【正文】 自動(dòng)涂膠機(jī)的設(shè)計(jì)（有圖紙） 全套 CAD 圖紙 ,聯(lián)系 695132052 第一章 緒論 近年來 ,伴隨著生產(chǎn)和技術(shù)的發(fā)展 ,機(jī)電一體化有了很大的發(fā)展 ,自動(dòng)涂膠機(jī)在我國(guó)機(jī)械設(shè)備的裝配與維修中得到了廣泛的應(yīng)用 ,不僅提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率 ,同時(shí)也節(jié)省了能源和材料。尤其是汽車行業(yè) ,對(duì)汽車零部件的結(jié)合面有一定的密封性要求 ,其結(jié)合面都需要涂膠 ,涂膠的精度對(duì)汽車的性能至關(guān)重要 ,自然對(duì)自動(dòng)涂膠機(jī)提出了更高的要求。以往涂膠都是依靠工人的手工來完成 ,涂膠的效率極低 ,而且很難保證涂膠的 均勻性和膠體的厚度。自動(dòng)涂膠機(jī)既能保證涂膠的均勻性又能有效的節(jié)省材料 ,大大提高了工作效率和工作質(zhì)量 ,減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。因此針對(duì)不同的工作需要 ,自動(dòng)涂膠機(jī)可以采用框架式機(jī)器人或多自由度機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)合面進(jìn)行涂膠 ,同時(shí) ,這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用也意味著每天給國(guó)家企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)是為第一汽車集團(tuán)設(shè)計(jì)一臺(tái)自動(dòng)涂膠的設(shè)備 (軸承座與減速器間的密封圈 )使它能在實(shí)現(xiàn)日常工作目的的基礎(chǔ)上 ,盡量使機(jī)械結(jié)構(gòu)合理的簡(jiǎn)化 ,降低成本 ,增加其實(shí)用性和性價(jià)比。此機(jī)構(gòu)采用框架式機(jī)械手操作機(jī) ,由步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置 ,X,Y 軸聯(lián)動(dòng)可合成各種平面的各種曲線 ,XYZ 軸聯(lián)動(dòng)并可合成空間曲線或直線但必須考慮膠的流動(dòng)。 ,保證系統(tǒng)可靠性及涂膠精度的前提下降低造價(jià) ,提高性能 /價(jià)格比。 本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)涂膠機(jī)硬件控制采用的是 MCS51 單片機(jī)進(jìn)行三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制 ,通過匯編語言編程來實(shí)現(xiàn)涂膠機(jī)的 X 向、 Y 向、 Z 向運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)量 ,來控制涂膠的速度和均勻性。 隨著數(shù)控技術(shù)、機(jī)電行業(yè)的不斷發(fā)展及對(duì)機(jī)器性能的高要求 ,自動(dòng)涂膠機(jī)一定會(huì)有著更廣泛的應(yīng)用前景。 第二章 自動(dòng)涂膠機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、 設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容 設(shè)計(jì)一臺(tái)自動(dòng)涂膠 機(jī) ,對(duì)汽車密封圈進(jìn)行自動(dòng)涂膠 ,利用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制 ,保證涂膠的范圍、速度和均勻性。 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和各種標(biāo)準(zhǔn)件的選取。 自動(dòng)涂膠機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是用單片機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路來控制 X 向、 Y 向、 Z 向電機(jī)的正常工作。 