畢業(yè)設(shè)計(jì)：自動(dòng)鎖螺絲機(jī)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)生產(chǎn)水平及科技技術(shù)的不斷提高，自動(dòng)化、智能化的生產(chǎn)理念也在企業(yè)和市場(chǎng)中得到了迅猛的發(fā)展。自動(dòng)鎖螺絲機(jī)作為企業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低成本的重要一環(huán)，其發(fā)展對(duì)于生產(chǎn)裝配領(lǐng)域的重要意義也愈發(fā)凸顯。在通過(guò)分析現(xiàn)有螺絲機(jī)產(chǎn)品的利弊后，提出本文的自動(dòng)螺絲機(jī)設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　自動(dòng)鎖

2、螺絲機(jī)不僅有著高穩(wěn)定性、高效率、高度自動(dòng)化、智能化的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，良好的通用性和廣泛的應(yīng)用范圍更是使其具備了廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。</p><p>　　關(guān)鍵詞:自動(dòng)鎖螺絲機(jī);機(jī)械設(shè)計(jì);仿真分析;控制設(shè)計(jì)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In recent years, with the continuou

3、s improvement of domestic production levels and technology, the automated, intelligent production concept has also been a rapid development in the enterprise and the market. Automatic Screw Machine, as an important part

4、of enterprises to improve production efficiency and reduce costs, the significance of its development is also becoming more prominent. After the analysis of the pros and cons of existing screw machine products, we propos

5、e a design scheme of the </p><p>　　This automatic locking screw machine proposed in this paper not only has the advantages of high stability, high efficiency, high degree of automation and intelligence, it a

6、lso has a broad development and application prospect with its good versatility and wide range of applications.</p><p>　　Keywords: deskto automatic locking screw machine, mechanical design,simulation, control

7、 design</p><p><b>　　第一章緒論</b></p><p>　　1.1選題的目的及意義</p><p>　　目的：自動(dòng)鎖螺絲機(jī)是用以取代傳統(tǒng)手工擰緊螺絲的機(jī)器。手工的螺絲擰緊又包括純手工擰緊和電動(dòng)螺絲刀或者氣動(dòng)螺絲刀擰緊兩種，后者通過(guò)電動(dòng)或者氣動(dòng)的方式產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，以代替頻繁手工的擰緊動(dòng)作，在某種程度上減輕了鎖螺絲的工作強(qiáng)度

8、，但由于手工放置螺絲和對(duì)準(zhǔn)螺絲頭部仍需要占用大量的工作時(shí)間和精力，因此整體效率提升比較有限。</p><p>　　意義：目前，我國(guó)的自動(dòng)鎖螺絲機(jī)發(fā)展還處在起步的階段?，F(xiàn)在我國(guó)的自多鎖螺絲機(jī)需求量還很大。隨著行業(yè)的發(fā)展，自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的技術(shù)得到提高，產(chǎn)品向多樣化發(fā)展，已經(jīng)形成了多頭自動(dòng)鎖螺絲機(jī)、多軸自動(dòng)鎖螺絲機(jī)，轉(zhuǎn)盤(pán)式自動(dòng)式螺絲機(jī)，手持式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)，落地式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)等自動(dòng)鎖螺絲機(jī)。起初我國(guó)自動(dòng)鎖螺絲機(jī)大部分都是依

9、靠進(jìn)口，來(lái)自日本，德國(guó)，英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，隨著國(guó)內(nèi)技術(shù)不斷進(jìn)步，成本減低，得到國(guó)內(nèi)很多商家青睞。近幾年來(lái)，我國(guó)自定化設(shè)備行業(yè)發(fā)展十分迅速，主要分布在珠三角和長(zhǎng)三角地區(qū)，主產(chǎn)區(qū)以及大中城市郊區(qū)的工業(yè)基地，如上海、廣東等地，近幾年的自動(dòng)鎖螺絲機(jī)打入中國(guó)市場(chǎng)，企業(yè)對(duì)自動(dòng)鎖螺絲機(jī)表現(xiàn)出較高的熱情，尤其得到大型生產(chǎn)制造企業(yè)的青睞。但是目前我國(guó)自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的產(chǎn)量還不高，其中手持式自動(dòng)螺絲機(jī)憑借其價(jià)格優(yōu)勢(shì)及靈活性產(chǎn)量大約占據(jù)國(guó)內(nèi)一半的市場(chǎng)，而某些低端且

