1、长 沙 学 院 CHANGSHA UNIVERSITY本科生毕业设计设 计 题 目： 自动装配单元及控制系统设计 系 部： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 李 峰 班 级： 机械 6 班 学号 指导教师姓名： 易继军 职称 讲师 长沙学院教务处 二一三年六月制（2015 届）本科生毕业设计说明书自动装配单元及控制系统设计系 部：机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 李 峰 班 级： 机械 6 班 学号 指导教师姓名： 易继军 职称 讲师 最终评定成绩 2015 年 5 月摘 要自动装配技术在现代制造业中起着难以替代的作用,通过利用 PL
2、C 强大的控制功能，实现利用可编程控制器控制装配工序的功能，可以提高自动化行业的发展，提高劳动效率。本文针对 PLC 控制的自动装配系统，对系统的控制要求、设计步骤、控制方案、主要控制元件、编程思路进行分析。自动装配系统由送料站、检测装配站、等三个工作站组成。第一站实现自动送料；第二站实现产品材质判断和自动装配。系统采用三菱 FX2N 软件进行组态和编程，用 Go Works2 进行程序仿真。本文主要完成了自动装配系统总体设计、控制系统硬件组态、控制系统程序的编写。关键词：自动装配，三菱，GO Works2长沙学院毕业设计 IABSTRACTAutomatic assemblying tech
3、nology plays an irreplaceable role in the modern manufacturing industry, through the use of powerful control function of PLC, implemented using programmable controller to control the function of the assembly process, can improve the development of industry automation, improve labor efficiency.Based
4、on PLC control of automatic assembly system, the system control requirements, design steps, control scheme, main control components, programming ideas were analyzed. Automatic assembly system by the feeding station, detection assembly station, such as three workstations. The first station to realize
5、 automatic feeding; The second leg of realization of product materials and automatic assembly. System USES mitsubishi FX2N configuration and programming software, use the Go Works2 program simulation. This paper mainly completed the overall design of automatic assembly system, control system hardwar
