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壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢(xún)Q 197216396 或 11970985 桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)設(shè)計(jì) 總計(jì)：畢業(yè)論文 頁(yè) 表格： 表 插圖： 幅 指導(dǎo)教師： 評(píng)閱人： 完成日期： 摘 要 螺紋連接是日常生活中常見(jiàn)的鏈接緊固方式，螺絲裝配占全部裝配量的1/3，因此提高螺絲的裝配效率在如今人力匱乏、要求高效率的社會(huì)背景下具有重要的意義。桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)是能完成螺絲自動(dòng)鎖付的機(jī)械，能大大的節(jié)約裝配時(shí)間，提高裝配效率。目前，桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)正朝著高速度、高效率、低摩擦的方向發(fā)展，以適應(yīng)不斷提高的市場(chǎng)需求。在桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的設(shè)計(jì)、制造以及應(yīng)用方面,我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)水平相比仍有較大差距,國(guó)內(nèi)在設(shè)計(jì)制造自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的過(guò)程中存在著很多不足。 本文是關(guān)于桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的設(shè)計(jì)，首先對(duì)桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的概述；接著對(duì)機(jī)器的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括擰緊力矩的計(jì)算，電動(dòng)螺絲刀的選型，橫向移動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等；然后進(jìn)行了液壓系統(tǒng)及液壓缸的設(shè)計(jì)，對(duì)需要的零件進(jìn)行了選型；最后用PLC對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行編程的設(shè)計(jì)，并用宇龍機(jī)電仿真軟件進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)的模擬。 本文對(duì)桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，完成了整體的機(jī)械結(jié)構(gòu)及液壓部分的設(shè)計(jì)，并繪制了對(duì)應(yīng)的原理圖及結(jié)構(gòu)圖紙。 關(guān)鍵詞:自動(dòng)鎖螺絲機(jī);結(jié)構(gòu)；液壓 Abstract Thread connection is a common link fastening method in daily life. Screw assembly accounts for 1/3 of all assembly. Therefore, it is of great significance to improve the assembly efficiency of screws in the social background of lack of manpower and high efficiency. The desktop automatic lock screw machine is a machine that can complete the automatic locking of screws, which can greatly save assembly time and improve assembly efficiency. At present, the desktop automatic locking screw machine is developing towards high speed, high efficiency and friction to meet the increasing market demand. In the design, manufacture and application of the desktop automatic locking screw machine, there is still a big gap compared with the advanced level in our country. There are many shortcomings in the process of designing and making automatic lock screw machine in China. This paper is about the design of a desktop automatic lock screwdriver. First, a brief overview of the desktop automatic lock screwdriver is made, and then the overall structure of the machine is designed, including the calculation of tightening torque, the selection of the electric screwdriver, the design of the lateral moving mechanism, and so on. Then the hydraulic and hydraulic cylinders are set up. Finally, the design of the hydraulic system is programmed by PLC, and the motion simulation is carried out with Yulong electromechanical simulation software. This paper has designed a desktop automatic locking screw machine, completed the design of the mechanical structure and hydraulic parts of the whole, and drew the corresponding schematic and structural drawings. Keywords: Automatic locking screw machine; structure; hydraulic pressure 目 錄 1. 緒論 1 1.1課題來(lái)源及研究目的和意義 1 1.2桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 1 1.3論文的主要內(nèi)容及章節(jié)安排 2 2. 桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)總體設(shè)計(jì) 3 2.1總體設(shè)計(jì) 3 2.2工作原理 4 3. 桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 3.1擰緊力矩的計(jì)算與電批選型 6 3.2導(dǎo)軌的選型 10 3.3橫向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 11 4. 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 14 4.1液壓系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 14 4.2液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算 15 4.3液壓泵及電動(dòng)機(jī)的選型 17 5. 機(jī)電系統(tǒng)及PLC的設(shè)計(jì) 18 5.1PLC控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)介 18 5.2液壓控制電路的設(shè)計(jì) 18 5.3液壓部分PLC設(shè)計(jì) 19 5.4宇龍液壓控制系統(tǒng)仿真 21 結(jié)論 24 參考文獻(xiàn) 25 致謝 26 附錄Ⅰ 27 附錄Ⅱ 31  壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢(xún)Q 197216396 或 11970985桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)設(shè)計(jì) 1. 