10、價(jià)格便宜的自動(dòng)鎖螺絲機(jī)產(chǎn)占據(jù)了大量小微型制造業(yè)市場(chǎng)，目前高端自動(dòng)鎖螺絲機(jī)產(chǎn)量偏低。</p><p>　　1.2自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的市場(chǎng)前景</p><p>　　全自動(dòng)螺絲機(jī)的用途與普通電批風(fēng)批一樣，甚至有過(guò)之而無(wú)不及，它速度快，效率高，安全性高，并且更能節(jié)省人工。就目前的總體情況而言，它的品種規(guī)格也較為齊全，基本上百分之九十以上的螺釘都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化擰緊，但由于它的市場(chǎng)價(jià)位總的來(lái)說(shuō)要比普通裝配工具

11、高，這也成為了全自動(dòng)螺絲機(jī)沒(méi)有普遍被運(yùn)用起來(lái)的主要原因之一。 　　</p><p>　　但隨著國(guó)內(nèi)生產(chǎn)水平加快了技術(shù)改造的步伐，于是全自動(dòng)螺絲機(jī)也開(kāi)始大量進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，隨著國(guó)內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高和成熟，全自動(dòng)螺絲機(jī)的價(jià)格將逐漸下降。所以全自動(dòng)螺絲機(jī)的市場(chǎng)現(xiàn)在逐漸被商家們看好，這主要是因?yàn)橐环矫嬖谟谒募夹g(shù)要求比較高，以前大部分產(chǎn)品主要是從美國(guó)、德國(guó)、日本國(guó)家引進(jìn)。而現(xiàn)在隨著國(guó)內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)的提高，像濟(jì)南、深圳、廣州等

12、地的一些企業(yè)都紛紛推出了國(guó)產(chǎn)的全自動(dòng)螺絲機(jī)產(chǎn)品。由于全自動(dòng)螺絲機(jī)使用范圍很廣，所以在廣東、山東、上海、江蘇、福建等沿海省市的裝配業(yè)、電器電子、家具制造、儀器儀表、玩具以及電動(dòng)自行車(chē)、摩托車(chē)裝配還有汽車(chē)制造業(yè)和一些流水線(xiàn)作業(yè)的企業(yè)和廠(chǎng)家都紛紛使用了全自動(dòng)鎖螺絲機(jī)。再加上售后服務(wù)的進(jìn)一步跟上，打消了以往顧客擔(dān)心產(chǎn)品壞了無(wú)處維修的顧慮，使全自動(dòng)螺絲機(jī)的銷(xiāo)勢(shì)進(jìn)一步得到穩(wěn)定。 　</p><p>　　非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備企業(yè)的生

13、存與發(fā)展隨著勞動(dòng)力成本的不斷提高，越來(lái)越多的企業(yè)關(guān)注工廠(chǎng)自動(dòng)化這一領(lǐng)域，也給這一行業(yè)帶來(lái)了發(fā)展商機(jī)。同時(shí)，如何提高服務(wù)水準(zhǔn)也就成了非標(biāo)自動(dòng)化行業(yè)的門(mén)檻。 　　</p><p>　　目前，我國(guó)非標(biāo)自動(dòng)化企業(yè)數(shù)量較多，但規(guī)模與分工還有待發(fā)展。如何參與這一行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)成為一個(gè)挑戰(zhàn)！ 　　</p><p>　　一般來(lái)說(shuō)，目前中小型非標(biāo)自動(dòng)化企業(yè)大多面臨資金，人才，市場(chǎng)三大挑戰(zhàn)，只有把這三者平衡處理好

14、，才有可能生存，也才有機(jī)會(huì)面對(duì)市場(chǎng)可能出現(xiàn)的機(jī)遇。所以，必須靜下心來(lái)，苦練內(nèi)功，把握好每一筆生意。因?yàn)檫@一行業(yè)的技術(shù)門(mén)檻相對(duì)要高一些，所以做到這一點(diǎn)并不容易，涉及到設(shè)計(jì)，生產(chǎn)，安裝，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及售后服務(wù)等諸多環(huán)節(jié)，企業(yè)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)也就特別的重要。如何“定策略，建班子，帶隊(duì)伍”成為每個(gè)企業(yè)掌門(mén)人的必修課。而由于規(guī)模較小，如何克服分工不夠明確的困難也是一個(gè)難題。 　　</p><p>　　隨著勞動(dòng)力成本的不斷提高,越來(lái)越