6、e configuration, control system program writing.Keywords:Automatic assembly, mitsubishi, GO Works2II目 录摘 要 .IABSTRACT II第一章 绪论 11.1 选题背景及意义 .11.2 自动装配单元及控制系统研究内容 .21.2.1 自动装配单元设计参数 21.2.2 自动装配单元主要研究内容 2第二章 自动装配单元总体方案设计 42.1 自动装配单元总体方案设计及功能 .42.1.1 自动装配单元总体方案设计 .42.1.2 自动装配单元的功能 .4第三章 机械结构设计 73.1 物料结
7、构设计 .73.2 机械手结构设计 103.2.1 气爪的设计 113.2.2 手臂结构设计 123.3 装配部分结构设计 21第四章 电控部分设计 .244.1 送料站的电控设计 244.1.1 送料站的控制部件 .244.1.2 送料站功能及运作流程图 .254.1.3 送料站的气动回路图 254.2 检测装配站的控制元件 274.2.1 检测装配站的控制部件如下 .274.2.2 检测装配站功能及运作流程图 274.2.3 检测装配站的气动回路图及模拟仿真运行 .284.3 控制系统硬件设计 304.3.1 直流伺服电机选型 304.3.1.1 直流伺服电机概述 304.3.1.2 直流
8、伺服电机选型 314.3.1.3 直流电机电机伺服驱动器 314.3.2 传感器选型 314.3.3 电磁阀选型 32长沙学院毕业设计 III第五章 控制系统软件设计 .335.1 程序的设计原则 335.2 PLC 程序设计的步骤 335.3 PLC 种类及型号选择 345.5 PLC 外部接线图 355.6 自动装配系统控制原理 355.7 PLC 程序功能模块 425.8.1 送料站功能块部分程序段 42结 论 44参考文献 45附 录 47致 谢 560第 1章 绪论1.1选题背景及意义自动化水平的高低,已成为一个国家科技水平的重要标志之一。目前,一些发达国家及早的将注意力转向自动装配
9、技术,并取得了卓越的成果,一些产品、部件的装配逐渐摆脱了人工操作,使装配过程通过自动监控、传感技术与机械手等实现了无人操作 1。我国对自动装配技术的研究起步较晚,今年已有一定的发展，陆续自行设计、建立和引进了一些半自动、自动装配线及装配工序半自动装置。但国内设计的自动装配生产线自动化程度不高,装配效率也较低。国内业已设计和建立的半自动装配线有以下几个特点:(1)在自动装配技术的三个主要组成部分,传送、供给和装配作业中,以传送的自动化程度较高,装配作业其次,自动供给则更少,其中尤以装配零件的自动走向比较困难。(2)在装配作业中以清洗、分选、螺纹拧紧、不平衡量测量等工序的自动化程度较高,装入、压入
10、过盈连接等工序其次,而螺纹件的对准和拧入以及装配中检测等工序进展不快。(3)从装配线的结构形式来看,以直进式同步传送为多,间歇传送型远多于连续传送型,非同步式传送尚未见成功应用。(4)自动化程度较高的半自动和自动装配线集中在轴承、电机电器、汽车和发动机以及自行车、手表行业, 装配对象多半为小型部件和产品 2。在现代制造业中,装配工作时间占制造的 40%60%,装配工作量约占整个产品制造工作量的 20%70% 3。当前装配自动化生产线上,多采用传统机械构件控制的自动机,这类机器结构复杂、制造困难、机械效率低、不适用于现代的多品种、小批量生产。为适应装配品种的多变,必须要改变以前适用于单一品种的装
11、配形式,从而引出柔性自动装配的概念 4。柔性装配系统以其良好的响应外部变化特性,已成为装配系统的发展方向。合件的装配生产过去采用人工流水作业的方式,劳动强度大,速度慢。因此为了提高生产效率,研制出适用于合件自动装配生产的装配机就很有必要。近几年来,在一些行业的装配自动化生产过程中,虽然采用继电器控制系统实现了自动化,但线路复杂、可靠性和动态精度低。采用可靠性和精度高的可编程控制器(PLC)作为装配机控制设备,可以简化线路,并能提高系统的可靠性和精度 5。具体到自动装配技术的发展动向，有以下方面(1)发展具有柔性及可进行多品种装配的自动装配线长沙学院毕业设计1由于自动装配线的供料装置、装配工作头
