弹体自动上下料机构设计.docx

弹体自动上下料机构设计.docx

《弹体自动上下料机构设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《弹体自动上下料机构设计.docx（29页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

弹体自动上下料机构设计

摘　　要

我这次毕业设计的课题是：

弹体自动上下料机构。

主要设计自动上下料专用机构。

本次设计的自动上下料机构是利用液压系统与机械电气相配合，实现自动工作循环，液压系统设计是否合理直接影响自动线的动作性能，因此，对自动线的液压系统的设计方法和原则加以探讨是必要的。

在一个工作求，而且有质的要求。

因此，要使自动上下料机构实现所要求的工循环，保证所需的工作性能，方法是多种多样的，所以根据此设计题目的具体情况确定了液压系统的设计方案（见液压系统图）。

一个好的上下料装置应达到：

（1）提高装备生产率和工人劳动生产率，显著减轻工人的劳动强度。

（2）工作稳定可靠，运转噪声小，不会损坏工件，使用寿命长。

（3）结构紧凑、简单，最大限度采用标准化零件通用性好，易于制造易于维修，成本低，根据理论验证，上述设计的自动上下料专用机构基本达到要求。

可编程序控制器使系统具有一定柔性，且改善了系统的稳定性，在机械行业的应用中占有重要位置，也是老设备改造和生产新一代机电一体化产品的重要手段。

PLC的应用范围非常广泛，并正在迅速扩大。

而采用PLC进行控制，把传统的继电器，用无触点的电子线路来完成，用软件程序代替了继电器之间的复杂连线，既方便又灵活，又大大的提高了可靠性，使机械手的控制趋于自动化。

自动化早已成为工业生产的主流，在成批大量生产率很高，机动工时很短的情况下，上下料是一项重复而复杂的工作。

为了提高生产率，减轻体力劳动，保证安全生产，所以采用自动上下料机械手来代替人类的工作。

可编程控制器PLC是工业自动化的主导产品。

其可靠性极高，使用极方便

的巨大优越性，已广为工业技术人员所熟知。

在可编程控制器中，充分应用了

大规模集成电路技术，微电子技术及通信技术，迅速的从早期的逻辑控制发展

到进入位置控制，伺服控制，过程控制的领域。

用可编程控制器已经可以构成

包括逻辑控制，过程控制，数据采集与控制，图形工作站的综合控制系统。

可

编程控制器在工厂当中广泛的应用。

可编程控制器具有以下的显著特点：

（1）可靠性高，适用于工业现场环境。

（2）编程简单，使用方便。

（3）控制程序可变，具有很好的柔性。

（4）直接带负载能力强。

（5）便于实现机电一体化。

（6）通信，网络技术趋于标准化，利于实现计算机网络控制。

总之，PLC技术代表了当前电子元件程序控制的先进水平，PLC与数控技术和工业机器人已经成为机械工业自动化的三大支柱。

关键词：

机械手、液压系统、PLC控制

Abstract

Thesubjectofthisgraduationprojectofmineis:

BearseatAutomaticupperandlowermechanismofmaterialsoftheshells.Designtheautomaticupperandlowermaterielspecial--purposeorganizationelectrically,realizeautomaticjobcirculationoftransfermachinehydraulicpressureitisrationaltoinfluenceworkingperformanceoftoprobespeed,thedirection,thesethreeparameters,notonlyhaverequestforquantity,butalsohaverequestforthequality.SoshouldmakeautomaticupperandlowermechanismofmaterialsrealizerequiredjobCirculation,guaranteeingtheworkingperformanceneeded,themethodisvaried,sohasconfirmedtheplanofdesignsystematicinhydraulicpressureleesthesystematicpictureofthehydraulicpressureaccordingtothisconcreteconditionsofdesigningthequestion.Agoodupperandlowermaterialdeviceshouldreach:

1）Improveandequipproductivityandworker’slaborproductivity,lightenworker’slaborintensitynotably.2）Itisreliablethattheworkissteady,decreasethenoiseproperly,willnotdamagetheworkpiece,havelongperformancelife.3）Thestructurecompactnessissimple,itisgoodthatthemaximumadoptsthestandardizedsparepartcommonability,easytomake,easytomaintain,withlowcosts,proveaccordingtotheoryabove—mentionedautomaticupperandlowermaterialspecial—purposeorganizationthatdesignreachrequiringbasically.

Programmablecontrollermakesthesystemmoreamiable;it’sanimportantwayofimprovingthestabilityofthesystem,reformingtheoldequipmentsandproducingthenewmacaronisproductions,whichhasanimportantinapplyinginthemechanicalindustry.

