1、 本科毕业论文 （ 20 届） 电容器引脚铆钉铆接机设计 所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科生毕业论文 摘要 传统的方法铆接电容器时，盖板和引脚是通过人工装配再送入铆接机进行铆接的，不但加工效率低，加工成本也较高。全自动铆接机所要完成的功能是将 盖板、引脚和盖片三者全自动的装配、铆接和出料。装配由气动机械手来完成，相应的要设计物料的自动输送机构来供应给机械手工作。主要操作将在一个圆形转盘上进行，回转循环工作。工作台是装配及铆接的场所，装配的顺序是引脚 盖板 盖片。主要机构有 两条引脚的输送及装配机构，一条盖板的输送及装配机构，一条盖
2、片的输送及装配机构，铆接出料机构，废料移除机构以及各个工步之间的检测机构。 每个工步完成后要进行检测，不合格的半成品不做下一步装配，转至废料机构拔除。传感器用来感知零件的信息，反馈给控制系统做出相应的动作。 关键词 : 电容器 ；铆接机；检测机构；控制系统本科生毕业论文 The Design Of Automatic Capacitor pins rivets riveting machine Traditional methods riveting capacitors, Flat and pin through manual assembly further into riveting m
3、achine riveting, not only inefficient processing, processing costs are higher. Automatic riveting machines to complete the function is to cover, and cover chip pin three automatic assembly, riveting and discharging. Assembly from Pneumatic Manipulator to be completed, the corresponding materials to
4、the design of automatic transmission organizations to supply machinery to start work. Main operation in a round of the trouble, rotary cycle work. Worktable is riveting assembly and the establishment of the assembly sequence is pin-Flat-built unit. There are two main organs of transportation and pin
5、 assembly, a cover of transportation and assembly, a film covered the delivery and assembly, riveting material from institutions, agencies and remove waste all of the steps between detection agencies. Each step must be completed test, the failure of semi-fabricated do next, go to waste removal of bo
6、dies. Perceptron sensor components for the information, feedback control system to make corresponding moves. Key words： Capacitor;riveting machine;detection;control system 本科生毕业论文 目录 前 言 . 1 第一章 全自动铆接机整体方案的设计 . 2 1.1 电容器装配工艺 . 2 1.2 整体方案设计 . 3 第二章 自动翻转装置设计 . 5 2.1 翻转装置的工作原理图 . 5 2.2 动力源的设计 . 7 2.3 执
7、行机构的设计 . 10 2.4 传动部分的设计 . 10 2.5 固定机构的设计 . 12 第三章 盖板两孔定位装置的方案设计 . 14 3.1 工作原理概括 . 14 3.2 传动机构的设计 . 14 3.3 定位装置的动力源设计 . 16 第四章 其他工艺的简单介绍 . 17 4.1 铆接机的选择 . 17 4.2 铆接头的设计 . 18 4.3 成品出料及废料拔除机构的设计 . 19 4.4 检测机构的设计 . 20 4.5 控制部分的要求 . 22 小结 . 24 致谢 .错误 !未定义书签。 参考文献 . 25 附录 翻转装置实体模型图 . 26 本科生毕业论文 1 前 言 1铆接技
