自動(dòng)線(xiàn)工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自動(dòng)線(xiàn)工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),自動(dòng)線(xiàn)工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),自動(dòng)線(xiàn),工業(yè),機(jī)械手,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) 1. 任務(wù)內(nèi)容：1、 完成直列式加工自動(dòng)線(xiàn)的總體方案設(shè)計(jì)；2、 完成直列式加工自動(dòng)線(xiàn)的總體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；2、 完成直列式加工自動(dòng)線(xiàn)的氣動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；3、 節(jié)拍可柔性調(diào)節(jié)；5、 本自動(dòng)線(xiàn)為模塊式組合結(jié)構(gòu)，能根據(jù)要求組合出不同結(jié)構(gòu)形式、動(dòng)作順序，且拆裝組合靈活、方便、快速，重量輕，防銹防腐。 2要求：該氣動(dòng)多功能教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)線(xiàn)，以直列式56工位的機(jī)械加工自動(dòng)線(xiàn)為對(duì)象，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)線(xiàn)的上料、輸送、定位、加緊、加工、松開(kāi)、卸料、檢測(cè)等多種組合動(dòng)作的模擬加工自動(dòng)線(xiàn)設(shè)計(jì)。動(dòng)力為小型壓縮機(jī)組（功率為1.5Kw，氣源壓力為0.40.8Mpa），傳動(dòng)控制元件采用小型氣動(dòng)元件、行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、光電傳感器、電磁傳感器、可編程控制器（PLC）或單片機(jī)等，各種運(yùn)動(dòng)部件設(shè)計(jì)成整體可以更換的模塊式結(jié)構(gòu)，以滿(mǎn)足PLC控制的多樣性和柔性化要求。生產(chǎn)節(jié)拍可柔性調(diào)節(jié)3 始參數(shù)是：1、 采用直列式56工位的機(jī)械加工自動(dòng)線(xiàn)為對(duì)象，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)線(xiàn)的上料、輸送、翻轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)位、定位、加緊、加工、松開(kāi)、卸料、檢測(cè)等多種組合動(dòng)作的模擬加工自動(dòng)線(xiàn)設(shè)計(jì)。2、 動(dòng)力為小型壓縮機(jī)組（功率為1.5Kw，氣源壓力為0.40.8Mpa），傳動(dòng)系統(tǒng)為氣動(dòng)系統(tǒng)；負(fù)載力1050kg，運(yùn)動(dòng)速度03m/min，可調(diào)。3、 檢測(cè)控制元件采用小型氣動(dòng)元件、行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、光電傳感器、電磁傳感器等方式?？刂凭仍?mm以?xún)?nèi)。4、 電氣控制采用可編程控制器（PLC）與繼電控制相結(jié)合的方式。5、輸送采用步伐式間歇方式，工作節(jié)拍在1分30秒2分30秒內(nèi)可調(diào)。圖紙內(nèi)容及張數(shù)1、總體方案設(shè)計(jì)示意圖（三維圖，用CAXA或Pro/E設(shè)計(jì)）： 1張；2、電氣控制和PLC控制系統(tǒng)原理圖(含梯形圖)： 1張3、檢測(cè)控制系統(tǒng)原理圖：1張4、PLC和電氣系統(tǒng)接線(xiàn)圖： 1張5、 PLC程序清單 1份 6、 外購(gòu)件明細(xì)表： 1份7、 自動(dòng)線(xiàn)機(jī)架三維原理圖和結(jié)構(gòu)裝配圖，所有非標(biāo)零件圖： 1套 上述圖紙必須用計(jì)算機(jī)繪圖來(lái)完成。實(shí)物內(nèi)容及要求”其 他1、 說(shuō)明書(shū)一份；2、 處文文獻(xiàn)翻譯；3、 任務(wù)書(shū)；參考文獻(xiàn) 、何存興液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)華中科技大學(xué)出版社，2000，、雷天覺(jué)新編液壓工程手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社，1999，12， 、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（15冊(cè)）機(jī)械工業(yè)出版社，1998，、楊培元液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社，19985、 械制圖手冊(cè)編寫(xiě)組機(jī)械制圖手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社，1998，126、 用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社，、齊占慶機(jī)床電氣控制技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社，進(jìn)度計(jì)劃設(shè)計(jì)起訖時(shí)間工作內(nèi)容地點(diǎn)第6周第7周第7、8周第914周第1516周第17周了解課題，熟悉相關(guān)資料，仔細(xì)閱讀有關(guān)書(shū)籍，到圖書(shū)館查閱有關(guān)資料。 到實(shí)習(xí)工廠(chǎng)、機(jī)制、電工實(shí)驗(yàn)室實(shí)習(xí)和德利化油器廠(chǎng)，全面熟悉有關(guān)課題的實(shí)際內(nèi)容，并提出初步設(shè)計(jì)方案。 完成設(shè)計(jì)方案的確定、初步計(jì)算、元件的選取工作。完成有關(guān)計(jì)算，進(jìn)行自動(dòng)線(xiàn)總裝配圖、氣動(dòng)系統(tǒng)裝配圖和非標(biāo)零件圖的設(shè)計(jì)。完成外文翻譯，整理資料，編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。 參加畢業(yè)答辯。 設(shè)計(jì)室圖書(shū)館主校區(qū)湛江市設(shè)計(jì)室設(shè)計(jì)室答辯室答辯提問(wèn)錄學(xué)生姓名學(xué)號(hào)所在學(xué)院專(zhuān)業(yè)答辯日期答辯時(shí)間答辯組所提問(wèn)題及學(xué)生解答情況（簡(jiǎn)述）答辯小組組長(zhǎng)(簽名) 年 月 日成績(jī)?cè)u(píng)定指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)教師(簽名) 年 月 日答辯小組評(píng)語(yǔ)：答辯小組組長(zhǎng)(簽名) 年 月 日畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）成績(jī)系主任（簽名） 年 月 日審批單位（蓋章） 年 月 日目 錄目錄.1摘要.2一， 應(yīng)用系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2 PLC控制系統(tǒng)類(lèi)型3系統(tǒng)的運(yùn)行方式.3二， 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)工藝要求3設(shè)備狀況4控制功能4I/O點(diǎn)數(shù)和種類(lèi).5三.系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)文件.5 PLC型號(hào)的選擇5確定安排PLC的輸入輸出點(diǎn).11 工藝流程圖與動(dòng)作順序表.14 PLC現(xiàn)場(chǎng)器件的安裝接線(xiàn)較長(zhǎng).15.各模塊程序設(shè)計(jì).15. 附錄：附加外文翻譯21鳴謝.27 參考資料.28【摘要】本文主要介紹以模擬生產(chǎn)實(shí)際的自動(dòng)線(xiàn)為對(duì)象，利用電子、機(jī)械、檢測(cè)技術(shù)融為一體的PLC的控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)PLC控制的多樣性和柔性化控制要求，其中包括PLC的選型，系統(tǒng)的運(yùn)行方式，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的PLC控制，工業(yè)機(jī)械手的PLC控制【關(guān)鍵詞】 PLC、 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、 工業(yè)機(jī)械手【Abstract】The main introduction of this text regards producing the real transfer machine in simulation as the target , utilize control technology of PLC that the electron, machinery, detection technique combine together, realize variety and flexibility that PLC controls control and require，Including the selecting type of PLC, systematic operation way, PLC which walks into the motor controls, PLC of the industry manipulator controls【Key words】PLC,walks into the motor, industry manipulator第一章 應(yīng)用系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì).1 PLC控制系統(tǒng)原理 .2 系統(tǒng)的運(yùn)行方式用PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)有三種運(yùn)行方式,即自動(dòng)、半自動(dòng)和手動(dòng)。