【正文】 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。因此，這一方面是本次設(shè)計(jì)所需加強(qiáng)改進(jìn)的地方。與此同時(shí)，在電批頭的行程速度控制上，采 用了彈簧、套筒等部件來(lái)進(jìn)行控制。 具體參數(shù)如下： 流通介質(zhì)：水液、空氣、油等無(wú)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(wàn)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(kāi)關(guān)電源。兩種類型供電電壓分別提供~ 85~264V交流電壓。普輸入信號(hào) 輸出信號(hào) 名稱 輸入點(diǎn)編號(hào) 名稱 輸入點(diǎn)編號(hào) 啟動(dòng)按鈕 SB1 電磁閥（氣缸伸縮運(yùn)動(dòng)） YC1 停止按鈕 SB2 電批開(kāi)關(guān) YC2 上限位傳感器 工作指示燈 YC3 下限位傳感器 停止指示燈 YC4 檢測(cè)螺釘傳感器 檢測(cè)工件傳感器 安全防護(hù)傳感器 急停開(kāi)關(guān) SB3 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 21 頁(yè) 通的 PLC 即可。機(jī)器同時(shí)具有安全保護(hù)功能。設(shè)計(jì)內(nèi)容能夠?qū)崿F(xiàn)螺釘裝配的運(yùn)動(dòng)。所以基本結(jié)構(gòu)如 圖 。再考慮經(jīng)濟(jì)等因素，相對(duì)來(lái)說(shuō)焊接方法容易制造，成型快、成本低節(jié)省材料，因此最后選定以焊接方式來(lái)制造機(jī) 架。焊接同樣廣泛應(yīng)用在機(jī)械制造。 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(chē)床、發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī) 等 中，鑄造的地位舉足輕重 。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 。主要參數(shù)如下： 電源電壓 ： 24V DC 光源 : 紅外線 LED(調(diào)制 ) 檢測(cè)物體Φ 2mm 以上不透明物體 外形尺寸如圖 。產(chǎn)品見(jiàn)下圖 。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。 首先，要對(duì)工件進(jìn)行檢測(cè)，也就是說(shuō)，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(méi)到位則繼續(xù)等待。具體型號(hào)參數(shù)如下： （實(shí)物見(jiàn)圖 ） 型號(hào)： TLF3000 電源： 24V DC 圖 電批 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 16 頁(yè) 扭力輸出范圍 (kgfcm)： ~ 無(wú)負(fù)載轉(zhuǎn)速 ()： HI,1000。 一般可分為標(biāo)準(zhǔn)型、開(kāi)口型、加長(zhǎng)型、通用型等，也可以根據(jù)法蘭分為 圓法蘭型、方法蘭型、橢圓法蘭型、導(dǎo)向圓法蘭型、導(dǎo)向方法蘭型、導(dǎo)向橢圓法蘭型、加長(zhǎng)圓法蘭型 等。遠(yuǎn)小于材料 45 號(hào)鋼的許用力 ??? =100MPa,強(qiáng)度足夠。同時(shí)又考慮到材料解約，避免裝置過(guò)于笨重等原因，可采用空心處理。經(jīng)過(guò)對(duì)氣缸廠家的搜索，資料查詢，老師推薦等 綜合考慮，最終選取了 SMC 公司所生產(chǎn)的的一種標(biāo)準(zhǔn)型單桿雙作用氣缸，具體型號(hào) 為 CG1BN32150ZW，樣式如圖 。 表 系列 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 25 28 32 40 45 50 56 63 70 80 氣缸筒壁厚 ? 的計(jì)算： 一般情況下，氣缸壁厚與缸徑的比值小于十分之一時(shí)，可按下公式 （ ） 進(jìn)行計(jì)算： ? = ???2sDp （ ）其中： ? ? nb??? （ ） D 為氣缸內(nèi)直徑； ps 為實(shí)驗(yàn)壓力 ，一般取 ps 為工作壓力的 倍， ??? 為缸筒材料的許用應(yīng) 力， b? 為缸筒材料的抗拉強(qiáng)度， n 為安全系數(shù)，一般取 n=6~8。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。 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 ? = 。 這種氣缸也是應(yīng)用最為廣泛的一中氣缸，相對(duì)來(lái)說(shuō)技術(shù)比較成熟。有的安裝有緩沖裝置來(lái)對(duì)活塞接近終點(diǎn)時(shí)進(jìn)行 降速調(diào)節(jié) ， 以免過(guò)大載荷的沖擊。當(dāng)活塞式氣缸借助彈簧復(fù)位時(shí) 。 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(wú)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。因此綜上分析，再根據(jù)一般氣缸的行程，決定選取氣缸的行程在 150mm 左右，因而， 滑動(dòng)軸 與套筒相滑動(dòng)的部分為 150mm，因而 滑動(dòng)軸 定為270mm(因?yàn)檫€一部分要安裝電批頭 ),套筒定為 200mm。氣缸伸縮的行程不能太長(zhǎng)也不能過(guò)短。 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(zhǎng)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(yè) 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(huà)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 ? =。 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。螺釘擰緊后 ，再通過(guò) PLC 發(fā)送信號(hào)給氣缸與電批，氣缸收縮，電批停止旋轉(zhuǎn)。 萬(wàn)向節(jié)部分總體設(shè)計(jì) 萬(wàn)向節(jié)部分 主要是用來(lái)延長(zhǎng)電批，實(shí)現(xiàn)軸線不在同一條直線上得旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并有行程緩沖環(huán)節(jié)，能保證電批頭的行程與螺釘擰進(jìn)的行程一致。 