15、多的自動(dòng)鎖螺絲機(jī)企業(yè)關(guān)注工廠(chǎng)自動(dòng)化這一領(lǐng)域,也給這一行業(yè)帶來(lái)了發(fā)展商機(jī)。同時(shí),如何提升服務(wù)水準(zhǔn)也成了非標(biāo)自動(dòng)化機(jī)械行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。目前,我國(guó)自動(dòng)鎖螺絲機(jī)企業(yè)數(shù)量較多,但規(guī)模較小,技術(shù)落后、競(jìng)爭(zhēng)同質(zhì)化是共同的特點(diǎn)。如何參與這一行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)成為一個(gè)挑戰(zhàn)。</p><p>　　近年經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,中國(guó)世界第二大經(jīng)濟(jì)體的地位日益牢固。其中,工業(yè)發(fā)展所做貢獻(xiàn)當(dāng)為首位,中國(guó)已成為公認(rèn)的世界工廠(chǎng)。但業(yè)內(nèi)專(zhuān)家自動(dòng)鎖螺絲機(jī)公司的花總

16、認(rèn)為,與之不相稱(chēng)的是,企業(yè)大多還處在手工操作、勞動(dòng)密集的初級(jí)階段。在西方發(fā)達(dá)國(guó)家,通過(guò)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備,早已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)人生產(chǎn)車(chē)間。我們國(guó)家卻還在以絕大多數(shù)勞動(dòng)力來(lái)生產(chǎn)產(chǎn)品。這是一個(gè)很大的差距。</p><p>　　當(dāng)然，有困難才有機(jī)會(huì)。相對(duì)來(lái)說(shuō)比較寬的發(fā)展空間也許是這一行特別吸引人的地方。</p><p>　　綜上所述，本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)送鎖螺絲機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)就是靈活，效率高,有著高穩(wěn)定性、高

17、效率、高度自動(dòng)化、智能化的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，良好的通用性和廣泛的應(yīng)用范圍更是使其具備了廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。</p><p>　　1.3自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的分類(lèi)及優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　全自動(dòng)鎖螺絲機(jī)分為兩大類(lèi)：三坐標(biāo)全自動(dòng)鎖螺絲機(jī)和多軸全自動(dòng)鎖螺絲機(jī)。</p><p>　　全自動(dòng)鎖螺絲機(jī)。又稱(chēng)全自動(dòng)螺絲鎖付機(jī)、自動(dòng)送螺絲機(jī)、自動(dòng)送鎖螺絲機(jī)、工業(yè)擰緊系統(tǒng)等到，是用以取代傳統(tǒng)

18、手工擰緊螺絲的機(jī)器。手工的螺絲擰緊又包括純手工擰緊和電動(dòng)螺絲刀或者氣動(dòng)螺絲刀擰緊兩種，后者通過(guò)電動(dòng)或者氣動(dòng)的方式產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，以代替頻繁手工的擰緊動(dòng)作，在某種程度上減輕了鎖螺絲的工作強(qiáng)度，但由于手工放置螺絲和對(duì)準(zhǔn)螺絲頭部仍需要占用大量的工作時(shí)間和精力，因此整體效率提升比較有限。</p><p>　　三坐標(biāo)全自動(dòng)鎖螺絲機(jī)也叫XY-TABLE自動(dòng)鎖螺絲機(jī)。此種全自動(dòng)鎖螺絲機(jī)是根據(jù)客戶(hù)的實(shí)際需求定制X、Y、Z軸各運(yùn)動(dòng)行

19、程以及Z軸數(shù)量。送料方式一般分為吸著式和氣動(dòng)送料，這兩種方式的選擇主要取決于螺絲規(guī)格是否符合氣動(dòng)送料的要求，在符合的前提下，盡量會(huì)采用氣動(dòng)式送料；</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：螺絲鎖付質(zhì)量高，可輸出各螺絲鎖付扭矩?cái)?shù)據(jù)，漏鎖、浮鎖、滑牙的精確判定；此種全自動(dòng)鎖螺絲機(jī)對(duì)電氣控制及軟體設(shè)計(jì)的要求很高。</p><p>　　三坐標(biāo)全自動(dòng)鎖螺絲機(jī)使用兼容性強(qiáng)，能適應(yīng)在XYZ行程范圍的符合規(guī)格的產(chǎn)品，更

