基于PLC控制的面粉碼垛機(jī)設(shè)計(jì)【碼垛機(jī)械手】【面粉搬運(yùn)與碼垛】【含三維圖Proe及CAD圖紙】

基于PLC控制的面粉碼垛機(jī)設(shè)計(jì)【碼垛機(jī)械手】【面粉搬運(yùn)與碼垛】【含三維圖Proe及CAD圖紙】,碼垛機(jī)械手,面粉搬運(yùn)與碼垛,含三維圖Proe及CAD圖紙,基于,PLC,控制,面粉,碼垛,設(shè)計(jì),機(jī)械手,搬運(yùn),三維,Proe,CAD,圖紙 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告表 論文(設(shè)計(jì))名稱 PLC控制的碼垛機(jī)械手設(shè)計(jì) 論文（設(shè)計(jì)） 來(lái)源 生產(chǎn)實(shí)際 論文（設(shè)計(jì)）類型 C 指導(dǎo)教師 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 班級(jí) 一、 研究或設(shè)計(jì)的目的和意義： 1、設(shè)計(jì)的目的：機(jī)械手（碼垛）主要由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。 ①執(zhí)行系統(tǒng)：包括手部、手腕、手臂和立柱等部件。 手部：是機(jī)械手與工件接觸的部件。由于物體接觸形式的不同，可分為夾持式和吸附式手部。由于本課題采用液壓驅(qū)動(dòng)，所以采用夾持式。由手指和傳力機(jī)構(gòu)所組成，手指與工件接觸而傳力機(jī)構(gòu)則通過(guò)手指夾緊力來(lái)完成夾放工件的任務(wù)。 手腕：是聯(lián)接手部和手臂的部件，起到調(diào)整和改變工件方位的作用。 手臂：支撐手腕和手臂的部件，用以改變工件的空間位置。 立柱：是支撐手臂的部件。手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)均與立柱有著密切的聯(lián)系。機(jī)械手的立柱通常為固定不動(dòng)的。 機(jī)座：是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分。機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均安裝在機(jī)座上，故起支撐和聯(lián)接的作用。 ②驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置。常用的有液壓傳動(dòng)、 氣壓傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)等四種形式。本課題采用液壓傳動(dòng)。 ③控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)是機(jī)械手的指揮系統(tǒng)，它控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，讓執(zhí)行系統(tǒng)按規(guī)定的要求進(jìn)行工作，并檢測(cè)其是否正確。一般常見的為電器與電子回路控制，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)也不斷增多。本課題采用PLC作為控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。 2、設(shè)計(jì)的意義：在機(jī)械工業(yè)中，機(jī)械手的應(yīng)用具有非常重要的意義，具體可以概括為： ①可以減輕人體勞動(dòng)力，便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，直接體現(xiàn)了減輕人體勞動(dòng)力的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)的工作，這又是機(jī)械手代替人手所具有優(yōu)勢(shì)的體現(xiàn)。因此，在自動(dòng)化機(jī)床和綜合加工等自動(dòng)生產(chǎn)線上目前幾乎都設(shè)有機(jī)械手，以減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進(jìn)行生產(chǎn)。 ②可以改善勞動(dòng)條件，避免事故的發(fā)生 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或者有其他毒性污染以及工作空間狹小等場(chǎng)合中，人若直接操作對(duì)人的身體傷害是不可避免的。而應(yīng)以機(jī)械手代替人即可部分甚至全部安全地完成工作，大大改善了工人的勞動(dòng)條件，同時(shí)，在一些動(dòng)作簡(jiǎn)單且重復(fù)作業(yè)的操作中，以機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 ③可以提高生產(chǎn)的自動(dòng)化程度 應(yīng)用機(jī)械手于自動(dòng)生產(chǎn)線上有利于材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及及其的裝配等自動(dòng)化程度，從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。 二、 研究或設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)： 1、 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀： 機(jī)械手最早應(yīng)用在汽車制造工業(yè)，常用于噴漆、焊接、上下料及搬運(yùn)。