三孔承压螺母自动上下料装置设计[机械毕业论文 答辩通过]

需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载宁XX大学毕业设计论文三孔承压螺母自动上下料装置设计分院专业班级姓名学号指导教师年月需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载摘要本文介绍的三孔承压螺母自动上下料装置设计由气缸推动机构送料、精确定位，微动开关将位置信号传给PLC主机；位置信号由接近开关反馈给PLC主机，通过气缸控制工件的行程，从而实现上下料装置精确运动的功能。本课题拟开发的上下料装置可在空动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，并可根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数。本文在纵观了近年来自动上下料装置发展状况的基础上，结合自动上下料装置方面的设计，对机自动上下料装置技术进行了系统的分析，提出了用驱动和PLC控制的设计方案。采用整体化的设计思想，充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化。对自动上下料装置的整体结构、执行结构、驱动系统和控制系统进行了分析和设计。通过以上部分的工作，得出了经济型、实用型、高可靠型自动上下料装置的设计方案，对其他经济型PLC控制系统的设计也有一定的借鉴价值。关键词自动上下料装置，交流电机,可编程控制器（PLC），自动化控制。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载ABSTRACTTHISPAPERINTRODUCESTHREEBEARINGNUTAUTOMATICFEEDINGDEVICEDESIGNEDBYTHECYLINDERPUSHINGDEVICEFEEDING,PRECISEPOSITIONING,MICROSWITCHPOSITIONSIGNALTRANSMISSIONWILLHOSTPLCLOCATIONCLOSETOTHESWITCHINGSIGNALFROMTHEFEEDBACKTOPLCHOST,THROUGHTHECONTROLOFACYLINDERWORKPIECESTROKE,SOASTOREALIZETHEMATERIALPRECISEMOTIONDEVICEUNDERTHEFUNCTIONTHETOPICSTOBEDEVELOPEDBYTHELOADINGANDUNLOADINGDEVICEINFLEXIBLE,CANREPLACEMANUALWORKINHIGHTEMPERATUREANDTHEDANGEROUSOPERATIONAREA,ANDMAYATANYTIMECHANGETHERELEVANTPARAMETERSACCORDINGTOTHEWORKPIECECHANGEANDTHEMOVEMENTFLOWREQUIREMENTSBASEDONTHEAUTOMATICLOADINGANDUNLOADINGDEVICEINRECENTYEARSTHROUGHOUTTHEDEVELOPMENTOFTHEDESIGN,COMBINEDWITHAUTOMATICFEEDINGDEVICE,ANALYZESSYSTEMATICALLYTHEMACHINEAUTOMATICTECHNOLOGYUNDERTHEFEEDINGDEVICE,THEDESIGNSCHEMEFORDRIVEANDPLCCONTROLTHEDESIGNMETHODOFINTEGRATED,FULLYCONSIDERINGTHECHARACTERISTICSOFSOFT,HARDWAREANDCOMPLEMENTARYOPTIMIZATIONONTHEOVERALLSTRUCTURE,MECHANICALHANDEXECUTIONSTRUCTURE,DRIVINGSYSTEMANDCONTROLSYSTEMANALYSISANDDESIGNTHROUGHTHEWORKABOVE,THEDESIGNSCHEMEOFECONOMICAL,PRACTICAL,HIGHRELIABILITYMODELOFMECHANICALHAND,ALSOHASCERTAINREFERENCEVALUEFORTHEDESIGNOFCONTROLSYSTEMOFOTHERECONOMICPLCKEYWORDSAUTOMATICFEEDINGDEVICE,ACMOTOR,PROGRAMMABLELOGICCONTROLLERPLC,AUTOMATICCONTROLMANIPULATOR；ACMOTOR；PROGRAMMABLELOGICCONTROLLERPLC；AUTOMATICCONTROL；SORTINGMATERIAL需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载目录摘要2ABSTRACT3目录4第一章绪论711研究的目的及意义712自动上下料装置在国内外现状和发展趋势713主要研究的内容814解决的关键问题8第二章总体方案设计921自动上下料装置工程概述922工业自动上下料装置总体设计方案论述1023自动上下料装置机械传动原理1124自动上下料装置总体方案设计1125