钢管码垛机移料机构设计及仿真分析

摘要钢管在生产建设中具有十分重要的作用，随着我国工业生产技术的进步，对钢材的需求量日益提高，传统的人工包装由于生产率低已不能满足现代化大生产的需要；其次用户为便于钢材的运输和存储对钢铁产品包装的要求也随之提高，因此研制钢管精整包装生产线需要的设备具有很大的现实意义和经济价值。

钢管码垛机是制造钢管企业的重要设备，完成钢管的自动码垛就需要钢管码垛机。

本课题对设计的钢管码垛机的工作原理进行了介绍，对其控制系统进行了设计，对其中的重要组成部分移料机构进行了具体的研究。

本课题的主要研究内容如下：（1）对六角形码垛进行了相关计算为钢管码垛机的设计提供依据，对设计的钢管码垛机的原理进行了阐述，对其移料机构进行了详细的设计并对其动力学参数进行了计算。

（2）在动力学分析软件ADAMS中对模型进行运动仿真，通过仿真测量出机构的最大驱动力、原动件的最大功率、原动件的做功和各关键铰链的受力情况，为机构最大驱动力的优化、电机功率的选择、了解机构的耗能和关键部件的强度校核提供参考依据。

（3）对主要零部件支撑板进行了强度校核。

对钢管码垛机移料机构整体进行了模态分析，为避免共振提供参考。

（4）根据码垛机的运动要求，设计了PLC控制系统，提高了钢管码垛机的自动化程度和生产效率。

关键词：码垛机移料机构建模仿真PLC控制AbstractSteel pipe plays a very important role in the production and construction.With the progress of China's industrial production technology,the requirement of steel pipe is gradually increased.The traditional manual packaging could not be satisfied with the needs of modern ers in order to facilitate the transport and storage of steel and steel products packaging requirements are also improved.So it is of great practical significance and economic value to develop the equipment of steel tube finishing packaging line.Steel pipe stacker crane is an important machine of steel pipe enterprises.The completion of stacking automatically needs the steel pipe tracker crane.This paper gives a brief introduction of working principles of steel pipe stacker crane and designs its control system.The concrete study has been making in the feeding mechanism,which is the key component of steel stacker crane.The main research contents of this paper are as follows:(1)The hexagonal palletizing related calculation is conducted to provide the basis for the design of steel pipe piling machine.Principles of steel stacking machine design are described. The feeding mechanism is designed in detail and the dynamic parameters are calculated.(2)The model of the feeding mechanism of steel stacker crane is conducted a motion stimulation by the dynamics analyzing software ADAMS to test the maximum driving force, the maximum power and the working of the driving link as well as the force condition of every key hinge so as to offer reference frame for the optimization of the maximum driving force of the institution,the selection of the motor power,the understanding of its energy dissipation and the strength checking of the key parts.(3)The strength check of the main parts support plate is carried out.The modal analysis is carried out for the feeding mechanism,which provides reference for avoiding resonance.(4)According to the movement requirements of stacking machine,the PLC control system is designed.The automation and production efficiency of steel pipe stacker crane was improved.Key words：stacker crane,feeding mechanism,modeling,simulation,PLC control目录第一章绪论 (1)1.1课题研究背景及意义 (1)1.1.1钢管的应用范围及发展趋势 (1)1.1.2钢管的分类 (1)1.1.3钢管码垛的意义 (2)1.2国内外码垛机的研究现状 (3)1.2.1码垛的分类 (3)1.2.2国外码垛机的研究现状 (3)1.2.3国内码垛机的研究现状 (3)1.3课题的主要研究内容 (4)第二章钢管码垛机设计依据及移料机构设计计算 (6)2.1钢管码垛机的机械设计依据 (6)2.1.1六角形码垛每捆根数计算 (6)2.1.2码包模具边长计算 (8)2.2钢管码垛机工作原理 (9)2.3钢管码垛机移料机构的设计 (11)2.4钢管码垛机移料机构动力系统的参数计算 (14)2.4.1支撑板的设计计算 (14)2.4.2导向升降支撑梁的设计校核 (15)2.4.3液压缸的选择 (16)2.4.4伺服电机的选择 (18)2.4.5传动装置的设计计算 (20)2.5本章小结 (22)第三章移料机构的建模、仿真及有限元分析 (23)3.1移料机构三维建模及装配 (23)3.1.1Solid Works概述 (23)3.1.2各主要零部件以及机构的装配图 (23)3.2ADAMS仿真分析 (24)3.2.1虚拟样机技术及ADAMS概述 (24)3.2.2ADAMS建模 (25)3.2.3仿真分析 (26)3.3有限元分析 (29)3.3.1有限元法及ANSYS概述 (29)3.3.2支撑板受力情况分析 (29)3.3.3应力分析 (31)3.3.4整体结构模态分析 (33)3.4本章小结 (34)第四章钢管码垛机的控制系统设计 (36)4.1钢管码垛机的运动控制分析 (36)4.1.1钢管码垛机的运动控制过程分析 (36)4.1.2钢管码垛机的运动过程分析 (37)4.2码垛机的控制系统 (38)4.3PLC控制系统设计 (41)4.4本章小结 (47)第五章结论与展望 (48)5.1论文总结 (48)5.2课题展望 (48)参考文献 (50)发表论文和科研情况说明......................................................................错误！未定义书签。

