螺钉自动上料及拧紧装置结构设计.docx

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录1前言...............................................................................................................................................-1-............................................................................................................-1-................................................................................................-1-............................................................................................................-2-........................................................................................................................-2-........................................................................................................................-2-................................................................................................................-3-2总体方案设计....................................................................................................................................-4-.....................................................................................-4-.............................................................................................................................-4-.............................................................................-6-.........................................................................................-6-................................................................-8-..............................................................................................................-8-...........................................................................................................-10-...................................................................................................-10-3螺钉自动上料装置的设计...........................................................................................................-13-...............................................................................................................-13-...................................................................................................................-13-...............................................................................................................-15-...............................................................................................................-15-...............................................................................................................-16-...................................................................................................-16-...................................................................................................................-16-...................................................................................................................-16-........................................................................................................................-17-.......................................................................................................................-17-...................................................................................................................-17-4自动拧紧装置的设计....................................................................................................................-19-...........................................................................................................-19-...........................................................................................................................-19-...........................................................................................................-19-5结论..............................................................................................................................................-21-参考文献...............................................................................................................................................-22-致 谢...............................................................................................................................................-23-,而且对各种资源的消耗也是值得重视。在科技发展日新月异的如今社会中,自动化技术的发展,自动化装配技术也由此诞生。伴随着现代工业的发展和人民生产生活水平的提高,对装配技术的要求也越来越高,这是由于保证产品质量、延长产品使用年限、合理调整装配顺序和流程、尽可能减少体力劳动,以满足装配周期要求、提高装配效率、降低成本等。我们所接触到的产品,大到汽车,小到手机,都离不开一种紧固件,叫做螺钉,它的作用是将相关零部件连接在一起,所以说螺钉的自动化拧紧工作是整个工业自动化里面的一项重要的内容,在自动化产线及制造业生产当中具有重要意义。传统的螺钉人工装配工作效率非常低、操作员的劳动强度大、产品质量参差不齐,效率不稳定。在装配生产线上,人工操作已经完全不能够适应社会发展的要求。在这种情况下,螺钉自动上料及拧紧装置在企业现实生产过程中扮演重要角色。它使生产线能够快速高效地生产。本课题正是在这样的工业背景下,设计了一种螺杆自动上料上紧装置,该装置包括给料机、物料分离器、输送机构、电源和上紧装置等,实现了螺钉的自动上料及自动拧紧,提高了装配质量和效率。、科学研究机构对螺钉自动上料及锁紧装置展开了广泛且深入的自适应研究。国外自动螺钉供给系统设备的领先公司是日本的quicher、kohbyoJiafuJingbin、意大利的BC等制造业强企。他们敢于自动将自动旋心安装在一起,虽然它们都有自己的独特优点,但也并不是完全不同的,相同点比如有,自动螺丝供给装置分为三部分:用于存储和供应螺钉的进给器,用于分开螺丝的隔料机构以及用于传送螺丝的输送轨道。我国还自主开发了一些用于自动流水线的自动螺丝进给装置。举个例子,我国的西安飞机公司自主研究出了系统装置,即:振动螺旋送料装置,它是通过研究进口的自动螺丝进给器制成的,螺钉供给装置的供给机构产生了振动,在内置的水平横梁上放置了六个振动垫圈,通过沿着夹具滑动抓具从振动盘的排出口中选择每个螺钉。然后将螺丝发送到指定的输送轨道。然后,在气流的作用下,将螺杆输送到输送槽,然后将螺杆与输送槽输送到下一个工位。该系统可以使自动装配线无法正常生产。姜帆,杨振宇,何佳兵等[1]使用自然参数矢量计算螺钉在孔中的允许倾斜角度。描述了螺钉子筛选过程中可能会出现的不同情况。研究证实了该设计结构易懂,安全可靠。它可以保证成功率而且扩展原始加工中心的功能。绍炎,钟健,熊伟棠等[2]以机载电子设备常用材料螺纹和常用规格标准件为对象,分析了影响螺钉拧紧力矩-1-的因素,确定了保证力矩,计算了螺钉拧紧力矩,并采用实验验证的方法。螺纹副连接条件下的推荐拧紧力矩值。李阳,桑龙[3]针对螺杆自动装配机械手放置的特点,以LM系列PLC为控制平台,完成了硬件配置、IO点分配、梯形图编程等实验操作,运行稳定,基本实现。