自動涂膠機設(shè)計【含全套CAD圖紙和WORD說明書】

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1、陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 Shaanxi I'niversily of Technology 畢業(yè)論文（設(shè)計） 題 目 自動涂膠機的設(shè)計 學生姓名 學號 所在學院 機械工程學院 專業(yè)班級 機械設(shè)計制造及其自動化0000班 指導教師 完成地點 陜西理工學院 2010 年6 月 15 日 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 陜西理工學院本科畢業(yè)設(shè)計任務書 院（系） 機械工程學院 專業(yè)班級 機械設(shè)計制造及其自動化（機自0000） 學生姓名 一、 畢業(yè)設(shè)計題目 自動涂膠機設(shè)計 二、 畢業(yè)設(shè)計工作自 2009 年12 月9_日起至2010 年_6_月20 日止

2、 三、 畢業(yè)設(shè)計進行地點 ： 校內(nèi) 四、 畢業(yè)設(shè)計應完成內(nèi)容及相關(guān)要求： 應變式稱重傳感器在生產(chǎn)中有一道工序是對電路板部分進行涂膠封裝，目前工廠采用手動人工 涂膠的方法，生產(chǎn)效率低，為了提高生產(chǎn)效率，提高自動化生產(chǎn)水平，對不同系列傳感器的電路板 涂膠冋題，設(shè)計一臺自動涂膠機，實現(xiàn)涂膠工作的自動化。 具體任務如下： 1 、了解應變式稱重傳感器電路板封裝工藝、采用膠的性能、膠管結(jié)構(gòu)和不冋傳感器結(jié)構(gòu)、電 路板的尺寸大小，完成開題報告和英文資料翻譯。 2、研究傳感器電路板封裝工藝和電路板的結(jié)構(gòu)，確立自動涂膠機總體方案。繪制總體布局圖 1張。 3、設(shè)計涂膠機機械結(jié)構(gòu)，包

3、括涂膠機結(jié)構(gòu)設(shè)計、傳感器夾具設(shè)計、膠桶設(shè)計以及傳感器移動裝置 設(shè)計等，繪制機械部分裝配圖 1張。 4、控制系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計控制電路和控制程序。繪制電氣原理圖 1張，編寫控制程序。 5、搭建控制電路的實驗系統(tǒng)，調(diào)試程序。 6、編寫設(shè)計說明書1份，格式和字數(shù)滿足學院要求 ? 五、 畢業(yè)設(shè)計應收集資料及參考文獻： （1） 查閱有關(guān)電路板和應變式傳感器電路封裝要求、工藝制造規(guī)范 ； （2） （3） 六、 畢 1、2010.1.20-2010.3.20 查閱相關(guān)資料，撰寫開題報告 ，完成外文資料翻譯? 2、2010320-2010420 設(shè)計自動涂膠機機

4、械結(jié)構(gòu)，完成裝配圖和有關(guān)零件圖 3. 2010420-2010.5.20 設(shè)計自動涂膠機控制系統(tǒng)，完成電氣控制原理圖； 4. 2010.5.20-2010.6.15 編寫設(shè)計說明書，完善圖紙 程序,提交畢業(yè)設(shè)計資料（設(shè)計圖紙、設(shè)計說 明書等資料）和準備答辯資料，完成答辯工作 . 指導教師簽名 專業(yè)負責人簽名 學院領(lǐng)導簽名 批準日期 2010-03-05 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 自動涂膠機設(shè)計 作者：0 “(陜西理工學院機械工程學院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) ?機自000班，陜西 漢中723000) 指導教師： 【摘要】：本論文是自動涂膠機的設(shè)計。隨著競爭的日

5、趨激烈，市場的需求和企業(yè)的產(chǎn)品從相對穩(wěn)定型轉(zhuǎn)向動 態(tài)多變型，產(chǎn)品生產(chǎn)日趨個性化、產(chǎn)品的市場壽命日趨縮短，這些特點給制造業(yè)提岀了裝備自動化、柔性化的新要 求，自動涂膠機的發(fā)展就是其中一個。 傳感器的自動涂膠又是難點，在生產(chǎn)傳感器的過程中有一部分工藝是對傳感器中電路板的涂膠封裝，此次設(shè)計 的主要目的是把現(xiàn)有的傳感器生產(chǎn)工藝中的手工涂膠封裝部分進行自動化改良，提高傳感器的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量， 此次設(shè)計必須突岀結(jié)構(gòu)簡單、自動化程度高、便于操作、生產(chǎn)快的特點?通過分析此涂膠機的性能需求，采用計算 機輔助設(shè)計方式，以簡單、快速、節(jié)能作為此設(shè)計的設(shè)計的基本原則，設(shè)計了涂膠機的基本結(jié)構(gòu)、電路部分、控制 程序

6、的設(shè)計，并計算了各零件的結(jié)構(gòu)和尺寸， 繪出了 CAD的總體布局圖以及總體裝配圖。 本次設(shè)計采用了滾珠絲杠傳動以及氣動岀膠，因為其岀膠量精準，傳動可靠，涂膠、封裝迅速，能實現(xiàn)單人操 作，機器自動化完成所有動作，所需時間大大降低，基本功能都可以實現(xiàn)。 【關(guān)鍵詞】：涂膠機；傳感器；自動化 自蹄 - L 軸 耒 音看M TMCD 無朗(H) 送啤中▼ 共拿F 新崖文件夾 竝▼ JJ 't> Automatic Coater Design The author: 00 (GradeO, ClassOO, Major Mechanical Design and Ma

7、nufacturing Automation , Mechanical Engineering Dept.,Shaa nxi Un iversity of Tech no logy,Ha nzhong 723000,Shaa nxi ) ” Tutor:00 Summary :This paper is automatic glui ng mach ine desig n. With in creas in gly fierce competiti on, market dema nd and the compa ny's products from relatively stable

8、to the dyn amic and changeable type, production becoming more personalized, increasingly shorter product automation equipme nt,flexible new requireme nts, developme nt of automatic coat ing mach ine is one of them. The automatic adhesive sen sor is a challe nge, there are in the process of product