隨著技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手的應(yīng)用得到了進(jìn)一步的延伸和擴(kuò)展，比如自動(dòng)生產(chǎn)線上的碼垛機(jī)械手，進(jìn)一步擴(kuò)大了人的手足和大腦功能，它可替代人從事危險(xiǎn)、有害、有毒、高溫和低溫等惡劣環(huán)境中工作，代替人完成繁重，單調(diào)重復(fù)性的工作，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。目前機(jī)械手主要應(yīng)用在制造業(yè)中，特別是電器制造、產(chǎn)品搬運(yùn)、汽車制造、塑料加工、通用機(jī)械制造及金屬加工等領(lǐng)域。工業(yè)機(jī)械手與數(shù)控加工中心，自動(dòng)搬運(yùn)小車和自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，機(jī)械手的功能和性能不斷得到改善和提高，應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。 工業(yè)機(jī)械手是在第二次世界大戰(zhàn)中發(fā)展起來(lái)的，始于40年代的美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的搬運(yùn)核原料的遙控機(jī)械操作手研究，它是一種主從型的控制系統(tǒng)。1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)械手，它的結(jié)構(gòu)是集體上安裝一回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的；1962年美國(guó)聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上，又試制成一臺(tái)數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮，用液壓驅(qū)動(dòng)；控制系統(tǒng)用磁鼓做儲(chǔ)存裝置。不少球面坐標(biāo)式機(jī)械手就是在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的；同年該公司和普曼公司合并成為萬(wàn)能制動(dòng)公司，專門生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械手。1962年美國(guó)機(jī)械鑄造公司成功實(shí)驗(yàn)了一種叫Versatran機(jī)械手，愿意是靈活搬運(yùn)，可做點(diǎn)位或軌跡控制，該機(jī)械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)、升降、伸縮，采用液壓驅(qū)動(dòng)，控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機(jī)械手出現(xiàn)在60年代初，但都是國(guó)外機(jī)械手發(fā)展的基礎(chǔ)。從60年代后期起，噴漆、弧焊等工業(yè)機(jī)械手相繼出現(xiàn)并開始在生產(chǎn)中應(yīng)用。1978年美國(guó)Unimate公司和斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制出一種Vnimation-Vic.arm型工業(yè)機(jī)械手，裝有小型電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)。聯(lián)邦德國(guó)機(jī)器制造業(yè)從1970年開始應(yīng)用機(jī)械手，主要用于起重運(yùn)輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)；聯(lián)邦德國(guó)Kuka公司還生產(chǎn)一種點(diǎn)焊機(jī)械手，采用關(guān)節(jié)式機(jī)構(gòu)和程序控制；日本是工業(yè)機(jī)械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國(guó)家，自1969年從美國(guó)引進(jìn)兩種典型的機(jī)械手后，開始大力研究機(jī)械手，目前已成為工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用最多的國(guó)家之一；前蘇聯(lián)自60年代開始發(fā)展應(yīng)用機(jī)械手，主要用于機(jī)械化、自動(dòng)化程度較低、繁重單調(diào)、有害健康的輔助性工作。 我國(guó)工業(yè)機(jī)械手的研究與開發(fā)始于上世紀(jì)70年代，1972年我國(guó)第一臺(tái)工業(yè)機(jī)械手在上海問(wèn)世，隨后全國(guó)各省開始研究和應(yīng)用機(jī)械手。從第七個(gè)五年計(jì)劃開始，我國(guó)政府將工業(yè)機(jī)械手的發(fā)展列入其中，并且為此項(xiàng)目投入大量的資金，研究開發(fā)并制造了一系列的工業(yè)機(jī)械手，有由北京機(jī)械自動(dòng)化研究所設(shè)計(jì)制造的噴涂機(jī)械手，廣州機(jī)床研究所和北京機(jī)床研究所聯(lián)合設(shè)計(jì)的點(diǎn)焊機(jī)械手，大連機(jī)床研究所設(shè)計(jì)制造的氬弧焊機(jī)械手，沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)制造的裝卸載機(jī)械手等等。這些機(jī)械手的控制器，都是由中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所和北京科技大學(xué)機(jī)器人研究所共同開發(fā)的，同時(shí)一系列機(jī)械手的關(guān)鍵部件也被開發(fā)出來(lái)，如機(jī)械手專用軸承，減震齒輪，直流伺服電機(jī)，編碼器等等。 