0100-自動涂膠工作臺的設計【全套16張CAD圖+SW三維模型】

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Textiles after immersion mucilage, on the surface excess mucilage by knife and compaction roller away. Again after vertical or tilting make solvent evaporation and the rest of the rubber drying. (4) coating machine is through the pneumatic desktop will glue or paint coating to the material. Equipment used the three-axis linkage, automatic operation, equipped with computer programming control path spraying at the same time. Coating thickness and time can be set, simple easy to operate. An application of the coating machine instead of manual machine, also called in the industry automatic spraying machine, automatic glue machine, glue machine, etc. Key words: gumming ；automatic glue machine； Three-axis linkage  目 錄 摘 要 1 Abstract 2 目 錄 3 第一章 緒論 6 第二章 自動涂膠工作臺的課題簡介 7 2.1課題簡介 7 2.2、設計要求 7 2.3課題的主要技術參數(shù) 7 第三章 自動涂膠工作臺的方案擬定 9 3.1自動涂膠工作臺的總體布局 9 3.1.1自動涂膠工作臺的組成 9 3.1.2自動涂膠工作臺動作循環(huán)的方案擬定 9 3.1.3總體布局 10 3.2移動裝置的方案擬定 10 3.2.1產(chǎn)品轉(zhuǎn)動的驅(qū)動方式 10 3.2.2電機的選擇 10 3.2.3 電機的安裝方式 13 3.2.4工作臺的結構設計 15 3.2.5工作臺的驅(qū)動方式 15 3.2.6氣缸的選擇 15 3.2.7工作臺的導向 17 3.3涂膠裝置的方案擬定 17 3.3.1涂膠頭的結構設計 17 3.3.2涂膠裝置的運動方案 18 3.3.3氣缸的選擇 19 3.3.4點膠裝置的示意圖和氣缸安裝方式圖 20 3.4壓實裝置方案擬定 20 第四章 自動涂膠工作臺的設計計算 24 4.1移動裝置電機的型號確定 24 4.2移動裝置軸承的計算和選擇 24 4.2.1計算軸向力 24 4.2.2計算當量載荷 25 4.2.3軸承壽命 25 4.3移動裝置導軌的計算和選擇 25 4.4移動氣缸的計算和選擇 26 4.4.1選定氣缸缸徑 26 4.4.2 選定氣缸行程 27 4.4.3 選定安裝形式 27 4.4.4 選定緩沖形式 27 4.4.5 磁性開關的選定 27 4.5涂膠裝置水平、垂直氣缸的計算和選擇 27 4.5.1選定水平氣缸缸徑 27 4.5.2 選定氣缸行程 28 4.5.3 選定安裝形式 28 4.4.4 選定緩沖形式 28 4.4.5 磁性開關的選定 28 4.5.6選定垂直氣缸缸徑 29 4.5.7 選定氣缸行程 29 4.5.8 選定安裝形式 29 4.4.9 選定緩沖形式 30 4.4.10 磁性開關的選定 30 4.6.1選定垂直氣缸缸徑 30 4.6.2 選定氣缸行程 31 4.6.3 選定安裝形式 31 4.4.9 選定緩沖形式 31 4.4.10 磁性開關的選定 31 4.7氣壓系統(tǒng)的設計 32 4.7.1移動裝置的氣動控制 32 4.7.2點膠裝置的氣動控制 34 4.7.3壓實裝置的氣動控制 37 4.7.4 PLC控制回路設計 39 第五章 結論 42 第六章 心得體會 43 致 謝 44 參考文獻 45  第一章 緒論 近年來，伴隨著生產(chǎn)和技術的發(fā)展，機電一體化有了很大的發(fā)展,自動涂膠機在我國機械設備的裝配與維修中得到了廣泛的應用，不僅提高了勞動生產(chǎn)率，同時也節(jié)省了能源和材料。尤其是汽車行業(yè)，對汽車零部件的結合面有一定的密封性要求,其結合面都需要涂膠，涂膠的精度對汽車的性能至關重要，自然對自動涂膠機提出了更高的要求。以往涂膠都是依靠工人的手工來完成，涂膠的效率極低，而且很難保證涂膠的均勻性和膠體的厚度。自動涂膠機既能保證涂膠的均勻性又能有效的節(jié)省材料，大大提高了工作效率和工作質(zhì)量，減少了工人的勞動強度。