裝配線自動鉆鉸孔一體機的研究與設計

1.1.1自動化設備特點減輕勞動強度、改善勞動條件、不污染環(huán)境、講求技術美學、創(chuàng)造文明生產條件。自動化設備作為一個系統(tǒng)化工程，具備很多優(yōu)點。(a)精簡人力：降低企業(yè)對人力的持續(xù)投入，把一些對人體有危害的、技術含量低、重復動作高的工作崗位以機器換人，把人釋放到更具創(chuàng)造性的崗位。(b)提升產能：不知疲倦穩(wěn)定運行的設備，在單位時間內能夠制造更多的產品。機器可以連續(xù)運行，尤其適用于大批量生產，大幅降低制造成本。(c)便于管理：采用網絡連接，實現遠程控制、實時數據傳輸，在線信息化；(d)提升品質：精確的導向部件、定位模塊、進給速度、調整功能、檢測系統(tǒng)、視覺算法，可保證一定的精度和動作要求，具有較好的重復性和一致性；(e)提升競爭力：設備有較高的機體強度和抗疲勞韌性，可365天24小時連續(xù)不斷的工作，可控的勞動速度，動作節(jié)拍時間是人工的2-5倍。制造周期大量壓縮，實現短時間交貨，提高企業(yè)的競爭優(yōu)勢。降低材料及制品存量，激活資金周轉。1.1.2發(fā)展前景及趨勢近年來，隨著我國制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，非標機械設備的自動化程度逐漸提高，越來越多的工廠引入了各類自動化產線和智能設備。以減少對人工的依賴程度并著力提升生產效率，從而降低成本實現盈利。在工廠實際生產中，自動化設備可以有效縮短產品加工時間，并能準確保證產品的加工精度。隨著人工成本的增加，自動化設備的優(yōu)勢更加突出。其替代人工將成為趨勢，市場需求也隨之迅速增長。隨著自動化設備的出現，過去難以實現的工藝技術和未涉獵的領域均變?yōu)榭赡?。因此，具備一定智能化、經濟高效的設備便成了各廠家的制勝利器。同時，由于產品復雜多樣，市場上成熟的標準化設備經常受限于產品形態(tài)、產能和工藝質量等諸多客觀因素，標準的自動化設備只能生產部分設備，不能直接配套兼容。為了彌補這些不足，非標自動化設備就應運而生。那么,設計配置一臺符合其產品特性、工藝技術要求和生產成本預算的非標設備就顯得尤為重要了。1.2設計軟件的選擇1.2.1SolidWorks簡介SolidWorks軟件是一款專業(yè)的工業(yè)設計軟件，其基于Windows平臺開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)。軟件功能全面、容易上手和創(chuàng)意新穎的特點。有幾大功能模塊：零件建模：基于特征實體建模，通過拉伸、旋轉、薄壁特征、抽殼、陣列以及1.2.2組態(tài)王簡介軟件功能軟件優(yōu)點流程圖監(jiān)控可視化操作界面腳本編輯自動建立I/0點實時趨勢監(jiān)視自動建立I/0點和歷史數據全面報警設備集成能力強歷史數據管理可連接幾乎所有設備和系統(tǒng)報表展示歷史數據查詢和歷史趨勢第2章機械設計且要信號動作互聯(lián)，最終集成為一體，形成一條順暢的流水線。在正式設計之前，根據客戶的需求，分析研究所有的技術條件，填寫設計任務書并制定設計流程表。明確方案出圖收集2.1.1線體簡介下線不低于140臺。如圖2-2圖2-2裝配線體HHWp2.1.2產品工藝簡介心距為190+/-0.05mm,孔中心到產品底部距離為17+/-0.1mm。最終用012-1:50的錐銷連接固定，并需保證銷、孔錐度接觸面需大圖2-3產品及錐銷尺寸2.2設計方案標準部件+PLC控制。設備基于一個X平移軸，安裝于臺板上，實現孔位X坐標的精確定位。兩個動力鉆(Y1、Y2軸)進行2.2.2方案確定圖2-4動力鉆裝配圖重量Wx=350×300×25×103×7.8×10?2≈20.5KG根據廠家提供的重量計算得知，其余部件如：動力鉆、導軌、絲桿、電機等的重量共為160KG。故實際承重為350KG,機架和臺板均能滿足上述負載。機架設采用Q235系列普通碳素鋼進行搭建，以軟件自帶的標準材料庫進行材料模擬，計算出機架的質量屬性，主要包括：材料密度、工件質量、零件體積、零件重心和慣性力矩等關鍵信息。