1.自動(dòng)運(yùn)行方式。自動(dòng)運(yùn)行方式是控制系統(tǒng)的主要運(yùn)行方式。這種運(yùn)行方式的主要特點(diǎn)是在系統(tǒng)工作過(guò)程中，系統(tǒng)按給定的程序自動(dòng)完成被控對(duì)象的動(dòng)作，不需要人工干預(yù)。系統(tǒng)的啟動(dòng)可由本身的啟動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行也可由發(fā)動(dòng)啟動(dòng)預(yù)告，由操作人員確認(rèn)并按下啟動(dòng)響應(yīng)啟動(dòng)響應(yīng)按鈕后，自動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)。2.半自動(dòng)運(yùn)行方式。這種運(yùn)行方式的特點(diǎn)是系統(tǒng)在啟動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中的某些步驟需要人工干預(yù)才能進(jìn)行下去。半自動(dòng)方式多用于檢測(cè)手段不完善，需要人工判斷或某些設(shè)備不具備自控條件需要人工干涉的場(chǎng)合。3.手動(dòng)運(yùn)行方式。手動(dòng)運(yùn)行方式不是控制系統(tǒng)的主要運(yùn)行方式，而是用于設(shè)備調(diào)試、系統(tǒng)調(diào)整和特殊情況下的運(yùn)行方式，因此它是自動(dòng)運(yùn)行方式的輔助方式。與系統(tǒng)運(yùn)行的方式的設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)，第二章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)工藝要求加工自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的工藝要求是以機(jī)械加工自動(dòng)線(xiàn)為對(duì)象，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)線(xiàn)的上料、輸送、夾緊加工、轉(zhuǎn)位、夾緊加工、松開(kāi)、卸料多種動(dòng)作的模擬加工自動(dòng)線(xiàn)設(shè)計(jì)。采用小型壓縮機(jī)組（功率為.5,氣源壓力為0.40.8Mpa）為動(dòng)力,用小型氣動(dòng)元件、行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、可編程控制器（）來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作要求。設(shè)備狀況自動(dòng)線(xiàn)的上料采用氣缸的動(dòng)作又由相應(yīng)的電磁閥來(lái)控制。自動(dòng)線(xiàn)的輸送動(dòng)作由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)間隔輸送，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的輸送狀況。從輸送帶到夾緊加工過(guò)程是利用簡(jiǎn)單機(jī)械手（）控制對(duì)象實(shí)現(xiàn)工件的加工，再利用機(jī)械手送回由步進(jìn)電機(jī)控制的傳送帶上，繼續(xù)下一個(gè)工位的操作。用簡(jiǎn)單機(jī)械手（）實(shí)現(xiàn)工件的轉(zhuǎn)位加工，用機(jī)械手（）實(shí)現(xiàn)卸料的動(dòng)手，至此完成整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的動(dòng)作過(guò)程。其中機(jī)械手（）、機(jī)械手（）、機(jī)械手（）的全部動(dòng)作都由氣缸驅(qū)動(dòng)，其中上升、下降動(dòng)作由上升下降氣缸完成;夾緊、放松動(dòng)作由夾緊放松氣缸完成；右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)由右轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)氣缸完成。所有氣缸的動(dòng)作又由相應(yīng)的電磁閥來(lái)控制。其中上升下降氣缸和左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)氣缸分別由雙線(xiàn)圈兩位電磁閥控制。上升下降、左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)分別上升下降電磁閥、左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)電磁閥控制。機(jī)械手的放松夾緊氣缸由一個(gè)單線(xiàn)圈兩位置電磁閥控制，當(dāng)該線(xiàn)圈通電時(shí)，機(jī)械手夾緊，該線(xiàn)圈斷電時(shí)，機(jī)械手放松。為了使機(jī)械手在工作過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或半自動(dòng)運(yùn)行，選用限位行程開(kāi)關(guān)（上升、下降、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)位置控制）和光電開(kāi)關(guān)（有工件檢測(cè)）給相應(yīng)電磁閥傳遞啟動(dòng)信號(hào)?？刂乒δ苡晒に囈蠛驮O(shè)備狀況設(shè)計(jì)系統(tǒng)的類(lèi)型、規(guī)模、機(jī)型、模塊、軟件等內(nèi)容。生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)應(yīng)有如下功能要求：（）自動(dòng)操作。系統(tǒng)自動(dòng)操作啟動(dòng)，自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)按要求自動(dòng)運(yùn)行。（） 手動(dòng)操作。就是用按鈕操作對(duì)機(jī)械手和其他動(dòng)作的每一種運(yùn)動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行控制。（） 復(fù)位操作。根據(jù)上述功能要求，控制系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)成單級(jí)控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)各驅(qū)動(dòng)器件的控制。運(yùn)行方式需要選用自動(dòng)運(yùn)行方式和手動(dòng)運(yùn)行方式以實(shí)現(xiàn)不同情況的動(dòng)作要求。I/O點(diǎn)數(shù)和種類(lèi)根據(jù)工藝要求、設(shè)備狀況和控制功能，統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)I/0點(diǎn)數(shù)。手一的輸入點(diǎn)數(shù)：上下限位行程開(kāi)關(guān)，個(gè)；左右限位行程開(kāi)關(guān)，個(gè)；右下限位行程開(kāi)關(guān)（裝料），個(gè)。輸出點(diǎn)：五個(gè)電磁閥線(xiàn)圈。同理：機(jī)械手二有五個(gè)輸入點(diǎn)，五個(gè)輸出點(diǎn)。機(jī)械手三有五個(gè)輸入點(diǎn)。五個(gè)輸出點(diǎn)1)推工件缸有一個(gè)行程開(kāi)關(guān)，一個(gè)接近傳感器，二個(gè)電磁閥線(xiàn)圈。 二個(gè)輸入，二個(gè)輸出。加各種光電開(kāi)關(guān)和手動(dòng)按鈕和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，共有：個(gè)輸入點(diǎn)，個(gè)輸出點(diǎn)?？偝绦蛱菪螆D104自動(dòng)線(xiàn)工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目 錄目錄 1摘要 4第一章：總體方案分析與制定 41.1準(zhǔn)備工作階段51.2 總體設(shè)計(jì)階段61.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6第二章：上料輸送槽設(shè)計(jì) 62.1上料槽的設(shè)計(jì)62.2上料缸的設(shè)計(jì)823上料活塞桿的設(shè)計(jì) 924汽缸耗氣量的設(shè)計(jì) 10第三章：傳輸帶設(shè)計(jì)1031帶型號(hào)的選擇1032初選設(shè)計(jì)參數(shù)1033帶能力的計(jì)算1034帶驅(qū)動(dòng)力所需傳動(dòng)功率的計(jì)算 1135拉緊裝置重錘質(zhì)量的計(jì)算1636靜載荷校核輥?zhàn)佑?jì)算1637運(yùn)載計(jì)算17 第四章：步進(jìn)電機(jī)的選用 1941選用電機(jī)型號(hào)1942驗(yàn)算矩頻特性1943空載摩擦力矩2144加載摩擦力矩2145校核長(zhǎng)速啟動(dòng)21第五章：夾具的設(shè)計(jì)2251定位基準(zhǔn)的選擇2252切削力及夾緊力計(jì)算2253定位誤差的分析24第六章：工業(yè)機(jī)械手 2461夾緊缸2662升降缸28第七章：氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2871耗氣量的計(jì)算2872選擇控制元件2973貯氣罐2974選擇氣動(dòng)輔件3075確定管徑3076壓力損失3177空氣壓力機(jī)的選擇31鳴謝33附錄一：參考資料34附錄二：外文文獻(xiàn)34附錄三：外文文獻(xiàn)翻譯37 【摘要】可編程控制器（PLC）是一種廣泛應(yīng)用于各類(lèi)自動(dòng)化場(chǎng)合的微機(jī)控制器，熟練掌握和應(yīng)用各類(lèi)PLC是對(duì)本專(zhuān)業(yè)學(xué)生的較高要求，為了提高學(xué)生應(yīng)用PLC解決實(shí)際問(wèn)題的能力，本畢業(yè)設(shè)計(jì)以模擬生產(chǎn)實(shí)際的自動(dòng)線(xiàn)為控制對(duì)象，設(shè)計(jì)出一條能滿(mǎn)足PLC和單片機(jī)控制多項(xiàng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)要求，具有現(xiàn)場(chǎng)柔性組合功能的教學(xué)實(shí)驗(yàn)自動(dòng)加工生產(chǎn)線(xiàn)，該自動(dòng)線(xiàn)是一種將電子、計(jì)算機(jī)、機(jī)械、氣動(dòng)、檢測(cè)等技術(shù)融合在一起的先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，以滿(mǎn)足對(duì)學(xué)生的實(shí)踐訓(xùn)練要求?！