相应位置，在推理过程中不仅要利用显式约束，而且还利用隐式约束，最 后对几何对象的约束进行判断即是过约束还是欠约束。美国衣阿华大学的Andrew Kusia和ChangXue Feng在1995年提出利用约束进行零 件设计，基于面向对象的建模方法把机器约束进行抽象化并进行分类、表示及校验，得 出了机器约束的检查机理，并在零件的特征设计中引用机器约束，特征用成对象表示，机器约束用成产品规则或产品对象进行表示，当有特征被选择时，利用特定的算法对相 应的机器约束进行校验口支在1996年，德国计算机集成研究所R.AndeH对约束建模的理论基础及其应用中的 优缺点进行了深刻的总结，并对基于约束的草图绘制及约束求解的关键问题进行了深刻 的讨论。西班牙Catalunya大学的R.Joan Arinyo等人在1997年提出一个利用规则的几何约 束求解器，二维几何体是其应用的对象。在求解过程中分为两个阶段，第一个阶段是建 立构造步骤序列阶段，第二个阶段则是利用当前尺寸值及构造的步骤进一步生成几何对 象的实例。其实质是一种利用图和规则的构造过程方法，通过Prolog语言来实现原型系 统，分析器前向推理，而构造器采用的是一个简单的函数语言解释器口叫在国内，参数化设计开始活跃是在80年代末90年代初，经过几十年的发展，技术 已有较大的提高，目前国内的很多大学都已进行了相关学术研究及理论报告，并且参数 71994-2017 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/1绪论硕士学位论文化系统的应用已经在航天、汽车等行业开始普及。对于参数化设计方面的深入研究国家 也比较重视，并且开发出一些高技术水平的商品化软件。在几何约束的表示及求解方面，国内各界也提出了各种新思路及方法：华中理工大学的陈立平提出一种约束图匹配法，在所有几何变量xi=(l,2,3.,n)总是显示在相应约束中的基础上进行约束分解，即一般约束系统是松散耦合系统，结构 矩阵具有较强稀疏性，利用矩阵归约理论可对大规模约束集合进行分解，采用图的匹配 法，对n个基点和e条边采用增广路径算法，耗时为0(n,e),采用自上而下的分层驱 动策略0武汉汽车工业大学的刘武民提出一种搜索置换法，利用AutoLISP的图形访问和逻 辑运算功能，逐一搜索尺寸标注、隐性定义及欠定义，通过产生新旧特征值来传递尺寸 标注所携带的几何信息和原图的拓扑信息。当图形更新时，逐一搜索处理各图素，以旧 特征值为关键字从特征值对的集合中检索出新的特征值，置换旧值后得到新的实体数据 表，对实体图象进行更新5。浙江大学的董金祥教授和葛建新博士在变参绘图系统中提出了一种约束求解的新 方法，该方法不但可以通过利用分解及排序来提高求解速度，而且可以通过快速指出约 束不足和约束过载来提高灵活性和可靠性叫华中理工大学钱小平提出了一种用约束关系和工程关系来驱动几何模型的方法，用 分解排序约束方程组方法进行约束一致性判别，并将约束方程组细化为各子方程组的集 合，然后对约束方程组进行两个层次求解。一是利用规则求解，可大大加速求解过程。二是利用Newton-Raphsn方法求解一般非线性方程组，同时充分利用原图信息来解决多 解问题和初值问题。山力东大学孟祥旭教授采用扩展的有向超图结构(Extended directed hypergraph)建 立了支持尺寸约束、几何约束和拓扑结构约束的参数化图形表示模型，利用交互构造的 图形对象的依赖关系建立参数化图形约束关系的求解次序。在超图中采用有向边依次连 接图形对象构成求解次序，由于图形构造的每一步都保证约束的一致性，因此不会出现 过约束或欠约束的情况。同时，针对约束藕合程度高的循环约束情况，采用约束关系自 定义机制和约束模型的递归求解机制，支持变结构参数化模型1皿。华中理工大学兰箭给出基于图形数据图的参数化方法，描述了图形数据的表示方法 和图的搜索策略，利用实体的定义信息求得实体的拓扑信息，而拓扑信息和尺寸信息共 同决定了图形的轮廓特征和尺寸大小，由拓扑约束和尺寸约束来描述图形。