12、及其控制系统结构复杂及动作频繁、互锁严格等原因而经常发生故障,降低了装配线的工作效率。故近代装配线中, 各装配工位间和分装与总装间采用柔性连接的非同步输送装置趋势已成为发展方向。现代社会由于对产品需求多样化,必需使产品不断更新。(2)自动装配工艺范围继续扩大目前,国外的自动化装配工艺内容,已从零件紧固连接、压入、扭合、铆接、粘接、焊接等基本作业方式,发展到能够完成保证安全装配的零件去毛刺、清洗、各种检测工序及产品总装后的试车、检验、注油、喷漆、包装等。(3)开展自动装配基础理论的研究目前在国外比较“热门”的,是对自动装配过程中装配元件的流动方式及姿态进行分析研究。例如,日本金泽大学横山恭男教授
13、提出了称为“自动装配动力学”的一门新学科。(4)对自动装配线(机)进行经济分析一条(台)装配线(机)在生产中投入使用后,应在减少劳动费用、提高产品质量及生产效率三项主要指标上较手工装配及机械装配有较大的优越性。(5)建立与强化自动装配技术研究机构特别是近十年来,国外一些厂家及有关研究部门,为了促进自动装配技术的发展,纷纷建立和强化了研究机构及技术交流部门。在美国机床制造业协会中, 设有专门的自动装配学会组织。在伊利诺斯理工学院工艺研究所内,着重研究实现先进装配方法的AAM 计划。在英国生产工程研究院内设有自动化装配委员会, 主管全国的自动装配技术的研究与交流工作 6。1.2自动装配单元及控制系
14、统研究内容1.2.1自动装配单元设计参数（1）控制电源：直流 24V/4.5A（2）PLC 控制器:三菱（3）电磁阀：4V110-06 4V120-06 4V130C-06（4）调速阀：出气节流式（5）磁性传感器：D-C73L（6）单杆气缸：CDJ2B16-60 CDRQ2BS20-180C1.2.2自动装配单元主要研究内容21、装配单元总体方案设计，总体参数计算确定（工作装置工作方式、工作装置布置形式等）；2、工作装置及零件设计：3、机械部分设计；4、电控部分设计；5、基于 PLC 的控制系统程序设计和仿真；长沙学院毕业设计3第二章 自动装配单元总体方案设计2.1自动装配单元总体方案设计及功
15、能 2.1.1自动装配单元总体方案设计本课题所设计的自动装配单元主要组成部分为：物料仓转换机构、送料机构、装配机构。自动装配单元控制系统采用三菱 FX2N 系列 CPU315-2DP。该单元的驱动方式确定为气动驱动，选用单杆气缸型号为 CDJ2B16-60 和 CDRQ2BS20-180C。在三个工作站中，作为第一站的物料仓转换机构和第二站的送料机构都是从站，而第三站的检测装配机构为主站。自动装配单元的整体结构图如下图 2.1 所示。图 2.1 自动装配总装配方案设计图2.1.2自动装配单元的功能 自动装配单元的主要功能是将零件 A（模拟孔料）从的料仓 a 中依次送出并且通过4吸盘机械手搬运到
16、装配站的传送带上，当传送带上的电容传感器感应到零件 A ，并筛选出正确的材质。之后，传送带上位于气缸附近的光电传感器检测到零件 A 时，气缸将零件 A 推到安装位上，然后单杠气缸 1 伸出，进行料仓换位，再把零件 B（模拟轴料）送出，吸盘机械手又将零件 B 搬运到传送带上，传送带附近的光电传感器检测到零件B 时，气缸将零件 B 推入零件 A 中，组成装配件（称为产品），完成整个装配。零件A、零件 B、装配产品模型参见图 2.2 、图 2.3 和图 2.4。图 2.2 零件 A 图 2.3 零件 B图 2.4 装配产品自动装配系统在工作时，通过物料仓转换，送料，装配三个机构相互配合完成，有同一个
