滑块厚度综合检测平台检测平台设计.doc

目次1绪论11.1研究目的11.2研究背景和意义21.3国内外发展现状31.3.1国内31.3.2国外41.4研究方法52总体设计52.1滑块厚度综合检测平台设计的任务及要求52.2滑块厚度综合检测平台总体设计方案52.2.1总体结构设计52.2.2控制部分设计82.2.3软件部分设计92.3设计与分析方法92.3.1力学分析方法92.3.2可靠性分析方法112.4该种设计的特点123相关机械部件的设计、分析133.1工作平台及导轨设计133.1.1工作平台及导轨设计要求133.1.2平台导轨设计方案讨论133.2夹具设计163.3拨针163.3.1使用拨针的必要性163.3.2拨针的设计173.3.3拨针的安装183.4检测平台的投料装置、出料装置设计183.4.1投料装置的设计183.4.2出料装置的设计193.5工作台安装设计194关重件的受力分析、可靠性分析214.1拨针放置位置和角度的可行性分析214.1.1拨针受力情况建模214.1.2内夹具销耳与导槽之间的滑动摩擦系数地测定254.1.3销耳能够平顺通过转位最高点的可能性264.2传动系统的平稳性分析264.2.1平台上外夹具与同步齿形带啮合的紧密程度274.2.2保护板内外夹具与同步齿形带啮合地紧密程度295检测平台的系统联调及改进措施295.1同步带的安装305.2滑块旋转部分305.3皮带太长，不能够预紧315.4滑块翻转功能不可靠31结论33致谢34参考文献35附录A测试内夹具能否通过最高点程序36附录B正态分布表37附图1滑块厚度综合检测平台的总装图（整体结构）38附图2滑块厚度综合检测平台的总装图（导轨平台）40TitleAintegrativeplatformformeasuringslipperssicknessmechanicalsectionAbstractTheslipper,whichisoneoftheimportantaccessoriesofanaircondition,hashighdimensionalprecisionrequirements.Inordertoimprovetheefficiency,decreasetheerroreffectivelyandreducetheintensityofmeasuringwork,itisimportanttodevelopanautomaticmeasuringsystemtosubstitutefortraditionalhandwork.Thedesignoftheintegrativeplatformformeasuringslipperssicknessiscomposedofmechanicalsection、automaticcontrollingsystemandsoftwareprogrammingconcerningtheproject.Thedesignofmechanicalsectionisintroducedonthispaper.wecomeupwiththeplatformsoverallschemeandtestifiedourassumption；Also,weanalyzedsomeimportantunitsbyemphases,suchasguidinggroove、clampfacility、dialingneedle、importandexport,aswellasthefixingofworkbench；Whatsmore,needlesforcereceptionandtransmissionsystemsreliability；theproblemwecomeacrossduringdebuggingandourimprovementswerebrieflyexplainedonthepaper.Keywordssickness,platformformeasuring,mechanicalsection摘要空气调节机的滑块厚度精度要求很高，相比传统的手工测量方法，采用自动检测系统可极大地降低人的劳动强度，提高检测效率，并能大大地减少检测出错率。滑块厚度综合检测平台的设计由机械机构设计、自动控制系统的设计和软件设计三部分组成。介绍了检测平台机械机构的设计，提出了滑块厚度综合检测平台总体方案设计及论证；对导轨平台、夹具、拨针、投料和自动分料口的设计及工作台的安装进行了重点分析；对于非常重要的拨针的受力情况及传动系统的可靠性作了比较详细的计算和分析；在调试过程中遇到的问题及所作的改进在这里也有一定的说明。关键词厚度检测平台机构受力分析可靠性1绪论电子技术越来越多地融入机械工程领域使得机械产品的性能和控制方式发生了翻天覆地的变化，并且极大的降低了成本、简化了结构。该滑块厚度综合检测平台正是这两者的有机统一体。作为现代检测设备，激光测量、离子筛测量等非接触式测量方法无疑在精度方面更有它的优势，但高额的成本使得中小批量测量显得既不经济又不实用。而该滑块厚度综合检测平台采用的是同步齿形带传动、PLC控制、探头接触式测量，并且采用流水线工作方式，是一种经济、实用的检测设备。这也是我们研究开发的原因。1.1研究目的活塞（滑块）是空气调节机中的关键部件之一（其外形结构见图1.1），其几何尺寸、表面粗糙度、形位公差等精度的高低直接关系到空气调节机性能的好坏，所以对它的精度要求相当地高。为了检验滑块的加工是否符合要求，并确定哪些是废品、哪些可以返工修复，需对其各个尺寸进行测量，然后将测量结果进行数据处理并分类。