【正文】 松 移動(dòng)銷下極限 ST17 電源啟動(dòng) 移動(dòng)銷前極限 ST20 移動(dòng)銷后極限 ST21 平 移到小車上（電機(jī)１） 機(jī)械手下移（電機(jī) 3） 放開泵體 機(jī)械手上移（電機(jī) 3） 齒輪油泵柔性制造生產(chǎn)線設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)、泵蓋裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)） – – 20 裝配系統(tǒng)程序梯形圖 控制部分的裝配系統(tǒng)梯形圖如下表 44 所示： 齒輪油泵柔性制造生產(chǎn)線設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)、泵蓋裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)） – – 21 齒輪油泵柔性制造生產(chǎn)線設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)、泵蓋裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)） – – 22 齒輪油泵柔性制造生產(chǎn)線設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)、泵蓋裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)） – – 23 表 44 裝配系統(tǒng)梯形圖 齒輪油泵柔性制造生產(chǎn)線設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)、泵蓋裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)） – – 24 5 結(jié)論與展望 總結(jié) 本課題研究的是 齒輪油泵柔性裝配生產(chǎn)線以及泵蓋裝配系統(tǒng) 部分的設(shè)計(jì)。 齒輪油泵柔性制造生產(chǎn)線設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)、泵蓋裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)） – – 16 泵蓋 裝配系統(tǒng)的動(dòng)作規(guī)劃 先對(duì)步進(jìn)電機(jī)和汽缸排序，然后確定各個(gè)電機(jī)或汽缸促使機(jī)械手作什么樣的運(yùn)動(dòng)。 還有些可編程控制器將整體式和模塊式結(jié)合起來，稱為疊裝式可編程控制器。模塊式結(jié)構(gòu)，其配置靈活，裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。模塊式可編程控制器由框架和各種模塊組成，模塊插在框架的插座上。如本系統(tǒng)中所采用的 SIMATIC S7200(CPU214)型 PLC 就屬于這種類型?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。一般 小型控制器 表 4－ 1 可編程控制器控制器規(guī)模分類表 類 型 I/O 點(diǎn)數(shù) 存儲(chǔ)器容量 （ KB） 機(jī) 型 舉 例 超小型 64 以下 1～ 2 三菱 FX0、歐姆龍SP20 小型 64～ 128 2～ 4 三菱 F1－ 60、歐姆龍C60H 中型 128～ 512 4～ 16 三菱 A 系列、歐姆龍C1000H 大型 512～ 8192 16～ 64 莫迪康 984A、西門子SU135 超大型 大于 8192 64～ 128 莫迪康 984B、西門子SU155 都采用這種結(jié)構(gòu)，它由不同 I/O 點(diǎn)數(shù)的基本單元和擴(kuò)展單元組成 。整體式又稱單元式或箱體式。這個(gè)分類不是固定不變的，它會(huì)隨著可編程控制器的發(fā)展而改變。另外，可編程控制器一般還留有通用通信接口，可以方便的與上位機(jī)或其它的可編程控制器實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)。 3)擴(kuò)展及與外部聯(lián)接極為方便。除基本的邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算等功能外 ,配合特殊功能模塊還可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制、 PID 運(yùn)算、過程控制、數(shù)字控制等功能，為方便工廠管理又可以與上位機(jī)通信，通過遠(yuǎn)程模塊可以控制遠(yuǎn)方設(shè)備。近年來又發(fā)展成了面向?qū)ο蟮捻樋亓鞒虉D語(yǔ)言（ Sequential Function Chart） , 使編程更簡(jiǎn)單方便。 2)編程方便，易于使用。目前各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的 PLC，其平均無(wú)故障時(shí)間都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 IEC 規(guī)定的 10 萬(wàn)小時(shí)。 （ 2）可編程控制器的特點(diǎn) 可編程控制器的特點(diǎn)歸納起來主要有以下幾點(diǎn) : 1)可靠性高。并且容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一體”，易于擴(kuò)充。這種工業(yè)計(jì)算機(jī)采用面向用戶的指令，因而編程方便。