娟P(guān)鍵詞】生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)計(jì)、自動(dòng)線(xiàn)設(shè)計(jì)、PLC控制、工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)。 【Abstract】The programmable controller(PLC) is a kind of computer controller applied to all kinds of automatic occasions extensively, acquire proficiency in and use all kinds of PLC to be requiring higher to this professional student, for improve student use PLC ability to solve practical problem, this graduation project regards producing the real transfer machine in simulation as the target of controlling, design one can meet PLC and one-chip computer control multiple teaching experiment requests, teaching experiment of making the function up of on-the-spot flexibility processes the production line automatically, transfer machine this electron, computer, machinery, pneumatic one measuring, in order to meet practice in students train the request.【Key words】Production line design, transfer machine design, PLC control, industrial production line.第一章 總體方案分析準(zhǔn)備工作階段 1）調(diào)查研究工作(1)被加工工件的年產(chǎn)綱領(lǐng)，工件在自動(dòng)線(xiàn)上所要完成的工藝內(nèi)容。在自動(dòng)線(xiàn)上的安裝位置。使用條件及其它特殊要求。(2)零件的結(jié)構(gòu)，形狀尺寸。材料，技術(shù)條件以及在機(jī)器中所起的作用。該產(chǎn)品的發(fā)展前途，毛坯的種數(shù)和工件的加工余量。(3)被加工工件原來(lái)的工藝方法、加工質(zhì)量、生產(chǎn)率等情況、國(guó)內(nèi)外類(lèi)似零件的有關(guān)技術(shù)資料。）確定是否適宜建造的自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)(1)分析零件；(2)分析毛坯情況是否適用自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)；由自動(dòng)線(xiàn)的年基本工時(shí)（小時(shí)年）一般規(guī)定按一班制工作時(shí)為小時(shí)年按兩班帛工作時(shí)為小時(shí)年；自動(dòng)線(xiàn)加工對(duì)象的年產(chǎn)納領(lǐng)（件年）；生產(chǎn)節(jié)拍：由下列公式計(jì)算：=； N=自動(dòng)線(xiàn)的生產(chǎn)節(jié)拍（分件）；自動(dòng)化的負(fù)荷率一般為0.650.85復(fù)雜的自動(dòng)線(xiàn)取較低值，簡(jiǎn)單的自動(dòng)線(xiàn)取較高值；產(chǎn)品機(jī)器）的年產(chǎn)量（臺(tái)年）；N每臺(tái)產(chǎn)包含對(duì)象產(chǎn)品（零件）的數(shù)量（件臺(tái)）；備品率；由自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)技術(shù)天津電儀職大編電子工業(yè)出版社出版一書(shū)查得。一般可?。?；萬(wàn)；0.8。小時(shí)年即：（）（件年）分40000(1+8%+2%)=44000件年萬(wàn)臺(tái)時(shí)：分件自動(dòng)線(xiàn)工序節(jié)拍的平衡： ；每一個(gè)工序需要的工作循環(huán)時(shí)間（min）；基本工作時(shí)間（min）,包括切入及切出時(shí)間；工作行程長(zhǎng)度（min）;-分別為切入、及切出長(zhǎng)度(min);-動(dòng)力部件的進(jìn)給量（mm/min）；與不重合的輔助時(shí)間(min),可取為（0.30.5）分，對(duì)主軸需要一位時(shí)可取為0.6分。??；（分/件）。分析產(chǎn)量綱領(lǐng)是否合乎建設(shè)生產(chǎn)線(xiàn) 由于年生產(chǎn)量大，每一工序所需工時(shí)少，有于現(xiàn)代化大生產(chǎn)中，效率所需要求高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，因此還是要用現(xiàn)代化的機(jī)加工比較好。因此由上述所設(shè)計(jì)的，用現(xiàn)代的機(jī)加工是合理的。(3)分析勞動(dòng)條件 由以上計(jì)算得，每一個(gè)工序?qū)嶋H需要的工作循環(huán)時(shí)間分鐘，時(shí)間短，勞動(dòng)強(qiáng)度大，一般適用于機(jī)械手的大加工，所以本設(shè)計(jì)就采用機(jī)械手代勞人力作機(jī)加工，使生產(chǎn)效率大大的提高。1.2總體設(shè)計(jì)階段內(nèi)容：擬定工藝方案，并繪制工序圖及加工示意圖擬定全線(xiàn)自動(dòng)化方案確定自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的總體布局，繪制自動(dòng)線(xiàn)的總聯(lián)系尺寸圖繪制自動(dòng)線(xiàn)周期表對(duì)沒(méi)有充分把握的某些工序，選取工藝及結(jié)構(gòu)，進(jìn)行必要的試驗(yàn)工作。典型切削加工自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn) 機(jī)床工作循環(huán)自動(dòng)化 工件在機(jī)床上的裝卸自動(dòng)化 工件定位與夾緊的自動(dòng)化 工件在工序間的輸送自動(dòng)化 排屑的自動(dòng)化 自動(dòng)線(xiàn)的上料與下料的自動(dòng)化 自動(dòng)線(xiàn)的鏈鎖保護(hù)自動(dòng)化 加工質(zhì)量的自動(dòng)檢驗(yàn)及自動(dòng)控制 刀具的自動(dòng)調(diào)整及自動(dòng)更換 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要進(jìn)行工藝裝備（機(jī)床、夾具、輔助工具、九具、量具）等工作。輸送裝備、液壓、電氣等條件的設(shè)計(jì)工作。第二章 上料輸料槽設(shè)計(jì).1上料槽的設(shè)計(jì)：輸送槽側(cè)壁與工作端面間隙d的計(jì)算原理圖（如圖）;輸料槽側(cè)壁與工件端面間隙的計(jì)算如下：上圖為求輸料槽側(cè)座壁與工件端面間隙d的計(jì)算圖。工件在下滑過(guò)程中工件所受的按摩阻力的不一致性，導(dǎo)致工件偏轉(zhuǎn)，當(dāng)其偏轉(zhuǎn)到兩對(duì)角與輸料槽側(cè)壁接觸時(shí)，就要在接觸的角處產(chǎn)生一個(gè)反作用力，該力與力臂a構(gòu)成一個(gè)力矩，使工件有繞點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)。由圖可知，間隙d大小影響了力矩的大小，d越大轉(zhuǎn)動(dòng)矩越大，當(dāng)d大到一定程度時(shí)，可能產(chǎn)生卡住或完全偏轉(zhuǎn)而失去定向，所以要克服上述現(xiàn)象，應(yīng)使工件對(duì)角線(xiàn)與水平面夾角大于摩擦角r即：(摩擦系數(shù))。由上圖可知B=L+d式中為滑道寬度。由：因?yàn)椋河扇呛瘮?shù)關(guān)系有：當(dāng)考慮在極限位置時(shí)，這樣間隙的最大值為：=另外由于工件長(zhǎng)度存在公差，輸送槽寬度存在制造公差，所以實(shí)際上常用下式確定最大寬度： 保證工件在槽中滾動(dòng)傳送所需要的最小間隙 由5mmmm,所以適合使用要求。 上料缸設(shè)計(jì)上料缸所需的上料力可由下分式算得； k-工作安全系數(shù);a-上料器上的工件個(gè)數(shù);-磨擦系數(shù)；取 m-子一個(gè)工件的質(zhì)量；g-重力加速度； （牛）由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版第五卷機(jī)械工業(yè)出版一書(shū)查得；當(dāng)活塞桿推力工作時(shí)氣缸的直徑F-活塞桿的推力；p-氣缸工作壓力；pa;-載荷率，可由工作頻率定，一般取=0.20.5,現(xiàn)取=0.5.