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迈腾汽车的后保险杠的装配线的设计【7张CAD图纸+毕业论文】

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关键词：: 迈腾汽车的后保险杠装配线设计 cad图纸毕业论文后保险杠装配线

资源描述：

迈腾汽车的后保险杠的装配线的设计

50页 15000字数+说明书+任务书+开题报告+7张CAD图纸【详情如下】

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摘要

本次设计主要是针对PASSAT迈腾汽车的后保险杠的装配线的设计，本次装配线分为后保险杠的压装机和装配机两部设备。其中压装机进行的工作内容是导流板的压装和拖钩盖板的安装，而装饰条的安装是手工装配的。而装配机的工作内容是对侧面导向支架、隔热板和U型夹的安装。本次设计的框架是用标准型材构成，并且一整套连接和支架结构都用此配套设备。

设计过程是由给定的后保险杠以及其定位元件（非金属材料）为基准在运用CATIA三维建模知识进行设计，在装配图条件下直接生成实体模型.压装机的设计比较复杂,除了整体框架结构,还要有线性导轨支撑的定位元件框架整体结构和气动元件推动的压头来完成导流板的压装工序.设计完成后要通过对气缸的压力数据记录而对后保险杠压装机的门字梁进行受力校核,看主梁是否满足强度和刚度的要求.最后对某一压头的加工进行分析并记录加工程序【1】.

关键字:支架结构线性导轨气动元件导流板

ABSTRACT

This design is mainly directed against PASSAT Mai Tang Bumper cars after the assembly line design,The assembly line is the pressure after bumper assembly plants and two aircraft equipment.Pressure which installed the important work is the pressure plate,and trailers loaded hook decked installation,and decoration of the installation of manual assembly.And the assembly of the contents of the work-oriented aspect of the stent installation and insulation panels and the U-shaped clip installation.The framework is designed with standard profile form,and a set of connectivity and support structure using this set of equipment.

Design process is given after the Bumper and its positioning devices (non-metallic materials) as a benchmark in the use of CATIA 3D Modeling knowledge for the design,assembly drawings generated directly under the conditions of solid model.Pressure installed more complicated the design,Apart from the overall framework structure,Linear guide will be supported by positioning components and the overall structure of the framework of pneumatic components-driven pressure around the plate to complete the installation of pressure sequence.Upon completion of design right through to the cylinder pressure data records Bumper pressure right after the doors installed word beam force Verification,Girder see whether they meet strength and stiffness requirements.Finally,the pressure of a first analysis of the processing and recording processes

Keywords: Stand Structure Linear Guide Pneumatic Components Deflector

绪论1

1.设计背景1

2.汽车保险杠的安装方法2

3.设计任务2

第一章装配线的部件选择3

1.1气缸的选择3

1.1.1气缸的输出力的大小3

2.1.2负载率β3

1.1.3缸径的计算4

1.2直线导轨的选择4

1.2.1 HIWIN型线性导轨的特点4

1.2.2 HG系列线性滑轨特点5

1.2.3滑块的安装6

1.3直线轴承的选择7

1.4型材的选择9

1.5连接元件的选择12

1.6支撑元件的选择15

第二章人机工程设计注意事项16

第三章总体方案设计17

3.1后保险杠装配工艺方案17

3.2 设计方案17

第四章定位元件的加工和加工程序20

第五章保险杠装配生产线控制系统设计24

5．1保险杠装配生产线控制系统的总体设计24

5．1．1生产线控制原理分析24

5．1．2生产线控制系统功能分析25

5．2 PLC选型和资源配置26

5．2．1控制系统PLC选型26

5．2．2 PLC的I／o资源配置27

5.3 PLC程序设计29

5.3．1可编程控镧器编程软件29

5．3．2控制系统控制流程30

5．4本章小结35

结论36

参考文献37

致谢38

2.汽车保险杠的安装方法

安全性是现代轿车设计中首先要考虑的问题。从轿车的安全设施来讲一般分为两大类，一类是主动性安全设施，例如制动及ABS防抱死制动系统，实行防患未然；另一类是被动性安全设施，例如保险杠、安全气囊，车门保险杠。汽车设计者从交通事故中发现，汽车发生侧面碰撞的案件比较多，尤其是路面湿滑或车速较快的情况下，因各种原因造成汽车拦腰碰撞的可能性大大增加。因此，近几年有关防侧撞的安全问题已经引起人们的关注，有些国家还制定了严格的汽车防侧撞安全条例，规定汽车要实施防侧撞的安全措施。