17、 PLC 控制系统完成，自动实现上 述动作要求。三站的动作顺序如下：长沙学院毕业设计5（1）第一部分物料转换实现零件 A、零件 B 取放及送料；在矩形料仓 1 中放入零件 A，矩形料仓 2 中放入零件 B。光电传感器检测有料并且其它部件都为初始状态（所有气缸都缩回到位），按下启动按钮，送料气缸将零件 A 推送到指定位置后，换位气缸伸出，料仓换位，等机械手将零件 A 送出，送料气缸缩回，零件 B 落入送料口，待装配气缸将零件 A 推到安装位，送料气缸将零件 B 推送到指定位置，重复上次动作。（2）第二部分实现零件的送料及搬运；当送料气缸将零件 A 推送到指定位置后，机械手运动，旋转气缸旋转到送料
18、位，垂直气缸伸出，调整吸盘的高度，水平气缸伸出，吸盘机械手落在零件 A 上方，真空发生器运作，吸住零件 A，垂直气缸、水平气缸缩回；旋转气缸旋转，垂直气缸，水平气缸伸出，将零件 A 搬运到传送带上。待零件B 被推到指定位置时，旋转气缸旋转到送料位，垂直气缸和水平气缸伸出，使吸盘机械手到指定位置，真空发生器发生，将零件 B 吸取,旋转气缸旋转将零件 B 送到传送带上。气缸缩回，等待下一次安装。（3）第三部分实现材质判断及推送装配；实现零件 B 配对零件 A。传送带前端的落料光电传感器检测到零件 A，其他部件都为初始状态（所有气缸都缩回到位），传送带才启动，由传送带带动零件 A 前进，电容传感器感
19、应到 A 并判断 A 零件的材质，把非金属材质剔除到踢料料仓中；若零件 A 为金属材质，传送带继续带动零件 A 前进，当安装气缸前的光电传感器感应到零件，安装气缸伸出将零件 A 推到安装位等待安装；所有气缸都缩回到位，当传送带前端的落料光电传感器检测到零件 B，传送带启动，由传送带带动零件 B 前进，电容传感器感应到 B 并判断 B 零件的材质，把非金属材质剔除到踢料料仓中；若零件 B 为金属材质，传送继续带动零件 B 前进，当安装气缸前的光电 传感器感应到零件 ，安装气缸伸出将零件 B 推送到位并与零件 A 进行装配。当装配工作完成后，气缸缩回，整个装配过程就完成了。2.5 自动装配系统功能
20、流程图送 料 搬 运 检 测 装 配 搬 运 储 存6第三章 机械结构设计3.1物料结构设计物料部分主要的机械结构有：送料气缸，换料气缸，物料仓，料仓换位部件。（1）送料气缸根据工作需要，选择标准单杆气缸 CDJ2B16-60。（2）换料气缸根据工作需要，选择单杆气缸 CDRQ2BS20-180C。（3）物料仓结构设计，由零件直径 D=20mm，料仓孔为 20mm，壁厚设计为 2mm，具体结构设计如图 3.1图 3.1 物料仓结构图（4）料仓换位部件，由两根材料为 45 号钢的杆，尺寸直径 D=8mm 的支撑杆，如图 3.2；换料部件，长度 L=100mm，结构图如图 3.3。装配结构如图 3
21、.4 所示图 3.2 支 撑杆长沙学院毕业设计7图 3.3 料仓换位结构8图 3.4 换料部件装配图各部件件联接用螺栓和螺钉连接，采用 标准螺栓和 的螺钉连接。43M3联接方式如图 3.5、图 3.6 所示；长沙学院毕业设计9图 3.5 螺栓联接方式图 3.6 螺钉连接方式3.2机械手结构设计自动装配单元搬运机械手采用真空吸盘式气动机械手，它采用圆柱坐标型的运动10形式，气压传动，PLC 系统控制。功能原理先进，动作可靠，结构合理，安全经济，满足生产要求；1 主参数：机械手的最大抓重是其规格的主参数。由于机械手抓取的工件规格为小零件，所以抓重无需太大，可设定为 100 克。2 基本参数：运动速
22、度是机械手主要的基本参数。操作节拍对机械手速度提出了要求,设计速度过低限制了它的使用范围。而影响机械手动作快慢的主要因素是手臂伸缩及回转的速度。该机械手最大移动速度设计为 1.2m/s,最大回转速度设计为120/s。除了运动速度以外,手臂设计的基本参数还有伸缩行程和工作半径。大部分机械手设计成相当于人工坐着或站着且略有走动操作的空间。过大的伸缩行程和工作半径,必然带来偏重力矩增大而刚性降低。在这种情况下宜采用自动传送装置为好。根据统计和比较,该机械手手臂的伸缩行程定为 75mm,最大工作半径约为 180mm。手臂回转行程范围定为 90“。手臂升降行程定为 100mm。定位精度也是基本参数之一。
