【正文】 頭的裝置即可 。鑄造一般分為手工鑄造、機(jī)器造型、 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 19 頁 壓力鑄造等等 [7]。冶金航空航天等部門。 機(jī)架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 選取焊接方式制造機(jī)架后，我們知道，該機(jī)架的承載能力是沒用鑄造機(jī)架好。 圖 機(jī)架結(jié)構(gòu) 機(jī)械裝置總機(jī)設(shè)計(jì)部 分總結(jié) 至此，機(jī)械裝置設(shè)計(jì)部分基本完成。 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 20 頁 第四章 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4． 1 控制 系統(tǒng) 功能分析 由運(yùn)動(dòng)情況知道，控制系統(tǒng)的功能主要是處理運(yùn)動(dòng)的動(dòng)與停。 輸入輸出設(shè)備 I/O 分配 輸入端有啟動(dòng)開關(guān)、停止開關(guān)、急停開關(guān)、上限為傳感器、下限位傳感器、檢測螺釘傳感器、檢測工件傳感器；輸出端有電磁閥、電批、工作指示燈、停止指示燈。所以經(jīng)過資料查閱再考慮經(jīng)濟(jì)因素等各方面，最后選取西門子所生產(chǎn)的一種 S7200 CPU224X 系列的 PLC 控制器。 產(chǎn)品實(shí)物如 右 圖 [9]。 實(shí)物尺寸 如右 圖 具體參數(shù)如下： 圖 奧普源 24V3A電源開關(guān) 輸入電壓： 1 220（ V） 輸出電壓： 24（ V） DC 輸出功率： 72（ W） 類型： AC/DC 電源 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 22 頁 晶體管連接方式：單端式 型號(hào)： 24V3A 品牌：奧普源 調(diào)制方式：脈沖寬度 調(diào)制 (PWM)式 產(chǎn)品認(rèn)證： CE 屬性：屬性值 硬件電路連接圖 見附件 5 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 23 頁 第五章 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)完成了固定式多頭自動(dòng)螺釘裝配設(shè)備的機(jī)械裝置與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容能夠?qū)崿F(xiàn)工件、螺釘?shù)奈恢脵z測，螺釘?shù)淖詣?dòng)裝配并計(jì)數(shù)的任務(wù)要求。在控制系統(tǒng)這一方面，采取了以PLC 為核心控制單元的控制系統(tǒng)，用光電傳感器等進(jìn)行檢測并輸入信號(hào)給 PLC。 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 24 頁 致謝 本次設(shè)計(jì)是在顏 運(yùn)昌老師嘔心瀝血的幫助下完成的 。 再次感謝所有幫助過我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué) ,謝謝你們！ 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 25 頁 參考文獻(xiàn) [1] 鄧星鐘 ． 機(jī)電傳動(dòng)控制 [M] ． 武漢 ： 華中科技大學(xué)出版社 ， 2020： 15． [2] 楊曙東，何存興 ． 液壓與氣壓傳動(dòng) [M] ． 武漢 ： 華中科技大學(xué)出版社 ， 2020： 34，263264,295301,316317． [3] JB/T 5901— 1991， 中華人民共和國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) [S] ． 北京 ： 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社 ， 1991． [4] 濮良貴 ， 紀(jì)名剛 ． 機(jī)械設(shè)計(jì) [M] ． 北京 ： 高等教 育 出版社 ， 2020： 1319，60369,343357,316317． [5] 劉鴻文 ． 材料力學(xué) [M] ． 北京 ： 高等教育出版社 ， 2020： 7389,112118,262264． [6] 吳立言，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M] ． 西安 ： 西北工業(yè)大學(xué)出版社 ， 2020： 681705 ． [7] 曾志新，呂明 ． 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) [M] ． 