【正文】 各專業(yè)完整優(yōu)秀畢業(yè)論文設計圖紙 畢業(yè)設計（論文、作業(yè)） 畢業(yè)設計（論文、作業(yè)）題目： 基于 PLC 控制的氣動機械手的設計 分校（站 、 點）： 年級 、 專業(yè)： 教育層次： 學生姓名： 學 號： 指導教師： 完成日期： 目 錄 摘要 Ⅰ 一、 機械手設計方案 1 （一） 機械手的手部結(jié)構(gòu)方案設計 1 （二） 機械手的手腕結(jié)構(gòu)方案設計 1 （三） 機械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設計 1 （四） 機械手的驅(qū)動方案設計 1 （五） 機械手的控制方案設計 1 （六） 機械手的主要參數(shù) 1 （七） 機械手的技術參數(shù)列表 2 二、 機械手手部設計 2 （一） 夾持式手部結(jié)構(gòu) 2 （二） 升降缸的尺寸設計與校核和伸縮缸的選擇 3 三、 機械手的 PLC控制 設計 13 （一） 可編程序控制器的選擇及工作過程 13 （二） 機械手可編程序控制器控制方案 13 四、 結(jié)論 14 參考文獻 14 致謝 16 內(nèi)容摘要 對氣動機械手的基本要求是能快速、準確地拾 放和搬運物件，這就要求它們具有高精度、快速反應、一定的承載能力、足夠的工作空間和靈活的自由度及在任意位置都能自動定位等特性 。設計氣動機械手的原則是 :充分分析作業(yè)對象(工件 )的作業(yè)技術要求，擬定最合理的作業(yè)工序和工藝，并滿足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件 。明確工件的結(jié)構(gòu)形狀和材料特性，定位精度要求，抓取、搬運時的受力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等，從而進一步確定對機械手結(jié)構(gòu)及運行控制的要求 。盡量選用定型的標準組件，簡化設計制造過程，兼顧通用性和專用性，并能實現(xiàn)柔性轉(zhuǎn)換和編程控制 .本次設計的機械手是通用氣動上下料機械手，是一種模擬大中型場合工作的機械搬運設備?？梢愿淖儎幼鞒绦虻淖詣影徇\或操作設備，操作頻繁的生產(chǎn)場合。在發(fā)出指令協(xié)調(diào)各有關驅(qū)動器之間 的運動的同時，還要完成編程、示教 /再現(xiàn)以及其他環(huán)境狀況（傳感器信息）、工藝要求、外部相關設備之間的信息傳遞和協(xié)調(diào)工作，使各關節(jié)能按預定運動規(guī)律運動 。 關鍵詞 ： 機械手 PCL 氣動 Ⅰ 1 基于 PLC控制的氣動機械手的設計 一、 機械手的設計方案 （一） 機械手的手部結(jié)構(gòu)方案設計 為了使機械手的通用性更強，把機械手的手部結(jié)構(gòu)設計成可更換結(jié)構(gòu)，當工件是棒料時，使用夾持式手部 。當工件是板料時，使用氣流負壓式吸盤。 （二） 機械手的手腕結(jié)構(gòu)方案設計 考慮到機械手的通用性，同時由于被抓取 工件是水平放置，因此手腕必須設有回轉(zhuǎn)運動才可滿足工作的要求。因此，手腕設計成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)為回轉(zhuǎn)氣缸。 （三） 機械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設計 按照抓取工件的要求，本機械手的手臂有三個自由度，即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和降 (或俯仰 )運動。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運動是通過立柱來實現(xiàn)的，立柱的橫向移動即為手臂的橫移。手臂的各種運動由氣缸來實現(xiàn)。 （四） 機械手的驅(qū)動方案設計 由于氣壓傳動系統(tǒng)的動作迅速，反應靈敏，阻力損失和泄漏較小，成本低廉因此本機械手采用氣壓傳動方式。 （五） 機械手的控制方案設計 考慮到機械手的 通用性，同時使用點位控制，因此我們采用可編程序控制器 (PLC)對機械手進行控制。當機械手的動作流程改變時，只需改變 PLC程序即可實現(xiàn)，非常方便快捷。 （六） 機械手的主要參數(shù) 機械手的最大抓重是其規(guī)格的主參數(shù)，由于是采用氣動方式驅(qū)動，因此考慮抓取的物體不應該太重，查閱相關機械手的設計參數(shù)，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的實際情況，本設計設計抓取的工件質(zhì)量為 5公斤 基本參數(shù)運動速度是機械手主要的基本參數(shù)。操作節(jié)拍對機械手速度提出了要求，設計速度過低限制了它的使用范圍。而影響機械手動作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉(zhuǎn)的速度。 該機械手最大移動速度設計為 sm/ 。最大回轉(zhuǎn)速度設計為 s/90? 。平均移動速度為 sm/ 。平均回轉(zhuǎn)速度為 s/60? 。機械手動作時有啟動、停止過程的加、減速度存在，用速度一行程曲線來說明速度特性較為全面，因為平均速度與行程有關，故用平均速度表示速度的快慢更為符合速度特性。除了運動速度以外，手臂設計的基本參數(shù)還有伸縮行程和工作半徑。大部分機械手設計成相當于人工坐著或站著且略 有走動操作的空間。