【正文】 最后感謝湖南大學，給了我們這么好的實驗平臺、給我們分配了這么多負責人的老師、給與了自己一個做畢業(yè)設計的機會！讓自己在這么短 的時間里學到了這么多東西。因此，這一方面是本次設計所需加強改進的地方。與此同時，在電批頭的行程速度控制上，采 用了彈簧、套筒等部件來進行控制。 具體參數如下： 流通介質：水液、空氣、油等無腐蝕性液體 介質溫度： ≤60 ℃ （不凍結） 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 到一個將 220V交流電壓轉變?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 輸出信號 名稱 輸入點編號 名稱 輸入點編號 啟動按鈕 SB1 電磁閥（氣缸伸縮運動） YC1 停止按鈕 SB2 電批開關 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 檢測螺釘傳感器 檢測工件傳感器 安全防護傳感器 急停開關 SB3 湖南 大學畢業(yè)設計 (論文 ) 第 21 頁 通的 PLC 即可。機器同時具有安全保護功能。設計內容能夠實現螺釘裝配的運動。所以基本結構如 圖 。再考慮經濟等因素，相對來說焊接方法容易制造，成型快、成本低節(jié)省材料，因此最后選定以焊接方式來制造機 架。焊接同樣廣泛應用在機械制造。 鑄造在 機械工程的制造方面應用十分的普及，在如今各種各樣的的機械裝置中，如車床、發(fā)動機、內燃機 等 中，鑄造的地位舉足輕重 。因此 可設計出上下滑動架子的大致結構 如右 圖 。主要參數如下： 電源電壓 ： 24V DC 光源 : 紅外線 LED(調制 ) 檢測物體Φ 2mm 以上不透明物體 外形尺寸如圖 。產品見下圖 。最終選 取上海藍寶所生產的一種對射式傳感器，型號為： PSF 分為一發(fā)射器與接收器。 首先，要對工件進行檢測，也就是說，要檢測工件是否到位，如果到位，那么進行下一個動作，如果 沒到位則繼續(xù)等待。具體型號參數如下： （實物見圖 ） 型號： TLF3000 電源： 24V DC 圖 電批 湖南 大學畢業(yè)設計 (論文 ) 第 16 頁 扭力輸出范圍 (kgfcm)： ~ 無負載轉速 ()： HI,1000。 一般可分為標準型、開口型、加長型、通用型等，也可以根據法蘭分為 圓法蘭型、方法蘭型、橢圓法蘭型、導向圓法蘭型、導向方法蘭型、導向橢圓法蘭型、加長圓法蘭型 等。遠小于材料 45 號鋼的許用力 ??? =100MPa,強度足夠。同時又考慮到材料解約，避免裝置過于笨重等原因，可采用空心處理。經過對氣缸廠家的搜索，資料查詢，老師推薦等 綜合考慮，最終選取了 SMC 公司所生產的的一種標準型單桿雙作用氣缸，具體型號 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 ? 的計算： 一般情況下，氣缸壁厚與缸徑的比值小于十分之一時，可按下公式 （ ） 進行計算： ? = ???2sDp （ ）其中： ? ? nb??? （ ） D 為氣缸內直徑； ps 為實驗壓力 ，一般取 ps 為工作壓力的 倍， ??? 為缸筒材料的許用應 力， b? 為缸筒材料的抗拉強度， n 為安全系數，一般取 n=6~8。當用公式 進行計算時，活塞桿的直徑可以先估定，一般取缸徑的四 分之一。 表 負載率 ? 與氣缸工作壓力 p的關系 P（ MPa） ~1 ? ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ? 的最佳值為 ~，氣缸高速運轉取 ? =，低速時取 ，根據本設計安裝要求 ，氣缸低速運轉，氣缸工作壓力為 ,所以選取 ? = 。 這種氣缸也是應用最為廣泛的一中氣缸，相對來說技術比較成熟。有的安裝有緩沖裝置來對活塞接近終點時進行 降速調節(jié) ， 以免過大載荷的沖擊。當活塞式氣缸借助彈簧復位時 。 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。因此綜上分析，再根據一般氣缸的行程，決定選取氣缸的行程在 150mm 左右，因而， 滑動軸 與套筒相滑動的部分為 150mm，因而 滑動軸 定為270mm(因為還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也不能過短。 再根據彎扭條件進行校核： 對于連接軸 2，其直徑 10mm，長度 100mm,進行彎扭結合強度校核： 湖南 大學畢業(yè)設計 (論文 ) 第 9 頁 他的扭矩圖如下圖（ ） ： 圖 連接軸 2的扭矩圖 其彎矩可進行估算得，并畫出彎矩圖如下圖 （ ） ： 圖 連接軸 2的彎 矩圖 根據第三強度理論進行強度校核計算，如下式： ? ???? 221 TMW () 可得 221 TMW ? =。 