通过对无向 图进行遍历，从而把无向图变为有向图，使约束具有传播性，对图的遍历采用一种适度 深度优先搜索策略【。浙江大学谭建荣教授等针对现有在线参数化方法的不足提出模型建立和求解相分 离的离线参数化方法，基本思路是根据工程制图规则和尺寸与图形的本质联系自动建立471994-2017 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/硕士学位论文压铸机器人镶嵌取件机械手的参数化设计与文档管理系统开发起尺寸与图形的约束关系，并探讨了工程图约束信息自组织原理和方法口叫如上所述，国内外对参数化设计做了大量的研究。目前，参数化技术大致可分为如 下三种方法：第一种基于几何约束的数学方法；第二种基于几何原理的人工智能方法;第三种基于特征模型的造型方法。其中数学方法又分为初等方法(Primary Approaeh)和代 数方法(AlgebmieApproach)。初等方法利用预先设定的算法，求解一些特定的几何约 束。这种方法简单、易于实现，但仅适用于只有水平和垂直方向约束的场合；代数法则 将几何约束转换成代数方程，形成一个非线性方程组。该方程组求解较困难，因此实际 应用受到限制；人工智能方法是利用专家系统，对图形中的几何关系和约束进行理解,运用几何原理推导出新的约束，这种方法的速度较慢，交互性不好；特征造型方法是三 维实体造型技术的发展，目前正在探讨与研究之中。13 SolidWorks二次开发研究现状SolidWorks是法国达索公司在windows操作系统下开发的一种三维软件，具有实体 建模、工程绘图、动画制作及实物渲染等功能，同时具有良好的兼容性和开放性。虽然 SolidWorks系统提供的功能非常强大，但不同产品有不同的特点，SolidWorks不可能支 持一些企业的特殊需求，因而要使其在我国企业中真正发挥它更加强大的作用和优势,就必须对其进行本地化、专业化的二次开发。由于SolidWorks公司向外提供一套完整的、免费的二次开发API函数，这些API是SolidWorks的OLE或COM接口，所以用户可 以用VB、VC及DelPhi等支持OLE的高级语言对SolidWorks进行二次开发，设计需 求的系统功能均。在VB或VCH中调用API函数，可以完成零件的建模、修改；零件各特征的建立、修改、删除、压缩等各项控制;零件特征信息的提取，如特征尺寸的设置与提取，特征所 在面的信息提取及各种几何和拓扑信息;零件的装配信息;零件工程图纸中的各项信息;还可在Solidworks主菜单上增加按钮，将自己开发的应用模块嵌入到它的管理系统中。四川大学殷国富、陈佳等人以Delphi为开发工具，在SolidWorks参数化技术及API 技术的基础上，研究了机床夹具的参数化三维标准件图库的建立方法。在结合具体的 应用实例的基础上展示了该系统的操作可行性，而且对提高夹具设计效率具有一定的意 义口 6国。史俊友在PDM环境下研究了基于Solidworks环境下产品零部件、装配体的变型设 计，提取零部件间的装配基准和装配关系，保存到数据库中进行管理。根据产品族结构 定义装配层关系，通过编制程序，调用API函数遍历零部件之间各个装配关系，实现产 品模型图的自动装配过程，从而快速地提高企业设计资源的重用，并缩短订单产品的设 计周期口久燕山大学的董大伟等人建立了一套以SolidWorks为平台的加热炉辐射室参数化设 71994-2017 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/1绪论硕士学位论文计软件。软件具有很好的用户界面，能实现辐射室热功计算功能，辐射室各零件的参数 化设计以及自动化装配，工程图的快速化出图等功能ML青岛大学的吕艳芬、沈精虎、姜勇、冯强以VCH6.0为开发工具，利用ATL技术 进行了 dll插件开发，介绍了其实现原理及关键技术。