我國(guó)工業(yè)機(jī)械手發(fā)展主要是逐步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，在應(yīng)用專業(yè)機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手，研制出示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合式機(jī)械手等。可將機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，如伸縮、擺動(dòng)、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，以便根據(jù)不同的應(yīng)用要求選用不同的典型機(jī)構(gòu)，組裝成各種用途的機(jī)械手，既便于設(shè)計(jì)制造，又便于更換工件，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。 2、發(fā)展趨勢(shì)： ①高重復(fù)精度 精度是指機(jī)械手運(yùn)動(dòng)達(dá)到指定點(diǎn)的精確程度，它與驅(qū)動(dòng)器的分辨率以及反饋裝置有關(guān)。重復(fù)精度是指如果動(dòng)作重復(fù)多次，機(jī)械手達(dá)到同一位置的精確度。重復(fù)精度比精度更突出、更重要，如果一個(gè)機(jī)械手的定位不夠精確，通常會(huì)顯示一個(gè)固定的誤差，這個(gè)誤差是可以預(yù)測(cè)的，因此校正的方法是通過(guò)編程。重復(fù)精度限定的是一個(gè)隨機(jī)誤差的范圍，它通過(guò)一定次數(shù)的重復(fù)運(yùn)行機(jī)械手來(lái)測(cè)定。隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，以及氣動(dòng)伺服技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室和氣動(dòng)伺服定位系統(tǒng)的成套化。氣動(dòng)機(jī)械手的重復(fù)精度會(huì)越來(lái)越高，它的應(yīng)用領(lǐng)域也會(huì)越來(lái)越廣闊，如核工業(yè)和軍事工業(yè)等。 ②模塊化 模塊化拼裝的機(jī)械手比組合導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置更具靈活的安裝體系，它集成電接口和帶電纜及氣管的導(dǎo)向系統(tǒng)裝置，使機(jī)械手運(yùn)動(dòng)自如。由于模塊化氣動(dòng)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)部件采用了特殊設(shè)計(jì)的滾珠軸承，使它具有高剛度、高強(qiáng)度及精確的導(dǎo)向精度。良好的定位精度也是新一代氣動(dòng)機(jī)械手的一個(gè)重要特點(diǎn)。模塊化氣動(dòng)機(jī)械手使同一個(gè)機(jī)械手可能由于由于不同的模塊而具有不同的功能，擴(kuò)大了機(jī)械手的由于范圍，是氣動(dòng)機(jī)械手的一個(gè)重要發(fā)展方向。 智能閥島的出現(xiàn)對(duì)提高模塊化氣動(dòng)機(jī)械手的性能起到了十分重要的支持作用，原因在于智能閥島本來(lái)就是模塊化的設(shè)備，特別是緊湊型CP閥島，它對(duì)分散上的集中控制起了十分重要的作用，特別是對(duì)機(jī)械手的移動(dòng)模塊。 ③無(wú)給油化 為了適應(yīng)食品、醫(yī)藥、生物工程、電子、紡織、精密儀器等行業(yè)的無(wú)污染要求，不加潤(rùn)滑脂的不供油潤(rùn)滑元件已經(jīng)問(wèn)世。隨著材料技術(shù)的進(jìn)步，新型材料（如燒結(jié)金屬石墨材料）的出現(xiàn)，構(gòu)造特殊、用自潤(rùn)滑材料制造的無(wú)潤(rùn)滑元件，不僅節(jié)省潤(rùn)滑油、不污染環(huán)境，而且系統(tǒng)簡(jiǎn)單、摩擦性能穩(wěn)定、成本低、壽命長(zhǎng)。 ④機(jī)電一體化 由可編程控制器—傳感器—?dú)鈩?dòng)元件組成的典型的控制系統(tǒng)仍然是自動(dòng)化技術(shù)的主要方面。發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制氣動(dòng)元件，使氣動(dòng)技術(shù)從開關(guān)控制進(jìn)入到高精度的反饋控制，省陪線的復(fù)合集成系統(tǒng)，不僅減少配線，配管和元件，而且拆裝簡(jiǎn)單，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。 三、主要研究或設(shè)計(jì)內(nèi)容，需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題和思路： 1、主要內(nèi)容：本課題擬設(shè)計(jì)的機(jī)械手，是用于自動(dòng)生產(chǎn)線上完成碼垛任務(wù)的自動(dòng)化裝置，可部分代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行單調(diào)持久的作業(yè)，并可根據(jù)工件的變化要求隨時(shí)更改相關(guān)控制參數(shù)。?本設(shè)計(jì)主要完成基于PLC控制的機(jī)械手的硬件和軟件部分。設(shè)計(jì)任務(wù)主要包括：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。闡述機(jī)械手的結(jié)構(gòu)組成及工作原理，分析各部分結(jié)構(gòu)類型的選擇及使用。機(jī)械手控制要求分析、確定輸入/輸出（I/O）設(shè)備、選擇合適的PLC、I/O點(diǎn)數(shù)分配和PLC程序設(shè)計(jì)。 2、解決的關(guān)鍵問(wèn)題： ①考慮被抓取的對(duì)象。 