則：由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二怎么每五卷，機(jī)械工業(yè)出版社出版，表：42.2-4缸筒內(nèi)徑系列查得：D=40mm; d/D=0.25;則：d=10mm 由表42.2-5得：活塞桿行徑系列?。篸=10mm,，當(dāng)取D=50mm; d=14mm時(shí)， ； 活塞桿的推力（N）；活塞桿的拉力（N）；D活塞直徑(m);d氣缸工作壓力(pa); 載荷率?。簞t： 333.73N，適合工作要求.選用QGCX系列氣缸，氣缸內(nèi)徑，壓力表為0.6mpa時(shí)，氣缸推力= 353.25333.73N由表：420.2-50QGCX系列的外形尺寸。23活塞桿的計(jì)算：當(dāng)活塞桿的L較小時(shí)，時(shí)，只按強(qiáng)度條件計(jì)算，活塞桿直徑d:；其中：氣缸的推力；活塞桿材料的許用應(yīng)力（Pa）,材料的抗拉強(qiáng)度，（pa）;s-安全系數(shù),s1.4; d為活塞直徑. 活塞桿用鋼，取s=10，則：所以強(qiáng)度條件滿(mǎn)足要求2. 4耗氣量的計(jì)算：氣缸單位時(shí)間壓縮空氣消耗量： （缸前進(jìn)時(shí)（桿伸出時(shí)）桿腔包括桿室缸）壓縮空氣消耗量;D氣缸內(nèi)徑m；S缸的行程m氣缸前進(jìn)（桿伸出）時(shí)完成全行程所需時(shí)間。以上設(shè)計(jì)由自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)技術(shù)電子工業(yè)出版社電儀職大編一本為設(shè)計(jì)參考。第三章 傳輸帶設(shè)計(jì) 1帶型的選擇：根據(jù)工件狀況選擇：膠帆布平帶（由數(shù)層掛腦帆布粘合而成，有開(kāi)邊式和包邊式）特點(diǎn)：抗拉強(qiáng)度大，耐濕性好、價(jià)廉，耐熱，耐油性能差，開(kāi)邊式較柔軟，m/s p500kw,I=92.71+0.02X15X9.81(4.78+8.805) =92.71+39.98=132.69(N)150300.帶速m./s; =1.20;工況系數(shù)見(jiàn)表：2-38正常工作和維護(hù)條件=1；昀能滿(mǎn)足要求。（） 托輥設(shè)計(jì)由新型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)張金成主編，治金工業(yè)出版社1)平行類(lèi)，平等上托輥尺寸如下：?jiǎn)挝?mm帶寬DL軸承AEH1PQD質(zhì)量500mm89mm600mm4G204740800175.5170160M1211.6 2)平行下托輥組:帶寬DL軸承zAH1PQD質(zhì)量500mm89mm600mm4G20479274010014590M1210.43)滾筒的設(shè)計(jì): 初選:DT-型.D=200的滾輪傳動(dòng)滾筒平均表面壓強(qiáng),傳動(dòng)滾筒平均表面壓強(qiáng)不得超過(guò)圖,其最大的允許值,滾筒直徑的計(jì)算公式為:D=為滾筒表面壓強(qiáng)mpa;B帶寬mm;為圓包角。為圓周力；所以初選適合。安裝尺寸如下：DLh50020060011449514070100120M1233H1dbn-dy702016222-m8x1第四章 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選用：4選電機(jī)型號(hào)步矩角：初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為相數(shù)為步矩角，電壓為。相電流為，最大轉(zhuǎn)矩為0.74，最高空載起動(dòng)頻率為HZ;轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：0.701X;外形尺寸：外徑mm; 長(zhǎng)度：70mm;軸徑mm驗(yàn)算步矩角與脈沖當(dāng)量的適合條件：； 2驗(yàn)算矩頻特性：步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩是指電機(jī)的電位轉(zhuǎn)矩（靜止?fàn)顟B(tài)），步進(jìn)電機(jī)的名義起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其與最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版，機(jī)械工業(yè)出版社出版，反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)表：.7NM查機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)表得：.選電機(jī)型號(hào)時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足步進(jìn)電機(jī)所需起動(dòng)力矩小于步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩即：；附加摩擦力矩。；為傳動(dòng)系統(tǒng)各部件慣量折算到電機(jī)軸上的總等效傳動(dòng)慣量（kgcm） 為電機(jī)最大角加速度（rad/）t運(yùn)動(dòng)部件從靜止啟動(dòng)加速到最大快速速度所需的時(shí)間（s）為運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度（mm/min）; 為脈沖當(dāng)量（mm/脈沖）為選步進(jìn)電機(jī)的步矩角（度/秒）；=0.534(Nm)43空載摩擦力矩 其中：G為運(yùn)動(dòng)部件的總重力（N）傳動(dòng)摩擦系數(shù)；I為傳動(dòng)比；傳動(dòng)系統(tǒng)總效率。一般取=0.70.85; =0.85 圓滾輪的圓周長(zhǎng)（ cm） 4加摩擦力矩 為運(yùn)動(dòng)牽引力；預(yù)緊帶輪傳動(dòng)效率，一般以0.9;從上式可看出：電機(jī)初選滿(mǎn)足要求。4，5校核長(zhǎng)速啟動(dòng)： 突變啟動(dòng)在電機(jī)中很多用到故不需校核；而升速啟動(dòng)，是步進(jìn)電機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始升速在零時(shí)刻，啟動(dòng)頻率為零，在一段時(shí)間內(nèi)，按一定的升速規(guī)律升速，啟動(dòng)結(jié)束時(shí)，步進(jìn)電機(jī)達(dá)到了最高運(yùn)行速度。 查看所選電機(jī)55BF009曲線(xiàn)圖，已知空載啟動(dòng)動(dòng)力矩為：60.512()查得：允許啟動(dòng)的頻率為600HZ，所以啟動(dòng)頻率應(yīng)小于允許啟動(dòng)頻率600HZ，才能保證不會(huì)發(fā)生丟步。第五章 夾具設(shè)計(jì)51 定位基準(zhǔn)的選擇：由零件可知：連桿大端加工的尺寸有兩端面距離，表面粗糙度為6.3和羰面到小頭端的中心距離為：，為了使定位誤差為零，應(yīng)該選用以大孔和連桿表面加工大頭孔的剝邊銷(xiāo)一起定位，為了提高加工效率，現(xiàn)用把羰面銑刀對(duì)三個(gè)面同時(shí)進(jìn)行加工。同時(shí)，為了縮短輔助時(shí)間，準(zhǔn)備采用氣動(dòng)夾緊。5.2切削力及夾緊力計(jì)算： 由實(shí)用加工工藝手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社出版； 九具：選用圓柱端面銑刀 刀片材料：高速鋼 刀桿尺寸：50X50 GB1115-85 細(xì)齒：，刀具內(nèi)徑孔22mm；夾緊力：由簡(jiǎn)明銑工手冊(cè)賈風(fēng)桐主編。機(jī)械工業(yè)出版社出版。表：3-13查得： 其中：-為系數(shù)； -為背吃刀量；-為每齒進(jìn)給量;a- 為側(cè)吃刀量；z-為銑刀齒數(shù)；-為銑刀直徑；n-為銑刀轉(zhuǎn)數(shù)。：3-14所以：=774（N）當(dāng)三把刀銑削時(shí)：水平分力：垂直分力：在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù)其中：為基本安全系數(shù)，?。?.5 為加工性質(zhì)系數(shù)，?。?.1; 為刀具鈍化系數(shù)，?。?.1 為斷續(xù)切削系數(shù)，取1.1則：選用氣缸斜楔夾緊機(jī)構(gòu)，楔角a=,其結(jié)構(gòu)形式選區(qū)用型，則擴(kuò)力比i=3.42，則為克服水平切削力，實(shí)際夾緊力應(yīng)為：故： ，其中為夾具定痊面及夾緊面上的表面摩擦系數(shù)當(dāng)推力 作功時(shí)：=112.53m 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版第五卷，機(jī)械工業(yè)貶出版，表：42.2-4缸筒內(nèi)徑系列查得：D=125mm.由得d=31.25.由表42.1-5活塞桿直徑系列查得砸碎2mm。選用氣缸D=125mm，當(dāng)壓縮空氣單位壓力p=0.5Mpa時(shí)，氣缸推力為3900W，由已知斜楔機(jī)構(gòu)的拉力比I=3.42,故用氣缸產(chǎn)生的實(shí)際夾緊力為：3900X3.42=13338(W)，此時(shí)，氣應(yīng)大于所需的10198.92的夾緊力，故夾具可安全工作。5.3定位誤差分析 由平面圖所示在零件的圖樣中，零件設(shè)有平等度或垂直度等的定位誤差，所以按標(biāo)注一般的定位誤差分析研究，夾具能滿(mǎn)足使用要求的。第六章 工業(yè)機(jī)械手6夾緊缸1）夾緊力的計(jì)算 其中：為摩擦系數(shù)，G為零件重量。則：,其中：I為安全系數(shù)，取I=2;則： 2）缸徑計(jì)算當(dāng)拉力做功時(shí)： 其中：D活塞直徑；p氣缸工作壓力；p=0.6;-載荷率由于工作頻率高，一般?。海籨活塞桿直徑一般?。