自动打螺丝机.doc

1、 毕业设计（论文）题目：汽车减震器自动生产线螺栓自动装配机设计姓 名 学 院 专 业 指导教师 职 称 年 月 日摘 要随着我国工业生产的飞速发展，自动化程度迅速提高，非标自动化在近几十年里飞速发展。自动打螺丝机已成为工业机器人的一部分，其特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器的优点，尤其体现了人的智能和机器的适应性。本文首先介绍了本次毕业设计的主要内容和本次设计作品的目的与意义，然后描述了总体方案的选择以及传动方案的分类，并对几类传动方案进行了阐述和比较最终选择出更适合本设计的方案，最后进行了整体结构的设计，包括整体框架、工作台、带动方案以及主要外购件的计算选型

2、与校核等工作。该自动打螺丝机是用在汽车减震器生产线上加工零件，能够自动给工件进行拧螺丝动作。打螺丝机的移动主要由气缸驱动，使电改锥和压紧块进行往复升降运动。本文在对自动打螺丝机进行总体方案设计时，确定了其总体的安装方式、移动的传动方式、拧螺丝的驱动方式以及对动作的控制方式等主要内容。该机械手采用 PLC 系统进行控制，此种方式的自动打螺丝机可以对汽车减震器上的不同工件进行加工，从而提高了劳动效率，而且也提高了生产精度，还降低了人员需求数量，从而减轻了劳动强度，并保证了劳动安全。I目 录摘要. IAbstrac. II前言 . 1 第一章 绪论. 21.1 毕业设计的主要内容. 21.2 打螺丝

3、机研究的目的与意义. 21.3 论文的主要工作. 2第二章 方案选择. 32.1 总体的方案选择. 32.2 传动方案的选择. 32.3 机架的方案选择. 4第三章 总体设计. 53.1 总体机构. 53.2 总框体支架的设计. 63.3 工作台部分的设计. 63.4 万向节部分装配体. 8II3.4.1 万向联轴器. 83.4.2 万向节其他部分设计. 123.5 主要外购件的计算与选型. 133.5.1 导轨和滑块的选择. 133.5.2 电改锥的选择. 133.5.3 推动电改锥气缸的选择. 163.5.4 压紧气缸的选择. 193.5.5 直线轴承的选择. 233.6 下滑动支架带动方

4、案的设计. 25结论. 26参考文献. 27谢辞. 28附录. 29III- 0 -前 言螺栓自动装配机是当代工业中不可缺少的一种提高成产效率的机器，在许多领域都广泛应用。螺栓自动装配机是许多大型设备生产线的一部分，可以大大降低工人的劳动强度。自动打螺丝控制实现了对拧螺丝过程的全自动控制，可根据工作需求编制程序输入 PLC 中从而进行准确分离、传送、拧紧螺钉等一些列动作的控制。控制器可以对电源作全面的检测即对显示电压，频率，功率因数，输出电流等参数并自动进行补偿。同时控制器可以设置自动分步补偿功能。当工件螺丝没有拧紧或无法拧紧时，机器通过检测自动发出更换工件的信号，保证了工件的良品率。而且还实

5、现了不同尺寸的工件和螺丝均可使用目的。目前，许多大型汽车制造商为了为提高汽车零部件制造水平和生产效率，针对加工零件的生产而设计了符合自己生产需求的非标自动化设备。本次螺栓自动装配机的设计主要是针对汽车减震器的生产，采用单轴设计。拧螺丝靠由私服电机驱动的电改锥并经精密万向节传动来完成；螺钉直径范围适应性广，可通过更换枪头来实现不同型号螺丝的装配，此外还通过更换工作台来实现对不同型号的工件进行装配的功能，可满足柔性化生产的需要。主要进行螺栓自动装配机机构、传动、框架、工作台的设计和改锥、供螺丝机的选型。在拧螺钉过程中，影响螺纹连接质量的因素有：电动改锥的电流、传感器的检测、工件的定位，特别是 PL

6、C 对伺服电机的驱动和气缸动作有很高的要求，如果这两个动作不能协调就很容易出现废品。因此为了减少废品的出现，在工作台周围安装了很多传感器，而且在螺钉通过气管时也有传感器来检测是否有螺钉通过，借此来降低废品率。因此，传感器是很重要的，一定要谨慎选择。注：为了方便叙述下文用打螺丝机来代替螺栓自动装配机。- 1 -第一章 绪论1.1 毕业设计的主要内容针对汽车减震器这个工件的特点来设计符合加工此工件的打螺丝机。锁螺丝机采用模块化单轴设计。拧螺丝靠由私服电机驱动的电改锥并经精密万向节传动来完成；自动供螺丝通过自动供螺栓机和螺栓嘴来实现，螺钉直径范围适应性广，可通过更换枪头来实现不同型号螺丝的装配，此外

7、还通过更换工作台来实现对不同型号的工件进行装配的功能。目前关于锁螺丝机的研究国外处于领先地位，我国关于打螺丝机的探讨和研究起步比较晚，与世界发达国家之间还有较大的差距，但是国家很重视工业基础的发展给予很大的鼓励和支持，目前正在快速的发展中。本毕业设计主要设计打螺丝机的整体结构设计，主要是机械部分，电器和控制方面有其他的同学负责。通过对总体结构方案的探讨，选择最合适的结构形式；绘制整体装配、部件装配图和零件图，对一些重要的外购零件进行设计计算和选择。1.2 打螺丝机研究的目的与意义螺丝机是一种有着很长应用历史的机器，是为了提高汽车零部件的制造水平和生产效率。随着劳动力成本的不断提高,越来越多的企