《新型码垛机气动伺服系统的设计及动态仿真》篇一一、引言随着工业自动化程度的不断提高，码垛机作为物流和仓储领域的重要设备，其性能和效率的优化显得尤为重要。

新型码垛机气动伺服系统作为码垛机的核心部分，其设计及动态仿真研究对于提高码垛机的工作效率、稳定性及可靠性具有十分重要的意义。

本文旨在介绍新型码垛机气动伺服系统的设计方法及进行动态仿真分析，为相关领域的研发和应用提供理论支持和指导。

二、新型码垛机气动伺服系统的设计1. 系统总体设计新型码垛机气动伺服系统主要由气动执行机构、控制系统、传感器等部分组成。

其中，气动执行机构负责完成码垛任务，控制系统负责控制气动执行机构的运动，传感器则负责实时监测系统的工作状态。

整个系统采用模块化设计，便于后期维护和升级。

2. 气动执行机构设计气动执行机构是码垛机的核心部分，其设计直接影响到整个系统的性能。

在设计过程中，需考虑机构的运动范围、运动速度、负载能力等因素。

同时，为提高机构的运动精度和稳定性，采用气动伺服技术，通过控制气压来实现机构的精确运动。

3. 控制系统设计控制系统是整个系统的“大脑”，负责控制气动执行机构的运动。

在设计过程中，需考虑控制系统的稳定性、响应速度、抗干扰能力等因素。

采用先进的控制算法和控制器，实现精确控制气动执行机构的运动。

同时，为方便操作和维护，控制系统采用人机交互界面，实现可视化操作和监控。

4. 传感器设计传感器在系统中起到实时监测的作用，对于保证系统的稳定性和可靠性具有重要意义。

设计过程中，需考虑传感器的精度、稳定性、抗干扰能力等因素。

根据实际需求，选用合适的传感器，如位置传感器、压力传感器等，实时监测系统的运行状态。

三、动态仿真分析为验证新型码垛机气动伺服系统的性能，进行动态仿真分析。

采用先进的仿真软件，建立码垛机的三维模型，并设置相应的材料属性、约束条件和载荷等。

通过仿真分析，可以得到码垛机在不同工况下的运动轨迹、速度、加速度等参数，以及系统的动态响应特性。

型钢成品码垛自动控制系统设计分析摘要：文章以型钢成品码垛自动控制系统为研究对象，首先对系统工作原理进行了简要分析，进而对整个自动控制系统的基本构成情况进行了简要分析，最后就型钢成品码垛自动控制系统设计过程中的关键问题做出了详细分析与阐述，望能够引起各方工作人员的特别关注与重视。