利用軟件應力分析模塊，定義實際需求受力情況和安全系數，對零件進行材料強度、零件載荷和疲勞壽命計算分析。為材料選型、焊接加工和熱處理工藝提供理論條件，以便改進優(yōu)化設計。如圖2-5動力鉆選型：根據工件材料、孔徑和刀具尺寸，需要確定動力鉆電機的功率，主要是軸向切削力負載。鉆削功率和軸向力的計算公式：選型時加上1.5倍的安全系數，故動力頭主軸旋轉電機功率選為1.5KW,進給軸電機功率為0.4KW。X軸需要定位兩個孔位坐標，其負載約200KG,伺服電機選型為導軌選型：根據產品手冊推薦為法蘭型HG系列直線導軌，其為四列接觸式，結構簡潔優(yōu)化，可承受較大負荷，具備四個方向均衡負載的特點和自動調心功能，可降低安裝表面的裝配誤差。導軌的基本額定工作動負載計算公式：絲桿選型：根據查絲桿產品手冊，選擇標準型滾珠絲桿，安裝方式為兩端固定。表2-1機械標準件清單序號零件名稱型號規(guī)格1直線導軌(含滑塊)2滾珠絲桿3聯(lián)軸器TGF-C68C68L74-20-24雙膜片4支撐座5電機座6伺服進給鉆削動力頭2.3模型輸出紙。如圖2-6圖2-6設備零部件及加工圖表2-2非標零件清單序號零件名稱材質說明單位數量1機架焊接+加工+噴塑件12臺板機加工+鍍鋅件13動力鉆固定板機加工+鍍鋅件14防護鈑金罩加工+折彎+噴塑件15機架鈑金350+配門鎖加工+折彎+噴塑件47長鈑金罩加工+折彎+噴塑件18右側蓋板加工+焊接+噴塑件19左側蓋板加工+焊接+噴塑件19玻璃門有機玻璃加工件1玻璃板有機玻璃加工+折彎件1玻璃窗有機玻璃加工+折彎件1透明管有機玻璃加工件2小支架折彎+加工件2吸塵套管焊接+加工+噴塑件220平鍵加工件2觸點支架-短鋁型材加工件1感應器支架-長鋁型材加工件1電控箱支架機加工+鍍鋅件2防護罩固定板機加工+鍍鋅件1滑軌長墊塊機加工+鍍鋅件2感應器支架墊塊機加工+鍍鋅件3限位塊聚氨酯加工件2螺母座機加工+鍍鋅件1第3章電氣設計定位1(刀具原點→工件表面)→Y1鉆孔1→Y1退刀→X軸定位2→Y軸定位(刀具(刀具原點→工件表面)→Y2軸鉸孔2→Y2軸退刀→X軸定位4→結束。3.2監(jiān)控系統(tǒng)設計向操作者發(fā)出來通知，如設備故障、操作警告、說明提示等信息。在PLC程序設計圖3-2監(jiān)控系統(tǒng)設計流程圖監(jiān)控系統(tǒng)設計監(jiān)控系統(tǒng)設計編寫代碼指令否功能及動作收集制定驅動規(guī)格試驗證登陸最大值、最小值絕對值變量求和報警確認正弦值激活顯示畫面平均數全局報警使能監(jiān)控系統(tǒng)界面設計內容：新建一個界面控制工程，布局界面風格，如界面顏色、圖3-2新建工程工程訓解…新配丁二×理壓大面小四開發(fā)設備曰據卡網塔站中工沒置運療系純按a濫2西史數提記錄網培配用戶配打窗配通落5QI訪問管過絡需悟璃低動控制鈷孔和些作羽回手動控別圖3-3自動控制自動控制間加工而置位禮加工血進力速度#平行移動速度地力速度t圖3-4加工參數證##5進進進1進用22重即2813是0研10進0、圖3-5孔位設置X軸位置速度鉆孔加工面ps時間時間右孔位置速度圖3-6伺服回零時博時閥圖3-7人機界[1]翟上.張杰.虛擬裝配技術在《CADCAE課程設計》實踐中的應用，2019.[2]龐金華.淺談礦用提升機閘瓦綜合保護系統(tǒng)技術改進.科技[6]侯勇剛.激光位移式礦漿粒度在線檢測系統(tǒng)的研究DB,2008.[7]陳陽.基于FPGA的雷達信號同步控制系統(tǒng)設計與實現.DB,2013.[9]楊雷.基于Solidworks岸邊集裝箱起重機機房底架智能設計.DB,2006.[10]惠燁.基于SolidWorks的機電儀器殼體類零件型腔參數化設計系統(tǒng)的開發(fā).DB[12]李甲.某型3噸叉車結構有限元分析及減振研究.DB,2011.[15]黃曉霞.用于焊接機器人離線編程系統(tǒng)的運動學分析及仿[17]陳小明.異型構件預制體機器人三維針刺成形軌跡規(guī)劃與針刺模擬.DB,2018.