因此針對不同的工作需要,自動涂膠機可以采用框架式機器人或多自由度機器人來實現(xiàn)對結合面進行涂膠，同時，這項技術的應用也意味著每天給國家企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。本次設計的目標是為第一汽車集團設計一臺自動涂膠的設備（軸承座與減速器間的密封圈）使它能在實現(xiàn)日常工作目的的基礎上，盡量使機械結構合理的簡化，降低成本，增加其實用性和性價比。此機構采用框架式機械手操作機，由步進電機作為驅(qū)動裝置,X,Y 軸聯(lián)動可合成各種平面的各種曲線,XYZ 軸聯(lián)動并可合成空間曲線或直線(但必須考慮膠的流動)。,保證系統(tǒng)可靠性及涂膠精度的前提下降低造價,提高性能/價格比。 本次設計的自動涂膠機硬件控制采用的是MCS-51 單片機進行三坐標聯(lián)動運動進行控制，通過匯編語言編程來實現(xiàn)涂膠機的X 向、Y 向、Z 向運動的數(shù)據(jù)量，來控制涂膠的速度和均勻性。 隨著數(shù)控技術、機電行業(yè)的不斷發(fā)展及對機器性能的高要求，自動涂膠機一定會有著更廣泛的應用前景。  第二章 自動涂膠工作臺的課題簡介 2.1課題簡介 產(chǎn)品由配件機芯和海棉組成的。本課題要求學生設計一自動粘貼海棉的工作臺裝置，以便完成產(chǎn)品的自動涂膠和自動壓緊等工序。為確保該產(chǎn)品的自動粘貼的質(zhì)量和精度，工作臺應有自動移動裝置、自動涂膠裝置和自動壓緊裝置等重要部件組成。本課題要求學生對I型配件自動涂膠裝置進行設計和計算。 2.2、設計要求 機械部分要考慮整體布局，工作行程要能滿足要求，傳動裝置要平穩(wěn)且準確，還要兼顧速度，另外需考慮經(jīng)濟性，該設備要求成本低，盡量選用標準件，減少額外的工作量。設備的使用壽命不低于15 年，每年工作330 天，每天工作12 小時，載荷持續(xù)率為90%，需要批量生產(chǎn)。電路部分主要是芯片的選取和電路的擴展連接，及三個電機控制電路的設計。由于涂膠屬于輕載荷工作。對電機功率要求不是太高，所以采用步進電機。設計電路控制電機的運轉(zhuǎn)和方向 以達到設計要求。執(zhí)行程序要考慮到不同拐點處涂膠量問題，可通過改變X、Y 向運動速度調(diào)節(jié)也可單一Z 向運動調(diào)節(jié)，以保證涂膠均勻，此次設計采用后者方式，原因是一個電機工作方式比較好控制。 2.3課題的主要技術參數(shù) 電源：220VAC±10%，50Hz 氣源：0.4MPa — 0.8Mpa 運行環(huán)境溫度濕度：設備部分(Equipment Parts)：0℃ — 40℃ 測試電源輸出：采用高精度輸出的程控線性恒壓源。 恒壓輸出：直流0V-30V 輸出電流：5A 紋 波：1 mV 輸出精度：±0.1V 控制方式：可編程控制  第三章 自動涂膠工作臺的方案擬定 3.1自動涂膠工作臺的總體布局 3.1.1自動涂膠工作臺的組成 （1）涂膠裝置 （2）移動裝置 （3）壓實裝置 3.1.2自動涂膠工作臺動作循環(huán)的方案擬定 A）移動裝置推動工作臺至點膠裝置正下方，在電機的驅(qū)動下開始涂膠。 B）涂膠完成后，手動添加海綿墊到工件的涂膠面上。 C）移動裝置將工件和海綿墊推動到壓實裝置的工作工位，進行壓緊。 D）完成壓緊之后，將完成的產(chǎn)品取出，完成單個產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。 圖3.1自動循環(huán)方塊圖 3.1.3總體布局 圖3.2總體布局示意圖 3.2移動裝置的方案擬定 3.2.1產(chǎn)品轉(zhuǎn)動的驅(qū)動方式 產(chǎn)品底部安裝到工作托盤上，托盤連接電機，按下氣動按鈕，電機帶動托盤轉(zhuǎn)動產(chǎn)品隨之轉(zhuǎn)動。 3.2.2電機的選擇 伺服電機和步進電機的性能比較 步進電機作為一種開環(huán)控制的系統(tǒng)，和現(xiàn)代數(shù)字控制技術有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進電機的應用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機也越來越多地應用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應數(shù)字控制的發(fā)展趨勢，運動控制系統(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺服電機作為執(zhí)行電動機。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號），但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異?，F(xiàn)就二者的使用性能作一比較。 一、控制精度不同 兩相混合式步進電機步距角一般為 1.8°、0.9°，五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進電機通過細分后步距角更小。