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1、目录摘 要2第一章 绪论41.1 选题背景41.2 设计目的41.3 国内外研究现状和趋势51.4 设计原则5第二章 机械手的概述62.1 机械手的构成62.2 机械手的分类62.3 机械手的基本动作72.4 机械手的操作原理92.5 机械手的应用9第三章 机械手自动控制系统113.1 控制系统的选择113.2 液压控制系统的元件113.3 液压控制系统原理123.4 机械手夹紧液压系统的控制回路153.5 液压控制的特点15第四章 机械手夹紧电气控制设计164.1 设计内容164.1.1 设计规定174.1.2 方案的拟定174.2 机械构造的设计174.2.1 机械手的机械构造174.2.
2、2 机械构造的设计规定184.3机械手夹紧工作原理图的设计194.3.1 元件的选择194.3.2 绘制原理图194.3.3 元件作用214.4 重要电器元件224.4.1 接触器224.4.2 热继电器224.4.3 时间继电器234.4 机械手夹紧电气控制系统的设计244.4.1机械手夹紧的工艺流程244.4.2机械手夹紧的动作状态表254.4.3 机械手夹紧电气控制电路的逻辑体现式274.4.4 电路图的描绘27第五章 PLC控制系统295.1 PLC概述295.1.1 PLC简介295.1.2 可编程序控制器的工作原理295.1.3 三菱PLC编程语言的特点305.1.4 PLC的应用
3、设计环节315.2机械手夹紧电气控制系统的设计325.2.2 机械手夹紧PLC控制系统的I/O端点分派和I/O接线图325.2.3 程序控制的设计33翻译40心得46参照文献48致 谢49毕业设计（论文）原创性声明和使用授权阐明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指引教师的指引下进行的研究工作及获得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和道谢的地方外，不涉及其她人或组织已经刊登或发布过的研究成果，也不涉及我为获得 及其他教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过协助和做出过奉献的个人或集体，均已在文中作了明确的阐明并表达了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指引教师
4、签名： 日期： 使用授权阐明本人完全理解 大学有关收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校规定提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其他复制手段保存论文；在不以获利为目的前提下，学校可以发布论文的部分或所有内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指引下独立进行研究所获得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不涉及任何其她个人或集体已经刊登或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要奉献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
5、本人完全意识到本声明的法律后果由本人承当。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全理解学校有关保存、使用学位论文的规定，批准学校保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，容许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的所有或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定解决。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日摘 要通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合，对工业机械手各部分机械构造和功能的论述和分析，设计了一种圆柱坐标形式的数控机床上下料机械手
6、。重点针对机械手的腰座、手臂、手爪等各部分机械构造以及机械手控制系统进行了具体的设计。具体进行了机械手的总体设计，腰座构造的设计，机械手手臂构造的设计，机械手腕部的构造设计，末端执行器（手爪）的构造设计，机械手的机械传动机构的设计，机械手驱动系统的设计。同步对液压系统和控制系统进行了理论分析和计算。基于PLC对机械手的控制系统进行了进一步细致的设计，通过对机械手作业的工艺过程和控制规定的分析，设计了控制系统的硬件电路，同步编制了机械手的控制程序。设计达到了设计的预期目的。核心词：机械手； PLC； 液压伺服定位； 电液系统AbstractIntegrate the knowledge of t
7、he past four years of undergraduate course of Machine, discuss and analysis the each part and function of manipulator; design a kind of cylinderical coordinate manipulator used to pack and unload work piece for CNC machine tools. In particular, made the detailed design about base, arm, and end effec
8、tor and the control system etc. including Total design, waists construction design, the arms construction design, the wrists construction design, the end effectors construction design, and the drive system of manipulator. At the same time, analysis and compute the hydraulic pressure system and contr
9、ol system. Deeply design the manipulators control system, which based on PLC. After analysis about the craft process and the requests of the manipulator, the hardware circuit and the control program of the manipulator then is designed. In a word, the design of the manipulator has come to the anticip
10、ant object.Keyways: Manipulator； PLC； Hydraulic servo control； Electrohydraulic system第一章 绪论1.1 选题背景机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化妆置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加增进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手能替代人类完毕危险、反复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手越来
11、越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装 ，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一种重要构成部分。把机床设备和机械手共同构成一种柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，构造紧凑，并且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易变化，有助于公司不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前国内的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比尚有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到国内自动化生产水平的提高，从经
12、济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计是非常故意义的。 1.2 设计目的本设计通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合，完毕一种特定功能、特殊规定的数控机床上下料机械手的设计，可以比较好地体现机械设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实行目的，可以实现理论和实践的有机结合。目前，在国内诸多工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完毕，劳动强度大、生产效率低。为了提高生产加工的工作效率,减少成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代自动化大生产,针对具体生产工艺,运用机器人技术，设计用一台装
13、卸机械手替代人工工作，以提高劳动生产率。本机械手重要与数控车床（数控铣床，加工中心等）组合最后形成生产线，实现加工过程（上料、加工、下料）的自动化、无人化。目前，国内的制造业正在迅速发展，越来越多的资金流向制造业，越来越多的厂商加入到制造业。本设计可以应用到加工工厂车间，满足数控机床以及加工中心的加工过程安装、卸载加工工件的规定，从而减轻工人劳动强度，节省加工辅助时间，提高生产效率和生产力。1.3 国内外研究现状和趋势目前，在国内外多种机器人和机械手的研究成为科研的热点，其研究的现状和大体趋势如下：A机械构造向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模
14、块、连杆模块用重组方式构造机器人整机。B工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于原则化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化构造；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。C机器人中的传感器作用日益重要，除采用老式的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行决策控制；多传感器融合配备技术成为智能化机器人的核心技术。D关节式、侧喷式、顶喷式、龙门式喷涂机器人产品原则化、通用化、模块化、系列化设计；柔性仿形喷涂机器人开发，柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹规划研究，控制系统开发； E焊接、搬运、装配、切割等作业的工业机器人产品的原则化、通用化、模块化、系列化研究；以及离线示教编程和系统动态仿真。总的来说，大体是两个方向：其一是机器人的智能化，多传感器、多控制器，先进的控制算法，复杂的机电控制系统；其二是与生产加工相联系，满足相对具体的任务的工业机器人，重要采用性价比高的模块，在满足工作规定的基本上，追求系统的经济、简洁、可靠，大量采用工业控制器，市场化、模块化的元件。1.4 设计原则在设计之前，必须要有一种指引原则。这次毕业设计的设计原则是：以任务书所规定的具体设计规定为主线设计目的，充