本章小结13第3章三孔承压螺母自动上下料装置结构设计1431供料机构的任务基本组成及设计要求1432工作原理介绍1533机械结构的设计15331排序原理15332总体布局示意图16333滚动轨道的设计16334推动气缸的轨道及输料槽设计1734本章小结18第4章送料气缸选型1941送料机构的要求1942气缸的确定19421气缸缸径的计算19422活塞宽度B的确定20需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载423缸体长度的确定20424缸筒壁厚的计算20425活塞杆强度和气缸稳定性计算21426缸筒壁厚的验算23427缸筒的加工要求25428法兰设计25429缸筒端部）法兰连接螺栓的强度计算264210密封件的选用2843气缸的选型3044送料气缸型号确定3145导向装置3146平衡装置32第五章PLC控制系统的分析设计3451控制系统的组成结构3452控制系统的性能要求3453传感器的选择35531位置检测装置35432传感器3554驱动系统的分析与选择3655自动上下料装置驱动系统的控制设计3756元件选取及工作原理37561气源装置38562气缸输出直线往复式3857控制系统PLC的选型及控制原理38571PLC控制系统设计的基本原则38572PLC种类及型号选择4058控制原理图的介绍说明40总结与展望42参考文献43需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载致谢45第一章绪论11研究的目的及意义自动上下料装置作为前沿的产品应自动化设备更新时的需要，可以大量代替单调需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载往复或高精度需求的工作，在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳动。能在高温、腐蚀及有毒气体等环境下操作以保护人身安全，可以实现生产的机械化和自动化可以广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工业和原子能等部门。工业自动上下料装置是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业自动上下料装置是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。本课题试图开发PLC对自动上下料装置的控制，并借助必要的精密传感器，使其能够对不同颜色的物料按预先设定的程序进行分拣，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中小批量自动化生产，广泛应用于柔性生产线。采用PLC控制，是一种预先设定的程序进行的自动化装置，可部分代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业，并且在产品变化或临时需要对自动上下料装置进行新的分配任务时，可以允许方便的改动或重新设计其新部件，而对于位置改变时，只要重新编程，并能很快地投产，降低安装和转换工作的费用。主要包括执行系统、驱动系统和控制系统的设计。12自动上下料装置在国内外现状和发展趋势目前，国际上的自动上下料装置公司主要分为日系和欧系。日系中主要有安川、OTC、松下、FANLUC、不二越、川崎等公司的产品。欧系中主要有德国的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的C0毗U及奥地利的工GM公司。自动上下料装置延伸和扩大了人的手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作；代替人完成繁重、单调重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。自动上下料装置最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。目前主要应用于制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。工业自动上下料装置与数控加工中心，自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统FMS和计算机集成制造系统，实现生产自动化。随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，自动上下料装置的应用领域需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载日益扩大。13主要研究的内容随着自动上下料装置技术的飞速发展和自动上下料装置应用领域的不断深化，不仅要求其控制可靠性强、使用灵活性高和操作灵活性好，还要其成本低、可开发经济性强。本论文主要研究自动上下料装置以下几个方面的内容要求独立完成工业自动上下料装置PLC控制系统设计。位置可用不接触式或接触式行程开关，自动上下料装置与夹紧都用气缸传力，气阀可以选中间位停止的，虽然较贵，PLC选用三菱）处装有挡板使定位精确。14解决的关键问题1自动上下料装置的控制系统2元件的匹配规则和知识的获取及其表达形式。3传感器的类型选择。