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1、泸州职业技术学院毕业论文 摘要摘 要本文主要介绍了自动装卸机实际应用的设计过程，本文所设计的自动装卸机应用于瓶装饮料生产线中的装卸工作。设计过程包括装卸机整体结构分析，零件造型，零件工艺分析，PLC选择等。首先对装卸机工作内容进行分析与设计，绘制工作环境图，并对主要零部件及其运动方式进行设计，利用计算机辅助设计软件对各零部件进行二维或三维的图形绘制，并对主要零部件进行结构和尺寸分析，合理布局各零部件，确定机械整体尺寸，采用PLC实现机器的自动控制。设计过程中，使用了UGNX4.0、AUTOCAD、PLC编程软件等。关键词：自动装卸机 PLC 自动控制III泸州职业技术学院毕业论文 目录目 录摘
2、 要I引 言1第一章 毕业设计任务21.1 设计题目及要求21.2 装卸机的发展21.3 装卸原则31.4 本章小结4第二章 自动装卸机总体设计52.1 工作内容与环境分析52.2 整体构思62.3 总体尺寸设计72.4 本章小结7第三章 运动及结构分析83.1 饮料瓶搬运83.1.1 机械手水平方向运动分析83.1.2 机械手垂直方向运动分析93.2 薄铁板搬运103.3 本章小结11第四章 气动装置设计124.1 气动传动概述124.2 气动传动系统特点124.3 气动抓瓶器设计124.4 真空吸盘设计144.5 本章小结15第五章 控制及检测系统设计165.1 PLC概述165.2 PL
3、C主要优点165.3 PLC的硬件结构及工作原理165.3.1 PLC控制系统组成175.3.2 PLC的工作过程175.4 控制系统构成及工作流程185.4.1 控制系统构成185.4.2 控制系统工作流程185.5 PLC的选择195.6 传感器的选择225.7 接触器的选择235.8 热继电器的选择235.9 开关电器、熔断器的选择245.10 本章小结24第六章 软件设计256.1 系统I/O点分配256.2 PLC梯形图266.2 程序调试与结果306.3 本章小结30第七章 毕业设计总结31致 谢32参考文献33泸州职业技术学院毕业论文 引言引 言当今世界制造业自动化普及速度加快，
4、机械与电子科技技术的完美融合，以求高速度、高精度，推进自动化与智能化的发展，迫使生产设备的自动化程度及生产效率提高，采取在原有的机械设备的基础上，外加入电子元件或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行，从而来提高生产效率，使产品生产赢得时间赢得市场。在装卸机的设计制造中，添加自动控制技术，有利于将人类从繁琐、危险、重载的劳动环境中解放出来，并大大提高生产效率。本次设计的装卸机结构紧凑、操作简便、自动化程度高。能很大程度上提高装卸质量与速度，经改造后可广泛应用于粮油、食品、饮料、果品等的装卸生产线上。39泸州职业技术学院毕业论文 毕业设计任务第一章 毕业设计任务
5、1.1 设计题目及要求本次设计题目为“饮料生产线自动装卸机”。在装卸机设计中，要求结构合理，运行可靠，结合电子技术，实现装卸机的自动控制。此设计运用于饮料生产线装卸任务，装卸动作快捷方便，在实际生产中可节约劳动成本，并可大幅度提高生产效率。1.2 装卸机的发展装卸机是为车、船或其他设备进行装卸作业的物料搬运机械，因此其本身也可称为搬运机，其特点是能自行取物。早期，人们一般用各种起重机和输送机来完成装卸工作。随着装卸作业量的不断增大，逐渐出现了能自行取物的装卸机械。19世纪初，出现了单斗装载机。19世纪中叶出现了装有履带运行装置的无轨式装卸机械。20世纪20年代出现了翻车机和蟹耙式装载机。第二次
