毕业设计（论文）-mps安装站机械设计（全套图纸）

第1页南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸南京工程学院继续教育学院毕业设计（论文）全套完整版28张CAD图纸，联系153893706设计（论文）题目MPS安装站机械设计学生姓名指导教师2007年12月28日第2页南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸南京工程学院继续教育学院（系）数控技术专业毕业设计论文任务书一、题目及专题1、题目教学设备机械结构原理设计2、专题MPS安装站机械设计二、课题来源及选题依据课题来源学院开发研制教学设备需要。选题依据根据学生所学专业及教学大纲要求，结合学院教学需要和相关企业实际生产及设计模式，促使学生将所学专业基础知识及专业知识具体应用到实践中，培养其理论联系实际的能力。三、本设计（论文或其他）应达到的要求1设计模块化MPS安装站机械装置部分。要求结构简单，功能明确，模拟性强，操作简便；安装与调整方便，制造与检测容易；在满足教学要求的前提下，力求安全可靠，经济实用。2整个模块化MPS是由上料检测站、搬运站、加工站、安装站、安装搬运站、分类站六个部分组成的。故每一站除了要求能单独完成本站的一个动作过程（功能要求）外，还要考虑能将各站按一定顺序联接在一起，组成一个模块化生产系统。第3页南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸3设计参数大工件尺寸3030MM；材料尼龙6，密度12G/CM3；小工件尺寸2210MM，材料尼龙6，密度12G/CM3；大、小工件均有黑、白两种颜色。4本站功能要求安装站是把小工件从料仓中取出运至安装点（在第五站）安装到大工件里，并在安装过程中将小工件的颜色信号同时送出。5设计内容（1）设计满足各站功能要求的自动机械装置，包括气动回路；（2）根据需要选择（或设计）原动机、传动机构、执行元件；3各站全套机械工程图（装配图和零件图）一份；4撰写设计计算说明书一份，字数约10000字符。四、接受任务学生数控70302班姓名五、开始及完成日期自2007年11月5日至2008年1月11日六、设计（论文）指导（或顾问）指导教师签名教研室主任学科组组长研究所所长签名院长系主任签名第4页南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸年月日目录第1章MPS总体方案设计概述01第2章气动知识0321气压传动基础知识03第3章安装站设计说明书0531功能介绍0532方案设计0533工作过程0634同步齿形带的特点和应用0735同步齿形带带轮0736轴承的选择0937气缸选择的要点第5页南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸1038换向阀的选用1039弹簧性能特点及选用11310气路的一般分析11311材料表面处理12第4章结论13谢辞14参考文献15第6页南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸摘要模块化模拟生产系统MPS是一套模拟实际工业生产过程具有大量复杂控制的教学培训装置，它具有模块化、综合性和易扩充等特点。该系统由上料检测站、搬运站、加工站、安装站、安装搬运站、分类站等六个部分组成。每一站都有一套独立的PLC控制系统，都能单独完成一个动作过程，将各站按一定顺序联接在一起后，就组成了一个模块化生产系统。本次毕业设计的任务就是完成六个模块的机械装置和气动回路的设计。该系统的设计特点是模块化，结构简单，模拟性强，操作简便。每一站就是一个模块，各自有一套独立的功能。各模块之间又能相互联系，利用MPS实验装置，除进行基本的大纲要求的理论和实践学习以外，还可以进一步提升学习内容。如对PLC的学习，除现在的单机使用方法外，可以将所用PLC连接成网，用一台计算机进行监控与编程，组成PLC类型的DCS系统。也可按照相关的通信协议，组成如PROFIBUS类型的现场总线控制系统，是一台较理想的理论知识和技能训练相结合的教学设备，非常适合高等职业技术学校进行模块化教学。