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载第二章总体方案设计21自动上下料装置工程概述自动上下料装置工程是一门跨学科的综合性技术，它涉及到力学、机构学、机械设计、气动液压技术、传感技术、计算机技术和自动控制技术等学科领域。人们将已有学科分支中的知识有效地组合起来用以解决综合性的工程问题的技术称之为“系统工程学”。以自动上下料装置设计为例，系统工程学认为，应当将其作为一个系统来研究、开发和运用，从自动上下料装置的整体出发来研究其系统内部各组成部分之间的有机联系和系统外部环境的相互关系的一种综合性的设计方法。从系统功能的观点来看，将一部复杂的机器看成是一个系统，它由若干个子系统按一定规律有机地联系在一起，是一个不可分的整体。如果将系统拆开、则将失去作为一个整体的特定功能。因此，在设计一部较复杂的机器时，从机器系统的概念出发，这个系统应具有如下特性（1）整体性由若干个不同性能的子系统构成的一个总的机械系统应具有作为一个整体的特定功能。（2）相关性系统内各子系统之间有机联系、有机作用，具有某种相互关联的特性。（3）目的性每个系统都应有明确的目的和功能，系统的结构、系统内各子系统的组合方式决定于系统的目的和功能。（4）环境适应性任何一个系统都存在于一定的环境中，必须能适应外部环境的变化。因此，在进行自动上下料装置设计时，不仅要重视组成自动上下料装置系统的各个部件、零件的设计，更应该按照系统工程学的观点，根据自动上下料装置的功能要求，将组成自动上下料装置系统的各个子系统部件、零件合理地组合，设计出性能优良适于工作需要的自动上下料装置产品。在比较复杂的工业自动上下料装置系统中大致包括如下操作机，它是完成自动上下料装置工作任务的主体，包括机座、手臂、手腕、末端执行器和机构等。驱动系统，它包括作为动力源的驱动器，驱动单元，伺服驱动系统由各种传动零、部件组成的传动系统。控制系统，它主要包括具有运算、存储功能的电子控制装置（计算机或其他可编程编辑控制装置），人机接口装置（键盘、示教盒等），各种传感器的信息放大、传输和处理装置，传感器、离线编程、设备的输需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载入/输出通讯接口，内部和外部传感器以及其他通用或专用的外围设备。工业自动上下料装置的特点在于它在功能上的通用性和重新调整的柔性，因而工业自动上下料装置能有效地应用于柔性制造系统中来完成传送零件或材料，进行装配或其他操作。在柔性制造系统中，基本工艺设备（如数控机床、锻压、焊接、装配等生产设备）、辅助生产设备、控制装置和工业自动上下料装置等一起形成了各种不同形式地工业自动上下料装置技术综合体地工业自动上下料装置系统。在其他非制造业地生产部门，如建筑、采矿、交通运输等生产领域引用自动上下料装置系统亦是如此。22工业自动上下料装置总体设计方案论述（一）确定负载目前，国内外使用的工业自动上下料装置中，负载能力的范围很大，最小的额定负载在5N以下，最大可达9000N。负载大小的确定主要是考虑沿自动上下料装置各运动方向作用于机械接口处的力和扭矩。其中应包括自动上下料装置末端执行器的重量、抓取工件或作业对象的重量和规定速度和加速度条件下，产生的惯性力等。由本次设计给的设计参数可初估本次设计属于小负载。（二）驱动方式由于伺服电机具有控制性能好，控制灵活性强，可实现速度、位置的精确控制，对环境没有影响，体积小，效率高，适用于运动控制要求严格的中、小型自动上下料装置等特点，故本次设计采用了伺服电机驱动（三）传动系统设计自动上下料装置传动装置中应尽可能做到结构紧凑、重量轻、转动惯量和体积小，在传动链中要考虑采用消除间隙措施，以提高自动上下料装置的运动和位置控制精度。在自动上下料装置中常采用的机械传动机构有齿轮传动、蜗杆传动、滚珠丝杠传动、同步齿形带传动、链传动、行星齿轮传动、谐波齿轮传动和钢带传动等，由于齿轮传动具有效率高，传动比准确，结构紧凑、工作可靠、使用寿命长等优点，且大学学习掌握的比较扎实，故本次设计选用齿轮传动。（四）工作范围工业自动上下料装置的工作范围是根据工业自动上下料装置作业过程中操作范围和运动轨迹来确定，用工作空间来表示的。工作空间的形状和尺寸则影响自动上下料装需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载置的机械结构坐标形式、自由度数和操作机各手臂关节轴线的长度和各关节轴转角的大小及变动范围的选择（五）运动速度自动上下料装置操作机手臂的各个动作的最大行程确定后，按照循环时间安排确定每个动作的时间，就能进一步确定各动作的运动速度，用M/S或（）/S表示，各动作的时间分配要考虑多方面的因素，例如总的循环时间的长短，各动作之间顺序是依序进行还是同时进行等。应试做各动作时间的分配方案表，进行比较，分配动作时间除考虑工艺动作的要求外，还应考虑惯性和行程的大小，驱动和控制方式、定位方式和精度等要求。23自动上下料装置机械传动原理本课题设计的是一种小经济型装配自动上下料装置。该自动上下料装置为多关节型，具有六个自由度。采用伺服电机驱动，因此控制简单，编程操作方便。机身采用薄壁整体铸件，这样可以使结构轻巧，使用灵活。内部铸件既作为内部齿轮安装壳体与轴的支撑座，又作为承力骨架，这样不仅节省材料，减少加工量，又使整体减少质量5。