20、換鎖付產(chǎn)品規(guī)格時(shí)，對(duì)硬件只需要進(jìn)行小范圍更改，軟體部分一般只是載入新產(chǎn)品的螺絲孔坐標(biāo)值和螺絲鎖付扭矩要求。</p><p>　　缺點(diǎn)：三坐標(biāo)全自動(dòng)鎖螺絲機(jī)價(jià)格昂貴，成本回收期長(zhǎng)；針對(duì)某些產(chǎn)品鎖付時(shí)，效率比較底，不能有效提高產(chǎn)能。</p><p>　　多軸全自動(dòng)鎖螺絲機(jī)也叫專(zhuān)用機(jī)。顧名思義，此種機(jī)型是針對(duì)待鎖付產(chǎn)品的專(zhuān)用鎖付機(jī)，不適用其他產(chǎn)品，送料方式分為人工放料、氣動(dòng)送料、吸著式三種方式，

21、這三種方式的采用主要取決于螺絲規(guī)格是否符合氣動(dòng)送料的要求，在符合的前提下，盡量會(huì)采用氣動(dòng)送料；</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：鎖付效率快，價(jià)格相對(duì)較底；</p><p>　　缺點(diǎn)：兼容性不強(qiáng)，更換產(chǎn)品時(shí)，調(diào)整時(shí)間較長(zhǎng)。</p><p>　　1.4本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容</p><p>　　本次課題主要研究自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)控制方式。選出最佳設(shè)計(jì)

22、方案，設(shè)計(jì)自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，繪制圖紙。然后運(yùn)動(dòng)分析及其驅(qū)動(dòng)方式的設(shè)計(jì)。最后結(jié)合整體進(jìn)行優(yōu)化，最終完成自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　第二章 總體的方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1 引言</b></p><p>　　本章節(jié)研究的是自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的總體方案的設(shè)計(jì)。包括各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)形式，以及它們的控制方式和驅(qū)動(dòng)方式，對(duì)

23、各種不同的方案進(jìn)行總的綜合分析，經(jīng)過(guò)查閱各類(lèi)參考文獻(xiàn)以及自動(dòng)鎖螺絲機(jī)有關(guān)資料，結(jié)合本次設(shè)計(jì)課題的要求，最后確定自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的總體的結(jié)構(gòu)方案。最終方案為龍門(mén)式三坐機(jī)械臂結(jié)構(gòu)形式，下面對(duì)總的方案確定進(jìn)行分析。</p><p>　　2.2 自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的整體設(shè)計(jì)</p><p>　　自動(dòng)鎖螺絲機(jī)在進(jìn)行鎖緊螺絲前要將螺栓分開(kāi)運(yùn)送到指定的位置。整個(gè)自動(dòng)鎖螺絲機(jī)分為兩個(gè)機(jī)構(gòu)——送料機(jī)構(gòu)和鎖付機(jī)構(gòu)。&l

24、t;/p><p>　　送料機(jī)構(gòu)的選擇：送料機(jī)構(gòu)選用振動(dòng)式分料送料機(jī)，愿因是效果好，效率高，技術(shù)成熟，穩(wěn)定。原理是通過(guò)氣壓將螺栓傳送到指定的位置。由螺釘分離板、擋釘板、固定斜槽板和圓柱銷(xiāo)配合振動(dòng)分料機(jī)將螺栓分離，氣缸驅(qū)動(dòng)將螺栓輸送槽第一個(gè)螺栓分離，經(jīng)過(guò)傳感器。通過(guò)傳感器的的計(jì)算分析，控制高壓噴氣口噴出高氣壓，將螺栓通過(guò)輸送管達(dá)到指定位置的螺絲刀。</p><p>　　鎖付機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：為了減少自動(dòng)

25、鎖螺絲機(jī)的返修率，在螺栓的輸送管間加入傳感器，檢驗(yàn)是否有螺栓通過(guò)輸送管。如果有則繼續(xù)進(jìn)行工作，若沒(méi)有螺栓通過(guò)輸送管。則將信號(hào)傳送給PLC系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，然后重新給送料機(jī)構(gòu)下達(dá)輸送螺栓的指令。龍門(mén)三坐標(biāo)機(jī)械臂式鎖付機(jī)構(gòu)是把三運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸XYZ放到龍門(mén)機(jī)架上面。在Z坐標(biāo)軸上增加一個(gè)R旋轉(zhuǎn)軸，當(dāng)做自動(dòng)鎖螺絲機(jī)鎖付機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)主軸。當(dāng)傳感器檢驗(yàn)到有螺栓通過(guò)送料機(jī)經(jīng)過(guò)輸送管運(yùn)送到指定位置時(shí)，由控制系統(tǒng)控制電動(dòng)螺絲刀進(jìn)行鎖付工作。如果傳感

