自动换刀机械手结构设计及PLC控制研究(毕业设计)

皖西学院本科毕业论文（设计）论文题目自动换刀机械手结构设计及PLC控制研究姓名（学号）武金鹏（2009011644）系别机械与电子工程学院专业机械设计制造及其自动化导师姓名翁志刚二〇一三年六月皖西学院本科毕业论文（设计）I目录1、毕业论文正文2、皖西学院本科毕业论文（设计）任务书3、皖西学院本科毕业论文（设计）开题报告4、皖西学院本科毕业论文（设计）中期检查表5、皖西学院本科毕业论文（设计）指导教师意见表6、皖西学院本科毕业论文（设计）评阅教师意见表7、皖西学院本科毕业论文（设计）答辩记录表皖西学院本科毕业论文（设计）II自动换刀机械手结构设计及PLC控制研究作者武金鹏指导教师翁志刚摘要：随着数控技术的应用与发展，零件加工的辅助时间大大降低了，极大的提高了生产效率。伴随着科学技术的发展和生产力的提高，使数控机床发展成为机械加工中普遍应用的一种更先进的制造方法叫做加工中心。大多数加工中心都带有能够自动换刀装置的换刀系统，并按照程序实现自动加工。气动机械手具有简单的机构、动作灵敏、节能、环保、可靠性高、可实现无级调速等优点。为了提高机械手的应用范围，让每一个机械手拥有不同的使用特性，所以对机械手的结构进行模块化设计。特将其分为若干个模块，其包括：立柱、基座、手臂、手部、手腕等模块。为了满足不同的使用特性和功能，我们可以通过选择不同的模块进行组合。当产品的使用性能发生变化时，我们可以根据需要对部分模块进行修改或从新改造，这样即节省了设计成本，又提供了设计效率。经过对机械手在结构和运动方面上的分析后，采用电气一气压伺服控制技术对机械手进行控制和驱动，气动执行元件根据电气控制信号的要求，驱动负载元件执行相应的动作。根据实际需要，本系统采用三菱FX2N一PLC作为核心进行控制。根据机械手的工作原理制定相应的控制方案，实现机械手的精确定位和无级变速。关键词：自动换刀机械手、PLC、电气-气压伺服控制系统。皖西学院本科毕业论文（设计）IIIResearchonStructureDesignandPLCControlOfAutomatictoolchangeManipulatorAbstract:.WithCNCtechnologyapplicationanddevelopmentofauxiliarypartsprocessingtimeisgreatlyreduced,greatlyimprovingproductionefficiency.WiththedevelopmentofscienceandtechnologytoimproveproductivityandmakeCNCmachiningdevelopintoamoreuniversalapplicationofadvancedmanufacturingmethodcalledmachiningcenters.MostmachiningcenterswithautomatictoolchangercanATCsystem,andfollowtheproceduresforautomaticprocessing.PneumaticManipulatorhasasimplemechanism,sensitive,energy-saving,environmentalprotection,highreliability,canrealizesteplessspeedregulationandotheradvantages.Inordertoimprovetheapplicationrangeoftherobot,sothateachrobothasdifferentusagecharacteristics,sothestructureoftherobotmodulardesign.Specialwillbedividedintoseveralmodules,including:columns,base,arms,hands,wristsandothermodules.Inordertomeetdifferentfeaturesandcapabilities,wecanchooseadifferentmodulecombinations.Whenproductperformancechanges,wemayneedtomakechangesonthepartofthemoduleorre-transformation,sothatthedesigncostsavings,butalsoprovidesadesignefficiency.Afterthemanipulatoronthestructureandmotionanalysis,theuseofelectricservocontroltechnologyofthepneumaticmanipulatorcontrolanddrive,pneumaticactuatorsaccordingtotherequirementsoftheelectricalcontrolsignaltodrivetheloadelementtheappropriateaction.Accordingtoactualneeds,thesystemusesaMitsubishiFX2NPLCasthecorecontrol.AccordingtotheworkingprincipleoftherobottodevelopappropriatecontrolprogramstoachieveprecisepositioningofthemanipulatorandCVT.KeyWords:Automatictoolchangemanipulator、ProgrammableLogicController、Electro-pneumaticservoorientationsystem.皖西学院本科毕业论文（设计）IV目录第1章绪论..............................................................................................................................................................11.1、换刀械手概述...........................................................................................................................................11.2、选题背景...................................................................................................................................................11.3、设计目的...................................................................................................................................................1第2章机械手总体设计方案..................................................................................................................................32.1、机械手类型...............................................................................................................................................32.1.1、根据机械手的应用范围分类........................................................................................................32.1.2、按机械手手臂的运动坐标型式分类............................................................................................32.1.3、按机械手的驱动方式分类............................................................................................................42.2、机械手的坐标形式与自由度...................................................................................................................52.3、机械手工作过程及工步时间分配...........................................................................................................72.3.1、确定完成动作及顺序....................................................................................................................72.3.2、工步时间分配................................................................................................................................82.4、机械手的结构设计方案...........................................................................................................................82.5、机械手的驱动方案...................................................................................................................................9第3章机械手的机械系统设计............................................................................................................................123.1、机械手伺服系统设计.............................................................................................................................123.1.1、气动伺服系统设计......................................................................................................................12