24自动上下料装置总体方案设计工业自动上下料装置的结构形式主要有直角坐标结构，圆柱坐标结构，球坐标结构，关节型结构四种。各结构形式及其相应的特点，分别介绍如下3。1直角坐标自动上下料装置结构直角坐标自动上下料装置的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的但是，这种直角坐标自动上下料装置的运动空间相对自动上下料装置的结构尺寸来讲，是比较小的。因此，为了实现一定的运动空间，直角坐标自动上下料装置的结构尺寸要比其他类型的自动上下料装置的结构尺寸大得多。直角坐标自动上下料装置的工作空间为一空间长方体。直角坐标自动上下料装置主要用于装配作业及搬运作业，直角坐标自动上下料装置有悬臂式，龙门式，天车式三种结构。2圆柱坐标自动上下料装置结构需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载圆柱坐标自动上下料装置的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来实现的，这种自动上下料装置构造比较简单，精度还可以，常用于搬运作业。其工作空间是一个圆柱状的空间。3球坐标自动上下料装置结构球坐标自动上下料装置的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实现的4关节型自动上下料装置结构关节型自动上下料装置的空间运动是由三个回转运动实现的，如图21D。关节型自动上下料装置动作灵活，结构紧凑，占地面积小。相对自动上下料装置本体尺寸，其工作空间比较大。此种自动上下料装置在工业中应用十分广泛，如焊接、喷漆、搬运、装配等作业，都广泛采用这种类型的自动上下料装置。具体到本设计，因为设计要求搬运的加工工件的质量达5KG，同时考虑到数控机床布局的具体形式及对自动上下料装置的具体要求，考虑在满足系统工艺要求的前提下，尽量简化结构，以减小成本、提高可靠度。该自动上下料装置手臂运动范围大,且有较高的定位准确度。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载如图工件由导轨从上至下滚入送料机构,某一个工件滚到送料机构时,气缸向左推动送料机构,推送到液压夹头,同时尾座顶往前顶出,将工件推送到液压夹头,液压夹头动装夹工件,实现自动下料25本章小结本章主要完成对自动上下料装置整体方案的一个分析和设计,通过多种方案的选择来确定最终要确定的方案确定了自动上下料装置的总体设计方案后，就要针对自动上下料装置的各个部分进行详细设计。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载第3章三孔承压螺母自动上下料装置结构设计31供料机构的任务基本组成及设计要求供料机构的任务是把待加工的物品（工件）从存料器（料箱）中分离出来，按照自动机的加工要求，定量、定时、定向地送到加工位置。供料机构主要由四大部分（机构、装置）组成。1定时装置定时装置主要是按照自动机生产节拍，使供料机构定时工作，准时供料。在定时装置设计中，主要解决工件送料与自动机加工节奏协调一致问题。一般由供料机构与相关的其它机构之间的运动链来保证，所以供料机构的运动循环必须与自动机工作循环相协调。也可以采用独立驱动的供料机构，例如电磁振动供料器、供送料机械手，但要由控制系统或设计诸如闸门等隔离装置，使供料机构停止或送料。2定量装置定量装置是根据自动机加工工艺的要求，在每一个工作循环送出规定数量的工件。定量可以分为量（如重量、体积）和数（如件、个），例如酒类、洗衣粉等物料主要是定量，螺钉、香皂、工件等主要是定数，成卷的塑料带、薄铁皮、细钢棒等物料则是定长度。设计时根据供送物料的形、性态等来确定。定量装置往往需要隔离装置、计数机构等来配合。（3）定向装置保证工件按照工艺加工的方位要求送出。定向送料在单件物品加工中是一个关键问题。定向机构一般与纠正、剔除机构等配合工作。（4）其它装置例如，定位装置、隔离装置、卷料的矫直机构、带状料的纠偏调位机构不符合要求工件的剔除机构、缺料检测机构、计数机构等等。定位在自动机设计中也是一个比较重要的问题，送料不到位或有偏差都会影响自动机的正常工作。在设计中，可把定位装置归到工艺执行机构中，也可归到供料机构中。任何供料机构必须具有定时定量装置，而定向和定量装置，而定向和其他装置可根据工件及加工要求设置。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载供料机构是自动机、自动线中的主要工作机构之一，其性能优劣及自动化程度直接影响到自动机的生产率、加工质量及其劳动条件。因此，对供料机构有如下的一些要求1）根据自动机的生产节拍及工位位置，快速、准确、可靠地将工件送到位；2）供料过程平稳、无冲击，不能损伤工件；3）适应性强，调整方便；4）结构简单，工作可靠。32工作原理介绍振动盘是一种自动组装机械的辅助设备，能把各种产品有序排出来，它可以配合自动组装设备一起将产品各个部位组装起来成为完整的一个产品。自动送料振动盘是一种自动定向排序的送料设备,是通过振动将无序工件自动有序定向排列整齐、准确地输送到下道工序,有个脉冲电磁铁，可以使料斗垂直方向振动，由于弹簧片的倾斜，使料斗绕其垂直轴做扭摆振动。振动盘的工作原理振动盘料斗下面有个脉冲电磁铁，可以使料斗作垂直方向振动，由倾斜的弹簧片带动料斗绕其垂直轴做扭摆振动。