過大的伸縮行程和工作半徑，必然帶來偏重力矩增大而剛性降低。在這種情況下宜采用自動傳送裝置為好。根據(jù)統(tǒng)計和比較，該機械手手臂的伸縮行程定為 600mm, 2 最大工作半徑約為 mm1400 。手臂升降行程定為 mm120 。定位精度也是基本參數(shù)之一。該機械手的定位精度為 mm1? 。 （七） 機械手的技術參數(shù)列表 用途 : 用于自動輸送線的上下料。 設計技術參數(shù) : （ 1） 抓重 : kg5 （ 2） 自由度數(shù) :4個自由度 （ 3） 坐標型式 :圓柱坐標 （ 4） 最大工作半徑 : mm1400 （ 5） 手臂最大中心高 : mm1250 （ 6） 手臂運動參數(shù) : 伸縮行程 mm1200 伸縮速度 smm/400 升降行程 mm120 升降速度 smm/250 回轉(zhuǎn)范圍 ?? 1800 ? 回轉(zhuǎn)速度 s/90? （ 7） 手腕運動參數(shù) : 回轉(zhuǎn)范圍 ?? 1800 ? 回轉(zhuǎn)速度 s/90? （ 8） 手指夾持范圍 :棒料 : mmmm 15080 ?? ? （ 9） 定位方式 :行程開關或可調(diào)機械擋塊等 （ 10） 定位精度 : mm1? （ 11） 驅(qū)動方式 :氣壓傳動 （ 12） 控制方式 : 點位程序控制 (采用 PLC) 二 、 機械手手部設計 （一） 夾持式手部結(jié)構(gòu) 夾持式手部結(jié)構(gòu)由手指 (或手爪 )和傳力機構(gòu) 所組成。其傳力結(jié)構(gòu)形式比較多，如滑槽杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、彈簧杠桿式等。 手指的形狀和分類 夾持式是最常見的一種，其中常用的有兩指式、多指式和雙手雙指式 :按手指夾持工件的部位又可分為內(nèi)卡式 (或內(nèi)漲式 )和外夾式兩種 :按模仿人手手指的動作，手指可分為一支點回轉(zhuǎn)型，二支點回轉(zhuǎn)型和移動型 (或稱直進型 )，其中以二支點回轉(zhuǎn)型為基本型式。當二支 3 點回轉(zhuǎn)型手指的兩個回轉(zhuǎn)支點的距離縮小到無窮小時，就變成了一支點回轉(zhuǎn)型手指 。同理，當二支點回轉(zhuǎn)型手指的手指長度變成無窮長時，就成為移動型?；剞D(zhuǎn)型手指開閉角較小，結(jié)構(gòu)簡單 ，制造容易，應用廣泛。移動型應用較少，其結(jié)構(gòu)比較復雜龐大，當移動型手指夾持直徑變化的零件時不影響其軸心的位置，能適應不同直徑的工件。 設計時注意的問題 (1)具有足夠的握力 (即夾緊力 ) 在確定手指的握力時，除考慮工件重量外，還應考慮在傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動，以保證工件不致產(chǎn)生松動或脫落。 (2)手指間應具有一定的開閉角 兩手指張開與閉合的兩個極限位置所夾的角度稱為手指的開閉角。手指的開閉角應保證工件能順利進入或脫開，若夾持不同直徑的工件，應按最大直徑的工件考慮。對于移動型手指只有開閉幅度的 要求。 (3)保證工件準確定位 為使手指和被夾持工件保持準確的相對位置，必須根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇相應的手指形狀。例如圓柱形工件采用帶“ V”形面的手指，以便自動定心。 (4)具有足夠的強度和剛度 手指除受到被夾持工件的反作用力外，還受到機械手在運動過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動的影響，要求有足夠的強度和剛度以防折斷或彎曲變形，當應盡量使結(jié)構(gòu)簡單緊湊，自重輕，并使手部的中心在手腕的回轉(zhuǎn)軸線上，以使手腕的扭轉(zhuǎn)力矩最小為佳。 （ 5)考慮被抓取對象的要求 根據(jù)機械手的工作需要，通過比較，我們采用的機械手的手部結(jié)構(gòu)是 一支點兩指回轉(zhuǎn)型，由于工件多為圓柱形，故手指形狀設計成 V型。 （二） 升降缸的尺寸設計與校核和伸縮缸的選擇 氣缸的分類 普通氣缸的結(jié)構(gòu)組成見圖 31。主要由前蓋、后蓋 活塞 活塞桿 缸筒 5 其他一些零件組成。 圖 31普通氣缸的結(jié)構(gòu)組成 1— 組合防塵圈； — 前端蓋； 3— 軸用 YX密封圈； 4— 活塞桿； 5— 缸筒； 6— 活塞； 7— 孔用 YX密封圈； 8— 緩沖調(diào)節(jié)閥； 9— 后端蓋 4 （ 1）單作用氣缸 柱塞式氣缸：壓縮空氣只能使柱塞向一個方向運動；借助外力或重力復位 活塞式氣缸：壓縮空氣只能使活塞向一個方向運動；借助 外力或重力復位（或借助彈簧力復位；用于行程較小場合） 薄膜式氣缸：以膜片代替活塞的氣缸。單向作用；借助彈簧力復位；行程短；結(jié)構(gòu)簡單，缸體內(nèi)壁不須加工；須按行程比例增大直徑。若無彈簧，用壓縮空氣復位，即為雙向作用薄膜式氣缸。行程較長的薄膜式氣缸膜片受到滾壓，常稱滾壓（風箱）式氣缸。 （ 2）雙作用氣缸 普通氣缸：利用壓縮空氣使活塞向兩個方向運動，活塞行程可根據(jù)實際需要選定，雙向作用的力和速度不同 雙活塞桿氣缸：壓縮空氣可使活塞向兩個方向運動，且其速度和行程都相等 不可調(diào)緩沖氣缸：設有緩沖裝置以使活塞臨近行程終點 時減速，防止沖擊，緩沖效果不可調(diào)整 可調(diào)緩沖氣缸：緩沖裝置的減速和緩沖效果可根據(jù)需要調(diào)整 （ 3）特殊氣缸 差動氣缸：氣缸活塞兩端有效面積差較大，利用壓力差原理