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水泥包装生产过程中需要将水泥袋插入灌装机喷嘴处,目前国内这一环节的工作仍由人工完成。长期高粉尘条件下的工作,使得许多插袋操作工人患上呼吸系统疾病;由于水泥生产效率不断提高,人工方式插袋已经不能满足现阶段自动化生产的需求。水泥插袋机械手具有可靠性好、稳定性好、自动化程度高的特点,可解决水泥包装过程中插袋环节仍依赖人工的窘境。 本文针对水泥包装自动化生产中的插袋环节进行研究,并在理论基础上设计与回转式水泥灌装机相配套的水泥插袋机械手。该机械手可实现与回转式水泥灌装机的对接,自动完成取袋和插袋,实现了水泥成品物料的全程灌装自动化。 根据项目的参数要求以及所需实现的功能,首先对目前国内外的先进自动包装机械进行了详细调研,根据回转式水泥灌装机的技术参数特点,确定插袋机械手的主要技术参数。然后,设计分析插袋机械手的平面布置情况,并根据实际环境确定机械手结构形式及机械手各关节驱动方式,完成插袋机械手总体方案的设计、各关节电机、减速机及附件的选型。设计相应的控制系统,选择合适的控制元件。利用 Pro/Engineer软件进行水泥插袋机械手各零部件的设计和分析,完成插袋机械手的三维虚拟模型建立。最后,采用ANSYS软件对水泥插袋机械手进行整机进行多位姿情况下的有限元分析,分析过程的边界设置采用极端载荷设置,主要包括高负载条件下的静力学分析,工况下的疲劳强度分析和工况下的动力学分析(模态分析),通过分析的结果验证设计的插袋机械手整机的强度及刚度均满足设计要求。