料斗内零件，由于受到这种振动，而沿螺旋轨道上升，直到送到出料口。其工作目的是通过振动将无序工件自动有序定向排列整齐、准确地输送到下道工序。振动盘的应用行业振动盘广泛应用于电子、五金、塑胶、医药、食品、玩具、文具、日常用品的制造等各个行业，是解决工业自动化设备供料的必须设备。振动盘除满足产品的定向排序外还可用于分选、检测、计数包装等，是一种现代化高科技产品。32机械结构的设计331排序原理待测工件由振动盘自动排序进料，排好顺序的工件由进料气缸控制，待I区发出指令给进料气缸，此时进料气缸的活塞杆推动待测工件到达I区。经过，如果工件不合格，由出料气缸1的活塞杆将工件内圈推到废品箱里，此时挡板I压缩弹簧并打开，工件被推出，弹簧复位，挡板I关闭。如果工件合格，由拨料气缸带动滑动气缸的拨杆使工件运动到II区（此时进料气缸动作，推动第二个待测工件到达I区），需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载332总体布局示意图总体布局示意图如图9所示图23示意图333滚动轨道的设计1轨道材料的选择轨道材料应选择耐磨性较高的材料。一般导轨选择HT200，是一种经济耐磨的材料。2轨道的基本尺寸需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载图24轨道结构334推动气缸的轨道及输料槽设计由于拨杆要从轨道上缩回,并随着推动气缸在两个区间移动,所以推动气缸整体上要能够随着推动气缸而滑动。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载滑动气缸的轨道材料选择HT200，其平面结构图如图所示图25推动气缸轨道输料槽结构简图34本章小结本章主要对工件自选机构进行深入的结构设计，以一种常见的工件为例子来进行详细的结构设计分析与计算。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载第4章送料气缸选型对气动送料机构的基本要求是能快速、准确地拾放和搬运物件，这就要求它们具有高精度、快速反应、一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自由度及在任意位置都能自动定位等特性。设计气动机械手的原则是充分分析作业对象工件的作业技术要求，拟定最合理的作业工序和工艺，并满足系统功能要求和环境条件明确工件的结构形状和材料特性，定位精度要求，抓取、搬运时的受力特性、尺寸和质量参数等，从而进一步确定对机械手结构及运行控制的要求尽量选用定型的标准组件，简化设计制造过程，兼顾通用性和专用性，并能实现柔性转换和编程控制本次设计的机械手是通用气动上下料机械手（如图21所示），是一种适合于成批或中、小批生产的、可以改变动作程序的自动搬运或操作设备，动作强度大和操作单调频繁的生产场合。它可用于操作环境恶劣的场合。41送料机构的要求1保证工件准确定位为使和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件的形状，选择相应的形状。例如圆柱形工件采用带“V”形面的手指，以便自动定心。2具有足够的强度和刚度除受到被夹持工件的反作用力外，还受到在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，当应尽量使结构简单紧凑，自重轻，并使的中心在回转轴线上，以使扭转力矩最小为佳。3考虑被抓取对象的要求根据工作需要，通过比较，由于工件为圆柱形，故形状设计成V型。42气缸的确定421气缸缸径的计算内径D可按下列公式初步计算气缸的负载为推力式（31）366014415014930782FMP式中气缸实际使用推力15000（N）；01需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载气缸的负载效率，一般取0507；气缸的总效率，一般取0709；计算08；气缸的供油压力，一般为系统压力（MPA）P本次设计中气缸已知系统压力7MPA；P根据式（31）得到内径493MMD查缸筒内径系列/MMGB/T23481993可以取为50MM。活塞杆外径D表31活塞杆直径系列活塞杆直径系列/MMGB/T234819934、5、6、8、10、12、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、140、160、180、200、220、250、280、320、360所以取D45MM422活塞宽度的确定B活塞的宽度一般取（0610）D即（0610）50（3050）MM取35MM423缸体长度的确定气缸缸体内部的长度应等于活塞的行程与活塞宽度的和。缸体外部尺寸还要考虑到两端端盖的厚度，一般气缸缸体的长度不应大于缸体内径的2030倍。D即缸体内部长度233MM424缸筒壁厚的计算在中、低压系统中，气缸的壁厚基本上由结构和工艺上的要求确定，壁厚通常都能满足强度要求，一般不需要计算。但是，当气缸的工作压力较高和缸筒内径较大时，必须进行强度校核。当时，称为薄壁缸筒，按材料力学薄壁圆筒公式计算，计算公式为08D式（32）MAX2PD需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载式中，缸筒内最高压力；MAXP缸筒材料的许用压力。,为材料的抗拉强度，N为安全/BB系数，当时，一般取。