如山洋公司（SANYO DENKI）生產(chǎn)的二相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關設置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。 交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以山洋全數(shù)字式交流伺服電機為例，對于帶標準2000線編碼器的電機而言，由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻技術，其脈沖當量為360°/8000=0.045°。對于帶17位編碼器的電機而言，驅(qū)動器每接收131072個脈沖電機轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當量為360°/131072=0.0027466°，是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。 二、低頻特性不同 步進電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負載情況和驅(qū)動器性能有關，一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機器的正常運轉(zhuǎn)非常不利。當步進電機工作在低速時，一般應采用阻尼技術來克服低頻振動現(xiàn)象，比如在電機上加阻尼器，或驅(qū)動器上采用細分技術等。 交流伺服電機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機能（FFT），可檢測出機械的共振點，便于系統(tǒng)調(diào)整。 三、矩頻特性不同 步進電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。 四、過載能力不同 步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以山洋交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的二到三倍，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力，在選型時為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機，而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費的現(xiàn)象。 五、運行性能不同　　 步進電機的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內(nèi)部構成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會出現(xiàn)步進電機的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。 六、速度響應性能不同 步進電機從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200～400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以山洋400W交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。 綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機。因此本次設計選用伺服電機  3.2.3 電機的安裝方式 主要電機安裝方式B3, B5, B35 一般伺服電動機的安裝方式有 B3, B5, B35幾種 B3有底座，無直連安裝法蘭盤， B5無底座，有直連安裝法蘭盤， B35有底座，有直連安裝法蘭盤。 電機的安裝方式很多，主要分臥式和立式。在臥式中又分為B3、B35、B34、B5、B6、B7、B8、B9、B10、B14、B15、B20、B30；立式分為V1、V15、V2、V3、V36、V4、V5、V6、V8、V9、V10、V14、V16、V18、V19、V21、V30、V31；但最主要的、最常用的就是B3（一般臥式）、B5（帶凸緣沒底腳）B35（帶底腳帶凸緣）的安裝方式。 B3是臥式安裝B35也是臥式安裝 最主要的區(qū)別是B3（一般臥式）、B5（帶凸緣沒底腳）B35（帶底腳帶凸緣） 本次設計選用的安裝方式為V9，D端無端蓋或軸承，借D端機座面安裝，D端向上。 3.2.4工作臺的結構設計 圖3.4工作臺的結構示意圖 3.2.5工作臺的驅(qū)動方式 工作的使用氣缸驅(qū)動，氣缸運動帶動電機和滑板滑動。 3.2.6氣缸的選擇 1、類型的選擇? ? 根據(jù)工作要求和條件，正確選擇氣缸的類型。