轿车上实行防侧撞的安全措施有二种常见方法，一种是从设计上改进轿车车厢的结构，使其能起到分散、侧撞冲击力的作用；另一种是安装车门保险杠，增强车门的防撞冲击力。后一种方法实用，简单，对车身结构的改动不大，已经普遍推广使用。早在93深圳国际汽车展览会上，参展的本田雅阁牌轿车将一扇车门剖开一部分，专门露出车门保险杠给观众看，以示其良好的安全性能【2】。

3.设计任务

本次课题是对帕萨特迈腾的车辆的保险杠的装配生产线的设计，帕萨特迈腾的后保险杠分为两道装配工序，分别是装配和压装，共需两个专用的设备。设计要求为：

后保险杠在装配设备上定位准确；确定后保险杠位置（RPS）的支撑元件与压头表面形状与保险杠（导流板）内表面形状相互吻合；后保险杠漆面不允许有划伤和压痕；工人操作简单可靠，符合人机工程原理。

装配要求采用气压传动压紧装置来设计，对后保险杠的压装机要设计含有导轨的装置，这样方便操作，大大节约了工人的安装时间，提高了生产效率。

设计安装的高度要符合工人的操作高度。生产线的材料用多功能铝合金型材，方便搬运，质量轻巧并且耐用。气压启动装置要安装在方便位置，便于工人操作。生产线中要有翻转和压紧装置，提高安装生产的工作效率。各个型材采用特殊的螺栓连接方式，并带有三角架连接加强连接强度。

第一章装配线的部件选择

1.1气缸的选择

由于有压紧工序的存在，所以需要动力部分给工件力来完成压装，本次设计的装配工序采用气压传动。气压传动有取之不尽用之不竭的空气作为介质气压传动反应动作快，动作迅速。压缩空气的工作压力低，使得元件更加容易制作。气动元件制作方便，不易堵塞。

1.1.1气缸的输出力的大小

理论输出力

普通的双作用气缸的理论推力F单位为牛N

F=πD2P

式中D为缸径（m）

P为气缸的工作压力单位为帕斯卡

其理论拉力为F=(D2-d2)

式中的d为活塞杆的直径，单位为米

本次设计采用了SU系列的标准气缸

且四个气缸均用于压装机中，装配机中不用

压装机中的三个气缸用于压装的压头上，压头通过活塞杆传来的压力而对保险杠进行所需要的工位安装。另一个气缸用于工件支架在直线导轨上运动，完成压装过程。

气缸未加载时所输出的力是受到气缸活塞和活塞本身的摩擦力的影响，如活塞和缸角之间的摩擦，活塞杆和前缸盖之间的摩擦，用气缸的效率和气缸的缸径和工作压力有关，缸径增大，工作压力提高，则气缸的工作效率增加。在气缸的缸径增大时，在同样的工作条件下，摩擦力在气缸的理论输出力中所占的比例明显减少了，故气缸的效率提高了，一般效率在0.7-0.95之间【3】。

普通的双作用气缸实际推力为F结论

这次毕业设计经历了几个月查阅资料，构思方案，观察实践，绘制图纸，使用catia autocad等大型工程软件，把大学四年所学的主要专业课如机械制造，机械设计，液压气压传动，工程制图等内容系统的复习了一次，对大学的知识有了一个系统的了解。通过这次毕业设计，对所学的课程也有了更加深入的认识，也让我们感受到了理论和实际之间的距离，知道了自己的缺点和差距。很多事情想上去是一个样子，自己去做的时候才发现还有很多事情要考虑，这也是我们的无法快速转换角色的原因。我们还有太多的东西需要去了解，去掌握，不满足与从纸面上得到知识，而要深入实践中，在实际操作中把所学的知识再加工，再创造，使得所学的真正变成自己的学以至用的基本技能。

参考文献

1.李庆余.机械制造装备设计[M].北京：机械工业出版社.2005.

2.杜君文.机械制造技术装备及设计[M].天津：天津大学出版社.1998.

