裝配線自動(dòng)鉆鉸孔一體機(jī)的研究與設(shè)計(jì)

1.1.1自動(dòng)化設(shè)備特點(diǎn)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件、不污染環(huán)境、講求技術(shù)美學(xué)、創(chuàng)造文明生產(chǎn)條件。自動(dòng)化設(shè)備作為一個(gè)系統(tǒng)化工程，具備很多優(yōu)點(diǎn)。(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(shù)含量低、重復(fù)動(dòng)作高的工作崗位以機(jī)器換人，把人釋放到更具創(chuàng)造性的崗位。(b)提升產(chǎn)能：不知疲倦穩(wěn)定運(yùn)行的設(shè)備，在單位時(shí)間內(nèi)能夠制造更多的產(chǎn)品。機(jī)器可以連續(xù)運(yùn)行，尤其適用于大批量生產(chǎn)，大幅降低制造成本。(c)便于管理：采用網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，在線信息化；(d)提升品質(zhì)：精確的導(dǎo)向部件、定位模塊、進(jìn)給速度、調(diào)整功能、檢測系統(tǒng)、視覺算法，可保證一定的精度和動(dòng)作要求，具有較好的重復(fù)性和一致性；(e)提升競爭力：設(shè)備有較高的機(jī)體強(qiáng)度和抗疲勞韌性，可365天24小時(shí)連續(xù)不斷的工作，可控的勞動(dòng)速度，動(dòng)作節(jié)拍時(shí)間是人工的2-5倍。制造周期大量壓縮，實(shí)現(xiàn)短時(shí)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(zhuǎn)。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(biāo)機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化程度逐漸提高，越來越多的工廠引入了各類自動(dòng)化產(chǎn)線和智能設(shè)備。以減少對人工的依賴程度并著力提升生產(chǎn)效率，從而降低成本實(shí)現(xiàn)盈利。在工廠實(shí)際生產(chǎn)中，自動(dòng)化設(shè)備可以有效縮短產(chǎn)品加工時(shí)間，并能準(zhǔn)確保證產(chǎn)品的加工精度。隨著人工成本的增加，自動(dòng)化設(shè)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(dòng)化設(shè)備的出現(xiàn)，過去難以實(shí)現(xiàn)的工藝技術(shù)和未涉獵的領(lǐng)域均變?yōu)榭赡?。因此，具備一定智能化、?jīng)濟(jì)高效的設(shè)備便成了各廠家的制勝利器。同時(shí)，由于產(chǎn)品復(fù)雜多樣，市場上成熟的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備經(jīng)常受限于產(chǎn)品形態(tài)、產(chǎn)能和工藝質(zhì)量等諸多客觀因素，標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)化設(shè)備只能生產(chǎn)部分設(shè)備，不能直接配套兼容。為了彌補(bǔ)這些不足，非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備就應(yīng)運(yùn)而生。那么,設(shè)計(jì)配置一臺(tái)符合其產(chǎn)品特性、工藝技術(shù)要求和生產(chǎn)成本預(yù)算的非標(biāo)設(shè)備就顯得尤為重要了。1.2設(shè)計(jì)軟件的選擇1.2.1SolidWorks簡介SolidWorks軟件是一款專業(yè)的工業(yè)設(shè)計(jì)軟件，其基于Windows平臺(tái)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(diǎn)。有幾大功能模塊：零件建模：基于特征實(shí)體建模，通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、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(diǎn)流程圖監(jiān)控可視化操作界面腳本編輯自動(dòng)建立I/0點(diǎn)實(shí)時(shí)趨勢監(jiān)視自動(dòng)建立I/0點(diǎn)和歷史數(shù)據(jù)全面報(bào)警設(shè)備集成能力強(qiáng)歷史數(shù)據(jù)管理可連接幾乎所有設(shè)備和系統(tǒng)報(bào)表展示歷史數(shù)據(jù)查詢和歷史趨勢第2章機(jī)械設(shè)計(jì)且要信號動(dòng)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(shè)計(jì)之前，根據(jù)客戶的需求，分析研究所有的技術(shù)條件，填寫設(shè)計(jì)任務(wù)書并制定設(shè)計(jì)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(tái)。如圖2-2圖2-2裝配線體HHWp2.1.2產(chǎn)品工藝簡介心距為190+/-0.05mm,孔中心到產(chǎn)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(chǎn)品及錐銷尺寸2.2設(shè)計(jì)方案標(biāo)準(zhǔn)部件+PLC控制。