桌面型自动锁螺丝机毕业论文(编辑修改稿)

桌面型自动锁螺丝机毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

过简单编程，通用性高；采用高精密度轨道设计，由机器作业，杜绝了人为因素带来的不良影响，有着良好的稳定性。 然而由于其自动化程度较高，同时也带来了如扭力不当造成起子头磨损、滑牙，轨道卡料、螺丝漏送或者一次送料过多的等问题。 因此，螺丝机的设计及改进要着重解决这些实际问题。 另外，桌面型自动锁螺丝机还有以下几个重要特点：移动式工作台，只要针对学习机，平板电脑，平板电视等较大电子产品设计；上料系统采用直振方式将螺丝排序到振动导轨上，并输送到螺丝分料系统 ,通过分 料系统将螺丝分好，然后用吹气的方式将螺丝输送到螺丝锁付系统，最后由螺丝锁付系统完成锁付；具有漏锁 /浮锁 /滑牙检测功能，客户可以选配；只要螺丝在规定的范围内可以通用；灵活性强，对于更换不同的产品，只需更换夹具和调用相对应程序组即可 [2]。 桌面型自动锁螺丝机的研究现状和发展概况 随着越来越多的企业招工难，一些国内外名优产品纷纷被引进，以满足不同企业生产的需求。 全自动螺丝机就是其中之一，它凭借在制造技术、材质和提高效率、无人操作等方面的优势获得了企业和市场的青睐。 全自动螺丝机的用途与普通 电批风批一样，甚至有过之而无不及，它速度快，效率高，安全性高，并且更能节省人工。 就目前的总体情况而言，它的品种规格也较为齐全，基本上百分之九十以上的螺钉都能实现自动化拧紧，但由于它的市场价位总的来说要比普通装配工具高，这也成为了全自动螺丝机没有普遍被运用起来的主要原因之一。 但随着国内生产水平加快了技术改造的步伐，全自动螺丝机也开始大量进入国内市场，随着国内生产技术的不断提高和成熟，全自动螺丝机的价格将逐渐下降。 所以全自动螺丝机的市场现在逐渐被商家们看好，这主要是因哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 3 为一方面在于它的技术要求比较高，以前大部分 产品主要是从美国、德国、日本国家引进，而现在随着国内生产技术的提高，像济南、深圳、广州等地的一些企业都纷纷推出了国产的全自动螺丝机产品。 由于全自动螺丝机使用范围很广，所以在广东、山东、上海、江苏、福建等沿海省市的装配业、电器电子、家具制造、仪器仪表、玩具以及电动自行车、摩托车装配还有汽车制造业和一些流水线作业的企业和厂家都纷纷使用了全自动锁螺丝机。 再加上售后服务的进一步跟上，打消了以往顾客担心产品无售后服务的顾虑，使全自动螺丝机的销势进一步得到稳定 [3]。 随着劳动力成本的不断提高，自动化设备企业的生存与发展形势也使得越来越多的企业关注工厂自动化这一领域，也给螺丝机一行业带来了发展商机。 目前，我国非标自动化企业数量较多，但规模与分工还有待发展。 如何参与这一行业的竞争成为一个挑战。 本文的主要研究内容 本课题的研究内容主要是针对桌面型自动锁螺丝机的机械结构以及控制方式进行合理的设计和仿真分析及优化。 首先，考虑课题所要求的工作需要，拟订几个可行的结构和控制方案，并对每个方案进行可行性分析，经过方案比较和各方面的综合考虑，确定出最佳方案。 然后，确定桌上型三坐标机械臂的安装配置形式，并完成桌面型自动锁螺丝机的机械结构设计，通过 Solidworks 和 AutoCAD 工程软件绘出三维模型和二维工程图并进行结构改进。 接下来，利用 Matlab 矩阵实验室及 ADAMS 虚拟样机机械仿真软件来对所设计机械结构进行运动及动力分析，找出有欠缺设计内容进行优化改进。 确保了结构的合理性之后，即可设计并合理配置各运动轴的控制方式和控制模式，编制必要的控制程序，实现控制系统与机械结构的协调统一。 最后结合控制再次针对设计内容进 行整体优化分析，实现自动锁螺丝机的最终改进。 哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 4 第 2 章 总体方案设计 引言 本章主要研究内容为选定桌面型自动锁螺丝机的整体结构型式，各运动坐标轴的运动形式，以及他们的驱动方式和控制方式。 需要对现有不同方案进行综合分析，经查阅文献及参考各类资料，针对本螺丝机设计的技术和工作要求，最终确定桌面型自动锁螺丝机的总体结构方案 —— 龙门式三坐标机械臂结构形式。 桌面型自动锁螺丝机的整体设计 自动送锁螺丝机在进行拧螺丝前需要将螺栓分离开来并输送到指定位置，因此要整个螺丝机分为送料料机构和锁 付机构。 送料机构选用振动式分料机电产品，通过气压传动讲螺栓送到指定位置 [4]。 由于振动式分料机电产品的原理及结构均较为复杂，而且技术和市场也已经非常成熟，所以此螺丝机的设计中主要针对锁付机构进行设计。 为了降低返修率可以在螺栓传动管间加传感器来检查三个管是否都有螺栓通过，如果有则可以进行下一步工作，如果没有就需要将信号传送给 PLC， PLC 通过分析计算给分料机构和下料机构的气缸下达命令重新输送螺栓。 根据工艺要求，自动送锁螺丝机工作时需要电动螺丝刀上下移动调节距离，以方便 更换工件和调节不同工件间的误差，因此 需要一个电机驱动的滚珠丝杠副来控制电动螺丝刀的上下移动。 