26、器偉檢測(cè)到有螺栓輸送，則由PIC系統(tǒng)進(jìn)行分析計(jì)算，向送料機(jī)構(gòu)發(fā)出相應(yīng)信號(hào)，由送料機(jī)構(gòu)重新送料。</p><p>　　自動(dòng)鎖螺絲機(jī)需要調(diào)節(jié)螺絲刀距離來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同工件進(jìn)行鎖螺絲的工作，所以需要電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠副，控制螺絲刀移動(dòng)。</p><p>　　自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的整體方案為：龍門(mén)三坐標(biāo)機(jī)械臂式鎖付機(jī)構(gòu)、振動(dòng)分料吹氣送料機(jī)構(gòu)。</p><p>　　2.3 自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的驅(qū)

27、動(dòng)方式以及各軸的運(yùn)動(dòng)形式</p><p>　　驅(qū)動(dòng)方式：電機(jī)驅(qū)動(dòng)。</p><p><b>　　坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)方式：</b></p><p>　　X坐標(biāo)軸：自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的X軸由滾珠絲杠副帶動(dòng)直線(xiàn)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，將工作臺(tái)放置在雙排直線(xiàn)導(dǎo)軌上并固定，平放并保證工作臺(tái)平穩(wěn)。工作臺(tái)和絲杠螺母固定，電機(jī)帶動(dòng)X軸絲杠進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠螺母帶動(dòng)工作臺(tái)在X坐標(biāo)軸方向上沿雙

28、排直線(xiàn)導(dǎo)軌做前后移動(dòng)。</p><p>　　Y坐標(biāo)軸：自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的Y軸由伺服電機(jī)帶動(dòng)齒輪來(lái)完成運(yùn)動(dòng)，將高精度的直線(xiàn)導(dǎo)軌放在龍門(mén)機(jī)架上，在左右立柱中間。通過(guò)齒輪鏈將導(dǎo)軌和同步齒輪鏈接，電機(jī)帶動(dòng)同步齒輪運(yùn)動(dòng)，同步齒輪帶動(dòng)高精度直線(xiàn)導(dǎo)軌沿Y軸方向做平行于Y軸方向的運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　z坐標(biāo)軸：自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的Z軸運(yùn)動(dòng)方式與X軸近似，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)滾珠絲杠副在Z軸方向上做上下移動(dòng)。<

29、/p><p>　　R主軸:做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)螺絲刀鎖緊螺栓</p><p><b>　　2.4本章總結(jié)</b></p><p>　　本章主要研究自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的總體方案，最終確定為龍門(mén)三坐標(biāo)機(jī)械臂式鎖付、振動(dòng)分料吹氣送料機(jī)構(gòu)、傳感器PIC檢測(cè)系統(tǒng)。各坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)形式及驅(qū)動(dòng)方式：在X軸由電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠副帶動(dòng)直線(xiàn)導(dǎo)軌帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。在Y軸由電

30、機(jī)帶動(dòng)同步齒輪和齒輪帶完成運(yùn)動(dòng)。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。在Z軸由電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠副完成相應(yīng)運(yùn)動(dòng)。R主軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　第三章 自動(dòng)鎖螺絲機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 引言</b></p><p>　　本章節(jié)主要研究的是自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及部分零件的設(shè)計(jì)，包括底座、龍門(mén)機(jī)架、左右立柱、橫梁的設(shè)計(jì)。</p

31、><p><b>　　3.2底座的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　底座的設(shè)計(jì)要保證其支撐強(qiáng)度，要求其平穩(wěn)，也要便于加工，不宜太過(guò)復(fù)雜。底座上要安裝左右立柱，所以要在左右開(kāi)立柱安裝槽，對(duì)稱(chēng)安裝，并要保證左右立柱平穩(wěn)，和工作臺(tái)垂直。直線(xiàn)導(dǎo)軌也要安裝在底座上。所以底座在中心對(duì)稱(chēng)的左右兩側(cè)開(kāi)出雙排導(dǎo)軌對(duì)應(yīng)的凸臺(tái)，要保證導(dǎo)軌水平并穩(wěn)定。底座正中部分為滾珠絲杠副開(kāi)出相應(yīng)的凹槽。&l