附錄-1變量變量變量名鉆孔速度檔位1鉆孔速度檔位2擴孔速度檔位1擴孔速度檔位2孔1軸1位置孔2軸1位置鉆孔面軸2位置擴孔面軸2位置軸1當前位置軸2當前位置軸1目標位置軸2目標位置軸1距離軸2距離軸1當前速度軸2當前速度速度1速度2位移1速度3位移2速度4速度5位移3速度6位移4進給3200200變量使22222266666622222222222000000最小值設備名設備名數據類型進給62DB30.56進給12DB30.16進給22DB30.24進給42進給52進給72DB30.64進給82DB30.72退刀12DB30.20退刀22DB30.28退刀32DB30.36退刀42退刀52DB30.52退刀62DB30.60退刀72DB30.68退刀82DB30.76進給a2DB30.80進給al2DB30.88進給a22DB30.96進給a32DB30.104退刀a2DB30.84退刀al2DB30.92退刀a22DB30.100退刀a32DB30.108鉆孔速度2DB31.0鉸孔速度2DB31.36退刀速度2空走速度2DB31.8X手動運行速度20DB7.16X當前位置2DB7.12X啟點位置寫入20DB11.0X軸速度20DB7.2Y1軸位置20DB31.12Y1軸速度20DB31.16Y2軸位置20DB40.12Y2軸速度20DB40.16鉆孔速度100DB40.17鉆孔退刀20DB11.36擴孔退刀20加工面速度20孔1位置寫入鉆孔面位置寫2DB11.12入擴孔面位置寫2DB11.16入2DB11.196雙孔位置寫入2DB11.8孔2位置寫入2Y2進刀120DB11.24Y2進刀220Y2進刀32020DB11.56Y2進刀520DB11.64Y2進刀620DB11.72Y2進刀720DB11.80Y2進刀820DB11.88Y2進刀920DB11.96Y2進刀1020DB11.104Y2進刀1120DB11.112Y2進刀1220DB11.120Y2進刀1320DB11.128Y2進刀1420DB11.136Y2進刀1520DB11.144Y2進刀1620DB11.152Y2進刀1720DB11.160Y2進刀1820DB11.168Y2進刀1920DB11.176Y2進刀2020DB11.184Y2退刀120DB11.32Y2退刀220Y2退刀320DB11.5220DB11.60Y2退刀520DB11.68Y2退刀620DB11.76Y2退刀720DB11.84Y2退刀820DB11.92Y2退刀920DB11.100Y2退刀1020DB11.108Y2退刀1120DB11.116Y2退刀1220DB11.124Y2退刀1320DB11.132Y2退刀1420DB11.140Y2退刀1520DB11.148Y2退刀1620DB11.156Y2退刀1720DB11.164Y2退刀1820DB11.172Y2退刀1920DB11.180Y2退刀2020DB11.188Y1進刀120Y1進刀220Y1進刀32020Y1進刀520Y1進刀620Y1進刀720Y1進刀820Y1進刀920Y1進刀1020Y1進刀1120Y1進刀1220Y1進刀1320Y1進刀1420Y1進刀1520Y1進刀1620Y1進刀1720Y1進刀1820Y1進刀1920Y1進刀2020Y1退刀120Y1退刀220Y1退刀32020Y1退刀520Y1退刀620Y1退刀720Y1退刀820Y1退刀920Y1退刀1020Y1退刀1120Y1退刀1220Y1退刀1320Y1退刀1420Y1退刀1520Y1退刀1620Y1退刀1720Y1退刀1820Y1退刀1920Y1退刀20鉆孔加工面速20度20DB11.20鉆孔進刀速度20DB11.28鉆孔退刀速度20DB11.36擴孔進刀速度20擴孔退刀速度20變量變量名主軸頻率指示換換刀確認運行模式安全回路軸1狀態(tài)軸2狀態(tài)平臺原位X軸復位X軸前進X軸后退X軸絕對運動X軸相對運動Y軸復位主軸1段速Y軸后退Y軸絕對運動Y軸相對運動平臺控制固定控制防護控制平臺控制燈固定控制燈防護控制燈主軸2段速主軸1段速燈主軸2段速燈X軸歸零Y軸歸零Y軸前進吹氣控制機種4002否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否