8、术的发展 随着人类社会的进步和科技水平的提高，人们对时间和空间的利用率也提出的更高的要求，这也极大的促进的机械自动化和优化设计的步伐。铆接技术是一项古老而又实用的技术，在现代社会，我们依然依赖着这项技术完成我们加工的产品。铆接技术也相应的取得了极大的发展和促进。 早期的铆接设备只是简单的利用冲压膨胀使铆钉将两块被连接板紧固的单机械加工工艺 ，生产效率低，精度差。 最早使用的冲击式热铆接工艺，噪声大，而采用液压式铆接则铆接力过高，铆钉易被镦粗。无论是冲击式还是液压式热铆接，都叫作电焊式铆接。电焊式铆 接的劳动强度大，铆接后被铆的工件上有剩磁，即使经过退磁处理后仍有残留。这样在工件工作时由于铆接空
9、隙会吸引许多灰尘和污垢，影响使用性能。 20世纪 70年代出现了摆动辗压铆接技术，在我国有近千台的摆辗铆接机在使用。 2O世纪 9O年代出现了 TOX圆点连接技术。 TOX圆点连接技术是利用 TOX气、液增力缸式冲压设备和种独特连接模具，通过一个冲压过程，依据 板件本身的工艺性能挤压成形，形成 TOX圆点。它可将不同厚度的两层或多层 (2 4层 )板件连接起来 随着计算机技术的发展， 钻铆自动化已从单台数控钻铆机同多台自动钻铆机或钻铆装 置、托架、钉传递装置、真空集屑装置、传感控制装置等组成的计算机集成控制的柔性自动装菖己系统方向发展。如波音公司在 B一 767机翼制造中，采用了由 4台自动装
10、置机组成的翼粱自动装配系统 泼系统能自动定位零件、自动确定孔位、自动测厚、自动钻铆。每个工作循环只需 8秒钟。 2课题的由来 电子信息技术的飞速发展带动电子信息产业的腾飞，电容器 就是其中最不可缺的基体。在现在的电容器铆接方式中，电容器引脚与盖板的铆接工艺并没有实现自动化，引脚是工人手动插入盖板并装好盖片然后才送入铆接的。如今，随着控制技术的发展和成熟，自动化的脚步催促着它的成长。但是，现在的市场上几乎找不到此类全自动铆接机的身影。如何设计一台结构简单，价格低廉，即能完成自动上料铆接又能有一定生产效率的普通轻型铆接机，是市场的急需。 本课题涉及的盖板电容器引脚铆接机的主要功能就是利用自动装配及
11、铆接技术，全自动完成送料、装配、铆接、出料等工艺流程，生产效率可以为一分钟 30 个。它的意义在 于实现小型电容器加工企业的自动化目标，使得其在竞争中取得优势。同时，由全自动机器代替普通工人的劳动，不仅可以提高效率，解放劳动力，而且也降低了企业员工的工伤风险，意义巨大。 本科生毕业论文 2 第一章 全自动铆接机整体方案的设计 1.1 电容器装配工艺 传统的方法铆接电容器时，盖板和引脚是通过人工装配再送入铆接机进行铆接的，不但加工效率低，加工成本也较高。本文介绍的 铆接机的主要功能是将两个引脚自动插入到盖板的孔中，（引脚和盖板的结构如图 1.1），然后套上盖片，送入铆接工位进行铆接。电容器引脚和
12、盖板的尺寸有多种多样，本 课题只是提出一个通用的、概括的整体装配及铆接方案，不针对具体的某一尺寸，所以对具体的尺寸、公差、型号及力的分析等不作深入设计，仅提供一个方案。如图 1.2 所示：两个引脚不是同一方向同一状态插入盖板的，而是相差 180 度。这就要求两个引脚在送料或者是装入时有所不同。考虑到设计的要求和结构的简单化，可以由两条输送链来输送两个引脚。盖板处于引脚和盖片之间，所以装配的顺序应该是先在工作台上装两个引脚，再把盖板套到引脚上，最后将盖片套上引脚进行铆接的工艺顺序为易。因为两个盖片是没有方向而言的，所以可以一个工序把两个盖片一 次套入引脚。考虑到加工过程中不可避免的会出现废品，即
13、，某个工位可能没有实现装入，那它将影响后续装配，即使装配出来也是废品。所以需要在每个工位之间加入一道检测工序。它的目的在于，如果检测出前一工位产生误操作，程序将停止后续工序的进行，但对前面工序的加工不产生影响。这样可以减少废品率，节约时间和成本。 图 1.1 铆钉和盖板的结构 图 1.2 铆钉、盖板、盖片装配 本科生毕业论文 3 1.2 整体方案设计 由于对工艺的分析，本设计方案采取的是圆周型循环方式，如图 1.3 所示。总共可以分 10 个工位，且同时进行，中间放一个圆盘， R=20cm，每次旋转的角度为 30，大的旋转盘上依次放有 10 个工作台，每个工作台之间的角度也为 30，这样可以与
14、旋转盘的旋转角度相对应，之所以这样与接下去的工位对应有关。 10 个工位在旋转盘周围相隔 30，且距旋转盘边缘有一定的距离，以便旋转盘能够正常转动。每个工位在旋转盘径直方向对应一个工作台，这样每个工位在同一时间都可以工作，当旋转盘转过 30后，工作台转到下一个工位。这样从第一个工位开始，经过 10 个工位作为一个循环，一次循环完成后，产品将在第 9 个工位输出，次品将在第 10 个工位输出（总体方案工艺如图 1.4 所示）。具体工位工作情况如下： 工位 1：插第一个引角，它由振动料斗、光电感应器、传输带、插引角装置组成，且插好的引角具有一定的方向性； 工位 2：检测装置，也就工位 1 旋转 3
