自动上料装置的设计

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1、摘要 很多产品的外壳都是由美观、轻巧的薄板构成的。例如：电冰箱、洗衣机、空调器等等。这些形状各异的壳体须经多道工序加工才能成型。如上料、切角、冲孔、折弯等。在大批量生产中只有采用自动生产线才能保证加工的质量、精度及产品的一致性。而各种生产线的首道工序都是自动上料。薄板自动上料机就是用于将板料门动送到线体上, 以便顺利地进入证道工序的机器。本次设计综合运用机械设计、气压设计、机电传动设计以及PLC的相关知识设计出一套能够完成自动上料机。目前, 各种生产线的上料机构的结构形式也很多。这里介绍的是一种结构紧凑、造价版、效率高、简捷实用的上料机。该机在处理吸料、提升、送进及分离薄板等方面都有独到之处。

2、关键词 自动生产线 板料 吸盘 传感器Abstract第1章 绪论1.1课题的来源，目的及意义自动上料机构可以看作是自动化生产机器的一种。而自动化是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进行操作或控制的过程，其目标是“稳，准，快”。自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此，自动化是工业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。20世纪50年代末起至今是综

3、合自动化时期，这一时期空间技术迅速发展，迫切需要解决多变量系统的最优控制问题。于是诞生了现代控制理论。 “自动化(Automation)”是美国人D.S.Harder于1936年提出的他认为在一个生产过程中，机器之间的零件转移不用人去搬运就是“自动化”。 自动化的概念是一个动态发展过程。过去，人们对自动化的理解或者说自动化的功能目标是以机械的动作代替人力操作，自动地完成特定的作业。这实质上是自动化代替人的体力劳动的观点。后来随着电子和信息技术的发展，特别是随着计算机的出现和广泛应用，自动化的概念已扩展为用机器(包括计算机)不仅代替人的体力劳动而且还代替或辅助脑力劳动，以自动地完成特定的作业。

4、自动化的广义内涵至少包括以下几点：在形式方面，制造自动化有三个方面的含义：代替人的体力劳动，代替或辅助人的脑力劳动，制造系统中人机及整个系统的协调、管理、控制和优化。在功能方面，自动化代替人的体力劳动或脑力劳动仅仅是自动化功能目标体系的一部分。自动化的功能目标是多方面的，已形成一个有机体系。在范围方面，制造自动化不仅涉及到具体生产制造过程，而是涉及产品生命周期所有过程。 在了解了自动化之后，很容易理解：自上料机构也就是一种可以能够代替工人工作，可以控制的能够用机器本身完成上料的一整套过程的机器。随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，原有的生产上料设备远远不能满足当前高度自动化的需要。

5、减轻劳动强度，保障生产的可靠性、安全性，降低生产成本，减少环境污染、提高产品的质量及经济效益是企业生成所必须面临的重大问题。目前在电器行业自动化生产方面，发达国家早已经达到完全自动化。国内外大型企业电器生产线也基本都已经达到半自动或全自动化生产。本次设计主要针对冰箱自动化生产线上的侧板自动上料以及控制的这部分装置进行设计。设计主要涉及到冰箱侧板自动上料机的机械传动系统、气压系统以及PLC（Programmable logic Controller可编程控制器）控制系统的设计。达到能减轻劳动强度，提高效率的目的。1.2冰箱侧板线上料机概述冰箱侧板线上料机是侧板部件成型加工的首道工序，是一种用途广

6、泛的设备。由吸料、提升、送进及分离薄板等机构组成。吸料机构主要由气压阀与吸盘组成，提升动作由气压缸来完成，送进任务由平带带轮来完成，利用薄钢板的磁性来分离。再由电气系统来完成自动化控制，达到提高效率的目的。1.3 几种冰箱侧板线上料机的特点及比较1.3.1 小车式上料机 有的进口设备采用的是小车式上料机，如图1.3.1所示。 图 1.3.1 小车式上料机示意图 由四脚吸爪将整块板料全部吸起提升，然后小车前行到下一工位，吸爪再下伸将板料置于输送带上。这种结构机体庞大，机构复杂，动作多效率低，显然不是最佳方案。1.3.2 自动上料机 图 1.3.2所示是自动上料机的剖面简图。压块3 上下运动由电机

