自动送料机械手的设计-基于西门子plc的机械手控制系统设计

摘　要

本课题研究的是用于数控车床轴类零件加工自动送料机械手的设计。机械手是工业生产自动化的必然产物，它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照事前设定的要求运送工件或夹持工件进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化和推动工业生产的进一步发展起着至关重要的作用。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装 ，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。

本课题主要涉及机械手夹持机构的设计及计算、液压控制系统的设计、PLC选型及其控制系统的设计，并通过Auto-CAD 技术对机械手的的夹持机构进行装配图和液压传动系统图及其PLC控制系统梯形图的绘制，使其达到自动送料的功能。

关键词：机械手；Auto-CAD；PLC

ABSTRACT

This research project is designed for...

Keywords：Manipulator；Auto-CAD；PLC

目　录

第一章 绪　论 - 1 -

1.1 课题研究背景及意义 - 1 -

1.2 机械手的研制动向 - 2 -

1.3 机械手新的应用领域 - 2 -

1.4 设计目的及原则 - 2 -

第二章 设计简介及传动系统图 - 4 -

2.1 机械手简介 - 4 -

2.2 机器人的结构类型 - 4 -

2.3 机械手的设计方案 - 4 -

2.4 设计的主要内容 - 6 -

第三章 机械手夹持机构的设计与计算 - 7 -

3.1 夹持机构的设计 - 7 -

3.2 确定手部结构 - 7 -

3.3 手部受力分析 - 8 -

3.4 手部夹紧力的计算 - 9 -

3.5 手抓夹持误差分析与计算 - 10 -

3.6 夹紧缸的设计与计算 - 11 -

3.7 活塞与活塞杆的设计计算 - 14 -

第四章 机械手液压控制系统的设计 - 17 -

4.1 确定液压系统基本方案 - 17 -

4.2 拟定液压执行元件运动控制回路 - 18 -

4.3 拟定液压系统图 - 19 -

4.4 确定液压系统的主要参数 - 20 -

4.4.1 水平伸缩液压缸强度的校核 - 20 -

4.4.2 垂直升降液压缸强度的校核 - 22 -

4.5 计算和选择液压元件 - 24 -

4.5.1 液压泵和电机的选择 - 24 -

4.5.2 选择液压控制阀和辅助元件 - 26 -

4.6 根据动作要求编制电磁铁动作表 - 26 -

第五章  PLC控制系统的设计 - 28 -

5.1 控制系统硬件设计 - 28 -

5.1.1 机械手的工艺过程和要求 - 28 -

5.1.2 机械手的作用流程 - 28 -

5.1.3 机械手操作面板的布置 - 29 -

5.1.4 PLC控制器的选型 - 30 -

5.1.5 PLC输入输出地址分配 - 31 -

5.2 机械手控制系统软件系统的设计 - 31 -

5.2.1 机械手控制系统主程序流程图 - 31 -

5.2.2 机械手整体程序结构 - 31 -

5.2.2 机械手单操作工作的程序 - 31 -

5.2.3 自动操作程序 - 32 -

5.2.4 自动操作程序指令语句 - 35 -

第六章  设计总结 - 38 -

参考文献 - 39 -

致　谢 - 40 -