緒 論 1.1課題來(lái)源及研究目的和意義 工業(yè)的快速發(fā)展帶來(lái)了一場(chǎng)新的革命，繼西方資本主義國(guó)家生產(chǎn)研發(fā)出第一款桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)之后，德國(guó)的施耐辭公司也看到了桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的利潤(rùn)與市場(chǎng)所在，投入了相當(dāng)大的人力和精力來(lái)開(kāi)發(fā)研制自動(dòng)桌面式鎖螺絲機(jī)，并且于二十世紀(jì)中期投入到了世界各國(guó)的市場(chǎng)中。當(dāng)前，全世界各大桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的生產(chǎn)廠(chǎng)商為了提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，都大力進(jìn)行桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)工作。現(xiàn)在國(guó)外著名的工業(yè)生產(chǎn)品牌中，都有桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的生產(chǎn)與銷(xiāo)售，桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。有一點(diǎn)值得注意的是，桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的市場(chǎng)，由最初的日本，歐洲，已經(jīng)逐步滲透到北美市場(chǎng)及亞洲大部分需要完成螺絲鎖付的場(chǎng)合中。因此當(dāng)今生產(chǎn)加工桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的企業(yè)比配的設(shè)備也越來(lái)越占據(jù)著主流趨勢(shì)。西方資本主義國(guó)家有巨大的桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)銷(xiāo)售市場(chǎng)，因此桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)生產(chǎn)工業(yè)也是西方資本主義國(guó)家的機(jī)械工業(yè)之一。 自動(dòng)鎖螺絲機(jī)也叫自動(dòng)送鎖螺絲機(jī)、自動(dòng)擰螺絲機(jī)、自動(dòng)螺絲機(jī)、自動(dòng)打螺絲機(jī)、自動(dòng)螺絲緊固系統(tǒng)等。自動(dòng)鎖螺絲機(jī)根據(jù)不同的工作方式：分為手持式和桌面式的結(jié)構(gòu)，是由系統(tǒng)完成螺絲的送料，氣動(dòng)或電動(dòng)螺絲刀完成螺絲的擰緊到位，應(yīng)用廣泛，具有以下應(yīng)用特點(diǎn): 　1.高效批量2. 高可靠性及穩(wěn)定性；3. 智能化，連續(xù)送料,定扭矩,可選擇提供記數(shù)功能,防漏打功能.螺絲滑牙及浮鎖檢測(cè)。 桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)自從上世紀(jì)九十年代開(kāi)始就陸續(xù)地被應(yīng)用在機(jī)械方面，但傳統(tǒng)的桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)由于傳動(dòng)精度不高，速度緩慢，有好多工廠(chǎng)仍然采用人工鎖緊的方式，這種人工鎖緊的方式勞動(dòng)效率低下，所以此次設(shè)計(jì)的桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)，在傳統(tǒng)的桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，應(yīng)用合理的結(jié)構(gòu)以及動(dòng)力機(jī)構(gòu)，來(lái)完成螺絲鎖付的任務(wù)。 1.2桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 國(guó)外的桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)技術(shù)始于六十年代，到七十年代逐漸發(fā)展成熟，八十年代中期，大部分桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)都可以實(shí)現(xiàn)螺絲的自動(dòng)鎖緊工作。泰國(guó)金衫公司生產(chǎn)的臥式桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)，鎖緊力矩可調(diào)。八十年代中后期的一、兩年，桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的研發(fā)技術(shù)發(fā)展到了鼎盛時(shí)期，從而誕生了世界上一些著名的桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)家。1987年，日本最大的桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)加工公司把桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)投放市場(chǎng)，獲得成功。美洲的一些公司也將新開(kāi)發(fā)的桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)投入亞洲市場(chǎng)并取得了巨大的成功。桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)自1795年被發(fā)明以來(lái)，經(jīng)過(guò)兩個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，已被世界各國(guó)的桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)加工行業(yè)廣泛采用。特別是第三次工業(yè)革命帶來(lái)了新材料、新技術(shù)的應(yīng)用，使桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的發(fā)展步入了一個(gè)新紀(jì)元。隨著時(shí)代的發(fā)展，桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)在國(guó)內(nèi)外將會(huì)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。下圖即為如今國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)的桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的圖片： 圖1-1 桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)產(chǎn)品圖 1.3論文的主要內(nèi)容及章節(jié)安排 本文主要對(duì)桌面式自動(dòng)鎖螺絲做了整體的設(shè)計(jì)。首先是對(duì)桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的背景及發(fā)展的介紹；其次，是對(duì)整體的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括總體方案的設(shè)計(jì)，機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及PLC部分的設(shè)計(jì)。 論文的章節(jié)安排是：第1章是緒論，介紹了課題的來(lái)源及桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)。第2章為總體方案的設(shè)計(jì)，包含總體方案的選擇及工作原理的敘述。第3章為機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括螺紋的基礎(chǔ)知識(shí)介紹，擰緊力矩的計(jì)算，電動(dòng)起子的選擇，導(dǎo)軌的選擇，橫運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。第4章為液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包含液壓原理圖的設(shè)計(jì)，液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算及相應(yīng)的元件的選型。第5章為機(jī)電系統(tǒng)及PLC的設(shè)計(jì)，包括PLC系統(tǒng)的簡(jiǎn)要說(shuō)明，液壓程序的設(shè)計(jì)說(shuō)明及宇龍機(jī)電仿真運(yùn)行情況的說(shuō)明。最后是整體的總結(jié)。 2.桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)總體設(shè)計(jì) 2．1總體設(shè)計(jì) 桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)有多種構(gòu)造，按結(jié)構(gòu)分可分為轉(zhuǎn)盤(pán)式，多軸式，龍門(mén)框架式等，按電動(dòng)螺絲刀的工作方式可范圍吸附式和吹送式。