3.张建民.机电一体化系统设计[M].北京：北京理工大学出版社.2006.

4.李异河.液压与气动技术[M].北京：国防工业出版社.2006.

5.B.A.沃斯克列辛斯基.滑动轴承计算和设计[M].北京：国防工业出版社.1986.

6.杜黎蓉.CATIA V5三维零件设计[M].北京：人民邮电出版社.2005.

7.张佩勤.自动装配与柔性装配技术[M].北京：机械工业出版社.1998.

8.王岚.机电系统计算机控制[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社.2006.

9.德泊特.气动技术—低成本综合自动化[M ].北京：机械工业出版社.1999.

10.于骏一,邹青.机械制造技术基础[M].北京：机械工业出版社, 2004

11.A Leveder.Vector method for the synthesis of mechanism[J].Mechanism and machine Theory,2003,38(2003):265-276

12.Patton WJ.Mechanical Power Transmission[M].New Jersey:Printice-Hall,1980.

内容简介：: 题目名称迈腾汽车的后保险杠的装配线的设计题目类别设计类题目性质结合实际专业机械电子工程参加本题目学生人数1论文类虚拟题目题目来源、教师准备情况、主要培养学生哪些能力课题来源：由指导教师拟订结合我国机械制造及机电设计市场发展状况，进行设计的课题。教师准备状况：从事机械设计制造及其自动化领域的教学与研究30年，自1999年起自拟并指导该方向的毕业设计题目整10年，有一定的研究基础。主要培养学生哪些能力：文献查阅与实际调研能力：外文资料翻译能力：基础理论与专业知识的综合应用能力：数据资料的采集、处理、与分析能力、：计算机应用能力。题目内容及要求内容：导流板的压装和拖钩盖板的安装，而装饰条的安装是手工装配的。而装配机的工作内容是对侧面导向支架、隔热板和U型夹的安装。要求：对气缸的压力数据记录而对后保险杠压装机的门字梁进行受力校核,看主梁是否满足强度和刚度的要求.实践环节安排实习去工厂、研究所或上网进行社会调查实验后保险杠的装配线仿真设计计算机应用CAD绘图50机时中、外文参考资料：1. 李庆余.机械制造装备设计M.北京：机械工业出版社.2005.2. 杜君文.机械制造技术装备及设计M.天津：天津大学出版社.1998.3. 张建民.机电一体化系统设计M.北京：北京理工大学出版社.2006.4. 李异河.液压与气动技术M.北京：国防工业出版社.2006.5. B.A.沃斯克列辛斯基.滑动轴承计算和设计M.北京：国防工业出版社.1986.6. 杜黎蓉.CATIA V5三维零件设计M.北京：人民邮电出版社.2005.7. 张佩勤.自动装配与柔性装配技术M.北京：机械工业出版社.1998.8. 王岚.机电系统计算机控制M.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社.2006.9. 德泊特.气动技术低成本综合自动化M .北京：机械工业出版社.1999.10. 于骏一,邹青.机械制造技术基础M.北京：机械工业出版社, 200411. A Leveder.Vector method for the synthesis of mechanismJ.Mechanism and machine Theory,2003,38(2003):265-27612. Patton WJ.Mechanical Power TransmissionM.New Jersey:Printice-Hall,1980.教研室主任审批签字李春梅分院院长审批签字刘薇娜注：题目类别和题目性质请用符号填在相应栏内。毕业设计成绩评定手册论文题目迈腾汽车的后保险杠的装配线的设计学生姓名张猛专业机械电子工程班级学号0852105指导教师陈玲分院机电工程分院2012年6月毕业设计成绩评定表（指导教师用）姓名张猛班级学号0852105专业机械电子工程题目迈腾汽车的后保险杠的装配线的设计评价要素权重评分成绩选题0.10调查报告0.10创新性0.10基础理论与基本技能0.20撰写质量0.20可行性0.15学风与工作作风0.15指导教师评定成绩（合计）指导教师评语：指导教师签字：年月日毕业设计成绩评定表（评阅人用）姓名张猛班级学号0852105专业机械电子工程题目迈腾汽车的后保险杠的装配线的设计评价要素权重评分成绩选题0.15调查报告0.15创新性0.15基础理论与基本技能0.20撰写质量0.20可行性0.15评阅人评定成绩（合计