学号***********毕业设计（论文）自动上袋机械手设计教学系：机电工程系指导教师：**专业班级：机电1121班学生姓名：***二O一六年五月毕业设计(论文)任务书毕业设计(论文)开题报告自动上袋机主要由供袋小车、取袋装置、运送装置、开袋装置、上袋装置等部分组成。
生产线上的上袋工作全部由自动上袋机械手完成，工人只需要将包装袋放到指定的供袋装置中，当袋仓中没有包装袋时，机械手停止工作，等待人工将包装袋放到供袋装置上。
供袋装置可以储存300个包装袋，当生产开始时，上吸袋气缸下降，之后开始抽真空，使吸盘将包装袋吸住，然后上吸袋气缸上升到位，之后，由螺旋传动机构将上吸袋气缸和料袋一起运送到开袋处，到位后，下吸袋气缸上升当碰到上吸袋气缸后，下吸盘开始抽真空，抽完真空后，下吸袋气缸向下运动将袋口拉开，最后由上袋机构的气动手指将袋口边缘夹住，旋转气缸逆时针旋转90°即运送到下料口处。
上袋工艺流程如图2.1所示：图2.1 上袋工艺流程图2.2 技术方案自动上袋机械手是一个典型的机电一体化设备，故它大致可以分为机械系统，驱动系统，传感检测系统，控制系统这四个部分。
2.2.1 机械系统机械系统主要是由机架、气缸、滚动螺旋传动部件以及上袋机构等组成，机座是由钢板、槽钢和角钢通过螺栓连接而成，调节高低螺母底座可以保证各机架水平，是上袋机械手的载体。
机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故机架起支撑和连接作用。
气缸是机械手的主要组成部分，负责吸袋、开袋以及上袋。
滚动螺旋传动的主要功能是将料袋从上袋处运送到取袋开袋处。
上袋机构主要是将吸开的包装袋运送到下料口处。
2.2.2 驱动系统自动上袋机械手采用气压驱动，该自动上袋机械手主要用于两位式控制，工作负荷小，对控制精度以及控制速度要求不高，并且气压驱动成本相比较其他两种驱动成本低，而且还具有速度快、系统结构简单，维修方便等特点。
气压系统由气缸、电磁阀、气源处理装置、真空系统等组成。
其中真空系统由真空泵、真空压力继电器、真空管路等组成。
它是上袋机的主要部分之一，主要功能是吸袋。
滚动螺旋传动由三相异步电动机通过联轴器直接驱动。
2.2.3 传感检测系统传感检测系统是自动上袋机械手的“大脑”，主要是控制机械手执行机构的动作，使机械手按照预定的顺序动作。
该自动上袋机械手用到的主要传感检测装置有行程开关，光电传感器以及真空压力继电器。
行程开关主要作用是气缸左右以及上下运动的限位。
光电传感器主要是检测气动手指是否夹住了料袋的边缘。
真空压力继电器是检测抽真空时是否到达了真空度的要求。
2.2.4 控制系统上袋过程中动作多，运动复杂，而所处的外界环境含有粉尘，工作环境恶劣，对控制系统的可靠性要求较高。
由于生产线的各种控制为开关量，而且PLC可靠性高，抗干扰能力强；应用灵活，编程方便；易于调试和维修；功能完善，适用性强体积小能耗低等特点，故选择PLC作为控制系统的核心部件。
上袋机的各种动作关系复杂，I/O点数较多，以开关量控制为主，因此选择三菱公司生产的FX2N系列PLC作为控制的核心部件。
FX2N系列是FX家族中最先进的子系列，其标准特点在最大范围涵盖了FX其他系列，同时具有执行速度更快、通信功能齐全等特点，为工厂自动化应用提供了最大的灵活性和控制能力。
各系统之间的关系如图2.2所示:图2.2 各系统之间的关系3．进度安排：完成总体方案设计与论证；第5——6周总装图设计；第7——9周完成关键零部件图设计；第10——11周完成气动原理图设计；第12周完成PLC电气控制设计；第12周编写设计说明书；第13周答辩。
第14周4．指导老师意见：指导教师签名：年月日郑重声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
本人签名：日期：目录摘要 (1)Abstract (2)1 绪论 (3)1.1 包装机械概述 (3)1.2 包装机械的国内外现状 (3)1.3 课题研究的意义及主要内容 (4)2 总体方案设计 (6)2.1 初步方案设计 (6)2.2 机械手上袋工序 (8)2.3 机构本体设计 (8)2.3.1 供袋机构 (9)2.3.2 吸袋机构 (9)2.3.3 运送机构 (10)2.3.4 开袋机构 (11)2.3.5 上袋机构 (11)3 机械零部件设计 (12)3.1 螺旋传动设计 (12)3.1.1 螺旋传动类型选择 (12)3.1.2 螺纹副的主要几何尺寸 (12)3.1.3 螺旋副的承载能力计算 (13)3.1.4 螺旋副的校核 (16)3.2 轴承的选型以及寿命计算 (18)3.2.1 轴承的选型 (18)3.2.2 轴承寿命计算 (18)3.3 导轨的选型 (20)3.4 联轴器的选型 (20)3.5 电动机的选型 (21)3.6 上袋机构的设计 (21)3.7 机架的设计 (22)4 气动系统设计 (23)4.1 气动系统设计 (23)4.1.1 气缸选型和耗气量计算 (23)4.1.2 气动回路设计 (24)4.1.3 气源气路设计 (24)4.2 真空系统 (28)5 电气控制系统设计 (31)5.1 传感器的选型 (31)5.1.1 真空压力开关 (31)5.1.2 光电传感器 (31)5.1.3 行程开关 (31)5.1.4 其他元器件选型 (31)5.2 PLC控制系统设计 (33)5.2.1 PLC的选择以及i/o分配表 (33)5.2.2 PLC程序设计 (33)6 总结与展望 (37)6.1 全文总结 (37)6.2 研究展望 (37)参考文献 (38)附录 (39)致谢 (41)摘要本文对自动上袋机械手进行了方案论证、机构设计、气动系统设计以及PLC控制系统设计。