要求氣缸到達行程終端無沖擊現(xiàn)象和撞擊噪聲應選擇緩沖氣缸；要求重量輕，應選輕型缸；要求安裝空間窄且行程短，可選薄型缸；有橫向負載，可選帶導桿氣缸；要求制動精度高，應選鎖緊氣缸；不允許活塞桿旋轉(zhuǎn)，可選具有桿不回轉(zhuǎn)功能氣缸；高溫環(huán)境下需選用耐熱缸；在有腐蝕環(huán)境下，需選用耐腐蝕氣缸。在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需要活塞桿伸出端安裝防塵罩。要求無污染時需要選用無給油或無油潤滑氣缸等。 2、安裝形式? ? 根據(jù)安裝位置、使用目的等因素決定。在一般情況下，采用固定式氣缸。在需要隨工作機構連續(xù)回轉(zhuǎn)時（如車床、磨床等），應選用回轉(zhuǎn)氣缸。在要求活塞桿除直線運動外，還需作圓弧擺動時，則選用軸銷式氣缸。有特殊要求時，應選擇相應的特殊氣缸。 3、作用力的大小 即缸徑的選擇。根據(jù)負載力的大小來確定氣缸輸出的推力和拉力。一般均按外載荷理論平衡條件所需氣缸作用力，根據(jù)不同速度選擇不同的負載率，使氣缸輸出力稍有余量。缸徑過小，輸出力不夠，但缸徑過大，使設備笨重，成本提高，又增加耗氣量，浪費能源。在夾具設計時，應盡量采用擴力機構，以減小氣缸的外形尺寸。 4、活塞行程 與使用的場合和機構的行程有關，但一般不選滿行程，防止活塞和缸蓋相碰。如用于夾緊機構等，應按計算所需的行程增加10～20㎜的余量。 5、活塞的運動速度 主要取決于氣缸輸入壓縮空氣流量、氣缸進排氣口大小及導管內(nèi)徑的大小。要求高速運動應取大值。氣缸運動速度一般為50～800㎜/s。對高速運動氣缸，應選擇大內(nèi)徑的進氣管道；對于負載有變化的情況，為了得到緩慢而平穩(wěn)的運動速度，可選用帶節(jié)流裝置或氣—液阻尼缸，則較易實現(xiàn)速度控制。選用節(jié)流閥控制氣缸速度需注意：水平安裝的氣缸推動負載時，推薦用排氣節(jié)流調(diào)速；垂直安裝的氣缸舉升負載時，推薦用進氣節(jié)流調(diào)速；要求行程末端運動平穩(wěn)避免沖擊時，應選用帶緩沖裝置的氣缸。 因此，本次設計移動裝置所選用氣缸的型號：A-CY1B25L-500 3.2.7工作臺的導向 工作臺的導向為直線導軌，如圖下圖所示。 圖3.4移動裝置示意圖 3.3涂膠裝置的方案擬定 3.3.1涂膠頭的結構設計 涂膠頭的結構分為兩部分：點膠筒和點膠頭如圖3.3所示 圖3.5 涂膠頭 3.3.2涂膠裝置的運動方案 涂膠裝置動作，工件轉(zhuǎn)動，對工件進行涂膠。Z向氣缸工作，將涂膠機構沿z方向提高， Y向氣缸工作，將涂膠機構沿Y方向推動，使涂膠機構中心移動到涂膠面的指定位置正上方。Z向氣缸工作，將涂膠機構沿著Z反方向下降，涂膠機構到達指定位置后停止。打開涂膠機構，開始涂膠，同時裝在工件下方的電機均勻速轉(zhuǎn)動一圈，從而帶動工件也轉(zhuǎn)動一圈，均勻涂抹完一圈后，電機停止轉(zhuǎn)動。各傳動裝置復位：先將機構沿Z方向上升后，傳動裝置沿Y反方向后退，然后機構下降到初始位置。 涂膠的工作步驟（極限位置）如下圖所示 圖示位置為機構的初始位置 圖3.6 圖示位置為Z向推進氣缸向上頂起機構以后，Y向推進氣缸向右推進，將點膠筒中心移動到涂膠面指定位置的正上方。 圖3.7 圖示位置Z向推進氣缸下降，涂膠機構到達指定位置后停止。 圖3.8 3.3.3氣缸的選擇 根據(jù)本設計工件需求選擇： Y向氣缸的型號：CDJ2B 16-45 Z向氣缸的型號：CDQMB 40-40 3.3.4點膠裝置的示意圖和氣缸安裝方式圖 圖3.9 點膠裝置的示意圖和氣缸安裝方式圖 3.4壓實裝置方案擬定 傳感器檢測海綿的安置合格情況，檢測到海綿放置到位之后，壓緊裝置將海綿和工件粘連在一起。 對機械裝置及工作步驟的擬定： 采用壓緊裝置移動，工件轉(zhuǎn)動，對工件的海綿進行粘合。Z向推進氣缸工作，沿Z方向下降，壓緊裝置到達指定位置后停止，將工件壓實，壓實后，Z向推進氣缸復位。 壓緊的工作步驟如圖下圖所示 圖3.10 圖示位置為機構的初始位置 下圖示位置為壓緊裝置的工作位置，推動氣缸動作將壓緊裝置向下推，完成海綿墊圈的壓實動作 圖3.11 3.4.1壓頭的結構設計 壓頭是由頭部壓環(huán)和壓力傳動件組成，頭部壓環(huán)是材質(zhì)為橡膠。 壓力傳動件 頭部壓環(huán) 圖3.12 壓頭 3.4.2壓實裝置垂直方向的驅(qū)動方式 壓實裝置垂直方向選擇用氣缸上下推頭壓頭來完成工作。 3.4.3氣缸的選擇 根據(jù)本次設計的需要選擇 垂直方向的氣缸型號：CM2B20-30 圖3.13壓實裝置示意圖  第四章 自動涂膠工作臺的設計計算 4.1移動裝置電機的型號確定 根據(jù)本次設計的要求選用電機型號為：松下MSMD022P1U+MADDT1207003 電壓根據(jù)輸出功率200V。最大轉(zhuǎn)速為6000rpm（但在750W以下）。輸出功率范圍為50W～15kW。 