）评阅人评语：评阅人签字：年月日毕业设计成绩评定表（答辩委员会用）姓名张猛班级学号0852105专业机械电子工程题目迈腾汽车的后保险杠的装配线的设计评价要素权重评分成绩选题0.15调查报告0.10创新性0.10基础理论与基本技能0.10撰写质量0.10可行性0.15答辩0.30答辩委员会评定成绩（合计）答辩委员会评语：答辩委员会主席签字：年月日答辩委员会记录答辩学生姓名：张猛班级：08521答辩记录：答辩委员会主席签名：年月日本件在学生本人论文留存答辩委员会委员名单主席：委员：秘书：毕业设计综合成绩表姓名张猛专业机械电子工程班级08521题目迈腾汽车的后保险杠的装配线的设计指导教师评定成绩（X）评阅人评定成绩（Y）答辩委员会评定成绩（Z）0.3X+0.3Y+0.4Z等级填表人：教学副院长：本件投学生本人档案答辩委员会委员名单主席：委员：秘书：毕业设计综合成绩表姓名张猛专业机械电子工程班级08521题目迈腾汽车的后保险杠的装配线的设计指导教师评定成绩（X）评阅人评定成绩（Y）答辩委员会评定成绩（Z）0.3X+0.3Y+0.4Z等级填表人：教学副院长：长春理工大学光电信息学院毕业设计（论文）题目申报表院别机电工程分院教研室机电工程教研室指导教师陈玲职称教授年月日长春理工大学光电信息学院学生毕业设计（论文）分院机电工程分院专业机械电子工程班级学生姓名指导教师设计（论文）起止日期教研室主任题目名称（包括主要技术参数）及要求：题目名称：迈腾汽车的后保险杠的装配线的设计内容：导流板的压装和拖钩盖板的安装，而装饰条的安装是手工装配的。而装配机的工作内容是对侧面导向支架、隔热板和U型夹的安装。要求：对气缸的压力数据记录而对后保险杠压装机的门字梁进行受力校核,看主梁是否满足强度和刚度的要求.技术参数：4545 ，4590，8080和16080（单位：mm）；而装配机用了两种，分别是截面积为4590和4545（单位：mm）的型材，并且都选择的重型。论文开题报告（设计方案论证）应包括以下几方面的内容：1. 本课题研究的目的和意义随着现代汽车工业的发展，各个工业发达国家都在设计更先进和舒适的汽车，从汽车性能到耐用，从环保状况到外形车身设计，而且也越来越注重人性化设计，不仅能使车身美观，而且也增加了安全性的要求，对汽车保险杠的设计安装也提高起来。汽车保险杠是吸收缓和外界冲击力、防护车身前后部的安全装置。20年前，轿车前后保险杠是以金属材料为主，用厚度为3毫米以上的钢板冲压成形槽钢，表面处理镀铬，与车架纵梁铆接或焊接在一起，与车身有一段较大的间隙，好像是一件附加上去的部件。随着汽车工业的发展，汽车保险杠作为一种重要的安全装置也走向了革新的道路上。今天的轿车前后保险杠除了保持原有的保护功能外，还要追求与车体造型的和谐与统一，追求本身的轻量化。为了达到这种目的，目前轿车的前后保险杠采用了塑料，人们称为塑料保险杠。二十年前，轿车前后保险杠是以金属材料为主，用厚度为3毫米以上的钢板冲压成U型槽钢，表面处理镀铬，与车架纵梁铆接或焊接在一起，与车身有一段较大的间隙，好象是一件附加上去的部件。随着汽车工业的发展，汽车保险杠做为一种重要的安全装置也走上了革新的道路。今天的轿车前后保险杠除了保持原有的保护功能外，还要追求与车体造型和谐与统一，追求本身的轻量化。为了达到这种目的，目前轿车的前后保险杠兴用了塑料，人们称为塑料保险杠。塑料保险杠是由外板、缓冲材料和横梁等三部分组成。其中外板和缓冲材料用塑料制成，横梁用厚度为1.5毫米左右的冷轧薄板冲压而成U型槽；外板和缓冲材料附着在横梁上，横梁与车架纵梁螺丝联接，可以随时拆卸下来。这种塑料保险杠使用的塑料，大体上使用聚脂系和聚丙烯系两种材料，采用注射成型法制成。例如标致405轿车的保险杠，采用了聚脂系材料并用反应注射模成型法做成；而大众的奥迪、高尔夫、上海的桑塔纳、天津的夏利等型号轿车的保险杠，采用了聚丙烯系材料用注射成型法制成。国外还有一种称为聚碳酯系的塑料，渗进合金成分，采用合金注射成型的方法，加工出来的保险杠不但具有高强度的刚性，还具有可以焊接的优点，而且涂装性能好，在轿车上的用量越来越多。塑料保险杠具有强度、刚性和装饰性，从安全上看，汽车发生碰撞事故时能起到缓冲作用，保护前后车体，从外观上看，可以很自然地与车体结合在一块，浑然成一体，具有很好的装饰性，成为装饰轿车外形的重要部分。3.拟采取的研究路线收集资料，调研阅读有关资料撰写开题报告总体设计工作装置结构设计设计、计算、校核绘图设计说明书4.参考文献：1. 李庆余.机械制造装备设计M.北京：机械工业出版社.2005.2. 杜君文.机械制造技术装备及设计M.天津：天津大学出版社.1998.3. 张建民.机电一体化系统设计M.北京：北京理工大学出版社.2006.4. 