目录1.绪论 (2)2.设计任务 (3)3.液压原理图的设计 (4)4.液压元件的选择 (8)5.PLC选型 (14)6.I/O分配 (17)7.梯形图的设计 (18)8.指令语句程序 (28)9.Bom表 (34)10.总结 (35)11.参考文献 (36)绪论机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。

通过编程来完成各种动作，它的准确性和多自由度，保证了机械手能在各种不同的环境中工作。

机械手在工业生产中应用较多，机械手的使用能够显著提高生产效率，减少人为因素造成的废次品率。

机械手可以完成很多工作，它在自动化车间中用来运送物料，从事多种工艺操作。

它的特点是通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器人的部分优点，尤其体现了人的灵活协调和机器人的精确到位。

机械手是在机械自动化生产中逐步发展出的一种新型装置。

现代生产过程中机械手被广泛的应用到自动生产线中。

机械手目前虽然不如人手的灵活多变，但它具有重复性，无疲劳，不惧危险，有大的抓举力量，因此越来越多的被广泛运用。

机械手技术涉及机械学、力学、自动控制技术、传感技术、电气液压技术，计算机可编程技术等，是一门跨学科综合技术。

本课题在执行机构由电动和液压组成的结构基础上将PLC 应用于其自动控制系统，完成机械手系统的硬件及软件设计。

2.设计任务2.1动作分析根据生产条件要求，机械手须把加工原料从输送带上取下，旋转一定角度后将加工原料放入冲压机填料口，然后返回，重复这一动作。

2.2构的工步插销定位—手臂前伸—手指抓料—手臂上升—手臂缩回—拔定位销—手腕回转、手臂回转—插定位销—手臂前伸—手臂下降—手指松开、手臂缩回—拔定位销—手腕回转、手臂回转—插定位销。

手腕回转液压马达手臂回转液压马达G=1000N手臂升降液压缸手臂伸缩液压缸定位液压缸手指夹紧液压缸图2-1冲压机械手结构示意图3.原理图的设计3.1根据设计要求，画出下图机械手液压系统原理图，如下图3-1图3-11液压系统原理图3.2压系统电磁铁动作顺序表按照电磁铁动作顺序要求绘制出如下表3-1表3-13.3系统工作原理1、插定位销（1+Y、12+Y）按下油泵起动按钮后，双联叶片泵1、2同时供油，电磁铁1Y、2Y带电，油液经溢流阀3和4至油箱，机械手处于待料卸荷状态。

当棒料到达待上料位置，启动程序动作。

电磁铁1Y带电，2Y不带电，使泵1继续卸荷，而泵2停止卸荷，同时12Y通电。

进油路：泵2→阀6→减压阀8→阀9→阀25（右）→定位缸左腔。

此时，插定位销以保证初始位置准确。

定位缸没有回油路，它是依靠弹簧复位的。

2、手臂前伸（5+Y、12+Y）插定位销后，此支路系统油压升高，使继电器K26发讯，接通电磁铁5Y，泵1和泵2经相应的单向阀汇流到电液换向阀14左位，进入手臂伸缩缸油腔。

进油路：泵1→单向阀5→阀14（左）→手臂伸缩缸右腔泵2→阀6→阀7→↑回油路：手臂伸缩缸左腔→单向调速阀15→阀14（左）→油箱3、手指张开（1+Y、9+Y、12+Y）手臂前伸至适当位置，行程开关发讯，电磁铁1Y、9Y带电，泵1卸载，泵2供油，经单向阀6电磁阀20左位，进入手指夹紧缸右腔。

回油路从左腔通过液控单向阀21及阀20左位进入油箱。

进油路：泵2→阀6→电磁阀20（左）→手指夹紧缸右腔回油路：手指夹紧缸左腔→阀21→电磁阀20（左）→油箱4、手指抓料（1+Y、12+Y）手指张开后，时间继电器延时。