7、1带动凸轮2 运动实现，平拉片复位运动通过液压缸8 动作完成。电机7 带动磁性传送带6 运动。液压缸的动作由行关控制, 当压头作用在板料上产生最大压力后, 液压缸8 动作开始拉片, 当拉片至最大位移时, 压块3 在凸轮带动下向上抬起, 同时液压缸动作复位。自动上料机按着凸轮和液压缸运动规律完成压片错片抬片吸片送片周期运动, 使单片板料源源不断地通过磁性传送带向前输送, 实现了板料上料自动化。液压光电升降台5 可保证料堆高度始终不变。 图 1.3.2 自动上料机的剖面简图1.3.3 上料机 该机的机械部分主要由 1 提升和夹料装置、2 吸盘及负压阀、3 检测重板机构组成（见图1） 该装置如图 1

8、.3.3 及图 1.3.4 所示。 提升气缸固定在机架上，气缸活塞杆带动两个吸盘可以上下移动, 为了适应料垛的高低不断变化, 吸盘也设计成了可伸缩的。当吸盘抓起板料并提升到送进高度后, 摆动气缸就带动摆臂在机架上部的滚轮就会将已提升起来的板料夹住。 图 1.3.3 自动上料机 图 1.3.4 提升装置 用摆轮夹住板料, 这种持料结构的巧妙之处有二：一是负压阀停止负压后吸爪放松时板料不会脱落； 二是由电机 M1 带动上面的夹料轮旋转靠摩擦力可带动板料送进滑轨，以便进入下道工序。为了增大板料与驱动轮之间的摩擦力，不使传动过程中产生打滑，驱动轮中镶有磁性材料。这种提升及夹料装置结构简单，动作少，占地

9、面积小，简捷实用。1.3.4 总结 该上料机的机械部分主要由 1 提升和上料装置、2 吸盘及负压阀、3 送料小车、 4 平带带轮机构组成（见图1.3.5 ）该装置如图 1.3.5 及图 1.3.6 所示。 提升气缸固定在机架上，气缸活塞杆带动四个吸盘可以上下移动, 为了适应料垛的高低不断变化, 吸盘也设计成了可伸缩的。当送料小车到达指定位置后，提升装置及吸盘开始下降同时负压阀开始负压，到达临近板料位置静止2 S，吸盘抓起板料并提升到送进高度后静止2 S并且负压阀停止负压，板料吸在平带带轮下方外侧，提升装置及吸盘继续上升到指定位置静止，平带带轮开始运转，送出板料后，提升装置又开始下降，反复循环下

10、去。 用带有磁性平带带轮吸住薄钢板, 这种吸料结构的巧妙之处有二：一是负压阀停止负压后吸爪放松时板料不会脱落； 二是由电机 M 2 既可以控制提升装置下降和上升及负压阀开始与停止。这种提升及吸料装置结构简单，动作少，控制方便，占地面积小，简捷实用。 图 1.3.5 自动上料机 图 1.3.6 提升装置设计的主要参数薄钢板厚：1mm板宽：600mm板长：1000mm节拍：30S/件直齿锥齿轮的设计步骤已知：直齿锥齿轮传动（）。齿轮传动功率P=4.0KW，转速=1440、(或传动比i,齿数比u)；齿轮采用悬臂支承、载荷平稳，单向旋转，齿轮寿命1000h。设计：齿轮的材料、热处理及主要尺寸等步骤：1

11、、 选择齿轮材料：齿轮材料、热处理、硬度、选择精度等级（一般69级） 根据设计要求，可以取软齿面，也可以取硬齿面。软齿面是指：HBW1，HBW2350，或HBW1350，HBW2350注意：HBW1=HBW2+（3050） （1为小齿轮、2为大齿轮）硬齿面是指：HRC1可以等于HRC2，也可以HRC1HRC2，即HBW1，HBW2350HBW选择小齿轮的齿数：Z1=2040（闭式传动） Z1=1720（开式传动） 小齿轮用40Cr 钢，调质，齿面硬度310330HBW大齿轮用40Cr 钢，调质，齿面硬度260280HBW根据齿面硬度中间值，按袖珍机械设计师手册图17-1、图17-3中的MQ线查