6、世界大战后，集装箱运输得到发展，陆续出现了集装箱运载桥和集装箱龙门起重机。起升车辆在装卸工作中起着日益重要的作用。尽管如此，在一些装卸作业量不大的地方仍然使用起重机或输送机来完成装卸工作。从这一点上说，要把装卸机械与起重机、输送机和搬运车辆截然分开是很困难的。装卸机械按装卸的物料不同可分为散状物料装卸机械和成件物品装卸机械。按结构型式可分为固定式和运行式两类，运行式的又分有轨式和无轨式两种。装卸系统分类图如图1.1所示：图1.1 装卸系统分类图1.3 装卸原则（1）尽量不进行装卸因为装卸作业本身并不产生价值。但是，如果进行了不适当的装卸作业，就可能造成商品的破损，或使商品受到污染。因此，尽力排
7、除无意义的作业，是理所当然的。尽量减少装卸次数，以及尽可能地缩短搬运距离等，所起的作用也是很大的。因为装卸作业不仅要花费人力和物力，增加费用，还会使流通速度放慢。如果多增加一次装卸，费用也就相应地增加一次，同时还增加了商品污损、破坏、丢失、消耗的机会。 （2）装卸的连续性是指两处以上的装卸作业要配合好。进行装卸作业时，为了不使连续的各种作业中途停顿，而能协调地进行，整理其作业流程是很必要的。因此，进行流程分析，对商品的流动进行分析，使经常相关的作业配合在一起，也是很必要的。如把商品装到汽车或铁路货车上，或把商品送往仓库进行保管时，应当考虑合理取卸，或出库的方便。所以某一次的装卸作业，某一个装卸
8、动作，有必要考虑下一步的装卸而有计划地进行。要使一系列的装卸作业顺利地进行，作业动作的顺序、作业动作的组合或装卸机械的选择及运用是很重要的。 （3）减轻人力装卸就是把人的体力劳动改为机械化劳动。在不得已的情况下，非依靠人力不可时，尽可能不要让搬运距离太远。关于减轻人力装卸问题，主要是在减轻体力劳动、缩短劳动时间、防止成本上升、劳动安全卫生等方面推进省力化、自动化。 （4）提高搬运灵活性物流过程中，常须将暂时存放的物品，再次搬运。从便于经常发生的搬运作业考虑，物品的堆放方法是很重要的，这种使于移动的程度，被称之为搬运灵活性. 衡量商品堆存形态的搬运灵活性，用灵活性指数表示。一般将灵活性指数分为五
9、个等级，即：散堆于地面上为o级；装入箱内为1级；装在货盘或垫板上为2 级；装在车台上为3级；装在输送带上为4级。 （5）把商品整理为一定单位就是把商品汇集成一定单位数量，然后再进行装卸，即可避免损坏、消耗、丢失、又容易查点数量，而且最大的优点在于使装卸、搬运的单位加大，使机械装卸成为可能，以及使装卸、搬运的灵活性好等。这种方式是把商品装在托盘、集装箱和搬运器具中原封不动地装卸、搬运，进行输送、保管。 （6）从物流整体的角度考虑在整个物流过程中，要从运输、储存、保管、包装与装卸的关系来考虑。装卸要适合运输、储存保管的规模，即装卸要起着支持并提高运输、储存保管能力、效率的作用，而不是起阻碍的作用。
10、对于商品的包装来说也是一样的，过去是以装卸为前提进行的包装，要运进许多不必要的包装材料，现在采用集合包装，不仅可以减少包装材料，同时也省去了许多徒劳的运输。1.4 本章小结 本章内容明确了本次设计的设计任务，并且对自动装卸机的来历和发展作了相关概括，对装卸机按不同方式进行了分类，对装卸原则从多个层次进行了简要分析，同时也是对之后的设计铺垫了基石。泸州职业技术学院毕业论文 自动装卸机总体设计第二章 自动装卸机总体设计2.1 工作内容与环境分析传输饮料使用的传送带将饮料排成5列传输，传输过来的饮料将由自动装卸机整齐排放在薄铁板上，薄铁板由传输履带传送，为使下一流程运输的方便，应在薄铁板下放置托盘，