本次設(shè)計(jì)的桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)采用了龍門(mén)式的的結(jié)構(gòu)，主要采用了機(jī)電液相結(jié)合的技術(shù)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)如果要完成自動(dòng)鎖螺絲的任務(wù)，首先需要將固定在Z軸方向的電批即電動(dòng)螺絲刀移動(dòng)到規(guī)定位置。當(dāng)電批移動(dòng)到指定位置后，便可以通過(guò)電動(dòng)螺絲刀的旋轉(zhuǎn)完成螺絲鎖付的任務(wù)。 總體的設(shè)計(jì)包含如下的幾個(gè)方面：桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，液壓體系的設(shè)計(jì)及機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 工件放在Y軸上，通過(guò)Y軸及橫向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，使得電動(dòng)起子移動(dòng)到要鎖付的螺絲孔的上方，通過(guò)Z軸的液壓缸的移動(dòng)，使得電批下移。電批移動(dòng)完成后，通過(guò)其旋轉(zhuǎn)完成螺絲鎖付的任務(wù)。Y軸和橫向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)只需要執(zhí)行簡(jiǎn)單的移動(dòng)傳輸任務(wù)，可以通過(guò)絲杠傳動(dòng)，同步帶傳動(dòng)等方式完成。根據(jù)市場(chǎng)的情況，暫時(shí)選用同步帶輪的運(yùn)動(dòng)完成移動(dòng)任務(wù)。 z軸的移動(dòng)可以通過(guò)氣壓控制，液壓控制或同步帶輪的方式實(shí)現(xiàn)。若用氣壓傳動(dòng)，則可以使用氣缸供能，通過(guò)蓄力彈簧的配合可以實(shí)現(xiàn)z軸的上下移動(dòng)。若利用同步帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，則需要配用電機(jī)帶動(dòng)同步帶輪，并配合使用相應(yīng)的導(dǎo)軌部件，也可以實(shí)現(xiàn)z軸的移動(dòng)。當(dāng)采用液壓系統(tǒng)控制Z軸的移動(dòng)時(shí)，可以通過(guò)液壓缸控制滑臺(tái)的移動(dòng)，通過(guò)導(dǎo)軌與滑塊的配合，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)Z軸部件的上下移動(dòng)。 參照實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)情況及四年的課程學(xué)習(xí)情況，現(xiàn)決定采用液壓控制來(lái)完成z軸的移動(dòng)。根據(jù)要求，液壓控制部分需要完成快速前進(jìn)，慢速前進(jìn)，回退的任務(wù)，故選用雙作用單活塞桿的液壓缸。若要進(jìn)行液壓驅(qū)動(dòng)，就需要相應(yīng)的液壓缸，液壓泵等部件。在本次設(shè)計(jì)中，按照給定的不同運(yùn)動(dòng)速率對(duì)液壓缸的直徑及活塞桿的直徑進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。確定了液壓缸之后，還需要對(duì)液壓泵及電機(jī)進(jìn)行選型。其他元件按需求進(jìn)行選用。液壓滑臺(tái)的動(dòng)作圖如圖2-1所示。 圖2-1液壓滑臺(tái)的工作圖 機(jī)電系統(tǒng)的控制可以由多種方法實(shí)現(xiàn)，如傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制，現(xiàn)代化的PLC控制等。由于傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制具有使用元件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差，維護(hù)費(fèi)用高等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，越來(lái)越滿(mǎn)足不了現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)。同時(shí)，考慮到PLC控制的迅速發(fā)展及便捷化，所以確定本次設(shè)計(jì)中的機(jī)電系統(tǒng)的控制采取PLC的控制。 圖2-2PLC程序設(shè)計(jì)流程圖 若要在機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)部分完成對(duì)液壓系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先需要對(duì)PLC控制系統(tǒng)做一個(gè)整體的了解，只有了解了其整體的工作原理及流程，才能更好的進(jìn)行應(yīng)用。然后，根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況大致判斷出輸入輸出的端口數(shù)；再憑借端口的數(shù)量對(duì)PLC的型號(hào)進(jìn)行初步的選擇。當(dāng)PLC型號(hào)選定后，需要定好確定的輸入輸出的端口圖，并繪制端口對(duì)應(yīng)表和接線(xiàn)圖，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的電路元器件的連線(xiàn)圖，依照要求進(jìn)行PLC梯形圖的編制。運(yùn)用宇龍機(jī)電仿真系統(tǒng)，按照電路元器件連線(xiàn)圖進(jìn)行電路連接，并輸入對(duì)應(yīng)的梯形圖程序段，完成機(jī)電系統(tǒng)的控制。PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程圖如圖2-2所示： 2.2工作原理 本次設(shè)計(jì)的桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的工作原理為：將工件安放在Y軸上，通電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)過(guò)Y軸和橫向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的同步輪運(yùn)動(dòng)，同步輪轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)使得同步帶進(jìn)行移動(dòng)?；瑝K通過(guò)壓緊塊與同步帶相固定，同步帶移動(dòng)，滑塊就會(huì)隨之移動(dòng)，這樣，通過(guò)y軸和橫向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，就會(huì)得使電動(dòng)螺絲刀位于待鎖付位置的上方。完成鎖螺絲任務(wù)的電批安裝在Z軸方向的液壓滑臺(tái)上，在啟動(dòng)液壓滑臺(tái)的工作電源后，首先Z軸運(yùn)動(dòng)部件會(huì)快速前進(jìn)；當(dāng)較為接近鎖付工件時(shí)，就需要改為慢速前進(jìn)，以免定位不準(zhǔn)，破壞工件；當(dāng)?shù)竭_(dá)要求鎖付螺絲的位置時(shí)，滑臺(tái)就停止移動(dòng)。電動(dòng)螺絲刀此時(shí)已將到位，啟動(dòng)電動(dòng)螺絲刀的電源，電動(dòng)起子開(kāi)始工作，完成預(yù)定的螺絲鎖付的任務(wù)。螺絲鎖付完成后，電批停止工作。電動(dòng)螺絲刀的工作完成后，就可以切斷其電源。這時(shí)需要Z軸的運(yùn)動(dòng)部件返回到原位，為再一次的工作做好準(zhǔn)備。只要按下滑臺(tái)回退開(kāi)關(guān)，液壓滑臺(tái)就會(huì)在液壓缸的作用下回退到原始的位置，這樣就全部完成了本次的鎖螺絲的任務(wù)，各部件也回到了原位，以方便進(jìn)行下一次的工作。 桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的整體結(jié)構(gòu)圖如圖2-3所示： 圖2-3桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖 3. 桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1螺絲擰緊力矩計(jì)算及電批選型 3.1．1螺紋正確旋合的條件及要求 螺紋連接是我們生活中常用的緊固連接方式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，價(jià)格便宜等多種優(yōu)點(diǎn)。但是，要想螺絲緊固件可以正確地?cái)Q緊在一起，它們?nèi)匀恍枰獫M(mǎn)足某些條件。 要想使內(nèi)外螺紋能夠準(zhǔn)確的旋合，必需滿(mǎn)足下列的條件：內(nèi)外螺紋的線(xiàn)數(shù)、旋向、螺距、導(dǎo)程、大徑和牙型均相同。 螺紋連接也需要滿(mǎn)足一定的技術(shù)要求： （1） 對(duì)螺紋緊固件進(jìn)行固定時(shí)，嚴(yán)禁打擊緊固件或使用不合適的旋具和扳手?jǐn)Q緊；完成螺紋的緊固工作后，要保持螺釘槽、螺母和螺釘、螺栓頭部等螺紋緊固件不被毀壞或損傷，即要保證其本身及與之配合的機(jī)械結(jié)構(gòu)均不被破壞。 （2） 對(duì)于沒(méi)有預(yù)緊力要求的螺紋連接，可以使用合適的扳手?jǐn)Q緊螺絲，操作者的經(jīng)驗(yàn)和感覺(jué)可以用來(lái)確定預(yù)緊力是否被正確的施加。而對(duì)于有規(guī)定擰緊力矩要求的螺紋緊固，應(yīng)采取合適的力矩扳手進(jìn)行緊固。 3.1.2參數(shù)設(shè)定 根據(jù)所給定的要求可知要鎖付的螺絲為公稱(chēng)直徑為2mm——4mm的螺絲即為M2.0——M4.0的螺絲。鑒于螺絲有3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10幾個(gè)不同的等級(jí)，為了后續(xù)設(shè)計(jì)的統(tǒng)一性及計(jì)算的便利性，決定只采用一種等級(jí)的螺絲，現(xiàn)選取為4.6級(jí)的螺絲，即本次設(shè)計(jì)的桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)只針對(duì)等級(jí)為4.6級(jí)的公稱(chēng)直徑為M2.0——M4.0的螺絲。 3.1.3鎖緊螺絲的扭矩計(jì)算 要完成規(guī)定的螺絲鎖付任務(wù)，就需要對(duì)電動(dòng)起子進(jìn)行選型。電動(dòng)螺絲刀的選型主要是對(duì)其扭力值得選取及通用螺絲直徑的選擇。螺絲的直徑已經(jīng)選定，還需要對(duì)擰緊力矩的大小進(jìn)行計(jì)算。 擰緊螺絲的力矩由三個(gè)部分所組成，第一部分由升角產(chǎn)生，用來(lái)產(chǎn)生預(yù)緊力使螺栓桿伸長(zhǎng)；第二部分為螺紋副摩擦，約占40%；第三部分則為支持面摩擦，約占50%。由此數(shù)據(jù)可知，在擰緊力矩中螺紋副摩擦和支持面摩擦約占整體力矩的90%。螺紋連接的擰緊力矩的一般用以下的公式進(jìn)行計(jì)算： ， （3-1） 式中：M--------擰緊力矩（N·M）； K--------阻力系數(shù)； D--------螺紋的公稱(chēng)直徑（MM）； F--------預(yù)緊力（N）。 對(duì)于阻力系數(shù)的 ，行業(yè)中已有成型的體系規(guī)范。參閱《機(jī)械加工工藝員設(shè)計(jì)手冊(cè)》——一般螺栓擰緊力矩，可以得出表3-1阻力系數(shù)參考表： 表3-1阻力系數(shù)參考表 K值參考表 摩擦表面情況 K值 有潤(rùn)滑 無(wú)潤(rùn)滑 精加工表面 0.10 0.12 一般加工表面 0.13-0.15 0.18-0.21 表面氧化 0.20 0.24 鍍鋅 0.18 0.22 干燥的粗加工表面 0.26-0.30 K值可依據(jù)加工情況的不同從上表中選出。 通常來(lái)說(shuō)，預(yù)緊力F一般取破壞載荷的60%~80%，而破壞載荷為屈服極限與有效面積的乘積。對(duì)于不同的制造材料，有不同的對(duì)應(yīng)要求。預(yù)緊力計(jì)算公式如下： 碳素鋼： ， （3-2） 合金鋼： ， （3-3） 式中：----------螺栓材料的屈服極限,Mpa； ----------螺栓危險(xiǎn)截面的面積，2。 （3-4） 現(xiàn)采用公共的數(shù)值，即。 （3-5） 查閱資料可知，對(duì)于等級(jí)為4.6級(jí)的螺絲來(lái)說(shuō)，其材料的公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度可達(dá)到400MPa級(jí)，屈強(qiáng)比值取為0.6，則公稱(chēng)屈服強(qiáng)度可達(dá)：400×0.6=240MPa，即4.6級(jí)的螺絲屈服極限的為240MPa。對(duì)于公稱(chēng)直徑為M2.0---M4.0的螺絲，其危險(xiǎn)截面面積為 ： ， （3-6） 即為A11=3.14mm2。 ， （3-7） 即A12=12.56mm2。 代入給出的預(yù)緊力計(jì)算公式可得:, ， （3-8） 。 （3-9） 根據(jù)現(xiàn)在一般的加工情況，現(xiàn)采用一般加工表面無(wú)潤(rùn)滑的情況，查表3-2-1阻力系數(shù)參考表可取K值為0.2。代入公式，計(jì)算可得: M11=0.2×2×753.6×10-3=0.30144≈0.30N·M， （3-10） M12=0.2×4×3014.4×10-3=2.41152≈2.4N·M。 （3-11） 經(jīng)過(guò)以上的計(jì)算可知，螺絲的擰緊力矩應(yīng)在0.30 N·M—2.4N·M，這是電動(dòng)螺絲刀的選擇依據(jù)。根據(jù)計(jì)算的情況，并考慮市場(chǎng)售賣(mài)電動(dòng)螺絲刀的情況，現(xiàn)選擇奇力速公司的電批，其具體型號(hào)及規(guī)格為P1L-TKS-2500LS，扭矩為0.49-2.45N.M之間。產(chǎn)品的具體形狀如圖3-2所示，具體的技術(shù)參數(shù)表見(jiàn)3-2。同系列的電動(dòng)螺絲刀的扭力的參照?qǐng)D如圖3-3所示： 圖3-1電動(dòng)螺絲刀 表 3-2電批的技術(shù)參數(shù)表 技術(shù)參數(shù)表 型號(hào) P1L-TKS-2500LS 輸入電壓 AC220V-240V 50/60HZ 扭力 （kgf.cm） 5.00-25.00 (Lbf.in) 4.34-21.68 (N.m) 0.49-2.45 扭力精度 (%) 正負(fù)5% 扭力調(diào)整 無(wú)段式 額定電流 50W 空轉(zhuǎn)速 (r.p.m) 1000 通用螺絲直徑 (mm) 機(jī)械牙 2.6-4.0 自攻牙 2.6-3.5 重量（g） 600 長(zhǎng)度 (mm) 267 ESD(Anti-Static) — UL(CUL)認(rèn)證 — CE認(rèn)證 — CCC認(rèn)證 — ROHS — 圖 3-2電批扭力曲線(xiàn)圖 對(duì)于該種型號(hào)的電動(dòng)螺絲刀，其整個(gè)扭力可調(diào)整的范圍為0.49-2.45N·M之間，滿(mǎn)足本次螺絲鎖付的力矩的要求。扭矩的精度為正負(fù)5%?？蓮V泛應(yīng)用于一般產(chǎn)品的螺絲裝配和鎖緊作業(yè)中，最好用于直徑小于5mm的木螺釘和鐵螺釘?shù)牟僮?。電?dòng)螺絲刀內(nèi)部有其自己的電動(dòng)機(jī)，故不需要在進(jìn)行另外的配備與選型，只要配備有對(duì)應(yīng)的電源就可以使電動(dòng)螺絲刀工作。 3.2導(dǎo)軌的選型 因?yàn)殡妱?dòng)螺絲刀是通過(guò)電批固定板安放在電批安裝板上，而電批安裝板則與Z軸的滑塊的安裝板固定在一起，這樣滑塊在Z軸導(dǎo)軌上移動(dòng)時(shí)，就會(huì)使得電動(dòng)起子完成在Z軸方向的移動(dòng)，所以需要對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行選擇。 導(dǎo)軌又可稱(chēng)之為線(xiàn)軌，線(xiàn)性滑軌，能夠起到支承和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件沿著一定軌跡運(yùn)動(dòng)的作用，一般用在做直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合中。按照運(yùn)動(dòng)件和接觸件的不同的摩擦性質(zhì)可以分成滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌： （1）滑動(dòng)導(dǎo)軌 從字面上進(jìn)行理解，在此種情況下，導(dǎo)軌面和滑塊之間為滑動(dòng)摩擦，即導(dǎo)軌和滑塊直接接觸，兩接觸面之間的摩擦為滑動(dòng)摩擦。 其特點(diǎn)是：導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度高，不會(huì)出現(xiàn)間隙，能自動(dòng)補(bǔ)償磨損。導(dǎo)軌整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本較低。但是由于倆接觸面是滑動(dòng)摩擦，所以其摩擦阻力會(huì)相對(duì)較大，因此相比于其他類(lèi)型的導(dǎo)軌而言，其磨損較快。由于摩擦較大，在低速運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。該類(lèi)型的導(dǎo)軌適用于作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。 （2）滾動(dòng)導(dǎo)軌 滾動(dòng)導(dǎo)軌副中加入了滾動(dòng)體和與之配合的相應(yīng)部件，可以把導(dǎo)軌與接觸面的摩擦由滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)摩擦。 其特點(diǎn)是：在滑塊與導(dǎo)軌之間放入適當(dāng)?shù)臐L動(dòng)體，摩擦的性質(zhì)發(fā)生了轉(zhuǎn)變，這樣就會(huì)降低二者之間做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦阻力，從而獲得較好的傳動(dòng)精度。但是由于其部件較多，結(jié)構(gòu)相對(duì)而言就會(huì)更加復(fù)雜一些，這就會(huì)使得加工比較困難，也增加了制造成本。 桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的z軸的導(dǎo)軌只需要完成導(dǎo)向的任務(wù)即可。