李异河.液压与气动技术M.北京：国防工业出版社.2006.5. B.A.沃斯克列辛斯基.滑动轴承计算和设计M.北京：国防工业出版社.1986.6. 杜黎蓉.CATIA V5三维零件设计M.北京：人民邮电出版社.2005.7. 张佩勤.自动装配与柔性装配技术M.北京：机械工业出版社.1998.8. 王岚.机电系统计算机控制M.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社.2006.9. 德泊特.气动技术低成本综合自动化M .北京：机械工业出版社.1999.10. 于骏一,邹青.机械制造技术基础M.北京：机械工业出版社, 200411. A Leveder.Vector method for the synthesis of mechanismJ.Mechanism and machine Theory,2003,38(2003):265-27612. Patton WJ.Mechanical Power TransmissionM.New Jersey:Printice-Hall,1980.长春理工大学光电信息学院毕业设计摘要本次设计主要是针对PASSAT迈腾汽车的后保险杠的装配线的设计，本次装配线分为后保险杠的压装机和装配机两部设备。其中压装机进行的工作内容是导流板的压装和拖钩盖板的安装，而装饰条的安装是手工装配的。而装配机的工作内容是对侧面导向支架、隔热板和U型夹的安装。本次设计的框架是用标准型材构成，并且一整套连接和支架结构都用此配套设备。设计过程是由给定的后保险杠以及其定位元件（非金属材料）为基准在运用CATIA三维建模知识进行设计，在装配图条件下直接生成实体模型.压装机的设计比较复杂,除了整体框架结构,还要有线性导轨支撑的定位元件框架整体结构和气动元件推动的压头来完成导流板的压装工序.设计完成后要通过对气缸的压力数据记录而对后保险杠压装机的门字梁进行受力校核,看主梁是否满足强度和刚度的要求.最后对某一压头的加工进行分析并记录加工程序【1】.关键字:支架结构线性导轨气动元件导流板 ABSTRACTThis design is mainly directed against PASSAT Mai Tang Bumper cars after the assembly line design,The assembly line is the pressure after bumper assembly plants and two aircraft equipment.Pressure which installed the important work is the pressure plate,and trailers loaded hook decked installation,and decoration of the installation of manual assembly.And the assembly of the contents of the work-oriented aspect of the stent installation and insulation panels and the U-shaped clip installation.The framework is designed with standard profile form,and a set of connectivity and support structure using this set of equipment.Design process is given after the Bumper and its positioning devices (non-metallic materials) as a benchmark in the use of CATIA 3D Modeling knowledge for the design,assembly drawings generated directly under the conditions of solid model.Pressure installed more complicated the design,Apart from the overall framework structure,Linear guide will be supported by positioning components and the overall structure of the framework of pneumatic components-driven pressure