9、ion of the sen sor is part of the process of the sen sor circuit board coat ing package, the main purpose of the desig n is the existi ng manual manu facturi ng process sen sor coati ng seali ng portion automati on improveme nt, improve producti on efficie ncy and quality of the sen sor, the desig n

10、 must highlight the simple structure, high degree of automati on, ease of operatio n, product ion and quick ness. By an alyz ing the performa nee requireme nts of this gum ming mach ine, using computer-aided desig n methods, in a simple, fast, en ergy-savi ng desig n as the basic principles of this

11、design, the design of the basic structure of the coating machine, the circuit part of the desig n of the con trol program, and calculate the structure and size of the parts,CAD plotted overall layout and gen eral assembly draw in gs. The design I used a ball screw drive and pneumatic glue, because

12、of its volume of the plastic precise, reliable transmission, coating, packaging rapid, can achieve single operation, machine automation completed all actions, greatly reducing the time required for the basic function can be achieved. Categories : Coati ng mach ine; Sen sors;Automati on 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計

13、 目錄 1 緒論 1 1.1 本課題的研究目的與意義 1 1.2 自動涂膠機研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢 1 1.3 本課題的基本任務 1 2 自動涂膠機總體設(shè)計 3 2.1 自動涂膠機簡介 3 2.1.1 涂膠機的基本介紹 3 2.1.2 涂膠機的發(fā)展歷史 3 2.2 涂膠機的工作原理 3 2.3 自動涂膠機整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 2.4 電機的選取 5 2.4.1 Z 向電機的選取 5 2.4.2 X 向電機的選取 5 2.4.3 Y 向電機的選取 5 2.5 滾珠絲杠及絲杠螺母的選取 6 2.5.1 X 向滾

14、珠絲杠的選取 6 2.5.2 Y 向滾珠絲杠的選取 7 2.5.3 Z 向滾珠絲杠的選取 7 2.6 滾動導軌的選取 8 2.6.1 X 向?qū)к壍倪x取 8 2.6.2 Y 向?qū)к壍倪x取 8 2.7 電機的校核 8 2.9 變速齒輪的設(shè)計 10 2.10 氣動系統(tǒng) 10 2.11 夾具的設(shè)計 11 2.12 工作平臺 13 3 自動涂膠機控制系統(tǒng)設(shè)計 14 3.1 控制系統(tǒng)的選擇 14 3.2 PLC 技術(shù)與步進電機控制 錯. 誤！未定義書簽。 3.3 PLC 控制步進電機工作方式的選擇 錯誤！未定義書簽。 總

15、結(jié) 錯. 誤！未定義書簽。 致 謝 錯. 誤！未定義書簽。 參考文獻 16 II 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 1緒論 1.1本課題的研究目的與意義 稱重傳感器衡器上使用的一種力傳感器。電阻應變式稱重傳感器原理，它能將作用在被測物體 上的重力按一定比例轉(zhuǎn)換成可計量的輸出信號。不同使用地點的重力加速度和空氣浮力對轉(zhuǎn)換的影 響，稱重傳感器的性能指標主要有線性誤差、滯后誤差、重復性誤差、蠕變、零點溫度特性和靈敏 度溫度特性等。稱重傳感器應用前景十分廣闊，并在將來的研究和生產(chǎn)領(lǐng)域中起到重要的作用。其 中的電路板就是傳感器的大腦，而電路板封裝則是決定整個傳感器的質(zhì)量，然而這都工序也

16、制約了 傳感器的生產(chǎn)效率。 因此，在生產(chǎn)加工的整個過程中必須保證涂膠質(zhì)量， 現(xiàn)如今，國內(nèi)很多企業(yè)仍舊采用手工涂膠 的辦法，這種方式總是出現(xiàn)涂膠不均勻、膠浪費的現(xiàn)象，并有大量氣泡，影響涂膠質(zhì)量。涂布的好 壞很大程度上取決于操作者的技術(shù)，對于大批量生產(chǎn)的要求，手工很難保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。 在生產(chǎn)安全完成的前提下，要想批量生產(chǎn)傳感器，就必須提供自動化水平。原來人工涂膠的方 法生產(chǎn)效率低，難保證產(chǎn)品一致性，所以人工涂膠必然被自動化涂膠所取代。 1.2自動涂膠機研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢 隨著計算機、控制理論、電力電子和微電子的應用和發(fā)展，自動涂膠機應用領(lǐng)域日益廣泛，為 了實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效率和超低成本

17、的運行，自動涂膠機在各種不同的情況下與計算機、控制器、功率 變換器、傳感器等具有了諸多聯(lián)系，還往往要整合后級的負載和執(zhí)行機構(gòu)。 而現(xiàn)在，國內(nèi)外的涂膠機器人發(fā)展水平差距較大，從事研究、開發(fā)涂膠機器人在國內(nèi)的主要有 ： 哈爾濱工業(yè)大學、北京機械工業(yè)自動化研究所。他們既有從事自主研發(fā)生產(chǎn)涂膠機器人系統(tǒng)的，也 有的通過引進國外先進的機器人技術(shù)來生產(chǎn)的， 并通過對國外技術(shù)的消化開發(fā)自主 的涂膠機器人。 總之，存在以下特點：國內(nèi)生產(chǎn)的涂膠機器人雖然能夠應用于實際的涂膠工業(yè)生產(chǎn)，但大多是結(jié) 構(gòu)比較簡單，功能較少的小型涂膠機器人。這樣一來，實際應用的范圍受到限制，市場應用較少， 這樣也從另一個方面造成了