并针对参数化设计过程中的坐标 转换问题进行了详细的阐述，最后结合曲柄箱箱体的设计具体介绍了对SolidWorks2008 进行参数化设计的过程，同时验证了坐标转换问题的原理12叫西南交通大学的陈建根据机车车辆车轴特征，以SolidWorks为开发平台，建立了各 轴型的参数化模型库，并依据材料力学算法对车轴进行强度校核，利用OpenGL可视化 编程工具，对车轴进行离散化建模，并生成依附于网格模型的等值线，实现平面数据场 云图绘制。最后，集成在SolidWorks插件中，建立了后处理可视化系统，设计了良好的 用户界面，完善了人机交互功能，用户能轻松方便的使用本可视化系统观察强度校核结 里21 xfv O中国兵器工业第二。八研究所的左辉、黄波、魏伟和魏志芳对枪弹弹头结构进行了 二次开发，他们以SolidWorks为开发平台，以VC+6.0为开发工具进行了产品的参数 化设计，实现了能批量修改尺寸，能对模块进行更新和干涉检查，最后进行预览并计算 质量也姜振南、顾巧明、毛华锋、莫海峰、蒋英杰等人研究了基于SolidWorks环境下隔爆 外壳参数化设计的方法，他们通过VB语言对SolidWorks进行二次开发，开发了隔爆外壳 的参数化设计模块。这种方法可以快速建立隔爆外壳的三维模型，提高了隔爆壳体设计效 率和质量，同时也为其他机械零件的参数化设计提供了参考依据“明1.4本文研究的主要内容及其组织结构1.4.1 本文主要内容本课题的研究是为实现机器人镶嵌取件机械手针对不同的汽车发动机缸体的快速 响应设计，需要以三维产品模型为核心，在技术文件管理系统的基础上实现压铸机器人 镶嵌取件机械手的参数化设计系统。因此本项目研究内容分为以下6点：1）系统组成及结构方案设计2）镶嵌取件机械手力学模型的建立3）镶嵌取件机械手参数化模型建立4）镶嵌取件机械手参数化设计的实现5）镶嵌取件机械手的零部件有限元分析6）产品设计数据库管理产品参数化模型建立：对压铸机器人镶嵌取件机械手进行模块划分，根据模块划分 671994-2017 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/硕士学位论文压铸机器人镶嵌取件机械手的参数化设计与文档管理系统开发的程度，建立压铸机器人镶嵌取件机械手的三维参数化模型。产品设计数据库管理：建立压铸机器人镶嵌取件机械手零部件编码规范，建立规范 的分类编码，提高标准零部件和标准设计的重复利用率，有助于实现压铸机器人镶嵌取 件机械手进行模块化设计、参数化设计等设计方法，以便减少零部件的数量和缩短产品 的开发周期。实施产品数据管理是企业信息化建设的一项重要内容，对压铸机器人镶嵌 取件机械手的相关数据进行统一管理，不仅为企业各个部门之间提供有效的数据支持,进而可以增强各个部门之间的协同工作能力，而且能提高产品的开发设计及企业的运行 效率。参数化设计：参数化设计技术是目前CAD/CAM系统研究热点技术之一，是实现 工程设计智能化和自动化的重要方法。参数化设计是通过定义相关的几何参数，或者定 义这些尺寸参数的简单方程或方程组来表达模型的驱动尺寸，并计算如基于材料属性的 结构、尺寸等来得到良好的设计结果。在建模时，设计者不需要根据固定的顺序对关系 进行设置，仅仅需设置一些必要的主动参数即可。作为压铸机器人镶嵌取件机械手，组 成机械手的零部件的形状改变非常少，一般只需采用类比设计，即产品形状基本固定，只需对一些关键的尺寸进行设计就可以得到新的系列化设计结果，因此，参数化设计系 统适用于压铸机器人镶嵌取件机械手的设计；此外，参数化设计的实施便于设计者对企 业现有的产品模型进行充分的利用，从而可以大大提高压铸机器人镶嵌取件机械手的设 计效率和设计质量【23叫1.4.2本文的组织结构为了提高YUTAKA公司在压铸机器人镶嵌取件机械手方面的开发设计效率，本文 在公司现有条件的基础之上进行综合分析，最终采用SolidWorks的二次开发来进行镶嵌 机械手的参数化设计,使用JAVA程序开发语言进行设计文档管理系统的开发，采用SQL server 2008数据库进行数据库的设计，本文具体的组织结构如下：第二章是本文系统总体方案的设计，针对镶嵌取件机械手产品的结构及其特点分析 了参数化设计的需求及其实施路线；针对项目文件的有效管理，进行了管理系统的方案 设计并给出相应的实施路线。