23、该机械手的定位精度为0.5 1mm。表 3.1 机械手基本参数3 机械手的驱动方案：如绪论中所述,气压传动系统的动作迅速,反应灵敏,阻力损失和泄漏较小,成本低廉因此本机械手采用气压传动方式。4 机械手的控制方案：考虑到机械手的通用性,同时使用点位控制,因此我们采用可编程序控制器对机械手进行控制。当机械手的动作流程改变时,只需改变程序即可实现,非常方便快捷。5 定位方式行程开关或可调机械挡块等长沙学院毕业设计116 缓冲方式气缓冲机械手的动作循环（工件平放）：真空吸盘吸取工件-大臂上升-大臂回转-手臂延伸-真空吸盘放下工件-手臂收缩-大臂反转-大臂下降。3.2.1 气爪的设计选取和系列支点开闭型
24、摆动气爪。气爪的规格主要依照所要抓取的工件重量和夹取位置的尺寸选取。如图一所示,为所要抓取的工件为正方体,质量为 50 克,零件外径为20mm。验算夹持力矩,夹持点距离气爪转轴的力臂约为 43mm。1 夹紧力的计算手指对工件的夹紧力可按下式计算：（3.1）GKN321其中 - 安全系数，通常取 1.2 2；1K- 工作情况系数，主要考虑惯性力的影响，可按 ,或2 5.212K估算（a 为机械手在搬运工件的过程的加速度，g 为重力加速度）；1- 方位系数3K- 被抓取工件的重量（即重力，N）G在本机械手中，取 ,选取 ,则手部的夹紧力按式（3.1）计算21K， 43得： NN8.7.905所需夹
25、持力矩为： MSFM34.043.8.7根据以上要求选取 MHC2-16D 双作用摆动气爪,如图所示,缸径为 16mm,它的主要性能参数为：夹持力矩 0.39NM,两侧开闭角度 30-10，手指动作时间为 0.02s，重复定位精度士 0.01mm。12图 3.7 MHC2-16D 双作用摆动气缸3.2.2手臂结构设计手臂是机械手的主要部分,它是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用带动手指去抓取物件,并按预定要求将其搬运到指定的位置。前面已经叙述了,按照抓取工件的要求,本机械手的手臂有四个自由度,即手臂的伸缩、小臂的升降、立柱的左右回转和升降运动。对手臂结构的要求一是重量尽量轻,以达到
26、动作灵活、运动速度高、节约材料和动力,同时减少运动的冲击二是要有足够的刚度以保证运动精度和定位精度。手臂的结构设计重点是驱动力的计算和偏重力矩的计算。1.手臂伸缩结构设计手臂的伸缩是直线运动,该模块水平安装立柱上,要求使用的气缸的体积小、重量轻,减小对回转中心的转动惯量,因而选择 SMC 的 CQ2 系列薄型气缸,其缸筒与无杆侧端盖压铸成一体,缸体为方形。根据气缸运动过程中的要求,气缸收缩时承受的外力 F15N（惯性负载较大）,行程为 75mm,伸出或缩回的时间为 0.3s。其主要尺寸的确定：（1）缸径 D 的确定由作用在活塞杆上的工作载荷和初选的工作压力,利用下述公式可计算出缸径D。当活塞杆
27、输出推力克服载荷做功时(3.2)/(41PFD式中： -气缸内径（m）；-活塞上的推力（或称工作载荷）（N）；1F-初选的工作压力（pa），一般为 ；p pa)15.0(M-总机械效率,当气缸动态性能要求工作频率高时，取 ； 5.03速度低时取大值,速度高时取小值。气缸动态性能要求一般,工作频率较低时,可取。85.07当活塞杆输出拉力克服载荷做功时长沙学院毕业设计13（3.3）2d4PFD式中： -活塞杆拉力（N）；2F-根据拉力预先估定的活塞杆直径。估定活塞杆直径 。d 5.016./dD把 代入式（3.3）中，则可得5.016./D(3.4)PFD24)15.0.(将式（3.2）与（3.4