mm WT— 軸的抗扭截面系 數 n— 軸的轉速， r/min P— 軸傳遞的功率 d— 計算截面處軸的直徑， mm ??T? — 許用扭轉切應力， MPa 再由： TW 316d?? （ ） 由上公式可以導出 ： ?d 316??TT （ ） 根據材料參數，選用 45號鋼， ??T? =30MPa,帶入數據可得許用直徑為： mmd ? 因考慮到，軸的一部分會以空心形式存在，因此初步定軸的直徑為 10mm。螺釘擰緊后 ，再通過 PLC 發(fā)送信號給氣缸與電批，氣缸收縮，電批停止旋轉。 萬向節(jié)部分總體設計 萬向節(jié)部分 主要是用來延長電批，實現軸線不在同一條直線上得旋轉運動，并有行程緩沖環(huán)節(jié)，能保證電批頭的行程與螺釘擰進的行程一致。 湖南 大學畢業(yè)設計 (論文 ) 第 7 頁 第三章 各部分設計與計算 總體布局 設計 氣缸放在最上端驅動電批上下往復運動， 完成擰螺絲所需要的進給。廢氣排放處理簡單，無污染，成本低。 因此，綜 湖南 大學畢業(yè)設計 (論文 ) 第 6 頁 上所述，液壓也不是本設計的最佳傳動方案。液壓傳動與機電傳 動相比具有大致以下優(yōu)點：液壓傳動的各種元件可以依靠我們的需要，空間的局限等要求 來自由安放，靈活性大； 他的體積不大，從而重量也很輕，占用空間小、運動慣性小、反應速度較其他傳動方式較快；操縱控制方便，調速范圍可達2020:1；同時依據他自身的優(yōu)越性，可以實現過載保護；一般采用礦物油為介質，相對運動可自行潤滑，使用壽命長；很容易實現直線運動；同時他還可以很容易的 實現遙控[2]。況且，對于機電傳動來說，還要進行電動機等器件的選取，體積大、占地面積多，不利于本機構的簡化。 下面就這幾種 傳動 方式 在本設計中 的利弊進行分析并 從中選取最適合本設計的傳動方式： 機 電傳動 機電傳動（又稱電力傳動或電力拖動） 顧名思義就是 以電動機為原動機 ， 驅動 生產機器的 系 統(tǒng)總體概括。 電批下降 傳動方案的設計 經分析，明確電批下降所需要的運動方式為直線上 的 往復運動。 但是考慮到，電批頭的下降運動要符合擰緊螺釘的行程，因此還要設計一緩沖環(huán)節(jié)來 時限電批下降速度與螺釘擰入速度之間的緩沖讓其 行進的速度距離符合螺絲的擰緊，通過實驗論證，最終選擇用一彈簧來完成緩沖作用。一個是送螺絲機構，一個是擰緊螺絲機構。 可對裝配過程的零部件 位置進行自動檢測、定位和供料，微機通過相關接口驅動氣缸、電動螺絲刀完成裝配動作并實現計數，裝置并行完成 3~4 顆螺絲的鎖定工作，對裝置要求具有 安全保護功能。研究的主要內容為控制器件的選型、檢測器件的選型、控 湖南 大學畢業(yè)設計 (論文 ) 第 3 頁 制方式的確定、控制系統(tǒng)原理圖的設計，采用分析、電路模擬等方式來確定控制方案的合理性。整個設計的前半段時間是用來完成機械部分的設計， 研究的內容主要有電批延長部分的結構設計、行程控制、動力輸入、傳動方式、整體結構等問題的研究與設計。通過 分析 、 計算 、 運動模擬等 ，完成打螺絲機的結構設計。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 都適用于吹氣式 。整列單元主要是將散裝的螺絲進行整齊排列并單個輸出。同時隨著 國內勞動力成本的不斷提高以及用工荒的不斷加劇，制造企業(yè)對全自動打螺絲機的需求不斷上升，產品應用前景進一步得到了穩(wěn)定 。當時，德國、美國日本等國的技術處于領先水平，這些國家的產品大量涌入國內市場。由此可見，多頭自動螺絲裝配設備的生產與普及能給當今各大企業(yè)帶來高效率，提高生產水平。 在 家電、手機、 電腦、 塑膠等古老勞動力居多的企業(yè)中，手動 擰 緊螺釘（栓）做占用的時間占到至少三成，當被打螺釘的材料為硬度高的產品時所用掉是時間更多，況且，如今的產品設計都很復雜，螺釘（栓）的工位也是非常的多，因此手動擰緊螺釘在如今這樣 的市場競爭環(huán)境中 ， 在 提高效率與利潤的上明顯占盡劣勢。 control system 湖南 大學畢業(yè)設計 (論文 ) 第 III 頁 目 錄 第 1 章 緒論 ............................................................................................................................ 1 課題背景及目的 ............................................................................................................ 1 國內外研究狀況 ............................................................................................................ 1 設計和研究方法 ..............................