18、國內(nèi)生產(chǎn)的涂膠機器人技術(shù)不成熟、系統(tǒng)缺乏穩(wěn)定性等缺點，造成了惡 性循環(huán)。我國的機器人工業(yè)起步較晚，產(chǎn)業(yè)鏈不夠完整，特別是下游零部件生產(chǎn)長期制約著我國自 主生產(chǎn)、研究機器人技術(shù)，再許多機器人生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)方面，我國還處于起步階段，根本不能同 國外擁有先進的生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)相競爭。 在國外，對機器人的生產(chǎn)、研究起步較早，目前己經(jīng)取得了較大的發(fā)展。早在 1978年，Seaant Equipment and Engineering公司就推出了一種用于涂膠的簡單機械機構(gòu)。接著， ABB公司、口本安 川電機、口本FANUC也先后推出了自己研發(fā)、生產(chǎn)的用于涂膠工業(yè)的機器人產(chǎn)品，和國內(nèi)研發(fā)的 涂膠機器人相

19、比，國外研發(fā)的涂膠機器人性能更加優(yōu)良，精度高，自動化程度高，但是其缺點也很 突出，因距離較遠，出現(xiàn)問題時技術(shù)支持較差，不能及時解決出現(xiàn)的問題。 國內(nèi)正在積極推動高效級系統(tǒng)節(jié)能工程的開展和實施。 涂膠機、調(diào)速專用涂膠機、涂膠機系統(tǒng)節(jié) 能控制產(chǎn)品的開發(fā)和涂膠機及系統(tǒng)綠色節(jié)能技術(shù)等研究已成發(fā)展之勢。 目前國際上先進的涂膠機系統(tǒng)已集成了診斷、保護、控制、通訊等功能?？蓪崿F(xiàn)涂膠機系統(tǒng)的 自我診斷、自我保護、自我調(diào)速、遠程控制等。隨著我國制造業(yè)向更好的方向發(fā)展及工業(yè)化、信息 化、自動化融合，系統(tǒng)智能化發(fā)展成為必要趨勢。 1.3本課題的基本任務 應變式稱重傳感器在生產(chǎn)中有一道工序是對電路板部分進行

20、涂膠封裝，目前工廠采用手動人工 涂膠的方法，生產(chǎn)效率低，為了提高生產(chǎn)效率，提高自動化生產(chǎn)水平，對不同系列傳感器的電路板 涂膠問題，設(shè)計一臺自動涂膠機，實現(xiàn)涂膠工作的自動化。 第1頁共23頁 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 具體任務如下 : (1) 了解應變式稱重傳感器電路板封裝采用膠的性能、膠管結(jié)構(gòu)和不同傳感器結(jié)構(gòu)、電路板的 尺寸大小，完成開題報告和英文資料翻譯。 (2) 研究傳感器電路板封裝工藝和電路板的結(jié)構(gòu)， 確立自動涂膠機總體方案。 繪制總體布局圖 1 張。 (3) 設(shè)計涂膠機機械結(jié)構(gòu)，包括涂膠機結(jié)構(gòu)設(shè)計、傳感器夾具設(shè)計、膠桶設(shè)計以及傳感器移動 裝置設(shè)計等，繪制機械部分裝配圖

21、1 張。 (4) 控制系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計控制電路和控制程序。繪制電氣原理圖 1 張，編寫控制程序。 (5) 搭建控制電路的實驗系統(tǒng)，調(diào)試程序。 編寫設(shè)計說明書 1 份，格式和字數(shù)滿足學院要求。 第 2 頁 共 23 頁 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 2自動涂膠機總體設(shè)計 2.1自動涂膠機簡介 2.1.1涂膠機的基本介紹 涂膠機又稱為涂覆機，刮膠機、自動噴膠機等。主要用以將膠水涂在紡織品、紙盒、皮革或是| 木制品表面上的一種機械設(shè)備，現(xiàn)有的涂膠機有很多種款式，如 ：鼓式涂膠機、雙作用涂膠機、雙工 位升降涂膠機等。涂覆機是通過氣壓將膠水或者油漆之類的液體噴涂到所需要的產(chǎn)品上。設(shè)備采

22、用 了三軸聯(lián)動，自動化操作，同時配有電腦編程控制路徑噴涂。噴涂厚度和時間均可設(shè)定，簡單易操 作。 涂膠機適用的液體：各種溶劑、粘接劑、油漆、化學材料、固體膠等，包括硅膠、 UV膠、AB 膠、快干膠、環(huán)氧膠、絲固定劑、木工膠、厭氧膠、亞克力膠、防磨膠、水晶膠、灌注膠、喇叭膠、 瞬間膠、橡膠，油漆、密封膠、熱膠、潤滑脂、銀膠、紅膠、錫膏、散熱膏、防焊膏、透明漆、螺 搪瓷漆、亮漆、油墨、顏料等。 涂膠機用途：大多應用于玩具 （粘合，固定，布線，絕緣）；封箱、包裝；手袋皮具皮包；小型家電、 電線、接頭、接插件；音響、像框；標識標簽；小五金固定；小型紙品粘合與固定；小飾品、工藝品、發(fā)夾、 水球等；

23、電子產(chǎn)品固定、粘合、絕緣；其他需要用膠的手動或半自動運用。 2.1.2涂膠機的發(fā)展歷史 隨著科技的迅速推進，第一臺代替人工進行涂膠作業(yè)的涂膠機誕生了。自動涂膠機的發(fā)明以及 廣泛的應用，節(jié)省了人力和成本，實現(xiàn)了自動化、高精度，大大提高產(chǎn)品質(zhì)量?，F(xiàn)在我們將就涂膠 機的設(shè)計給大家做一個簡要介紹。 首先是涂膠機器人的組成部分。涂膠機器必不可少的三大系統(tǒng)是：執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和控制 系統(tǒng)。 涂膠機的執(zhí)行機構(gòu)主要負責執(zhí)行涂膠作業(yè)，驅(qū)動機構(gòu)能夠幫助執(zhí)行機構(gòu)更精確，更高質(zhì)的實現(xiàn) 涂膠，而這些當然還有賴于精密的控制系統(tǒng)。 執(zhí)行機構(gòu)由機械手和軀干兩部分構(gòu)成。機械手在作業(yè)過程中都是的呈直線運作。配合機械手

