自动涂胶工作台的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 涂胶机又称刮胶机 主要有 :(1)卧式涂胶机或双作用涂胶机 涂上一层薄膜 ,再通过用蒸汽加热的平台 ,使溶剂挥发而剩余胶层 .(2)鼓式涂胶机 (3)立式或倾斜式浸浆机 表面上过量的胶浆被涂刀和压紧辊刮去 （ 4）桌面涂胶机是通过气压将胶水或者油漆等涂料喷涂到材料上。设备采用了三轴联动，自动化操作，同时配有电脑编程控制路径喷涂 。喷涂厚度和时间均可设定，简单易操作。 涂胶机时机器代替人工的一种应用，在行业中还被称做自动喷涂机、自动喷胶机、喷胶机等。 关键词 ：涂胶；自动涂胶机；三轴联动 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is To is on on of a (1) or by a of by (2) is a (3) or on by or of (4) is or to at be to An of of in 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 摘 要 . 1 . 2 目 录 . 3 第一章 绪论 . 6 第二章 自动涂胶工作台的课题简介 . 7 题简介 . 7 计要求 . 7 题的主要技术参数 . 7 第三章 自动涂胶工作台的方案拟定 . 9 动涂胶工作台的总体布局 . 9 动涂胶工作台的组成 . 9 动涂胶工作台动作循环的方案拟定 . 9 体布局 . 10 动装置的方案拟定 . 10 品转动的驱动方式 . 10 机的选择 . 10 机的安装方式 . 13 作台的结构设计 . 15 作台的驱动方式 . 15 缸的选择 . 15 作台的导向 . 17 胶装置的方案拟定 . 17 胶头的结构设计 . 17 胶装置的运动方案 . 18 缸的选择 . 19 胶装置的示意图和气缸安装方式图 . 20 实装置方案拟定 . 20 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第四章 自动涂胶工作台的设计计算 . 24 动装置电机的型号确定 . 24 动装置轴承的计算和选择 . 24 算轴向力 . 24 算当量载荷 . 25 承寿命 . 25 动装置导轨的计算和选择 . 25 动气缸的计算和选择 . 26 定气缸缸径 . 26 定气缸行程 . 27 定安装形式 . 27 定缓冲形式 . 27 性开关的选定 . 27 胶装置水平、垂直气缸的计算和选择 . 27 定水平气缸缸径 . 27 定气缸行程 . 28 定安装形式 . 28 定缓冲形式 . 28 性开关的选定 . 29 定垂直气缸缸径 . 29 定气缸行程 . 29 定安装形式 . 30 定缓冲形式 . 30 性开关的选定 . 30 定垂直气缸缸径 . 30 定气缸行程 . 31 定安装形式 . 31 定缓冲形式 . 31 性开关的选定 . 31 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 压系统的设计 . 32 动装置的气动控制 . 32 胶装置的气动控制 . 35 实装置的气动控制 . 38 制回路设计 . 40 第五章 结论 . 44 第六章 心得体会 . 45 致 谢 . 46 参考文 献 . 47 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第一章 绪论 近年来，伴随着生产和技术的发展，机电一体化有了很大的发展 ,自动涂胶机在我国机械设备的装配与维修中得到了广泛的应用，不仅提高了劳动生产率，同时也节省了能源和材料。尤其是汽车行业，对汽车零部件的结合面有一定的密封性要求 ,其结合面都需要涂胶，涂胶的精度对汽车的性能至关重要，自然对自动涂胶机提出了更高的要求。以往涂胶都是依靠工人的手工来完成，涂胶的效率极低，而且很难保证涂胶的均匀性和胶体的厚度。自动涂胶机既能保证涂胶的均匀性又能有效的节省材料，大大提高了工作效率和工作质量，减少了工人的劳动强度。因此针对不同的工作需要 ,自动涂胶机可以采用框架式机器人或多自由度机器人来实现对结合面进行涂胶，同时，这项技术的应用也意味着每天给国家企业带来巨大的经济效益。本次设计的目标是为第一汽车集团设计一台自动涂胶的设备（轴承座与减速器间的密封圈）使它能在实现日常工作目的的基础上，尽量使机械结构合理的简化，降低成本，增加其实用性和性价比。此机构采用框架式机械手操作机，由步进电机作为驱动装置 ,X,Y 轴联动可合成各种平面的各种曲线 ,联动 并可合成空间曲线或直线 (但必须考虑胶的流动 )。 ,保证系统可靠性及涂胶精度的前提下降低造价 ,提高性能 /价格比。 