基于PLC的棒料自动上料车削加工装置设计
目 录
1 绪论 1
1.1自动上下料机现状 1
1.2设计目的 1
1.3 国内外研究方向 2
1.4 设计原则 2
2 棒料自动上料车削加工装置方案设计 3
2.1自动上料车削加工装置的总体设计 3
2.1.1 车削加工装置总体结构的类型 3
2.1.2 设计具体采用方案 4
2.2 车削加工装置腰座结构的设计 4
2.2.1 车削加工装置腰座结构的设计要求 5
2.2.2 设计具体采用方案 5
2.3 车削加工装置手臂的结构设计 5
2.3.1 车削加工装置手臂的设计要求 5
2.3.2 设计具体采用方案 6
2.4 车削加工装置腕部的结构设计 6
2.4.1 机器手手腕结构的设计要求 7
2.4.2设计具体采用方案 7
2.5车削加工装置末端执行器（手爪）的结构设计 7
2.5.1车削加工装置末端执行器的设计要求 7
2.5.2机器人夹持器的运动和驱动方式 8
2.5.3 机器人夹持器的典型结构 9
2.5.4 设计具体采用方案 9
2.6车削加工装置的机械传动机构的设计 10
2.6.1工业机器人传动机构设计应注意的问题 10
2.6.2工业机器人常用的传动机构形式 10
2.6.3 设计具体采用方案 11
2.7机械手驱动系统的设计 12
2.7.1机器手各类驱动系统的特点 12
2.7.2机器手液压驱动系统 12
2.7.3 机器人气动驱动系统 13
2.7.4机器手电动驱动系统 13
2.7.5设计具体采用方案 14
3 棒料自动上下料车削加工装置分析计算 14
3.1本车削加工装置的动作范围确定如下 14
3.2确定运动速度 15
3.3确定液压系统的主要参数 15
3.3.1计算液压缸的总机械载荷 16
3.3.2手爪执行液压缸工作压力计算 17
3.3.3 无杆活塞油缸（亦称齿条活塞油缸） 19
3.3.4液压缸主要参数的确定 20
3.3.5液压缸强度的较核 21
3.4计算和选择液压元件 21
3.4.1液压泵的计算 21
3.4.2控制元件的选择 22
3.4.3油管及其他辅助装置的选择 22
4 PLC控制部分设计 24
4.1 STEP7软件介绍 24
4.1.1 STEP7软件基本功能 24
4.1.2 SIMATIC S7系列标准工具软件 24
4.1.3 STEP7软件用途 25
4.1.4 STEP7软件模块 28
4.1.5 程序中调用分层结构 30
4.2电磁铁动作顺序 31
4.3 I/O分配 32
4.4 PLC控制梯形图 33
4.5 PLC控制程序指令 34
总 结 38
参考文献 39
致 谢 40
3 棒料自动上下料车削加工装置分析计算
3.1本车削加工装置的动作范围确定如下
手腕回转角度±90°
手臂伸长量 400mm
手臂回转角度±115°
手臂升降行程 170mm
手臂水平运动行程 100mm
3.2确定运动速度
车削加工装置各动作的最大行程确定之后，可根据生产需要的工作拍节分配每个动作的时间，进而确定各动作的运动速度。液压上料车削加工装置要完成整个上料过程，需完成夹紧工件、手爪升降、伸缩、回转、平移等一系列的动作，这些动作都应该在工作拍节规定的时间内完成，具体时间的分配取决于很多因素。根据各种因素反复考虑，对分配的方案进行比较，才能确定。
车削加工装置的总动作时间应小于或等于工作拍节，如果两个动作同时进行，要按时间长的计算分配各动作时间应考虑以下要求：
① 给定的运动时间应大于电气、液压元件的执行时间。
② 伸缩运动的速度要大于回转运动的速度，因为回转运动的惯性一般大于伸缩运动的惯性。
在满足工作拍节要求的条件下，应尽量选取较底的运动速度。车削加工装置的运动速度与臂力、行程、驱动方式、缓冲方式、定位方式都有很大关系，应根据具体情况加以确定。
③ 在工作拍节短、本文转载自http://www.biyezuopin.vip/onews.asp?id=14207动作多的情况下常使几个动作同时进行。为此驱动系统要采取相应的措施以保证动作的同步。
液压上料车削加工装置的各运动速度如下：
手腕回转速度 V 腕回 = 40°/s
手臂伸缩速度 V 臂伸 = 50 mm/s
手臂回转速度 V 臂回 = 40°/s
手爪升降速度 V 爪升 = 50 mm/s
立柱水平运动速度 V 柱移 = 50 mm/s
3.3确定液压系统的主要参数
液压系统的主要参数是压力和流量，他们是设计液压系统，选择液压元件的主要依据。压力决定于外载荷，流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸。
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