车辆工程毕业设计论文-发动机da465q缸盖连接螺栓自动装配装置设计(编辑修改稿)

车辆工程毕业设计论文-发动机da465q缸盖连接螺栓自动装配装置设计(编辑修改稿)内容摘要：

体装置的构思 本设计的任务是在汽车发动机缸盖的进出气门的气密 性检测之后，酱缸盖与缸体的连接螺栓自动装入发动机缸盖内部的螺栓孔内。 设计的对象为东安 465 汽油发动机的缸盖，其上一共有 10 个螺栓，对称排列在缸盖两侧，根据任务书上规定的 60秒每件的生产能力，本设计选择分两次安装螺栓，即每次 5个的方案。 方案一 首先用机械手来完成螺栓的抓取和放下，其次用一个丝杆结构来完成机械手的上下运动并用一个转轴来完成四连杆机构在水平面内的转动，最后由动力装置带动一个丝杠传动机构来实现水平面内的运动。 方案二 首先用机械手来抓取和放下连接螺栓，其次依靠气压，液压传动后电传动驱动传动机构在导 轨上来完成机械手的水平和竖直运动。 比较和综合烦些上述两个方案，机械手抓取螺栓的确定应用的，而方案一的四连杆机构和转轴运动的稳定性比较差，不能应用，而丝杠传动由于稳定性和精度比较高可以应用，而驱动初步定为气压传动，因为整个生产线大不部分应用的是气压传动，用起来比较方便。 设计方案为通过丝杠船东来带动机械手来完成水平运动，而用气压来完成竖直运动。 具体的设计可以大致分为以下三个部分，并主要解决以下技术问题： 螺栓抓取装置的设计 驱动螺栓抓取装置的传动机构的设计。 整体支架的设计。 6 第 2 章 发动机缸盖 生产线介绍 生产线概述 主要完成发动机的装配工作。 从机加线过来的发动机缸盖通过电动吊装设备放置于装配线的托盘上托盘通过滚道依次通过装配的各个工位，工人在每个工位上安装相应的零件到发动机缸盖上，最终生产线流程走完后发动机装配完毕进入下一个工序。 图 发动机缸盖装配流程图 整条装配线的工作流程如上图所示，在发动机上线工位操作工操作电动起重机将机加线加工好的发动机缸体吊装到发动机生产线的托盘上，发动机装配线自动然后通过滚道将托盘输送到下一安装 工位上自动停止在该工位上，该安装工位的操作工安装依据该发动机的型号安装相应的零件到发动机缸盖上然后发出指令给装配线，发动机进、出气阀的装配 进出气阀的装配检验 进出气阀的清洗 进出气阀的清洗检验 螺栓的装配 螺栓的装配检验 7 托盘自动的被传输到下一工位，下一工位的操作工依次安装相应的零件到发动机上，依次类推当发动机走到下线工位时该工位的操作工通过电动起重设备将安装好的发动机吊离发动机装配线完成发动机的生产。 装配线上在一定的工位安装的转台，举升台，翻转机等设备，将发动机进行旋转，举升，翻转等操作，方便后面的操作工进行安装。 进、出气阀的装配 发动机盖生产好后，按顺序先安装进出气阀，通过震动给料器得到的阵 列好的气门放到正确的位置，机械手按顺序压住弹簧，加上垫片，然后把止动销放到气阀杆上有凹槽的位置。 机械手松开，弹簧回弹，把垫片紧紧压到止动销上，使止动销底部的楔型刚好嵌入垫片中间的斜面使其紧紧锁住。 进出气阀的装配检验 在进、出气阀的装配后，需要检验止动销是否到了正确的位置，可能出现丢失一个或两个半止动销的情况，或止动销没正好嵌入杆的凹处， .这些都是不合格的，那么必须返回进行个人处理，处理合格后再返回生产线检测工序，直到合格为止。 进出气阀的清洗 由于气阀要求很高的气密性，所以必须对其进行清洗，把 所有的可能存在的灰尘和杂物都清洗干净，可以用高压空气清洗。 进出气阀的清洗检验 这道工序很必要，清洗后检测气密性是否达到要求，达到了进行下一道工序，没达到则需要返回重新人工清洗，这里的考虑与 2 中相同。 螺栓的装配 使发动机盖和发动机缸体的螺孔对正，放入垫片，拧紧螺杆，完成装配。 螺栓的装配检验 必须检验是否装配正确。 有时由于机械的失误出现一些装配错误现象，如没有放垫圈，没有放螺栓，放了两个垫圈等。 所以可以采用数字测长仪来检验螺栓是否安装合格。 8 第 3 章 发动机缸盖连接螺栓自动装配装置的设计 总体装置的构思 本设计的任务是在汽车发动机缸盖的进出气门的气密性检测之后，将缸盖与缸体的连接螺栓自动装入发动机缸盖内部的螺栓孔内。 设计的对象为东安 465 汽油发动机的缸盖，其上一共有 10 个螺栓，对称排列在缸盖两侧，见图 所示。 根据任务书上规定的 60 秒每件的生产能力，本设计选择分两次安装螺栓，即每次 5个的方案。 图 发动机缸盖示意图 的螺栓孔 9 通过对本次设计对象东安 465 发动机缸盖的测绘和在东安工厂发动机缸盖生产线的参观和实地考察，以及对国内外相关发动机生产线的研究和参考，发现我国发动 机生产线的自动化的程度低于国外，特别是缸盖与缸体连接螺栓自动安装部分，我国主要还靠人工来完成，而国外已经实现了自动化。 这就更加说明了实现螺栓自动安装的重要意义。 通过查阅大量有关汽车发动机生产线方面和自动化装置方面的资料，初步确定了以下两套装配方案： 方案 1 首先用机械手来完成螺栓的抓取和放下，其次用一个四杆结构来完成机械手的上下运动并用一个转轴来完成四杆机构在水平面内的转动，最后由动力装置带动一个丝杠传动机构来实现水平面内的运动。 方案 2 首先用机械手来抓取和放下连接螺栓，其次依靠气压、液压传动或电传动 驱动传动机构在导轨上来完成机械手的水平和竖直运动。 比较和综合分析上述两个方案，机械手抓取螺栓是确定应用的。 而方案 1 的四杆机构和转轴运动的稳定性比较差不能应用，而丝杠传动由于稳定性和精度比较高可以应用，而驱动初步定为气压传动，因为整个生产线大部分应用的是气压传动，用起来比较方便。 综上所述，本着既实用又经济的设计理念，分别在两个方案中取其精华，确定了最终的设计方案为通过丝杠传动来带动机械手来完成水平运动，而用气压传动来完成其竖直运动。 具体的设计可以大致分为以下三个部分： 螺栓抓取装置的设计 驱动螺栓抓取装置的 传动机构的设计。 整体支架的设计。 10 汽车发动机缸盖连接螺栓自动装配装置结构见图 所示 图 连接螺栓自动装配装置结构图 6 机械手 7. 