此次設計選用電機的特點： 功率： 50W～5kW 小慣量:200W 特性改善： 槽定位轉(zhuǎn)矩0.5％以下 小型超輕化： 行業(yè)最輕（1kW～5kW） 高分解率： 絕對式17bit、增量式20bit 耐環(huán)境性能升級： IP67構造 連接： 全容量連接化 4.2移動裝置軸承的計算和選擇 4.2.1計算軸向力 初步取滾動軸承，查機械設計手冊第2卷第7-367頁表7-2-79選取標準精度級的單列圓錐滾子軸承 30208，其尺寸為：軸承內(nèi)經(jīng) ，外徑 ，寬度 ，內(nèi)圈定位軸肩直徑 ，外圈定位直徑 ，查機械設計課程設計第311頁表18-4，30208軸承的動載荷 ，靜載荷 ，e =0.37，Y =1.6 軸承1、2內(nèi)部軸向力分別為： （公式4.1） （公式4.2） 外部軸向力 ，, 故兩軸承的軸向力為 （公式4.3） 4.2.2計算當量載荷 （公式4.4） （公式4.5） 軸承2的當量載荷 因為 ，故只需校核軸承2，軸承在100 以下工作，查機械設計第320頁表13-4，取。 4.2.3軸承壽命 （公式4.6） 工作臺預期壽命 由于，故軸承壽命足夠。 4.3移動裝置導軌的計算和選擇 根據(jù)本次設計的移動裝置的定載荷Q=4Kg，移動裝置的自重5Kg，平衡系數(shù)K=0.5 計算： 對重的重量 W=P+QK=4+5×0.5=6.5 （Kg） 在導軌X軸上的地震作用力 Fx=0.25×W×gn=0.25×6.5×9.8=15.925（N） 在導軌Y軸上的地震作用力 Fy=0.50×W×gn=0.5×6.5×9.8=31.85（N） X軸上的撓度: Y軸上的撓度: 因此本次設計只需滿足上述條件即可， 本次設計選擇的直線導軌型號：MGN15C 4.4移動氣缸的計算和選擇 4.4.1選定氣缸缸徑 氣缸選型一般是這樣：首先先根據(jù)你需要的出力換算出氣缸的活塞面積 F=n*P*S （公式4.7） 公式中 F—所需要的輸出力，本次設計所需的輸出力為F=171.5KN P—系統(tǒng)壓力，系統(tǒng)壓力一般為（0.4MPa — 0.8Mpa）P=0.5MPa S—活塞面積了， N—安全系數(shù)，一般氣缸水平使用取0.7，垂直使用取0.5， 根據(jù)公式4.7，得 S=490mm2 活塞面積出來了再換算成活塞直徑。根據(jù)公式4.8，得公式4.9 S=πR2 （公式4.8） R=Sπ （公式4.9） 由公式4.9，得 R=12.488mm 因此本次設計選用的氣缸的直徑D=2R=24.976mm。 由于氣缸直徑為標準參數(shù)因此選用氣缸缸徑為25mm。 4.4.2 選定氣缸行程 根據(jù)氣缸的操作距離及傳動機構的行程比來預選氣缸的行程。 因此本次設計選用的氣缸行程為500mm 4.4.3 選定安裝形式 不同系列有不同的安裝形式，而各系列亦有多種安裝形式可供選擇，應根據(jù)氣缸的不同用途，來選擇安裝形式。 安裝形式有：基本型，腳座型，桿側(cè)法蘭型，無桿側(cè)法蘭型，單耳環(huán)型，雙耳環(huán)型，桿側(cè)耳軸型，無桿側(cè)耳軸型，中央耳軸型。 本次設計選用固定式氣缸軸向支座MS1式 4.4.4 選定緩沖形式 按照用途所需，選擇出氣缸的緩沖形式。氣缸緩沖形式分為：無緩沖，橡膠緩沖，氣緩沖，液壓緩沖器。 由于本次設計移動裝置氣缸的緩沖無特定要求，所以選擇橡膠緩沖。 4.4.5 磁性開關的選定 安裝于氣缸上的磁性開關，主要是作位置檢測之用。需要注意的是：氣缸內(nèi)置磁環(huán)，是使用磁性開關的先決條件。磁性開關的安裝形式有：鋼帶安裝，軌道安裝，拉桿安裝，真接安裝。 根據(jù)本次設計移動裝置氣缸的形式，所以選擇鋼帶安裝。 4.5涂膠裝置水平、垂直氣缸的計算和選擇 4.5.1選定水平氣缸缸徑 氣缸選型一般是這樣：首先先根據(jù)你需要的出力換算出氣缸的活塞面積 F=n*P*S （公式4.10） 公式中 F—所需要的輸出力，本次設計所需的輸出力為F=70KN P—系統(tǒng)壓力，系統(tǒng)壓力一般為（0.4MPa — 0.8Mpa）P=0.5MPa S—活塞面積了， N—安全系數(shù)，一般氣缸水平使用取0.7，垂直使用取0.5， 根據(jù)公式4.7，得 S=200mm2 活塞面積出來了再換算成活塞直徑。根據(jù)公式4.11，得公式4.12 S=πR2 （公式4.11） R=Sπ （公式4.12） 由公式4.9，得 R=7.978mm 因此本次設計選用的氣缸的直徑D=2R=15.956mm。 由于氣缸直徑為標準參數(shù)因此選用點膠裝置水平氣缸缸徑為16mm。 4.5.2 選定氣缸行程 根據(jù)氣缸的操作距離及傳動機構的行程比來預選氣缸的行程。 因此本次設計選用的點膠裝置水平氣缸行程為45mm 4.5.3 選定安裝形式 不同系列有不同的安裝形式，而各系列亦有多種安裝形式可供選擇，應根據(jù)氣缸的不同用途，來選擇安裝形式。 安裝形式有：基本型，腳座型，桿側(cè)法蘭型，無桿側(cè)法蘭型，單耳環(huán)型，雙耳環(huán)型，桿側(cè)耳軸型，無桿側(cè)耳軸型，中央耳軸型。 本次設計選用點膠裝置水平氣缸固定式氣缸前法蘭MF1式 4.4.4 選定緩沖形式 按照用途所需，選擇出氣缸的緩沖形式。氣缸緩沖形式分為：無緩沖，橡膠緩沖，氣緩沖，液壓緩沖器。 由于本次設計點膠裝置氣缸的緩沖無特定要求，所以選擇橡膠緩沖。 4.4.5 磁性開關的選定 安裝于氣缸上的磁性開關，主要是作位置檢測之用。