其中，在方案论证上参考了我国现有的自动包装机械的上袋部分，在现有的基础上进行了改进。
机构设计方面主要考虑各机构之间运动的可行性，用solidworks三维软件建立系统模型，并进行运动干涉分析。
气动系统的设计主要包括元器件的选型、各气路支路的设计等。
PLC程序设计，首先对工序流程进行分析，然后编写相应的指令程序，这四大部分的集合涵盖了整个上袋机械手的硬件和软件系统，实现了硬件系统与软件系统的完美结合。
关键字：上袋机械手；气动系统；PLCABSTRACTIn this paper, the automatic bag manipulator for scheme comparison, mechanism design, pneumatic system design and PLC control system design. Among them, on the mechanical scheme comparison reference the bag on the part of existing automatic packing machinery in China, on the basis of the existing was improved. Design aspects mainly consider the feasibility of movement between the agencies, with solidworks 3d software build system model, and the movement interference analysis. The design of the pneumatic system mainly including components selection, such as design of the gas circuit branch. PLC program design, first of all, analyze the process flow, and then write the corresponding instruction program, a collection of the four most covers the whole bag of hardware and software of the manipulator system, realized the hardware system.Key word: on a bag of manipulator；pneumatic systems；PLC1 绪论1.1 包装机械概述自动上袋机械手是从包装机械中分离出来的一个独立模块。
我国包装机械起步较晚，直到上世纪80年代，随着经济的发展、市场需求和政府的重视，我国包装机械得到迅猛发展，逐渐由一度依靠国外进口成套设备走向自主研发的道路【1】。
近5年来，我国包装工业的年生产总值每年平均以20%的速度递增，2015年全国生产总值已上升为世界第二。
包装是产品进入市场的必要步骤，包装机械是使产品包装实现自动化的主要手段。
经过半个多世纪的发展，我国包装机械已经成为机械工业的重要分支。
在劳动成本日益上升，自动化设备的售价却在下降的今天，包装机械显然已代替人工劳动，成为包装的主角。
包装机械的优点如下：（1）提高生产率。
单纯的手工包装所需的人工劳动比较多，属于劳动密集型行业，而包装机械代替人工劳动，提高了包装速度，减少了人的劳动强度。
同时，包装机械的可靠性比较高，可以长期稳定的工作，可减少停产时间。
（2）成本降低。
包装机械往往是流水线作业，一条生产线可以代替所有员工的工作，从长远来看，降低了劳动力成本。
对于如今的工厂来说，技术才是企业的生命线，而只争取廉价的劳动力不是长远之计。
（3）改善劳动条件。
对于重量较大的包装，包装机械可以降低人的劳动强度，有了包装机械，人工只需做些轻松的活，如照看机器的运行状态、控制机器的启动、停止等，这大大降低了工人的劳动强度。
（4）满足包装的标准化。
包装机械的每一步操作都是按照预定的程序进行的，因此每一批的规格基本相同，而手工包装很难保证。
1.2 包装机械的国内外现状随着工业的不断发展壮大，包装机器人早已应用于企业生产线上。
投资回报是工厂考虑的主要问题，随着机器人技术的成熟，设备价格的降低，越来越多的工厂将会选用包装机械来获得更大的回报。
国内外的发展现状如下：（1）国内发展现状我国的机器人市场已经成熟，应用也相当普遍，主要集中于焊接、装配等劳动强度大、对人的伤害大的场合。
但是在成套的设备中大多还是依靠进口。
特别是一些复杂的包装机器人，大都以高额的价格购买，然后模仿着设计，实现国产化。