28、）相比， 取最大值，即 。PFD24)15.0.(（2）气缸耗气量气缸耗气量与气缸直径 D、行程 S、缸的动作时间和换向阀到气缸管道的容积有关。忽略气缸管道容积时,则气缸的单位时间压缩空气消耗量按下式计算：(3.5)221121 t)d(4t4SQQ，或式中： -每秒钟压缩空气消耗量（ ）；s/m3-气缸无、有活塞杆端进气时压缩空气消耗量( );21， s/m3-缸的内径和活塞杆直径（m）；d，D-气缸活塞杆伸出与缩回时所需时间（s）；21t，-气缸的行程（m）。S（3）手臂伸缩气缸设计手臂的伸缩是直线运动,该模块水平安装在立柱上,要求使用的气缸体积小、重量轻,减小对回转中心的转动惯量,因而选
29、择 SMC 的 CQ2 系列薄型气缸,其缸筒与无杆侧端盖压铸成一体,缸体为方形,重量轻、薄、安装空间小,安装方便。根据气缸的运动要求,气缸收缩时承受的外力 （惯性负载较大），行程为NF1575mm，伸出或缩回时间为 0.3s。其主要尺寸确定如下：a. 缸径 D 的计算取 ,依据公式（3.4），取 ， 计算，即5.0/dpa5.0MP3.01413.6m0.415. PFDA查资料选取标准缸径 ，（CQ2 系列长行程缸径只有 32mm 以上的），其m32活塞缸直径 d=14mm，行程 。选用 SMC 标准气缸，型号为 CQ2A32-75，如图 3-7S2 所示在 时，CQ2A32-75 气缸水平
30、安装定位，最小负载（3kg）/最大负载pa5.0MP（45kg）时气缸行程为 400mm 的典型定位时间为 0.45/0.75s，定位精度0.2mm。图 3.8 CQ2A32-75 标准气缸b.耗气量计算水平缸缸径 ，依据公式（3.5）得：s3.0tm75,32。 时 间行 程 SD/1.2t44-DQC.导向装置需要承受小臂升降机构、手部模块和模拟刀具的全部重力,轴向力较大,采用双导向杆，如图 3.9 所示长沙学院毕业设计15图 3.9 手臂伸缩模块导向装置2.升降结构设计立柱是安装在与基座连接的转台之上,用以支撑手臂并带动它升降和移动的机构。对立柱的设计要求是坚固,刚性好。根据换刀机械手立
31、柱升降气缸的运动要求,气缸收缩时承受的外力 ,行程NF60为 100mm,伸出或缩回的时间为 0.4s。其主要尺寸的确定如下：（1）缸径 D 的计算取 ,依据公式（3.4），取 ， 计算，即5.0/dpa5.0MP3.026m.41.FA根据资料,选用 SMC 的 CA1 系列标准气缸,它的拉杆结构很坚固,能够提供足够的刚性,适合作为手臂的立柱,取标准缸径 ,（CA1 系列只有 40mm 以上缸径的气缸),40D其活塞杆直径 d=14mm,行程 S=100mm。型号为 CA2B40-100,如图 3-4 所示。该气缸的位置感侧方式为磁感式,缓冲方式为气缓冲。活塞速度为 ,定位精度为m/s50。
32、m5.016图 3.10 CA2B40-100 标准气缸（2）耗气量计算缸径 ：） 得， 依 据 公 式 （，行 程 5.3s4.0tm1,40SDs/m13t4-2SDQ（3）偏重力矩的计算偏重力矩就是手臂悬伸部分的全部零件的重量（作用在各自的重心上）对手臂回转中心的静力矩 。最大偏重力矩产生于手臂伸缩缸全部伸出,并夹持额定重量的零eM件时。各零件的重量可按其结构形式、材料比重进行粗略计算。由于零件多数选用对称结构,故重心应位于几何截面的形心上。计算时可把手臂偏重部分分解为几个单元,分别计算,然后汇总。 可依据下式计算：e（3.6）inieXG总其中， -立柱支撑的全部零件的重量；总G- 的
33、重心位置距立柱轴线的距离；总-工件、手指、手腕、手臂等零部件的顺序号；i-各零件重心到立柱轴线的距离。iX长沙学院毕业设计17如果求出偏重力矩过大,可重新布置各部件在手臂上的位置,也可加平衡块来改善受力情况。但这样又会增大手臂重量和转动惯量。因此要多方考虑。经计算，得 ，在手臂伸出时 ，其偏重力矩为NG60总 m905.4N.6e M总（4）导向装置如图 3-5 所示，手臂在 的作用下有顺时针方向倾斜趋向,而立柱导向装置可阻总止手臂倾斜。导向装置对升降立柱的作用力如图示 和凡,根据升降立柱的平衡条21R和件： fhfGhfRFGRh22112121总总 总总为摩擦系数，一般为 0.1，这里取
