【正文】 機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，以電批為核心部件、實(shí)現(xiàn)電批頭的旋轉(zhuǎn)來擰緊螺釘，用氣動(dòng)作為傳動(dòng)方式，采取一個(gè)氣缸來實(shí)現(xiàn)電批頭的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 HUNAN UNIVERSITY 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 設(shè)計(jì) 論文題目 ： 固定式多頭自動(dòng)螺絲 裝配設(shè)備的設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名 ： 趙展 學(xué) 生 學(xué) 號(hào) ： 13666998877 專 業(yè) 班 級(jí) ： 八年級(jí)五班 學(xué)院名稱 ： 河南省方城縣趙河鎮(zhèn)王莊大學(xué) 指 導(dǎo) 老 師 ： 趙廣見 學(xué)院院長(zhǎng) ： 熊偉麗 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 I 頁 固定式多頭自動(dòng)螺絲裝配設(shè)備的設(shè)計(jì) 摘要 本設(shè)計(jì)的任務(wù)是完成一套螺釘自動(dòng)裝配設(shè)備。在行程控制方面，采用了十字萬向聯(lián)軸器來解決非同軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，用彈簧、套筒等來緩沖行程，實(shí)現(xiàn)行程控制。 關(guān)鍵詞： 設(shè)計(jì)； 螺釘自動(dòng)裝配 ； 機(jī)械裝置；控制系統(tǒng)； 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 II 頁 Fixed multiaxis screw automatic assembly equipment design Abstract The design task is to plete a set of screw automatic assembly equipment. After programming, analysis and experimental, the design is pleted with some mechanical device control system design aspects. In the mechanical device design part, through to movement, such as analysis of experimental set size, the final pletion of the structural design of the system design, the rotation of the power granted as a core ponent of the electric screwdriver to tighten the screws, as a transmission of a pneumatic, take a cylinder up and down reciprocating motion of the electric control using a cross universal coupling to solve the noncoaxial with the rotational movement, with a spring sleeve cushioning the system control mechanism need to plete the detection screws, telescopic cylinder and a series of automated actions, use the controller to plete. The design used in the PLC control system, sensors, etc., as the signal is detected with the input pletion of the count, the expansion and contraction of the cylinder control, with programming, the rotation of electric screwdriver and other functions. Overall, the design can achieve the task of automatic assembly screws. Key Words: design。 隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)的 進(jìn)步， 社會(huì) 從原始時(shí)代，經(jīng)過半自動(dòng)時(shí)代，然后輾轉(zhuǎn)到了，全自動(dòng)時(shí)代。 因此從生產(chǎn)效率與自動(dòng)化生產(chǎn)水平減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等方面來看，自動(dòng)打螺絲機(jī)的 設(shè)計(jì)與生產(chǎn)是時(shí)代與工業(yè)發(fā)展的必然產(chǎn)物。