15、0后进行检测，检测工位 1 是不是已经有引角插入到工作台上，有的话就进行下一工位，如果没有将不做接下去的工作，逆时针转到工位 1后重新插引角； 工位 3：插第二个引角，这与工位 1 的工作情况基本相似，只是工位 1 以顺时针方向送料而工位 3 以逆时针方向送料，目的是为了使工位 1 与工位 3 所插的引角 相对（引角脚尖用一个弯曲，最后两脚尖的方向如图 1.3 所示对立 ） 图 1.3 两引角的对立关系图 工位 4：检测，工作情况与工位 2 相同，此时检测的是工位 3 是不是插上了第 2 个引角，如果没插不进行接下去的工位； 工位 5：放盖板，它由送料装置、光电感应器、输送带、翻转装置、板定位
16、装置、放板装置构成，盖板正面相对盖板反面（黑色）颜色淡一点，使盖板有方向地套在两个引角上； 工位 6：检测，检测工位 5 是否上板，已经上板就进行工位 7，假如未上板则不进行接下去的工位，到达工位 10 后将自动输引 角； 本科生毕业论文 4 插第一个盈角检测装置1插第二个盈角检测装置 2放盖板装置检测装置3放盖片装置检测装置4成品合成及输出废品输出工位 7：放盖片，它由送料装置、双轨输送带、放盖片装置组成，完成两盖片分别套在两引角上； 工位 8：检测，检测工位 7 是否已经上了两盖片。已经套上的话进行接下去的工位，没套上则不进行接下去的工位，进入工位 10 后输出； 工位 9：成品，它通过两
17、个槽套入两引角的角端，用一个压力压在盖片上，使引角、盖板、盖片三者连接起来，成为一个固定的整体，这样便形成产品，再自动把成品从工作台中拔出来，通过重力自动掉入导向管进入成品箱； 工位 10：退废品，把从前面几个检测装置中检测出来的废品退出循环过程（废品率很小）。 图 1.4 总体方案的工艺图 根据课题要求本人将针对其中的翻转装置和两孔定位装置给出具体的设计。本科生毕业论文 5 光电感应反馈为暗色接通机械手电源 伸手 夹板翻转180度再伸手张开手放板于原位手退回原位由单片机控制第二章 自动翻转装置设计 2.1 翻转装置的工作原理图 产品零件盖板存在着方向性，亮色的朝上，暗色的朝下。当输送带过来时
18、盖板还没有调整好它的方向，因此在空定位之前需使盖板的方向性正确，这就得使用翻转装置。翻转装置的形式很多，可以用机械手把盖板拿出来后翻转再把盖板放到原位，机械手复位，这里其中有一点得注意，当盖板翻转后插入输送带时应当在原来的位置上，这样才能保证每个盖板的方向都是 正确的。当用机械手来进行翻转时它由以下动作来完成（如图 2.1 所示）： 图 2.1 翻转装置原理分解图 其中光电感应部分还需根据反馈光光色由编程人员编程进行控制，使当反馈光为暗色时则发出命令接通机械手电源，接下去由继电器控制每一步骤；而当反馈光为亮色时则不做反应。由于生产效率定为每分钟 30 个，所以以上步骤需在 2 秒内完成，否则跟
19、不上其它工作的进度，那样将成不合格设计。一般来说，运用机械手进行翻转还是可行的，实际生产当中也经常使用到，而鉴于这么多烦琐的动作从而使我有了另一想法，直接在输送带上进行翻转，这将 节省好几个动作，而且理论上完全行的通。 本人设计的翻转装置的三部分组成工作原理图如图 2.2 所示，其中液压系统由它控制 动力源的工作状态，从而控制整个装置的工作状态，因此从某种意义上说它和光电感应器成为了翻转装置的大脑， 动力源所选取的是液压缸；传动机构选择的是滑块与齿轮的组合；执行机构它选用的是圆柱外齿轮，而中间的轨道与输送带轨道相同。以下将对各机构作具体设计。 本科生毕业论文 6 液压系统齿轮1齿轮2齿轮3连杆
20、滑块执行机构传动机构动力源液压缸活塞往复运动图 2.2 翻转装置的工作原理图 如图 2.2 所示，当活塞作往复平移时将使滑块也作往复运动，当连杆长度 L H+2r（ H为齿轮最高点 与滑块中心的距离）时，并控制好活塞的行程，滑块的往复运动也通过连杆带动了齿轮 1 作以 O1为圆心的转动，滑块的往复一次，齿轮 1 将旋转一周。再由齿轮 1 带动固定齿轮 2，而由齿轮 2 来带动执行机构（圆柱外齿轮 3）由于最后的翻转是将盖板翻转 180度，也就是说只转了半圈，而齿轮 1 则旋转了一周，因此可以得到其三个齿轮的齿数比为Z1： Z2： Z3=1： 2： 2 或 1： 1： 2 这里取 Z1： Z2： Z3=1： 1： 2 且取 Z1=10，则 Z2=10， Z3=20。 滑块与圆盘以及连杆三者之间的位置关系有一般的机械原理来定。如 2.3 所示，连杆实线位置 为活塞压缩到最顶点，虚线位置为活塞伸到最顶点，且在圆盘的正上方。根据机械原理分析，当滑块在这两个位置之间往复运动就能保证带动圆盘作圆周转动。定滑块在正上方时，它与圆盘的中心距为 H=15mm，而 R=20mm,由图中易知连杆长 L=2R+H=40+15=55mm， 2 2 2 2 27 5 1 5 7 4L R S H S m m ，即滑块的行程为 74mm。 图 2.3 滑块、连杆，圆盘三者位置关系分析