关键词：码垛自动控制系统设计分析PLC 变频器0 引言现代意义上，码垛的最核心概念就在于：建立在集成单元化思想基础之上，将单件、分散的物料按照一定的模式进行集中处理，其目的在于为后续有关物料的储存、运输、以及装卸活动提供便捷。

在现代化的生产操作当中，对于物料自重较轻、尺寸相对较小、且吞吐量相对较小的情况下，应用人工式的码垛方案即可取得良好的效果。

然而，对于工作量较大、物料自身重量较重、且尺寸变化相对明显的情况来说，长时间性的进行人工式的码垛作业不但会导致工作效率的体现，更可能导致相关工作人员的人身健康受到不利的影响。

并且，实践研究结果证实：基于自动化的码垛控制方案不单单能够提高物料处理的速度，缓解对人身健康的不利影响，同时在提高物垛整齐性，降低物料受损率，提高处理柔性水平等多个方面，也有着重要的作用与意义。

本文即针对此问题，做详细分析与说明。

1 型钢成品码垛自动控制系统工作原理分析在整个型钢成品码垛自动控制系统的应用过程当中，主要所涉及到的码钢品种包括以下几种类型：（1）H型钢；（2）工字钢；（3）槽钢。

码钢产品长度均在12.0m范围之内。

在整个自动控制系统的运行过程当中，首先需要在输送辊道当中，完成对钢材的输送及挑选，进而传递至链条式移钢台架当中。

在此环节工作过程中，将生产线上所存在的质量性能不合格型钢产品统一传递至短尺区。

于此同时，需要对质量合格的型钢产品按照规格、尺寸进行分组、对齐，确保所输送的型钢产品能够准确、整齐的进入到链条式移钢台架当中；再通过分组、定位机构，对已分组的型钢产品在预定的位置实施翻转码垛。

在交替运行动作的实施过程当中，借助于收集框的升降，实现对不同类型钢材的堆垛；进而，传输辊道传递型钢堆垛至压紧机构处理区域，确保堆垛的整齐性与紧密性，最后在输送辊道的作用下，完成整个处理。