12、的：小齿轮=765MPa , =320MPa小齿轮=715MPa , =300MPa根据工作情况，选用7级精度齿轮，齿面粗糙度=3.22、 按齿轮接触强度计算小齿轮分度圆直径 小齿轮分度圆直径（mm)计算式：1） 根据载荷情况、齿轮精度和结构取K=1.252） 齿轮比u=3） 小齿轮=0.9 大齿轮 4） 计算齿轮分度圆直径=77.34mm3、 设计计算齿轮主要尺寸与参数 1） 由袖珍机械设计师手册图17-18，并根据齿轮直径和齿面硬度，选定齿数=26则，取 2） 确定模数 3） 大端分度圆直径： 4） 分锥角： 5） 锥距： 6） 齿轮宽度 7） 大端齿顶圆直径（ ） 8） 大端齿顶高和齿根

13、高（其中） 9） 齿根角 10） 齿顶角 11） 顶锥角 12） 根锥角 13） 冠顶距 4、 大小齿轮结构图设计 平带带轮结构设计：电动机为Y112M-4，额定功率P=4.0KW，转速=1440 r/min ，每天工作24h ，载荷变动较小，要求中心距约2800mm。1） 计算功率 由袖珍机械手册表15-6查的工况系数=1.3。2） 带轮基准直径由表15-29 得：孔径： ， 带轮直径d =280mm ，结构形式：辐板轮，辐板厚度C=22mm,轮缘宽度B=224mm。3） 平带带宽：，宽度：，带厚：，胶帆布层数：，胶帆布平带粘接接头。4） 带轮结构与尺寸，如下图所示：带轮轴设计：该轴采用两端

14、支承，由大齿轮带动轴转动，轴两端安装两个相同的平带带轮。1、轴的扭转强度条件为：式中：扭转切应力，MPa； 轴所受的扭矩，Nmm ； 轴的抗扭截面系数，； 轴的转速，； 轴传动的功率，KW； 计算截面处轴的直径，mm； 许用扭转切应力，MPa。由上式可得轴的直径 2、 轴的校核1）校核轴的强度针对某些危险截面，按第三强度理论，计算应力 2） 校核轴的刚度轴的扭转变形用每米长的扭转角来表示。圆轴扭转角单位为/m的计算公式为：光轴 阶梯轴 式中：轴所受的扭矩，Nmm ； G轴的材料的剪切弹性模量，MPa，对于钢材，G= 轴截面的极惯性矩，对于圆轴， 阶梯轴受扭矩作用的长度，mm； 分别代表阶梯轴第

15、i 段上所受的扭矩、长度和极惯性矩，单位同前； Z阶梯轴受扭矩作用的轴段数。轴的扭转刚度条件为 式中，为轴每米长的允许扭转角，与轴的使用场合有关。对于一般传动轴，可取 对于精密传动轴，可取 对于精度要求不高的轴，可大于 。 3、轴的尺寸设计 采用深沟球轴承6216；1） 平带带轮孔径，轮缘宽度B=224 mm；2） 大锥齿轮孔径，宽度B=33 mm；3） 两带轮中心轴向相距400mm。4） 绘制平带带轮结构图，如下图所示：从堆积的薄钢板中分离出单张板材, 是处理大量钢板的问题之一。通常薄钢板上由干涂有油层而互相牢固地枯附着。当操作者要把它们分开是很费时间, 而且大大增加损坏的可能。一个巧妙的解