Theapplianceofisveryextensive,andextendquickly.ButtheadoptionPLCproceedsthecontrol,getintouchwithtraditionalaftertheelectricappliancesmachine,usetheelectronicscircuitthathavenoantorderscomplicatedon-lineoftheelectricappliances.Sincetheconvenienceisvivid,againandcontrolofthemachinehandtendintheautomation..

Theautomationhasbecomethemaincutterofindustryproductionearly,incriticalproduct,requesttobeveryhighintherateofproduction.particularly,theveryshortcircumstanceinmobileman-hourisnext,anticipatingupanddownisarepetition,butheavywork.Rateofproductionforincreasing,alleviativemanuallabor,guaranteethemachinehandupanddowntoinlineofhumanwork.circuittechnique.Micro-electronicstechniqueandcorrespondencetechniquewell,developintothepositioncontrol,servocontrolfromthelogicoftheearlierperiodcontrolquickly,processcontrol.

Ofrealm.Usingtheprogrammablecontrollerhascanedconstitutetoincludethelogiccontrol,theprocesscontrols.Accordingtocollectwithcontrol,thesketchworkstationsynthesizestocontrolthesystem.Theprogrammablecontrollerisinthefactory.

Extensiveapplicationininside.Theprogrammablecontrollerhasbelowofshowthecharacteristicsof:

（1）Thedependableishigh,beingapplicabletotheindustrythespotenvironment.

（2）Plaitdistancesimple,theusageisconvenient.

（3）Thecontrolprocedureisvariable,havinggoodandgentle.

（4）Taketheabilityofloadingdirectlystrong.

（5）Itiseasytorealizesthemachineelectricityintegralwholeturns.

（6）Correspondence,thenetworktechniquetendsinstandardize,benefitinrealizecalculatornetworkcontrol.

Infine,thetechniqueofPLCrepresentedtheadvancedlevelthatcurrentelectronicsaprocedurecontrol,thePLCcontrolwithnumberthetechniquetobecomethreemajorofpillarthatmachineindustryautomatewithindustryrobotalready.

KeyWords：

:

manipulator,hydraulicpressuresystem,programmablecontroller

目　　录

摘　　要1-2

Abstract3-5

第一章自动上下机构的总体构想3-13

第一节机械手的机械构想3

第二节机械手的传动4-5

第三节机械手的控制方式……………………………………………6-10

第四节PLC的选择原则………………………………………...…...11-13

第二章机械手的具体设计14-25

第一节机械手的具体设计14-17

第二节臂部的设计…………………………………………………..18-23

第三节导轨的设计…………………………………………………..23-24

第四节液压回路的设计………………………………………………...25

第三章机械手的主电路设计.26-27

第四章PLC的控制电路的设计……………………………………….....28-45

第一节PLC的组成28-29

第二节可编程控制器的工作原理…………………………………30-32

第三节PLC控制系统设计…………………………………………33-45.

参考文献46

致　　谢47

前　　言

自动装卸工件装置是自动机床不可缺少的辅助装置。

当机床实现加工循环自动之后，还只是半自动机床，因为每当完成一个加工循环后必须停车，有工人装卸工件，经过两次起动才能进行下一次加工循环。

在半自动机床上配备自动装卸工件装置以后由于能够自动完成装卸工作，因而自动加工循环可以连续进行，即成为全自动机床。

在实现工艺过程自动化时，自动装卸工件装置也是组成自动线的不可缺少的辅助设备。

用PLC控制液压系统，可编程控制器（Programmablecontroller）简称PC,早期也称为PLC（ProgrammableLogicComputer）.区别于个人计算机的“PC”（PersonalComputer）.可编程控制器是20世纪60年代末发展起来的一种新型自动化控制装置。

最早是用于代替传统的继电器控制装置，功能上只有逻辑运算、定时、记数以及顺序控制等，而且只能进行开关量的控制。

随着微电子技术的不断发展，PLC功能也将不断增强，规模不断扩大，已超出了逻辑功能的范围。

可编程控制器（PC）是继电器控制和计算机控制基础上发展起来的,以微处理器为核心,把自动化技术,计算机技术,通信技术融入为一体的新型工业自动控制装置.它具有逻辑判断,定时,记数,记忆和算术运算,数据处理,联网通信,PID回路调节,自适应控制及人工智能等功能.目前以被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中.

可编程控制器PLC是工业自动化的主导产品。

其可靠性极高，使用极方便

的巨大优越性，已广为工业技术人员所熟知。

在可编程控制器中，充分应用了

大规模集成电路技术，微电子技术及通信技术，迅速的从早期的逻辑控制发展

到进入位置控制，伺服控制，过程控制的领域。

用可编程控制器已经可以构成

包括逻辑控制，过程控制，数据采集与控制，图形工作站的综合控制系统。

可

编程控制器在工厂当中广泛的应用。

可编程控制器具有以下的显著特点：

（1）可靠性高，适用于工业现场环境。

（2）编程简单，使用方便。

（3）控制程序可变，具有很好的柔性。

（4）直接带负载能力强.

