滑塊厚度綜合檢測平臺檢測平臺設(shè)計.doc

目次1緒論11.1研究目的11.2研究背景和意義21.3國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀31.3.1國內(nèi)31.3.2國外41.4研究方法52總體設(shè)計52.1滑塊厚度綜合檢測平臺設(shè)計的任務(wù)及要求52.2滑塊厚度綜合檢測平臺總體設(shè)計方案52.2.1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計52.2.2控制部分設(shè)計82.2.3軟件部分設(shè)計92.3設(shè)計與分析方法92.3.1力學(xué)分析方法92.3.2可靠性分析方法112.4該種設(shè)計的特點123相關(guān)機械部件的設(shè)計、分析133.1工作平臺及導(dǎo)軌設(shè)計133.1.1工作平臺及導(dǎo)軌設(shè)計要求133.1.2平臺導(dǎo)軌設(shè)計方案討論133.2夾具設(shè)計163.3撥針163.3.1使用撥針的必要性163.3.2撥針的設(shè)計173.3.3撥針的安裝183.4檢測平臺的投料裝置、出料裝置設(shè)計183.4.1投料裝置的設(shè)計183.4.2出料裝置的設(shè)計193.5工作臺安裝設(shè)計194關(guān)重件的受力分析、可靠性分析214.1撥針放置位置和角度的可行性分析214.1.1撥針受力情況建模214.1.2內(nèi)夾具銷耳與導(dǎo)槽之間的滑動摩擦系數(shù)地測定254.1.3銷耳能夠平順通過轉(zhuǎn)位最高點的可能性264.2傳動系統(tǒng)的平穩(wěn)性分析264.2.1平臺上外夾具與同步齒形帶嚙合的緊密程度274.2.2保護板內(nèi)外夾具與同步齒形帶嚙合地緊密程度295檢測平臺的系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及改進措施295.1同步帶的安裝305.2滑塊旋轉(zhuǎn)部分305.3皮帶太長，不能夠預(yù)緊315.4滑塊翻轉(zhuǎn)功能不可靠31結(jié)論33致謝34參考文獻35附錄A測試內(nèi)夾具能否通過最高點程序36附錄B正態(tài)分布表37附圖1滑塊厚度綜合檢測平臺的總裝圖（整體結(jié)構(gòu)）38附圖2滑塊厚度綜合檢測平臺的總裝圖（導(dǎo)軌平臺）40TitleAintegrativeplatformformeasuringslipperssicknessmechanicalsectionAbstractTheslipper,whichisoneoftheimportantaccessoriesofanaircondition,hashighdimensionalprecisionrequirements.Inordertoimprovetheefficiency,decreasetheerroreffectivelyandreducetheintensityofmeasuringwork,itisimportanttodevelopanautomaticmeasuringsystemtosubstitutefortraditionalhandwork.Thedesignoftheintegrativeplatformformeasuringslipperssicknessiscomposedofmechanicalsection、automaticcontrollingsystemandsoftwareprogrammingconcerningtheproject.Thedesignofmechanicalsectionisintroducedonthispaper.wecomeupwiththeplatformsoverallschemeandtestifiedourassumption；Also,weanalyzedsomeimportantunitsbyemphases,suchasguidinggroove、clampfacility、dialingneedle、importandexport,aswellasthefixingofworkbench；Whatsmore,needlesforcereceptionandtransmissionsystemsreliability；theproblemwecomeacrossduringdebuggingandourimprovementswerebrieflyexplainedonthepaper.Keywordssickness,platformformeasuring,mechanicalsection摘要空氣調(diào)節(jié)機的滑塊厚度精度要求很高，相比傳統(tǒng)的手工測量方法，采用自動檢測系統(tǒng)可極大地降低人的勞動強度，提高檢測效率，并能大大地減少檢測出錯率。