32、t;/p><p>　　3.3 龍門(mén)機(jī)架的設(shè)計(jì)</p><p>　　龍門(mén)機(jī)架的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)，主要分為以下幾種結(jié)構(gòu)：1橋式，結(jié)構(gòu)為工作臺(tái)固定，橫梁移動(dòng)。2定梁式，結(jié)構(gòu)為橫梁固定，工作臺(tái)移動(dòng)。3動(dòng)梁式，結(jié)構(gòu)為工作臺(tái)前后移動(dòng)，橫梁上下移動(dòng)。4動(dòng)柱式，結(jié)構(gòu)為工作臺(tái)固定，龍門(mén)機(jī)架立柱移動(dòng)。本自動(dòng)鎖螺絲機(jī)選則定梁式結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　3.4橫梁

33、設(shè)計(jì)</b></p><p>　　橫梁固定不動(dòng)。主要作用是將Y軸的導(dǎo)軌放在上面。所以橫梁根據(jù)導(dǎo)軌選定。</p><p>　　3.5X、Y、Z三坐標(biāo)軸直線(xiàn)導(dǎo)軌、滾珠絲杠的選定</p><p>　　X軸雙排直線(xiàn)導(dǎo)軌的選定</p><p>　　雙排直線(xiàn)導(dǎo)軌安裝在底座上，承載總重為10KG.選定SHS 25C直線(xiàn)導(dǎo)軌的主要參數(shù)如下：<

34、;/p><p><b>　　X軸滾珠絲杠的選定</b></p><p>　　滾珠、螺母、絲杠等零件組成滾珠絲杠副，主要作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。選定滾珠絲杠副關(guān)鍵在于壽命長(zhǎng)、精度高、傳動(dòng)效率高。摩擦損失少、保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。</p><p><b>　　Y軸直線(xiàn)導(dǎo)軌的選定</b></p><p>　　自

35、動(dòng)鎖螺絲機(jī)的要求精度很高。為了保證Y軸運(yùn)動(dòng)打的高精度，所以首選精度高的THK直線(xiàn)導(dǎo)軌，Y軸直線(xiàn)導(dǎo)軌安裝于左右兩根立柱中間，導(dǎo)軌承載總重為20KG.但由于Z軸和R主軸的所有零部件都要安裝在Y軸直線(xiàn)導(dǎo)軌的滑塊上面。所以最終選定HRW 35CA全滾珠導(dǎo)軌</p><p><b>　　主要參數(shù)如下：</b></p><p><b>　　Z軸滾珠絲杠的選定</b

36、></p><p>　　Z軸滾珠絲杠不承受徑向力。軸向力主要是R主軸零部件的自重。R主軸的零部件自重為10KG，所以選定的滾珠絲杠可以與X軸的相同。</p><p><b>　　R主軸零部件的選定</b></p><p>　　R主軸主要包括：刀桿接頭、聯(lián)軸器、萬(wàn)向聯(lián)軸器、滑動(dòng)軸、滑動(dòng)彈簧、滑動(dòng)套管、調(diào)整螺桿螺帽、刀桿軸、電動(dòng)改錐、護(hù)套。夾

37、嘴。保證精度、傳動(dòng)效率的情況下選定部件即可。</p><p>　　3.6龍門(mén)機(jī)架左右立柱的設(shè)計(jì)</p><p>　　左右立柱的主要起是支撐作用。負(fù)責(zé)支撐Z軸、R主軸、Y軸的零部件，在保證剛度、強(qiáng)度的情況下越簡(jiǎn)單越好，尺寸設(shè)定為100mmx80mmx500mm,左立柱還需要為放電機(jī)留出適當(dāng)?shù)牟?，左右立柱打出相?yīng)的安裝孔。</p><p><b>　　3.7電