16、决问题的办法是利用烧结结构的永久磁铁。磁铁放置在一堆钢板的一边, 使每张板材带有相同的磁极性。于是, 板材将沿此边互相排斥,迫使上面的几张板材上升并分开, 使它们处于机器操作者容易拿取的位置。这种装逻最近已成功地用在冲压车间的压弯机手工送料, 加工各种形状的18号线规（英制, 相当于1.219毫米） 的薄钢板, 尺寸达450 1250毫米。以前操作者采用带在手指上的橡胶真空吸盘将板材从堆中提起是既慢而效率低的办法。而用上述装置, 价规低廉,结构简单, 不需要维修。对于大型的工件, 它们也可以成对使用。如何从一叠堆放整齐的薄钢板料中取出一片而不带起第二片,这个问题不易解决。本文介绍的薄板自动上料

17、机能可靠地保证单片板料的抓取输送,可广泛地应用在电机冲片自动生产线及其它薄板料输送自动线上。上料方法及拉力大小确定薄板上料关键是保证单片料的抬起。我们采用以下措施:用挡块隔住第二片,在第一片上加一定的压力和水平拉力进行拉片,使第一片产生错位,然后利用弹簧弹力抬起板料。步骤如图1 所示。2 机械抬片结构的特点图2 所示是抬片机构剖面简图。主要由定位块1、压头2、压杆5、压块6、顶块7、磁性传带8组成。压块6和顶块7设置在磁性带8缝隙间, 压头选用橡胶材料,压力大小可通过螺母4调整,压块6在压杆5的带动下可上下、水平左右往复运动。设计确定定位块1 与板料接触时顶块7 上表面与板料上表面的间距a =

18、 1. 2D ( D - 板料厚度) , 此间距保证当压头2错片时第二片被顶块7 挡住,仅第一片产生错位,完成错片后压杆5向上抬起复位, 这时顶块7 在弹簧力作用下向上抬片,最后由磁性传送带8 把单片料吸在带下表面上向前送片。2. 吸盘及负压阀 吸料采用两脚吸盘（见图4）来实现。其吸力来自负压阀。负压阀的结构如图5所示。 图 4 吸盘结构 图 5 负压阀结构图 当压缩空气通入负压阀时，由于流量是不变的，所以当阀孔截面减小时流速会陡然增大。根据流体力学中的贝努力方程，可以找出产生负压的理论依据：其中-流体中某截面上的静压能 -流体中某截面上的动压能 Z-流体中某截面上的势能 C-常数 -液体的重

19、度 此公式表明，在忽略一些次要因素影响的情况下，流体中任意一截面上的静压能，动能与势能之和为一常数。在图5中的截面 I 与截面 中，首先忽略 与 的微小差异。再考虑 因 所以 又因 已接近大气压，即相对压力近于0，所以 的相对压力是负值。即产生一定的真空度。因通入的空气压力有限（一般工厂通用0.8MPa )及管路封闭不严等，所以产生的负压还不能达到真空状态。但其作用于直径为120 的吸盘上的吸力已达到15Kg左右，用于一般小于 1mm 的薄板上料，吸力已足够。尤其是本机采用吸板料前半部分，坯料垛会撑起后部，这样吸盘所受重力会大大减轻，这对于较长的板料提升会更显示出其优越性。有的上料机的负压是由

20、真空泵产生的，这样吸盘中的真空度能大一些，但成本要增加很多。安装真空泵及电机也要占很大空间位置。泵与电机要频繁起停、磨损很快。而且真空泵的漏油与噪音也常常带来环境的污染。 3 气压系统设计3.1 气压系统初步设计与机械传动、电气传动、液压传动相比，气压传动具有以下优点：用空气做介质，取之不尽，来源方便，用后直接排放，不污染环境，不需要回气管路因此管路不复杂； 空气粘度小，管路流动能量损耗小，适合集中供气远距离输送；安全可靠，不需要防火防爆问题，能在高温，辐射，潮湿，灰尘等环境中工作；气压传动反应迅速；气压元件结构简单，易加工，使用寿命长，维护方便，管路不容易堵塞，介质不存在变质更换等问题。综合