机械手固定钢板 2123697548 11 螺栓抓取与安装装置的设计 抓取装置的设计 要抓取的螺栓为 GB/— 20xx— M10 80 的内六角圆柱头螺栓，如图 所示。 图 内六角圆柱头螺栓 螺栓的抓取可以有两种方法 : （ 1）用机械手来抓取螺栓。 (2)用电磁铁来吸附螺栓。 对比两个方案发现如果用电磁铁来吸附螺栓，由于发动机缸盖在螺栓装配工序之前已经安装上了控制进、排气门的阀杆和弹簧。 而这两种零件会对电磁铁有一个吸引力，这样就会大大影响螺栓抓去的稳定性，如果在生产线上就会造成事故，从而影响工作效率。 综上所述，选择 （ 1）方法，用机械手来抓取和安装螺栓。 根据螺栓的尺寸来选择机械手，机械手的型号为 SHG— 06，由于选择的机械手不能直接抓取螺栓，必须设计一个小的钢质构件和接受配合使用才能抓取螺栓，机械手 12 和钢质构件配合在一起后尺寸如图 34所示。 1 气动机械手 2 为螺栓抓取钢爪 3 螺栓 气动机械手与抓取钢爪用螺钉连接在一起，当装置抓取闭合时气动机械手卡抓之间距离为 20mm,张开时为 22mm. 机械手 能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。 机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 它是在早期出现的古代 机器人基础上发展起来的，机械手研究始于 20世纪中期，随着计算机和自动化技术的发展，特别是 1946 年第一台数字电子计算机问世以来，计算机取得了惊人的进步，向高速度、大容量、低价格的方向发展。 同时，大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展，又为机器人的开发奠定了基础。 另一方面，核能技术的研究要求某些操作机械代替人处理放射性物质。 在这一需求背景下，美国于1947 年开发了遥控机械手， 1948 年又开发了机械式的主从机械手。 机械手首先是从美国开始研制的。 1954 年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。 该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。 这就是所谓的示教再现机器人。 321开时19 闭时21图 机械手抓取螺栓示意图 13 现有的机器人差不多都采用这种控制方式。 1958 年美国联合控制公司研制出第一台机械手铆接机器人。 作为机器人产品最早的实用机型（示教再现）是 1962 年美国 AMF公司推出的 “ VERSTRAN”和 UNIMATION 公司推出的 “ UNIMATE”。 这些工业机器人主要由类似人的手和臂组成它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造 、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。 手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。 运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。 运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。 为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有 6个自由度。 自由度是机 械手设计的关 键参数。 自由 度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。 一般专用机械手有 2～ 3个自由度。 控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。 同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。 控制系统的核心通常是由单片机或 dsp 等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。 机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。 机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产 线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。 有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。 机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。 机械手首先是从美国开始研制的。 1958 年美国联合控制公司研制出第一台机械手。 机械手的固定装置设计 由于一次是 5 个机械手同时抓取 5个螺栓，所以这就要求 5 个机械手的同步性，而且机械手位置精度要求也必须非常的高，因为螺栓在安装通孔的上方位置有一点偏差就会造成螺栓放置 不到螺栓孔内，从而导致安装失败，还有可能使下一步的螺栓安装检测设备受损，所以必须设计一个固定装置。 14 其结构尺寸见图 所示： 图 机械手固定钢板示意图 螺栓安装传动机构的设计 传动机构在竖直平面内的运动 由于螺栓的抓取、提升和下降、松开可以是同一个行程，而且发动机缸盖组装生产线上大部分用气压来完成工作。 所以，选择竖直面内的传动用气压传动。 气压缸的运动只是在竖直面能保证其运动的位置精度，但是在水平面内无法保证位置精度，所以要在安装气压缸的水平钢板上安装竖直方向的导向 柱，这样就能够保证水平平面内的位置精度了。 气压缸的选择： 估算气压缸所承受的载荷： 由机械设计手册选取 QGC。