08D5N当时,按式（33）计算3该设计采用无缝钢管式（33）MAXA2PD根据缸径查手册预取30此时30081732最高允许压力一般是额定压力的15倍，根据给定参数，所以7PMA715105MPMAXP100110M（无缝钢管），取100A，其壁厚按公式（33）计算为AXMA1055623238PDM满足要求，就取壁厚为6MM。425活塞杆强度和气缸稳定性计算A活塞杆强度计算活塞杆的直径按下式进行校核D4FD式中，为活塞杆上的作用力；F为活塞杆材料的许用应力，,N一般取140。/BN3641504528398/4DMM满足要求B气缸稳定性计算需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载活塞杆受轴向压缩负载时，它所承受的力F不能超过使它保持稳定工作所允许的临界负载KF，以免发生纵向弯曲，破坏气缸的正常工作。K的值与活塞杆材料性质、截面形状、直径和长度以及气缸的安装方式等因素有关。若活塞杆的长径比且/10LD杆件承受压负载时，则必须进行气缸稳定性校核。活塞杆稳定性的校核依下式进行KNF式中，KN为安全系数，一般取K24。A当活塞杆的细长比时/LRMI2KIEJFLB当活塞杆的细长比时/KLRI21KKFAALIR式中，L为安装长度，其值与安装方式有关，见表1；K为活塞杆横截面最小回转半径，AJRK/；为柔性系数，其值见表32；为由气缸支撑方式决定的末端系MI数，其值见表1；E为活塞杆材料的弹性模量，对钢取21/062MNE；为活塞杆横截面惯性矩；为活塞杆横截面积；F为由材料强度决定的实验值，为系数，具体数值见表33。表32气缸支承方式和末端系数的值I支承方式支承说明末端系数I一端自由一端固定1/4需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载两端铰接1一端铰接一端固定2两端固定4表33F、的值M材料28/10NF铸铁561/160080锻铁251/9000110钢491/500085C当时,缸已经足够稳定，不需要进行校核。20LK此设计安装方式中间固定的方式，此缸已经足够稳定，不需要进行稳定性校核。426缸筒壁厚的验算下面从以下三个方面进行缸筒壁厚的验算A气缸的额定压力值应低于一定的极限值，保证工作安全NP式（34）21035SNDMPA根据式（34）得到223504581NPPA显然，额定油压7MP，满足条件；NB为了避免缸筒在工作时发生塑性变形，气缸的额定压力值应与塑性变形压力NP有一定的比例范围需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载式（35）03542NPLP式（36）1LOGPLSD先根据式（36）得到4121123LOGPLSMPA再将得到结果带入（35）得到10542154716NPMAPA显然，满足条件；C耐压试验压力，是气缸在检查质量时需承受的试验压力。在规定的时间内，气TP缸在此压力下，全部零件不得有破坏或永久变形等异常现象。T各国规范多数规定当额定压力时16NPMPA（MPA）15TNPD为了确保气缸安全的使用，缸筒的爆裂压力应大于耐压试验压力ETPMPA）式123LOGEBDP（37）因为查表已知596MPA，根据式（37）得到B8972EPMA至于耐压试验压力应为150T因为爆裂压力远大于耐压试验压力，所以完全满足条件。以上所用公式中各量的意义解释如下式中缸筒内径（）；DM需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载缸筒外径（）；1DM气缸的额定压力（）NPMPA气缸发生完全塑形变形的压力（）；LA气缸耐压试验压力（）；T缸筒发生爆破时压力（）；EPP缸筒材料抗拉强度（）；BMA缸筒材料的屈服强度（；S缸筒材料的弹性模量（）；EP缸筒材料的泊桑系数钢材03427缸筒的加工要求缸筒内径采用H7级配合，表面粗糙度为016，需要进行研磨；DAR热处理调制，HB240；缸筒内径的圆度、锥度、圆柱度不大于内径公差之半；刚通直线度不大于003MM；油口的孔口及排气口必须有倒角，不能有飞边、毛刺；在缸内表面镀铬，外表面刷防腐油漆。428法兰设计气缸的端盖形式有很多，较为常见的是法兰式端盖。本次设计选择法兰式端盖（缸筒端部）法兰厚度根据下式进行计算式（38）04CPFDDH式中，法兰厚度（M）；密封环内经D40MM（M）；D需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载密封环外径（M）；50MMHDHD系统工作压力（PA）；7MPAPP附加密封力（PA）；值取其材料屈服点353MPA；QQ螺钉孔分布圆直径（M）；55MM0D0D密封环平均直径（M）；45MMCPDCPD法兰材料的许用应力（PA）；/N353/5706MPAS法兰受力总合力（M）F2298564HFDPDQKN所以132MM04CPDDH368956107为了安全取14MM429缸筒端部）法兰连接螺栓的强度计算连接图如下图31缸体端部法兰用螺栓连接1前端盖；2缸筒螺栓强度根据下式计算需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载螺纹处的拉应力MPA式（39）6MAX2104KFDZ螺纹处的剪应力MPA式（310）61MAX032KD合成应力MPA式（311）2N式中,气缸的最大负载，A，单杆时，双杆是MAXFMAXFAXP2/4AD2/4ADD螺纹预紧系数，不变载荷12515，变载荷254；KKK气缸内径；缸体螺纹外径；0D螺纹内经；1螺纹内摩擦因数，一般取012变载荷取254；K1K1K材料许用应力，,为材料的屈服极限，N为安全系数，一般取/SNSN1215；Z螺栓个数。