（5）便于实现机电一体化。

（6）通信，网络技术趋于标准化，利于实现计算机网络控制。

总之，PLC技术代表了当前电子元件程序控制的先进水平，PLC与数控技术和工业机器人已经成为机械工业自动化的三大支柱。

目前，PLC正朝着两个方向发展。

其一是向大型化、快速化、高能化方向发展，以取代工业计算机的部分功能。

其二是向小型化、专业化，成本低方向发展，以真正成为继电器的替代品。

PLC总的发展趋势就是：

功能越来越强，使用越来越方便。

而性能价格比又不断的提高。

因此说，PLC的发展方兴未艾，前景十分可观。

西门子公司生产的可编程控制器在我国的应用亦相当广泛。

早期，西门子公司的可编程控制器大多是跟随着欧洲的工业生产设备进入中国的。

改革开放以来，在冶金、饮料生产、印刷生产线等领域引进的生产设备中，有许多西门子的可编程控制器。

近年来，西门子公司大力扩展在华业务。

许多国内同行也大量采用西门子的可编程控制器作为国产机械设备的核心。

第一章自动上下料机械手的总体构想

第一节机械手的机械构想

自动装卸工件装置通常惯用自动上下料装置,它所能完成的工作包括将工件自动安装到机床上,和加工完成后从机器中卸下工件.

 机械手有三大类:

（1）专用机械手.这种机械与一般自动机械装置一样,是附属于机床的辅助设备.它须与机床的工作循环相配合,其动作有机床的控制系统进行控制.这类机械手的运动自由度一般较少,因而结构不太复杂.

（2）通有机械手.它是一种独立的装置,可以应用于各种工种,用以代替工人的辅助设备.具有较多的运动自由度,具有独立的程序控制系统,这类机械手的结构和控制系统都比专用机械手复杂.

（3）架空输送机械手.这类机械手自动线输装置的一种形式.它不仅能自动线装卸工件,而担负工位间传输工作.其结构原理和装卸专用机械手并无原则区别,只是在传动和控制与自动线的传动系统和控制系有整体联系.

我选择用架空机械手,两端导轨插入墙体中.机械手为了完成装卸工件的各种动作,必须具用一定的自由度.为了便于分析机械手需的自由度,以及便于设计机械手的结构方案.一般机械手分为三类:

（1）手部:

又称夹爪,用抓去取和夹持工件,其结构形状取决于工件的形状和大小.夹爪只有张开和收拢动作,一般不计在机械手的运动自由度之内.

第二节机械手的传动

液压传动设备与机械传动，气动传动设备相比较有以下特点：

（1）液压传动各执行元件机构的动作和力（力矩）是靠液体来传递的，所以液体的质量和清洁度将直接关系到液压设备的运行状况。

（2）在相等功率的条件下，液压传动设备比机械传动设备体积小，重量轻，运动惯性小，动态性能好，换向频率高，其往复回转运动可达每秒500次，往返直线运动可达每秒1000次。

（3）液压设备中，液压系统与电气控制联合使用，自动化程度高。

（4）液压设备由标准化程度较高，通用化较强的液压元件组成，故便于制造和推广使用。

（5）液压传动设备要保持良好的技术状态就必须做到控制油液污染，控制泄露和控制温升及吸空等。

（6）液压传动设备具有自我良好的润滑和自动防止过载的保护能力，故使用起来安全可靠。

（7）由于液压传动的各执行机构所传递的力，速度，位移，可无级调速（调速范围可达1：

2000），故能迅速适应被控制参数的变化。

（8）液压元件标准化，系统化的水平高，故液压设备一般比机械设备技术改造投资少，时间短，并且容易实现。

（9）液压元件属于精密零件，因此元件的修理较困难。

（10）液压设备的故障有隐蔽性和多变性，因此故障原因的判断比机械故障的判断难得多。

机械手的升降运动大都采用液压传动。

夹爪的传动则根据具体的情况而定，对尺寸小，重量轻的工件，为了简化结构，可采用弹簧式夹爪；但对于尺寸较大或较重的工件，为了保证输送过程的可靠性，夹爪应采用液压传动。