该设计课题为多人分做，本人的设计重点是安装站的机械装置和气动回路部分，包括同步齿型带与带轮的设计。第1章MPS总体方案设计概述模块化生产系统由上料检测站、搬运站、加工站、安装站、安装搬运站,分类站六部分组成。在上料检测站中有一个回转仓，仓内存储着黑、白两种颜色的大工件，在安装站有一个料仓，仓内存储着黑、白两种颜色的大小工件。每一站都有一套独立的PLC控制系统，都能单独完成一个动作过程，而将各站按一定顺序联接在一起后，就组成了一个模块化生产系统，第7页南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸如图1所示。安装站上料检测站搬运站加工站安装搬运站分类站图1系统方框图模块化生产系统工作过程简述如下通过程序的控制，上料检测站将大工件从回转料仓内送出，搬运站把大工件从上料检测站搬至加工站，加工站将大工件加工、检测后送出，安装搬运站把大工件搬至安装工位放下，安装站把对应的小工件装入大工件中，而后，安装搬运站将安装好的工件送至分类站，分类站再将工件按要求送入相应的仓库。直流电动机有调速性能好，范围宽，采用电子控制下，能充分适应各种机械负载特性的需要，但它的价格贵、维护复杂，且需要直流电源，但因该系统为教学实验设备，动力较小，主要是满足运动要求。所以，综合考虑仍决定采用直流电动机来为系统提供部分动力源。模块化生产系统（MPS）中电子传感器是一种独立器件，当它和微电子技术与微处理技术结合后，出现了新的突破。现阶段正朝着集成化，智能化的方向快速发展。如果把传感元件与信号处理的电路集成到一块芯片上，就成了信息型传感器；如果能把微处理器也集成到同一芯片上，就成了智能型传感器。传感器技术是一门学科交叉型和知识密集型的应用技术。它要求既要探索和了解传感技术，又要研究和制作敏感材料；既要熟悉待测第8页南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸对象各种变化习性，又要把所获取信号放大、传输、储存、反馈、处理、显示等。在这套MPS设备中用到了无接近式传感器（电容传感器、电感传感器）、光电传感器、磁传感器（磁性开关）。分别判别黑白工件；检测工件、系统机械传动装置及气缸运动是否到位等功能。模块化生产系统（MPS）中气动回路部分的气压传动的优点（1）气可以从大气中取之不竭，无介质费用的损失和供应上的困难，同时，可以将用过的空气直接放入大气，处理方便，万一空气管路有泄露，除引起部分能量损失外，不致产生不利于工作的严重影响。（2）气的黏度很小，在管道中的压力损失较小，一般其阻力损失不到油路损失的千分之一，因此压缩空气便于集中供应和远距离输送。（3）压缩空气的工作压力较低（一般在48公斤/厘米），可降低对气动元件的材质和制造精度上的要求，因而，结构简单，易于制造，成本低廉。（4）气动动作速度、反应快，这个突出的特点。因此，特别适合用于一般机械设备的控制上。（5）气动维护简单，介质清洁，管道不易堵塞，亦不存在介质变质、补充、更换等问题。（6）使用安全、可靠。可以在高温、震动、腐蚀、易爆等恶劣环境下工作，并且便于实现过载自动保护第2章气动知识21气压传动基础知识211气压传动工作原理气压传动的工作原理是利用空气压缩机使空气介质产生压力能，并在控制元件的作用下，把气体压力能传输给执行元件，而使执行元件第9页南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸（气缸或气马达）完成直线运动和旋转运动。222气压传动的用途气压传动的用途是极其广泛的用于化工产品的生产过程中。用于人不宜到达的地方，如高温和危险的劳动。用于高速重复的运动机械中。用于食品行业中。用于医学领域中。用于太空设备中。223气压传动系统简介气压传动系统是以压缩空气为工作介质来传递动力和控制信号的系统。气压传动系统由气源装置、辅助元件、控制元件、执行元件四部分组成。气源装置获得压缩空气的装置，如空气压缩机。执行元件将压力能转换成机械能的能量转换装置，如气缸、气马达。控制元件控制气体的压力、流量及流动方向的元件，如压力阀、流量阀、方向阀、逻辑元件等。辅助元件使压缩空气净化、润滑、消声以及用于元件间的连接的元件或装置。224气压传动的特点气压传动的工作介质是空气，排放方便，不污染环境。