《新型码垛机气动伺服系统的设计及动态仿真》篇一一、引言随着自动化技术的发展，码垛机已成为物流和制造业中不可或缺的设备。

而气动伺服系统作为码垛机的核心部分，其性能的优劣直接决定了码垛效率、稳定性以及安全性的高低。

本文将着重介绍新型码垛机气动伺服系统的设计原理和设计流程，同时将结合动态仿真结果进行验证分析，旨在为码垛机技术的发展提供理论支持和设计参考。

二、新型码垛机气动伺服系统的设计（一）系统设计要求新型码垛机气动伺服系统设计应满足以下要求：高效率、高稳定性、低能耗、高精度以及良好的可维护性。

同时，系统应具备快速响应、自动纠错和自我保护等功能。

（二）系统设计流程1. 需求分析：根据码垛机的使用环境和任务需求，确定气动伺服系统的基本功能和性能指标。

2. 硬件设计：根据需求分析结果，设计气动伺服系统的硬件结构，包括气动执行元件、传感器、控制器等。

3. 软件开发：编写控制程序，实现系统的智能化控制和精确运动。

4. 系统集成：将硬件和软件进行集成，进行系统调试和性能测试。

（三）关键技术及实现方法在新型码垛机气动伺服系统的设计中，关键技术包括气动执行元件的选择和控制策略的制定。

气动执行元件应具备高响应速度和高稳定性，控制策略则需保证系统的高精度和高效率。

为实现这些关键技术，可采用先进的气动元件和控制器，以及优化的控制算法。

三、动态仿真分析为了验证新型码垛机气动伺服系统的性能，我们采用了动态仿真方法。

通过建立系统的数学模型，模拟实际工作过程中的各种工况，分析系统的动态特性和性能指标。

（一）仿真模型建立根据系统设计，建立包括气动执行元件、传感器、控制器等在内的仿真模型。

通过设定不同的工作条件和任务要求，模拟码垛机在实际工作过程中的各种情况。

（二）仿真结果分析通过对仿真结果的分析，我们可以得出以下结论：新型码垛机气动伺服系统具有高效率、高稳定性、低能耗和高精度等特点，完全满足设计要求。

同时，系统具备快速响应、自动纠错和自我保护等功能，有效提高了码垛机的安全性和可靠性。

码垛末端执行器设计及生产线仿真一、引言在现代制造业中，自动化技术的应用已经成为提高生产效率、降低成本的重要手段之一。

其中，码垛系统是自动化生产线中的重要组成部分，在物料搬运和堆垛方面起着关键作用。

而码垛末端执行器的设计和生产线仿真则是码垛系统中至关重要的环节。

本文将就码垛末端执行器设计及生产线仿真进行深入探讨。

二、码垛末端执行器设计1. 设计原理码垛末端执行器是码垛系统中的核心部件之一，其设计原理直接关系到系统的稳定性和效率。

在设计过程中，需要考虑到末端执行器的承载能力、精度要求、动作灵活性等因素，以满足不同物料堆垛和搬运的需求。

2. 结构特点合理的结构设计是确保末端执行器正常运行的关键。

在设计过程中，需要考虑到结构的稳定性、承载能力、精度要求等因素，同时兼顾结构的简洁和易于维护，以确保系统的长期稳定运行。

3. 控制系统良好的控制系统可以提高末端执行器的运行效率和精度。

在设计过程中，需要考虑到控制系统的响应速度、准确性和稳定性，以满足系统对于不同物料的搬运和堆垛需求。

三、生产线仿真1. 仿真软件介绍生产线仿真是码垛系统设计和优化的重要手段。

在仿真过程中，通过仿真软件可以对生产线的运行情况进行模拟和优化，找出潜在问题并提出改进方案。

2. 仿真参数设置在进行生产线仿真时，需要设置合理的仿真参数，包括物料的属性、设备的运行规则、人员的操作方式等。

通过合理设置参数，可以有效地模拟出真实生产环境中的运行情况。

3. 仿真效果评估仿真软件可以通过模拟不同情况下的生产线运行情况，从而评估不同方案的优劣。

通过仿真效果的评估，可以为末端执行器的设计和生产线的优化提供重要依据。

四、个人观点和理解在码垛末端执行器设计及生产线仿真中，我认为关键是要充分考虑系统的稳定性和效率。

在设计和仿真过程中，需要充分利用现代化技术手段，如CAD、PLC控制、仿真软件等，来提高设计的精度和仿真的准确性。

对于不同行业的需求和特点也需要充分考虑，因为不同行业对于末端执行器的需求是有所不同的。

《新型码垛机气动伺服系统的设计及动态仿真》篇一一、引言随着工业自动化程度的不断提高，码垛机作为物流、仓储等领域的核心设备，其性能和效率的优化显得尤为重要。

新型码垛机气动伺服系统作为码垛机的重要组成部分，其设计及动态仿真研究对于提高码垛机的作业效率和稳定性具有十分重要的意义。

本文旨在探讨新型码垛机气动伺服系统的设计思路，并通过动态仿真验证其性能表现。

二、新型码垛机气动伺服系统的设计（一）系统结构新型码垛机气动伺服系统主要由气动执行机构、控制系统和传感器等部分组成。

其中，气动执行机构负责实现码垛动作，控制系统负责控制气动执行机构的动作，传感器则负责实时监测系统的运行状态。

（二）设计原则1. 高效性：系统应具备高效率的码垛能力，以适应现代化生产的需求。

2. 稳定性：系统应具备较高的稳定性，以确保长时间连续工作的可靠性。

3. 节能性：系统应采用节能设计，降低能耗，提高经济效益。

4. 易维护性：系统应具备简便的维护和检修方式，降低维护成本。

（三）设计思路1. 气动执行机构设计：采用高精度、高速度的气动缸和伺服阀，实现快速、准确的码垛动作。

2. 控制系统设计：采用先进的PLC控制器和人机界面，实现系统的自动化控制和操作。

3. 传感器设计：配置高精度的传感器，实时监测系统的运行状态和参数，为控制系统的调整提供依据。

三、动态仿真验证（一）仿真模型建立利用专业仿真软件，建立新型码垛机气动伺服系统的仿真模型。

模型应包括气动执行机构、控制系统和传感器等部分，以真实反映系统的实际运行情况。

（二）仿真实验过程通过仿真实验，对新型码垛机气动伺服系统进行动态性能测试。

测试内容包括系统的响应速度、稳定性、能耗等指标。

同时，通过改变系统参数，观察系统性能的变化情况。

（三）仿真结果分析根据仿真实验结果，对新型码垛机气动伺服系统的性能进行评价。

结果表明，该系统具有较高的响应速度和稳定性，能够满足现代化生产的需求。

同时，该系统采用节能设计，有效降低了能耗，提高了经济效益。

一种码垛机器人的设计与仿真节 1.01 摘要21世纪，科学技术的发展可谓日新月异，各种信息技术的不断发展进步，推动着社会生产的各个领域的进步，尤其是自动化技术的应用。

码垛技术是近年来活跃在物流自动化领域的一项新兴的技术。