本次设计的自动涂胶机硬件控制采用的是 片机进行三坐标联动运动进行控制，通过汇编语言编程来实现涂胶机的 X 向、 Y 向、 Z 向运动的数据量，来控制涂胶的速度和均匀性。 随着数控技术、机电行业的不断发展及对机器性能的高要求，自动涂胶机一定会有着更广泛的应用前景。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第二章 自动涂胶工作台的课题简介 题简介 产品由配件机芯和海棉组成的。本课题要求学生设计一自动粘贴海棉的工作台装置 ，以便完成产品的自动涂胶和自动压紧等工序。为确保该产品的自动粘贴的质量和精度，工作台应有自动移动装置、自动涂胶装置和自动压紧装置等重要部件组成。本课题要求学生对 I 型配件自动涂胶装置进行设计和计算。 计要求 机械部分要考虑整体布局，工作行程要能满足要求，传动装置要平稳且准确，还要兼顾速度，另外需考虑经济性，该设备要求成本低，尽量选用标准件，减少额外的工作量。设备的使用寿命不低于 15 年，每年工作 330 天，每天工作 12 小时，载荷持续率为 90%，需要批量生产。电路部分主要是芯片的选取和电路的扩展连 接，及三个电机控制电路的设计。由于涂胶属于轻载荷工作。对电机功率要求不是太高，所以采用步进电机。设计电路控制电机的运转和方向 以达到设计要求。执行程序要考虑到不同拐点处涂胶量问题，可通过改变 X、 Y 向运动速度调节也可单一 Z 向运动调节，以保证涂胶均匀，此次设计采用后者方式，原因是一个电机工作方式比较好控制。 题的 主 要技术参数 电源： 22010%， 50源： 运行环境温度湿度：设备部分 ( 0 40 测试电源输出： 采用高精度输出的程控线性恒压源。 恒压输出：直流 0文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 输出电流： 5A 纹 波： 1 出精度： 制方式：可编程控制 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第三章 自动涂胶工作台的方案拟定 动涂胶工作台的总体布局 动涂胶工作台的组成 （ 1）涂胶装置 （ 2）移动装置 （ 3）压实装置 动涂胶工作台动作循环的方案拟定 A）移动装置推动工作台至点胶装置正下方，在电机的驱动下开始涂胶。 B）涂胶完成后，手动添加海绵垫到工件的涂胶面上。 C）移动装置将工件和海绵垫推 动到压实装置的工作工位，进行压紧。 D）完成压紧之后，将完成的产品取出，完成单个产品的生产过程。 图 动循环方块图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 体布局 图 体布局示意图 动装置的方案拟定 品转动的驱动方式 产品底部安装到工作托盘上，托盘连接电机，按下气动按钮，电机带动托盘转动产品随之转动。 机的选择 伺服电机和步进电机的性能比较 步进电机作为一种开环控制的系统，和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的 出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。 一、控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为 五相混合式步进电机步距买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 角一般为 、 也有一些高性能的步进电机通过细分后步距角更小。如山洋公司（ 产的二相混合式步进电机其步距角可 通过拨码开关设置为 兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。 交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以山洋全数字式交流伺服电机为例，对于带标准 2000 线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为 360 /8000=对于带 17 位编码器的电机而言，驱动器每接收 131072 个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为 360/131072=是步距角为 步 进电机的脉冲当量的 1/655。 二、低频特性不同 步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。 交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（ 可检测出 机械的共振点，便于系统调整。 