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是控制程序設(shè)計(jì) ,利用 MCS51 單片機(jī)控制 ,采用匯編語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。 二、設(shè)計(jì)要求 機(jī)械部分要考慮整體布局 ,工作行程要能滿足要求 ,傳動(dòng)裝置要平穩(wěn)且準(zhǔn)確 ,還要兼顧速度 ,另外需考慮經(jīng)濟(jì)性 ,該設(shè)備要求成本低 ,盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件 ,減少額外的工作量。設(shè)備的使用壽命不低于 15年 ,每年工作 330天 ,每天工作 12小時(shí) ,載荷持續(xù)率為 90%,需要批量生產(chǎn)。 電路部分主要是芯片的選取和電路的擴(kuò)展連接 ,及三個(gè)電機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)。由于涂膠屬于輕載荷工作。對(duì)電機(jī)功率要求不是太高 ,所以采用步進(jìn)電機(jī)。設(shè)計(jì)電路控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和方向 以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 執(zhí)行程序要考慮到不同拐點(diǎn)處涂膠量問題 ,可通過改變 X、 Y 向運(yùn)動(dòng)速度調(diào)節(jié)也可單一 Z 向運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié) ,以保證涂膠均勻 ,此次設(shè)計(jì)采用后者方式 ,原因是一個(gè)電機(jī)工作方式比較好控制。 三 、自動(dòng)涂膠機(jī)總體方案的擬定 結(jié)構(gòu)的詳細(xì)說明 :由于涂膠過程中存在拐點(diǎn)涂膠量的控制 ,本設(shè)計(jì)采用了在 向運(yùn)動(dòng)速度不改變的前提下 ,調(diào)整 Z 向擠膠活塞速度的方式 ,三向運(yùn)動(dòng)的形式不盡相 同 ,所以共用了三個(gè)電機(jī) ,通過程序控制分別做相應(yīng)運(yùn)動(dòng) ,來保證涂膠的厚度和均勻 性。 Z 向是用來控制出膠的量的 ,且要求傳動(dòng)平穩(wěn) ,故選用絲杠螺母工作 ,絲杠螺母有自鎖能力 ,可保證涂膠的厚度和均勻性。 通過改變 Z 向絲杠螺母的轉(zhuǎn)速 ,以保證 Z 軸的升降速度 ,來達(dá)到涂膠的要求。 由于 X,Y 向運(yùn)動(dòng)要求平穩(wěn)、準(zhǔn)確 ,所以采用了滾珠絲杠傳動(dòng) ,滾珠絲杠傳動(dòng)效率高、剛度好、傳動(dòng)精度高且使用壽命長(zhǎng)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)承載大 ,且需要平穩(wěn) ,所以 X 、 Y 向采用滾動(dòng)導(dǎo)軌 ,滾動(dòng)導(dǎo)軌承載較大 ,且導(dǎo)向準(zhǔn)確。為了滿足傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化的要求 ,采用齒輪系統(tǒng)進(jìn)行變速 ,齒輪的結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長(zhǎng)且傳動(dòng)比穩(wěn)定。 四、 自動(dòng)涂膠機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 每一工件涂膠時(shí)間 :15s20s 膠型 :東泰嚴(yán)氧平面密封膠 51s 步進(jìn)電機(jī)型號(hào) : 取 70BF003 Z 取 55BF003 步進(jìn)電機(jī)相數(shù) : 3 相 步進(jìn)電機(jī)拍數(shù) : 6 拍 步進(jìn)電機(jī)步距角 :αx3o αy3o 步進(jìn)電機(jī)電壓 :X 向 ,Y 向用 DC27V Z 向電機(jī) 用 DC27V 步進(jìn)電機(jī)電流 :X 向 .Y 向 Z 向 步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)距 : X 向 ,Y 