滑塊厚度綜合檢測平臺的設(shè)計由機械機構(gòu)設(shè)計、自動控制系統(tǒng)的設(shè)計和軟件設(shè)計三部分組成。介紹了檢測平臺機械機構(gòu)的設(shè)計，提出了滑塊厚度綜合檢測平臺總體方案設(shè)計及論證；對導(dǎo)軌平臺、夾具、撥針、投料和自動分料口的設(shè)計及工作臺的安裝進行了重點分析；對于非常重要的撥針的受力情況及傳動系統(tǒng)的可靠性作了比較詳細(xì)的計算和分析；在調(diào)試過程中遇到的問題及所作的改進在這里也有一定的說明。關(guān)鍵詞厚度檢測平臺機構(gòu)受力分析可靠性1緒論電子技術(shù)越來越多地融入機械工程領(lǐng)域使得機械產(chǎn)品的性能和控制方式發(fā)生了翻天覆地的變化，并且極大的降低了成本、簡化了結(jié)構(gòu)。該滑塊厚度綜合檢測平臺正是這兩者的有機統(tǒng)一體。作為現(xiàn)代檢測設(shè)備，激光測量、離子篩測量等非接觸式測量方法無疑在精度方面更有它的優(yōu)勢，但高額的成本使得中小批量測量顯得既不經(jīng)濟又不實用。而該滑塊厚度綜合檢測平臺采用的是同步齒形帶傳動、PLC控制、探頭接觸式測量，并且采用流水線工作方式，是一種經(jīng)濟、實用的檢測設(shè)備。這也是我們研究開發(fā)的原因。1.1研究目的活塞（滑塊）是空氣調(diào)節(jié)機中的關(guān)鍵部件之一（其外形結(jié)構(gòu)見圖1.1），其幾何尺寸、表面粗糙度、形位公差等精度的高低直接關(guān)系到空氣調(diào)節(jié)機性能的好壞，所以對它的精度要求相當(dāng)?shù)馗?。為了檢驗滑塊的加工是否符合要求，并確定哪些是廢品、哪些可以返工修復(fù)，需對其各個尺寸進行測量，然后將測量結(jié)果進行數(shù)據(jù)處理并分類。用傳統(tǒng)手工測量方法效率很低（每人每天可檢測的數(shù)量不過上千個），而且容易出錯。本文設(shè)計的測量滑塊厚度d的自動檢測平臺需要完成設(shè)計、加工、安裝、調(diào)試四個步驟。為了能夠大大提高檢測效率，降低生產(chǎn)成本，減少出錯率，并為企業(yè)帶來更大的效益，檢測平臺應(yīng)具有適應(yīng)性強、智能化自動化程度高、移植性、通用性強等特點。圖1.1滑塊外形結(jié)構(gòu)圖1.2研究背景和意義本文介紹的滑塊厚度綜合檢測平臺研究工作是非常有意義的。首先這臺滑塊厚度綜合檢測平臺系南京理工大學(xué)受寧波市科技局委托研制的，因此這項研究是來自于社會生產(chǎn)的需要，并且這臺設(shè)備研究在國內(nèi)還屬首例。這臺滑塊厚度綜合檢測平臺設(shè)計由檢測平臺設(shè)計、自動控制系統(tǒng)設(shè)計和軟件設(shè)計組成，可以實現(xiàn)自動檢測滑塊厚度，將測量結(jié)果處理送至控制系統(tǒng)，然后控制系統(tǒng)發(fā)出7種不同的信號給步進電機，電機根據(jù)這7種不同的信號旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，最后滑塊從7個不同的出料口被推出。采用這套自動化測量設(shè)備不僅可以縮短時間，使得測量速度與生產(chǎn)節(jié)拍相吻合，提高生產(chǎn)率，而且可以提高測量精度，節(jié)省人力，消除人為誤差，避免重復(fù)單調(diào)的勞動操作，減少費用，還便于顯示及反饋相關(guān)參數(shù)信息等。再者這臺滑塊厚度綜合檢測平臺是自動檢測技術(shù)的應(yīng)用。采用自動檢測技術(shù)有著非常重要的意義：1）采用自動檢測技術(shù)有利于提高生產(chǎn)效率并降低工人的勞動強度。自動檢測系統(tǒng)與自動機械當(dāng)然密不可分。所謂自動機械，是指在沒有操作人員直接參與下，組成機器的各個結(jié)構(gòu)（裝置）能自動實現(xiàn)協(xié)調(diào)動作，在規(guī)定的時間內(nèi)完成循環(huán)的機器。在該測量滑塊的自動檢測系統(tǒng)中，為了減少時間損失并提高勞動生產(chǎn)率，使送料分類等輔助工作與被測件的運送、檢測工作重合起來。工作中，首先啟動機器，人工完成將被測滑塊送至檢測系統(tǒng)中，自動定位、夾緊，然后滑塊隨同步齒形帶移動并完成測量，最后通過計算機數(shù)據(jù)處理、分類并從不同的出料口滑處。我們據(jù)上可以看出：整個測量過程工人僅需要把被測件放到進料口，工人的勞動強度大大降低。2）自動檢測的控制元件可以保證足夠的測量精度，從而確保測量分類的可靠性。在機械行業(yè)中，質(zhì)量是生命。在實現(xiàn)這個目標(biāo)的過程中，自動檢測的作用和重要意義是不言而喻的。作為裝備有行程開關(guān)和反饋裝置的測量系統(tǒng)，可以實現(xiàn)實時監(jiān)控，達到比較高的測量精度。