根據(jù)導(dǎo)軌的不同特點(diǎn)，將Z軸暫時(shí)選定為直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌系列。根據(jù)機(jī)床的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)初步選擇： (1)直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副; (2)導(dǎo)軌上的滑塊數(shù)為4； (3)導(dǎo)軌的材料為不銹鋼。 初步確定為具有定位孔的標(biāo)準(zhǔn)滑塊式直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌，型號(hào)為SSEBN10-95。其規(guī)格如下表所示： 表3-3導(dǎo)軌參數(shù)表1 型式 L 滑塊尺寸 Type H W L1 B C S*L L2 K Cb 不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格SSEBN 10 204 20 30 15 10 M3*3 19 7.8 0.3 型式 定位孔尺寸 導(dǎo)軌尺寸 Type N C2 T2 W1 W2 H1 Ca d1*d2*h F G(L尺寸固定型) 不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格SSEBN 10 10 2.5 9 5.5 5.5 0.3 3.5*6*3.5 20 7.5 表3-4導(dǎo)軌參數(shù)表2 導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)圖如下： 圖3-3導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)圖 對(duì)于這種導(dǎo)軌，由于它本身具有定位孔，所以可以有效縮短裝配時(shí)間，使定位的重復(fù)性更高。滾動(dòng)體為滾珠，滑塊上設(shè)置有保持器（金屬絲），防止?jié)L珠下落。如果需要重新組合滑塊與導(dǎo)軌之間的匹配，則不能保證徑向游隙和精度，因此不推薦這種操作。使用時(shí)，請(qǐng)務(wù)必將導(dǎo)軌和滑塊的基準(zhǔn)面對(duì)齊，以保證導(dǎo)軌的精確度。不要擅自接長(zhǎng)滑軌，這將導(dǎo)致導(dǎo)軌無(wú)法正常使用。導(dǎo)軌的輕微變形可以通過(guò)安裝和緊固來(lái)校正，不會(huì)造成使用中的問(wèn)題。 3.3橫向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 考慮到實(shí)際的設(shè)計(jì)情況，桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的橫向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)只需要能完成左右的移動(dòng)即可。根據(jù)現(xiàn)在市場(chǎng)上已有的自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的結(jié)構(gòu)可知，橫向的移動(dòng)一般采用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠傳動(dòng)或同步帶輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)?？紤]到絲杠具有制作難度大，成本高，不能自鎖等特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)中擬定采用同步帶輪傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)。 橫向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)為：電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，帶動(dòng)與之相連的同步輪運(yùn)動(dòng)，同步輪帶動(dòng)同步帶移動(dòng)。故只需要將z軸模塊固定在x軸滑板上，然后用壓緊機(jī)構(gòu)將其與固同步帶固定，這樣當(dāng)同步帶移動(dòng)時(shí)固定在其上的z軸機(jī)構(gòu)即可隨之完成移動(dòng)。 參考已有的同步帶輪的型號(hào)及現(xiàn)有的桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的選型情況，現(xiàn)選定同步輪為米思米HTPA16S5M100同步輪。該種型號(hào)的同步帶輪節(jié)距為5mm，齒數(shù)為16，齒形為圓弧齒。相比于梯形齒而言，圓弧齒的傳動(dòng)精度更高，從而使機(jī)械設(shè)備具有更高的定位精度。S5M系列的同步輪具有傳動(dòng)精確、平穩(wěn)、無(wú)噪聲，工作時(shí)無(wú)滑動(dòng)現(xiàn)象，具有恒定的傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率高等多種優(yōu)點(diǎn)，故一般機(jī)械常采用此類(lèi)帶輪。HTPA16S5M100同步輪配備有其自己的同步帶，故不需要另外選擇同步帶。 根據(jù)同步輪的運(yùn)動(dòng)要求，選定57系列步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力源。具體型號(hào)為SST59D110X。其參數(shù)如下： 表3-5步進(jìn)電機(jī)參數(shù)表 步進(jìn)電機(jī)參數(shù)表 型號(hào) 步距角 電壓 電流 電阻 電感 保持轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 引線(xiàn)數(shù) 重量 機(jī)身長(zhǎng)（L） deg V A/? Ω/? Mh/? N.m g.cm2 Pin kg mm SST59D110X 1.8 3.3 1.4 2.35 7.5 870 145 4 0.51 42 對(duì)于HTPA16S5M100同步帶輪，其齒數(shù)為16，齒距為5mm，則其轉(zhuǎn)一圈的距離為：。 （3-12） 電機(jī)用步距角為1.8度的兩相步進(jìn)電機(jī)，那么電機(jī)完整的旋轉(zhuǎn)一圈需要輸入200個(gè)脈沖。那么對(duì)于給定的電機(jī)的一個(gè)脈沖，電機(jī)軸端的同步帶輪所配的同步帶的行程為80/200=0.4mm，即步進(jìn)電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一步，z軸部件移動(dòng)0.4mm。用戶(hù)可以通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)的輸入的脈沖量，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)x軸移動(dòng)距離及移動(dòng)方向的控制。 根據(jù)運(yùn)動(dòng)及導(dǎo)軌選用的要求要求，橫向移動(dòng)裝置的導(dǎo)軌選為米思米SXRZ24系列直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌。具體型號(hào)為：SXRZ24-220。其參數(shù)表如3-6所示： 表3-6導(dǎo)軌參數(shù)表 標(biāo)準(zhǔn)滑塊型 H L 滑塊尺寸 W L1 B C S*L L2 K T 24 650 34 56.8 26 26 M4*6 40 19 10 滑塊尺寸 導(dǎo)軌尺寸 油嘴 H1 W1 W2 沉孔 F G 安裝孔 E T1 d1*d2*h ?3 3 6 13 15 9.5 3.5*6*4.5 60 20 導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)圖如圖3-4所示： 圖3-4導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)已經(jīng)選定的電機(jī)和導(dǎo)軌等參數(shù)，進(jìn)行力的校核，看所選擇的導(dǎo)軌是否滿(mǎn)足要求。由力的計(jì)算公式可得：,可知 。 （3-13） 代入數(shù)據(jù)得。 （3-14） 由于z軸部件的質(zhì)量較小，該值滿(mǎn)足本機(jī)構(gòu)的要求，故選型合適。 整體的構(gòu)件為龍門(mén)框架式的結(jié)構(gòu)，但由于整體機(jī)構(gòu)的質(zhì)量較小，所以一般的框架均能滿(mǎn)足要求。橫向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)整體需要立柱進(jìn)行支撐固定?，F(xiàn)采用GB4080鋁型材來(lái)制作立柱，這樣既可以滿(mǎn)足要求機(jī)構(gòu)的支撐固定的要求，又可以適當(dāng)?shù)慕档驼w機(jī)械的質(zhì)量。 4. 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1液壓系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的要求，液壓滑臺(tái)應(yīng)能夠完成快速前進(jìn)，慢速前進(jìn)，原位暫停，回退的工作過(guò)程。