可編程控制器及其有關(guān)的外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 圖 同步帶在框架中的位置 齒輪油泵柔性制造生產(chǎn)線設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)、泵蓋裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)） – – 14 4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 可編程控制器 概述 （ 1）可編程控制器的定義 從產(chǎn)生一直到今天，可編程控制器都在不斷的發(fā)展和完善，隨時(shí)都會(huì)產(chǎn)生新的功能，但從 1987 年 IEC 對(duì)可編程控制器的定義我們可以大體看出可編程控制器是一種什么樣的控制 裝置?？蚣芫唧w設(shè)計(jì)見圖 齒輪油泵柔性制造生產(chǎn)線設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)、泵蓋裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)） – – 13 圖 同步齒形帶的 設(shè)計(jì) 同步帶的選取，根據(jù)實(shí)際需要，選取 寧波伏龍同步帶有限公司 XL 型號(hào)代號(hào) 037 的傳動(dòng)帶 。要有兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)完成橫向和縱向的靈活移動(dòng)。 齒輪油泵柔性制造生產(chǎn)線設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)、泵蓋裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)） – – 11 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型材和直線導(dǎo)軌的選擇 型材的選用 型材，作為整個(gè)裝配系統(tǒng)的支撐體，我們選用的原則是有足夠的強(qiáng)度支持機(jī)械手及其夾持物品的運(yùn)動(dòng)，并且質(zhì)量要輕，組裝方便，根據(jù)以上的選用型材的原則，最終我們選擇了大連伊通科技有限公司的型號(hào)為鋁合金 6063T5 型材（如圖 ） 圖 6063T5 圖 6063T5截面尺 寸 其尺寸如上（圖 ） 齒輪油泵柔性制造生產(chǎn)線設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)、泵蓋裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)） – – 12 直線導(dǎo)軌的選擇 根據(jù)實(shí)際需要，選取 HGH 20HA 型號(hào)。 其特點(diǎn) 主要如下 :，每條指令時(shí)間約 微秒。 圖 電機(jī)的主要參數(shù) 控制元件的選擇 控制元件選用西門子公司生產(chǎn)的 S7200。 電機(jī)使用步進(jìn)電機(jī)，支架上三個(gè)電機(jī)我選北京和利時(shí)電機(jī)技術(shù)有限公司的 57BYG250E 步進(jìn)電機(jī) .SLDPRT 二相混合式步進(jìn)電機(jī)。但細(xì)分只能改變其分辨率，不改變其精度。 齒輪油泵柔性制造生產(chǎn)線設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)、泵蓋裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)） – – 10 選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)使步距角和機(jī)械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機(jī)床所需的脈沖當(dāng)量。在實(shí)際工作過程中，各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。 圖 電機(jī)的選用 選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。 四年的大學(xué)學(xué)習(xí)中我們對(duì)機(jī)械手的了解不是太多，所理解的那些也不足以讓我們真正設(shè)計(jì)出符合要求的機(jī)械手，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)室的柔性制造生產(chǎn)線上的機(jī)械手的觀察，并與老師和同學(xué)討論，最后又搜集整理資料，我終于確定使用一家公司的成品庫(kù)中的氣動(dòng)夾持小模塊，該模塊可以使產(chǎn)品的成品價(jià)格更低廉、性能和強(qiáng)度也符合裝配要求， 如（圖），根據(jù)機(jī)械手所要用來夾持的泵蓋和泵體的具體尺寸，該機(jī)械手完全滿足張開和閉合的許用范圍。它模擬人手臂的部分 動(dòng)作，按預(yù)定的程序、軌跡和要求，實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)和裝配。這就要求我們選取當(dāng)今生產(chǎn)線上常用的部件去組裝，由此來減少設(shè)計(jì)的時(shí)間和成本。 以上是正常情況下的工作 方案，如果照相機(jī)拍照檢測(cè)出泵體上沒有安裝銷釘，則不會(huì)進(jìn)行后面的操作，而是將泵體放入定位裝置旁邊（如圖 3）的廢料臺(tái)。 該方案 中機(jī)械手和照相機(jī)的移動(dòng)軌跡具體表現(xiàn)如圖 ： 圖 方案一機(jī)械手移動(dòng)軌跡 方案二： 是先對(duì)泵體抓取和拍照， 等泵體物料到達(dá)指定位置后，機(jī)械手再進(jìn)行動(dòng)作抓取泵體，浪費(fèi)了時(shí)間，縮短了機(jī)械手的行程。 這 5 步完成的時(shí)間是有先后順序的，為了縮短裝配周期，要合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)具體動(dòng)作順序，具體的動(dòng)作順序主要確定了兩個(gè)可行性方案 。 