11、每个托盘上叠放5张薄铁板，外部设备还应配备传感器计数器等。所设计的自动装卸机抓瓶采用气夹式，配有100个抓瓶器，以50个抓瓶器排列成105固定为一个整体，机器一次可夹持100瓶饮料，将100瓶饮料按1010排放于薄铁板上，再在所放置后的100瓶饮料上盖一张薄铁板，然后继续放100瓶饮料在此薄铁板上，总共叠放5层为机器的一个运动周期，然后由传输履带运走后再循环。工作环境图如图2.1所示：(a)工作环境三维图（b）工作环境平面俯视图图2.1 工作环境图2.2 整体构思 根据工作环境图，本文设计的自动装卸机安装时将横跨两传输带安装，整体外形结构呈方体，类似如图2.2：图2.2 装卸机外形结构自动装卸
12、机系统主要功能单元包括有动力单元，传动单元，执行单元，控制单元，检测与反馈单元等。动力单元：根据设计要求，设电动机额定功率为4.0kW，参照机械设计手册，可选用电动机型号为:YZR132M2-6。传动单元：机器主要传动以机械传动，其中包括齿轮传动，蜗杆蜗轮传动，槽轮机构传动等。机器附加传动有电气传动。执行单元：机器主要执行工作分两种，一是将传动带输入过来的瓶装饮料排放于另一传输履带运来的薄铁板上，第二是将薄铁板有序叠放于已放好的饮料瓶上。夹紧力主要由电气装置提供。控制单元：自动装卸机控制由操作人员提前输入机器执行件运动程序，机器CPU本身具有记忆功能，可自行按照给定的程序执行相应的运动步骤。检
13、测与反馈单元：机器运动系统的检测与反馈主要由单片机以及各种传感器等元件，当检测到有问题时，信息将自动反馈给机器CPU，机器会及时发出指令解决问题，当机器本身不能解决问题时候，会立即停机并发出警报，再由操作人员来处理。2.3 总体尺寸设计测得饮料瓶直径和高度分别约为：d=60mm，h=220mm。设薄铁板厚度为3mm，形状为正方形，边长为700mm。设相邻两薄铁板距离为300mm。设饮料传输带上表面距离地面1000mm，则传输带上饮料瓶盖处距离地面的距离为1220mm。设薄铁板传输履带上表面距离地面300mm，托盘高度为150mm，则气夹头最低位置距地面高度为300+150+3+220=673m
14、m，气夹头最高位置距地面高度为673+（220+3）4=1529mm。为使产品实用范围更广，设计其气夹头最低位置距地面500mm，最高位置距地面1700mm。设饮料传输带宽度为350mm，薄铁板传输履带宽度为550mm，两传输带水平距离为500mm，则气夹头横向水平移动距离为（350+550）/2+500=950mm。根据各个前提要求，初设装卸机整体尺寸为：长2200mm，宽2000mm，高2100mm。设备约重2000kg。2.4 本章小结本章主要介绍了此设计的自动装卸机在饮料生产线中的工作环境分析，确定了外部相关设备，以及其空间结构布局。本章还对装卸机工作内容进行了简要概括，分析了装卸机整体外形和主要功能单元，最后对装卸机的总体结构尺寸作了计算和确定。泸州职业技术学院毕业论文 运动及结构分析第三章 运动及结构分析3.1 饮料瓶搬运 饮料瓶的抓取与搬运工作由两个可实现固定相对运动的机械手执行，每个机械手下面安装一个集成板，集成板上整齐排列105共50个抓瓶器，以此实现每次抓100个饮料瓶的设计。机械手分为水平方向运动和垂直方向运动两种。 3.1.1 机械