根據(jù)機(jī)械手的工作要求對(duì)其相關(guān)合理性能的考慮，采用的機(jī)械手手部結(jié)構(gòu)是一直點(diǎn)兩個(gè)指回轉(zhuǎn)型，由于工件的形狀多為板狀型，故手指形狀設(shè)計(jì)成U型。 ②具有足夠的夾緊力。 除根據(jù)工件最大重量確定機(jī)械手的夾緊力外，還需考慮機(jī)械手在搬運(yùn)或操作過(guò)程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)，以保證機(jī)械手對(duì)工件的夾緊不至于松動(dòng)甚至脫落。 ③保證工件準(zhǔn)確定位。 為使工件與手指保持準(zhǔn)確的相對(duì)位置，必須根據(jù)工件的形狀來(lái)選擇確定手指的形狀，以便自動(dòng)定心。 ④手指具有足夠的強(qiáng)度和剛度。 手指除受被夾持工件的反作用力外，還受到機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)或操作過(guò)程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)的影響，因此，要求機(jī)械手要有足夠的強(qiáng)度和剛度防止其折斷或彎曲變形，在設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量使機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，自重輕。 3、解決思路：在已掌握基本理論知識(shí)的情況下，結(jié)合查閱、收集到的相關(guān)資料對(duì)機(jī)械手的分析，根據(jù)設(shè)計(jì)要求制定設(shè)計(jì)的總體規(guī)劃，并先后完成執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最后完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書和必要的圖紙。 四、完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）所必須具備的工作條件及解決的辦法： 1、工作條件： ①已收集、查閱到關(guān)于機(jī)械手的技術(shù)資料以及關(guān)于機(jī)械基本理論的資料。 ②進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要場(chǎng)所是宿舍。 ③指導(dǎo)老師發(fā)下的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書。 ④擁有一臺(tái)裝有CAD軟件、Office辦公軟件等軟件的計(jì)算機(jī)。 2、解決辦法： ①消化已收集、查閱到的原始資料，整理有關(guān)機(jī)械零件設(shè)計(jì)、機(jī)械手設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖等有關(guān)資料，供設(shè)計(jì)時(shí)使用，消化零件制件圖，了解零件的用途，分析零件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求，分析工藝資料，了解所用材料性能，零件特性以及工藝參數(shù)。 ②在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必要時(shí)，可去工廠實(shí)地參觀和咨詢，熟悉工廠有關(guān)機(jī)械手應(yīng)用的實(shí)際情況，生產(chǎn)車間自動(dòng)生產(chǎn)線上的機(jī)械手的應(yīng)用情況，向車間師傅咨詢機(jī)械手的工作原理和構(gòu)造等，以便能密切聯(lián)系工廠實(shí)際，既方便又經(jīng)濟(jì)的進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。 ③根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的研究?jī)?nèi)容和要求查閱相關(guān)專業(yè)資料，進(jìn)行總體和具體的分析，設(shè)計(jì)和計(jì)算完成該機(jī)械手的造型設(shè)計(jì)，并確定設(shè)計(jì)方案。 ④利用計(jì)算機(jī)完成機(jī)械手裝配圖、零件圖、驅(qū)動(dòng)電路圖和控制電路圖，并完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 五、工作的主要階段、進(jìn)度與時(shí)間安排： 3月26日——4月1日：查閱、收集相關(guān)技術(shù)資料，完成開題報(bào)告。 4月2日——4月8日：據(jù)設(shè)計(jì)要求，制定總體設(shè)計(jì)規(guī)劃，擬定論文提綱。 4月9日——4月22日：執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 4月23日——5月6日：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 5月7日——5月13日：控制要求分析。 5月14日——5月20日：控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。 5月21日——5月27日：PLC程序設(shè)計(jì)。 5月28日——6月3日：完成論文的修訂工作，制作幻燈片。 6月4日——6月10日：準(zhǔn)備答辯。 六、 閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱： [1]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2006. 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