1、 一、序言 1 二、设计任务及分析 1 （一） 、设计任务 1 （二） 、运动参数的确定 . 2 三、机械系统设计 4 （一） 、 气缸的选择. 4 （二） 、 导轨设计 5 （三） 、 选择导杆 5 （四） 、气缸基架的选择 . 6 （五） 、其他机械部分的选择设计 6 四、驱动系统设计 6 （一） 、电动机的选择 . 6 （二） 、气动系统的选择 . 7 （三） 、驱动原理及气路图设计 .10 五、 控制系统设计 10 （一） 、PLC 程序编制的基本步骤 10 （二） 、 程序编制所要达到的功能 . 11 （三） 、 程序编制 .12 （六） 、接线并联机调试 13 （七） 、结论 14
2、 1 一、一、序言序言 随着现代工业的发展， 机电一体化技术在现代制造业中扮演着越 来越重要的角色。机电一体化是将机械、电子、信息处理以及软件等 现有技术，进行综合集成的一种技术群体概念，体现了学科融合的思 想.机电一体化研究的目的是怎样将机械装置、电子设备和软件等组 成一个功能完善、柔性自动化的工程系统。 机电一体化模型的建设具 有重大意义和广阔前景.本设计正是通过设计机械机构，再加以 PLC 的控制机构按照预期的目的运行， 来更为深刻直观的认识了解机电一 体化技术， 解决实际工程问题。 机械手采用 PLC 控制， 具有可靠性高， 改变程序灵活等优点。 无论进行时间控制还是控制或混合控制，
3、都可 以通过设置 plc 的程序实现。可以根据机械手的动作顺序改变程序， 是机械手通用性更好 。 二、二、设计任务及分析设计任务及分析 （一） 、（一） 、设计任务设计任务 设计用于生产线搬运码垛的二维平动机械手， 其中 X 轴由伺服电 机驱动的丝杠驱动，Z 轴由气缸驱动，气缸的末端装有抓取单元（抓 取单元无需设计） ，用于抓取工件。生产线的规格为：传送带高度为 1.0m，宽度 0.2m，工件进给周期：14.0 秒，工件质量：14.0 千克。 设计内容包括： 1）机械系统的设计：设计该二维平动机械手，完成装配图的三维设 2 计，绘制二维装配图和零件图； 2）气动系统的设计：设计机械手的气动系统
4、原理图； 3）控制系统的设计：完成伺服电机的选型计算，设计机械手气动系 统的控制原理图，编制相应的 PLC 程序并完成调试。 （二） 、（二） 、运动参数的确定运动参数的确定 1. 驱动质量驱动质量： 模具质量：模拟模具重量为 14kg。 导轨质量 1kg（根据后面的设计计算） 驱动质量:考虑到模拟模具上可能要附加别的连接板（如导杆连接 扳，气 缸活塞杆连接板）等扩展物件，所以设定一个扩展系数2 这样，就设定了气缸垂直负载为： （15）*12=30kg, 2. 运动行程：运动行程： X 轴上用伺服电机驱动，一维运动系统的行程约为：500mm; 3. 运动规律：运动规律： 本设计实例中， 取气缸单一行程时间为 2s.运动规律如下图所示： 3 4. 运动方式运动方式 气缸的运动分为 8 个循环： 1、气缸向下运行伸出 2s； 2、气缸停留 1s，机械手抓取工件； 3、气缸向上运行收缩 2.5s； 4、气缸停止运动，伺服电机驱动 X 方向运动到指定地点时间为 4s； 5、气缸向下运行伸出 2s； 6、气缸停止 0.5s，机械手松开工件； 7、气缸向上运行收缩 2s; 8、气缸停止