設(shè)備基于一個(gè)X平移軸，安裝于臺(tái)板上，實(shí)現(xiàn)孔位X坐標(biāo)的精確定位。兩個(gè)動(dòng)力鉆(Y1、Y2軸)進(jìn)行2.2.2方案確定圖2-4動(dòng)力鉆裝配圖重量Wx=350×300×25×103×7.8×10?2≈20.5KG根據(jù)廠家提供的重量計(jì)算得知，其余部件如：動(dòng)力鉆、導(dǎo)軌、絲桿、電機(jī)等的重量共為160KG。故實(shí)際承重為350KG,機(jī)架和臺(tái)板均能滿足上述負(fù)載。機(jī)架設(shè)采用Q235系列普通碳素鋼進(jìn)行搭建，以軟件自帶的標(biāo)準(zhǔn)材料庫進(jìn)行材料模擬，計(jì)算出機(jī)架的質(zhì)量屬性，主要包括：材料密度、工件質(zhì)量、零件體積、零件重心和慣性力矩等關(guān)鍵信息。利用軟件應(yīng)力分析模塊，定義實(shí)際需求受力情況和安全系數(shù)，對零件進(jìn)行材料強(qiáng)度、零件載荷和疲勞壽命計(jì)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(jìn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。如圖2-5動(dòng)力鉆選型：根據(jù)工件材料、孔徑和刀具尺寸，需要確定動(dòng)力鉆電機(jī)的功率，主要是軸向切削力負(fù)載。鉆削功率和軸向力的計(jì)算公式：選型時(shí)加上1.5倍的安全系數(shù)，故動(dòng)力頭主軸旋轉(zhuǎn)電機(jī)功率選為1.5KW,進(jìn)給軸電機(jī)功率為0.4KW。X軸需要定位兩個(gè)孔位坐標(biāo)，其負(fù)載約200KG,伺服電機(jī)選型為導(dǎo)軌選型：根據(jù)產(chǎn)品手冊推薦為法蘭型HG系列直線導(dǎo)軌，其為四列接觸式，結(jié)構(gòu)簡潔優(yōu)化，可承受較大負(fù)荷，具備四個(gè)方向均衡負(fù)載的特點(diǎn)和自動(dòng)調(diào)心功能，可降低安裝表面的裝配誤差。導(dǎo)軌的基本額定工作動(dòng)負(fù)載計(jì)算公式：絲桿選型：根據(jù)查絲桿產(chǎn)品手冊，選擇標(biāo)準(zhǔn)型滾珠絲桿，安裝方式為兩端固定。表2-1機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件清單序號零件名稱型號規(guī)格1直線導(dǎo)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(jī)座6伺服進(jìn)給鉆削動(dòng)力頭2.3模型輸出紙。如圖2-6圖2-6設(shè)備零部件及加工圖表2-2非標(biāo)零件清單序號零件名稱材質(zhì)說明單位數(shù)量1機(jī)架焊接+加工+噴塑件12臺(tái)板機(jī)加工+鍍鋅件13動(dòng)力鉆固定板機(jī)加工+鍍鋅件14防護(hù)鈑金罩加工+折彎+噴塑件15機(jī)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(cè)蓋板加工+焊接+噴塑件19左側(cè)蓋板加工+焊接+噴塑件19玻璃門有機(jī)玻璃加工件1玻璃板有機(jī)玻璃加工+折彎件1玻璃窗有機(jī)玻璃加工+折彎件1透明管有機(jī)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(diǎn)支架-短鋁型材加工件1感應(yīng)器支架-長鋁型材加工件1電控箱支架機(jī)加工+鍍鋅件2防護(hù)罩固定板機(jī)加工+鍍鋅件1滑軌長墊塊機(jī)加工+鍍鋅件2感應(yīng)器支架墊塊機(jī)加工+鍍鋅件3限位塊聚氨酯加工件2螺母座機(jī)加工+鍍鋅件1第3章電氣設(shè)計(jì)定位1(刀具原點(diǎn)→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(diǎn)→工件表面)→Y2軸鉸孔2→Y2軸退刀→X軸定位4→結(jié)束。3.2監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)向操作者發(fā)出來通知，如設(shè)備故障、操作警告、說明提示等信息。在PLC程序設(shè)計(jì)圖3-2監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)編寫代碼指令否功能及動(dòng)作收集制定驅(qū)動(dòng)規(guī)格試驗(yàn)證登陸最大值、最小值絕對值變量求和報(bào)警確認(rèn)正弦值激活顯示畫面平均數(shù)全局報(bào)警使能監(jiān)控系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)內(nèi)容：新建一個(gè)界面控制工程，布局界面風(fēng)格，如界面顏色、圖3-2新建工程工程訓(xùn)解…新配丁二×理壓大面小四開發(fā)設(shè)備曰據(jù)卡網(wǎng)塔站中工沒置運(yùn)療系純按a濫2西史數(shù)提記錄網(wǎng)培配用戶配打窗配通落5QI訪問管過絡(luò)需悟璃低動(dòng)控制鈷孔和些作羽回手動(dòng)控別圖3-3自動(dòng)控制自動(dòng)控制間加工而置位禮加工血進(jìn)力速度#平行移動(dòng)速度地力速度t圖3-4加工參數(shù)證##5進(jìn)進(jìn)進(jìn)1進(jìn)用22重即2813是0研10進(jìn)0、圖3-5孔位設(shè)置X軸位置速度鉆孔加工面ps時(shí)間時(shí)間右孔位置速度圖3-6伺服回零時(shí)博時(shí)閥圖3-7人機(jī)界[1]翟上.