21、考虑，在本设计中的提升装置采用一套气压系统：在薄刚板堆正上方用一个气压缸驱动提升装置用来完成把薄钢板提升到指定位置，并控制吸盘及负压阀来配合提升装置将薄钢板提升到指定位置。（如以下二图） 图 3-1 提升装置俯视图 图3-2 提升装置示意图3.2 气压系统原理图在经过了初步设计后，开始进行气压系统的整体设计：确定供油方式：考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低，而在快进、快退时负载较小，速度较高，从节省能量，减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油或变量泵供油，现采用带压力反馈的限压式变量叶片泵。调速方式的选择：在中小型专业机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。根据钻孔类专用

22、机床工作时对低速性能和速度负载特性都有一定要求的特点，决定采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速。这种调速回路具有效率高、发热小和速度刚性好的特点，并且调速阀装在回油路上，具有承受负切削力的能力。速度换接方式的选择：本系统采用电磁阀的快慢速换接回路，它的特点是结构简单、调节行程比较方便、阀的安装也较简单，但速度换接的平稳性较差。若要提高系统的换接平稳性，则可改用行程阀切换的速度换接回路。最后，把所选择的液压回路组合起来，即可组合成液压系统原理图：（如图3-3）二、气动系统因气动系统自动控制比较繁琐故一般情况下各种复杂的时间和逻辑控制都是由电控系统来完成的。气动系统只是通过电磁阀来带动各执行

23、元件（如气缸等）动作。这样就使气动系统非常简捷。气动系统原理图见图6 图 3-3 气压系统原理图 图 3-3 气压系统动作表 三、运行动作过程及控制特点􀀂 1、运行动作过程提升气缸带动吸盘下伸时传感器 1 检测料架上是否有料。若无料则提升气缸退回, 报警器报警提示。若有料则负压阀送气产生负压使吸盘吸住板料并将其提起, 提升到位后，提升气缸上部的磁控开关给出信号，使摆动气缸带动摆臂上摆, 夹住板料，然后吸盘松开，并启动电机 M1 带动上面的磁性轮转动，将板料送入轨道，轨道入口处的传感器 2 测出板料进入后， 则启动轨道中的送料电机M2，继续向前送料。当板料尾部离开传感器 1 时

24、说明此张板料已经送完， 此时放下摆臂开始下一循环的上料过程。! 2、 控制系统的待点a、 控制系统采用可编程控制器（PLC） 控制，工作可靠， 功能修改方便，调试容易。b、 气缸的动作到位与回位情况由气缸上的磁控开关检测并发出信号。此种磁控开关比起行程开关等要安装方便且容易调整。C、检测板料位置的传感器 1 与传感器 2 用的是 OB 一M1212NA 型光电传感器。检测时不用与板料接触, 使用上安全、可靠且安装与调整都很方便。其中传感器 1 为吸料传感器。其检测距离须调整到两吸盘水平面下30mm 处。 这样，当吸盘吸上板料或没吸板料时就能迅速准确地给出有板或无板的反馈信号了。一、概述随着科学

25、技术的发展, 自动化程度的提高, 机械手广泛应用于各种工业领域。机械手中典型手部之一的气流负压吸盘广泛应用于机械、电子、轻工、印刷、建材等行业。特别在包装食品机械中的搬运、输送、开箱、开袋、上袋、上盒、上盖等场合都有着广泛的应用前景, 尤其是对一些薄片形的物件，如薄铁片、板材、纸盒、纸盖及薄壁易碎的玻璃器皿等吸附效果更为明显。气吸式手部同机械式手部相比, 结构简单、重量轻、表面吸附力分布均匀, 所以, 气吸式吸盘对任何具有表面光滑, 不透气的物体, 特别是不宜采用夹紧办法搬运、输送的非金属物件非常适亘。二、结构原理及理论依据􀀂 1、结构原理气流负压吸盘是利用吸盘内形成负压将工