空气粘度小，便于远距离输送，能源损失小。气压传动反应快，维护简单。工作环境适应性好，允许工作温度范围宽。有过载保护作用。空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性较差。工作压力低，气压传动装置总输出力较小。噪声大。空气无润滑性能，元件需设置给油润滑装置。第10页南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸1231二位四通手动换向阀2二位五通气控换向阀3顺序阀图21实现单往复运动的顺序动作回路第11页南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸第3章安装站设计说明书31功能介绍它是模块化生产系统的第四站，其主要功能是把小工件从料仓中取出运至安装点（在第五站），安装到大工件里，并在安装过程中将小工件的颜色信号（由仓位确定）同时送出。32方案设计由料仓、机械推杆和搬运摆臂组成。料仓中小工件有黑、白两种，分别储藏在两个料仓的底部送出。2号气缸是双作用气缸，由双控电磁阀2Y1、2Y2控制，用来驱动料仓前后移动，使料仓送出的小工件颜色符合控制要求。4号气缸是双作用气缸，由单控电磁阀4Y1控制，带动推杆将小工件从料仓底部推出至工件平台，便于摆臂搬运。1号气缸是双作用气缸，由双控电磁阀1Y1、1Y2控制，使摆臂在本站工件平台与第五站安装点之间摆动。双控电磁阀3Y1和3Y2控制安装在摆臂顶端的真空吸盘，当本站搬运点有小工件时，真空吸盘随摆臂运动到本站搬运点将它吸住，然后在摆臂带动下将小工件运至安装点（在第五站），安装到工件里。气动回路图如图2所示。第12页南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸图2气动回路图图2气动回路图33工作过程加工单元工件到位发信号水平缸伸出并发信号垂直缸伸出并发信号真空吸盘吸工件，吸实后压力开关发信号垂直缸缩回并发信号水平缸缩回并发信号摆动缸转动到位发信号进入下一循环。331系统复位，开始当按下“上电按钮”、“复位按钮”后，PLC的外围设备都回到起始位置（本站工件平台上无工件，摆臂运动到本站工件平台上方）。这时“开始按钮”中的指示灯开始闪烁，按下“开始按钮”后系统开始动作。332摆臂摆出推出小工件PLC接通双空电磁阀1Y2，1号气缸带动摆臂向第五站安装点摆动。当到达限位时，装在1号气缸缸体上的磁性接近开关1B2动作，1B2送出信号，PLC得到信号后使1Y2失电并接通单控电磁阀4Y1，4号气缸带动推杆将小工件（假设是白色）从料仓底部推向工件平台。当到达限位时，装在4号气缸缸体上的磁性接近开关4B2动作，4B2送出信号，PLC得到信号后使4Y1矢电，4号气缸带动推杆缩回。当到达限位时，装在4号气缸缸体上的磁性接近开关4B1动作，4B1送出信号。1B24B123YV0YV0P2第13页南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸333摆臂回吸取小工件PLC得到4B1信号后使双控电磁阀1Y1得电，1号气缸带动摆臂向本站工件平台摆动。当到达限位时，装在1号气缸缸体上的磁性接近开关1B1动作，1B1送出信号，PLC得到信号后使1Y1失电并接通双控电磁阀3Y2，真空吸盘产生吸力，当吸住小工件时压力开关3B1送出信号。334摆臂出放下小工件PLC得到3B1信号后使3Y2失电并接通双控电磁阀1Y2，1号气缸带动摆臂向第五站摆动，将小工件运往安装点。当到达限位时，装在1号气缸缸体上的磁性接近开关1B2动作，1B2送出信号，PLC得到信号后使1Y2失电并接通双控电磁阀3Y1，真空吸盘失去吸力，小工件在第五安装点被安装到大工件里，同时压力开关3B1送出复位信号，PLC得到信号后使双控电磁阀1Y1得电，1号气缸带动摆臂向本站工件平台摆动。当到达限位时，装在1号气缸缸体上的磁性接近开关1B1动作，1B1送出信号，安装站准备进入新一轮工作循环。控制双控电磁阀2Y1或者2Y2的通电状态，可使料仓左右移动得到不同颜色的小工件，使料仓送出的小工件颜色符合控制要求。