【正文】 科技大學學士學位論文摘 要隨著競爭日益激烈，勞動密集型的電子企業(yè)對效率的最求也越來越烈。生產(chǎn)過程中機械化輔助生產(chǎn)逐漸成為趨勢，本文所設計的松下ETC注膠與紫外線照射工裝夾具一體化工程就是為了滿足生產(chǎn)的效率要求而設計的。它屬于自動化系列工裝夾具。本設計主要是研究松下ETC揚聲器外殼與喇叭之間注膠的自動化生產(chǎn)，主要完成主傳動方式、定位檢測、注膠、紫外線照射等模塊設計。在本設計過程中，首先由工程的方案確定開始，列舉分析不同方案，并選定最終方案——氣壓傳動方案。方案選定后，分別設計氣壓控制系統(tǒng)；設計計算主傳動軸；設計各模塊機械機構結構（繪制零件圖，選擇汽缸等元件型號）；設計PLC邏輯控制（編寫PLC程序，繪制PLC接線圖）。關鍵詞：夾具，注膠，紫外線照射，傳感器，可編程控制器Abstract With an increasingly petitive, laborintensive electronic businessto the most efficient for more and more fierce. Mechanized production process in supporting the production has gradually bee the trend, the paper designed by Panasonic ETC plastic injection and ultraviolet irradiation fixture integration project is to meet the requirements of the efficiency of production and design. It is a series of automated fixture. This design mainly research the automated production of plastic injection between the loudspeakers shell and the speaker of Panasonic ETC, mainly to plete the main transmission method, location detection, plastic injection, ultraviolet radiation, such as modular design.During the design process, first of all, the scheme for the project from the beginning, citing analysis of different options and selected the final package pressure transmission programmer. Selected programmer, then designed pneumatic control system。 Design of the main drive shaft。 mechanical design of the module body structure (Figure Drawing parts, ponents such as cylinder model choice)。 design PLC logic control (PLC preparation process, drawing PLC wiring diagram).Key words: fixture, plastic injection, ultraviolet radiation, sensors, PLC目 錄1 緒論…………………………………………………………………………1 ………………………………………………………………1……………………………………………………22夾具工程機械結構設計………………………………………………...3………………………………………………………………3………………………………………………………………3……………………………….……………………3……………………….…………………4…………………………………………………...11…………………………………………....11 ……………………………………..173系統(tǒng)傳感器設計 ………………………………………………………..24 ………………………………………………...24 ………………………………………………...27 光電傳感器…………………………………………………….....27 接近傳感器…………………………………………………….....314可編程控制器…………………………………………………………….35 可編程控制器的功能和應用………………………………………..35 可編程控制器的基本組成部分……………………………………..36 ………………………………………….44 PLC的循環(huán)掃描工作方式 ……………………………………..45 PLC的I/O滯后現(xiàn)象…………………………………………….47參考文獻 ……………………………………………………………………48致謝……………………………………………………………………............49附錄…………………………………………………………………....