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近年来,随着国内禽蛋消费需求量的逐年增加,对禽蛋加工过程的自动化程度要求也越来越高。目前,国内大型禽蛋生产企业多使用国外的自动分级生产线,但在禽蛋装箱这一工序上仍使用人工操作。本文设计了一台禽蛋自动装箱机械手,代替人工进行禽蛋与蛋托的装箱工序,提高了生产效率。该设备应用了先进的机械设计技术、电液比例控制技术和PLC电控技术,自动化程度高。
首先介绍了禽蛋自动装箱机械手的国内外研究现状和发展趋势,说明了课题研究的背景和意义及研制禽蛋自动装箱机械手的必要性。通过分析机械手的功能,进行了机械手的方案设计。在此基础上,利用CAD、CAE技术对机械手进行了设计和分析,然后建立了虚拟样机模型。具体设计了相应的机械臂、手爪、支架、吸盘等结构。对禽蛋基本力学特性进行了研究,在此基础上对机械手工作过程中禽蛋的安全性进行了校核。
其次,完成了机械手液压系统和气动吸盘系统的总体设计,介绍了机械手液压系统的组成和工作原理,并对液压系统中液压缸、电液比例阀、液压油等进行了计算和选型。在此基础上建立了非对称阀控制非对称液压缸的数学模型,从理论上说明了非对称阀控制非对称液压缸能消除液压缸换向时的压力突变,并建立了机械手电液比例控制系统的数学模型,在Sireculink中搭建系统的仿真模型,分析系统的动态特性和确定PID控制的三个参数。
再次,搭建了机械手的控制系统平台。以西门子S7-200226CPUPLC作为控制核心,根据机械手的动作要求制定了可编程序控制器的控制方案。并通过软硬件联合调试,实现了机械手的功能要求。
最后,对论文主要研究内容和取得的技术成果进行了总结,提出了存在的问题和不足,同时对禽蛋自动装箱机械手技术的发展和应用进行了展望。