篸/D=0.20.3；取d/D=0.25(m)則：=38.88mm由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二怎么每五卷，機(jī)械工業(yè)出版社出版，表：42.2-4缸筒內(nèi)徑系列查得：D=40mm; d/D=0.25;則：d=10mm 由表42.2-5得：活塞桿行徑系列?。篸=10mm,，當(dāng)取D=50mm; d=14mm時(shí)，； 活塞桿的推力（N）； 活塞桿的拉力（N）；D活塞直徑(m);d氣缸工作壓力(pa); 載荷率取：則： 333.73W，適合工作要求.選用QGCX系列氣缸，氣缸內(nèi)徑，壓力表為0.6mpa時(shí)，氣缸推力= 353.25333.73w由表：42.22-50QGCX系列的外形尺寸。3)活塞桿的計(jì)算：當(dāng)活塞桿的L較小時(shí)，時(shí)，只按強(qiáng)度條件計(jì)算，活塞桿直徑d:；其中：氣缸的推力；活塞桿材料的許用應(yīng)力（Pa）,材料的抗拉強(qiáng)度，（pa）;s-安全系數(shù),s1.4; d為活塞直徑. 活塞桿用鋼，取s=10，則：所以強(qiáng)度條件滿(mǎn)足要求。 4) 筒壁厚的計(jì)算按薄壁筒公式計(jì)算：J氣缸筒的壁厚mm； D氣缸筒子內(nèi)徑mm；扣帽子缸筒試驗(yàn)壓力，一般取=1.59P氣缸筒壓力（Pa）缸筒材料許用應(yīng)力（Pa）=； 材料抗拉強(qiáng)度s安全系數(shù)，一般?。簊=68,取s=8則：由表42.2-9氣缸壁厚查得：Q235有D=,5mm3mm所以適合使用要求。6升降缸1）由國(guó)家ISO標(biāo)準(zhǔn)查得系列的重量為1.57kg.則：重力為1.57X9.8=15.39(N)由于作用在第二個(gè)升降缸活塞桿上的壓力除了第一個(gè)夾緊缸外還有以工業(yè)機(jī)器手相連接橫梁，所以考慮到其它有重力，所在作用在第二個(gè)升降缸工的壓力為：-是安全系數(shù)，取：30由于升降機(jī)是推力做功：即：，為氣缸直徑(mm);為氣缸推力，（）。載荷率，則：由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版第五卷，工業(yè)出版社出版，表42.2-4缸筒內(nèi)徑系列查得D=50mm; 活塞桿的直徑：由經(jīng)驗(yàn)得：d/D=0.25則：d=50X0.25=12.5mm。由表42.2-5活塞桿直徑查得，?。篸=14mm驗(yàn)算：當(dāng)D=50mm, d=14mm時(shí)， 其中： F活塞桿的推力（N）；D活塞桿的直徑（mm）P氣缸工作壓力（pa）=0.6;為載荷率，則：461.7（N）適合工作要求。由表42。2-21 QGA系列后法蘭式氣缸外形及安裝尺寸： 2） 活塞桿的驗(yàn)算： 由于氣缸行程大，所按縱向彎曲限力驗(yàn)算： 氣缸受軸向壓力以后會(huì)產(chǎn)生軸向彎曲，當(dāng)縱向力達(dá)到極限力以后活塞桿會(huì)產(chǎn)生永久性彎曲變形，出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。 由：長(zhǎng)細(xì)比：r/R=85時(shí)：L-活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度mm H 活塞桿菌橫載面積； R活塞桿橫載面回轉(zhuǎn)半徑。實(shí)心桿R=d/4;n系數(shù)，取n=1；f材料強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值，取f=49XPaa系數(shù)對(duì)鋼?。?/5000；則：=30522。834（N）461.7N適合使用要求。） 筒壁厚的計(jì)算按薄壁筒公式計(jì)算：J氣缸筒的壁厚mm； D氣缸筒子內(nèi)徑mm；扣帽子缸筒試驗(yàn)壓力，一般取=1.59P氣缸筒壓力（Pa）缸筒材料許用應(yīng)力（Pa）=； 材料抗拉強(qiáng)度s安全系數(shù)，一般?。簊=68,取s=8則：由表42.2-9氣缸壁厚查得：Q235有選用QGA11系列后法蘭式氣缸：行程：s=03000取s=300mm;氣缸前進(jìn)時(shí)完全行程的時(shí)間=3s;查ISO900國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GQA1140氣缸重量m=3.52kg;由于第三個(gè)氣缸是轉(zhuǎn)缸作旋轉(zhuǎn)用，選用D=63mm,d=16mm,推力為1700N適用于推拉旋轉(zhuǎn)。S=50mm,=2s 第七章 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)71耗氣量的計(jì)算：氣缸單位時(shí)間壓縮空氣消耗量： -（缸前進(jìn)時(shí)（桿伸出時(shí)）桿腔包括桿室缸）壓縮空氣消耗量;D氣缸內(nèi)徑mm；S缸的行程mm氣缸前進(jìn)（桿伸出）時(shí)完成全行程所需時(shí)間。夾緊缸：升降缸：旋轉(zhuǎn)缸：72選擇控制元件 ） 選擇各型號(hào)閥； 根據(jù)系統(tǒng)對(duì)控制元件工作壓力及流量的要求，按照氣動(dòng)回路原理初選各控制閥如下：主控制換向閥：由于名氣缸要求的工作壓力P=0 .6Mpa，流量為最大的一個(gè)為Q=查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版第五卷表42.6-14初選YVZ的通徑為15mm，其額定流量為Q=。故初選其型號(hào)為YVZ5320。節(jié)流閥：因?yàn)楦鳉飧讱饬髁坑兴煌?，在壓力一定的條件下，需要通過(guò)節(jié)流進(jìn)行壓力控制，由其流量和工作壓力，可選用QLAL6節(jié)流閥。73貯氣罐貯存壓縮空氣，調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)備用氣量與空壓機(jī)流量之間的平衡為目的，則有：貯存氣罐容積（）;空壓機(jī)供氣量。/st氣動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)備裝置消耗的自由空氣流量/s大氣壓力；貯存罐中氣體能夠上升達(dá)到的最高壓力mpa為貯氣罐中氣體允許下降到的最低壓力mpa 代入數(shù)值得；0.5652取D=30mm,貯氣罐的高度為其內(nèi)徑的23倍。得；h=80mm.74選擇氣動(dòng)輔件輔件的選擇與控制元件相適應(yīng)，選擇氣動(dòng)三元件，型號(hào)為：398.213G1/875確定管徑： 1) 按各管徑與氣動(dòng)元件通徑相一臻的原則，初定各段管徑。同時(shí)考慮各缸不同的工作的特點(diǎn)，按其中用氣量最大的缸主控閥的通徑初步確定oe段的管徑也是25mm .而總氣源管yo段的管徑，考慮為同時(shí)供氣、由流量為供給各缸流量之和的關(guān)系：可導(dǎo)出：d=取標(biāo)準(zhǔn)管徑為：mm.2)驗(yàn)算壓力損失供氣管y處到缸進(jìn)氣口處的損失（因缸的管路較細(xì)，損失要比缸管路的大）是否允許范圍內(nèi)。沿程壓力損失由式：式中沿程壓力損失；d管內(nèi)徑，d0.04m；l管長(zhǎng)，l=0.6m;v管中流速，.8m/s;沿程阻力系數(shù)，由雷諾數(shù)和管壁相對(duì)粗糙度確定。根據(jù)溫度，由表.查得運(yùn)動(dòng)粘度v=，根據(jù)、查得有關(guān)手冊(cè)得：，溫度，壓力.4Mpa時(shí)值可由式（42.1-2、41.6-4算出：o-e段的沿程壓力損失：由式：可查得：e-x段沿程壓力損失：由y-x的所有沿程壓力損失：7.6壓力損失：1) 局部壓力損失(1)流經(jīng)管路中的局部壓力損失：部阻力系數(shù)：(2)流經(jīng)元、輔件的壓力損失，流經(jīng)減壓閥的壓力損失較小可忽略不計(jì)，其余：查表得42.6-15得：(3)總局部壓力損失：2)總壓力損失：考慮排氣口消聲器等末計(jì)入的壓力損失：從：的計(jì)算可知，壓力損失主要在氣動(dòng)元、輔件上，所以在不要精確計(jì)算的場(chǎng)合，可不細(xì)算，只要在安全系數(shù)中取較大值就可以了。執(zhí)行元件需工作壓力p=0.4Mpa，壓力損失說(shuō)明供氣壓力滿(mǎn)足了執(zhí)行元件需要的工作壓力，故以上選擇的通徑和管徑是可以的。8）空氣壓力機(jī)的選擇在選擇空壓機(jī)之前，必須算出自由空氣量（一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的流量）氣缸的用氣量和下式計(jì)算：式中：一臺(tái)用氣設(shè)備上的氣缸總用氣量；n-用氣設(shè)備臺(tái)數(shù)，五臺(tái)氣缸同時(shí)動(dòng)作。M一臺(tái)設(shè)備上的用氣執(zhí)行元件個(gè)數(shù)，A一臺(tái)設(shè)備中某一氣缸在一個(gè)周期內(nèi)的平均用氣量。t某個(gè)氣缸一個(gè)單行程的時(shí)間，某設(shè)備的一次工作循環(huán)時(shí)間。同時(shí)設(shè)備利用系數(shù)漏損系數(shù)；備用系數(shù)則：氣缸的用氣量：查手冊(cè)選用型號(hào)為：0.1/7，排氣量為：,排氣壓力為：.6a。電機(jī)功率為：1.5kw. 鳴謝在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我有很多收獲，首先把我?guī)啄陙?lái)所學(xué)的知識(shí)做了一次系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，更深一步了解了所學(xué)的知識(shí)，培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，也使我學(xué)會(huì)怎樣更好的利用圖書(shū)館，網(wǎng)絡(luò)查找資料和運(yùn)用資料，還使我學(xué)會(huì)如何與同學(xué)共同討論問(wèn)題。同時(shí)也遇到很多問(wèn)題，如設(shè)計(jì)綜合考慮不夠周全。但這對(duì)我以后的工作有很大的幫助,今后我會(huì)在工作中不斷的學(xué)習(xí),努力的提高自己的水平。最后感謝學(xué)校、學(xué)院各位老師給我的教育和培養(yǎng)，特別感謝我的導(dǎo)師給我精心的指導(dǎo)。