………50361 緒論（a）設計目的近些年來，隨著機械的不斷發(fā)展，數(shù)控機床、加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)等現(xiàn)代化加工設備在生產(chǎn)中已得到了廣泛應用；另外隨著全球的經(jīng)濟發(fā)展，企業(yè)與企業(yè)之間的競爭日益激烈，企業(yè)要在競爭中立于不敗之地，就必須變革自身生產(chǎn)中的傳統(tǒng)機械加工制造方法。對于一些勞動密集型生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)品科技含量低，要在競爭中取勝就必須靠提高自身產(chǎn)品的質量和產(chǎn)量，傳統(tǒng)的單人單線純手工操作，產(chǎn)品的質量主要取決于生產(chǎn)工人的作業(yè)技術和生產(chǎn)經(jīng)驗，但是工人長時間作業(yè)，必然會產(chǎn)生身體疲勞和精神疲勞，這樣會大大的降低生產(chǎn)效率，并且也很難保證產(chǎn)品的質量，這些根不能適應社會對企業(yè)的高效率、高質量要求，企業(yè)在競爭中必然處于不利的地位。為解決這些問題，治具作為一種生產(chǎn)輔助工具也就應運而生?！爸尉摺痹从谌照Z“ジグ（jig）”，大部分情況下所說的治具等同與夾具，有時候也存在著區(qū)別。松下ETC（自動收費系統(tǒng)）中揚聲器的外殼與喇叭之間需要用膠水粘結穩(wěn)固。純?nèi)斯ぜ庸ば枰殖蓛刹襟E，首先是手工注膠，其次是人工紫外線照射，兩個過程要么由一個人完成，要么由兩個人分別完成。無論是哪一種形式，都浪費了一些不必要的時間，另外工人長時間操作必然會產(chǎn)生疲勞，很難保證產(chǎn)品的質量，更無法保證生產(chǎn)效率。生產(chǎn)要求必須設計一套治具來保證產(chǎn)品產(chǎn)量和質量，解放工人勞動力。松下ETC注膠與紫外線照射一體化工程就是為解決這一問題而設計的，它能輔助工人保質保量的完成工作。（b）設計意義本課題設計的意義在于，成功的解決企業(yè)以往單純靠勞動密集參與競爭所處的不利形式。課題的成功解決必然縮短單個松下ETC的組裝時間，進而提高整個企業(yè)生產(chǎn)該產(chǎn)品的效率，增加產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量。課題的研究結果也將改善生產(chǎn)環(huán)境，使工人處在一個舒適的生產(chǎn)環(huán)境中從事生產(chǎn)作業(yè)，作業(yè)強度大大的降低，這樣就必然提高整個產(chǎn)品的質量。效率和質量的提高，必定提高企業(yè)的整體競爭力。松下ETC注膠與紫外線照射工裝夾具一體化工程類屬于自動化夾具[1]。按其工作過程，整個治具是由定位檢測模塊、注膠模塊、紫外線照射模塊三大模塊，還有送料的主傳動系統(tǒng)組成。它的核心控制單元是可編程控制器，通過PLC編程設計合理的生產(chǎn)邏輯關系，控制系統(tǒng)送料，定位檢測，注膠動作，紫外線照射動作?？删幊炭刂破鬏敵鳇c具體與系統(tǒng)中的各個電磁閥相連，控制氣缸進氣方向，進而控制活塞運動，實現(xiàn)定位檢測，注膠點位置定位，注膠針頭的上下移動注膠，以及紫外線照射頭的上下前后移動照射。整個工程安裝有光電傳感器、接近傳感器、磁感應傳感器，他們起到一種信息反饋作用，與PLC的輸入點相接，為PLC邏輯關系提供判斷依據(jù)。整個系統(tǒng)的控制關系簡圖如圖11所示。 圖11 系統(tǒng)控制關系簡圖2夾具工程機械結構設計圖21 松下ETC松下電器產(chǎn)業(yè)推出的新款ETC（自動收費系統(tǒng)）如圖21，配有內(nèi)置揚聲器的天線，它以結構緊湊，安放隨意而深受廣大客戶喜歡。它配有的小巧揚聲器內(nèi)部喇叭與外殼之間需要進行準確的三點定位注膠粘接。具體三點粘接位置如圖22所示，要求膠水注入量適當，粘接牢固，粘 接后喇叭與外殼位置準確。從原始資料著手，揚聲器喇叭與外殼之間的粘接，要保證產(chǎn)品的質量關鍵在于揚聲器外殼與喇叭之間定位的穩(wěn)定性，注膠三點位置的準確性，紫外線照射強度和時間的控制以及整個生產(chǎn)過程的邏輯控制。按照產(chǎn)品的加工要求，可以把要設計的治具大致分為以下動作過程：送料→定位→檢測→注膠→紫外線照射→產(chǎn)品包裝等六個動作。首先送進揚聲器內(nèi)部的喇叭和揚聲器外殼，之后并不能馬上注膠，因為喇叭與外殼之間 圖22 注膠點位置 的安放有可能是不穩(wěn)定的，這樣勢必會影響產(chǎn)品的加工質量，必須后面跟上兩部件放置穩(wěn)定性的檢測模塊，之后就是要完成注膠過程，注膠關鍵又在三點移位的準確。