鐵鍬自動(dòng)上下料機(jī)器人研制本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-展示頁(yè)
2025-07-08 17:51本頁(yè)面
【正文】 ealizes bin, using S7300 PLC to achieve Siemens equipment control. The design process involves the selection calculation and checking all kinds of standard parts, nonstandard pieces of the design and processing. The electric control part related to PLC programming, schematic design. The final task is to assemble and debug equipment, so that it can in accordance with the demand of the factory to plete the process of automatic feeding.Key Words：Punch。最終完成的任務(wù)是設(shè)備的裝配與調(diào)試，使之能夠按照工廠的加工需求完成自動(dòng)上下料。機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程涉及了各種標(biāo)準(zhǔn)件的選型計(jì)算與校核，非標(biāo)件的設(shè)計(jì)與加工。自動(dòng)上下料機(jī)器人的工作就是代替人來(lái)完成沖床加工環(huán)節(jié)的毛坯料上料、裝夾、下料的動(dòng)作，可以降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高加工效率。天津大學(xué)Tianjin U Education畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)專(zhuān) 業(yè)： 班級(jí)學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 教授 二〇一五年六月天津大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)鐵鍬自動(dòng)上下料機(jī)器人研制Development of Spade Automatic Loading and Unloading Robot專(zhuān)業(yè)班級(jí)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師： 教授學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院2015年 6月摘 要本文介紹了鐵鍬生產(chǎn)過(guò)程中沖床加工環(huán)節(jié)的自動(dòng)上下料機(jī)器人研制過(guò)程。沖床鍛件時(shí)加工環(huán)境惡劣，上下料搬運(yùn)工作強(qiáng)度高，因此企業(yè)迫切使用沖床的自動(dòng)化上下料機(jī)器人。設(shè)計(jì)的總體思路是利用凸輪分度器實(shí)現(xiàn)末端手爪從料倉(cāng)到?jīng)_床加工工位再到下料倉(cāng)的動(dòng)作，利用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)料倉(cāng)的供料，使用西門(mén)子S7300 PLC實(shí)現(xiàn)設(shè)備的控制。電氣控制的部分涉及到PLC的程序編程，電氣原理圖設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：沖床；自動(dòng)上下料；凸輪分度器；西門(mén)子S7300PLC ABSTRACT This paper introduces a spade, punch processing link in the production process of automatic loading and unloading robot development process. Press forgings processing environment, loading and unloading handling work intensity and so on, so the enterprise to use punch when feeding robot automation under the urgent request. Blank feeding robot39。 automatic loading and unloading。相比傳統(tǒng)機(jī)械加工而言，沖壓加工有節(jié)約能源、材料，效率高，操作簡(jiǎn)單及可加工產(chǎn)品多樣化等優(yōu)點(diǎn)，因此它的用途越來(lái)越廣泛。通過(guò)模具，能做出沖孔，成型，拉深，修整，精沖，整形，鉚接及擠壓件等工作，沖壓加工的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空、汽車(chē)、船舶等工業(yè)領(lǐng)域，諸多生活用品也可以利用沖床通過(guò)模具生產(chǎn)出來(lái)[1]。使用上下料機(jī)器人不僅可以降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，還可以提高加工效率。在沖床加工行業(yè)，直角坐標(biāo)機(jī)器人相比關(guān)節(jié)機(jī)器人有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、行程大、負(fù)載能力強(qiáng)、維護(hù)方便經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用[2]?？