【正文】 知，其主要受到彎矩，而沒(méi)有扭矩。 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(lái)進(jìn)行氣缸選取。 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 。根據(jù)表 活塞桿至今系列，定活塞桿直徑為 8mm。代入公式計(jì)算可得： cmD ? 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 12 頁(yè) 根據(jù)缸徑系列如表 表 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （ 90） 100 （ 110） 125 （ 140） 160 180 200 220 所以選取缸徑為 32mm 便可以符合要求。大概估計(jì)克服重量為 15kg 。 氣缸內(nèi)徑跟活塞桿直徑計(jì)算： 根據(jù)公式 （ ），（ ） 可求得氣缸直徑 。負(fù)載率 ? 與氣缸工作壓力有關(guān)，基本關(guān)系如下表 。 氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 氣缸作用力的計(jì)算 ： 設(shè)本設(shè)計(jì)所選取的單活塞雙作用氣缸活塞桿的作用力推力為 F1，拉力 F2。 通過(guò)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?gòu)慕?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(yè) 可以。 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。 雙作用氣缸通俗的講就是通過(guò)壓縮空氣能夠驅(qū)動(dòng)活塞向兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。概括而言，單作用氣缸總體適用短行程，小直徑。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。而膜片式一般有平膜片、滾動(dòng)膜片、皮囊三類(lèi)。下圖 為一般普通氣缸的零件組成。 十字萬(wàn)向聯(lián)軸器的選取 為了完成不同軸線的旋轉(zhuǎn)問(wèn)題，本設(shè)計(jì)采取加用十字萬(wàn)向聯(lián)軸器，根據(jù)上邊軸的尺寸的計(jì)算，最終選取結(jié)果為 WSD1 類(lèi)型的十字萬(wàn)向聯(lián)軸器。如果過(guò)于短，那么將會(huì)沒(méi)有足夠行程來(lái)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。如果太長(zhǎng)，那么將會(huì)造成較大的緩沖 行程，需要很長(zhǎng)的軸來(lái)進(jìn)行緩沖，這樣會(huì)給整體機(jī)構(gòu)帶來(lái)不協(xié)調(diào)，造成細(xì)長(zhǎng)軸，浪費(fèi)材料。 對(duì)于套筒與滑動(dòng)軸 的長(zhǎng)度，主要跟氣缸桿的伸縮相關(guān)聯(lián)。遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于材料的許用力 ??? =85MPa，因此強(qiáng)度足夠。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。設(shè)空心部分直徑為 6mm。 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 1電批 ； 2連接軸 1； 3十字萬(wàn)向聯(lián)軸器 ； 4連接軸 2； 5套筒 ； 6壓縮彈簧 ； 7銷(xiāo)釘 ； 8滑動(dòng)軸； 9電批頭 圖 萬(wàn)向節(jié)部分裝配體 萬(wàn)向節(jié)部分軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 8 頁(yè) 該部分的軸組要承載扭轉(zhuǎn)力，所以 主要根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度 進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 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(wàn)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(guò)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。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)，萬(wàn)向節(jié)部分主要由電批、連接軸 十字萬(wàn)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。 整個(gè)過(guò)程氣缸的伸縮運(yùn)動(dòng)用 PLC 來(lái)進(jìn)行控制 。電批需要加長(zhǎng)機(jī)構(gòu)，加長(zhǎng)的電批機(jī)構(gòu)用兩個(gè)滑動(dòng)架來(lái)進(jìn)行軸向固定 。 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(lái)說(shuō)，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(guò)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。同時(shí)他的壓力等級(jí)低，使用安全，氣動(dòng)執(zhí)行元件響應(yīng)速度快，反應(yīng)動(dòng)作靈敏，能很好的適應(yīng)沖擊負(fù)載，工作環(huán)境要求低 。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。 氣壓 傳動(dòng) 氣壓傳動(dòng)簡(jiǎn)稱(chēng)氣動(dòng)， 他的動(dòng)力來(lái)源是空氣壓縮機(jī)。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。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。 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]。再?gòu)慕?jīng)濟(jì)上考慮，一般電動(dòng)機(jī)都比較昂貴，也會(huì)增加設(shè)計(jì)的成本。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(méi)有必要選取機(jī)電傳動(dòng)。 [1]他的任務(wù) 是將 傳來(lái)的 電能 通過(guò)能量轉(zhuǎn)換為我們所需要的機(jī)械能 ，能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn) 機(jī)器的開(kāi)始、停車(chē) 以及 運(yùn)動(dòng)快慢的 調(diào)節(jié)，滿(mǎn)足 種種我們所需要的生產(chǎn)要求來(lái)完成生產(chǎn)，保證各項(xiàng)生產(chǎn)過(guò)程能夠順利的進(jìn)行 。這幾種傳動(dòng)方式在不同場(chǎng)合有著不同的應(yīng)用。而對(duì)于直線往復(fù)運(yùn)動(dòng) 可以由電、液壓或氣壓幾種 傳動(dòng) 方式 。因此總體來(lái)說(shuō)，本次設(shè)計(jì)的總體方案是可行的。 總體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如 下 圖 所示。通過(guò)資料參考，決定設(shè)計(jì)方案以 PLC 為核心，通過(guò)各種感應(yīng)開(kāi)關(guān)識(shí)別螺釘?shù)轿慌c否，再通過(guò)一定的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)下降電批完成擰緊工作。 本 設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是識(shí) 別螺釘?shù)轿慌c否并進(jìn)行擰緊動(dòng)作。