用传统手工测量方法效率很低（每人每天可检测的数量不过上千个），而且容易出错。本文设计的测量滑块厚度d的自动检测平台需要完成设计、加工、安装、调试四个步骤。为了能够大大提高检测效率，降低生产成本，减少出错率，并为企业带来更大的效益，检测平台应具有适应性强、智能化自动化程度高、移植性、通用性强等特点。图1.1滑块外形结构图1.2研究背景和意义本文介绍的滑块厚度综合检测平台研究工作是非常有意义的。首先这台滑块厚度综合检测平台系南京理工大学受宁波市科技局委托研制的，因此这项研究是来自于社会生产的需要，并且这台设备研究在国内还属首例。这台滑块厚度综合检测平台设计由检测平台设计、自动控制系统设计和软件设计组成，可以实现自动检测滑块厚度，将测量结果处理送至控制系统，然后控制系统发出7种不同的信号给步进电机，电机根据这7种不同的信号旋转相应角度，最后滑块从7个不同的出料口被推出。采用这套自动化测量设备不仅可以缩短时间，使得测量速度与生产节拍相吻合，提高生产率，而且可以提高测量精度，节省人力，消除人为误差，避免重复单调的劳动操作，减少费用，还便于显示及反馈相关参数信息等。再者这台滑块厚度综合检测平台是自动检测技术的应用。采用自动检测技术有着非常重要的意义：1）采用自动检测技术有利于提高生产效率并降低工人的劳动强度。自动检测系统与自动机械当然密不可分。所谓自动机械，是指在没有操作人员直接参与下，组成机器的各个结构（装置）能自动实现协调动作，在规定的时间内完成循环的机器。在该测量滑块的自动检测系统中，为了减少时间损失并提高劳动生产率，使送料分类等辅助工作与被测件的运送、检测工作重合起来。工作中，首先启动机器，人工完成将被测滑块送至检测系统中，自动定位、夹紧，然后滑块随同步齿形带移动并完成测量，最后通过计算机数据处理、分类并从不同的出料口滑处。我们据上可以看出：整个测量过程工人仅需要把被测件放到进料口，工人的劳动强度大大降低。2）自动检测的控制元件可以保证足够的测量精度，从而确保测量分类的可靠性。在机械行业中，质量是生命。在实现这个目标的过程中，自动检测的作用和重要意义是不言而喻的。作为装备有行程开关和反馈装置的测量系统，可以实现实时监控，达到比较高的测量精度。测量过程中如要保证动态测量精度，需要研究适合于动态或准动态的测试设备，甚至能集成到加工设备中的特殊测试设备，做到实时测试。设备制造出来后，再根据调试结果对一些环节作适当的修改，从而保证了测量分类结果的可靠性。3）自动检测是测量学和自动机械两者紧密结合的有机整体。当前，国内外在这两个领域的研究已经比较成熟，便于我们在设计时参考或直接利用。随着工农业的发展，测量学朝着更广、更精的方向发展。众所周知，三峡水利枢纽工程巨大，技术要求高。仅监测一项就耗资巨大，对变形监测和库区地壳形变、滑坡、岩崩以及水库诱发地震监测，不仅采用目前国内外最成熟最先进的仪器、技术，在实践中也在不断发展新的技术和方法，如对滑坡体变形与失稳研究的计算机智能仿真系统；拟进行研究的三峡库区滑坡泥石流预报的3S工程等，都涉及到精密工程测量。隔河岩大坝外部变形观测的GPS实时持续自动监测系统，监测点的位置精度达到了亚毫米。自动机械方面，自改革开放以来，我国不断的引进技术，改善生产，这方面的进步是显而易见的。数控机床，流水生产线等等无一不是自动机械的应用。而在以下四个关键性环节中我们仍需花大力气、下大功夫。（1）如何才能改善机器的动态性能：使之在高速工作时运动平稳，降低振动与噪声；（2）如何才能提高系统工作可靠性，降低故障率，提高机器设备的利用率；（3）提高机械效率，减少磨损和摩擦，提高精度保持性。对于如何设计一部自动机械，前人已经总结了一套方案。设计过程可分为初步设计阶段、技术设计阶段、工作图设计阶段、安装调试阶段。第三，这设备将会给高度测量、宽度测量提供重要的参考。一个滑块的完整尺寸测量包括厚度、高度和宽度三个方向的尺寸。为提高工作效率，在工作时这三台设备应该并行工作的。在这三个尺寸中，厚度的测量的定位设计是最简单的，在平台上位置的保持是最可靠的，对其首先进行研制可以减少工作量，提高成功的可能性。在这台设备完成后，有了第一台设备设计的经验，高度和宽度测量就是在原有基础上的补充了。1.3国内外发展现状在自动测量方面，国内外已生产出了相关产品可供我们参考借鉴。1.3.1国内北京灵和公司生产的大惯量超精密气浮平台1）工作条件平台在设计时需考虑对不同尺寸的多种气足结构形式特性进行实验验证的要求，所以不仅可以实现对大惯量气浮平台的设计方法、控制理论及气膜厚度和压力分布特性的研究，还为气浮轴承共性的理论方面的研究成果进行实验验证提供了实验平台，实现资源共享。为准确研究光刻机在工作过程的真实的特性，需实现大惯量气足沿XY方向运动。为保证大惯量气足的稳定性，在大惯量气足旁边加一副气足，两气足均采用真空预载方式。由该平台所得出的气浮导轨和大惯量气足工作时的动态特性和超精密控制方法能够真实的反映光刻机实际工作时的动态特性。2）技术要求（1）技术参数及设计指标最大运动加速度：1.62.0g定位精度：0.52.0m最大稳定运动速度：600mm/s运动行程300mm气浮导轨：气膜刚度8N/um大惯量气足:承载大于40Kg气泵：最大持续供气压力8个标准大气压（2）配置直线电机3个，最大持续推力450N峰值电流7A直线电机驱动器3个，提供最大驱动电流7A运动控制卡1个，可进行多轴联控光栅尺2个，分辨率0.5um工业控制计算机1个气浮导6个，气膜刚度8N/um大惯量气足1个，承载大于40Kg气泵1个，最大持