桌面型自动锁螺丝机的整体方案为： 采用振动分料和吹气送料机构和龙门三坐标机械臂式锁付机构。 其中振动分料和吹气送料机构指：由螺钉分离板、档钉板、固定斜槽板及圆柱销相配合的电磁振动给料器将螺钉自动分离。 利用气缸驱动螺钉分离板、挡钉板，利用挡钉板上固定的圆柱销受固定斜槽板上的起移动凸轮作用的斜槽限制，将位于螺钉输送槽最前端的一只螺钉分离开，并仅将一只螺钉推入螺 钉分离哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 5 板侧面的落钉口。 经传感器判断后，控制高压喷气口喷出高压气流，将螺钉通过螺钉输送软管吹向电动 旋具。 其震动分料装置结构形式如图 21 所示： 图 21 螺丝机震动分料盘 龙门三坐标机械臂式锁付机构是指：将 XYZ 三运动坐标轴置于龙门机架上，其中 Z 坐标轴上附加一个 R 旋转轴，即用于锁付的旋转主轴，当传感器检测到由送料机构传送过来的螺钉已就位，便由控制系统发出信号对工件进行锁紧，如若没有正确检测到就位螺钉，则向送料机构发出信号提示其输送螺钉。 自动锁螺丝机各轴的运动形式及驱动方式 本自动锁螺丝机的 X 坐标轴的运动选择由滚珠丝杠副带动的直线导轨。 具体设计为：选定单滑块直线导轨并在螺丝机底座上双排对 称安装配置，将工作平台平放并固定在双排直线导轨滑块上以保证其平稳，同时工作平台也通过某种方式与丝杠螺母相固结，当电机带动 X 轴丝杆转动时，丝杠螺母带动工作平台沿 X 轴直线导轨前后移动 [5]。 而螺丝机 Y 坐标轴的运动则是选择由伺服电机带动的同步齿轮和齿轮带来完成。 具体设计为：选定高精度且有一定承载能力的直线导轨放置在龙哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 6 门机架左右立柱中间，通过某连接介质（如齿轮带夹），将 Y 轴导轨滑块与同步齿轮带相连接，当伺服电机带动同步齿轮带运动时，同时带动直线导轨滑块沿 Y 坐标轴方向平行移动。 至于 Z 坐标轴的运动，可以借鉴 X 轴的运动方式，通过电机驱动的滚珠丝杠副来完成。 本章小结 本章主要确定了桌面型自动锁螺丝机的总体结构方案 —— 龙门式三坐标机械臂结构形式。 确定了 采用振动分料和吹气送料机构和龙门三坐标机械臂式锁付机构的整体方案 [6]。 并且选定了各坐标轴的运动和驱动形式，其中：X 坐标轴的运动选择由滚珠丝杠副带动的直线导轨，步进电机驱动； Y 坐标轴的运动选择由伺服电机带动的同步齿轮和齿轮带来完成； Z 坐标轴通过电机驱动的滚珠丝杠副来完成。 哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 7 第 3 章 机 械结构的设计、选型及计算 引言 本章要对桌面型自动锁螺丝机的整体及各部分零部件进行机械结构设计，以及对于 XYZR 轴直线导轨、滚珠丝杠副、驱动电机、同步齿轮与齿轮带等进行选型计算和校核计算。 龙门机架的设计 龙门结构是机床中最常用的一种机械结构之一，其结构简单、容易实现高速运动。 典型结构有以下几种：①定梁式，横梁固定工作台前后移动；②动梁式，横梁上下移动工作台前后移动；③动柱式，工作台固定，龙门架立柱前后移动；④桥式，工作台固定，横梁前后移动。 结合实际设计情况与设计要求，本设计采用动定梁式结构，横梁固定在龙门架立柱之间，工作台可以沿 X 轴直线导轨前后移动 [7]。 X 轴工作台的移动采用滚珠丝杠副驱动，安装多导轨，防止倾覆并承受工况轴向力、径向力。 Y 轴方向上使用伺服电机驱动同步齿轮，提高传动精度。 底座的设计 底座设计在保证支撑强度和平稳性的前提下以方便和容易加工为主，基本尺寸设定为 660x550x125mm。 底座上需要安装机架左右立柱所以左右两侧对称开出立柱安装槽，为将其稳定的固定住并与工作台面保持较高的垂直度，所以在底座左右侧面分别铰出 M12 螺纹孔。 由于底座上还需放置双排 X 轴直线导轨，为充分保证其平行度和水平程度并且减少加工面积，底座的上边面相对中心对称的留出接近导轨宽度的凸哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 8 起部分，以便精确地安装 X 轴导轨。 另外底座上表面正中部分开出的凹槽是为精准安放 X 轴驱动部件滚珠丝杠滑台特意留出。 其初步设 计如图 31 所示： 图 31 底座 左右立柱的设计 龙门机架左右立柱的主要作用是支撑 Y轴导轨零部件以及 Z轴和主旋转轴部件。 所以其设计原则为在保证支撑强度和刚度的前提下，尽量简化并且合理挖出空心以适当减少重量。 其主体尺寸初步设定为： 100x80x450mm。 左立柱机构设计如图 32 所示： 哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 9 图 32 左立柱 右立柱机构设计如图 33 所示： 图 33 右立柱 其中，由于左立柱除与右立柱一同支撑 Y 轴导轨零部件以及 Z 轴和。