26、件吸住的一种装置, 图 1 为气流喷射式负压吸盘的结构图。它主要由两部分组成， 即产生真空的装置气流喷射器和用橡胶或软性塑料制成的皮碗组成。工作原理如图所示, 把空压机供给的经过净化处理的压缩空气, 通过喷射器使其压力能转换为气流的速度能, 根据伯努利方程可知, 在喷射器喷咀末端, 由于气流速度很高（ 达到超音速） 所以静压能很低, 这样被吸附的物体与吸盘之间的空气就不断地被高速气流卷吸走, 形成负压区即可吸住物件。 图1. 喷射式负压吸盘结构圈1 . 一橡胶吸盘 2. 一吸盘芯子 3.一通气螺仃4.一吸盘体 5.一喷咀 6. 一喷咀套2. 气流喷射器的基本理论分析气流喷射器是气流负压吸盘形成

27、负压即真空的关键部件。它是由一个“ 缩放喷咀”和一个“ 扩压管” 组成的。它之所以能够把压缩空气的压力能转换成速度能以获得真空是建立在以下理论基础上的。三、 性能特点a. 由于喷射器无可动件, 结构简单,所以无故障。b. 由于气流吹勺拭导, 体积小, 重量轻又靠近吸盘, 特别适应于机械手移动灵活, 轻量化的要求。C. 由于气流为连续介质, 所以获得的真空度连续、稳定。d. 由于压缩空气的有无为直接控制, 所以真空的有无是瞬时完成的。这样负压吸盘能快速吸附物件, 一旦气流切换吸盘能快速强制脱离吸衬物件。e. 制造简单, 成本低, 在许多场合可以代替小型机械式其空泵。f. 在许多自动包机中, 由于

28、本机经常带有气源, 反用负压吸盘, 能源一致, 可以节省不必要的结构和能源。气流喷射器的真空度, 耗气量与进口压力之间的关系如图 4 所示。 图 4不同规格灼吸盘, 理论吸力与真空度之间的关系如图 5 所示。 图 5当喷射器迸口气压 选定后, 可以查出真空压力值和耗气量值。吸盘的实际吸力可以用下式来计算：式中 F 一一吸盘吸力, kgf S 一一吸盘吸附面积, 一一大气压力, kgf/ 一一喷咀出日处压力, kgf/ 为安全系数, 为工作情况系数, 为方位系数 2. 控制回路图 6 所示为气流负压吸盘的一般控制回路图。其中真空切换阀能在吸盘脱离吸附物件的瞬时破坏吸盘真能力, 以便快速脱离吸附件

29、。 图 6 吸盘控制原理图􀀂 1.一气源 2.一过滤减压门 3.一电磁换向阀 4.一真空切换阀 5.一真空转换器 6.一消声器 7.一过滤器 8.一单向阀 9.一分纪器􀀂 10.一真空发生器􀀂 􀀂 11.一吸盘 4 PLC控制系统设计4.1 PLC控制系统初步设计 作为一套自动化设备有一套完善的PLC控制系统是十分必要的。根据本设计所要完成的工作，分析得出以下工作步骤：送料小车将薄钢板堆送至指定位置；提升装置下降到指定位置并负压阀开始负压真空，在制定位置静止2秒，提升装置上升到指定位置1并停止负压，静止延时2秒，提升装置上

30、升到指定位置2，平带轮运转到指定位置，并被运走，进行下个循环。其中需要的到的信号有：送料小车到位，吸盘下降到位，吸盘上升到位1，吸盘上升到位2，平带带轮送料到位。需要控制的动作有：小车电机正转，小车电机反转，提升装置上升，提升装置下降，负压阀真空，负压阀停止负压，带轮电机运动。作为自动化的装料机器，需要设置开始开关和停止开关（完成当前循环后停止）。为了防止运行中有特殊事件发生还设置了立即停止开关和系统归位。4.2 工艺流程图 进行完PLC系统初步设计后，按照设计的工序绘制工艺流程图如下：（如图4-1） 图4-1 冰箱侧板线上料机自动上料流程图4.3 端口分配图 综合考虑整个控制过程需要获得的信