对于本设计的弹体而言，液压设备传动是比较安全可靠的。

由上所述，我大部分采用液压传动设备。

第三节机械手的控制方式

实现工业的自动化控制，可以用多种方式来控制。

总体方案设计中选择何种控制系统是关键的一环。

它直接关系到投资成本、耗能、可靠性、安全性和应用效果。

下面分别将PLC控制与继电器控制及微机控制进行比较，作选择方案时的参考：

（1）PLC与继电器控制的比较继电器控制自20年代问世以来，一直是机电顺序控制的主流。

由于它的结构简单、使用方便、价格低廉，所以使用范围甚广。

其缺点是动作速度慢且可靠性差。

1.控制逻辑：

继电器控制采用硬件接线逻辑，所以继电器控制逻辑的灵活性和扩展性较差，而PLC采用存储逻辑。

除了输入输出端要与现场连接以外，控制逻辑以程序方式存储在PLC中，所以灵活性和扩展非常好。

2.控制速度：

继电器控制逻辑是依靠触点的机械动作（闭合或断开）来实现的，工作频率低，触点的开闭动作一般达几十毫秒级，而且使用的继电器越多，逻辑控制速度越慢，还容易出现触点抖动造成的问题。

而PLC是由程序指令控制电子电路来实现控制的速度相当快，一班一条用户指令的执行时间为毫秒级。

由于PLC内部有严格的同步控制方法，不会出现“抖动”问题。

3.限时控制：

继电器控制逻辑利用时间继电器的滞后动作进行限时控制，时间继电器一般分为完全阻尼式、电磁式、电磁摆式和电子等。

用时间继电器实现规定时控制会出现定时的精度不够，定时时间易受环境和温度变化的影响，时间调整困难等问题，有些特殊的时间继电器结构复杂，维护不便。

PLC较长时间限时使用集成电路作为定时器，时基脉冲有晶体振荡器产生，精度相当高PLC较短时间限时和特殊限时可以根据需要在程序中设定定时值用程序实现，定时时间不受环境的影响，一日调好，不会改变PLC还能完成个各种类型的记数功能，而继电器控制一般没有高速记数功能。

4.设计和施工：

使用继电器控制完成一项控制工程,设计,施工,调试必须按顺序进行,周期长而且修改困难.工程越大,这一缺点越突出.用PLC完成一向控制工程时,在系统设计完成后,现场施工和控制逻辑设计（包括继电梯形图和程序计）可以同时进行,周期大大缩短,而且调试和修改都很方便.

5.可靠性和可维护性:

继电器控制使用了大量的机械触点,连线也多:

因此可靠性和可维护性差.

PLC采用微电子技术，大量的开关动作触点的电子电路来完成，寿命长，可靠性高，PLC还配备了自检和监控功能，能检查出自身的故障，并随时显示给操作人员，还能动态监视控制程的执行情况，为现场调试和维修提供方便。

从以上几方面比较来看，PLC在性能上均优于继电器控制，即控制可靠性高。

设计施工周期短，调速方便，控制逻辑修改容易，而且体积小，功耗小，使用和维护简单。

（2）PLC与微型机算计的比较采用微电子技术的PLC内也有CPUROM,I/O接口等构成的微型机算机，但是它又不同与一般的微型机算机。

1）应用范围：

大量使用的微型机算机系统一般用于科学计算，数据处理及计算机通信等方面。

而PLC主要用于工业控制。

2）使用环境:

微型机算机对环境要求比较高，一般要求在干扰小并且具有一定温度和湿度要求的机房内使用。

而PLC适应工程现场的环境。

3）程序设计：

微型计算机系统具有丰的程序设计语言，例如汇编语言，BASIC语言，FORTRAN语言，COBOL语言，C语言；语句多，关系复杂，要求使用者具有一定水平的计算机程序编制能力和接口技术。

PLC可以把非常简单的编程语言提供给用户使用，编程语言数量少，逻辑简单；基本的指令有：

输入输出指令，逻辑运算指令、程序结束指令等；有的PLC还提供算术运算指令，步进控制指令等，易于学习和掌握。

4）系统功能：

微型计算机一般配有较强的操作系统，进行设备管理、文件管理、存储器管理。

PLC只有简单的监控程序，能完成故障检查，用户程序输出和修改，用户程序的执行等功能。

从以上分析可见，从微型机算计应用类别来说，PLC是工业控制的专用机，微型计算机是通用机；从工业控制来说，PLC是控制通用机，而某种类型的微型计算机可作成某一控制设备的专用机，就控制性能而言，PLC与微型计算之间的差异为：

PLC的可靠性高，而微型计算机的可靠性不如它：

PLC编程简单；而计算机编程复杂；PLC控制系统设计调试周期短，而微型计算机控制系统设计周期长；PLC输入/输出响应速度慢，一般为毫秒级，有较大的滞后现象，而某些种类微型计算机响应速度很快，一般为微秒级。

可编程控制器（Programmablecontroller）简称PC,早期也称为PLC（ProgrammableLogicComputer）.区别于个人计算机的“PC”（PersonalComputer）.可编程控制器是20世纪60年代末发展起来的一种新型自动化控制装置。

最早是用于代替传统的继电器控制装置，功能上只有逻辑运算、定时、记数以及顺序控制等，而且只能进行开关量的控制。

随着微电子技术的不断发展，PL