向電機(jī) Z 向 電機(jī) 保持轉(zhuǎn)距 : X 向 ,Y 向 , Z 向 步進(jìn)電機(jī)空載起動(dòng)頻率 : X 向 ,Y 向 1800pps Z 向 3100pps 運(yùn)行頻率 :X 向 ,Y 向 1800Hz Z 向 1600Hz 1步進(jìn)電機(jī)的重量 :X 向 ,Y 向 Z 向 第三章 自動(dòng)涂膠機(jī)機(jī)械部分設(shè)計(jì) 一、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 考慮到整個(gè)機(jī)構(gòu)的平衡性 ,故將承載夾持部分的彎臂方向與 Y 向電機(jī)在一條線上。 因?yàn)槟z棒的夾持嚴(yán)格要求對(duì)心 ,故選用了 V 行塊來設(shè)計(jì)夾具 ,具體結(jié)構(gòu)如下圖 : 涂膠機(jī)裝置傳遞要求精度很高 ,為了使涂膠機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,齒輪間隙的調(diào)整采用偏心軸套進(jìn)行消隙 ,滾珠 絲杠增加了緊定螺釘 ,消除了軸向間隙 ,同時(shí)與鍵配合下也消除了周向間隙。具體結(jié)構(gòu)框架如下圖 : 二、 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) (一 )、電機(jī)和連軸器的選取 Z 向電機(jī)的選取 : 電機(jī)的選取原則是滿足精度要求即步距角 ,滿足輸出功率要求即轉(zhuǎn)矩問題。 步距角 : 其中 : 脈沖當(dāng)量δ 其中 電機(jī)的型號(hào) 55BF003 電機(jī)的參數(shù)如下 : 相數(shù) 步距角 電壓 相電流 最大靜轉(zhuǎn)矩 最高空載啟動(dòng)頻率 3 105kgm2 55 70 6 因?yàn)槊芊馊Φ拿芊庑砸蠛芨?,每次出膠的量不是很多 ,所以擠膠力不是很大 ,故選用步距角為 ,扭矩偏小點(diǎn)的便可以滿足要求 ,經(jīng)過計(jì)算 ,擠膠的力度一般在 1N~25N 之間 ,選用保持轉(zhuǎn)距為?m 的 55BF003 型步進(jìn)電機(jī) ,便可以滿足扭矩要求 ,所以選擇 55BF003 型號(hào)的步進(jìn)電機(jī) ,就能滿足設(shè)計(jì)的要求。 Z 向連軸器的選取 : 由于 z向電機(jī)的輸出軸的軸徑為Φ 6為了使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且拆裝方便 ,故采用過盈配合套筒連軸器 ,采用高 壓油膨脹的方式使 V 型套筒發(fā)生軸向竄動(dòng)使兩軸連接在一起 ,具體結(jié)構(gòu)如圖所示 : X 向電機(jī)的選取 : 中拖板和上拖版加上涂膠裝置總重量 50Kg,則滾珠絲杠上的平均工作載荷為 Fm490/3N 取螺旋角偏大點(diǎn) ,設(shè)λ 則受力分析如下圖 : λ Fm Fnx 設(shè)周向分力為 xN,則 : xFmtanλ490/ D0/2x30/?m 以上取值都是取最大可能值 ,實(shí)際值一定比 ?m 小得多 ,為了安全起見 ,故選用 70BF003 型號(hào) ,保持轉(zhuǎn)距為 ?m 的步進(jìn)電機(jī)。 Y 向電機(jī)的選取 : Y 向電機(jī)的選取也需要滿足扭矩的大小 ,以保證絲杠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由于密封圈是圓形工件 ,可選用同一型號(hào)的電機(jī)就能滿足涂膠的精度。且更有利于電路的控制 ,程序的編制也更加方便。 (二 )、滾珠絲杠及絲杠螺母的選取 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)要滿足傳動(dòng)精度的要求 ,還要滿足高速、低噪聲和可靠性。所以我選擇了滾珠絲杠。因?yàn)闈L珠絲杠具有傳動(dòng)效率高、運(yùn)動(dòng)具有可逆性、系統(tǒng)剛度好、傳動(dòng)精度高、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。 X 向滾珠絲杠的選取 : 由設(shè)計(jì)的尺寸和材 質(zhì)選取可計(jì)算出 Y向傳動(dòng)滾珠絲杠要帶動(dòng)重量為 50 的重物做水平直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng) ,則平均工作載荷 Fm1/3Mg4