31、号、需要控制的动作以及整个控制系统的所有控制开关，设计出PLC控制系统的端口分配图如下：图4-2 端口分配图4.4 顺序功能图 图 4-3 顺序功能图4.5 PLC梯形图根据已经完成的设计内容，绘制出工作示意图如下： (如图4-4)图4-4 冰箱侧板线上料机机构工作整体示意图完成PLC梯形图设计如下：（如图4-5至图4-12）图4-5 PLC控制梯形图图4-6 PLC控制梯形图图4-7 PLC控制梯形图图4-8 PLC控制梯形图图4-9 PLC控制梯形图图4-10 PLC控制梯形图图4-11 PLC控制梯形图图4-12 PLC控制梯形图4.6 元件选择 PLC：国内外众多的生产厂家提供了多种系

32、列功能各异的 PLC 产品，一般选择机型要以满足系统功能需要为宗旨，不要盲目贪大求全，以免造成投资和设备资源的浪费。机型的选择可从以下几个方面来考虑：对输入 / 输出点的选择， 对存储容量的选择，对 I/O 响应时间的选择，根据输出负载的特点选型，对在线和离线编程的选择，是否联网通信选型，对 PLC 结构形式的选择。本次设计选用：西门子可编程 SIEMENS S7-200系列 6ES7 214-1BD23-0XB0 CPU（14I/10O）继电器输出由于光电传感器具有以下优点：检测距离长，对检测物体的限制少，响应时间短，分辨率高，可实现非接触的检测，可实现颜色判别便于调整。所以本次设计中在需要

33、进行限位判断的地方选用光电传感器。结 论现代生产和科学技术的发展，对自动化技术提出越来越高的要求，同时也为自动化技术的革新提供了必要条件。70年代以后，自动化开始向复杂的系统控制和高级的智能控制发展。与此同时，自动化的应用正从工程领域向非工程领域扩展，如医疗自动化、人口控制、经济管理自动化等。尤其是在中小工厂中自动化将将有广阔的发展前景。相信小型自动化生产设备将会在以后的生产生活中起到举足轻重的作用。本设计综合运用了四年中所学的机械设计，液压与气压，机械传动等多方面的相关知识。相信设计的自动上料机构或者与其相似的生产设备会被广泛运用于企业的生产。致谢经过了2个多月的时间，本设计能够顺利的完成，

34、首先要感谢我的毕业设计指导老师徐华老师，是在她无微不至的指导下帮我顺利完成了这次设计；还要感谢答辩组中的所有老师，感谢你们对我的设计提出宝贵建议；另外需要感谢各位任课老师以及对我进行知道过的老师的认真负责，帮我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得应用的得心应手。正是有了他们的悉心帮助和支持，才使我的毕业论文工作顺利完成，在此向机械学院的全体老师和所有教与过我知识的所有老师表示由衷的谢意。感谢你们四年来孜孜不倦的教诲。参考文献1 徐灏 .机械设计师手册.机械工业出版社. 19912 许福玲 陈尧明主编.液压与气压传动.机械工业出版社，2006.5 3 石光源，周积义，彭福音.机械制图.（第

35、三版）北京：高等教育出版社.1990.54 郑修本主编.机械制造工艺学.机械工业出版社，1991.45 廖汉元主编. 机械原理.机械工业出版社，2007.36 斯波茨（Spotts,M.F.）舒晋(Shoup,T.E.) 主编.机械零件设计. 机械工业出版社. 2003 .17 王英杰.工程材料及热处理.高等教育出版社.2008.5附录A 英文资料Design MethodDesign and manufacturing are the core activities for realizing a marketable and profitable product. A number of

36、evolutionary changes have taken place over the past couple of decades in the areas of both design and manufacturing. First we explore the developments in what is called CAD. The major focus in CAD technology development has been on advancing representation completeness. First there was the developme

37、nt of a two-dimensional (2D) drafting system in the 1960s. Then the extension of 2D drafting systems to three-dimensional (3D) models led to the development of wire frame-based modeling systems. However, it was not possible to represent higher order geometry data such as surface data. To bridge this

38、 gap, surface based models were developed in the early 1970s. Even though the surface models provided some higher level information, such as surface data for boundary representation, this was still not sufficient to represent solid or volume enclosure information. The need for solid modeling intensi