码垛技术的概念是指在日常的物流运输的过程中，为了实现实现物料的搬运、装卸等物流的活动，设计一定的物料的堆码成垛的模式，这种模式是基于集成单元化的思想之上的，这种堆码成垛实现物流运输的技术就是码垛技术。

我们在实现码垛技术的同时，发明了相关的码垛机器人。

码垛机器人是基于码垛技术而产生的，它是一种具备特殊功能的机器人，具有垂直的多关节型的特点。

码垛机器人自产生以来，已经广泛应用于社会生产的不同的专业领域，比如食品加工、石油化工等。

对于不同的物流对于码垛要求参数的不同，码垛机器人可以通过自身的主计算机进行相应的参数的设置，从而进一步实现不同产品包装的码垛要求。

现代物流的发展，对于码垛机器人的要求也呈现出越来越高的趋势，比如物料的码垛的精度的提高，是的码垛机器人必须具有一定的刚度和强度，防止搬运过程中出现差池。

本文主要是设计一种码垛机器人的机械部分，应用于自动化生产线的物料的码垛。

在进行码垛机器人的设计的时候，主要是结果机械、电子以及码垛机器人的软件等方面，根据不同方面的特点进行综合的分析，实现码垛机器人的设计。

关键词：码垛技术，机器人，有限元分析，运动仿真AbstractIn the 21st century, the development of science and technology is changing, all kinds of the continuous development of information technology progress, push the progress of the various fields of social production, especially the application of automation technology. Stacking technology is active in recent years a new technology in the field of logistics automation. Stacking technology refers to the concept of in the daily logistics transportation process, in order to achieve theimplementation of logistics activities such as material handling, loading and unloading, the design of a certain material stacking into crib model, this model is based on the idea of integration of unitized, this kind of stacking to buttress achieve logistics technology is the pallet.We at the same time of palletizing technology, invented the palletizing robot. Palletizing robot is based on the palletizing technology, it is a kind of have the special function of the robot, has the characteristics of vertical multi-joint type. Since produced, palletizing robot has been widely used in the different fields of social production, such as food processing, petrochemical industry, etc. For different parameters of different logistics for stacking, palletizing robot can through own host computer to the corresponding parameter setting, thus further realize the pallet of different product packaging requirements. The development of modern logistics, to the requirement of palletizing robot also presents the trend of more and more high, such as the improvement of the precision of the material of the pallet, palletizing robot must have certain rigidity and intensity, prevent mistakes appeared in the process of handling.This paper is to design a kind of palletizing robot mechanical parts, materials used in automatic production line of the pallet. In the design of palletizing robot, is mainly the result of mechanical, electronic, and palletizing robot software, etc., according to the characteristics of the different aspects of comprehensive analysis, realize the design of palletizing robot.Keywords: palletizing robot, finite element analysis, motion simulation1 绪论1.1 课题的来源及意义1.1.1 课题来源码垛技术是近年来活跃在物流自动化领域的一项新兴的技术，它常用于食品饮料、化工、煤炭等大批量生产场合。