38、機(jī)的選定</b></p><p>　　X軸電機(jī)的選擇:X軸驅(qū)動(dòng)裝置選擇42步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)適合穩(wěn)定性以及精度要求不是特別高的控制系統(tǒng)中開(kāi)環(huán)運(yùn)行，控制簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是無(wú)法知道超步或者失步。在電機(jī)轉(zhuǎn)抽處按傳感器，將信號(hào)傳遞給控制中心，然后控制中心根據(jù)信號(hào)情況控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　Y軸電機(jī)的選擇：Y軸驅(qū)動(dòng)裝置選擇伺服電機(jī)。Y軸的運(yùn)動(dòng)要求精度比較高，伺服電機(jī)是在伺服系統(tǒng)中控

39、制元件運(yùn)動(dòng)的電機(jī)。伺服電機(jī)將信號(hào)變?yōu)榻撬俣然蛘呤墙俏灰苽鬏敵鋈?。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩大，可以滿(mǎn)足設(shè)備高精度、快速響應(yīng)的要求。伺服電機(jī)承受能力強(qiáng)，可以長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載為不出現(xiàn)損壞，還可以滿(mǎn)足大轉(zhuǎn)矩低速的要求，可以頻繁的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)等。最終選擇JEF 571530 BF 1000伺服電機(jī)。</p><p>　　Z軸因?yàn)轵?qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)與X軸大致相同，所以選擇與X軸相同的42步進(jìn)電機(jī)即可。</p><p&g

40、t;<b>　　3.7本章總結(jié)</b></p><p>　　本章對(duì)自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的結(jié)構(gòu)和零部件做出設(shè)計(jì)和選定，包括底座、龍門(mén)機(jī)架、橫梁、XYZ三坐標(biāo)軸的直線(xiàn)導(dǎo)軌、R主軸、滾珠絲杠、左右立柱的設(shè)計(jì)和選定。步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)的選定。整體結(jié)合消除干涉和不合理結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，整理出最終的結(jié)構(gòu)。</p><p>　　第四章自動(dòng)鎖螺絲機(jī)PLC控制設(shè)計(jì)</p><p

41、><b>　　4.1引言</b></p><p>　　PLC為可編程控制器。以微處理器為核心，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)融合為一體的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，具備以下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　1PLC是機(jī)電一體化的產(chǎn)品，具有耗能低、體型小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　2性?xún)r(jià)比高、功能強(qiáng)、擴(kuò)充比較方便容易。</p&g

42、t;<p>　　3編程簡(jiǎn)單、控制靈活、使用方便。</p><p>　　4控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工的工作量少。</p><p><b>　　5維修方便。</b></p><p>　　6抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高。</p><p>　　7程序可變，有很好的柔性。</p><p>　　PLC已成為工

43、業(yè)自動(dòng)化三大支柱的首位。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)課題為自動(dòng)鎖螺絲機(jī)。經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外參考文獻(xiàn)的系統(tǒng)的查閱、整理及分析后，根據(jù)機(jī)械化、自動(dòng)化的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)自動(dòng)鎖螺絲機(jī)整體結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)形式以及驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，經(jīng)過(guò)CATIA軟件對(duì)整體和部分零件進(jìn)行繪制圖紙和仿真分析，最后得出最終設(shè)計(jì)結(jié)果。</p><p>

44、;　　本次課題研究設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：</p><p>　　1自動(dòng)鎖螺絲機(jī)整體設(shè)計(jì)。振動(dòng)送料、吹氣送料機(jī)構(gòu)和龍門(mén)三坐標(biāo)機(jī)械臂鎖付機(jī)構(gòu)</p><p>　　2自動(dòng)鎖螺絲機(jī)各軸的運(yùn)動(dòng)形式以及驅(qū)動(dòng)方式，采用電機(jī)帶動(dòng)直線(xiàn)導(dǎo)軌、滾珠絲杠、同步齒輪和齒輪帶運(yùn)動(dòng)的形式。X軸由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，滾珠絲杠帶動(dòng)雙排直線(xiàn)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。Y軸由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)同步齒輪和齒輪帶完成運(yùn)動(dòng)。Z軸由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠

45、副完成運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　3各部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和選定。底座、龍門(mén)機(jī)架、直線(xiàn)導(dǎo)軌、左右立柱、橫梁、電機(jī)等做出了設(shè)計(jì)和選定。</p><p>　　4PIC可編程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)鎖螺絲具有通用性?？梢酝ㄟ^(guò)改變控制程序和更換不同類(lèi)型的螺絲刀進(jìn)行對(duì)不同型號(hào)的工件進(jìn)行鎖付不同的螺絲，比專(zhuān)用自動(dòng)鎖螺絲機(jī)更具備實(shí)用性。增加傳感器系統(tǒng)增加了