憑借此限定要求，設(shè)計(jì)出如圖4-1的液壓原理圖： 圖 4-1液壓原理圖 如上圖所示，整個(gè)液壓回路由3個(gè)液壓閥，一個(gè)雙作用單桿液壓缸，液壓泵，電動(dòng)機(jī)及油箱組成。 液壓滑臺(tái)的工作流程包括快速前進(jìn)，慢速前進(jìn)，原位暫停和后退?；瑝K的快速前進(jìn)由電磁換向閥3和4控制。緩慢的前進(jìn)由閥2和4控制，并且回退時(shí)由閥4控制。當(dāng)啟動(dòng)按鈕按下時(shí)，滑臺(tái)控制電機(jī)啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)給液壓泵供能，液壓泵向液壓回路供油。此時(shí)控制電路中電磁鐵YY1和YY3得電，電磁式三位四通換向閥和電磁式二位二通電磁閥打到左邊，即左位接通。壓力油通過(guò)三位四通電磁閥流入液壓缸的左腔。從液壓缸右室流出的油通過(guò)閥3和4流入左腔，形成差動(dòng)快速回路，使滑塊快速前進(jìn)。當(dāng)?shù)竭_(dá)快前進(jìn)終點(diǎn)SQ2時(shí)，控制電路中電磁鐵YY3被斷開(kāi)，二位二通電磁閥復(fù)位，液壓缸右室的油通過(guò)油路中的節(jié)流閥2流入油箱，速度也隨之下降。滑臺(tái)繼續(xù)下降并改為緩慢移動(dòng)。當(dāng)?shù)竭_(dá)SQ3時(shí)，電磁鐵YY1和YY3被切斷，液壓閥均返回中間位置。此時(shí)，滑塊移動(dòng)被停止?；_(tái)的停止時(shí)間可以通過(guò)時(shí)間繼電器來(lái)控制。在停止時(shí)間內(nèi)，電批開(kāi)始工作，完成螺絲鎖付的任務(wù)。在停止時(shí)間結(jié)束后，電磁鐵YY2得到電，電磁式三位四通換向閥向右撞擊，即閥的右位置被接通，液壓泵向液壓缸的右側(cè)供給油，左腔通過(guò)閥4直接流回油箱，滑臺(tái)退回原位置。一輪加工完成，重新啟動(dòng)后可以開(kāi)始新一輪的加工過(guò)程。 電磁鐵的運(yùn)行順序如表4-1所示，表中“+”代表電磁鐵獲取電能，“-”代表電磁鐵失去電，具體情況如下： 表4-1電磁鐵動(dòng)作順序表 工作要求 電磁鐵 YY1 YY2 YY3 快速前進(jìn) + — + 慢速前進(jìn) + — — 工作停留 — — — 快速后退 — + — 4.2液壓缸的計(jì)算 由于液壓滑臺(tái)要完成快速進(jìn)給，慢速進(jìn)給，回退的要求，故應(yīng)選擇雙作用單活塞桿的液壓缸，用以構(gòu)成差動(dòng)回路，完成設(shè)計(jì)要求。在本次設(shè)計(jì)中，由于滑臺(tái)和電動(dòng)螺絲刀的質(zhì)量都較小，且桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)屬于一般類(lèi)機(jī)床機(jī)械，采用中低壓液壓缸即可。根據(jù)數(shù)據(jù)，對(duì)于中低壓缸，額定壓力通常在2.5MPa和63MPa之間，壓力暫時(shí)為2.5MPa。不考慮壓力損失，進(jìn)油口壓力為2.5MPa,即P1=2.5MPa。 根據(jù)加工要求及市場(chǎng)現(xiàn)狀，現(xiàn)規(guī)定液壓缸的計(jì)算參數(shù)如下：快速前進(jìn)時(shí)的速度為V3=3.6m/s,慢進(jìn)速度為V1=1.3m/s,快退速度為V2=2.0m/s，進(jìn)油口壓力P1=2.5MPa，出油口壓力P2=0MPa,流量為Q=25L/Min,容積效率和機(jī)械效率分別為0.98和0.97。由下列公式可計(jì)算出液壓缸的缸徑和活塞桿的直徑。 慢速進(jìn)給的速度計(jì)算公式為：， （4-1）　 化簡(jiǎn)后可得公式。 （4-2） 代入數(shù)據(jù)得。 （4-3） 快速前進(jìn)的計(jì)算公式為：， （4-4） 化簡(jiǎn)后可得公式。 （4-5） 代入數(shù)據(jù)可得。 （4-6） 在計(jì)算出液壓缸的直徑和活塞桿的直徑后，需要對(duì)數(shù)據(jù)圓整。經(jīng)圓整后可得D=20mm，d=12mm.利用回退的速度V2進(jìn)行初步檢驗(yàn)，看是否滿(mǎn)足速度要求。 回退的速度計(jì)算公式為：， （4-7） 代入已知的數(shù)據(jù)計(jì)算可得: 2.03m/s， （4-8） 滿(mǎn)足預(yù)定要求。 液壓缸的運(yùn)動(dòng)如圖4-2所示： 圖 4-2液壓缸運(yùn)動(dòng)情況圖 根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要求及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，出于簡(jiǎn)化工藝和降低成本的考慮，將其行程定為標(biāo)準(zhǔn)系列值，現(xiàn)選定行程為100。 根據(jù)設(shè)計(jì)出的條件，對(duì)液壓缸的推力進(jìn)行校核計(jì)算，看是否滿(mǎn)足條件。 慢速前進(jìn)時(shí)能推動(dòng)的最大負(fù)載的計(jì)算公式如下：， （4-9） 代入已知的確定數(shù)據(jù)可計(jì)算得：。（4-10） 回退時(shí)能推動(dòng)的最大負(fù)載的計(jì)算公式如下： ， （4-11） 代入已知的確定數(shù)據(jù)可計(jì)算得：。 （4-12） 快速前進(jìn)時(shí)能推動(dòng)的最大負(fù)載計(jì)算公式如下： ， （4-13） 代入已知的確定數(shù)據(jù)可計(jì)算得：。 （4-14） 結(jié)合以上的計(jì)算可知，液壓缸最小能推動(dòng)的負(fù)載為27千克。由于滑臺(tái)和電批的質(zhì)量都比較小，故滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 4.3液壓泵及電動(dòng)機(jī)的選擇 由于已經(jīng)給出了部分的參數(shù)，再根據(jù)計(jì)算的數(shù)據(jù)，可對(duì)液壓缸及電動(dòng)機(jī)進(jìn)行選型。根據(jù)額定壓力為2.5MPa,流量為25L/Min，可選定四海液壓機(jī)械廠(chǎng)的CB-B25型齒輪泵，其參數(shù)表如表4-2所示： 表4-2液壓泵選型參照表 CB-B25系列齒輪泵技術(shù)參數(shù)表 型號(hào) 額定流量 額定壓力 額定轉(zhuǎn)速 容積效率 總效率 壓力脈動(dòng) 噪聲值 驅(qū)動(dòng)功率 重量 CB-B25 L/min Mpa r/min ηv% ηt Mpa 分貝 Kw Kg 25 2.5 1450 >=94 >=81 正負(fù)0.15 67-70 1.3 4.6 根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知應(yīng)配備電動(dòng)機(jī)的功率為1.3KW，現(xiàn)采用特龍牌YD90L三相異步電動(dòng)機(jī)。其額定電壓為380V，額定轉(zhuǎn)速為1420rpm，額定功率為1.3KW，可廣泛用于各種機(jī)構(gòu)中。 5. 機(jī)電系統(tǒng)及PLC的設(shè)計(jì) 應(yīng)用宇龍機(jī)電仿真軟件對(duì)桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)液壓部分進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)的仿真模擬運(yùn)行。 5.1PLC控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)介 PLC（Programmable logic Controller）為可編程邏輯控制器，是一種簡(jiǎn)便的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)軟件的編程，可以用來(lái)執(zhí)行邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)A/D、D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)字控制、數(shù)據(jù)處理和通信聯(lián)網(wǎng)等多種功能，并通過(guò)數(shù)字或模擬量的輸入和輸出，以控制各種機(jī)械或生產(chǎn)的過(guò)程。 在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將涉及到多個(gè)方面，最基本的設(shè)計(jì)原則可以歸納為4點(diǎn)： (1)可靠性原則，用以確保控制系統(tǒng)的可靠性，準(zhǔn)確的完成所要完成的任務(wù)。 (2)完整性原則，要最大限度的滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)要求或機(jī)械設(shè)備的控制要求。 (3)經(jīng)濟(jì)型原則，在如今經(jīng)濟(jì)化和通用化的大社會(huì)背景下，應(yīng)力求控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、實(shí)用、合理。 (4)可發(fā)展性原則，任何設(shè)計(jì)不應(yīng)只適用于單一的產(chǎn)品，應(yīng)適當(dāng)?shù)目紤]生產(chǎn)發(fā)展和工藝改進(jìn)的需要，在I/O接口、通信能力等方面留有余地。 PLC控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分。