最大推力为4150FAPXN使用4个螺栓紧固缸盖，即4Z螺纹外径和底径的选择10MM8MM0D1D系数选择选取13012K根据式（39）得到螺纹处的拉应力为需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载6MAX2104KFDZ4623150120938MPA根据式（310）得到螺纹处的剪应力为4630251029848PA根据式（311）得到合成应力为3676MPAN2由以上运算结果知，应选择螺栓等级为129级；查表的得抗拉强度极限1220MP屈服极限强度1100MP；BS不妨取安全系数N2可以得到许用应力值/N1100/2550MPS证明选用螺栓等级合适。4210密封件的选用A对密封件的要求在液压元件中，气缸的密封要求是比较高的，特别是一些特殊气缸，如摆动气缸等。气缸不仅有静密封，更多的部位是动密封，而且工作压力高，这就要求密封件的密封性能要好，耐磨损，对温度的适应范围大，要求弹性好，永久变形小，有适当的机械强度，摩擦阻力小，容易制造和装拆，能随压力的升高而提高密封能力和利于自动补偿磨损。密封件一般以断面形状分类，有O形、Y形、U形、V形和YX形等。除O形外，其他都属于唇形密封件。BO形密封圈的选用气缸的静密封部位主要有活塞内孔与活塞杆、支撑座外圆与缸筒内孔、端盖与缸体端面等处。静密封部位使用的密封件基本上都是O形密封圈。C动密封部位密封圈的选用由于O型密封圈用于往复运动存在起动阻力大的缺点，所以用于往复运动的密封件一般不用O形圈，而使用唇形密封圈或金属密封圈。气缸动密封部位主要有活塞与缸筒内孔的密封、活塞杆与支撑座（或导向套）的密需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载封等。活塞环是具有弹性的金属密封圈，摩擦阻力小，耐高温，使用寿命长，但密封性能差，内泄漏量大，而且工艺复杂，造价高。对内泄漏量要求不严而要求耐高温的气缸，使用这种密封圈较合适。V形圈的密封效果一般，密封压力通过压圈可以调节，但摩擦阻力大，温升严重。因其是成组使用，模具多，也不经济。对于运动速度不高、出力大的大直径气缸，用这种密封圈较好。U形圈虽是唇形密封圈，但安装时需用支撑环压住，否则就容易卷唇，而且只能在工作压力低于10MPA时使用，对压力高的气缸不适用。比较而言，能保证密封效果，摩擦阻力小，安装方便，制造简单经济的密封圈就属YX型密封圈了。它属于不等高双唇自封压紧式密封圈，分轴用和孔用两种。综上，所以本设计选用YX型圈，聚氨酯和聚四氟乙烯密封材料组合使用，可以显著提高密封性能A降低摩擦阻力，无爬行现象；B具有良好的动态和静态密封性，耐磨损，使用寿命长；C安装沟槽简单，拆装简便。这种组合的特别之处就是允许活塞外园和缸筒内壁有较大间隙，因为组合式密封的密封圈能防止挤入间隙内，降低了活塞与缸筒的加工要求，密封方式图如下图32密封方式图43气缸的选型经过比较，参考市场上的气缸类型，选择一种可靠优质的气缸产品的生产商速易可（上海）有限公司HTTP/WWWTONABNET/ABOUT_USASP。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载速易可气动（上海）有限公司成立于2004年，从事于空油压零组件和设备研究、生产、销售的自动化厂商，产品以TONAB品牌营销国内外市场，产品主要有空气净化组件、气动控制组件、气动执行组件、辅助组件、空油压设备，产品广泛应用于医疗器械、工业机器人、食品包装机械、纺织机械、半导体设备、轨道交通、烟草机械、机床自动控制、真空搬运、汽车制造、教学培训等行业。速易可目前主要产品有无杆气缸、滑台气缸、止动气缸、回转气缸、机械夹、回转夹紧气（油）压缸、导杆气缸、带锁气缸、双轴缸、标准型气缸、控制阀、空气控制组件、真空系统组件及相关气动辅助零组件。44送料气缸型号确定送料气缸采用烟台气动元件厂生产的标准气缸，参看此公司生产的各种型号的结构特点，尺寸参数，结合本设计的实际要求，气缸用CTA型气缸，尺寸系列初选内径为100/63，关于此气缸的资料详情请参看烟台气动元件厂公司主页需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载WWWBOTACN/PRODUCTSASP1在校核尺寸时，只需校核气缸内径63MM,的气缸的尺寸满足使用要求即可,设计使用压1D强,MPA40则驱动力2RF146031502N2测定手腕质量为60KG,设计加速度，则惯性力/SMAMAF150N3考虑活塞等的摩擦力，设定摩擦系数,20K1FKM052N总受力M1605F0所以标准CTA气缸的尺寸符合实际使用驱动力要求。45导向装置在进行伸缩运动时，为了防止绕轴线转动，以保证正确方向，并使活塞杆不受较大的弯曲力矩作用，以增加的刚性，在设计结构时，应该采用导向装置。具体的安装形式应该根据本设计的具体结构和抓取物体重量等因素来确定，同时在结构设计和布局上应该尽量减少运动部件的重量和减少对回转中心的惯量。