需要注意的是：氣缸內(nèi)置磁環(huán)，是使用磁性開關的先決條件。磁性開關的安裝形式有：鋼帶安裝，軌道安裝，拉桿安裝，真接安裝。 由于本次設計點膠裝置水平氣缸移動前端帶有點膠頭觸發(fā)紅外控制的，所以水平氣缸無需磁性開關控制。 4.5.6選定垂直氣缸缸徑 氣缸選型一般是這樣：首先先根據(jù)你需要的出力換算出氣缸的活塞面積 F=n*P*S （公式4.13） 公式中 F—所需要的輸出力，本次設計所需的輸出力為F=314KN P—系統(tǒng)壓力，系統(tǒng)壓力一般為（0.4MPa — 0.8Mpa）P=0.5MPa S—活塞面積了， N—安全系數(shù)，一般氣缸水平使用取0.7，垂直使用取0.5， 根據(jù)公式4.7，得 S=1256mm2 活塞面積出來了再換算成活塞直徑。根據(jù)公式4.11，得公式4.12 S=πR2 （公式4.14） R=Sπ （公式4.15） 由公式4.9，得 R=19.994mm 因此本次設計選用的氣缸的直徑D=2R=39.988mm。 由于氣缸直徑為標準參數(shù)因此選用點膠裝置垂直氣缸缸徑為40mm。 4.5.7 選定氣缸行程 根據(jù)氣缸的操作距離及傳動機構的行程比來預選氣缸的行程。 因此本次設計選用的點膠裝置垂直氣缸行程為40mm 4.5.8 選定安裝形式 不同系列有不同的安裝形式，而各系列亦有多種安裝形式可供選擇，應根據(jù)氣缸的不同用途，來選擇安裝形式。 安裝形式有：基本型，腳座型，桿側(cè)法蘭型，無桿側(cè)法蘭型，單耳環(huán)型，雙耳環(huán)型，桿側(cè)耳軸型，無桿側(cè)耳軸型，中央耳軸型。 本次設計點膠裝置垂直氣缸選用固定式氣缸自由法蘭式 4.4.9 選定緩沖形式 按照用途所需，選擇出氣缸的緩沖形式。氣缸緩沖形式分為：無緩沖，橡膠緩沖，氣緩沖，液壓緩沖器。 由于本次設計點膠裝置氣缸的緩沖無特定要求，所以選擇橡膠緩沖。 4.4.10 磁性開關的選定 安裝于氣缸上的磁性開關，主要是作位置檢測之用。需要注意的是：氣缸內(nèi)置磁環(huán)，是使用磁性開關的先決條件。磁性開關的安裝形式有：鋼帶安裝，軌道安裝，拉桿安裝，真接安裝。 根據(jù)本次設計點膠裝置垂直氣缸的形式，所以磁性開關的安裝形式選擇軌道安裝。 4.6壓實裝置垂直氣缸的計算和選擇 4.6.1選定垂直氣缸缸徑 氣缸選型一般是這樣：首先先根據(jù)你需要的出力換算出氣缸的活塞面積 F=n*P*S （公式4.16） 公式中 F—所需要的輸出力，本次設計所需的輸出力為F=78KN P—系統(tǒng)壓力，系統(tǒng)壓力一般為（0.4MPa — 0.8Mpa）P=0.5MPa S—活塞面積了， N—安全系數(shù)，一般氣缸水平使用取0.7，垂直使用取0.5， 根據(jù)公式4.7，得 S=312mm2 活塞面積出來了再換算成活塞直徑。根據(jù)公式4.11，得公式4.12 S=πR2 （公式4.17） R=Sπ （公式4.18） 由公式4.9，得 R=9.966mm 因此本次設計選用的氣缸的直徑D=2R=19.932mm。 由于氣缸直徑為標準參數(shù)因此選用壓實裝置垂直氣缸缸徑為20mm。 4.6.2 選定氣缸行程 根據(jù)氣缸的操作距離及傳動機構的行程比來預選氣缸的行程。 因此本次設計選用的壓實裝置垂直氣缸行程為30mm 4.6.3 選定安裝形式 不同系列有不同的安裝形式，而各系列亦有多種安裝形式可供選擇，應根據(jù)氣缸的不同用途，來選擇安裝形式。 安裝形式有：基本型，腳座型，桿側(cè)法蘭型，無桿側(cè)法蘭型，單耳環(huán)型，雙耳環(huán)型，桿側(cè)耳軸型，無桿側(cè)耳軸型，中央耳軸型。 本次設計壓實裝置垂直氣缸選用固定式氣缸自由法蘭式 4.4.9 選定緩沖形式 按照用途所需，選擇出氣缸的緩沖形式。氣缸緩沖形式分為：無緩沖，橡膠緩沖，氣緩沖，液壓緩沖器。 由于本次設計壓實裝置氣缸的緩沖無特定要求，所以選擇橡膠緩沖。 4.4.10 磁性開關的選定 安裝于氣缸上的磁性開關，主要是作位置檢測之用。需要注意的是：氣缸內(nèi)置磁環(huán)，是使用磁性開關的先決條件。磁性開關的安裝形式有：鋼帶安裝，軌道安裝，拉桿安裝，真接安裝。 根據(jù)本次設計壓實裝置垂直氣缸的形式，所以磁性開關的安裝形式選擇鋼帶安裝。 4.7氣壓系統(tǒng)的設計 4.7.1移動裝置的氣動控制 圖4.1 移動裝置氣動回路圖 表4.1移動裝置氣動設備元件表： 標號 元件名稱 1.0 雙作用氣缸 1.1 雙電控2位5通換向閥 圖4.2 移動裝置電氣控制回路圖 表4.2 電氣設備元件表： 標號 元件名稱 1S1 限位開關 1S2 限位開關 S1 控制開關 K1 繼電器 K2 繼電器 1Y1 電磁閥線圈 1Y2 電磁閥線圈 控制說明： 通過啟動控制開關S1，使繼電器K1的回路閉合，觸點K1動作。電磁閥線圈1Y1的回路接通，2位5通電磁閥開啟，雙作用氣缸的活塞桿運動至前端并使限位開關1S2閉合?；钊麠U離開末端后，通過限位開關1S1的作用使繼電器K1的回路斷開，觸點K1回到初始位置。 通過限位開關1S2使繼電器K2的回路閉合，觸點K2動作。