34同步齿形带的特点和应用同步齿形带是以钢丝绳或合成纤维为强力层，以聚氨酯或氯丁橡胶为基体，在带的内周制成齿状，用来与同步带轮的齿相啮合的一种传动带。同步齿形带与普通传动带比较，具有传动比准确、结构紧凑、传动比范围达以及可以在低速下传递动力等优点，其主要缺点是安装要求严格且成本高。我国目前主要生产的市聚氨酯同步齿形带，具有耐油、耐磨以及抗老化等性能，使用温度一般为2080。35同步齿形带带轮351材料与制造对同步带带轮的要求重量轻；质量分布均匀，安装对中性好，消除制造中产生的内应力，在V5米/秒时，应进行静平衡试验。同步带带轮齿形加工的正确与否，将直接影响传动性能以及带的寿命因此带轮齿形加工最好采用专用的直线齿廓盘形铣刀或可范成直线齿廓的第14页南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸特制滚刀加工。小批生产时，可用8号渐开线盘形齿轮铣刀或标准齿轮滚刀加工，但切出的齿比较深，且齿形为渐开线，它与40的直线齿廓之间存在一定的偏差。其中8号铣刀切出的齿形偏差在带轮的允许公差范围内。而用标准齿轮滚刀切削时，若带轮齿数Z较少（Z30），则齿形与直线齿廓间偏差较大，故只适用于模数小，齿数多的带轮，齿数多的带轮，但用滚刀加工时，轮齿的节距误差比用铣刀加工时小。352带轮结构同步齿形带在运转时，有轻度的侧向推力。为了防止运转时带的脱落，一般在小带轮的两侧均装挡边，或者在大小两轮的不同侧，各装单侧挡边。当中心距8D1（D1小带轮直径）时，或带轮的轴线与水平面垂直安装时，则两带轮均应有档边，或至少主动轮的两侧和从动轮的下侧应有档边。（参考文献7）本站工作中要求摆臂在摆动时，吸盘方向必须一直朝下，为此考虑利用同步带传动时无相对滑动。带长不变，传动比稳定的特点，将摆臂设计成同步带传动装置。工作时，带内环表面上的凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合而进行传动。带的强力层承载后变形小，其模数保持不变，故带与带轮间没有相对滑动，保证了同步传动。设计时将一带轮固定不动，这样摆臂在摆动时，吸盘的带轮便在同步带作用下的同步传动，保证吸盘方向一直朝下。另外，带的柔性好，可用直径较小的带轮，传动结构紧凑，比较适合该站的要求。因此，综合考虑，这部分机构采用同步带比较合适本站同步带传动选择模数制梯形齿同步带，设计参数为模数节距齿形角齿高带总高齿顶厚齿根厚15471400916515216根据转臂长度选用同步齿形带长度，设计参数为齿数模数节线长度宽度951544778（选自参考文献7表826表827）353吸盘摆臂运动机构设计吸盘摆臂是由两部分组成直线往复移动，绕吸盘转臂轴的摆动。使其同时进行，即为复合运动。设计方案工作原理如图3所示，将一个钢丝绕第15页南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸于吸盘转臂轴上，调整好预紧力，使两者接触面间产生足够的摩擦力。当转臂轴受到由气缸和弹簧提供的力F作用时，钢丝对它的拉力FT与F组成力偶，使转臂轴在直线移动的同时发生转动，且移动距离与转角存在一定的关系。图3转臂轴受力分析示意图S行程摆角半径360SNRRS1901411MM故根据所需要摆角。可计算出要移动的行程S。36轴承的选择尼龙轴承与金属轴承比,尼龙轴承重量轻、维护简便、化学稳定性好、耐磨性和耐疲劳强度较高具有减震、吸音、自润滑性、绝缘和自熄性，但是热膨胀系数大，导热系数低，吸湿性较大，强度和尺寸稳定性不入金属。所以本站采用无油尼龙轴承。滚动轴承（向心球轴承）主要承受径向负荷，也可同时承受少量的双向轴向负荷，限制轴（外壳）的双向轴向移动在轴承轴向游隙范围内。第16页南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸与尺寸相同的其他类型轴承比较，此种轴承摩擦损失最小，极限转速较高。在轴承内外圈相对倾斜816时（根据游隙确定）仍可正常工作，（但是寿命有一定影响）当加大轴承的径向游隙时，只有向心推力球轴承的性质。在转速较高不宜采用推力球轴承的情况下，可以用此类轴承承受纯轴向力。所以本站采用尼龙的单列向心球轴承1000900超轻（P）系列。来满足所需。37气缸选择的要点（1）作用力的大小根据外部工作所需要的力的大小。