39、fied with the development of application programs such as numerical control (NC) verification codes and automation mesh generation. A volume representation of the part is needed for performing topological validity checks. The solid modeling technology has evolved only since the mid-1970s. A large nu

40、mber of comprehensive software products are now available that enable integration of geometric modeling with design analysis and computer aided manufacturing . The latest evolutionary development in the CAD/CAM industry has been knowledge-based engineering systems that can capture both geometric and

41、 nongeometric product information, such as engineering rules, part dependences, and manufacturing constraints, resulting in more informationally complete product definitions. Optimum Design In the design of any component , there are always associate with the design certain desirable and undesirable

42、effects. It is possible to obtain design solutions without paying too much attention to these effects (other than casually checking that the component will perform its required function without failure); such a solution might be termed an adequate design .In many instances, however, it is necessary

43、to give more than casual consideration to the various effects: either to maximize a desirable one or minimize an undesirable one . The design solution may then be termed an optimum design . For example , it may be required to minimize the cost of a component (particularly if the design is for mass p

44、roduction ), to minimize weight or deflection , or to obtain maximum power transmission capability or load carrying capacity . When any component is designed , certain functional requirements must be satisfied , and there are usually many design solutions which will satisfy these requirements. It is

45、 the purpose of the optimum design method to present a procedure of design which will give an optimum solution , taking account of all the factors involved . Any idealized engineering system can be described by a finite set of quantities. For example, an elastic structure modeled by finite elements

46、is characterized by the mode coordinates Some of these quantities are fixed in advance and they will not be changed by the redesign process (they are often called prescribed parameters ). The others are the design variables; they will be modified during each redesign process in order to gradually op

47、timize the mechanical system. A function of the design variables must be defined, whose value permits selecting different feasible design variables; this is the objective function (e.g. the weight of an aerospace structures ). A design is said to be feasible if it satisfies all the requirements that

48、 are imposed to the mechanical system when performing its tasks. Usually , requiring that a design is feasible amounts to assigning upper or lower limits to quantities characterizing the system behavior (inequality constraints ).Sometimes given values , rather than lower or upper bounds , are impose

49、d to these quantities (equality constraints ).Taking again the case of structural optimization , the behavior constraints are placed on stresses, displacement , frequencies, buckling loads, etc Reliability Design Consumer products, industrial machinery , and military equipment are intently evaluated

50、 for reliability of performance and life expectancy. Although the “military” and particular industrial users (for example ,power plants both fossil fuel and muclear fuel ) have always followed some sort of reliability programs, consumer products have of late received the widest attention and publici

51、ty. One of the most important foundations for product reliability is its design, and it is apparent that the designer should at least be acquainted with some of the guidelines. The article entitled “A Manual of Reliability ”offers the following definition of reliability:” Reliability is the probabil

52、ity that a device will perform without failure a specific function under given conditions for a given period of time “. From this definition, we see that a thorough and in-depth analysis of reliability will involve statistics and probability theory . All products , systems , assemblies, components a

53、nd parts exhibit different failure rates over their service lives. Although the shape of the curve varies, most exhibit a low failure rate during most of their useful lives and higher failure rates at the beginning and end of their useful lives. Fig 1 The “Bathtub ” component life curve The curve is

54、 usually shaped like a bathtub as is shown in figure 1. Infant mortality of manufactured parts occurs because a certain percentage, however small , of seemingly identical parts are defective. If those parts are included in a system, the system will fail early in its service life. Product warranties

55、are usually designed to reduce customer losses due to infant mortality. Parts wear out due to friction, overload , plastic deformation , fatigue , changes in composition do to excessive heat, corrosion ,fouling , abuse , etc.The design function of engineering should include an examination of reliabi

56、lity and should seek to provide adequate reliability in a part or system commensurate with its use. When the safety of people is concerned, product reliability with respect to potential injury producting failure must be very high . Human health and safety cannot be compromised for the sake of profit

57、 . Computer-Aided Design The computer has grown to become essential in the operations of business, government, the military, engineering, and research. It has also demonstrated itself ,especially in recent years, to be a very powerful tool in design and manufacturing . In this chapter, we consider the application of co