气动搬运机械手的设计.doc

1、任务书二级学院专 业班 级姓 名学 号校内指导老师毕业设计名称气动搬运机械手 校外指导老师毕业设计时间一、毕业设计目标与任务（ 1 ）整个控制方案的总体规划，资料的查找与收集。（ 2 ）控制方案的制定。（ 3 ）用CAD设计气动机械手传动原理图。（ 4 ）程序流程图。（ 5 ）软件的安装和硬件连接。二、实施步骤和方法 （ 1 ）拟定控制系统设计的技术条件，技术条件一般以设计任务书的形式来确定。 （ 2 ）选择电气传动和电动机，电磁阀等执行机构。 （ 3 ）选定PIC的型号。 （ 4 ）根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言进行程序设计。三、进度安排起止时间阶段性任务201

2、6.4.10选题04.15-12.14论文书写12.15-12.25报告、指导老师审核论文2017.01-2017.02指导老师修改、审核03.01-04.30指导老师修改审核中期检查05.15-答辩时间四、成果材料1、与电子技术结合，大量使用传感器，气动元件智能化2、体积更小，重量更轻，功耗更低3、执行元件定位精度提高，活塞杆不回转，使用方便4、更高的安全性和使用性5、向高速、高频、高响应、高寿命方向发展6、各种异形截面缸筒和活塞杆的气缸更多7、普遍使用无油润滑技术，满足某些特殊要求五、参考资料1.机电一体化系统设计修订版.张建民 等. 北京理工大学出版社.2013.122.FX系列PLC编

3、程及应用第2版. 廖常初. 机械工业出版社. 2012.123.液压与气压传动 胡竟湘. 大连理工大学出版社. 2009.104.电工学下册. 第七版. 秦曾煌 姜三勇.高等教育出版社.2009.6 5.机电设备控制与维护技术6.PLC控制系统应用与维护7. 黄锡恺， 郑文伟.机械原理.北京:人民教育出版社，2006年8. 成大先. 机械设计图册.北京:化学工业出版社 2009年9. 郑洪生. 气压传动及控制.北京:机械工业出版社，2007年10.吴振顺 .气压传动与控制.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2004年11.徐永生 .气压传动.北京:机械工业出版社，2002年12.傅祥志， 机械原理

4、（第二版），武汉：华中科技大学出版社，2000年13.吴昌林，机械设计（第二版），武汉：华中科技大学出版社，2001年14.徐钢涛，机械设计基础，北京：高等教育出版社，2008年指导老师签名： 年2月10日设计方案二级学院专 业班 级姓 名学 号校内指导老师毕业设计名称气动搬运机械手 校外指导老师一、选题依据（含意义、价值） 机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代科技的一个重要组成部分。汽车业的快速发展，车外型愈求美观流线，并由于汽车外板件要求完美无尘的冲压生产线也向高速化、高品质、自动化、柔性化方向发展。传统冲压生产过程中的手工操作、人工送料的生产方式已无法满足该行业的需要

5、。 机械手的积极作用正日益为人们所认识，其一，它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。因此，它能大大地改善工人的劳动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此，受到各先进单位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪声的场合，应用得更为广泛。在我国，近代几年来也有较快的发展，并取得一定的成果，受到各工业部门的重视。二、毕业设计内容目前在一些机种方面，如喷涂机械手、弧焊机械手、点焊机械手、搬运机械手、装配机械手、特种机械手（水下、爬壁、管道、遥控等机械手）基本掌握了机械手操作机的设计制造技术，解决了控制驱动系统的

6、设计和配置，软件的设计和编制等关键技术，还掌握了自动化喷漆线、弧焊自动线及其周边配套设备的全套自动通信、协调控制技术；在基础元件方面，谐波减速器、机械手焊接电源、焊缝自动跟踪装置也有了突破。三、毕业设计技术方案、路线（1）通过文献收集，查阅、分析相关文献，获取理论知识。（2）在收集的文献的基础上对相关问题进行分析、研究。（3）将取得的资料、观点、分类整合。（4）咨询有关方面专家或企业相关人员。（5）抓重点，对本课题研究。四、实施步骤及进度安排2016.04.10 选题2016.04.15-2016.12.14 论文书写2016.12.15-2016.12.25 报告指导老师审核论文2017.0

7、1.02-2017.02.27 指导老师修改审核论文2017.03.01-2017.04.30 指导老师修改审核中期检查2017.05.09-2017.05.15 答辩五、预期效果气动搬运机械手能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。改善工人的劳动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。六、参考文献1.机电一体化系统设计修订版.张建民 等. 北京理工大学出版社.2013.122.FX系列PLC编程及应用第2版. 廖常初. 机械工业出版社. 2012.123.液压与气压传动 胡竟湘. 大连理工大学出版社. 2009.104.电工学下册. 第七版

8、. 秦曾煌 姜三勇.高等教育出版社.2009.6 5.机电设备控制与维护技术6.PLC控制系统应用与维护7. 黄锡恺， 郑文伟.机械原理.北京:人民教育出版社，2006年8. 成大先. 机械设计图册.北京:化学工业出版社 2009年9. 郑洪生. 气压传动及控制.北京:机械工业出版社，2007年10.吴振顺 .气压传动与控制.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2004年11.徐永生 .气压传动.北京:机械工业出版社，2002年12.傅祥志， 机械原理（第二版），武汉：华中科技大学出版社，2000年13.吴昌林，机械设计（第二版），武汉：华中科技大学出版社，2001年14.徐钢涛，机械设计基础，北京