所謂的硬件設(shè)計(jì)，是指完成預(yù)定運(yùn)動(dòng)的PLC外部設(shè)備的選擇，而軟件設(shè)計(jì)即指對(duì)應(yīng)功能的PLC應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。整體的設(shè)計(jì)可以分為以下6步進(jìn)行。 （1）熟悉被控對(duì)象 （2)評(píng)估控制任務(wù) (3)硬件選擇 (4)編寫(xiě)應(yīng)用程序 (5)程序調(diào)試 （6)編寫(xiě)技術(shù)文件 5.2液壓控制電路的設(shè)計(jì) 在該設(shè)計(jì)中，帶動(dòng)電動(dòng)起子完成電動(dòng)起子頭的旋轉(zhuǎn)任務(wù)的電動(dòng)機(jī)在電批頭的內(nèi)部，故不需要另外的設(shè)計(jì)與控制。液壓電路的電動(dòng)機(jī)只需要完成泵的供能即可，即只要給三相異步電動(dòng)機(jī)通電使其工作即可，因此主電路只要完成電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)任務(wù)。 滑臺(tái)需要完成快速前進(jìn)、慢速前進(jìn)、回退的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，根據(jù)滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)情況及工作要求可設(shè)計(jì)出如圖5-1的電路原理圖： 圖5-1液壓回路電路原理圖 QF為電路開(kāi)關(guān)，閉合此開(kāi)關(guān)后，電機(jī)運(yùn)行，給液壓泵供油。SA為工作開(kāi)關(guān)，SQ1,SQ2,SQ3為三個(gè)行程開(kāi)關(guān)，SB1為啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，SB2為回退開(kāi)關(guān)，KT為時(shí)間繼電器。閉合SA和SB1及行程開(kāi)關(guān)SQ1時(shí)，繼電器線(xiàn)圈KA1通電，電磁鐵YY1的線(xiàn)圈和YY3的線(xiàn)圈得電，液壓滑臺(tái)快速運(yùn)動(dòng)。碰到行程開(kāi)關(guān)SQ2后，即SQ2閉合，使得KA2的線(xiàn)圈得電，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，電磁鐵YY3的線(xiàn)圈失電，液壓滑臺(tái)開(kāi)始慢速運(yùn)動(dòng)。碰到行程開(kāi)關(guān)SQ3后，時(shí)間繼電器KT線(xiàn)圈得電，滑臺(tái)停止移動(dòng)動(dòng)，時(shí)間繼電器啟動(dòng)，并且計(jì)時(shí)開(kāi)始。計(jì)時(shí)時(shí)間到后，按下回退開(kāi)關(guān)SB2，SB2閉合。KA3線(xiàn)圈得電，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，電磁鐵YY2的線(xiàn)圈得電，滑臺(tái)退回。 5.3液壓部分PLC設(shè)計(jì) 根據(jù)所述的工作情況，在輸入端包括總控制開(kāi)關(guān)SA,三個(gè)行程開(kāi)關(guān)SQ1,SQ2和SQ3,,前進(jìn)開(kāi)關(guān)SB1和后退開(kāi)關(guān)SQ2。輸出端包括的部分是三個(gè)電磁鐵的線(xiàn)圈。即將開(kāi)關(guān)的閉合情況與線(xiàn)圈的閉合情況分配在輸入輸出兩個(gè)部分。根據(jù)其端口數(shù)量選擇日本三菱公司的型號(hào)為FX2N-32MR的控制器作為該應(yīng)用中的PLC控制器。 PLC的I/O地址分配表如表5-1所示： 表5-1PLC的I/O地址分配表 輸入 輸出 外部設(shè)備 輸入口 作用 外部設(shè)備 輸出口 作用 SA X0 總控制開(kāi)關(guān) YY1 Y0 電磁鐵 SB1 X1 工作開(kāi)關(guān) YY2 Y1 電磁鐵 SB2 X2 后退開(kāi)關(guān) YY3 Y2 電磁鐵 SQ1 X3 行程開(kāi)關(guān) SQ2 X4 行程開(kāi)關(guān) SQ3 X5 行程開(kāi)關(guān) PLC外部接線(xiàn)圖包括輸入與輸出兩部分，具體分配情況如下圖： 圖5-2PLC外部接線(xiàn)圖 根據(jù)I/O分配表及規(guī)定的動(dòng)作要求，設(shè)計(jì)出如下的梯形圖： 程序簡(jiǎn)要說(shuō)明如下： 程序段0：當(dāng)閉合總體開(kāi)關(guān)SA即X0接通時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)始供電。閉合前進(jìn)開(kāi)關(guān)SB1和行程開(kāi)關(guān)SQ1即X1和X3接通時(shí)，對(duì)應(yīng)的線(xiàn)圈有輸出。 程序段10：完成接通開(kāi)關(guān)的狀態(tài)后，保持電磁鐵YY1和YY3的工作狀態(tài)即保持在接通的狀態(tài)即Y0和Y2保持輸出。 程序段15：當(dāng)遇到行程開(kāi)關(guān)S2即X4接通時(shí)，電磁鐵YY3斷電即只有Y0扔保持輸出狀態(tài)，進(jìn)入滑臺(tái)慢速前進(jìn)的過(guò)程。 程序段20：當(dāng)遇到行程開(kāi)關(guān)SQ3即X5接通時(shí)，電磁鐵均斷電即無(wú)輸出。時(shí)間繼電器啟動(dòng)，開(kāi)始計(jì)時(shí)。計(jì)時(shí)時(shí)間可以自己設(shè)定。 程序段23：計(jì)時(shí)時(shí)間到后，啟動(dòng)后退開(kāi)關(guān)SB2即X2接通時(shí)，電磁鐵YY2通電即Y1有輸出，滑臺(tái)開(kāi)始快退。 程序段30：滑臺(tái)退回原位后，電磁鐵YY1斷電即Y1停止輸出。 程序段32：整個(gè)程序結(jié)束。 5.4宇龍液壓控制系統(tǒng)仿真 宇龍仿真軟件提供了一個(gè)能夠進(jìn)行仿真運(yùn)行的平臺(tái)，可以進(jìn)行多種仿真設(shè)計(jì)，包括電動(dòng)，氣動(dòng)，液動(dòng)及PLC的運(yùn)行仿真。 根據(jù)元件的選擇及宇龍仿真軟件可得如下的仿真圖： 圖5-3宇龍仿真軟件圖 滑臺(tái)快速運(yùn)行時(shí)的仿真過(guò)程如下圖，圖中橙色部分線(xiàn)路代表被接通的線(xiàn)路： 圖5-4快進(jìn)運(yùn)行圖 滑臺(tái)慢速運(yùn)動(dòng)時(shí)的仿真過(guò)程如下圖： 圖5-5慢速運(yùn)行圖 滑臺(tái)回退時(shí)的仿真過(guò)程如下圖： 圖5-6回退運(yùn)動(dòng)圖 結(jié)論 通過(guò)本次設(shè)計(jì)桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)，從中深刻掌握到桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的設(shè)計(jì)，并對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，通過(guò)AUTOCAD和SOLIDWORKS軟件進(jìn)行二維圖和三維圖的繪制。 綜上所述得到以下結(jié)論： (1)本設(shè)計(jì)適應(yīng)了自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的需求，可以完成螺絲鎖付的任務(wù)； (2)設(shè)計(jì)中涉及的學(xué)科較多，有了綜合的應(yīng)用； (3)充分查找資料根據(jù)計(jì)算結(jié)果和設(shè)計(jì)的需要，選用合適的零部件，并對(duì)其進(jìn)行校核；精度驗(yàn)算。 (4)通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，對(duì)已學(xué)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行了整體的回憶及梳理。 (5)對(duì)PLC系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對(duì)現(xiàn)代化的工業(yè)發(fā)展也有了基礎(chǔ)的了解。 同時(shí)在設(shè)計(jì)的逐步深入中，也發(fā)現(xiàn)一些值得反思的問(wèn)題： (1)由于電批頭無(wú)磁性或者真空氣壓的配置，故無(wú)法完成自動(dòng)取螺絲的任務(wù)，仍需要將需所附的螺絲提前放入螺絲孔中。 (2)Z軸的移動(dòng)現(xiàn)在用液壓控制能夠完成任務(wù)，如果用氣缸供能用彈簧蓄力也能完成相應(yīng)的任務(wù)。 (3)步進(jìn)電機(jī)的控制也可以考慮采用PLC的控制。 總之，本次設(shè)計(jì)的桌面式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)能夠完成預(yù)定的螺絲鎖付的任務(wù)，但也可以再進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。 參 考 文 獻(xiàn) [01] 萬(wàn)太福,唐賢永.可編程序控制器及其應(yīng)用[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,2000. [02] 吳何畏,王衛(wèi)兵. 