24、的 正確運動，一般選用直線液壓缸、交流伺服電動機、直流伺服電動機以及步進電動機等執(zhí)行機構(gòu)。 涂膠機的軀干是涂膠機的主體部分， 包括手臂、動力、執(zhí)行機構(gòu)的支架等都屬于涂膠機的軀干范疇。 涂膠機的第二大組成部分：驅(qū)動裝置。驅(qū)動機構(gòu)主要有四種：液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、電氣驅(qū)動 以及機械驅(qū)動。其中僅電氣、氣動驅(qū)動憑借著用膠量相對較少，氣源方便，保養(yǎng)簡單方便，并且節(jié) 約成本。 最后一部分就是控制系統(tǒng)了。為了保證涂膠操作簡單更加，高速精準。涂膠機的控制系統(tǒng)配備 了運動程序控制卡、脫機轉(zhuǎn)換板塊、 I/O線接口線、軟件 APP、脫機鍵盤、薄碼開關(guān)涂膠程式。這 樣的裝配的優(yōu)點就在于文件易于下載，方便資料管理便

25、捷。 在了解涂膠機的構(gòu)成后，還要了解的就是涂膠機的工作原理。涂膠機通過將壓縮空氣送入注射 器或者是膠瓶中，將膠壓進與活塞室相連的進給管中，利用壓力進行涂膠作業(yè)。當活塞處于上沖程 時，活塞室中就會填滿膠；當活塞向下推進滴膠針頭時，膠受到壓力便會從針嘴壓出。滴出的膠量 由活塞下沖的距離決定，可以手工調(diào)節(jié)，也可以通過編程進行控制。 自動涂膠機是從人工到自動化的一個重大變革。 它包含了機械、電氣、PLC控制程序的編寫等。 很好地詮釋了機電一體化技術(shù)應用。是機電一體化朝著智能化、模塊化、綠色化、高效化的最佳體 現(xiàn)。 2.2涂膠機的工作原理 結(jié)構(gòu)說明：本設(shè)計采用了 X、Y、Z三向運動的方式，其中

26、 X、Y向的移動通過膠頭下方的夾具 托盤來實現(xiàn)，Z向的移動通過膠頭來實現(xiàn)，所以全部用了三個電機，通過 PLC控制三臺電機，分別 做與其對應的運動，用來保證涂膠的厚度和均勻性，以確保其質(zhì)量。 圖2.1自動涂膠機原理圖 X , Y向運動必須要平穩(wěn)、精確，所以選擇了滾珠絲杠傳動，滾珠絲桿是將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直 線運動，或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運動的理想的產(chǎn)品。滾珠絲桿由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功 能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成直線運動，這是滾珠螺絲的進一步延伸和發(fā)展，軸承從滾動動作變成滑動動 作。由于摩擦阻力很小，滾珠絲杠副被廣泛應用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。 Z向是用來控制膠頭上下移動的，因為

27、涉及到膠頭會離工件很近，為了防止傳動誤差所導致膠 頭和工件的碰撞使膠頭被破壞或者涂膠的失敗， 所以要求傳動平穩(wěn)、精確，因此選擇絲杠螺母工作， 絲杠螺母有自鎖的功能，用來保證膠頭和工件的距離以及保證涂膠的厚度和均勻性。 通過改變Z 向電機的轉(zhuǎn)向，來控制 Z軸的升降，而達到工件所需涂膠的要求。 考慮到會有比較大型的傳感器，那樣導向機構(gòu)就會承載比較大，并需要傳動平穩(wěn)，所以 X、Y 向我選擇了滾動導軌，靈敏度高，且其動摩擦與靜摩擦系數(shù)相差甚微，因而運動平穩(wěn)，低速移動時 不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。定位精度高，重復定位精度可達 0.2卩m。摩擦阻力小，移動輕便，磨損小、精 度保持性好。 涂膠原理：壓縮

28、空氣送入膠桶，將膠壓進與膠管室相連的進給管中，然后進入與膠頭相連的膠 管中，因為要求出膠的量比較精準，所以在與膠頭相連的膠室中再設(shè)置一個氣壓裝置，當膠室的膠 充到一定的量的時候再選擇膠室中的氣壓裝置進行涂膠，用 PLC控制它們的轉(zhuǎn)換。 特點：效率高、涂布均勻、質(zhì)量有保證。 優(yōu)勢：可提高涂膠速度，改良涂膠環(huán)境，提高涂膠質(zhì)量。 2.3自動涂膠機整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 自動涂膠機裝置傳遞要求精度很高，滾珠絲杠增加了緊固螺釘，消除了軸向間隙，同時與鍵配 合下也消除了周向間隙，為了使涂膠機的結(jié)構(gòu)簡單，齒輪間隙的調(diào)整采用偏心軸套進行消隙。具體 結(jié)構(gòu)框架如下圖： 圖2.2涂膠機結(jié)構(gòu)框架 2.4電機

29、的選取 241 Z向電機的選取 步距角: 電機的選取原則是滿足精度要求即步距角，滿足輸出功率要求即轉(zhuǎn)矩問題。 ：——360 i/t=360 0.008 1/2 =1.5 其中： 1 ）脈沖當量 S =0.008 i=1.0 表2.1電機參數(shù) 步距角 相電廣 最翊轉(zhuǎn)矩 最高空載啟動頻率 3 1.5 27 3 0.S86 1800 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 工CD 夕陷0 長度 J軸徑 0.617X10^ 0.83 55 TO 6 因為膠頭的質(zhì)量不大，膠室也不會存有很多的膠，還有傳感器每次需要的涂膠量不是很多，故 選用步距角為1.50

30、/步，扭矩偏小點的便可以滿足要求，經(jīng)過計算，選用保持轉(zhuǎn)距為 0.686N ? m的 55BF003型步進電機，便可以滿足扭矩要求，所以選擇 55BF003型號的步進電機，就能滿足設(shè)計的 要求。 Z向連軸器的選?。? 結(jié)構(gòu)簡單且拆裝方便，所以 z向電機的輸出軸的軸徑選為 ①6,故采用過盈配合套筒聯(lián)軸器， 采用高壓油膨脹的方式使 V型套筒發(fā)生軸向竄動使兩軸連接在一起，具體結(jié)構(gòu)如圖所示： 第5頁共23頁 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第#頁共23頁 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 2.4.2 X向電機的選取 Fm=490/3N ,取螺 中拖板和上拖板加上涂膠裝置總重量