导向杆目前常采用的装置有单导向杆，双导向杆，四导向杆等，在本设计中才用单导向杆来增加的刚性和导向性。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载46平衡装置在本设计中，为了使的两端能够尽量接近重力矩平衡状态，减少手抓一侧重力矩对性能的影响，故在送料气缸一侧加装平衡装置，装置内加放砝码，砝码块的质量根据抓取物体的重量和气缸的运行参数视具体情况加以调节，务求使两端尽量接近平衡。气缸运行长度选择为118MM,气缸内径为110MM,气缸运行速度，加速度时间01S,L1DT压强P05MPA,则驱动力20RPG260514379N1测定质量为80KG,则重力MG801N2设计加速度，则惯性力/5SAMG1408N3考虑活塞等的摩擦力，设定一摩擦系数，10K1GKM40N总受力MQ12408GQ所以选择尺寸符合实际使用要求。选择尺寸满足使用要求。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载第五章PLC控制系统的分析设计自动上下料装置控制系统的设计是整个自动上下料装置设计的关键和核心。它在结构和功能上的合理划分与巧妙实现，对提高自动上下料装置整体可靠性、实用性具需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载有重要的意义，同时也是降低制造成本、缩短开发周期的有效途径。为此本章在分析了当前自动上下料装置广泛采用的控制器结构及PLC的发展之后，提出了采用PLC的控制方法。51控制系统的组成结构自动上下料装置的控制系统一般是使自动上下料装置运动协调为目的，包括高性能的计算机及相应的系统硬件和控制软件。自动上下料装置的控制部分可分为4个部分自动上下料装置及其感知器、环境、任务、控制器。自动上下料装置是由各种机构组成的装置，它通过感知器的内部传感器实现本体和环境状态的检测和信息交互；环境即指自动上下料装置所处的周围环境；任务是指自动上下料装置要完成的操作，它需要适当的程序语言描述，并把它们存入控制机中，随着系统的不同，任务的输入可能是程序方式，或文字、图形或声音方式；控制器包括软件和硬件两大部分，相当于自动上下料装置的大脑，它以计算机或专用控制器运行程序的方式来完成给定的任务。控制系统的硬件一般包括3个部分1感知部分用来收集自动上下料装置的内部和外部的信息，如位置、速度、加速度传感器可接受自动上下料装置的本体状态，而视觉、触觉、力觉等传感器可感受自动上下料装置的工作环境的外部状态。2控制装置用来处理各种信息，完成控制过程，产生必要的控制指令，它包括计算机相应的接口等。3驱动部分为了使自动上下料装置完成操作及移动功能，自动上下料装置各关节可选用、液动、电气等方式驱动。52控制系统的性能要求对于一般的控制系统有以下控制的要求1稳定性稳定性是系统受到短暂的扰动后其运动性能从偏离平衡点恢复到原平衡点状态的能力。稳定性是一般自动控制必须满足的基本要求，对稳定性的研究是自动化控制系统中的一个基本问题。2过渡过程性能描述过渡过程性能可以用平衡性和快速性加以衡量，平衡性指系统由初始状态运动到新的平衡状态时具有较小的超调和震荡性；系统由初始状态运需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载动到新的平衡状态经历的时间表示系统过渡过程的快速程度。3稳态误差稳态误差是在过渡过程结束后，期望的稳态输出量与实际的稳态输出量之差。控制系统的稳态误差越小，说明控制精度越高。因此，稳态误差是衡量控制系统性能好坏的一项重要指标，控制系统设计的任务之一就是在兼顾其他性能指标的情况下，使稳态误差尽可能小或者小于某个允许的限制值。53传感器的选择传感器是将被检测对象的各种物理变化量变为电信号的一种变换器。它主要被用于检测系统本身与作业对象、作业环境的状态，为有效地控制系统的动作提供信息。根据本设计的要求需要对位置检测装置、滑觉传感器、视觉传感器进行选用。位置检测装置检测自动上下料装置动作是否到位，滑觉传感器是判别物料是否被稳定吸住，视觉传感器是为了完成自动上下料装置对物料的识别。531位置检测装置在本设计中，当自动上下料装置执行左旋/右旋，前伸/回缩，上升/下降等动作时，应有相应的位置检测装置检测动作是否到位，常用的位置检测装置是行程开关。行程开关又称限位开关，是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。行程开关按其结构可分为直动式、滚轮式、微动式和组合式。本设计中采用直线接触式行程开关检测自动上下料装置动作是否到位，当运动到指定位置时，碰到行程开关，终结上一个动作，准备执行下一个动作。432传感器自动上下料装置吸取物体时按吸力的大小可分为硬吸取和软吸取。硬吸取是吸盘用最大的吸力吸取物体，以保证可靠性；软吸取方式是吸盘使吸力保持在能稳固吸取物体的最小值，以避免损伤物件。软吸取时吸力不够时被吸物体会产生滑动，滑觉传感器就是为了检测滑动而设计的，可以检测垂直于吸物方向物体的位移、由重力引起的变形，以达到修正吸力，防止吸取物的滑动。滑动传感器主要用于检测物体接触面直接的相对运动的大小和方向，判断是否吸住物体以及应用多大的吸力等。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载54驱动系统的分析与选