【正文】 ric screwdriver and other functions. Overall, the design can achieve the task of automatic assembly screws. Key Words: design。 總體來說，本次設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn) 螺釘?shù)淖詣?dòng)裝配的任務(wù)。當(dāng)時(shí)，德國、美國日本等國的技術(shù)處于領(lǐng)先水平，這些國家的產(chǎn)品大量涌入國內(nèi)市場(chǎng)。通過 分析 、 計(jì)算 、 運(yùn)動(dòng)模擬等 ，完成打螺絲機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。一個(gè)是送螺絲機(jī)構(gòu)，一個(gè)是擰緊螺絲機(jī)構(gòu)。況且，對(duì)于機(jī)電傳動(dòng)來說，還要進(jìn)行電動(dòng)機(jī)等器件的選取，體積大、占地面積多，不利于本機(jī)構(gòu)的簡化。 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 7 頁 第三章 各部分設(shè)計(jì)與計(jì)算 總體布局 設(shè)計(jì) 氣缸放在最上端驅(qū)動(dòng)電批上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 完成擰螺絲所需要的進(jìn)給。 再根據(jù)彎扭條件進(jìn)行校核： 對(duì)于連接軸 2，其直徑 10mm，長度 100mm,進(jìn)行彎扭結(jié)合強(qiáng)度校核： 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 9 頁 他的扭矩圖如下圖（ ） ： 圖 連接軸 2的扭矩圖 其彎矩可進(jìn)行估算得，并畫出彎矩圖如下圖 （ ） ： 圖 連接軸 2的彎 矩圖 根據(jù)第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算，如下式： ? ???? 221 TMW () 可得 221 TMW ? =。當(dāng)活塞式氣缸借助彈簧復(fù)位時(shí) 。當(dāng)用公式 進(jìn)行計(jì)算時(shí)，活塞桿的直徑可以先估定，一般取缸徑的四 分之一。遠(yuǎn)小于材料 45 號(hào)鋼的許用力 ??? =100MPa,強(qiáng)度足夠。最終選 取上海藍(lán)寶所生產(chǎn)的一種對(duì)射式傳感器，型號(hào)為： PSF 分為一發(fā)射器與接收器。 鑄造在 機(jī)械工程的制造方面應(yīng)用十分的普及，在如今各種各樣的的機(jī)械裝置中，如車床、發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī) 等 中，鑄造的地位舉足輕重 。設(shè)計(jì)內(nèi)容能夠?qū)崿F(xiàn)螺釘裝配的運(yùn)動(dòng)。 具體參數(shù)如下： 流通介質(zhì)：水液、空氣、油等無腐蝕性液體 介質(zhì)溫度： ≤60 ℃ （不凍結(jié)） 允許溫升： 85℃ 工作壽命： 60萬天 電源電壓： AC220V DC24V 消耗功率： 20W 左右 電源模塊的選取 由 于 上面一些器材的選取后，用到的電壓主要為 DC24V，因此， 系統(tǒng)中 需要用 到一個(gè)將 220V交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?24V 直流的電源模塊，因此選擇了 深圳市奧普源科技有限公司提供的一種 開關(guān)電源。 最后感謝湖南大學(xué)，給了我們這么好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、給我們分配了這么多負(fù)責(zé)人的老師、給與了自己一個(gè)做畢業(yè)設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)！讓自己在這么短 的時(shí)間里學(xué)到了這么多東西。兩種類型供電電壓分別提供~ 85~264V交流電壓。所以基本結(jié)構(gòu)如 圖 。因此 可設(shè)計(jì)出上下滑動(dòng)架子的大致結(jié)構(gòu) 如右 圖 。 首先，要對(duì)工件進(jìn)行檢測(cè)，也就是說，要檢測(cè)工件是否到位，如果到位，那么進(jìn)行下一個(gè)動(dòng)作，如果 沒到位則繼續(xù)等待。同時(shí)又考慮到材料解約，避免裝置過于笨重等原因，可采用空心處理。 表 負(fù)載率 ? 與氣缸工作壓力 p的關(guān)系 P（ MPa） ~1 ? ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ? 的最佳值為 ~，氣缸高速運(yùn)轉(zhuǎn)取 ? =，低速時(shí)取 ，根據(jù)本設(shè)計(jì)安裝要求 ，氣缸低速運(yùn)轉(zhuǎn)，氣缸工作壓力為 ,所以選取 ? = 。 1組合防塵圈； 2前端蓋； 3軸用 YX 密封圈； 4活塞桿； 5缸筒； 6活塞； 7孔用 YX 密封圈； 8緩沖調(diào)節(jié)閥； 9后端蓋 圖 單作用氣缸一般可分為 活塞式與膜片式兩大類，而活塞式又可分為單活塞與雙活塞兩類，單活塞又可分為有桿氣缸跟無桿氣缸兩類，其中有桿氣缸又分為單作用與雙作用之分，同樣雙活塞桿也是有這兩種。 mm WT— 軸的抗扭截面系 數(shù) n— 軸的轉(zhuǎn)速， r/min P— 軸傳遞的功率 d— 計(jì)算截面處軸的直徑， mm ??T? — 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， MPa 再由： TW 316d?? （ ） 由上公式可以導(dǎo)出 ： ?d 316??TT （ ） 根據(jù)材料參數(shù)，選用 45號(hào)鋼， ??T? =30MPa,帶入數(shù)據(jù)可得許用直徑為： mmd ? 因考慮到，軸的一部分會(huì)以空心形式存在，因此初步定軸的直徑為 10mm。廢氣排放處理簡單，無污染，成本低。 下面就這幾種 傳動(dòng) 方式 在本設(shè)計(jì)中 的利弊進(jìn)行分析并 從中選取最適合本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方式： 機(jī) 電傳動(dòng) 機(jī)電傳動(dòng)（又稱電力傳動(dòng)或電力拖動(dòng)） 顧名思義就是 以電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī) ， 驅(qū)動(dòng) 生產(chǎn)機(jī)器的 系 統(tǒng)總體概括。 