31、 乞50Kg,則滾珠絲杠上的平均工作載荷為 旋角偏大點，設(shè)螺旋升角 入=3.20則受力分析如下圖： 設(shè)周向分力為x N,則： 工=Fm tan，- 490/ 3 tan3.2 = 9.13N (D0/2) a = 30/2 10-3 9.13=0.137N 以上取值都是取最大可能值， 實際值一定比0.137N ? m小得多，為了安全起見，故選用70BF003 型號，保持轉(zhuǎn)距為 0.784N ? m的步進電機。 Y向電機的選取也必須滿足扭矩的大小，用來保證絲杠的正常運轉(zhuǎn)，可選取同一型號的電機。 且更有利于電路的控制，程序的編制也更加方便。 2.5滾珠絲杠及絲杠螺母的選取

32、傳動機構(gòu)要滿足傳動精度的要求，還要滿足高速、低噪聲和可靠性。所以我選擇了滾珠絲杠。 因為滾珠絲杠具有摩擦損失小、傳動效率高、精度高、軸向剛度高、不可自鎖具有傳動可逆性、使 用壽命長的特點。 2.5.1 X向滾珠絲杠的選取 通過設(shè)計的尺寸和材質(zhì)選取，計算出傳動滾珠絲杠要帶動重量為 ：Km=50X 9.8=490N,重物做水 平直線進給 運動，平均工 作載荷：Fm=1/3Mg=490/3N.滾珠 絲杠工 作長度 L=150mm.平均轉(zhuǎn)速 nm=200r/min,使用壽命L h =15000h,滾珠絲杠的材料為 CrWMn鋼，傳動精度要求：(T = ± 0.03 mm。 (1) 則計算載荷F

33、c : Fc 二Kf Kh Ka Km =1.2 1.0 1.1 500 = 660(N) 上述表達式中： K f ――載荷性質(zhì)系數(shù)，取 1.2介于無沖擊，平穩(wěn)運轉(zhuǎn)和一般運轉(zhuǎn)之間。 K h ――滾道實際硬度 HRC弟8HRC取1.0。 Ka ――精度等級 取1.1。 (2) 額定動載荷計算值： Ca =Fc 3 nmLh/1.67 10” 上述表達式中： Lh ――額定壽命(一般機床 Lh為15000h) nm ――平均轉(zhuǎn)速 通過查表可得到： Ca=Fc3 nmLh/1.67 103 =3274N (3) 根據(jù)Ca'選擇滾珠絲杠副，假設(shè)選用 Fc1型號， 按滾珠絲杠

34、副的額定動載荷 Ca等于或大于Ca'的原則，故選以下型號規(guī)格： FC1 —2005—2.5 和 FC1— 2004 — 2.0 考慮到各種因素，最后選用： FC1 —2005—2.5 FC1 —2005 - -2.5滾珠絲杠副數(shù)據(jù)為： 1 ）公稱直徑 D0=20mm 2）螺旋角 ■ =4 33 3）導程 P=5mm 4）滾珠直徑 d0=3.175mm 5）滾道半徑 R=0.52d0=1.651mm 6）絲杠內(nèi)徑 d仁 D0+2e-2R=16.7869mm 7）偏心距 e=0.707(R-d0/2)=0.004445mm （4） 穩(wěn)定性驗算 1） 臨界

35、載荷： 安全系數(shù)S二Fcr / Fm>[S],所以絲杠是安全的，不會失穩(wěn)。 2） 臨界轉(zhuǎn)速 ncr =9910 fc2dl/（ul）2 =1.76 108r/min n cr - nmax所以絲杠不會產(chǎn)生共振。 3） 此外絲滾珠絲杠還受 D0n值的限制 DOn=20X200=4000mmr/mi *70000 mmr/min 因此絲杠副工作穩(wěn)定。 （5） 效率驗算 滾珠絲杠副的傳動效率 n為： n = /tg（九 + P） =tg （4o33 x） /tg （4°33 / +4o40 x） =94.8% 上述表達式中：一一摩擦角 根據(jù)上述計算得： FC1-2005

36、-2.5各項性能均符合要求，可選用。 2.5.2 Y向滾珠絲杠的選取 由于Y向滾珠絲杠的工作載荷要比 X向滾珠絲杠小些，故用同一型號滾珠絲杠能滿足傳動要求。 2.5.3 Z向滾珠絲杠的選取 由于Z軸控制出膠的量的多少，且需要考慮突然斷電的情況，突然斷電需保證膠棒不漏膠所以 Z軸需要具有自鎖功能。所以我選擇了絲杠螺母傳動系統(tǒng)。使其保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 絲杠螺母的設(shè)計與自鎖驗算： 絲杠螺母的螺距為 2mm 公稱直徑為18mm 螺母的高度為 H=t d2=2.5為8=45,書取2.5整體式 旋合圈數(shù) n=H/P=45/4=11.25<12 螺紋的工作高度： h=0.5P=0.5>

37、4=2 mm 螺牙根部寬度 b=0.65P=0.65M=2.6 m 工作比壓 P 二 F/n d2hn=3/n 18 2 11 =0.0024MPa 自鎖的驗算： :'1 二 arctgf/cosa/2 二 arctg0.08/sos30/2 =4.73 導程角 r = arctgs/ -d2 二arctg2/二 18=2.02 乞 4.73 絲杠螺母可以自鎖，所以螺母適用。 絲杠螺母的效率計算： — 0.99 tg/tg(r ?)=0.99 tg2.02 /tg(2.02 4.73 )=29.5% 2.6滾動導軌的選取 2.6.1 X 向?qū)к壍倪x取 （1）行程長度壽命

38、Ts 4 3 Ts=2Lsn60Th/1000=2 區(qū)3 >4>60X1.5 丸。4/1。3 =1960Km 上述表達式中： Ls 工作單行程長度（ m）取300mm n 往復次數(shù)取300mm Th ――工作時間壽命取 15000h （2）計算動載荷 Ca = Ffw3 .. (Ts/K)mf；fcfh =1.04 104N 上述表達式中： F——作用在滑座上的載荷 m 滑座個數(shù) K ――壽命系數(shù)一般取 K=50Km 接觸系數(shù)取0.81 （每根導軌上的滑塊數(shù)為 2） ft ――溫度系數(shù)取1 （工作溫度低于100攝氏度） fh ――硬度系數(shù)取1 負載系數(shù)取1.