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 改革開放以來，我 國(guó)國(guó)內(nèi)的技術(shù)生產(chǎn)水平大大加快， 效率的提高已經(jīng)成為各廠家，各企業(yè)追求的目的。相對(duì)來說，國(guó)外對(duì) 于自動(dòng)螺絲裝配設(shè)備的生產(chǎn)技術(shù)水平要高些。 如圖 為國(guó)內(nèi)某品牌的一種多軸自動(dòng)螺絲裝配設(shè)備。整列單元可以通過振動(dòng)盤分選機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)也可以通過搖臂式 鎖螺絲機(jī) 整列機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，而 自動(dòng)擰螺絲機(jī) 緊單元包括旋轉(zhuǎn)動(dòng)力部分和螺絲導(dǎo)入部分。在電批的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)中， 絕大多數(shù)產(chǎn)品產(chǎn)用的是氣動(dòng)方式，而系統(tǒng)控制方面采用的是 PLC 控制單元，萬向連接方式，擁有人機(jī)交互界面。 從動(dòng)力輸入、傳動(dòng)、動(dòng)力輸出一步一步設(shè)計(jì)，繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 ，對(duì)相關(guān)的 零部件 進(jìn)行參數(shù)計(jì)算， 并進(jìn)行選型，運(yùn)用 UG進(jìn)行三維建模， 完成整機(jī)設(shè)計(jì) 檢驗(yàn)干 涉情況 。設(shè)計(jì)過程中，參考國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有產(chǎn)品所采用的運(yùn)動(dòng)等方案，進(jìn)行優(yōu)化與創(chuàng)新提出自己的方案，并對(duì)自己的方案進(jìn)行分析、計(jì)算、運(yùn)動(dòng)模擬來驗(yàn)證方案的可行性。設(shè)計(jì)說明書的編寫是隨著整個(gè)設(shè)計(jì)過程中一點(diǎn)一點(diǎn)的書寫的。 技術(shù)指標(biāo) 電批進(jìn)給滿足不同螺距的要求， 電批最大行程 25mm。 本 設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是識(shí) 別螺釘?shù)轿慌c否并進(jìn)行擰緊動(dòng)作。 總體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如 下 圖 所示。而對(duì)于直線往復(fù)運(yùn)動(dòng) 可以由電、液壓或氣壓幾種 傳動(dòng) 方式 。 [1]他的任務(wù) 是將 傳來的 電能 通過能量轉(zhuǎn)換為我們所需要的機(jī)械能 ，能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn) 機(jī)器的開始、停車 以及 運(yùn)動(dòng)快慢的 調(diào)節(jié)，滿足 種種我們所需要的生產(chǎn)要求來完成生產(chǎn)，保證各項(xiàng)生產(chǎn)過程能夠順利的進(jìn)行 。再從經(jīng)濟(jì)上考慮，一般電動(dòng)機(jī)都比較昂貴，也會(huì)增加設(shè)計(jì)的成本。但 是由于流體 流失的阻力損失和泄露較大，他的傳 動(dòng)效率低，如果處理不當(dāng)，還會(huì)發(fā)生爆炸和火災(zāi)事故，因此安全系數(shù)低。 氣壓 傳動(dòng) 氣壓傳動(dòng)簡(jiǎn)稱氣動(dòng)， 他的動(dòng)力來源是空氣壓縮機(jī)。同時(shí)他的壓力等級(jí)低，使用安全，氣動(dòng)執(zhí)行元件響應(yīng)速度快，反應(yīng)動(dòng)作靈敏，能很好的適應(yīng)沖擊負(fù)載，工作環(huán)境要求低 。電批需要加長(zhǎng)機(jī)構(gòu)，加長(zhǎng)的電批機(jī)構(gòu)用兩個(gè)滑動(dòng)架來進(jìn)行軸向固定 。經(jīng)過設(shè)計(jì)，萬向節(jié)部分主要由電批、連接軸 十字萬向聯(lián)軸器連接軸、連接軸 彈簧、套筒、滑動(dòng)軸 電批頭 等組成。 1電批 ； 2連接軸 1； 3十字萬向聯(lián)軸器 ； 4連接軸 2； 5套筒 ； 6壓縮彈簧 ； 7銷釘 ； 8滑動(dòng)軸； 9電批頭 圖 萬向節(jié)部分裝配體 萬向節(jié)部分軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 8 頁 該部分的軸組要承載扭轉(zhuǎn)力，所以 主要根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度 進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。