圖 環(huán)形裝配線 齒輪油泵柔性制造生產(chǎn)線設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)、泵蓋裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)） – – 7 根據(jù)對(duì)比分析，第二種運(yùn)輸線路較第一種合理，故選用第二種。 方案一： 齒輪油泵柔性制造生產(chǎn)線設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)、泵蓋裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)） – – 6 圖 直線型裝配線 方案一 （圖 ）所表示出的直線型運(yùn)輸線路工作占地不但面積大，還使各個(gè) 工位之間過于緊湊，這樣有可能會(huì)影響到具體的裝配過程，并且這樣的柔性制造系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)及檢修也是十分不方便的。 對(duì)于主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪，它們的裝配順序可以互換，但由于主動(dòng)齒輪較大在后安裝時(shí)會(huì)產(chǎn)生諸多不便，因此要先安裝主動(dòng)齒輪。 齒輪油泵柔性裝配生產(chǎn)線的總體設(shè)計(jì)方案有很多，按照工位的順序不同可以有不同的裝配方案，工位順序的確立不是一帆風(fēng)順的，有的工位安裝起來比較復(fù)雜，如果換個(gè)工位順序的話，就會(huì)很方便的進(jìn)行裝配，這也是總體方案設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和所要解決的，大家通過討論、辯證、最后還征詢了老師的意見之后才確定的最后工位順序 。 裝配齒輪油泵的過程所遵循的原則是先裝內(nèi)再裝外，先裝大后裝小，先裝配完的工件不影響后面 裝配過程的操作。前者在各個(gè)裝配工位上工作的時(shí)間不均衡，所以各工位生產(chǎn)節(jié)奏不一致，工位間應(yīng)有一定數(shù)量的半成品貯存以資調(diào)節(jié)；后者的裝配工序劃分較細(xì)，各裝配工位上的工作時(shí)間一致 ,能進(jìn)行均衡生產(chǎn)。移動(dòng)式裝配 ：把裝配工作劃分成許多工序，產(chǎn)品的基準(zhǔn)件用傳送裝置支承，依次移動(dòng)到一系列裝配工位上，由各工 序的裝配工分別在各工位上完成。 固定式裝配 ： 在一個(gè)工作位置上完成全部裝配工序，往往由一組裝配工完成全部裝配作業(yè)，手工操作比重大，要求裝配工的水平高，技術(shù)全面。對(duì)于裝配線的其它部分的主要問題也進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹及分析，并主要完成了以下幾個(gè)方面：總體方案及布局設(shè)計(jì)；泵蓋裝配方案的設(shè)計(jì)（包括銷釘位置確定部分，物料的輸送部分，泵蓋的搬運(yùn)及裝部分）；完成了指 定部分的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)；完成了指定部分的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 FMS 作為當(dāng)今世界制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的前沿 科技 ，為未來機(jī)構(gòu)制造工廠提供了一幅宏偉的藍(lán)圖，將成為 21 世紀(jì)機(jī)構(gòu)制造業(yè)的主要生產(chǎn)模式 。一方面是由于單項(xiàng)技術(shù)如 NC 加工中心、 工業(yè) 機(jī)器人、 CAD/CAM、資源管理及高度技術(shù)等的發(fā)展，提供了可供集成一個(gè)整體系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)；另一方面，世界市場(chǎng)發(fā)生了重大變化，由過去傳統(tǒng)、相對(duì)穩(wěn)定的市場(chǎng)，發(fā)展為動(dòng)態(tài)多變的市場(chǎng)，為了從市場(chǎng)中求生存、求發(fā)展，提高企業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求的應(yīng)變能力，人們開始探索新的生產(chǎn)方法和經(jīng)營(yíng)模式。自動(dòng)化裝配線的發(fā)展利用提高了 企業(yè)的效益。 裝配線 隨著對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷提高和生產(chǎn)批量增大而發(fā)展起來的 機(jī)械制造業(yè)發(fā)展初期 ,裝配多用銼、磨、修刮 錘擊和擰緊螺釘?shù)炔僮?,使零件配合和聯(lián)接起來。 而隨著這項(xiàng)工藝的逐步發(fā)展，漸漸出現(xiàn)了自動(dòng)化裝配線，逐步取代了人工的，傳統(tǒng)的裝配線。復(fù)雜的產(chǎn)品則須先將若干零件裝配成部件，稱為部件裝配；然后將若干部件和另外一些零件裝配成完整的產(chǎn)品，稱為總裝配。即使是全部合格的零件，如果裝配不當(dāng)，往往也不能形成質(zhì)量合格的產(chǎn)品。 柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展 柔性制造技術(shù)柔性制造技術(shù)是對(duì)各種不同形狀加工對(duì)象實(shí)現(xiàn)程序化柔性制造加工的各種技術(shù)的總和。 6) 擴(kuò)展柔性 當(dāng)生產(chǎn)需要的時(shí)候 ,可以很容易地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ,增加模塊 ,構(gòu)成一個(gè)更大系統(tǒng)的能力。 5) 生產(chǎn)能 力柔性 當(dāng)生產(chǎn)量改變、系統(tǒng)也能經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行的能力。二是產(chǎn)品