三、矩频特性不同 步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在 300 600流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为 2000 3000内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。 四、过载能力不同 步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以山洋交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的二到三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因 为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 五、运行性能不同 步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。 六、速度响应性能不同 步进电机从静 止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要 200 400 毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以山洋 400W 交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速 3000需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。 综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。因此本次设计选用伺服电机 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机的安装方式 主要电机安装方式 般 伺服 电动机的安装方式有 种 底座，无直连安装法兰盘， 底座，有直连安装法兰盘， 底座，有直连安装法兰盘。 电机 的安装方式很多，主要分卧式和立式。在卧式中又分为 5、 式分为 36、 最主要的、最常用的就是 般卧式）、 凸缘没底脚） 底脚带凸缘）的安装方式。 35也是卧式安装 最主要的区别是 般卧式）、 凸缘没底脚） 底脚带凸缘） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 本次设计选用的安装方 式为 D 端无端盖或轴承，借 D 端机座面安装， 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 作台的结构设计 图 作台的结构示意图 作台的驱动方式 工作的使用气缸驱动，气缸运动带动电机和滑板滑动。 缸的选择 1、类型的选择 根据工作要求和条件，正确选择气缸的类型。要求气缸到达行程终端无冲击现象和撞击噪声应选择缓冲气缸；要求重量轻，应选轻型缸；要求安装空间窄且行程短，可选薄型缸；有横向负载，可选带导杆气缸；要求制动精度高，应选锁紧气缸；不允许活塞杆旋转，可选具有杆不回转功能气缸；高温环境下需 选用耐热缸；在有腐蚀环境下，需选用耐腐蚀气缸。在有灰尘等恶劣环境下，需要活塞买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 杆伸出端安装防尘罩。要求无污染时需要选用无给油或无油润滑气缸等。 2、安装形式 根据安装位置、使用目的等因素决定。在一般情况下，采用固定式气缸。在需要随工作机构连续回转时（如车床、磨床等），应选用回转气缸。在要求活塞杆除直线运动外，还需作圆弧摆动时，则选用轴销式气缸。有特殊要求时，应选择相应的特殊气缸。 3、作用力的大小 即缸径的选择。根据负载力的大小来确定气缸输出的推力和拉力。一般均按外载荷理论平衡条件所需气缸作用力， 根据不同速度选择不同的负载率，使气缸输出力稍有余量。缸径过小，输出力不够，但缸径过大，使设备笨重，成本提高，又增加耗气量，浪费能源。在夹具设计时，应尽量采用扩力机构，以减小气缸的外形尺寸。 4、活塞行程 与使用的场合和机构的行程有关，但一般不选满行程，防止活塞和缸盖相碰。如用于夹紧机构等，应按计算所需的行程增加 10 20 的余量。 5、活塞的运动速度 主要取决于气缸输入压缩空气流量、气缸进排气口大小及导管内径的大小。要求高速运动应取大值。气缸运动速度一般为 50 800 /s。对高速运动气缸，应选择大内径的 进气管道；对于负载有变化的情况，为了得到缓慢而平稳的运动速度，可选用带节流装置或气 液阻尼缸，则较易实现速度控制。