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2设计方案的总体设计

2.1设计的目的和任务
当前工业机械生产的重中之重，就是大力投入科研，提高我国的工业机械科技技术，早日实现“机械化”、“自动化”。因为工业机械生产只有实现了自动化，才能提高产品的生产效率和对设备的利用率，同时也可以充分保证产品质量，减少人工劳动力，改善工人的工作条件，降低生产成本。所以说，我国今后工业机械生产的主要发展方向，就是机械化与自动化。
笔者基于水平分模平锻机，完成了此次机械手的设计。水平分模平锻机作为一种新型结构，是以垂直分模平锻机为基础发展起来的。水平分模平锻机生产率高，且结构简单紧凑，操作容易，并且占地面积小，机械化和自动化属性较强，它可以加工长棒料和由棒料剪成的定长坯料，具有很广的工艺用途，在锻造生产中，是不可忽视的重要机械设备，且广泛应用于进行车辆制造的各个工业部门。
此次设计的自动上料机械，主要以锻造自动化为基础。通过对它的应用，可以代替人力劳动，且降低生产成本，保证产品质量，消除人工操作的误差，提高经济效益。
通过用液压缸来进行机械手的驱动，可以使工件的定位，更加精准。并且机械设备在进行工作的时候，不产生噪音，低能耗，寿命周期长，不仅符合现代生产需求，还迎合了保护环境的理念。

2.2机械手的设计参数
基本要求如图二：

3机械手液压系统设计

3.1概述
机械手进行驱动的方式多种多样，例如：机械驱动；液压驱动；电动机驱动；气压驱动。并且可以根据工作需要，选择只用一种或者用多种方式驱动。
驱动方式可以的选择多种多样，机械手可以抓重多少、自由度的多少、运动的快慢都可以成为依据。为了使驱动方式可以实现最优利用，我们可以注意以下几点：
（1）如果运动速度高、运动自由度也少，就采用机械驱动。既方便维修，还可以和主机同步。
（2）气压驱动适用于运动速度快，运动自由度多的情况。既可以快速启动，又低能耗。
（3）液压驱动适用于负载种，但是运动自由度多的情况。
（4）气压驱动可以在任何环境里工作，所以气压驱动可以让机械手在恶劣环境下依然正常工作。
（5）如果定位点多且运动轨迹复杂，我们就采用液压伺服或电器伺服系统驱动。
此次使用液压系统来进行对机械手的驱动，可以满足机械对压力流量的控制，实现运动轨迹的控制，并且占地面积小，反应灵敏，耐振动，方面后期维修。
液压驱动系统的计算在机械部分的设计之后，所以在进行计算之前，必须了解整个液压系统。
由图7液压系统图所示：
（图7）

注：电磁铁带电的循环顺序为：1Y－3Y－5Y－2Y－4Y－6Y。
在控制系统中压力继电器控制缸的伸长夹紧动作和升起动作，行程开关控制其他。
油泵采用双联泵供油模式。这样做的主要原因是避免由于直线缸和会转缸两缸之间的流量产生较大的“流量差”，使升降速度过慢，或回转速度过快，影响产品质量。
机械手工作进行顺序参考图7：

图7液压系统图

4 控制系统的设计

4.1 概述
控制系统可以说是机械手的半个生命，占据着重要地位，它可以调控机械手的运动工作和协调动作。其中，动作轨迹，时间间隔，动作的循环顺序等，共同构成了控制系统的控制内容。
机械手的控制方法各式各样，我们大致可以列出有以下四种：
（1）继电器－接触器控制系统
按钮开关、行程开关、继电器和接触器这四部分，共同组成了继电器－接触器控制系统。继电器－接触器控制系统的工作原理和结构都很简单，容易操作，且方便后期的维修处理，并且成本低。但是它的缺点也十分明显，例如：系统功能有限、无法进行连续的轮廓控制，工作程序变更困难。除此之外，它服务不了工作程序多、自动化要求高的设备，所以一般情况下，只有自动化程度不高的通用机床，才对其进行使用。
（2）计算机控制系统
通过计算机进行控制的机械手，不仅可以解决因运动轨迹复杂，不好操作的问题，更可以进行精准定位，但是使用计算机控制，成本要远远高于其他控制系统，并且我们当前的技术不足以完善计算机控制系统，会导致很多功能无法进行运行，并且计算机控制系统不能在恶劣的环境下进行工作，相对利用起来，没有那么方便。
（3）单片机控制系统
说到单片机，其实它的控制功能，和继电器－接触器控制功能基础上，增加了对高难度动作的控制，且性价比较高。
单片机作为一种大众化控制系统，确实优于其他系统，但是它的通用性不强，操作起来也比较麻烦，不太适合于在工厂进行使用。
（4）可编程控制器（PLC）控制系统
虽然可编程控制器的普及率，和应用范围，赶不上单片机，但是它们在工业领域的控制作用，大致相同。
可编程控制器可以代替继电器－接触器控制系统。所以在进行工作的时候，它不需要进行数据的运算。并且它的操作原理和代替继电器－接触器控制系统的操作原理相差无几，容易上手。
机械手所需要控制的参数参考图五：

（图五）
此次设计，笔者采用液压、电气联合控制模式。其中，各部位动作的力和速度由液压控制；电气负责控制各部位动作的顺序。

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