8、业关注工厂自动化这一领域。非标自动化设备作为其中的代表越来越成为企业发展的方向。对于螺栓装配来说，传统的装配需要人工完成，不仅效率低，产品质量差，而且在装配过程中由于疲劳容易受伤。而自动螺栓装配机的非标准设备的设计，将会解决这些问题。自动螺栓装配机能够实现螺栓的自动装配更加准确可靠。全程只需要人为放上零件按下启动开关即可，具有工作效率高，产品质量好，对工人身体健康影响小等优点。1.3 论文的主要工作本文的主要工作是研究自动打螺丝的设计过程。具体内容如下：（1）方案的比较和选择（2）自动打螺丝机整体框架和工作台的设计（3）传动部分（万向节）和螺栓嘴的设计（4）对有要求的气缸、电改锥和供螺丝机进行

9、了计算和选型- 2 -第二章 方案选择2.1 总体的方案选择汽车减震器需要在底座上安装一个螺丝来进行下一步的安装，所以在工件上有一个螺纹孔，因此需要一个电改锥来提供拧螺丝的驱动力。根据工作要求，需要电动螺丝刀除了在拧螺丝过程中能够上下移动外还需要额外的上下移动距离，以方便工作人员更换工件和调节不同工件间的误差，所以需要一个气缸来提供电动螺丝刀上下移动的动力。为了提高生产效率，需要夹具和特定的工作台来给工件定位。为了提高良品率，在工作台周围设计了各种传感器来控制和检测电改锥的工作。当工件螺丝没有拧紧或无法拧紧时，机器通过检测将信号传送给 PLC，PLC 通过分析计算给电改锥和气缸下达停止工作的命

10、令并且发出更换零件的信号来提醒工作人员。因此为了实现自动打螺丝机的自动功能，就必须 PLC、电控箱、控制器和控制面板。此外为了在工作过程中不让工件发生位移还需要一个压紧机构。而这些所有的机构都安装在机架之上。2.2 传动方案的选择方案一：气压传动气压传动以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，通过电磁阀进行能量和信号传递，是实现传动与控制的重要手段之一。选用气压传动主要是因为气压传动的工作介质是非常丰富和免费的空气流动，此外损失小可集中供气以及气动装置轻便简单，容易安装和维护，压力等级不高和使用安全；气动元件结构简单容易制造，适合系列化、标准化和通用化，而且气动元件可靠性高，使用寿命长，有

11、效往复动作最多可达到一亿次可以很好的保证和满足螺丝机频繁上下移动的使用要求；气压传动具有动作较快，响应速度高，对过负载和冲击负载有很好的适应能力；同时气动装置具有耐潮，防火，防爆的能力，能适应强电磁干扰，高温，粉尘等恶劣的工作环境。并且电动改锥上下移动所需力并不是很大，气动执行元件的输出力足以提供工作要求所需要的条件。方案二：液压装置使用液压系统进行传动定位与机械传动，具有以下优点：液压传动的各个元件可根据工作的需要灵活的来布置，并且反应速度快，运动惯性小，操作控制方便，可实现大范围的无级调速；可实现过载保护；当采用电液联合控制后，不仅可以更好的实现高程度的自动控制过程，而且还可以实现远程遥控

12、。但是由于流体流动的损失和泄露较大，所以传动效率较低，而自动打螺丝机要求其高效率的进行频繁的上下移动，此为不选择液压系统的原因之一；此外从经济- 3 -型方面考虑液压元件的制造精度要求较高因而价格昂贵，而且液压传动出故障时不易找出原因和维修困难。故综合以上性能，从经济、安全各方面考虑不选用液压传动系统。 综合比较以上两种传动方案，在能满足工作性能的前提下，从经济性、安全性、售后维护及结构外观等方面综合考虑选择气压传动方案，同时选择 PLC实现中间动作调整。将工作台（包含夹具） 、PLC、电控箱和电动改锥放、控制面板和控制装置合理的安装到机架上去，将整体机器立起来放，这样既节省了空间又使得整个机

13、器显得紧凑、美观。PLC 使各个机构之间协调动作。其机构方框图如图 2-1所示 机 架电控箱 控制装置夹 具汽 缸 电动螺丝刀图 2-1 结构图2.3 机架的方案选择机架是用来支撑和连接各个零部件的，因此他需要具有较高的强度和较大的承载能力。机架的制造形式有焊接和铸造等形式。铸造机架的优点是可以得到很高的承载能力，制造过程中可以满足各种形状的需求，此外还具有很好的吸收震动的能力，但是铸造也有他本身的缺点：质量大，不可修改等。焊接机架具有质量小，制造方便，制作时间短，成本低，容易修改，承载能力强等优点，但其吸收震动的能力相对而言就比较差了。考虑到自动打螺丝机的工作过程平稳，不需要机架有很强的吸震能力，又考虑到易于修改、维修和经济等因素，本设计采用焊接机架。机架的组成方框图如图 2-2 所示。