待棒料由送料机构送到手指区域时，继电起器发讯使9Y断电，泵2的压力油通过阀20的右位进入缸的左腔，使手指夹紧棒料。

进油路：泵2→阀6→阀20（右）→阀21→手指夹紧缸左腔回油路：手指夹紧缸右腔→阀20（右）→油箱5、手臂上升（3+Y、12+Y）当手指抓料后，手臂上升。

此时，泵1和泵2同时供油到升降缸。

主油路为：进油路：泵1→单向阀5→阀10（左）→阀11→阀12→手臂升降缸下腔泵2→阀6→阀7→↑回油路：手臂升降缸上腔→阀13→阀10（左）→油箱6、手臂缩回（6+Y、12+Y）手臂上升至预定位置，碰行程开关，3Y断电，电液换向阀10复位，6Y带电。

泵1和泵2一起供油至电液换向阀14右端，压力油通过单向调速阀15进入伸缩缸左腔，而右腔油液经阀14右端回油箱。

进油路：泵1→阀5→阀14（右）→阀15→手臂伸缩缸左腔泵2→阀6→阀7→↑回油路：手臂伸缩缸右腔→阀14（右）→油箱7、手腕回转（1+Y、10+Y、12+Y）当手臂上的碰块碰到行程开关时，6Y断电，阀14复位，1Y、10Y通电。

此时，泵2单独供油至阀22左端，通过阀24进入手腕回转油缸，使手腕回转︒180。

进油路：泵2→阀6→阀22（左）→阀24→手腕回转缸回油路：手腕回转缸→阀23→阀22（左）→油箱8、拔定位销（1+Y）当手腕上的碰块碰到行程开关时，10Y、12Y断电，阀22、25复位，定位缸油液经阀25左端回油箱，弹簧作用拔定位销。

回油路：定位缸左腔→阀25（左）→油箱定位缸没有进油路，它是在弹簧作用下前进的。

9、手臂回转（1+Y、7+Y）定位缸支路无油压后，压力继电器K26发讯，接通7Y。

泵2的压力油进入阀6经换向阀16左端通过单向调速阀18最后进入手臂回转缸，使手臂回转︒95。

进油路：泵2→阀6→换向阀16（左）→单向调速阀18→手臂回转缸回油路：手臂回转缸→单向调速阀17→换向阀16（左）→行程节流阀19→油箱10、插定位销（1+Y、12+Y）当手臂回转碰到行程开关时，7Y断电，12Y重又通电，插定位销同1。

11、手臂前伸（5+Y、12+Y）此时的动作顺序同7。

12、手臂中停（12+Y）当手臂前伸碰到行程开关后，5Y断电，伸缩缸停止动作，确保手臂将棒料送到准确位置处，“手臂中停”等主机夹头夹紧棒料，夹头夹紧棒料后，时间继电器发讯。

13、手指张开（1+Y、9+Y、12+Y）接到继电器信号后，1Y、9Y通电，手指张开同3。

并启动时间继电器延时，主机夹头移走棒料后，继电器发讯。

14、手指闭合（1+Y、12+Y）接继电器信号，9Y断电，手指闭合同4。

15、手臂缩回（6+Y、12+Y）当手指闭喝后，1Y断电，使泵1和泵2一起供油，同时6Y通电，其动作顺序同6。

16、手臂下降（4+Y、12+Y）手臂缩回碰到行程开关，6Y断电，4Y通电。

此时，电液换向阀10右端动作，压力油经阀10和单向调速阀13进入升降缸上腔。

进油路：泵1→单向阀5→阀10（右）→阀13→手臂升降缸上腔泵2→阀6→阀7→↑回油路：手臂升降缸下腔→阀12→阀11→阀10（右）→油箱17、手腕反转（1+Y、11+Y、12+Y）当升降导套上的碰铁碰到行程开关时，4Y断电，1Y、11Y通电。