測量過程中如要保證動態(tài)測量精度，需要研究適合于動態(tài)或準(zhǔn)動態(tài)的測試設(shè)備，甚至能集成到加工設(shè)備中的特殊測試設(shè)備，做到實時測試。設(shè)備制造出來后，再根據(jù)調(diào)試結(jié)果對一些環(huán)節(jié)作適當(dāng)?shù)男薷?，從而保證了測量分類結(jié)果的可靠性。3）自動檢測是測量學(xué)和自動機械兩者緊密結(jié)合的有機整體。當(dāng)前，國內(nèi)外在這兩個領(lǐng)域的研究已經(jīng)比較成熟，便于我們在設(shè)計時參考或直接利用。隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，測量學(xué)朝著更廣、更精的方向發(fā)展。眾所周知，三峽水利樞紐工程巨大，技術(shù)要求高。僅監(jiān)測一項就耗資巨大，對變形監(jiān)測和庫區(qū)地殼形變、滑坡、巖崩以及水庫誘發(fā)地震監(jiān)測，不僅采用目前國內(nèi)外最成熟最先進的儀器、技術(shù)，在實踐中也在不斷發(fā)展新的技術(shù)和方法，如對滑坡體變形與失穩(wěn)研究的計算機智能仿真系統(tǒng)；擬進行研究的三峽庫區(qū)滑坡泥石流預(yù)報的3S工程等，都涉及到精密工程測量。隔河巖大壩外部變形觀測的GPS實時持續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測點的位置精度達到了亞毫米。自動機械方面，自改革開放以來，我國不斷的引進技術(shù)，改善生產(chǎn)，這方面的進步是顯而易見的。數(shù)控機床，流水生產(chǎn)線等等無一不是自動機械的應(yīng)用。而在以下四個關(guān)鍵性環(huán)節(jié)中我們?nèi)孕杌ù罅?、下大功夫。?）如何才能改善機器的動態(tài)性能：使之在高速工作時運動平穩(wěn)，降低振動與噪聲；（2）如何才能提高系統(tǒng)工作可靠性，降低故障率，提高機器設(shè)備的利用率；（3）提高機械效率，減少磨損和摩擦，提高精度保持性。對于如何設(shè)計一部自動機械，前人已經(jīng)總結(jié)了一套方案。設(shè)計過程可分為初步設(shè)計階段、技術(shù)設(shè)計階段、工作圖設(shè)計階段、安裝調(diào)試階段。第三，這設(shè)備將會給高度測量、寬度測量提供重要的參考。一個滑塊的完整尺寸測量包括厚度、高度和寬度三個方向的尺寸。為提高工作效率，在工作時這三臺設(shè)備應(yīng)該并行工作的。在這三個尺寸中，厚度的測量的定位設(shè)計是最簡單的，在平臺上位置的保持是最可靠的，對其首先進行研制可以減少工作量，提高成功的可能性。在這臺設(shè)備完成后，有了第一臺設(shè)備設(shè)計的經(jīng)驗，高度和寬度測量就是在原有基礎(chǔ)上的補充了。1.3國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀在自動測量方面，國內(nèi)外已生產(chǎn)出了相關(guān)產(chǎn)品可供我們參考借鑒。1.3.1國內(nèi)北京靈和公司生產(chǎn)的大慣量超精密氣浮平臺1）工作條件平臺在設(shè)計時需考慮對不同尺寸的多種氣足結(jié)構(gòu)形式特性進行實驗驗證的要求，所以不僅可以實現(xiàn)對大慣量氣浮平臺的設(shè)計方法、控制理論及氣膜厚度和壓力分布特性的研究，還為氣浮軸承共性的理論方面的研究成果進行實驗驗證提供了實驗平臺，實現(xiàn)資源共享。為準(zhǔn)確研究光刻機在工作過程的真實的特性，需實現(xiàn)大慣量氣足沿XY方向運動。為保證大慣量氣足的穩(wěn)定性，在大慣量氣足旁邊加一副氣足，兩氣足均采用真空預(yù)載方式。由該平臺所得出的氣浮導(dǎo)軌和大慣量氣足工作時的動態(tài)特性和超精密控制方法能夠真實的反映光刻機實際工作時的動態(tài)特性。2）技術(shù)要求（1）技術(shù)參數(shù)及設(shè)計指標(biāo)最大運動加速度：1.62.0g定位精度：0.52.0m最大穩(wěn)定運動速度：600mm/s運動行程300mm氣浮導(dǎo)軌：氣膜剛度8N/um大慣量氣足:承載大于40Kg氣泵：最大持續(xù)供氣壓力8個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（2）配置直線電機3個，最大持續(xù)推力450N峰值電流7A直線電機驅(qū)動器3個，提供最大驅(qū)動電流7A運動控制卡1個，可進行多軸聯(lián)控光柵尺2個，分辨率0.5um工業(yè)控制計算機1個氣浮導(dǎo)6個，氣膜剛度8N/um大慣量氣足1個，承載大于40Kg氣泵1個，最大持