39、5 （無明顯沖擊或振動的中速運動場合取 1.5~2) 第9頁共23頁 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 既能滿足傳動 N.CM ) cm) 根據(jù)查表得動載荷選取 GDA-20型滾動導軌，外形參數(shù): AXhXL1=70^7^0 2.6.2 Y 向?qū)к壍倪x取 由于Y向?qū)к壦惺艿妮d荷比 X向?qū)к壍囊〉亩喙士蛇x用與 X向相同的導軌, 要求。 2.7電機的校核 電機方面的校核以 Z相電機校核為例： 步進電機最大徑轉(zhuǎn)矩 M jmax與步進電機的名義啟動轉(zhuǎn)矩 M mq的關(guān)系即： M mq = XM j max =0.866 0.686=0.594 N/cm 步進電機空載

40、啟動是指電機在沒有外加工作負載下的啟動。 步進電機所需空載啟動力矩可按下式計算： Mkg = Mka Mkf Mo 上述表達式中： M kg —空載啟動力矩 Mka —空載啟動時部件由靜止升速至最大快進速度，經(jīng)計算轉(zhuǎn)換到電機軸上的加速力矩（ M kf —空載時經(jīng)計算轉(zhuǎn)換到電機軸上的摩擦力矩（ N.CM ） M0 —因為絲杠預緊，折算到電機軸上的附加摩擦力矩 剛開始選擇電機型號時需要滿足步進電機所需空載啟動力矩小于步進電機額定啟動轉(zhuǎn)矩。即: Mkg 弓Mmq = XMjmax XMM mq/M jmax =0.866 （三相六拍） 加速力矩 M ka=JE =JXXM ka

41、 = = J2>2江兀 x2x10^/60t = 0.0465（N 上述表達式中： JS —傳動系統(tǒng)各部件慣量折算到電機軸上的總等效轉(zhuǎn)動慣量（ kg.cm2） ；—電機最大角加速度（rad/s2） nmax —運動部件最大快進速度對應的電機最大轉(zhuǎn)速( r/min ) t —運動部件從靜止啟動加速到最大快進速度所需的時間( s) vmax —運動部件最大快進速度(mm/mi n ) S p—脈沖當量(mm/脈沖 0 b—步進電機的步距角 空載摩擦力矩： Mkf=Gf' L/2 jin i=30 x 0.1 x 0.2/2 jiX 0.8 x 1=0.119(N?cm) 上述

42、表達式中： G—運動部件的總重力(N) i —齒數(shù)傳動降速比 f'—導軌摩擦系數(shù) n —傳動系數(shù)總效率。 取n =0.7-0.85 L —滾珠絲杠的基本導程(cm) 附加摩擦力矩：M0=FYJL0(1-n 02)/2 j n i=100*0.2*(1- 0.952)/2 j *0.8*1=0.387(N?cm) 上述表達式中： FYJ —滾珠絲杠預加載荷即預緊力 基本取Fm的1/3 Fm —為進給牽引力(N) n為滾珠絲杠未預緊時的傳動效率，基本取 n 0> 0.9 所以Mkg < Mmq符合要求 X軸的電機與Y軸電機的校核與 Z軸基本相同，下面只簡單的對它進行校核。

43、 Mmq= XMjmax=0.866 X.788=0.6824 Mkf= Gf L0/2 jn i=200*0.1*0.3/2 j *0.8*4=0.2977(N?cm) i =4 M0=FYJL0(1- t02)/2 jn i=250 x 0(39X212 jX 0.8 x 4=0.3636(N?cm) M mq=0.6824>M kf+M 0=0.6613 符合設(shè)計要求 所選步進電機型號參數(shù)合理。 2.8自動涂膠機彎臂螺栓強度的校核 圖2.5彎臂螺栓受力分析圖 先分析剪切力，因為 4個螺栓全部是對稱分布的，所以剪切力可以認為均分 。 F=mg=16 9.

44、8=156.8 Fs =F /4 =39.2 2 2 .二 Fs/A =Fs/二r2 =39.2/62二-0.346MPa ［.］=75MPa 三*［叮 d=12mm 這個尺寸完全可以符合要求。 彎臂要受到扭轉(zhuǎn)力的作用，它的扭矩為： M =F xL =156.8x0.22 = 34.496N m (1) 計算截面慣性矩： lz =hb3/12=0.14x0.13/12=1.17x10」 (2) 在截面的上、下邊緣，分別對其作用有最大拉應力和最大壓應力： btmax = M B 漢 0.08/ I z = 2.3M p %max M b 0.06/ Iz = 1.73Mp

45、 ?。圬危?75Mpa 二《［二］ ，d=12mm 這個尺寸滿足設(shè)計要求。 2.9變速齒輪的設(shè)計 自動涂膠機需要傳動效率高且傳動比非常穩(wěn)定， 用來保證涂膠的均勻性和穩(wěn)定性。 齒輪傳動具 有所有的這些特點而且結(jié)構(gòu)緊湊、工作很可靠、壽命比較長，所以選用齒輪傳動進行變速。 (1) 齒輪傳動系統(tǒng)設(shè)計 自動涂膠機用一級傳動齒輪變速，用來增大傳動的扭矩和平穩(wěn)性 傳動比為i=720/200=3.6壓力角a =18o 小齒輪：Z1=18 大齒輪：Z2=65 齒數(shù)互為質(zhì)數(shù) 由于小齒輪作懸臂布置故： *d =0.6 小齒輪的齒寬：b= dd1=0.6 x 24=14.4 mm 模數(shù)：mt