选用节流阀控制气缸速度需注意：水平安装的气缸推动负载时，推荐用排气节流调速；垂直安装的气缸举升负载时，推荐用进气节流调速；要求行程末端运动平稳避免冲击时，应选用带缓冲装置的气缸。 因此，本次设计移动装置所选用气缸的型号： 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 作台的导向 工作台的导向为直线导轨，如图下图所示。 图 动装置示意图 胶装置的方案拟定 胶头的结 构设计 涂胶头的结构分为两部分：点胶筒和点胶头如图 示 图 胶头 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 胶装置的运动方案 涂胶装置动作，工件转动，对工件进行涂胶。 Z 向气缸工作，将涂胶机构沿z 方向提高， Y 向气缸工作，将涂胶机构沿 Y 方向推动，使涂胶机构中心移动到涂胶面的指定位置正上方。 Z 向气缸工作，将涂胶机构沿着 Z 反方向下降，涂胶机构到达指定位置后停止。打开涂胶机构，开始涂胶，同时装在工件下方的电机均匀速转动一圈，从而带动工件也转动一圈，均匀涂抹完一圈后，电机停止转动。各传动装置复位：先将机构沿 Z 方向上升后，传动装 置沿 Y 反方向后退，然后机构下降到初始位置。 涂胶的工作步骤（极限位置）如下图所示 图示位置为机构的初始位置 图 示位置为 Z 向推进气缸向上顶起机构以后， Y 向推进气缸向右推进，将点胶筒中心移动到涂胶面指定位置的正上方。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 示位置 Z 向推进气缸下降，涂胶机构到达指定位置后停止。 图 气缸的选择 根据本设计工件需求选择： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 Y 向气缸的型号： 6 向气缸的型号： 0 点胶装置的示意图和气缸安装方式图 图 胶装 置的示意图和气缸安装方式图 实装置方案拟定 传感器检测海绵的安置合格情况，检测到海绵放置到位之后，压紧装置将海绵和工件粘连在一起。 对机械装置及工作步骤的拟定： 采用压紧装置移动，工件转动，对工件的海绵进行粘合。 Z 向推进气缸工作，沿 Z 方向下降，压紧装置到达指定位置后停止，将工件压实，压实后， Z 向推进气缸复位。 压紧的工作步骤如图下图所示 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 示位置为机构的初始位置 下图示位置为压紧装置的工作位置，推动气缸动作将压紧装置向下推，完成海绵垫圈的压实动作 图 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 头的结构设计 压头是由头部压环和压力传动件组成，头部压环是材质为橡胶。 图 头 实装置垂直方向的驱动方式 压实装置垂直方向选择用气缸上下推头压头来完成工作。 缸的选择 根据本次设计的需要选择 垂直方向的气缸型号： 部压环 压力传动件 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 实装置示意图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第四章 自动涂胶工作台的设计计算 动装置电机的型号确定 根据本次设计的要求选用电机型号为：松下 压根据输出功率 200V。最大转速为 6000在 750W 以下）。输出功率范围为 50W 15 此次设计选用电机的特点： 功率： 50W 5小惯量 :200W 特性改善： 槽定位转矩 下 小型超轻化： 行业最轻（ 15 高分解率： 绝对式 17量式 20环境性能升级： 造 连接： 全容量连接化 动装置轴承的计算和选择 算轴向力 初步取滚动轴承，查机械设计手册第 2 卷第 7表 7取标准精度级的单列圆锥 滚子轴承 30208，其尺寸为：轴承内经 ，外径 ，宽度 ，内圈定位轴肩直径 ，外圈定位直径 ，查机械设计课程设计第 311 页表 1830208轴承的动载荷 ，静载荷 ， e =Y =承 1、 2 内部轴向力分别为： 2 1 （公式 2 2 （公式 外部轴向力 ， , 12 4 2 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 故两轴承的轴向力为 a 4 2 121 （公式 算当量载荷 a 式 a 6 8 2 122（公式 轴承 2 的当量载荷 因为 ，故只需校核轴承 2，轴承在 100 以下工作，查机械设计第 320 页表13 1 承寿命 4 3 8 0 6 0 0 0157660106010 310631016 （公式 工作台预期寿命 hL h 480001030082 由于 L ，故轴承寿命足够。 