34、，f 16.0fm8.3.0否则,立柱导向装置不能阻止手臂倾斜。由以上计算可知机械手偏重力矩较大，采用双导向杆结构,如图 3.11 所示18图 3.11 立柱导向装置3.手臂摆动气缸设计摆动气缸是利用压缩空气驱动输出轴在一定角度范围内作往复回转运动的气动执行元件,用于物体的转位、夹紧、阀门的开闭以及机械手的手臂动作等。摆动气缸有齿轮齿条式和叶片式两大类。它们的特点如表 3.2 所示。本机械手臂采用齿轮齿条式摆动气缸。表 3.2 摆动气缸的特点长沙学院毕业设计19对摆动气缸必须进行受力分析,按所受的力矩大小选取摆动气缸。气缸的理论输出力矩为（3.7）/0M式中： -气缸所受实际力矩， ；MmN-
35、负载率，3.为机械手基座以上其余部分对于 Z 轴的惯性力矩,经计算,可得： m04.1NM由公式（3-7），计算求得气缸的理论输出力矩为 m46.30/NM选择双作用薄型齿轮齿条式摆动气缸 CRQ2BS40-180C,如图所示，当工作压力在0.5 时,输出扭矩为 ,缓冲方式为气缓冲 ,允许动能 0.40J,摆动角度 180,paMm3.5N可调角度范围 “,摆速可调范围 “,最小使用气压 0.1 ,最大使用oo90/s.12paM气压 0.99 。而且气缸重复定位精度 ,满足设计要求。图 3.12 摆动气缸 CRQ2BS40-180C（4）基座结构设计基座是机械手的基础部分,机械手执行机构的各
36、部件和驱动系统均安装于基座上,是支撑机械手全部重量的构件。对其结构的要求是刚性好、占地面积小、操作维20修方便和造型美观。基座结构从形式上可分为落地式和悬挂式,或分为固定式、可移动式和行走式。无论哪一种形式,机械手工作时基座应给予以固定。根据总体设计中物料机械手的设计要求,本机械手的基座采用落地固定式。基座的结构与机械手的总体布置有关,对专用机械手而言,传动和控制部分通常是单独布置,故基座比较简单或不设基座。对于通用机械手来讲,传动部分通常布置在机架内部或后下方,控制部分则布置在基座的后上方或单独布置一个控制箱。由于本机械手应用在教学实验平台上,需要具备一定通用性。采用分散布置,将传动和控制部
37、分分开,以免受震动的影响,可延长机械手的使用寿命物料机械手立柱模块需要一个旋转模块,摆动气缸则应固定在基座上。如果水平缸、垂直缸和手部机构直接安装到摆动气缸输出轴上,机构虽然简单,但摆动气缸的轴向受力增大,对气缸的自身要求较高,容易造成摆动气缸的损坏。同时,机械手本身重心偏离立柱轴线对摆动气缸转动轴产生倾覆力矩。所以采用一个连接组件,将机械手立柱以上的重量和倾覆力矩由机架来承担。该连接组件主要由四个部分组成双向推力球轴承、底座、转台和扣罩,如图 3.13 所示。采用双向推力球轴承可以方便地将轴承内环与转台连接,外环用扣罩固定在底座上。另外,推力轴承要选择公称尺寸相对较大一些的,这样可以更好地承
38、受倾覆力矩。1.底座 2.摆动气缸 3.转台 4.双向推力球轴承 5.扣罩 图 3.13 机座结构图长沙学院毕业设计213.3装配部分结构设计装配站的结构组成部分为：1.推料气缸、2.落料光电传感器、3.踢料气缸、4.电容传感器、5.塑料料槽、6.传送带、7.三相异步电机、8.气缸支架；1.气缸：根据工作需要，即选标准单杆气缸型号为 CDJ2B16-60、CDRQ2BS20-180C2.塑料料槽：料槽结构设计为了装废料零件，零件为 20mm 的正方体，需留有一定的余量，料槽口宽度设计大小为 24mm 的正方形孔，高度设计为 70mm。具体结构设计如图 3.14 所示图 3.14 塑料料槽3.气缸支架：为了配合单杆气缸和传感器的安装定位，具体设计的结构如图 3.15 所示22图 3.15 气缸支架4.零件装配连接才用螺栓和螺钉连接，采用标准的螺栓 M3 和螺钉 M2 连接，连接方式如图 3.16、图 3.17 所示图 3.16 螺栓连接方式长沙学院毕业设计23图 3.17 螺钉连接方式