設(shè)空心部分直徑為 6mm。遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于材料的許用力 ??? =85MPa，因此強(qiáng)度足夠。如果太長(zhǎng)，那么將會(huì)造成較大的緩沖 行程，需要很長(zhǎng)的軸來進(jìn)行緩沖，這樣會(huì)給整體機(jī)構(gòu)帶來不協(xié)調(diào)，造成細(xì)長(zhǎng)軸，浪費(fèi)材料。 十字萬向聯(lián)軸器的選取 為了完成不同軸線的旋轉(zhuǎn)問題，本設(shè)計(jì)采取加用十字萬向聯(lián)軸器，根據(jù)上邊軸的尺寸的計(jì)算，最終選取結(jié)果為 WSD1 類型的十字萬向聯(lián)軸器。而膜片式一般有平膜片、滾動(dòng)膜片、皮囊三類。概括而言，單作用氣缸總體適用短行程，小直徑。 調(diào)節(jié)的就叫做可調(diào)緩沖氣缸，不可調(diào)節(jié)緩沖 降 速數(shù)值的就為不可調(diào)緩沖氣缸。 氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 氣缸作用力的計(jì)算 ： 設(shè)本設(shè)計(jì)所選取的單活塞雙作用氣缸活塞桿的作用力推力為 F1，拉力 F2。 氣缸內(nèi)徑跟活塞桿直徑計(jì)算： 根據(jù)公式 （ ），（ ） 可求得氣缸直徑 。代入公式計(jì)算可得： cmD ? 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 12 頁 根據(jù)缸徑系列如表 表 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （ 90） 100 （ 110） 125 （ 140） 160 180 200 220 所以選取缸徑為 32mm 便可以符合要求。 一般選取 45號(hào)鋼為材料，所以 ??? =100MPa， 帶入公式計(jì)算得 ? 很小，大概為 。 圖 CG1系列單桿雙作用氣缸 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 13 頁 其規(guī)格 具體參數(shù) 如下表 所示： 表 氣缸 CG1BN32150ZW具體規(guī)格 缸 徑 （ mm） 32mm 動(dòng)作方式 單桿雙作用 給油 不要（不給油） 使用流體 空氣 耐壓試驗(yàn)壓力 最高使用壓力 最低使用壓力 環(huán)境溫度及使用流體溫度 ?10 ℃ ~70℃（未凍結(jié)時(shí)） 使用活 塞速度 50~1000mm/s 行程長(zhǎng)度允差 ~200mm 緩沖 墊緩沖 安裝形式※ 無耳軸安裝用螺孔 兩直線導(dǎo)軌軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)于這兩個(gè)直線導(dǎo)軌軸，經(jīng)受力分析可知，其主要受到彎矩，而沒有扭矩。因此可以暫定，軸的直徑為 30mm，內(nèi)徑 10mm。 軸承 軸承 的選取 兩個(gè)滑動(dòng)架要在兩直線軸導(dǎo)軌上平穩(wěn)滑動(dòng)，因此還要選擇滑動(dòng)軸承。本設(shè)計(jì)選擇圓法蘭型，具體型號(hào)及參數(shù)如下 （圖 為樣式跟尺寸標(biāo)明 ） ： 型號(hào)： LMF30 球列數(shù)： 6 內(nèi)徑： 30mm 外徑： 45mm 長(zhǎng)度： 64mm 法蘭： 51mm 連接孔 : ?? 圖 LMF直線軸承樣式跟尺寸標(biāo)注 法蘭垂直度： 徑向跳動(dòng)： 基本額定載荷：動(dòng)， 160kg；靜， 280kg 直線軸承的強(qiáng)度校核 根據(jù)長(zhǎng)度壽命進(jìn)行計(jì)算 ，由公式： 35 ?????? PCCFW FCFTFHL (單位： 10km) () 其中： 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 15 頁 硬度系數(shù) :FH 硬度 HRC58 以上， FH=；硬度 HRC5258， FH= 動(dòng)載荷 :C 工作載荷 :PC (單 位： kg 公斤 ) 溫度系數(shù) :FT 工作溫度小于 100 攝氏度 ， FT=，工作溫度 100125 攝氏度 ， FT=。 螺距 (mm)： ~ 通用起子頭規(guī)格： H4 同時(shí)，該電批還具有計(jì)數(shù)功能。因此這里可以選取一個(gè)光電傳感器來進(jìn)行檢測(cè)。 外形尺寸如圖 。 圖 ITR9608F 槽型光電傳感器 同時(shí)，裝置還要有一定的安全性，保證 機(jī)器 在工作時(shí)，當(dāng)手等人體進(jìn)入機(jī)器工作區(qū)時(shí)，機(jī)器能夠自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，這里還要用到一個(gè)傳感器，能夠堅(jiān)持到人體等。 圖 PU30槽型光電傳感器 對(duì)于下限位，則用一個(gè)電流傳感器來感應(yīng)電批電流變化的大小來發(fā)出信號(hào)。 下滑動(dòng)架與上滑動(dòng)架大致相同，只是把固定電批的孔的換成扶持電批