动装置导轨的计算和选择 根据本次设计的移动装置的定载荷 Q=4动装置的自重 5衡系数K=算： 对重的重量 W=P+5 在导轨 X 轴上的地震作用力 W N） a 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 在导轨 Y 轴上的地震作用力 W N） X 轴上的挠度 : Y 轴上的挠度 : 因此本次设计只需满足上述条件即可， 本次设计选择的直线导轨型号： 动气缸的计算和选择 定气缸缸径 气缸选型一般是这样：首先先根据你需要的出力换算出气缸的活塞面积 F=n*P*S （ 公式中 F 所需要的输出力，本次设计所需的输出力为 F= 系统压力，系统压力一般为（ P= 活塞面积了， N 安全系数，一般气缸水平使用取 直使用取 根据公式 S=490塞面积出来了再换算成活塞直径。根据公式 公式 = （ （公式 由公式 R=此本次设计选用的气缸的直径 D=2R= 3 3551 5 . 9 2 5 6 0 00 . 7 0 . 7 2 8 . 5 1 ( )4 8 4 8 2 . 0 1 0 1 . 8 6 1 0xx 3 3553 1 . 8 3 6 0 00 . 7 0 . 7 3 9 . 4 3 ( )4 8 4 8 2 . 0 1 0 2 . 6 9 1 0yy 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 由于气缸直径为标准参数因此选用气缸缸径为 25 定气缸行程 根据气缸的操作距离及传动机构的行程比来预选气缸的行程。 因此本次设计选用的气缸行程为 500 选定安装 形式 不同系列有不同的安装形式，而各系列亦有多种安装形式可供选择，应根据气缸的不同用途，来选择安装形式。 安装形式有：基本型，脚座型，杆侧法兰型，无杆侧法兰型，单耳环型，双耳环型，杆侧耳轴型，无杆侧耳轴型，中央耳轴型。 本次设计选用固定式气缸轴向支座 定缓冲形式 按照用途所需，选择出气缸的缓冲形式。气缸缓冲形式分为：无缓冲，橡胶缓冲，气缓冲，液压缓冲器。 由于本次设计移动装置气缸的缓冲无特定要求，所以选择橡胶缓冲。 性开关的选定 安装于气缸上的磁性开关，主要是作位置检测之 用。需要注意的是：气缸内置磁环，是使用磁性开关的先决条件。磁性开关的安装形式有：钢带安装，轨道安装，拉杆安装，真接安装。 根据本次设计移动装置气缸的形式，所以选择钢带安装。 胶装置水平、垂直气缸的计算和选择 定水平气缸缸径 气缸选型一般是这样：首先先根据你需要的出力换算出气缸的活塞面积 F=n*P*S （ 公式中 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 F 所需要的输出力，本次设计所需的输出力为 F=70 系统压力，系统压力一般为（ P= 活塞面积了， N 安全系数，一般气缸水平使用取 直使用取 根据公式 S=200塞面积出来了再换算成活塞直径。根据公式 公式 = （ （公式 由公式 R=此本次设计选用的气缸的直径 D=2R= 由于气缸直径为标准参数因此选用点胶装置水平气缸缸径为 16 定气缸行程 根据气缸的操作距离及传动机构的行程比来预选气缸的行程。 因此本次设计选用的点胶装置水平气缸行程为 45 选定安装形式 不同系列有不同的安装形式，而各系列亦有多种安装形式可供选择，应根据气缸的不同用途，来选择安装形式。 安装形式有：基本型，脚座型，杆侧法兰型，无杆侧法兰型，单耳 环型，双耳环型，杆侧耳轴型，无杆侧耳轴型，中央耳轴型。 本次设计选用点胶装置水平气缸固定式气缸前法兰 定缓冲形式 按照用途所需，选择出气缸的缓冲形式。气缸缓冲形式分为：无缓冲，橡胶缓冲，气缓冲，液压缓冲器。 由于本次设计点胶装置气缸的缓冲无特定要求，所以选择橡胶缓冲。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 性开关的选定 安装于气缸上的磁性开关，主要是作位置检测之用。需要注意的是：气缸内置磁环，是使用磁性开关的先决条件。磁性开关的安装形式有：钢带安装，轨道安装，拉杆安装，真接安装。 由于本次设计点胶装置水平气缸 移动前端带有点胶头触发红外控制的，所以水平气缸无需磁性开关控制。 定垂直气缸缸径 气缸选型一般是这样：首先先根据你需要的出力换算出气缸的活塞面积 F=n*P*S （ 公式中 F 所需要的输出力，本次设计所需的输出力为 F=314 系统压力，系统压力一般为（ P= 活塞面积了， N 安全系数，一般气缸水平使用取 直使用取 根据公式 S=1256塞面积出来了再换算成活塞直径。根据公