鉆孔組合機(jī)床液壓傳動(dòng)和電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].{H}組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),2006,(08):53-55. [03] 趙成家.自動(dòng)緊螺絲機(jī)[J]:礦山機(jī)械,1980,(03):69. [04] 羅宇航.流行PLC使用程序及設(shè)計(jì)[M].西安電子科技大學(xué)出版社,2006. [05] 羅隆.基于PLC技術(shù)的全自動(dòng)螺絲機(jī)控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)[J]:工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2014,（07）:155-156. [06] 侯伯林.鉆孔 攻牙 自動(dòng)上螺絲機(jī)設(shè)計(jì)[J]:機(jī)械研究與應(yīng)用,2013,（01）:90-92. [07] 王月秦，周保廷，朱偉博.基于PLC的鎖螺絲自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]：制造業(yè)自動(dòng)化,2014,（17）:152-156. [08] 江偉，陳杰.螺釘自動(dòng)裝配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]：糧食與食品工業(yè),2014,（04）:104-107. [09] 劉文博.基于PLC和組態(tài)王的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).豆丁網(wǎng).2012. [10] 曾錦鋒，陳晨，楊蒙愛(ài).基于阿克曼轉(zhuǎn)向原理的四輪轉(zhuǎn)向原理的四輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]：輕工機(jī)械,2013,31(3):13-19. [11] 賈廣田.全自動(dòng)鎖螺絲機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā).萬(wàn)方數(shù)據(jù),2015.. [12] Wang Long，Yu Juan．A new type of screwdrive rotatingautomatically[J]:Mechnical- Research&Application，2011，7(04)：120-124． [13] Bong Keun Kim, Hyun-Taek Choi, Wan Kyun Chung, elat. Analysis and Design of Robust Motion Controllers in the Unified Framework[J]: Journal of Dynamic Systems, Measurement,and Control,2002,124（2）:313–320. [14] Tomizuka, M. Zero Phase Error Tracking Algorithm for Digital Control[J]: ASMEJ. of Dyn. Sys.Meas. and Control,1987,109:65-68. [15] Masafumi Kuroda，Kunihito Yamamori etal．Development of a novel crossover of hybrid genetic algorithms for large-scale traveling salesman problems[J]:Artif Life Robotics,2010,(15)：547—550． 致 謝 本次設(shè)計(jì)是我大學(xué)四年的最后一個(gè)設(shè)計(jì)，也是最難完成的一個(gè)設(shè)計(jì)。一開(kāi)始拿到設(shè)計(jì)題目的時(shí)候，感覺(jué)憑著自己已經(jīng)學(xué)過(guò)的知識(shí)應(yīng)該能毫無(wú)疑問(wèn)的完成整個(gè)設(shè)計(jì)。可是，隨著資料的查閱與對(duì)機(jī)構(gòu)的更進(jìn)一步的了解，才發(fā)現(xiàn)自己想的真是太簡(jiǎn)單了。機(jī)構(gòu)的選擇，電路的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等等，每推進(jìn)一步，都會(huì)遇到大大小小的問(wèn)題。在這里，我要感謝我的指導(dǎo)老師王艷穎老師。每當(dāng)我遇到想不通的問(wèn)題，去找王老師時(shí)，她都會(huì)耐心細(xì)致的幫我解答，哪怕是最簡(jiǎn)單的一個(gè)問(wèn)題，老師也會(huì)仔細(xì)的給我講解清楚，讓我徹底明白自己的問(wèn)題到底出在哪兒。能完成這次設(shè)計(jì)，老師給了我很大的幫助。 通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我明白了自己在機(jī)械學(xué)習(xí)的方面還有很多的不足。一些課程可能做了單獨(dú)的簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)，只會(huì)做單獨(dú)的部分的應(yīng)用，不能把很好的把所學(xué)過(guò)的課程綜合應(yīng)用起來(lái)。自己的自主學(xué)習(xí)的能力仍需要加強(qiáng)，因?yàn)榈搅松鐣?huì)上，就可能不在會(huì)有老師這樣能不計(jì)回報(bào)的給我?guī)椭?，一些自己沒(méi)接觸過(guò)的東西需要多方面，多角度的進(jìn)行了解和學(xué)習(xí)?？紤]問(wèn)題時(shí)，需要從整體的方面進(jìn)行考慮，而不能只是僅僅考慮某一個(gè)方向，不能片面的考慮問(wèn)題。 四年的時(shí)間過(guò)的非?？欤艺娴囊Y(jié)束自己的大學(xué)生活了。最后，感謝一直為我付出的父母，也感謝四年來(lái)給我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)。 附錄Ⅰ 附錄Ⅱ 軟PLC運(yùn)行系統(tǒng)的研究 全亮*a 李立a 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，沈陽(yáng)110870，中國(guó) 摘要 摘 要 基于PC機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)具有成本低、開(kāi)放性好、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，其成為自動(dòng)化技術(shù)的一個(gè)新方向。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)EIC61131-3的制定，不僅使工業(yè)控制在編程語(yǔ)言領(lǐng)域發(fā)展，而且還提供了PLC技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r。 本文介紹了軟PLC的理論，論述了基于EIC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的PLC的軟件模型和實(shí)現(xiàn)，詳細(xì)描述了軟PLC運(yùn)行系統(tǒng)和程序的實(shí)現(xiàn)原理，設(shè)計(jì)了基于工業(yè)PC的軟PLC運(yùn)行系統(tǒng)軟件，構(gòu)建了基于工業(yè)PC機(jī)的系統(tǒng)，最后對(duì)軟邏輯控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能和軟PLC的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明，系統(tǒng)可靠，控制效果良好。 愛(ài)思唯爾有限公司出版的第2011卷 開(kāi)放存取CC BY-NC-ND 許可 CEIS 2011”責(zé)任下的選擇和/或同行評(píng)審卷 Selection and/or peer-review under responsibility of [CEIS 2011] 關(guān)鍵詞：軟PLC；運(yùn)行系統(tǒng)；虛擬機(jī)；指令系統(tǒng)；編程 ；IEC613-311 1.介紹 軟PLC技術(shù)是一種基于PC機(jī)的新型控制技術(shù)，與傳統(tǒng)的PLC相比，具有開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)，強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信能力，高級(jí)的數(shù)據(jù)處理能力，能夠滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的要求，是目前在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。 所謂軟PLC，是以PC機(jī)為硬件支撐平臺(tái)，利用軟件實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)PLC的基本功能。將PLC控制功能封裝在軟件中，在PC機(jī)環(huán)境下運(yùn)行。 該控制系統(tǒng)提供了具有相同功能的PLC控制系統(tǒng)，但具有PC機(jī)的