張杰.虛擬裝配技術(shù)在《CADCAE課程設(shè)計(jì)》實(shí)踐中的應(yīng)用，2019.[2]龐金華.淺談礦用提升機(jī)閘瓦綜合保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)改進(jìn).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(dá)信號同步控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).DB,2013.[9]楊雷.基于Solidworks岸邊集裝箱起重機(jī)機(jī)房底架智能設(shè)計(jì).DB,2006.[10]惠燁.基于SolidWorks的機(jī)電儀器殼體類零件型腔參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā).DB[12]李甲.某型3噸叉車結(jié)構(gòu)有限元分析及減振研究.DB,2011.[15]黃曉霞.用于焊接機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及仿[17]陳小明.異型構(gòu)件預(yù)制體機(jī)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(kuò)孔速度檔位1擴(kuò)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(kuò)孔面軸2位置軸1當(dāng)前位置軸2當(dāng)前位置軸1目標(biāo)位置軸2目標(biāo)位置軸1距離軸2距離軸1當(dāng)前速度軸2當(dāng)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(jìn)給3200200變量使22222266666622222222222000000最小值設(shè)備名設(shè)備名數(shù)據(jù)類型進(jìn)給62DB30.56進(jìn)給12DB30.16進(jìn)給22DB30.24進(jìn)給42進(jìn)給52進(jìn)給72DB30.64進(jìn)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(jìn)給a2DB30.80進(jìn)給al2DB30.88進(jìn)給a22DB30.96進(jìn)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(dòng)運(yùn)行速度20DB7.16X當(dāng)前位置2DB7.12X啟點(diǎn)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(kuò)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(kuò)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(jìn)刀120DB11.24Y2進(jìn)刀220Y2進(jìn)刀32020DB11.56Y2進(jìn)刀520DB11.64Y2進(jìn)刀620DB11.72Y2進(jìn)刀720DB11.80Y2進(jìn)刀820DB11.88Y2進(jìn)刀920DB11.96Y2進(jìn)刀1020DB11.104Y2進(jìn)刀1120DB11.112Y2進(jìn)刀1220DB11.120Y2進(jìn)刀1320DB11.128Y2進(jìn)刀1420DB11.136Y2進(jìn)刀1520DB11.144Y2進(jìn)刀1620DB11.152Y2進(jìn)刀1720DB11.160Y2進(jìn)刀1820DB11.168Y2進(jìn)刀1920DB11.176Y2進(jìn)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(jìn)刀120Y1進(jìn)刀220Y1進(jìn)刀32020Y1進(jìn)刀520Y1進(jìn)刀620Y1進(jìn)刀720Y1進(jìn)刀820Y1進(jìn)刀920Y1進(jìn)刀1020Y1進(jìn)刀1120Y1進(jìn)刀1220Y1進(jìn)刀1320Y1進(jìn)刀1420Y1進(jìn)刀1520Y1進(jìn)刀1620Y1進(jìn)刀1720Y1進(jìn)刀1820Y1進(jìn)刀1920Y1進(jìn)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(jìn)刀速度20DB11.28鉆孔退刀速度20DB11.36擴(kuò)孔進(jìn)刀速度20擴(kuò)孔退刀速度20變量變量名主軸頻率指示換換刀確認(rèn)運(yùn)行模式安全回路軸1狀態(tài)軸2狀態(tài)平臺(tái)原位X軸復(fù)位X軸前進(jìn)X軸后退X軸絕對運(yùn)動(dòng)X軸相對運(yùn)動(dòng)Y軸復(fù)位主軸1段速Y軸后退Y軸絕對運(yùn)動(dòng)Y軸相對運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制固定控制防護(hù)控制平臺(tái)控制燈固定控制燈防護(hù)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(jìn)吹氣控制機(jī)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