梢怨?jié)省生產(chǎn)廠家成本，提高生產(chǎn)質(zhì)量。本文主要研究的內(nèi)容是沖床加工鐵鍬時(shí)的上下料機(jī)器人研制。本設(shè)備采用的是吸盤(pán)抓取毛坯料進(jìn)行上料下料的搬運(yùn)，通過(guò)凸輪分度器進(jìn)行精度定位，可大大的提高生產(chǎn)效率與產(chǎn)品合格率。經(jīng)過(guò)對(duì)鐵鍬沖床的實(shí)地考察，和與生產(chǎn)部門(mén)的交流，得知以下技術(shù)參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)：沖床工位距車(chē)間地面高度900mm；沖床一個(gè)工作流程時(shí)間4s；；鐵鍬毛坯料厚度2mm；；預(yù)留一道沖床工工序。鐵鍬毛坯料由于是平面板材，材質(zhì)是鐵，表面光滑，重量小，可以采用吸盤(pán)進(jìn)行抓取。機(jī)械手臂末端裝有導(dǎo)桿氣缸，導(dǎo)桿氣缸的活塞桿頂端裝有平臺(tái)，四個(gè)吸盤(pán)都安裝在這個(gè)平臺(tái)上。圖21 吸盤(pán)安裝在整個(gè)上料、加工、下料的過(guò)程中毛坯料總共有4個(gè)停留位置，分別是料倉(cāng)、沖床加工工位、預(yù)留沖床加工工位、下料工位。目前可以采用的方案有關(guān)節(jié)機(jī)器人、桁架機(jī)器人。在考慮經(jīng)濟(jì)因素和精度因素的前提下，選用凸輪分度器來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手在四個(gè)位置進(jìn)行轉(zhuǎn)換。采用四分度的凸輪分度器，在凸輪分度器的輸出軸法蘭上安裝角度間隔90度的四個(gè)機(jī)械手臂，手臂末端放置夾取毛坯料的吸盤(pán)。圖22 工位簡(jiǎn)圖根據(jù)生產(chǎn)需要，需做出一個(gè)能夠自動(dòng)供料的料倉(cāng)。因此在垂直方向上，需要保持進(jìn)給送料。圖23料倉(cāng)推料簡(jiǎn)圖工位轉(zhuǎn)換的推料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能夠保持每次吸盤(pán)要吸取毛坯料時(shí)，毛坯料都能夠在規(guī)定的水平高度。所以，基于以上的工作需求，要設(shè)計(jì)一個(gè)能夠更換料倉(cāng)工位的工作臺(tái)。用氣缸的活塞桿推動(dòng)料倉(cāng)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)來(lái)完成工位的轉(zhuǎn)換，如圖24所示[7]。下料工位是由電機(jī)帶動(dòng)鏈輪，鏈連接傳送平臺(tái)上的所有滾子一起滾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)下料之后產(chǎn)品的位移，如圖25所示。上下料機(jī)器人的電氣控制可以選擇使用單片機(jī)、PLC、PC系統(tǒng)控制，可基于生產(chǎn)要求進(jìn)行甄選。單片機(jī)、PLC與PC的優(yōu)缺點(diǎn)如下：a. 單片機(jī)優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，成本較低；缺點(diǎn)：用單片機(jī)制作的主控板受制板工藝、布局結(jié)構(gòu)、器件質(zhì)量等因素的影響，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)抗干擾能力差，故障率高，不易擴(kuò)展，對(duì)環(huán)境依賴(lài)性強(qiáng)，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)。b. PLC優(yōu)點(diǎn)：通用性強(qiáng)，使用方便；可靠性高抗干擾能力強(qiáng)；安裝簡(jiǎn)單，維修方便。c. PC優(yōu)點(diǎn)：能實(shí)現(xiàn)PLC及單片機(jī)的控制功能，具有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力、強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊功能，能夠執(zhí)行比較復(fù)雜的控制算法?；谝陨蠈?duì)單片機(jī)、PLC、PC在控制系統(tǒng)中的優(yōu)缺點(diǎn)分析，鐵鍬生產(chǎn)中上下料機(jī)器人的控制可選用可靠性強(qiáng)穩(wěn)定性高的PLC控制系統(tǒng)，在此選用西門(mén)子S7300PLC。需要用到傳感器的地方有：1． 在吸盤(pán)吸取毛坯料的工位，需要紅外對(duì)射型光電傳感器，用來(lái)檢測(cè)毛坯料是否到達(dá)指定高度，使得吸盤(pán)能夠成功吸取毛坯料。3． 在轉(zhuǎn)盤(pán)的四個(gè)工位，分別安裝一個(gè)真空壓力傳感器，安裝位置是串在真空發(fā)生器和吸盤(pán)之間。此真空壓力傳感器的作用是檢測(cè)此工位是否已經(jīng)吸取了毛坯料[10]。5． 在沖床的沖頭一側(cè)安裝一個(gè)接近開(kāi)關(guān)傳感器，用來(lái)檢測(cè)沖床是否有動(dòng)作。7． 在毛坯料倉(cāng)工位的頂升機(jī)構(gòu)中，絲杠滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)有范圍，即最高高度和最低高度。8． 選擇工位轉(zhuǎn)換氣缸時(shí)，需要選擇帶磁環(huán)的氣缸，可以檢測(cè)氣缸的狀態(tài)是伸出狀態(tài)還是初始狀態(tài)[12]。表21 I/O分配表
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