毕业论文
气动直角坐标型搬运机械手设计
Design of pneumatic rectangular coordinate handling manipulator 学 院： 工学院 系 别： 机电系 专业年级： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 09124059 指导教师： 气动直角坐标型搬运机械手设计
摘 要
本次毕业设计题目为面向包装生产线的气动直角坐标型搬运机械手设计，为对题目的进一步细化以明确设计内容，设计初始阶段设定了一个更为明确的工作条件：包装生产线中玻璃瓶饮料装箱过程中搬运动作的实现，具体的工作描述为：规格500ml的常见啤酒装箱的实现，12瓶装每箱，手部实现模块化，有可拆卸性及与相同模块一定的互换性。本论文为本次设计的技术说明书，论文包括一些基本的机械手知识介绍和对设计题目的经一步细化确定及整个设计的完整过程。设计先从手部的结构及整体的架构开始，完成手部设计（确定负载为进一步气缸选型），整体架构设计（确定行程为进一步气缸选型）后，进而进行气缸的选型，气动回路的设计及电磁阀等控制元件的选择，最后选择PLC进行流程分析编写梯形图及程序，完成整体的设计，最后进行各部分检测优化，完成全部设计。
关键词：机械手 气动 包装生产线 直角坐标型 PLC
I
Design of pneumatic rectangular coordinate
handling manipulator
Abstract
The topic of this graduation project is to design a pneumatic rectangular coordinate
handling manipulator cater to packaging production line. To make the topic be clearer, before the design going on, clearer work condition has been setting. The manipulator is use for binning glass bottles of drink. More specific work descriptions is, common beer of 500 ml, 12bottles one time, the hand module is detachable and interchangeable. This dissertation is the technical specification of the design. It includes some basic knowledge of handling manipulator; crystallize the topic and design content and the hold design process. The design starts from hand’s structural analysis and overall structure design. After this is the selection of cylinder stator and pneumatic circuit designing, and then choice PLC to compiling ladder diagram. At last, checking the whole design and optimize the design.
Keywords：manipulator pneumatic packaging production line
rectangular coordinate PLC
II
目录
摘 要 ................................................................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................................................................... II 目 录 ............................................................................................................................................................ III 第一章、概述 ...................................................................................................................................................... 1 第二章、工业机械手 .......................................................................................................................................... 2
2.1机械手的简介 ........................................................................................................................................ 2 2.2工业机械手的组成 ................................................................................................................................ 2 2.3机械手的运动和分类 ............................................................................................................................ 3 2.4机械手的主要参数 ................................................................................................................................ 4 第三章、机械结构设计与驱动气缸的选择 ...................................................................................................... 5
3.1设计内容的明确及机械手参数设定 ................................................................................................... 5 3.2手部结构设计及夹紧力分析计算 ....................................................................................................... 5 3.3 手部气缸的分析选型 ........................................................................................................................ 14 3.4整体架构的设计 ................................................................................................................................. 17 3.5 XYZ三轴气缸的分析选型 ................................................................................................................. 17 第四章、控制系统设计 .................................................................................................................................... 23
4.1气压传动系统设计 .............................................................................................................................. 23 4.2机械手的PLC控制设计 .................................................................................................................... 24 附录一、完整梯形图 ........................................................................................................................................ 29 参考文献 ............................................................................................................................................................ 32
III
第一章、 概述
不管是从国家宏观的角度看，亦或是就生产中的每一个劳动者，生产中的自动化都有着重要的意义。一个国家的生产或生活中自动化程度已经成为衡量一个国家工业发展水平的重要标准之一，生产中的自动化能大大提高生产效率，促进国家生产力的提升。而对于个人来说，生产中的自动化能够实现劳动者从繁杂重复的劳动中解脱出来，或者是克服恶劣危险的工作环境，改善劳动者的工作条件。
包装生产线是工业生产的一个重要环节，包装生产线的自动化是工业生产自动化重要的一部分，因此对包装机械手的研究设计有着重要的意义。机械手的驱动方式包括：气压驱动，液压驱动，电气驱动和机械驱动。由于气压传动系统使用安全、可靠，可以在高温、震动、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射等恶劣环境下工作；而气动机械手作为机械手的一种，它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境、容易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等优点[2]。所以，气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体、家电行业、食品和药品的包装上。较为简单气动机械手技术的应用如今已是很普遍的了，但随着生产要求的提高，对气动机械手也提出了更高的要求，即他们必须具有高定位精度、能快速反应、有一定的承载能力、足够的空间和灵活的自由度以及在任意位置都能自动定位。本文所涉及的气动机械手属于简易的气动机械手，但简易的机械手的研究设计对掌握包装机械手，工业机械手都有重要帮助，对以后机械结构，驱动系统，控制系统等相关知识的学习有着重要意义。
从专业知识的角度看，设计内容覆盖了四年所学的主要专业课程知识，包括：机械方面的理论力学，机械原理，机械制图，互换性与测量技术基础等；自动化控制方面的现代检测技术与自动控制原理等，另外还有气动驱动及控制这一极其有实际价值的知识的补充。整个设计能够对大学四年的专业知识做一个串联与实践，其中的意义就不明而喻了。
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