電磁閥線圈1Y2閉合，2位5通電磁閥回到初始位置，雙作用氣缸的活塞桿退回到末端并使限位開關1S1閉合?；钊麠U離開前端后，通過限位開關1S2的作用使電磁閥線圈1Y2的回路斷開。 在控制開關S1導通的情況下，繼電器K1的回路通過限位開關1S1的作用而閉合，觸點K1動作。電磁閥線圈1Y1的回路接通，2位5通電磁閥開啟，雙作用氣缸的活塞桿重新運動至前端。  4.7.2點膠裝置的氣動控制 圖4.3 點膠裝置位移步驟圖 圖4.4點膠裝置氣動回路圖 表4.3點膠裝置氣動設備元件表 標號 元件名稱 1.0 雙作用氣缸 1.1 單電控2位5通換向閥 2.0 雙作用氣缸 2.1 單電控2位5通換向閥 圖4.5點膠裝置電氣控制回路圖 表4.4點膠裝置設備元件表 標號 元件名稱 ST 按鈕開關 1S1 電信號行程開關 1S2 電信號行程開關 2B1 電容式傳感器 2B2 電容式傳感器 K1 繼電器 K2 繼電器 K3 繼電器 K4 繼電器 1Y1 電磁閥線圈 2Y1 電磁閥線圈 控制說明： 步驟1 通過按下按鈕開關ST使繼電器K1的回路閉合，觸點K1動作。松開按鈕開關S1后，通過K1的自鎖回路使繼電器K1的回路仍然閉合。通過觸點K1使電磁閥線圈1Y1的回路閉合，2位5通電磁閥(1.1)換向，氣缸(1.0）的活塞桿運動到前端并接通電信號行程開關1S2。 步驟2 繼電器K2的回路閉合，觸點K2動作，并通過K2的自鎖回路使繼電器K2的回路仍然閉合。電磁閥線圈2Y1回路閉合，2位5通電磁閥(2.1)換向，氣缸(2.0)的活塞桿運動至前端并作用于電容式傳感器2B2。 步驟3 繼電器K3的回路閉合，觸點K3動作，電磁閥線圈2Y1的回路斷開，2位5通電磁閥(2.1)回到初始位置，氣缸(2.0)的活塞桿回縮至末端并作用于電容式傳感器2B1。活塞桿探頭離開電容式傳感器2B2后，通過K3的自鎖回路使繼電器K3的回路仍然閉合，電磁閥線圈2Y1的回路依然處于斷開位置。 步驟4 由于觸點K3閉合，繼電器K4的回路閉合，觸點K4動作，使繼電器K1的回路斷開，觸點K1回到初始位置。電磁閥線圈1Y1的回路斷開，2位5通電磁閥(1.1)回到初始位置，氣缸(1.0)的活塞桿回縮至末端。由于觸點K1斷開，使繼電器K2的自鎖回路斷開，觸點K2回到初始位置；同時由于觸點K2斷開，使繼電器K3的回路斷開，觸點K3也回到初始位置。  4.7.3壓實裝置的氣動控制 圖4.6 移動裝置氣動回路圖 表4.5移動裝置氣動設備元件表： 標號 元件名稱 1.0 雙作用氣缸 1.1 雙電控2位5通換向閥 圖4.7 移動裝置電氣控制回路圖 表4.6 電氣設備元件表： 標號 元件名稱 1S1 限位開關 1S2 限位開關 S1 控制開關 K1 繼電器 K2 繼電器 1Y1 電磁閥線圈 1Y2 電磁閥線圈 控制說明： 通過啟動控制開關S1，使繼電器K1的回路閉合，觸點K1動作。電磁閥線圈1Y1的回路接通，2位5通電磁閥開啟，雙作用氣缸的活塞桿運動至前端并使限位開關1S2閉合?；钊麠U離開末端后，通過限位開關1S1的作用使繼電器K1的回路斷開，觸點K1回到初始位置。 通過限位開關1S2使繼電器K2的回路閉合，觸點K2動作。電磁閥線圈1Y2閉合，2位5通電磁閥回到初始位置，雙作用氣缸的活塞桿退回到末端并使限位開關1S1閉合?；钊麠U離開前端后，通過限位開關1S2的作用使電磁閥線圈1Y2的回路斷開。 在控制開關S1導通的情況下，繼電器K1的回路通過限位開關1S1的作用而閉合，觸點K1動作。電磁閥線圈1Y1的回路接通，2位5通電磁閥開啟，雙作用氣缸的活塞桿重新運動至前端。  4.7.4 PLC控制回路設計 多年來，可編程控制器（以下簡稱PLC）從其產(chǎn)生到現(xiàn)在，實現(xiàn)了接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱到強，實現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進步；其應用領域從小到大，實現(xiàn)了單體設備簡單控制到勝任運動控制、過程控制及集散控制等各種任務的跨越。今天的PLC在處理模擬量、數(shù)字運算、人機接口和網(wǎng)絡的各方面能力都已大幅提高，成為工業(yè)控制領域的主流控制設備，在各行各業(yè)發(fā)揮著越來越大的作用。PLC與繼電器控制系統(tǒng)比較有以下幾個方面的不同： a） 控制方式：繼電器的控制是采用硬件接線實現(xiàn)的，是利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)極延時繼電器的滯后動作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。 PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，稱軟接線。 b） 控制速度：繼電器控制邏輯是依靠觸點的機械動作實現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級，機械觸點有抖動現(xiàn)象。 PLC是由程序指令控制半導體電路來實現(xiàn)控制，速度快，微秒級，嚴格同步，無抖動。 