設(shè)計(jì)參考資料： 1、自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)技術(shù) 天津電儀職大編 電子工業(yè)出版；2、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（15冊(cè)） 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組 機(jī)械工業(yè)出版社，1998；3、運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè) 運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)編輯委員會(huì)編 代學(xué)工業(yè)出版；4、新型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 張釣主編 冶金工業(yè)出版社；5、實(shí)用加工工藝手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)組編 機(jī)械工業(yè)出版社；6、機(jī)械零件手冊(cè)周開(kāi)勤. 北京：高等教育出版社，1994；7、簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè).朱龍根.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997；8、畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖 馬曉湘 鐘均祥 主編 華南理工大學(xué)出版社；9、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè) 楊黎明 主編 國(guó)防工業(yè)出版社；10、機(jī)械制圖手冊(cè)機(jī)械制圖手冊(cè)編寫(xiě)組 機(jī)械工業(yè)出版社，1998，12；11、液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)何存興 華中科技大學(xué)出版社，2000；12、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè)第三版，龔桂義 主編；哈爾濱工業(yè)大學(xué)；13、機(jī)械零件手冊(cè) 周開(kāi)勒 主編 高等教育出版社35附錄外文文獻(xiàn)原文： Simple Manipulator And The Control Of ItAlong with the social production progress and people life rhythm is accelerating, people on production efficiency also continuously put forward new requirements. Because of microelectronics technology and calculation software and hardware technology rapid development and modern control theory, the perfection of the fast development, the robot technology pneumatic manipulator system because its media sources do not pollute the environment, simple and cheap components, convenient maintenance and system safety and reliability characteristic, has penetrated into every sector of the industrial field, in the industrial development plays an important role. This article tells of the pneumatic control robots, furious manipulator XY axis screw group, the turntable institutions, rotating mechanical parts base. Main effect is complete mechanical components handling work, to be placed in different kinds of line or logistics pipeline, make parts handling, transport of goods more quick and convenient.Matters of the manipulator axial linkage simple structure and action processManipulator structure, as shown in figure 1 below have accused of manipulator (1), XY axis screw group (2), the turntable institutions (3), rotating base (4), etc.Figure 1 Manipulator Structure Its motion control mode is: (1) can rotate by servomotor Angle for 360 breath control manipulator (photoelectric sensor sure start 0 point); (2) by stepping motor drive screw component make along the X, Y manipulators move (have X, Y axis limit switches); (3) can rotates 360 can drive the turntable institutions manipulators and bushings free rotation (its electric drag in part by the dc motivation, photoelectric encoder, close to switch etc); (4) rotating base main support above 3 parts; (5) gas control manipulator by pressure control (Zhang close when pressed on, put inflatable robot manipulators loosen) when gas.Its working process for: when the goods arrived, manipulator system begins to move; Stepping motor control, while the other start downward motion along the horizontal axis of the step-motor controller began to move exercise; Servo motor driver arrived just grab goods manipulators rotating the orientation of the place, then inflatable, manipulator clamped goods.Vertical axis stepper motor drive up, the other horizontal axis stepper motor driver started to move forward; rotary DC motor rotation so that the whole robot motion, go to the cargo receiving area; longitudinal axis stepper motor driven down again, arrived at the designated location, Bleed valve, mechanical hand release the goods; system back to the place ready for the next action.II.Device controlTo achieve precise control purposes, according to market conditions, selection of a variety of keycomponents as follows:1. Stepper motor and drive Mechanical hand vertical axis (Y axis) and horizontal (X axis) is chosen Motor Technology Co., Ltd. Beijing Stone 42BYG250C type of two-phase hybrid stepping motor, step angle of 0.9 / 1.8 , current is 1.5A. M1 is the horizontal axis motor driven manipulator stretch, shrink; M2 is the vertical axis motor driven manipulator rise and fall. The choice of stepper motor drive is SH-20403 type, the drive uses 10 40V DC power supply, H-phase bridge bipolar constant current drive, the maximum output current of 3A of the 8 optional, maximum fine of 64 segments of 7 sub-mode optional optical isolation, standard single-pulse interface, with offline capabilities to maintain semi-sealed enclosure can be adapted to environmental conditions even worse, provide semi-current energy-saving mode automatically. Drive the internal switching power supply design to ensure