ETC自动注胶治具工装毕业论文

科技大学学士学位论文I摘 要随着竞争日益激烈，劳动密集型的电子企业对效率的最求也越来越烈。生产过程中机械化辅助生产逐渐成为趋势，本文所设计的松下 ETC 注胶与紫外线照射工装夹具一体化工程就是为了满足生产的效率要求而设计的。它属于自动化系列工装夹具。本设计主要是研究松下 ETC 扬声器外壳与喇叭之间注胶的自动化生产，主要完成主传动方式、定位检测、注胶、紫外线照射等模块设计。在本设计过程中，首先由工程的方案确定开始，列举分析不同方案，并选定最终方案气压传动方案。方案选定后，分别设计气压控制系统；设计计算主传动轴；设计各模块机械机构结构（绘制零件图，选择汽缸等元件型号） ；设计 PLC 逻辑控制（编写 PLC 程序，绘制 PLC 接线图） 。关键词：夹具，注胶，紫外线照射，传感器，可编程控制器科技大学学士学位论文IIAbstractWith an increasingly competitive, labor-intensive electronic business-to the most efficient for more and more fierce. Mechanized production process in supporting the production has gradually become the trend, the paper designed by Panasonic ETC plastic injection and ultraviolet irradiation fixture integration project is to meet the requirements of the efficiency of production and design. It is a series of automated fixture. This design mainly research the automated production of plastic injection between the loudspeakers shell and the speaker of Panasonic ETC, mainly to complete the main transmission method, location detection, plastic injection, ultraviolet radiation, such as modular design.During the design process, first of all, the scheme for the project from the beginning, citing analysis of different options and selected the final package - pressure transmission programmer. Selected programmer, then designed pneumatic control system; Design of the main drive shaft; mechanical design of the module body structure (Figure Drawing parts, components such as cylinder model choice); design PLC logic control (PLC preparation process, drawing PLC wiring diagram).Key words: fixture, plastic injection, ultraviolet radiation, sensors, PLC科技大学学士学位论文III目 录1 绪论1 1.1 设计引言11.2 夹具工程工作原理22 夹具工程机械结构设计.32.1 原始资料32.2 方案选定32.2.1 生产加工分析.32.2.2 夹具工程设计方案选定.42.3 选定方案结构设计.112.3.1 主传动系统结构设计.112.3.2 模块结构设计及元件选型 .173 系统传感器设计 .243.1 传感器的定义与分类 .243.2 传感器具体选择介绍 .273.2.1 光电传感器.273.2.2 接近传感器.314 可编程控制器.354.1 可编程控制器的功能和应用.354.2 可编程控制器的基本组成部分.364.3 可编程控制器的工作方式 .444.3.1 PLC 的循环扫描工作方式 .454.3.2 PLC 的 I/O 滞后现象.47科技大学学士学位论文IV参考文献 48致谢.49附录.50科技大学学士学位论文11 绪论1.1 设计引言（a）设计目的近些年来，随着机械的不断发展，数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统、计算机集成制造系统等现代化加工设备在生产中已得到了广泛应用；另外随着全球的经济发展，企业与企业之间的竞争日益激烈，企业要在竞争中立于不败之地，就必须变革自身生产中的传统机械加工制造方法。对于一些劳动密集型生产企业，产品科技含量低，要在竞争中取胜就必须靠提高自身产品的质量和产量，传统的单人单线纯手工操作，产品的质量主要取决于生产工人的作业技术和生产经验，但是工人长时间作业，必然会产生身体疲劳和精神疲劳，这样会大大的降低生产效率，并且也很难保证产品的质量，这些根不能适应社会对企业的高效率、高质量要求，企业在竞争中必然处于不利的地位。为解决这些问题，治具作为一种生产辅助工具也就应运而生。 “治具”源于日语“ （jig） ”，大部分情况下所说的治具等同与夹具，有时候也存在着区别。松下 ETC（自动收费系统）中扬声器的外壳与喇叭之间需要用胶水粘结稳固。