46、=d1/Z=1.26mm 取 m=1.5 齒高：h=2.25 x m=3.375mm (2) 幾何尺寸計算 1) 計算大、小齒輪分度圓直徑： d2 = Zr x m=18 x 1.5=27mm d2=Z2 x m=65 x 1.5=97.5mm 2) 計算中心距 a=(d〔，宀2)/2 = 62.25mm 3) 計算齒輪寬度 b= ' d d2 =0.6 x 27=16.2mm 圓整后取 B2 =16mm B1=21mm 2.10氣動系統(tǒng) 根據(jù)設(shè)計說明書中的要求所需力的大小來確定活塞桿上的推力和拉力。由此來選擇氣缸時應使 氣缸的輸出力稍有余量。若缸徑選小了，輸出力不夠，氣缸不

47、能正常工作；但缸徑過大，不僅使設(shè) 備笨重、成本高，同時耗氣量增大，造成能源浪費。在夾具設(shè)計時，應盡量采用增力機構(gòu)，以減少 氣缸的尺寸。 氣缸理論推力 F^irD2 *P/4 氣缸理論拉力 F2二嘰。2 -d2) -P/4 式中：F1 ---氣缸理論推力(N) F2--氣缸理論拉力(N) D ---氣缸鋼筒內(nèi)徑（mn） d ---氣缸活塞桿直徑（mr） P---氣缸工作壓力（N/cm2） 氣缸以上、下垂直形式安裝操作時，其實際向上推力約為理論推力的 85%即 F實際=F仆85% 由于氣缸推動活塞桿擠壓膠筒內(nèi)的膠受到阻力 Fz =12N Fl =Fz +0.85=14.12

48、N 根據(jù)差表可選CQ2B氣缸，鋼徑 30 查表得活塞d=6mm L =H +S+2K 式中：H =28 ； K =8； S = 49 代入得：L =93 活塞桿的長度丨為： L = A+WF +K + H +S=15 + 12+8+25 + 49 = 109 （其它外形尺寸可以根據(jù)表直接查出） 2.11夾具的設(shè)計 自動涂膠機要適應多類型的傳感器涂膠，所以現(xiàn)以 Lc7012稱重傳感器為例: 稱重傳彥器一單點式稱重鷲雄畫一口亦單點式稱重傳感器 型號：LC7012 第13頁共23頁 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第#頁共23頁 陜西理工

49、學院畢業(yè)設(shè)計 ?綜合精度高，恢期穩(wěn)定性辭 ?結(jié)枸簡單?安裝容易 ?四甬偏差已調(diào)整 *推薦臺面尺寸iJOOX^oOihm ?適用于電子天平、計數(shù)祎、包裝秤、 倉晶、醫(yī)藥等工業(yè)稱董和主聲遺程稱 重 圖2.6LC7012稱重傳感器 單位:M 圖2.7外形尺寸 根據(jù)查閱先關(guān)文獻，找出傳感器相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下表： 表2-1技術(shù)參數(shù) 蟲:豆 0. 3J. 0. 5, 1, 2, 3> B 建溟曰制尺寸 irufL 200 X 200 甑是輸出＜ ft. O-: mV/V 1 * CJ- 2 垂占平衡 %R, O- 丈1 %R. O. *

50、0. 02 非絨性 離乩O- 士 CL 02 陽 R. O_ ± 0. ￡12 壬宜性 %R, O- 1： CL 02 %R. O. ± 0. 02 正帯丄作遍度范囲 亡 北許工作:區(qū)度范國 P 1 -20^-1-70 遍底剜靈敏區(qū)即”向 %E, O, / 10 p CL 02 WK.O. /AO 9 ± 0. 02 推薦救勵電壓 VDC 10 且大數(shù)感電壓 VDC 15 輸入陽抗 jfl 4 10^ 10 觸出陰抗 ■Lt. 3&0 土 3 維鐮阻抗 Mli >5000 安全過載 %R. C_ 1呂口

51、 %R, C- 200 弓單性云件韜料 怡 防護等轂 IP 6 5 電纏絨長唉 m 6 3 遼：+ 卑：一 佶號 錄：+ 曰；一 機械加工、裝配和測量等加工工藝過程中零件的定位方案設(shè)計的關(guān)鍵問題是如何確定零件的側(cè) 面定位元件位置問題， Lc7012傳感器的有定位螺栓孔，根據(jù)其結(jié)構(gòu)夾具設(shè)計圖，如下圖所示：圖 圖2.8 Lc7012傳感器夾具圖 第16頁共23頁 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第#頁共23頁 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 2.12工作平臺 為了提高效率，所以使用如下圖所示的工作平臺，一次可以裝四個傳感器，

52、進行涂膠工作，大 大的提高了效率。 圖2.9工作平臺截圖 3自動涂膠機控制系統(tǒng)設(shè)計 3.1控制系統(tǒng)的選擇 由于本次設(shè)計的自動涂膠機要適應工廠的復雜條件和不同的技術(shù)要求所以選擇 PLC Fx2N系列 是Fx系列PLC家族中最先進的系列。由于 Fx2N系列具備如下特點：最大范圍的包容了標準特點、程 式執(zhí)行更快、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模 塊，它可以為你的工廠自動化應用提供最大的靈活性和控制能力，所以我對 PLC進行型號選擇：對 象機、電、液之間的配合，提出被控對象對三菱 PLC控制系統(tǒng)的控制要求，確定控制方案，擬定設(shè) 計任務書。

53、 如何確定三菱PLC的輸入/輸出設(shè)備：根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的全部輸入設(shè)備 （如： 按紐、位置開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)及各種傳感器等 ）和輸出設(shè)備（如：接觸器、電磁閥、信號指示燈及其它 執(zhí)行器等），從而確定與三菱 PLC有關(guān)的輸入/輸出設(shè)備，以確定 PLC的I/O點數(shù)。 三菱PLC分配I/O點并設(shè)計三菱分析被控對象并提出控制要求 ：詳細分析被控對象的工藝過程 及工作特點，了解被控 PLC外圍硬件線路：（1）分配I/O點，畫出PLC的I/O點與輸入/輸出設(shè)備 的連接圖或?qū)P(guān)系表，該部分也可在第 2步中進行。 （2）設(shè)計PLC外圍硬件線路，畫出系統(tǒng)其 它部分的電氣線路圖，包括主電路和