码垛机设计及其应用研究一、引言码垛机是一种自动化设备，用于将物体堆叠在一起，形成一定的结构。

随着半导体、电子、食品等行业的快速发展，对自动化生产提出了更高的要求，码垛机成为推动生产效率和降低人力成本的重要设备之一。

本文将探讨码垛机的设计原理、应用领域和未来发展趋势。

二、码垛机设计原理1. 机械结构码垛机主要由框架、轨道、天轴、托盘传送带和抓取装置等组成。

通过轨道的移动，使天轴上的抓取装置可以准确地抓取并移动物体，并将其放置在指定的位置。

同时，为了确保设备的稳定性和安全性，需考虑重心平衡、支撑结构和防护装置等因素。

2. 控制系统码垛机的控制系统通常采用PLC（可编程逻辑控制器）作为核心控制元件。

通过传感器与PLC的连接，实时检测和反馈运行状态，实现自动化控制和应急停止等功能。

此外，还可以通过与上位机的通讯，实现生产计划的调度和远程监控。

3. 抓取算法为了能够准确地抓取物体并完成堆叠，码垛机需要具备一定的视觉识别和运动规划能力。

常用的抓取算法包括基于视觉识别的物体定位、基于力传感器的抓取力调整和基于路径规划的抓取轨迹生成等。

这些算法的优化和应用，对提高码垛机的抓取稳定性和速度具有重要意义。

三、码垛机的应用领域码垛机的应用广泛，以下列举几个主要领域：1. 电子行业在电子产品的生产过程中，需要对电子元件进行堆叠和包装。

通过自动化的码垛机，可以提高产品的生产效率和质量，并减少人工操作的错误率。

2. 食品行业食品包装通常需要按照一定规则进行堆叠和封装。

码垛机能够根据生产计划和产品规格，高效地完成堆叠任务，并确保产品的质量和卫生。

3. 仓储物流在仓储物流系统中，码垛机可以将货物从传送带上抓取并堆叠在托盘上，以提高仓储空间的利用率和物流效率。

同时，码垛机还能够实现货物的分拣和装箱，减少人工操作和运输时间。

四、码垛机的未来发展趋势码垛机作为自动化生产的关键设备，未来的发展趋势将呈现以下几个方向：1. 智能化发展随着人工智能和机器学习的快速发展，码垛机将具备更强的智能化和自学习能力。

高等职业学校毕业设计姓名：学号：系部：专业：机电一体化专业设计题目：钢管成型机成型码跺部分设计指导教师：职称：讲师2012年5月高等职业学校毕业设计任务书系部专业年级学生姓名任务下达日期：2011年 12 月 19 日毕业设计日期： 2011 年 12 月 19 日至 2012 年 5 月19 日毕业设计题目：钢管成型机成型码跺部分设计毕业设计专题题目：钢管成型机设计毕业设计主要内容和要求：钢管成型机机械结构主体主要由捆扎机导线架、升降机、打包头、主轨座以及喂线装置构成,首先综合比较了不同程度化成型机的分类,该机用于将无缝钢管管端加工成杯状、喇叭状等异形，也可用于其它材料管件的胀形加工。

再利用电磁铁来搬运钢铁材料的装置叫做电磁起重机。

电磁起重机能产生强大的磁场力，几十吨重的物体，不装箱不打包也不用捆扎，就能很方便地收集和搬运，最后利用PLC来完成操作，从而使操作更加简单省力。

系主任签字：指导教师签字：高等职业学校毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日高等职业学校毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日高等职业学校毕业设计答辩及综合成绩摘要随着自动化的飞速发展，本课题研究设计了一种钢管成型机，钢管成型机机械结构主体主要由捆扎机导线架、升降机、打包头、主轨座以及喂线装置构成，钢管成型机是用捆扎带捆扎包装件，完成捆扎作业的机器，首先综合比较了不同程度化成型机的分类，分别是手动钢管成型机、半自动钢管成型机、自动钢管成型机、全自动钢管成型机。