牙刷传动杆轴承嵌入治具机械制造与自动化本科论文文档格式.docx

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2014年11月10日

大连工人大学

2014年9月制

牙刷传动杆轴承嵌入治具

摘要：

文中设计是一种半自动化的产品两次嵌合治具。

该机械治具主要有底座，支撑柱，气缸及其零部件组成，采用气压及继电设备控制。

气压缸的压力大于人体力量,运动距离为40-100MM，下压力量最大在9.9Kgf/c㎡。

再进行两次嵌入其机械的主要动作为，上下直线运动，左右直线运动两种。

该机械设备有过载保护及断电空间停止功能。

可以用于大批量生产任务，来提高生产效率及产品质量。

关键词：

气缸继电器控制按钮限位开关

1、机械自动化概述

机械自动化已广泛地应用于工业、国防、科技、生活等各个领域。

产业部门应用最多的当推汽车工业和电子工业，在金属加工、塑料成型、机械制造等行业也有普遍应用，并逐渐向纤维加工业、食品工业、家用产品制造等行业发展。

在工业生产和其它应用领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温，腐蚀，有毒气体以及人的有限体能等种种劣势的限制，工作效率很低。

自从机械自动化问世以来，相应的各种难题应刃而解。

机械自动化由耐高温，防腐蚀的材料制成，工作效率极高，而且不受体能的限制，非常方便。

机械自动化是一种通过增加动作、力量、技巧等来完成人无法完成的工作；

机械自动化最显著的特点

图2-1为产品组立示意图

是通用性和机电一体化。

1.通用性，除了专门设计的专用机械设备外，一般机械在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。

比如，更换机械中组成的治具时，便可执行不同的作业任务。

2.机电一体化，这是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，他的发展使冷冰冰的机器有了人性化，智能化。

机械技术涉及的学科相当广泛，但是归纳起来是机械学和微电子技术的应用，特别是计算机技术的应用密切相关。

因此，机械技术的发展必将带动其它技术的发展，机械技术的发展和应用水平也可以从一个人对机械技术和工业技术的情况。

机械自动化技术从上个世纪开始发展应用以来，已经得到了迅速的发展，特别是近年来计算机的高度集成化，开始采用了计算机集成制造系统，大大加快了机械自动化的发展，但我国仍处于初级操作阶段的自动化，与世界主要国家的差距是很大的；