纯人工加工需要分成两步骤，首先是手工注胶，其次是人工紫外线照射，两个过程要么由一个人完成，要么由两个人分别完成。无论是哪一种形式，都浪费了一些不必要的时间，另外工人长时间操作必然会产生疲劳，很难保证产品的质量，更无法保证生产效率。生产要求必须设计一套治具来保证产品产量和质量，解放工人劳动力。松下 ETC 注胶与紫外线照射一体化工程就是为解决这一问题而设计的，它能辅助工人保质保量的完成工作。（b）设计意义本课题设计的意义在于，成功科技大学学士学位论文2的解决企业以往单纯靠劳动密集参与竞争所处的不利形式。课题的成功解决必然缩短单个松下 ETC 的组装时间，进而提高整个企业生产该产品的效率，增加产品的生产数量。课题的研究结果也将改善生产环境，使工人处在一个舒适的生产环境中从事生产作业，作业强度大大的降低，这样就必然提高整个产品的质量。效率和质量的提高，必定提高企业的整体竞争力。1.2 夹具工程工作原理松下 ETC 注胶与紫外线照射工装夹具一体化工程类属于自动化夹具 1。按其工作过程，整个治具是由定位检测模块、注胶模块、紫外线照射模块三大模块，还有送料的主传动系统组成。它的核心控制单元是可编程控制器，通过 PLC 编程设计合理的生产逻辑关系，控制系统送料，定位检测，注胶动作，紫外线照射动作。可编程控制器输出点具体与系统中的各个电磁阀相连，控制气缸进气方向，进而控制活塞运动，实现定位检测，注胶点位置定位，注胶针头的上下移动注胶，以及紫外线照射头的上下前后移动照射。整个工程安装有光电传感器、接近传感器、磁感应传感器，他们起到一种信息反馈作用，与 PLC 的输入点相接，为 PLC 逻辑关系提供判断依据。整个系统的控制关系简图如图 1-1 所示。科技大学学士学位论文3图 1-1 系统控制关系简图2 夹具工程机械结构设计2.1 原始资料松下电器产业推出的新款 ETC（自动收费系统）如图 2-1，配有内置扬声器的天线，它以结构紧凑，安放随意而深受广大客户喜欢。它配有的小巧扬声器内部喇叭与外壳之间需要进行准确的三点定位注胶粘接。具体三点粘接位置如图 2-2 所示，要求胶水注入量适当，粘接牢固，粘 接后喇叭与外壳位置准确。2.2 方案选定2.2.1 生产加工过程分析从原始资料着手，扬声器喇叭与外壳之间的粘接，要保证产品的质量关键在于扬声器外壳与喇叭之间定位的稳定性，注胶三点位置的准确性，紫外线照射强度和时间的控制以及整个生产过程的逻辑控制。按照产品的加工要求，可以把要设计的治具大致分为以下动作过程：送料定位检测注胶紫外线照射产品包装等六个动作。首先送进扬声器内部的喇叭和扬声器外壳，之后图 2-1 松下 ETC科技大学学士学位论文4并不能马上注胶，因为喇叭与外壳之间 图 2-2 注胶点位置 的安放有可能是不稳定的，这样势必会影响产品的加工质量，必须后面跟上两部件放置稳定性的检测模块，之后就是要完成注胶过程，注胶关键又在三点移位的准确。注完胶水的部件应该被送去进行紫外线照射，以便加快胶水的粘结速度，缩短加工周期。2.2.2 夹具工程方案选定2.2.2.1 夹具工程送进方案选定 按照上面进行的生产加工过程分析，从机械自动化的角度考虑，要完成整个加工过程，可以把整个加工过程设计成完全自动化生产过程，也就是上面提到的六个动作过程从送料到包装全都是由机械完成，或是把整个加工过程设计成半自动化生产过程，即除去送料和产品包装由人工完成以外，其他过程由机械完成。夹具的设计不光要考虑到生产效率，另外也要考虑到其他情况，例如机械结构的人性化，更重要的是要考虑到整个夹具设计制造的成本问题。作为一个劳动密集型企业，其主要的竞争力就是在于成本低。所以按照这个原则，在选择夹具整体自动化程度时重要的是要把效益放在第一位。另外电子产品的生命周期短也是设计中要着重考虑的因素，在汽车电子行业中一种产品的生产需求量不会太大，短暂的生命周期使其产品具有多变性，治具随着产品生产周期的结束也就必然被更换。因此考虑到以上因素，要设计的治具不能设计成全自动化，因为完全自动化的设计制造成本高，另外完全自动化夹具的设计制造周期长影响，影响产品的加工周期。本产品所要设计的治具应该采用半自动化。设计的治具就是要完成定位、检测、注胶、紫外线照射。而上述四个过程在设计过程中空间安排上也有所不同，分为两种情况：一是直线循环送进，具体循环过程如图 2-3所示；另外一种是圆周循环送进，具体循环过程如图 2-4 所示。科技大学学士学位论文5图 2-3 直线送进系统示意图从图 2-3 我们可以看出在直线送进结构中检测模块、注胶模块、紫外线照射模块被排在同一条直线上，整套作业动作在一条直线上完成，整个机械结构细长。这种送进系统要进行循环作业，整个治具结构要由封闭带状结构和转动轮组成。转动轮带动封闭带状结构转动。封闭带状结构上固定放置扬声器部件的凹槽模型块，这样加工就形成了循环过程。带状结构可以选择柔性物体宽皮带，或是选择刚性物体互相连接的钢板块。但皮带上固定放置扬声器部件的凹槽模型块困难。无论是哪一种封闭带状结构，传动轮和从动轮都要设计比设计成多边形。这种直线送进循环生产系统，由于结构细长，给工人的作业带来了不变。过长的话就需要两个工人，一个人送料，一个人取成品并初步检查加工质量；即使短点，一个人能完成送料和取成品过程，由于进口和出口分开在两侧，工人作业时候需要左右摆动身体，长时间作业会产生疲劳。并且整个送进需要超过 10 个扬声器放置模型块。总之这种循环系统结构，结构复杂且不紧凑，不是最合理的系统。从图 2-4 中我们可以看出在圆周循环送进系统中，检测模块、注胶模块、紫外线照射模块分布在一个圆周上，并且放料（送料）模型块和取成品模块共用一个工位。这样极大地科技大学学士学位论文6方便了工人的操作，一个产品加工完成之后，先取出成品，再放进部件，节省了工人的劳动量。另外圆周循环送进结构主要是由圆形底板和传动轴组成，圆周底板选择铁就可以，方便用于扬声器放置的模型块的固定。整个送进过程只需要 4 个扬声器放置模型块。且整个系统四个工位完全集中于一