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 7 頁(yè) 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。廢氣排放處理簡(jiǎn)單，無(wú)污染，成本低。 因此，綜 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 6 頁(yè) 上所述，液壓也不是本設(shè)計(jì)的最佳傳動(dòng)方案。液壓傳動(dòng)與機(jī)電傳 動(dòng)相比具有大致以下優(yōu)點(diǎn)：液壓傳動(dòng)的各種元件可以依靠我們的需要，空間的局限等要求 來(lái)自由安放，靈活性大； 他的體積不大，從而重量也很輕，占用空間小、運(yùn)動(dòng)慣性小、反應(yīng)速度較其他傳動(dòng)方式較快；操縱控制方便，調(diào)速范圍可達(dá)2020:1；同時(shí)依據(jù)他自身的優(yōu)越性，可以實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)；一般采用礦物油為介質(zhì)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)可自行潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)；很容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)；同時(shí)他還可以很容易的 實(shí)現(xiàn)遙控[2]。況且，對(duì)于機(jī)電傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，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(jiǎn)化。 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。 電批下降 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 經(jīng)分析，明確電批下降所需要的運(yùn)動(dòng)方式為直線上 的 往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 但是考慮到，電批頭的下降運(yùn)動(dòng)要符合擰緊螺釘?shù)男谐?，因此還要設(shè)計(jì)一緩沖環(huán)節(jié)來(lái) 時(shí)限電批下降速度與螺釘擰入速度之間的緩沖讓其 行進(jìn)的速度距離符合螺絲的擰緊，通過(guò)實(shí)驗(yàn)論證，最終選擇用一彈簧來(lái)完成緩沖作用。一個(gè)是送螺絲機(jī)構(gòu)，一個(gè)是擰緊螺絲機(jī)構(gòu)。 可對(duì)裝配過(guò)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(guò)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。研究的主要內(nèi)容為控制器件的選型、檢測(cè)器件的選型、控 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 3 頁(yè) 制方式的確定、控制系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)，采用分析、電路模擬等方式來(lái)確定控制方案的合理性。整個(gè)設(shè)計(jì)的前半段時(shí)間是用來(lái)完成機(jī)械部分的設(shè)計(jì)， 研究的內(nèi)容主要有電批延長(zhǎng)部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、行程控制、動(dòng)力輸入、傳動(dòng)方式、整體結(jié)構(gòu)等問(wèn)題的研究與設(shè)計(jì)。通過(guò) 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)。但吹氣式本身收到螺絲外形和長(zhǎng)徑比的限制，并不是每一種 鎖螺絲機(jī) 都適用于吹氣式 。整列單元主要是將散裝的螺絲進(jìn)行整齊排列并單個(gè)輸出。同時(shí)隨著 國(guó)內(nèi)勞動(dòng)力成本的不斷提高以及用工荒的不斷加劇，制造企業(yè)對(duì)全自動(dòng)打螺絲機(jī)的需求不斷上升，產(chǎn)品應(yīng)用前景進(jìn)一步得到了穩(wěn)定 。當(dāng)時(shí)，德國(guó)、美國(guó)日本等國(guó)的技術(shù)處于領(lǐng)先水平，這些國(guó)家的產(chǎn)品大量涌入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。由此可見(jiàn)，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(lái)高效率，提高生產(chǎn)水平。 在 家電、手機(jī)、 電腦、 塑膠等古老勞動(dòng)力居多的企業(yè)中，手動(dòng) 擰 緊螺釘（栓）做占用的時(shí)間占到至少三成，當(dāng)被打螺釘?shù)牟牧蠟橛捕雀叩漠a(chǎn)品時(shí)所用掉是時(shí)間更多，況且，如今的產(chǎn)品設(shè)計(jì)都很復(fù)雜，螺釘（栓）的工位也是非常的多，因此手動(dòng)擰緊螺釘在如今這樣 的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中 ， 在 提高效率與利潤(rùn)的上明顯占盡劣勢(shì)。 control system 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 III 頁(yè) 目 錄 第 1 章 緒論 ............................................................................................................................ 1 課題背景及目的 ............................................................................................................ 1 國(guó)內(nèi)外研究狀況 ............................................................................................................ 1 設(shè)計(jì)和研究方法 ..............................