河北工程大学毕业设计
F?0.03F?F摩?F惯=621N
5.4 气压缸工作压力和结构的确定
经过上面的计算，确定了气压缸的驱动力F=621N，根据表3.1选择气压缸的工作压力P=0.8MPa
（1） 确定气压缸的结构尺寸：
气压缸内径的计算，如图5.2所示
图5.2 双作用气压缸示意图
当油进入无杆腔，
F?F1??p
?D24?当油进入有杆腔中，
F?F2??p
??D2?d2?4?气压缸的有效面积：
S?Fp1
故有 D?D?4FF （无杆腔） (5.4) ?1.13?p1??p14F?d2?p1? （有杆腔） (5.5)
6p2?10pa，选择机械效率??0.95 1F=6210N，=
将有关数据代入：
D? 根据表4-1（JB826-66），选择标准气压缸内径系列，选择D=65mm. （2） 气压缸外径的设计
根据装配等因素，考虑到气压缸的臂厚在7mm，所以该气压缸的外径为79mm. （3） 活塞杆的计算校核
活塞杆的尺寸要满足活塞（或气压缸）运动的要求和强度要求。对于杆长L大于直径d的15倍以上，按拉、压强度计算：
4
4FF6210??1.13?1.13?0.06460m6?p1?p10.95?2?10河北工程大学毕业设计
??F?4 (5.6)
设计中活塞杆取材料为碳刚，故????100?120Mpa，活塞直径d=20mm,L=1360mm,现
d2????在进行校核。
??F??621044结论： 活塞杆的强度足够。
d2??19.8?106Mpa?100?106?0.022
5.5 本章小结
本章设计了机械手的手臂结构，手臂采用双导杆手臂伸缩机构，对驱动的气压缸的驱动力进行了详细的计算，并对气压缸的基本尺寸进行了设计。
5
河北工程大学毕业设计
第六章 机械手的PLC控制系统设计
6.1气动机械手的工作流程（如图6-1所示） 6.1.1气动机械手的工作流程 （1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8） （9） （10） （11） （12） （13） （14） （15） （16）
6
当按下机械手启动按钮之后，首先立柱右转电磁阀通电，机械手右转，至右限位开关动作。
立柱上升电磁阀通电，立柱上升，至上限位开关动作。 手臂伸长电磁阀通电，手臂开始伸长，至限位开关动作。
手腕逆时针转电磁阀通电，手腕逆时针转动，至逆时针转限位开关动作。 立柱下降电磁阀通电，立柱下降，至下限位开关动作。 手爪抓紧电磁阀通电，手爪抓紧，至限位开关动作。 立柱上升电磁阀通电，立柱上升，至上限位开关动作。
手腕逆时针转电磁阀通电，手腕逆时针转动，至逆时针转限位开关动作。 手腕收缩电磁阀通电，手腕收缩，至限位开关动作。 立柱左转电磁阀通电，机械手左转，至左限位开关动作。 手臂伸长电磁阀通电，手臂开始伸长，至限位开关动作。
手腕逆时针转电磁阀通电，手腕逆时针转动，至逆时针转限位开关动作。 立柱下降电磁阀通电，立柱下降，至下限位开关动作。 手爪松开电磁阀通电，手爪松开，至限位开关动作。
手腕收缩电磁阀通电，手腕收缩，至限位开关动作。完成一次循环，然后重复以上循环动作。
按下停止按钮或停电时，机械手停止在现行的工步上，重新启动时，机械手按上一工步继续工作。
河北工程大学毕业设计
启动 手腕收缩 立柱右转 手爪松开 立柱上升 立柱下降 手臂伸长 手腕逆时针手腕逆时针手臂伸长 立柱下降 立柱左转 手爪抓紧 手腕收缩 立柱上升 手腕逆时针图6-1机械手自动控制工作流程框图
6.1.2 I/0分配
根据系统输入输出点的数目，选用OMRON C28P型PC，它有16个输入点，
标号为0000-0015; 12个输出点，标号为0500-0511.如表7-1所示。 其它地址分配： 1、 夹紧定时器:T1,定时5s 2、 放松定时器:T2，定时5s 3、 自动方式标志:M0.0 4 、单动方式标志:M0.1 5、 手动方式标志:M0.2 6、 结束标志:M0.5 6.2梯形图设计
根据机械手的逻辑时序图及1/0分配，可以画出控制梯形图。控制梯形图可分为子程序部分和主程序部分。
子程序部分包括：自动方式控制梯形图（6-2）和手动方式控制梯形图（6-3）。
7
河北工程大学毕业设计
1．自动控制方式梯形图如下：
网络1：启动机械手下降 Q4.0I0.6I0.5I0.4I0.6I1.5Q4.1M1.1(P)Q4.0(S)网络2：机械手下降到位，停止下降并启动夹紧控制 M1.2(P)Q4.0(R)Q4.4(S)网络3：机械手夹紧并启动夹紧定时器，定时5 s T1(SD) S5T#5 s 网络4：定时时间到，并且机械手没有下降时，启动上升 Q4.4I0.6I0.5Q4.1
T1I0.6I0.5Q4.0M1.3(P)Q4.1(S)图6-2自动方式控制梯形图
2.手动控制方式梯形图如下： 网络1：手动下降 I1.0I0.5Q4.0(R)网络2：手动夹紧，采用置位和复位方式使 夹紧后不允许松开 7-3手动控制方式梯形图
3.主程序梯形图如图7-4所示：
8
I1.2I0.6I0.5M1.2(P)Q4.4(S)网络3：手动上升I1.1I0.4Q4.1( )