46、自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的穩(wěn)定性。減少出現(xiàn)漏鎖螺絲的現(xiàn)象。通過(guò)高精度的零部件使自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的精度有了很高的提升。</p><p>　　總體而言，本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)鎖螺絲機(jī)迎合了自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，向著高精度、高實(shí)用的方向發(fā)展。但是，雖然有進(jìn)步，仍有許多不足的地方，在智能化方面有欠缺，有待進(jìn)一步的提升，在防漏鎖方面雖然有所措施，但仍不足，這是不足都需要在未來(lái)進(jìn)行完善和提高，使自動(dòng)鎖螺絲機(jī)向著高精度、高智能化方向發(fā)展。</

47、p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]劉建春,湯輝煌,陳雄風(fēng),杜欣宇.龍門(mén)式多軸自動(dòng)鎖螺絲設(shè)備橫梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2018(02):146-148+152.</p><p>　　[2]劉建春,杜欣宇,黃海濱,湯輝煌.小長(zhǎng)徑比多軸自動(dòng)鎖螺絲機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),2017(05

48、):61-63+68.</p><p>　　[3]鄧志強(qiáng),梁淑芬.基于蟻群算法的自動(dòng)鎖螺絲機(jī)路徑優(yōu)化方法[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2017(10):18-20.</p><p>　　[4]湯輝煌. 吸附式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D].廈門(mén)理工學(xué)院,2016.</p><p>　　[5]杜欣宇. 小長(zhǎng)徑比多軸自動(dòng)鎖螺絲機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].廈門(mén)理工學(xué)院,201

49、6.</p><p>　　[6]丁繼軍.一種螺絲分料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[J].科技展望,2016,26(08):170.</p><p>　　[7]黃善厚,龍燕燕.生產(chǎn)線(xiàn)鎖螺絲工站制程改善方案分析[J].科技展望,2016,26(06):57.</p><p>　　[8]賈廣田. 全自動(dòng)鎖螺絲機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[D].浙江工業(yè)大學(xué),2015.</p>

50、<p>　　[9]王月芹,周保廷,朱偉博.基于PLC的鎖螺絲自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2014,36(17):152-156.</p><p>　　[10]李浩. 自動(dòng)鎖絲部分技術(shù)研究[D].合肥工業(yè)大學(xué),2014.</p><p>　　[11]鄒翔. 真空滅弧室智能檢測(cè)線(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D].電子科技大學(xué),2016.</p><p>　

51、　[12]余敏文,王淑花,秦寶榮,蔡歡,劉江.龍門(mén)機(jī)架的設(shè)計(jì)與研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程,2015,44(01):33-36.</p><p>　　[13]李文宏,王霞,郭斌,田文娟,駱科學(xué).基于PIC控制器自動(dòng)化,2014,36(03):12-15.</p><p>　　[14]雍玉輝. 基于PIC微控制器的SMS&amp;LED通信設(shè)計(jì)[D].新疆大學(xué),2016.</

52、p><p>　　[15]吳小華,張曉斌,鄭先成.PIC控制器在中頻電源中的應(yīng)用[J].電力電子技術(shù),2015(04):56-58.</p><p>　　[16]邢武,姚玉寶,李鋒,陳家林.PIC控制器中的IIC多主通信[J].電子技術(shù),2015(04):45-47.</p><p><b>　　致謝</b></p><p>

53、　　首先感謝論文指導(dǎo)老師王永志老師在我撰寫(xiě)論文的這段時(shí)間給予我指導(dǎo)性的意見(jiàn)和建議，當(dāng)我遇到困難和疑惑時(shí)，老師總是第一時(shí)間對(duì)我進(jìn)行指導(dǎo)和幫助，為我提供了許多有益的改善性意見(jiàn)，為我投入了超多的精力和心血，非常感謝。</p><p>　　此次的設(shè)計(jì)論文雖然有許多不足之處，但仍然讓我受益良多，在整個(gè)過(guò)程中學(xué)習(xí)到了很多東西，結(jié)果可能不是完美的，但是過(guò)程卻是非常美好的，期望此次的設(shè)計(jì)經(jīng)歷能夠鼓勵(lì)我在以后的生活學(xué)習(xí)中繼續(xù)前進(jìn)。