由此可以看出該設(shè)備主要由兩大部分組成。 技術(shù)指標(biāo) 電批進(jìn)給滿(mǎn)足不同螺距的要求， 電批最大行程 25mm。 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 4 頁(yè) 第二章 方案選擇 總體方案 的設(shè)計(jì) 裝置的功能要求 本次設(shè)計(jì)的固定式多頭自動(dòng)螺絲裝配設(shè)備要求實(shí)現(xiàn)在塑膠外殼上對(duì)零件采用螺釘裝配。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)是隨著整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中一點(diǎn)一點(diǎn)的書(shū)寫(xiě)的。當(dāng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)完成后， 開(kāi)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。設(shè)計(jì)過(guò)程中，參考國(guó)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(lái)驗(yàn)證方案的可行性。 設(shè)計(jì)過(guò)程及研究?jī)?nèi)容 本設(shè)計(jì) 內(nèi)容 可以分為兩大塊 ：機(jī)械裝置的設(shè)計(jì)與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 從動(dòng)力輸入、傳動(dòng)、動(dòng)力輸出一步一步設(shè)計(jì)，繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 ，對(duì)相關(guān)的 零部件 進(jìn)行參數(shù)計(jì)算， 并進(jìn)行選型，運(yùn)用 UG進(jìn)行三維建模， 完成整機(jī)設(shè)計(jì) 檢驗(yàn)干 涉情況 。 設(shè)計(jì)和研究方法 本設(shè)計(jì) 主要是完成整機(jī) 裝置的設(shè)計(jì) 。在電批的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)中， 絕大多數(shù)產(chǎn)品產(chǎn)用的是氣動(dòng)方式，而系統(tǒng)控制方面采用的是 PLC 控制單元，萬(wàn)向連接方式，擁有人機(jī)交互界面。 一般而言，吹氣式由于工作連續(xù)，無(wú)需頭部來(lái)回動(dòng)作，因此，整體效率優(yōu)于吸附式。整列單元可以通過(guò)振動(dòng)盤(pán)分選機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)也可以通過(guò)搖臂式 鎖螺絲機(jī) 整列機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而 自動(dòng)擰螺絲機(jī) 緊單元包括旋轉(zhuǎn)動(dòng)力部分和螺絲導(dǎo)入部分。 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(guò)程中的檢測(cè)單元。 如圖 為國(guó)內(nèi)某品牌的一種多軸自動(dòng)螺絲裝配設(shè)備。如今，隨著國(guó)內(nèi)技術(shù)水平的提高， 圖 國(guó)內(nèi)某品牌多軸自動(dòng)螺絲裝配設(shè)備 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 2 頁(yè) 我國(guó)已經(jīng)生產(chǎn)了許多種類(lèi)的全自動(dòng)打螺 絲機(jī)，在深圳 、 廣州 、 山東等地的一些廠家已經(jīng)設(shè)計(jì)和 生產(chǎn)了許多全自動(dòng)打螺絲機(jī)的產(chǎn)品 ，廣泛應(yīng)用與電腦外殼自動(dòng)裝配、手機(jī)裝配等裝配精度要求很高的產(chǎn)品中 。相對(duì)來(lái)說(shuō)，國(guó)外對(duì) 于自動(dòng)螺絲裝配設(shè)備的生產(chǎn)技術(shù)水平要高些。但是最開(kāi)始，這種技術(shù)是由國(guó)外引進(jìn)的。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 改革開(kāi)放以來(lái)，我 國(guó)國(guó)內(nèi)的技術(shù)生產(chǎn)水平大大加快， 效率的提高已經(jīng)成為各廠家，各企業(yè)追求的目的。 同時(shí)還可以增添控制系統(tǒng)功能，讓機(jī)器具有自動(dòng)檢測(cè)功能，如，自動(dòng)檢測(cè)螺絲擰緊不合格產(chǎn)品，方便區(qū)分劣質(zhì)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能等等。 因此從生產(chǎn)效率與自動(dòng)化生產(chǎn)水平減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等方面來(lái)看，自動(dòng)打螺絲機(jī)的 設(shè)計(jì)與生產(chǎn)是時(shí)代與工業(yè)發(fā)展的必然產(chǎn)物。 當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中，用螺釘（栓）來(lái)緊固工件已經(jīng)是相 當(dāng)常用的方法了。 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(guò)半自動(dòng)時(shí)代，然后輾轉(zhuǎn)到了，全自動(dòng)時(shí)代。 machinery。 關(guān)鍵詞： 設(shè)計(jì)； 螺釘自動(dòng)裝配 ； 機(jī)械裝置；控制系統(tǒng)； 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 II 頁(yè) Fixed multiaxis screw automatic assembly equipment design Abstract The design task is to plete a set of screw automatic assembly equipment. After programming, analysis and experimental, the design is pleted with some mechanical device control system design aspects. In the mechanical device design part, through to movement, such as analysis of experimental set size, the final pletion of the structural design of the system design, the rotation of the power granted as a core ponent of the electric screwdriver to tighten the screws, as a transmission of a pneumatic, take a cylinder up and down reciprocating motion of the electric control using a cross universal coupling to solve the noncoaxial with the rotational movement, with a spring sleeve cushioning the system control mechanism need to plete the detection screws, telescopic cylinder and a series of automated actions, use the controller to plete. The design used in the PLC control system, sensors, etc., as the signal is detected with the input