that the drive can be adapted to a wide voltage range, the user can according to their circumstances to choose between the 10 40VDC. Generally the higher rated power supply voltage can improve high-speed torque motor, but the drive will increase the loss and temperature rise. The maximum output drive current is 3A / phase (peak), six drive-panel DIP switch on the first three can be combined 5,6,7 8 out of state, corresponding to the 8 kinds of output current from 0.9A to 3A to meet the different motors. The drive can provide full step, half step improvement, subdivision 4, 8 segments, 16 segments, 32 segments and 64 segments of 7 operating modes. The use of six of the drive panel DIP switches 1,2and3 can be combined from three different states. 2. Servo motors and drives Manipulator with Panasonic servo motor rotational movement A series of small inertia MSMA5AZA1G, the rated 50W, 100/200V share, rotary incremental encoder specifications (number of pulses 2500p / r, resolution of 10000p / r, Lead 11 lines) ; a seal, no brakes, shaft with keyway connections. The motor uses Panasonics unique algorithms, the rate increased by 2 times the frequency response, to 500Hz; positioning over the past adjust the scheduled time by Panasonic servo motor products for the V Series of 1 / 4. With the resonance suppression, control, closed loop control, can make up for lack of mechanical rigidity, in order to achieve high positioning accuracy can also be an external grating to form closed loop control to further improve accuracy. With a conventional automatic gain adjustment and real-time automatic gain Interest adjustment in the automatic gain adjustment methods, which also has RS-485, RS-232C communication port, the host controller can control up to 16 axes. Servo motor drives are a series MSDA5A3A1A, applicable to small inertia motor.3. DC machine 360 swing of the turntable can be a brushless DC motor driven organization, the system is chosen when the profit company in Beijing and the 57BL1010H1 brushless DC motor, its speed range, low-speed torque, smooth running, low noise, high efficiency. Brushless DC motor drive using the Beijing and when Lees BL-0408 produced by the drive, which uses 24 48V DC power supply, a start-stop and steering control, over current, overvoltage and locked rotor protection, and there is failure alarm output external analog speed control, braking down so fast. 4. Rotary encoder Can swing 360 in the body on the turntable, fitted with OMRON E6A2 produced incremental rotary encoder, the encoder signals to the PLC, to achieve precise positioning of rotary bodies. 5. PLC Selection According to the system design requirements, the choice of OMRON CPM2A produced minicomputer. CPM2A in a compact unit integrated with a variety of properties, including the synchronization pulse control, interrupt input, pulse output, analog set and clock functions. CPM2A the CPU unit is a stand-alone unit, capable of handling a wide range of application of mechanical control, it is built in the device control unit for the ideal product. Ensure the integrity of communications and personal computers, other OMRON PC and OMRON Programmable Terminal communication. The communication capability allows the robot to Axis simple easy integration into industrial control systems.III. Software programming 1. Software flow chart PLC programming flow chart is based. Only the design flow, it may be smooth and easy to prepare and write a statement form the ladder, and ultimately complete the process design. So write a flow chart of program design is critical to the task first thing to do. Axis Manipulator based on simple control requirements, drawing flow chart shown in Figure 2.Figure 2 Software flow chart2. Program partBecause space is limited, here only paper listed the first two program segment for readers see. Figure 3 Program part IV. ConclusionAxis simple robot state by the various movements and PLC control, the robot can not only meet the manual, semi-automatic mode of operation required for such a large number of buttons, switches, position detection point requirements, but also through the interface components and Computer Organization PLC industrial LAN, network communication and network control. Axis simple robot can be easily embedded into industrial production pipeline.中文譯文：簡(jiǎn)易機(jī)械手及控制隨著社會(huì)生產(chǎn)不斷進(jìn)步和人們生活節(jié)奏不斷加快,人們對(duì)生產(chǎn)效率也不斷提出新要求。由于微電子技術(shù)和計(jì)算軟、硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展和現(xiàn)代控制理論的不斷完善,使機(jī)械手技術(shù)快速發(fā)展,其中氣動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)由于其介質(zhì)來(lái)源簡(jiǎn)便以及不污染環(huán)境、組件價(jià)格低廉、維修方便和系統(tǒng)安全可靠等特點(diǎn),已滲透到工業(yè)領(lǐng)域的各個(gè)部門(mén),在工業(yè)發(fā)展中占有重要地位。