可對(duì)裝配過程的零部件 位置進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、定位和供料，微機(jī)通過相關(guān)接口驅(qū)動(dòng)氣缸、電動(dòng)螺絲刀完成裝配動(dòng)作并實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)，裝置并行完成 3~4 顆螺絲的鎖定工作，對(duì)裝置要求具有 安全保護(hù)功能。但吹氣式本身收到螺絲外形和長徑比的限制，并不是每一種 鎖螺絲機(jī) 都適用于吹氣式 。由此可見，多頭自動(dòng)螺絲裝配設(shè)備的生產(chǎn)與普及能給當(dāng)今各大企業(yè)帶來高效率，提高生產(chǎn)水平。在機(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)。 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。 如圖 為國內(nèi)某品牌的一種多軸自動(dòng)螺絲裝配設(shè)備。設(shè)計(jì)過程中，參考國內(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。 總體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖如 下 圖 所示。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。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。如果太長，那么將會(huì)造成較大的緩沖 行程，需要很長的軸來進(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)長軸，浪費(fèi)材料。 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。 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 。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=。 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。冶金航空航天等部門。 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(cè)螺釘傳感器、檢測(cè)工件傳感器；輸出端有電磁閥、電批、工作指示燈、停止指示燈。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(cè)并輸入信號(hào)給 PLC。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)。 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。 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。 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。 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。 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。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。 螺釘經(jīng)送料裝置送到指定位置時(shí)，傳感器檢測(cè)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。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。因此總體來說，本次設(shè)計(jì)的總體方案是可行的。當(dāng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)完成后， 開始控制部分的設(shè)計(jì)，也是整個(gè)設(shè)計(jì)的后半段時(shí)間。 自動(dòng)擰螺絲機(jī) 包含螺絲自動(dòng)整列單元， 自動(dòng)打螺絲機(jī) 輸送單元和 螺絲自動(dòng)擰 緊單元以及鎖付過程中的檢測(cè)單元。 當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中，用螺釘（栓）來緊固工件已經(jīng)是相 當(dāng)常用的方法了。經(jīng)過方案擬定、分析、實(shí)驗(yàn)等步驟本次設(shè)計(jì)完成了機(jī)械裝置部分的設(shè)計(jì)跟控制 系統(tǒng) 方面的設(shè)計(jì)。 多軸自動(dòng)打螺 絲機(jī)是根據(jù)需要打螺釘?shù)奈恢?，排好多個(gè)螺釘?shù)奈恢?，用夾具固定好被打螺釘（栓），多軸同時(shí)一起運(yùn)動(dòng)擰緊螺釘（栓），由此方法，可知，無論是要擰都少個(gè)螺釘（栓）跟擰一個(gè)螺釘（栓）所用的時(shí)間是一樣的，從而，大大提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，增強(qiáng)了生產(chǎn)的自動(dòng)化水平。 旋轉(zhuǎn)動(dòng)力部分由電批提供， 螺絲的導(dǎo)入方式常見的有 吹氣式 和 吸附式?？偟膩碚f，設(shè)計(jì)過程就是按機(jī)械 控制 說明書結(jié)稿的這一大體過程來安排的。電傳動(dòng)是以電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)，機(jī)電一體化，驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的傳動(dòng)方式；液壓是以液體為工作介質(zhì)，利用液體的 壓力能來提供動(dòng)力輸出；氣壓則是以空氣作為工作介質(zhì)，以空氣壓縮機(jī)為動(dòng)力源的傳動(dòng)方式。以壓縮空氣為工作介質(zhì)，進(jìn)行能量和信號(hào)傳遞的工程技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)與控制的重要手段之一 [2]。 螺釘為 M4，螺距 2mm左右，擰進(jìn) 25mm，初步計(jì)算所需要的扭轉(zhuǎn)力為 [3] 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 10 頁 氣缸的選取與計(jì)算 、校核 氣缸的選取 氣缸一般可分為單作用氣缸、雙作用氣缸和特殊氣缸等。 根據(jù)如下公式： ?? pDF