54、未進入 PLC的控制電路等。由 PLC的I/O連接圖和PLC外圍電 氣線路圖組成系統(tǒng)的電氣原理圖。到此為止系統(tǒng)的硬件電氣線路已經(jīng)確定。 三菱PLC程序設(shè)計：（1）程序設(shè)計，根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，采用合適的設(shè)計方法來設(shè)計三菱 PLC程序。程序要以滿足系統(tǒng)控制要求為主線，逐一編寫實現(xiàn)各控制功能或各子任務的程序，逐步 完善系統(tǒng)指定的功能。除此之外，程序通常還應包括以下內(nèi)容：1）三菱PLC初始化程序。在三菱PLC 上電后，一般都要做一些初始化的操作，為啟動作必要的準備，避免系統(tǒng)發(fā)生誤動作。初始化程序 的主要內(nèi)容有：對某些數(shù)據(jù)區(qū)、計數(shù)器等進行清零，對某些數(shù)據(jù)區(qū)所需數(shù)據(jù)進行恢復，對某些繼電 器進行置

55、位或復位，對某些初始狀態(tài)進行顯示等等。 2）三菱PLC檢測、故障診斷和顯示等程序。這 些程序相對獨立，一般在程序設(shè)計基本完成時再添加。 3）三菱PLC保護和連鎖程序。保護和連鎖是 程序中不可缺少的部分， 必須認真加以考慮。 它可以避免由于非法操作而引起的控制邏輯混亂。 （2） 三菱PLC程序模擬調(diào)試 程序模擬調(diào)試的基本思想是， 以方便的形式模擬產(chǎn)生現(xiàn)場實際狀態(tài)， 為 程序的運行創(chuàng)造必要的環(huán)境條件。根據(jù)產(chǎn)生現(xiàn)場信號的方式不同，模擬調(diào)試有硬件模擬法和軟件模 擬法兩種形式。 1）硬件模擬法是使用一些硬件設(shè)備 （如用另一臺PLC或一些輸入器件等）模擬產(chǎn) 生現(xiàn)場的信號，并將這些信號以硬接線的

56、方式連到 PLC系統(tǒng)的輸入端，其時效性較強。 2）軟件模擬 法是在三菱PLC中另外編寫一套模擬程序，模擬提供現(xiàn)場信號，其簡單易行，但時效性不易保證。 模擬調(diào)試過程中，可采用分段調(diào)試的方法，并利用編程器的監(jiān)控功能。 三菱PLC硬件實施：硬件實施方面主要是進行控制柜 （臺）等硬件的設(shè)計及現(xiàn)場施工。主要內(nèi)容 有：（1）設(shè)計控制柜和操作臺等部分的電器布置圖及安裝接線圖。 （2）設(shè)計系統(tǒng)各部分之間的電氣 互連圖。（3）根據(jù)施工圖紙進行現(xiàn)場接線，并進行詳細檢查 ，由于程序設(shè)計與硬件實施可同時進行， 因此三菱PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計周期可大大縮短。 三菱PLC聯(lián)機調(diào)試：聯(lián)機調(diào)試是將通過模擬調(diào)試的程

57、序進一步進行在線統(tǒng)調(diào)。 聯(lián)機調(diào)試過程應循 序漸進，從三菱 PLC只連接輸入設(shè)備、再連接輸出設(shè)備、再接上實際負載等逐步進行調(diào)試。如不符 合要求，則對硬件和程序作調(diào)整，通常只需修改部份程序即可。 全部調(diào)試完畢后，交付試運行。經(jīng)過一段時間運行，如果工作正常，程序不需要修改，應將程 序固化到EPROM中，以防程序丟失。 V0 蕩卒單元 擴序 單元 牯屏 UO ft# A 出 璽號 A 出 Mt A It 出 w A 111 出 Nt A 出 & a 1BM a s 16 a U 1&M a s 0 a

58、 24 & 24 1BM a B 0 16 32 8 32 1BM a a 0 24 40 16 6 1BM a s ￡ 0 24 16 16 IBM s B 8 8 32 16 1B 32M is 16 32 16 24 蹩IM is 16 0 8 4G 16 32 32M 1B 1B 6 16 46 16 40 1S 16 0 24

59、 5￡ 2A a 1&M a B 16 0 32 ZA u 32M ia 16 a 0 40 24 24 IBM a B 16 ie 46 24 24 32M 16 1B 8 8 48 24 24 4fiM 0 24 0 0 48 24 40 4?M 24 24 0 16 64 24 56 48M 24 24 0 3￡ 80 24 72 48M 24

60、 24 0 4fi se 3Z a 1SM a B 創(chuàng) 0 40 32 w IBM a B 24 B 4B 32 1B 32M 10 16 0 4S 32 32 IBM a B 0 0 24 24 64 32 32 32M 1E IB 飛 is 21 32 32 B4M 32 32 cl 32 40 IBM a B 0 & 24 24 72 圖3.

61、1技術(shù)參數(shù) 根據(jù)需要的技術(shù)參數(shù)，選取 F<2N -32MT-001 : 圖 3.2 Fx2N -32MT-001 參考文獻 [1] 吳宗澤.機械零件設(shè)計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010. [2] 丁玉蘭.人機工程學[M].北京：北京理工大學出版社， 2011 . [3] 鄧昭銘，張瑩.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社.2011 . [4] 劉雪玲，唐克生.工程制圖及AutoCAD[M].大連：大連理工大學出版社， 2011. [5] 劉民清.簡易涂膠機的研制[J]，工藝裝備報，2004.02(11) : 4-5. ⑹ 鄭洪生.氣壓傳動[M].北京：機

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