c） 延時控制：繼電器控制系統(tǒng)是靠時間繼電器的滯后動作實現(xiàn)延時控制，而時間繼電器定時精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時間困難。 PLC用半導體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時間方便，不受環(huán)境影響。 市面上現(xiàn)有的PLC有西門子、歐姆龍和三菱，相比較而言：西門子，價格昂貴，模擬量精確度高，編程復雜。模擬量簡單，主要用于高精密設備；三菱，價格一般，編程簡單，模擬量復雜，模擬量精確比西門子差，主要用于一般設備;歐姆龍 ，價格一般，編程簡單，模擬量不如西門子三菱[3]。 在本實驗中采用歐姆龍控制，編程如下。 表4-4為接口分配列表。 表4.7 PLC接口表 代號 狀態(tài) 備注 00000 輸入SB 啟動按鈕 00001 輸入 氣缸1初始位置A0 00002 輸入 氣缸1極限位置A1 00003 輸入 氣缸2初始位置B0 00004 輸入 氣缸2極限位置B1 01000 輸出 YAA0得電 01001 輸出 YAA1得電 01002 輸出 YAB0得電 01003 輸出 YAA1得電 20000 中間繼電器 KA1得電 20001 中間繼電器 KA2得電 20002 中間繼電器 KA3得電 PLC控制回路圖如圖4.8所示。 圖4.8 PLC控制回路 圖4.9為PLC程序圖。 圖4.9 PLC控制圖  第五章 結論 1、此次設計的涂膠機體積小，結構簡單，操作方便，有利于它的通用性。 2、此次設計的自動涂膠機完全脫離了手工涂膠，實現(xiàn)了全自動涂膠，使工人從繁瑣的勞動中解脫出來，減少了工人的勞動強度，這將大大的提高勞動生產(chǎn)效率。 3、在涂膠的過程中，保證了涂膠的厚度和膠的均勻性，這樣，不僅提高了機器零件的密封性，而且機器的性能將更加良好。涂膠機的研制，將為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。 第六章 心得體會 經(jīng)過三個多月的畢業(yè)設計，不僅將我大學四年所學的知識緊密的聯(lián)系起來，而且提高了我綜合運用基礎知識的能力和設計能力，并從中了解了從理論設計到實際設計的基本過程，學到了很多書本之外的實際運用的知識，使自己的整體設計水平有所提高。在畢業(yè)設計過程中，明白了機電一體化不是機械技術和電子技術的簡單疊加，而是二者的有機結合。 畢業(yè)設計是大學四年學習內(nèi)容的最后的一個部分，也是最重要的部分，是提高自己整體設計水平的關鍵環(huán)節(jié)。與以往的課程設計不同，本次畢業(yè)設計工作量大，難度也相對較高，在設計中遇到了很多困難，這就需要我去查閱更多的資料，在指導教師的幫助下，我順利的完成了畢業(yè)設計。同時也學到了更多的實用知識，使自己在將來的工作中能夠?qū)W有所用。在設計過程中，知道了基礎課程的重要性，知識的運用性在今后的工作中還需要繼續(xù)學習。通過這次涂膠機的設計，我知道了機電一體化產(chǎn)品的設計需要抓住關鍵部件的設計，要綜合考慮設計結構而不要孤立的考慮問題。設計過程中還要貫穿技術經(jīng)濟效益分析和現(xiàn)代設計手段的應用，尤其是CAD的良好應用。在設計中也看到了我國機電業(yè)的不足，機電產(chǎn)品結構不合理，加工工藝不夠完善，影響了國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，許多機電產(chǎn)品需要進口，這樣加大了國有企業(yè)的負擔，阻礙了國有企業(yè)的發(fā)展，使其很難具有國際競爭力。愿我能在今后的工作中為我國的機電事業(yè)盡一份力。 鑒于本人設計水平有限，經(jīng)驗不足，設計中難免有疏漏之處，涂膠機還有待于在今后的應用過程中加以改進，懇切希望老師們提出寶貴意見，加以改正。 致 謝 本研究及學位論文是在老師的親切關懷和悉心指導下完成的。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。這幾個月來，老師不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，在此謹向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 在此，我還要感謝在一起愉快的度過畢業(yè)設計的同學，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意! 最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們! 參考文獻 1、吳振彪主編. 機電綜合設計指導. 北京：中國人民大學出版社，2001年6月 2、三浦宏文編著. 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Dwang/Internation Journal of Manufacture 40 (2000)