注完膠水的部件應該被送去進行紫外線照射，以便加快膠水的粘結速度，縮短加工周期。 按照上面進行的生產(chǎn)加工過程分析，從機械自動化的角度考慮，要完成整個加工過程，可以把整個加工過程設計成完全自動化生產(chǎn)過程，也就是上面提到的六個動作過程從送料到包裝全都是由機械完成，或是把整個加工過程設計成半自動化生產(chǎn)過程，即除去送料和產(chǎn)品包裝由人工完成以外，其他過程由機械完成。夾具的設計不光要考慮到生產(chǎn)效率，另外也要考慮到其他情況，例如機械結構的人性化，更重要的是要考慮到整個夾具設計制造的成本問題。作為一個勞動密集型企業(yè)，其主要的競爭力就是在于成本低。所以按照這個原則，在選擇夾具整體自動化程度時重要的是要把效益放在第一位。另外電子產(chǎn)品的生命周期短也是設計中要著重考慮的因素，在汽車電子行業(yè)中一種產(chǎn)品的生產(chǎn)需求量不會太大，短暫的生命周期使其產(chǎn)品具有多變性，治具隨著產(chǎn)品生產(chǎn)周期的結束也就必然被更換。因此考慮到以上因素，要設計的治具不能設計成全自動化，因為完全自動化的設計制造成本高，另外完全自動化夾具的設計制造周期長影響，影響產(chǎn)品的加工周期。本產(chǎn)品所要設計的治具應該采用半自動化。設計的治具就是要完成定位、檢測、注膠、紫外線照射。而上述四個過程在設計過程中空間安排上也有所不同，分為兩種情況：一是直線循環(huán)送進，具體循環(huán)過程如圖23所示；另外一種是圓周循環(huán)送進，具體循環(huán)過程如圖24所示。 圖23 直線送進系統(tǒng)示意圖從圖23我們可以看出在直線送進結構中檢測模塊、注膠模塊、紫外線照射模塊被排在同一條直線上，整套作業(yè)動作在一條直線上完成，整個機械結構細長。這種送進系統(tǒng)要進行循環(huán)作業(yè)，整個治具結構要由封閉帶狀結構和轉動輪組成。轉動輪帶動封閉帶狀結構轉動。封閉帶狀結構上固定放置揚聲器部件的凹槽模型塊，這樣加工就形成了循環(huán)過程。帶狀結構可以選擇柔性物體——寬皮帶，或是選擇剛性物體——互相連接的鋼板塊。但皮帶上固定放置揚聲器部件的凹槽模型塊困難。無論是哪一種封閉帶狀結構，傳動輪和從動輪都要設計比設計成多邊形。這種直線送進循環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng)，由于結構細長，給工人的作業(yè)帶來了不變。過長的話就需要兩個工人，一個人送料，一個人取成品并初步檢查加工質量；即使短點，一個人能完成送料和取成品過程，由于進口和出口分開在兩側，工人作業(yè)時候需要左右擺動身體，長時間作業(yè)會產(chǎn)生疲勞。并且整個送進需要超過10個揚聲器放置模型塊?？傊@種循環(huán)系統(tǒng)結構，結構復雜且不緊湊，不是最合理的系統(tǒng)。從圖24中我們可以看出在圓周循環(huán)送進系統(tǒng)中，檢測模塊、注膠模塊、紫外線照射模塊分布在一個圓周上，并且放料（送料）模型塊和取成品模塊共用一個工位。這樣極大地方便了工人的操作，一個產(chǎn)品加工完成之后，先取出成品，再放進部件，節(jié)省了工人的勞動量。另外圓周循環(huán)送進結構主要是由圓形底板和傳動軸組成，圓周底板選擇鐵就可以，方便用于揚聲器放置的模型塊的固定。整個送進過程只需要4個揚聲器放置模型塊。且整個系統(tǒng)四個工位完全集中于一個圓周之上，結構緊湊，并且方便工人作業(yè)，是理想的送進系統(tǒng)。 圖24 圓周循環(huán)送進系統(tǒng)綜合以上分析，圓周循環(huán)加工結構無論是在設計制造方面，成本的降低方面，方便工人作業(yè)方面都優(yōu)于直線送進結構。因此確定整個工裝夾具一體化工程送進形式為圓周送進。 選定了圓周循環(huán)送進系統(tǒng)之后，接下來就要確定整個工程的傳動系統(tǒng)并選定動力源。從送進方式看，最終的動力形式為轉動扭矩。從整個機電系統(tǒng)中，我們可以選擇若干形式傳動形式。以下著重選擇幾種傳動形式說明。（a）電動機傳動電動機傳動系統(tǒng)由電動機和減速器組成。電動機軸直接輸出的就是轉矩，省去了傳動形式轉換的麻煩。鑒于在上述選擇的圓周循環(huán)送進系統(tǒng)中，整個加工過程存在著4個工位（3個加工工位，一個送料和取產(chǎn)品工位），因此360176。圓周被平均分成4份，每兩個工位之間的夾角為90176。因為在整個加工過程中無論是檢測、注膠還是紫外線照射都需要一段時間，所以整個送進過程并不是連續(xù)的，而是間歇進行的。這就需要電動機傳動過程要是間歇的。從這個角度考慮，電動機不能簡單的選擇普通的三相異步電動機，能提供間歇型轉動的電機可以選擇步進電機和伺服電機[2]。每天要求生產(chǎn)量為2000個左右，（其中包括了生產(chǎn)前部件準備）， s轉動一周。這就要求轉盤轉動平穩(wěn)，速度低。如果傳動過快，放置揚聲器的模型塊上必須加上夾緊機構