泵2供油至阀22右端，压力油通过单向调速阀23进入手腕回转缸的另一腔，并使手腕反转︒180。

进油路：泵2→阀6→阀22（右）→单向调速阀23→手腕回转缸回油路：手腕回转缸→单向调速阀24→阀22（右）→油箱18、拔定位销（1+Y）手腕反转碰到行程开关后，11Y、12Y断电。

动作顺序同8。

19、手臂反转（1+Y、8+Y）拔定位销，压力继电器发信号，8Y接通。

换向阀16右端动作，压力油进入手臂回转缸的另一腔，手臂反转︒95，机械手复位。

进油路：泵2→阀6→换向阀16（右）→单向调速阀17→手臂回转缸回油路：手臂回转缸→单向调速阀18→换向阀16（右）→行程节流阀19→油箱20、待料卸载（1+Y、2+Y）手臂反转到位后，启动行程开关，8Y断电，2Y接通。

此时，两油泵同时卸荷。

机械手动作循环结束，等待下一个循环。

4.液压元件的选择与计算4.1执行元件液压缸、液压马达4.1.1手指夹紧缸∵∑Y=0∴2f—G=0N又N f =μN ∴N=μ2G =1.021000⨯=5000N ∵∑M(o)=0 ∴N '×2a —F 2×22a=0 ∴F 2=2 N '=2×5000=10000N 又Φ=12V V =21F F =1.33 ∴F 1=13300N ∵D=P F π4=10133004⨯⨯π=41.15mm 根据液压行业技术标准，圆整为40mm.,查《机械设计手册》P 28617-选HSG 型液压缸。

4.1.2手腕回转缸当手指夹着工件，手腕旋转时，液压缸需克服的摩檫力矩最大。

M f =f ×r=r G 'μ=0.1×1500×0.1=15NM查《机械设计手册》20417-P 选CM-C10C 型液压马达。

4.1.3手臂伸缩缸F=f=G μ=0.1×2000=200N ∴D=P F π4 =42004⨯⨯π =8.4mm 根据液压行业技术标准，圆整为10mm.,查《机械设计手册》P 28617-选HSG 型液压缸。

4.1.4手臂升降缸D=P F π4=440004⨯⨯π=35.7mm 根据液压行业技术标准，圆整为40mm.,查《机械设计手册》P 28617-选HSG 型液压缸。

4.1.5手臂回转缸当手指夹着工件，手臂旋转时，液压缸需克服的摩檫力矩最大。

M f =f ×r=r G 'μ=0.1×4500×0.05=22.5NM查《机械设计手册》20417-P 选CM-C18C 型液压马达。

4.1.6定位缸f=G μ=0.1×5000=500N D=P F π4 =pf π4 =45004⨯⨯π=12.6mm 根据液压行业技术标准，圆整为20mm.,查《机械设计手册》P 28617-选HSG 型液压缸。

液压缸计算结果：液压马达计算结果：4.2动力元件——液压泵液压泵是标准件，其选择依据是额定压力和流量。

4.2.1小泵当手臂回转、手腕回转、手指松紧及定位缸工作时，只有小流量泵供油。

手臂回转时，液压马达的额定压力为10MPa ，流量为t q =nV=1800×18.2=32.8L/min手腕回转时，液压马达的额定压力为10 MPa ,流量为t q =nV=1800×10.9=19.6L/min手指松紧时，液压缸的工作压力为10 MPa ，流量为t q = A 1m ax V =4π2D ×m ax V =4π×204.0×3×310=3.76L/min 定位缸工作时, 液压缸的工作压力为4 MPa ，流量为t q = A 1m ax V =4π2D ×m ax V =4π×0.022×3×310=0.94L/min 实际流量：p q =1K ×m ax q =1.1×32.8=36.08L/min 实际压力：p p =2K ×max p =1.1×10=11 MPa 查《机械设计手册》13017-p 选CB-30型液压泵。