武漢 ： 武漢理工大學(xué)出版社 ， 2020： 232245． [8] 翟封祥，尹志華 ． 材料成型工藝基礎(chǔ) [M] ． 哈爾濱 ： 哈爾濱工業(yè)大 學(xué)出版社 ， 2020：3246,119123.． [9] 朱文杰 ． S7200 PLC 編程設(shè)計(jì)與案例分析 [M] ． 北京 ： 機(jī)械工業(yè)出版社 出版社 ， 2020：3040． 。這里對(duì)顏老師表示衷心的感謝！同樣也要感謝在開題答辯、中期答辯、交叉評(píng)閱等環(huán)節(jié)，給與了自己很多寶貴的意見的全體老師以及同學(xué)，在每位師長的幫助下，自己的設(shè)計(jì)才變得更加的完善。比如說，這個(gè)設(shè)備的尺寸過大，而設(shè)備內(nèi)部空間沒有能夠充分利用，造成了空間浪費(fèi)。而對(duì)于電批的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力則選取氣缸作為動(dòng)力來源，安裝簡便，安全可靠。具體選擇了 SMK 提供的一種 24D 兩位四通電磁閥。 提 供 兩 種 供 電 電 壓 DC/DC/DC 和AC/DC/Relay。而對(duì)于輸入端，主要有開始、停止、急停、還有若干傳感器的信號(hào)輸入，所以我們可以看出，本機(jī) 構(gòu)并不需要過多的 I/O 點(diǎn)數(shù)。當(dāng)檢測到螺絲擰緊，則控制氣缸收回，電批停止運(yùn)轉(zhuǎn)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)了手指結(jié)構(gòu)、萬向節(jié)裝配體等機(jī)構(gòu)，并且做了整個(gè)機(jī)架等構(gòu)件的設(shè)計(jì)，進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)模擬、干涉問題的檢驗(yàn)等等。在過去的學(xué)習(xí)中，我們知道，增加加強(qiáng)板或者改變受力方向可以增大機(jī)構(gòu)的承載能力，因此從這兩方面著手，把機(jī)架的四個(gè)腳設(shè)計(jì)成斜置來改變受力方向，再在每兩個(gè) 腳之間加上加強(qiáng)板來增加強(qiáng)度 [7]。 綜上，本設(shè)計(jì)多軸自動(dòng)鎖螺絲機(jī)工作時(shí)比較平穩(wěn)， 負(fù)荷變動(dòng)不大， 不會(huì)有大幅度的震動(dòng)，整個(gè)裝置重量也不是很大。 焊接形成是一種比 較先進(jìn)的、高效的金屬連接方法，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中重要的連接方法之一，在國內(nèi)的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)中，占有很大的比重 [7]?？梢姍C(jī)架必須擁有足夠的強(qiáng)度與剛度，能夠承受設(shè)備 的載荷， 以避免承載力不夠 ，機(jī)架癱垮，破壞整個(gè)設(shè)備，并在運(yùn)行過程中保持很小的變形，以滿足裝配精度的要求 一般情況下，機(jī)架有兩種方式來制造，焊接或者是鑄造 [6]。因此選擇 了北京科海電子的 電流傳感器 如圖 ： 產(chǎn)品名稱： KT電流傳感器 檢測電流： 1~3A(直流 ) 輸出電流 ： 25mA 有效值 電源電壓： 24V DC 工作溫度： 0~70 攝氏度 內(nèi)阻： 60 歐姆 圖 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 18 頁 上下滑動(dòng)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 上滑動(dòng)架主要是用來固定電批，連接運(yùn)動(dòng)活塞，而下滑動(dòng)架主要是用來扶持電批頭，導(dǎo)向電批頭讓其準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)螺孔。 對(duì)于上限位也用這樣的傳感器，選取一種槽型光電傳感器，同樣為上海藍(lán)寶所生產(chǎn)，型號(hào)為 PU30。選取結(jié)果為超逸電子所生產(chǎn)的一種小型槽型光電傳感器，型號(hào)為 外形尺寸為； 10613 ?? ，電源為 DC24V。實(shí)際測量，工件大小為 453590 ?? ，據(jù)此進(jìn)行傳感器的選取。 傳感器有很多種，比如說光電傳感器、紅外傳感器、壓力傳感器等等。 電批、電批頭、傳感器的選取 電批的選取 由工件上得螺釘可知為 M4 的螺釘，根據(jù)此螺釘選取電批為 HIMAX 設(shè)計(jì)的一種。 直線軸承是一種用于無限行程與圓柱軸配合的軸承 [5]。 