从上面的研究可以发现,目前我国的螺钉自动上料及拧紧装置设计则较少,很多情况下还需操作工人手工操作,具有劳动量大、效率低的特点,经查阅文献了解到螺钉自动上料和拧紧装置的主要结构包括:螺钉自动上料装置,隔料机构,输料机构,螺钉接受器,螺钉拧紧装置。[4]较为详细地论述了在自动供钉装置中,给料器是其重要的部件。零件给料器的设计有两个重要的标准必须达到。第一点,是自由进给速度的变动应该较少,不然进料器将会堵塞带来麻烦,最终导致过度磨损损坏。更重要的是,所有零件进入机器的时候,都要指向同一个方向。给料器中,既有能供应多种部件并进行定向的,也有不能进行的。有些给料器只能处理有限范围的零件。因此,研究者应着重重视研究给料器的可靠性。零件给料机一般分为:转盘给料机、涡轮给料机、叶轮给料机、升降板式给料机、滚筒给料机、振动给料机等。,任康,姜红明[5]分析了隔料机构的原理和组成,要指出的是,该机构与进给器协作以分离物体,即,将在特定方向上有序排列的零件一个一个地分离,并将它们分别送到组装或加工位置。送料器可以布置螺钉,使得螺钉根据一定方向和间隔在输送轨道上成排布置。然后,由于在每个组装或加工过程中仅使用一个螺钉,因此分隔器将单个螺钉分开。典型的物料分离机构是线性往复板(PIN)型,爪型,旋转型和砂轮型。,可以专门设计送料机构构型,此工况下零件只能排成一条直线,位于与出料口连接的刚性轨道上。除了输送轨道的功能外,它还具有储藏室的功能,可以存储一定数量的零件。其结构应根据零件的形状,尺寸和加工要求来确定。输送机构的常见形式为:U形输送轨道,T形输送轨道和平板输送轨道。从不同的工况条件出发,总结得到不同输料轨道各自的优缺点:-2-表1-1输料轨道的对比名称 优点 缺点U型输料轨道 排除故障容易 零件容易堆积,阻塞输料轨道闭合式输料轨道开式输料轨道板式输料轨道避免零件脱离轨道排除故障比较简单结构简单,制造方便,故障排除不方便零件容易重叠零件容易堆积、,使用最广泛的焊接螺钉配件加工和焊接安装专用机械设备(焊接加工螺钉装置)主要方式有两种:一种主要螺钉焊接加工安装刀,另一种的方式是根据客户需求私人定制,能够自动使螺钉上料和拧紧螺钉的装置。该螺钉装配机因其具有较高的效率、可靠性、性价比高等特征,在制造业等各种行业中应用非常普遍。王辅鼎[6]着重介绍了机械手能够实现物体的抓取并代替人工完成生产工作,可以减轻人类工作负担,同时机械动作可以保证每次执行的相同性,提高生产率。而将拧紧装置与机械手相结合,可以丰富拧紧装置的功能性,使其在完成螺钉自动上料工作之后进行生产劳动,提高智能化程度与生产效率,具有高速度、高精度、平稳性好等优点。-3-,加工过程主要分为螺钉送料、工件定位、夹具加紧、拧紧螺钉等步骤。该震动装置的每一个细节都很值得注意。至于怎样实现螺钉的自动上料,通过查阅文献,最终决定采取振动盘这一震动装置,并且上料轨道的剔除机构是十分必要的,用于实现每一个螺钉的排序和指向固定;故决定设计一款集合多种装置的多功能机械装置,该机械手采用步进电机驱动载物转盘,从而将螺钉送到待加工的位置,然后可以利用气缸加夹具和压板来实现夹紧螺钉和剔除废料的步骤。该系统主要流程图如图2-1所示。图2-1系统整体流程图-4-该设计从左往右看依次为:①振动盘,它是通过电磁感应,实现电磁振动和复位弹簧实现螺钉和工件有序定向排列;②加工操作台,装置内容主要是相对复杂的多功能电机控制隔料机构,工作实现固定和加紧工件。③拧紧装置,通过气缸带动螺钉匙前后运动,电机控制螺钉匙作旋转运动来达到拧紧螺钉的动作要求。,振动盘的顶盘在电磁力和弹力的相互反复作用下作上下振动,螺钉会在振动产生的离心力的作用下,沿着振动盘内壁的料道向上作螺旋运动。紧接着就是通过剔除机构,再被输送至加工操作台待拧紧。同时,在输送的过程中,螺钉的顺序也是固定的。会自动实现定向排列,到达上料机械手的料道上为止。从振动盘出来的螺钉通过上料轨道的作用运动到和载物转盘的槽口相对,并在上端螺钉的压力下,刚好扣进载物转盘的凹槽内。电机带动载物转盘旋转经过恒定角度,到达待加工位置;气缸带动夹具向下移动,将固定螺钉和工件固定在载物转盘和螺钉转盘的槽口上并夹紧。气缸带动夹具向上移动,然后夹具松开。料斗的选择与规格需要注意如下几点:(1)螺旋料道升角α。工件在料道上运动的平均速度会随着α的减小而增加,其料道的圈数也会随之增多。若α的大小增加到自己的上限时,工件将不能继续向上运动。一般取α=15°-45°。(2)螺旋料道升距t。在实际加工时,t的值不应该取得太大,若t太大,α也将会过大,这显然不是本研究希望得到的结果。若α取值恒定不变,t越大,料斗直径就会越大。通常,t的取值以无法使两个工件同时并排通过为标准,取:t= +s (2-1)在式(1)中:h—工件在料道上的高度,mm;s—料道板的厚度,mm。(3)在料道中径Dm和外径D。α和t可以确定Dm的大小,如式子(2)所示:Dm =txtan α(2-2)在确定Dm的数据,可以根据公式(3)求得D的数据:D = Dm +b+2e (2-3)在(3)式中:b为滑道的宽度,单位是mm;e为料斗的壁厚,单位是mm。对于细长的工件,根据式(4)修改料斗的直径:D≥(7~10)L (2-4)在(4)式中:L为工件的长度,单位是mm。(4)料盘盘底的中凸角θ。振动盘的底部应该是有一定坡度的锥形,有利于使螺钉轻易地进入螺旋槽上。θ的范围一般是170°-176°。对于隔料机构来讲,旋转式隔料机构的结构相对简单,加工和制造也比较容易,物体运动频率低,输料比较可靠,又因为此自动上料装置水平放置,因此选择旋转式隔料机构。此外,该装置是要将螺钉运送到输料轨道末端,对气缸和夹具的可靠性要求比较高。其动作方式在第三节中做了详细的描述。-5-。ug这一伟大发明是由西门子公司创造的。不同于其他的三维软件的是,。它的功能十分强大,甚至可以实现各种复杂造型的建构。该软件已经得到了业内的广泛认可,并且是最成功的CAD/CAM软件之一。本文利用该软件对自动上料和拧紧装置整体结构进行建模,首先对各个独立零件进行三维造型,然后从上到下,按照顺序对机构进行依次逐个装配,装配后的机构的三维模型如图4-1所示。图2-1装置一般视图整个装置包含振动盘、剔除机构、传送机构、载物转盘、拧紧装置等,其中给料器内置直流电机,隔料机构包含转盘、电机和支架,拧紧装置包含螺钉匙、减速电机和气缸等,减速电机起到传输动力的作用,转轴带动螺钉匙拧紧螺钉。通过气缸带动螺钉匙前后运动,电机控制螺钉匙作旋转运动来达到拧紧螺钉的动作要求。其原理图如图2-2所示。-6-