本文講述的氣動(dòng)機(jī)械手有氣控機(jī)械手、XY軸絲杠組、轉(zhuǎn)盤(pán)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)基座等機(jī)械部分組成。主要作用是完成機(jī)械部件的搬運(yùn)工作,能放置在各種不同的生產(chǎn)線(xiàn)或物流流水線(xiàn)中,使零件搬運(yùn)、貨物運(yùn)輸更快捷、便利。一.四軸聯(lián)動(dòng)簡(jiǎn)易機(jī)械手的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作過(guò)程機(jī)械手結(jié)構(gòu)如下圖1所示,有氣控機(jī)械手(1)、XY軸絲杠組(2)、轉(zhuǎn)盤(pán)機(jī)構(gòu)(3)、旋轉(zhuǎn)基座(4)等組成。圖1其運(yùn)動(dòng)控制方式為：(1)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)可旋轉(zhuǎn)角度為360的氣控機(jī)械手(有光電傳感器確定起始0點(diǎn));(2)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠組件使機(jī)械手沿X、Y軸移動(dòng)(有x、y軸限位開(kāi)關(guān));(3)可回旋360的轉(zhuǎn)盤(pán)機(jī)構(gòu)能帶動(dòng)機(jī)械手及絲杠組自由旋轉(zhuǎn)(其電氣拖動(dòng)部分由直流電動(dòng)機(jī)、光電編碼器、接近開(kāi)關(guān)等組成);(4)旋轉(zhuǎn)基座主要支撐以上3部分;(5)氣控機(jī)械手的張合由氣壓控制(充氣時(shí)機(jī)械手抓緊,放氣時(shí)機(jī)械手松開(kāi))。其工作過(guò)程為：當(dāng)貨物到達(dá)時(shí),機(jī)械手系統(tǒng)開(kāi)始動(dòng)作;步進(jìn)電機(jī)控制開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng),同時(shí)另一路步進(jìn)電機(jī)控制橫軸開(kāi)始向前運(yùn)動(dòng);伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)到達(dá)正好抓取貨物的方位處,然后充氣,機(jī)械手夾住貨物。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)縱軸上升,另一個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫軸開(kāi)始向前走;轉(zhuǎn)盤(pán)直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使機(jī)械手整體運(yùn)動(dòng),轉(zhuǎn)到貨物接收處;步進(jìn)電機(jī)再次驅(qū)動(dòng)縱軸下降,到達(dá)指定位置后,氣閥放氣,機(jī)械手松開(kāi)貨物;系統(tǒng)回位準(zhǔn)備下一次動(dòng)作。二.控制器件選型為達(dá)到精確控制的目的,根據(jù)市場(chǎng)情況,對(duì)各種關(guān)鍵器件選型如下：1.步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器機(jī)械手縱軸(Y軸)和橫軸(X軸)選用的是北京四通電機(jī)技術(shù)有限公司的42BYG250C型兩相混合式步進(jìn)電機(jī),步距角為0.9/1.8,電流1.5A。M1是橫軸電機(jī),帶動(dòng)機(jī)械手機(jī)構(gòu)伸、縮;M2是縱軸電機(jī),帶動(dòng)機(jī)械手機(jī)構(gòu)上升、下降。所選用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是SH-20403型,該驅(qū)動(dòng)器采用1040V直流供電,H橋雙極性恒相電流驅(qū)動(dòng),最大3A的8種輸出電流可選,最大64細(xì)分的7種細(xì)分模式可選,輸入信號(hào)光電隔離,標(biāo)準(zhǔn)單脈沖接口,有脫機(jī)保持功能,半密閉式機(jī)殼可適應(yīng)更惡劣的工況環(huán)境,提供節(jié)能的自動(dòng)半電流方式。驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì),保證了驅(qū)動(dòng)器可適應(yīng)較寬的電壓范圍,用戶(hù)可根據(jù)各自情況在1040VDC之間選擇。一般來(lái)說(shuō)較高的額定電源電壓有利于提高電機(jī)的高速力矩,但卻會(huì)加大驅(qū)動(dòng)器的損耗和溫升。本驅(qū)動(dòng)器最大輸出電流值為3A/相(峰值),通過(guò)驅(qū)動(dòng)器面板上六位撥碼開(kāi)關(guān)的第5、6、7，三位可組合出8種狀態(tài),對(duì)應(yīng)8種輸出電流,從0.9A到3A以配合不同的電機(jī)使用。本驅(qū)動(dòng)器可提供整步、改善半步、4細(xì)分、8細(xì)分、16細(xì)分、32細(xì)分和64細(xì)分7種運(yùn)行模式,利用驅(qū)動(dòng)器面板上六位撥碼開(kāi)關(guān)的第1、2、3，三位可組合出不同的狀態(tài)。2.伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作采用松下伺服電機(jī)A系列小慣量MSMA5AZA1G,其額定輸出50W、100/200V共用,旋轉(zhuǎn)編碼器規(guī)格為增量式(脈沖數(shù)2500p/r、分辨率10000p/r、引出線(xiàn)11線(xiàn));有油封,無(wú)制動(dòng)器,軸采用鍵槽連接。該電機(jī)采用松下公司獨(dú)特算法,使速度頻率響應(yīng)提高2倍,達(dá)到500Hz;定位超調(diào)整定時(shí)間縮短為以往松下伺服電機(jī)產(chǎn)品V系列的1/4。具有共振抑制功能、控制功能、全閉環(huán)控制功能,可彌補(bǔ)機(jī)械的剛性不足,從而實(shí)現(xiàn)高速定位,也可通過(guò)外接高精度的光柵尺,構(gòu)成全閉環(huán)控制,進(jìn)一步提高系統(tǒng)精度。具有常規(guī)自動(dòng)增益調(diào)整和實(shí)時(shí)自動(dòng)增益調(diào)整兩種自動(dòng)增益調(diào)整方式,還配有RS-485、RS-232C通信口,使上位控制器可同時(shí)控制多達(dá)16個(gè)軸。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器為A系列MSDA5A3A1A,適用于小慣量電動(dòng)機(jī)。3.直流電機(jī)可回旋360的轉(zhuǎn)盤(pán)機(jī)構(gòu)有直流無(wú)刷電機(jī)帶動(dòng),系統(tǒng)選用的是北京和時(shí)利公司生產(chǎn)的57BL1010H1無(wú)刷直流電機(jī),其調(diào)速范圍寬、低速力矩大、運(yùn)行平穩(wěn)、低噪音、效率高。無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器使用北京和時(shí)利公司生產(chǎn)的BL-0408驅(qū)動(dòng)器,其采用2448V直流供電,有起停及轉(zhuǎn)向控制、過(guò)流、過(guò)壓及堵轉(zhuǎn)保護(hù),且有故障報(bào)警輸出、外部模擬量調(diào)速、制動(dòng)快速停機(jī)等特點(diǎn)。4.旋轉(zhuǎn)編碼器在可回旋360的轉(zhuǎn)盤(pán)機(jī)構(gòu)上,安裝有OMRON公司生產(chǎn)的E6A2增量型旋轉(zhuǎn)編碼器,編碼器將信號(hào)傳給PLC,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤(pán)機(jī)構(gòu)的精確定位。5. PLC的選型根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求,選用OMRON公司生產(chǎn)的CPM2A小型機(jī)。CPM2A在一個(gè)小巧的單元內(nèi)綜合有各種性能,包括同步脈沖控制、中斷輸入、脈沖輸出、模擬量設(shè)定和時(shí)鐘功能等。CPM2A的CPU單元又是一個(gè)獨(dú)立單元,能處理廣泛的機(jī)械控制應(yīng)用問(wèn)題,所以它是在設(shè)備內(nèi)用作內(nèi)裝控制單元的理想產(chǎn)品。完整的通信功能保證了與個(gè)人計(jì)算機(jī)、其它OMRON PC和OMRON可編程終端的通信。這些通信能力使四軸聯(lián)動(dòng)簡(jiǎn)易機(jī)械手能方便的融合到工業(yè)控制系統(tǒng)中。三.軟件編程1.軟件流程圖流程圖是PLC程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。只有設(shè)計(jì)出流程圖,才可能順利而便捷地編寫(xiě)出梯形圖并寫(xiě)出語(yǔ)句表,最終完成程序的設(shè)計(jì)。所以寫(xiě)出流程圖非常關(guān)鍵也是程序設(shè)計(jì)首先要做的任務(wù)。依據(jù)四軸聯(lián)動(dòng)簡(jiǎn)易機(jī)械手的控制要求,繪制流程圖如圖2所示。圖2.軟件流程圖2.程序部分由于論文篇幅有限,這里只列出了開(kāi)始兩段程序,供讀者參閱,見(jiàn)圖3。圖3 程序列表四.結(jié)束語(yǔ)四軸聯(lián)動(dòng)簡(jiǎn)易機(jī)械手的各個(gè)動(dòng)作和狀態(tài)都由PLC控制,不僅能滿(mǎn)足機(jī)械手的手動(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)等操作方式所需的大量按扭、開(kāi)關(guān)、位置檢測(cè)點(diǎn)的要求,更可通過(guò)接口元器件與計(jì)算機(jī)組成PLC工業(yè)局域網(wǎng),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信與網(wǎng)絡(luò)控制。使四軸聯(lián)動(dòng)簡(jiǎn)易機(jī)械手能方便地嵌入到工業(yè)生產(chǎn)流水線(xiàn)中。