我国有丰富的劳动力资源，每年城镇新增就业人口达两千多万，且今后每年的就业人数还会增加。

机械自动化最大限度地提高劳动生产率，劳动力的过剩和分工的转移就是一个现实问题。

二、设计原理

自动化主要由执行机构、驱动机构和控制系统构成。

执行机构又包括主动轴副动轴。

主动轴安装在最前端，任务是来准确的挤压、移动工件，一般机械的运动有两种：

一个是上下直线运动，另一个是左右直线运动。

因此其必须安装有液压缸、电液脉冲马达、电磁阀等作为其执行机构的动力部分或辅助系统。

驱动机构主要有四种：

液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动。

其主要以电气和气压驱动为主，只有少量的运用液压和机械驱动。

液压驱动主要是驱动大体积的重型工业设备如：

锅炉等。

它的优点是压力高、体积小、力量大动作平稳。

缺点是结构繁琐、成本高、而且需要配备压力源。

气压驱动的元件是气压缸、气压马达等。

一般采用2—6个大气压，也有一些更大的，具体要根据实际情况来定。

虽然它的力量比较小、体积比较重，但是出于廉价，而且不影响动作，因此在实际生产中应用比较广泛。

机械运动的控制要素主要包括工作的顺序、运动的时间、到达的位置等，具体还要加上点控和连续控制。

控制系统可根据动作的要求设计数字顺序，然后再根据运动的程序，控制机械的运动工作。

为了使其程序更简单、修改更容易，本设计采用电气控制系统来完成操作。

图2-1为治具整体结构示意图

三、主要结构及控制系统说明

（一）躯干和传动系统

（1）当气压缸下沉时，需要考虑被冲压物体的重量、大小和惯性。

同时还要考虑产品的受力情况，以保证制品的完好性。

为了防止工件在受力时有损坏，所以我们要在治具的支撑部分加上弹性垫。

（2）躯干：

躯干是由底盘和手臂两大部分组成的。

底盘是支撑机械的重量的机构，在本设计中只起到支撑的作用。

单向气缸是机械的主要部分，是用产品二次潜入时给予产品的力的产生部分。

图3-1为气缸示意图（下图）

图3-2为产品整体结构图

图3-3为产品原点示意图

（二）控制按钮

控制按钮是一种利用人手来操作，并具有能使弹簧复位的一种控制开关，在低压电路中，常用于发布动作命令，远距离控制各种电磁开关，再用电磁开关控制电动机等。

控制按钮常开按钮控制常用设备的起动，常闭按钮控制常用设备的停止。

（三）电磁式继电器

电磁式继电器是一种电子原件，一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成，利用电磁铁控制工作电路通断的开关。

广泛用于电力拖动控制系统中，其结构及工作原理与接触器类似，也是由电磁机构和触点系统组成。

继电器只能用于切换电流较小的控制电路或保护电路（各触点允许通过的电流多为5A），继电器可对多种输入信号量的变化作出反映，而接触器只能对电压信号作出反应。

图4-1为产品嵌件示意图

（四）行程开关的应用

行程开关又称限位开关，行程开关是用以反应工作机械的行程，发出命令以控制其运动方向和行程大小的开关，用于控制机械设备的行程及限位保护。

其作用原理与按钮相同，区别在于它不是靠手指的按压而是利用生产机械运动部件的碰压使其触头动作，从而将机械信号转换为电气信号，使运动机械按一定的位置或行程实现自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等。

在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。

因为这种特性，行程开关广泛用于各类机床和起重机械，用以控制其行程、进行终端限位保护，防止生产事故的发生。

四、控制流程

启动控制按钮，使主气缸接到命令，进行下压动作，当产品接触到A点限位开关时，通过A点限位信号让气缸上升；

到达B点时，发出信号，双向气缸平行移动；

当双向气缸接触到C点限位时，主气缸再次下落。

以此完成一次动作循环。

（如下图4-2）

五、机械运动控制系统的设计

在进行硬件设计的同时可以着手软件的设计工作。

软件设计的主要任务是根据控制要求将工艺流程图转换为梯形图，这是机械运动应用的最关键的问题，程序的编写是软件设计的具体表现。

在控制工程的应用中，良好的软件设计思想是关键，优秀的软件设计便于工程技术人员理解掌握、调试系统与日常系统维护。

机械运动控制系统的程序设计思想由于生产过程控制要求的复杂程度不同，可将程序按结构形式分为基本程序和模块化程序。

基本程序：

既可以作为独立程序控制简单的生产工艺过程，也可以作为组合模块结构中的单元程序：

依据计算机程序的设计思想，基本程序的结构方式只有三种：

顺序结构、条件分支结构和循环结构。

模块化程序：

把一个总的控制目标程序分成多个具有明确子任务的程序模块，分别编写和调试，最后组合成一个完成总任务的完整程序。

这种方法叫做模块化程序设计。

我们经常采用这种程序设计思想，因为各模块具有相对独立性，相互连接关系简单，程序易于调试修改。

特别是用于复杂控制要求的生产过程。

六、总结

经过近期的设计与学习，成功的通过了各项操作检测和调试，本文主要介绍了自制的机械自动化的控制的设计应用。

证明了机械的动作原理，设计要求，程序设计方法。

达到所需要求，并能够成功的将部品进行嵌入，本系统稳定性好，而且可靠性良好。

通过对机械整个系统的设计，是对以前所学知识的一个总结，也使本人进一步的了解机械工程的工作流程、控制及编程等一系列复杂的知识，更深层次的学习系统的设计和分析，在学习旅途中的辛苦与疲惫中找到乐趣与甘甜，激励自己以后能够解决更多的难题。

在设计中，我深刻的体会到了，只有通过理论与实际的结合、资料的大量搜索和仔细的琢磨，才使机械运动控制系统设计得以圆满完成。

参考文献

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化学工业出版社，2005.8

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张桂香.机电类专业毕业设计指南[J].北京：

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瞿大中. 

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殷建国.工厂电气控制技术[M].北京:

经济管理出版社,2006.9.

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机械工业出版社,2006.1.

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余雷声. 

电器控制与PLC应用[M]. 

北京：

机械工业出版社，1996：

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