第三章具体对镶嵌取件机械手进行力学分析，建立力学模型，这是参数化设计的依 据，为下面的参数化模型的建立和参数化的实现做准备。第四章是本文的重点，主要对镶嵌取件机械手的参数化模型母板进行建模，这是实 现参数化设计不可或缺的模型，以便实现镶嵌取件机械手参数化设计的具体功能。第五章是为了验证该参数化设计系统设计出来的产品的可靠性，即是否满足工程的 实际需求，因此在SolidWorks软件中进行相应的有限元分析。第六章是对设计文档管理系统实现的简介，由于篇幅有限本文只介绍了设计文档管 71994-2017 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/】绪论硕士学位论文理系统部分用户管理界面、数据库设计相关的内容以及该系统的部分实现。第七章是本文的总结与展望。1.5本章小结本章首先从YUTAKA公司的具体实际需求出发，阐述了进行镶嵌取件机械手参数 化设计和设计文档管理系统研发的背景和意义。参数化设计技术到目前为止已经比较成 熟，而人们对参数化设计技术进行研究的最终目的还是想通过参数化设计技术最大程度 的解放设计者的设计压力的同时提高设计效率。在用户需求的基础上本章接着介绍了参 数化技术发展的历史及现状，重点介绍了 SolidWorks的二次开发技术，最后从全文的角 度介绍了本文的主要内容及其组织结构，以便读者对本文的写作思路有更清晰的认识和 理解。871994-2017 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/硕士学位论文压铸机器人镶嵌取件机械手的参数化设计与文档管理系统开发2系统的总体设计2.1 压铸机器人镶嵌取件机械手简介随着社会的发展，人们对生活质量的要求越来越高，各种为人类服务的高科技产品 不断出现在人们的生活中，尤其各种机动车辆，需求量与日俱增。为了适应机动车辆的 快速发展，各大汽车生产商不断引进新的自动化生产线，压铸机器人镶嵌取件机械手就 是其中的一部分，该机械手的实物图如图21所示。图2-1镶嵌取件机械手发动机缸体的实物图如图2-2所示，在其压铸生产工序中，向金属模具里镶嵌缸套 时，通常采用专用夹具或机器人手爪，同时夹持数个缸套镶入金属模具里。即利用缸套 夹持机构来抓取缸套，完成镶嵌动作。一般地，轴套类的工作，通常是采用从工件的外 圆柱面，即在外径处来夹持的构造。对于多缸的发动机，在镶嵌时需要同时夹持多个缸 套，同时完成多个缸套的定位和镶嵌。而通常发动机缸套之间的间距较小，首先在外径 处夹持缸套会使机械手爪之间产生机械干涉；同时，外径处夹持缸套在镶嵌时，还会使 机械手爪与金属模具之间产生机械干涉；而且不易消除缸套的定位误差，也不能完成多 个缸套的镶嵌和定位268】。此外，为了增加压铸时缸套与缸体的结合状况，许多厂家都对缸套外表面进行喷砂 处理。因此也不能采用外径夹持的方法来抓取缸套，以免碰伤喷砂处理后的缸套外表面。对于直径较大的缸套，在外径处夹持缸套将使机械手爪的尺寸也较大，对缸套之间的间 距误差和定位误差的调整也较为困难。本文中的压铸机器人镶嵌取件机械手采取的是从缸套的内径处一次抓取4个缸套完 71994-2017 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/2系统的总体设计硕士学位论文成镶嵌动作，能够很好的解决上述的问题，而且在完成镶嵌动作后，机械手会使用另一 部分取件手去抓取整个缸体做去除浇冒口和飞边的动作。因此在汽车生产厂商中，针对 不同直径的缸套，需要结构相似而尺寸不同的该机械手，而且需求量大。为了提高设计 效率，节约成本，因此需要针对该压铸机器人镶嵌取件机械手进行参数化设计。图2-2发动机缸体2.2 用户对系统的需求分析2.2.1 压铸机器人谖嵌