确定活塞杆上的推力或拉力。必须指出，同一个气缸时的实际出力大小随要求的工作速度不同而有很大变化。速度增高，则由于背压增高等因素影响，出力将急剧降低，其变化并非直线关系。选择缸径时对此必须十分注意。应该依据工作条件不同，按外载荷理论平衡条件所需气缸作用力近似地乘以1152的备用系数，从而确定所需要气缸地内径。（2）活塞行程的长短行程就是气缸活塞所能移动的最大距离，带缓冲装置的气缸其缓冲部分的距离也包括在内。行程的长短于使用场合有关，也受加工和结构上的限制。（3）安装形式根据安装位置、使用目的等因素来决定。在一般场合下，多选用固定式气缸。在车床或磨床上，工作需作连续的旋转，应选用回转气缸。在活塞杆除作直线运动外。又要作较大的圆弧运动时，则选用摆动式气缸（又叫轴销式气缸）。（4）活塞的运动速度主要决定于气缸进排气口及导管内径的大小。如果要求活塞杆高速度地运动时，应选用大地进排气口及导管。通常为了得到缓冲的、平稳的活塞杆运动速度，可选用节流装置或油液阻尼装置的气缸。节流的方法有当用水平安装的气缸去推动负载时，推荐用排气节流；如果用垂直安装的气缸去举升重物时，则推荐用进气节流；当要求行程终点活塞杆运动平稳时，选用带缓冲器的气缸等等。所以本站采用气缸1号气缸CMK20020452号气缸SCPD2L16603号气缸SCPD2L106038换向阀的选用第17页南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸它是利用电磁使阀心换向，是由电磁控制部分和换向阀部分组成的，换向阀部分称为主阀。电磁控制部分按其对主阀的控制型式分为直动式和先导式两种，主阀阀心的换向由电磁铁芯直接推（或拖）动的控制形式，称为直动式。如果主阀阀芯的换向是由电磁控制压缩空气来实现的，则这种控制形式称为电磁先导式，而电磁控制部分称为电磁先导阀，它与主阀组合成先导式电磁阀。电源工作电压一般为220、110、60、48、36、24、12V等。电磁控制部分由单线圈和双线圈两种，称为单电控和双电控。本系统所采用的是二位四通双电控电磁阀和二位五通双电控电磁阀。双电控电磁阀由于阀芯带定位装置，电磁铁断电后，阀位保持不变，具有记忆性功能。主阀采用硬配间隙密封形式，滑动摩擦力小，具有换向灵敏，且不受压力变化影响的优点。39弹簧性能特点及选用所采用的是碳素弹簧钢丝，它的强度高，性能好，适用于作小弹簧，本站所采用的弹簧16的外径22匝。它本身所起的作用是防止物体的脱落，而且还可以帮助物体的上移。310气路的一般分析首先，考虑动力的合理分配和利用。气路工作运行的特点是1在各个工作地点全部气动装置同时都在工作的情况是很少的；2每个气动装置的压缩空气消耗量也不是固定的优时要求量很大,而有时却又可能很小或完全不需要；3由于工作要求的不同,各个气动装置所需要的工作压力液不相同。因此，在设计时，对空气压缩机的效率、排气量和工作压力的选择，应有适当的分析和计算。其次，时网络的合理布置。对于网络的设计要求是1线路最短，并尽量做到拐弯少；2尽量少采用供应较少而且较贵的橡胶软管；3控制阀以及其它辅助装置少。第三，是保证各部分工作运行在时间上的协调。由于空气介质的可压缩性，气压的能量转换过程较为复杂，而且不稳定，因此，在运用“一阀控制多缸”原则时，还必须同时考虑多缸运动协调问题。在设计气路、选用控制阀和辅助装置时必须考虑这个因素。第18页南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸311材料表面处理模块化生产系统（MPS）基本以Q235（碳素结构钢。Q代表屈服点，235代表屈服点数值为235MPA）为制造材料，它是一种普通材料，表面易于电镀处理，相对而言比较经济实惠，能够满足设备的需要。电镀是利用直流电作用从电解液中析出金属，并在物件表面沉积而获得金属覆盖层的方法。（模块化生产系统材料所采用的是镀锌处理）。3111镀锌的特点锌在干燥的空气中，比较稳定，不易变色，在水中及潮湿大气中则与氧或二氧化碳生成氧化物或碳酸锌薄膜，可以防止锌继续氧化，其保护作用。锌在酸及碱、硫化物中极易遭受腐蚀，镀锌层一般都要经过钝化处理，在铬酸或在铬酸盐液中钝化后，由于形成的钝化膜不易与潮湿空气作用，防腐能力大大加强。对弹簧零件、薄壁零件（壁厚05