9、：高等教育出版社，2008七、指导老师意见同意按毕业设计方案执行指导老师签名： 年2月10日目 录第一章 绪 论- 1 -1.1气动机械手的研发背景及意义- 1 -1.2气动机械手的关键性技术- 1 -1.2.1气动技术- 1 -1.2.2系统软件平台开发技术- 1 -1.3 气动机械手的发展趋势- 2 -1.4 国内外机械手研究概况- 2 -第二章 总体设计方案- 4 -2.1机械手机械部分设计- 4 -2.2控制部分设计- 4 -2.21具体工作要求- 4 -2.22驱动和控制系统- 5 -2.23机械手总体设计简图- 5 -2.24气压缸控制原理图- 5 -第三章 系统硬件电路的设计-

10、6 -3.1 PLC的简介- 6 -3.1.1 可编程控制器的概念- 6 -3.1.2 PLC的应用领域- 6 -3.1.3 PLC的系统组成- 7 -3.1.4 PLC的工作原理- 9 -3.2 PLC的选型- 11 -3.2.1输入/输出信号- 11 -3.2.2 PLC的选型- 14 -3.3 PLC电路设计分配- 16 -3.3.1 I/O地址分配- 16 -3.4电机、电磁阀电路- 19 -3.4.1异步电机主-控电路- 19 -3.4.2步进电机伺服驱动电路- 19 -3.4电磁阀电气连接(DOPOW-4HV型/三位四通电磁阀/供电电压)- 20 -3.5机械手的基本操作与电磁阀动

11、作表- 21 -3.6 压力传感器的选型- 23 -3.6.1FX2N-4AD特殊功能模块- 23 -3.6.2压力传感器- 23 -3.7操作面板- 26 -第四章 总结- 27 -参考文献- 29 -5第一章 绪 论1.1气动机械手的研发背景及意义近20年来，气动技术的应用领域迅速拓宽，尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。电气可编程控制技术与气动技术相结合，使整个系统自动化程度更高，控制方式更灵活，性能更加可靠；气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展，对气动技术提出了更多更高的要求；微电子技术的引入，促进了电气比例伺服技术的发展。现代控制理论的发展，使气动技术从开关控制进入闭环比例伺服控

12、制，控制精度不断提高；由于气动脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和成本低廉等特点，国内外都在大力开发研究。从各国的行业统计资料来看，近30多年来，气动行业发展很快。20世纪70年代，液压与气动元件的产值比约为9:1，而30多年后的今天，在工业技术发达的欧美、日本国家，该比例已达到6:4，甚至接近5:5。我国的气动行业起步较晚，但发展较快。从20世纪80年代中期开始,气动元件产值的年递增率达20以上，高于中国机械工业产值平均年递增率。随着微电子技术、PLC技术、计算机技术、传感技术和现代控制技术的发展与应用，气动技术已成为实现现代传动与控制的关键技术之一。气动机械手是集机械、电气、气动和控制

13、于一体的典型机电一体化产品。近年来，机械手在自动化领域中，特别是在有毒、放射、易燃、易爆等恶劣环境内，与电动和液压驱动的机械手相比，显示出独特的优越性，得到了越来越广泛的应用。1.2气动机械手的关键性技术1.2.1气动技术气动技术，全称气压传动与控制技术，是生产过程自动化和机械化的最有效手段之一，具有高速高效、清洁安全、低成本、易维护等优点，被广泛应用于轻工机械领域中，在食品包装及生产过程中也正在发挥越来越重要的作用。1.2.2系统软件平台开发技术软件开发是根据用户要求建造出软件系统者系统中的软件部分的过程。软件开发是一项包括需求捕捉、需求分析、设计、实现和测试的系统工程。软件一般是用某种程序

14、设计语言来实现的。通常采用软件开发工具可以进行开发。软件分为系统软件和应用软件，并不只是包括可以在计算机上运行的程序，与这些程序相关的文件一般也被认为是软件的一部分。软件设计思路和方法的一般过程，包括设计软件的功能和实现的算法和方法、软件的总体结构设计和模块设计、编程和调试、程序联调和测试以及编写、提交程序。1.3 气动机械手的发展趋势尽管世界工业经济发展放缓，使得气动机械手的发展受到一定的影响，然而，作为新兴科学技术的产物，气动机械手的发展势不可挡。目前，气动机械手的发展呈现出了以下趋势：1、与电子技术结合，大量使用传感器，气动元件智能化2、体积更小，重量更轻，功耗更低3、执行元件定位精度提

15、高，活塞杆不回转，使用方便4、更高的安全性和使用性5、向高速、高频、高响应、高寿命方向发展6、各种异形截面缸筒和活塞杆的气缸更多7、普遍使用无油润滑技术，满足某些特殊要求1.4 国内外机械手研究概况机械手自二十世纪六十年代初问世以来，经过40多年的发展，现在已经成为制造业生产自动化中重要的机电设备。目前，正式投入使用的绝大部分机械手属于第一代机械手，即程序控制机械手。这代机械手基本上采用点位控制系统，没有感觉外界环境信息的感觉器官，主要用于焊接、喷漆和上下料。第二代机械手具有感觉器官，仍然以程序控制为基础，但可以根据外界环境信息对控制程序进行校正。这代机械手通常采用接触传感器一类的简单传感装置和相应的