圖 滑動(dòng)導(dǎo)軌軸的彎矩圖 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 14 頁 得出結(jié)果： max? =。 因?yàn)檫@兩根軸起到一個(gè)導(dǎo)軌的作用，因此要讓滑動(dòng)架能夠平穩(wěn)的滑動(dòng)，所以兩根軸的直徑不易過小，這樣會(huì)造成滑動(dòng)不平穩(wěn)。 綜上基本計(jì)算出所需要的氣缸的基本尺寸， 但是考慮到自己加工制造氣缸較為麻煩 ,從經(jīng)濟(jì)性、操作性等方面考慮， 所以還是根據(jù)計(jì)算出的數(shù)據(jù)來進(jìn)行氣缸選取。根據(jù)表 活塞桿至今系列，定活塞桿直徑為 8mm。大概估計(jì)克服重量為 15kg 。負(fù)載率 ? 與氣缸工作壓力有關(guān)，基本關(guān)系如下表 。 通過對(duì)氣缸資料的參考，本設(shè)計(jì)所需要?dú)飧昨?qū)動(dòng)完成的運(yùn)動(dòng)為上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 再從經(jīng)濟(jì)性、可行性、安裝復(fù)雜性、通用性考慮等，最終決定 選取一個(gè)普通的雙作用氣缸就 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 11 頁 可以。 雙作用氣缸通俗的講就是通過壓縮空氣能夠驅(qū)動(dòng)活塞向兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。柱塞式氣缸擁有較好的負(fù)載穩(wěn)定性 ，但是輸出力小，主要用于小直徑氣缸。下圖 為一般普通氣缸的零件組成。如果過于短，那么將會(huì)沒有足夠行程來保證擰緊螺釘，有可能造成螺釘擰的不緊，螺釘 松動(dòng)，產(chǎn)生次品，這樣也會(huì)造成成本的提高。 對(duì)于套筒與滑動(dòng)軸 的長度，主要跟氣缸桿的伸縮相關(guān)聯(lián)。同樣由上公式，但是軸的截面系數(shù)公式不同，如下： [4] TW )1(16 43 ?? ?? D （ ） 帶入數(shù)值計(jì)算得結(jié)果 ： ? ?TMPa ?? ?? 因此強(qiáng)度有保證。 m 根據(jù)軸的強(qiáng)度校核公式 [3]： ? ?TTT d nPWT ?? ???9 5 5 0 0 0 0 （ ） 式中： T? — 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， MPa T— 軸所受的扭矩， N 螺釘經(jīng)送料裝置送到指定位置時(shí)，傳感器檢測信號(hào) ， PLC 發(fā)送信號(hào) 控制 氣缸和電批 的動(dòng)作 ，氣缸驅(qū)動(dòng)萬向節(jié)部分整體向下運(yùn)動(dòng)，電批負(fù)責(zé)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過彈 簧這一緩沖環(huán)節(jié)，將氣缸伸縮的距離緩沖成擰緊螺釘需要的行程與距離。 整個(gè)過程氣缸的伸縮運(yùn)動(dòng)用 PLC 來進(jìn)行控制 。 根據(jù)自己的需要，對(duì)于要設(shè)計(jì)的固定式自動(dòng)螺絲自動(dòng)裝配設(shè)備來說，所需要的運(yùn)動(dòng)方式為直線運(yùn)動(dòng)，完成四個(gè)螺釘?shù)臄Q緊過程所要求的輸出力與輸出功率也不是很大，同時(shí)考慮到安裝復(fù)雜性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、占用空間等方面，最終選取氣動(dòng)方案。氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)是空氣，流動(dòng)損失小，空氣取之不盡，適應(yīng)遠(yuǎn)距離輸送。對(duì)于本設(shè)計(jì)，安全性作為首 要考慮因素，再 從經(jīng)濟(jì) 等 方面考慮，液壓傳動(dòng)價(jià)格昂貴，還需要較高的維修技術(shù)水平。 液壓傳動(dòng) 液壓傳動(dòng)是 以液體為工作介質(zhì)的流體運(yùn)動(dòng)， 其主要是利用液體的壓力能的液體傳動(dòng)[2]。而本設(shè)計(jì)中，只是驅(qū)動(dòng)電批的小行程、低功率的動(dòng)作輸出，沒有必要選取機(jī)電傳動(dòng)。這幾種傳動(dòng)方式在不同場合有著不同的應(yīng)用。因此總體來說，本次設(shè)計(jì)的總體方案是可行的。通過資料參考，決定設(shè)計(jì)方案以 PLC 為核心，通過各種感應(yīng)開關(guān)識(shí)別螺釘?shù)轿慌c否，再通過一定的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)下降電批完成擰緊工作。由此可以看出該設(shè)備主要由兩大部分組成。