around the plate to complete the installation of pressure sequence.Upon completion of design right through to the cylinder pressure data records Bumper pressure right after the doors installed word beam force Verification,Girder see whether they meet strength and stiffness requirements.Finally,the pressure of a first analysis of the processing and recording processesKeywords: Stand Structure Linear Guide Pneumatic Components Deflector47 目录绪论11.设计背景12.汽车保险杠的安装方法23.设计任务2第一章装配线的部件选择31.1气缸的选择31.1.1气缸的输出力的大小32.1.2负载率31.1.3缸径的计算41.2直线导轨的选择41.2.1 HIWIN型线性导轨的特点41.2.2 HG系列线性滑轨特点51.2.3滑块的安装61.3直线轴承的选择71.4型材的选择91.5连接元件的选择121.6支撑元件的选择15第二章人机工程设计注意事项16第三章总体方案设计173.1后保险杠装配工艺方案173.2 设计方案17第四章定位元件的加工和加工程序20第五章保险杠装配生产线控制系统设计2451保险杠装配生产线控制系统的总体设计24511生产线控制原理分析24512生产线控制系统功能分析2552 PLC选型和资源配置26521控制系统PLC选型26522 PLC的Io资源配置275.3 PLC程序设计295.31可编程控镧器编程软件29532控制系统控制流程3054本章小结35结论36参考文献37致谢38绪论1.设计背景随着现代汽车工业的发展，各个工业发达国家都在设计更先进和舒适的汽车，从汽车性能到耐用，从环保状况到外形车身设计，而且也越来越注重人性化设计，不仅能使车身美观，而且也增加了安全性的要求，对汽车保险杠的设计安装也提高起来。汽车保险杠是吸收缓和外界冲击力、防护车身前后部的安全装置。20年前，轿车前后保险杠是以金属材料为主，用厚度为3毫米以上的钢板冲压成形槽钢，表面处理镀铬，与车架纵梁铆接或焊接在一起，与车身有一段较大的间隙，好像是一件附加上去的部件。随着汽车工业的发展，汽车保险杠作为一种重要的安全装置也走向了革新的道路上。今天的轿车前后保险杠除了保持原有的保护功能外，还要追求与车体造型的和谐与统一，追求本身的轻量化。为了达到这种目的，目前轿车的前后保险杠采用了塑料，人们称为塑料保险杠。二十年前，轿车前后保险杠是以金属材料为主，用厚度为3毫米以上的钢板冲压成U型槽钢，表面处理镀铬，与车架纵梁铆接或焊接在一起，与车身有一段较大的间隙，好象是一件附加上去的部件。随着汽车工业的发展，汽车保险杠做为一种重要的安全装置也走上了革新的道路。今天的轿车前后保险杠除了保持原有的保护功能外，还要追求与车体造型和谐与统一，追求本身的轻量化。为了达到这种目的，目前轿车的前后保险杠兴用了塑料，人们称为塑料保险杠。塑料保险杠是由外板、缓冲材料和横梁等三部分组成。其中外板和缓冲材料用塑料制成，横梁用厚度为1.5毫米左右的冷轧薄板冲压而成U型槽；外板和缓冲材料附着在横梁上，横梁与车架纵梁螺丝联接，可以随时拆卸下来。这种塑料保险杠使用的塑料，大体上使用聚脂系和聚丙烯系两种材料，采用注射成型法制成。例如标致405轿车的保险杠，采用了聚脂系材料并用反应注射模成型法做成；而大众的奥迪、高尔夫、上海的桑塔纳、天津的夏利等型号轿车的保险杠，采用了聚丙烯系材料用注射成型法制成。国外还有一种称为聚碳酯系的塑料，渗进合金成分，采用合金注射成型的方法，加工出来的保险杠不但具有高强度的刚性，还具有可以焊接的优点，而且涂装性能好，在轿车上的用量越来越多。塑料保险杠具有强度、刚性和装饰性，从安全上看，汽车发生碰撞事故时能起到缓冲作用，保护前后车体，从外观上看，可以很自然地与车体结合在一块，浑然成一体，具有很好的装饰性，成为装饰轿车外形的重要部分。2.汽车保险杠的安装方法安全性是现代轿车设计中首先要考虑的问题。从轿车的安全设施来讲一般分为两大类，一类是主动性安全设施，例如制动及ABS防抱死制动系统，实行防患未然；另一类是被动性安全设施，例如保险杠、安全气囊，车门保险杠。汽车设计者从交通事故中发现，汽车发生侧面碰撞的案件比较多，尤其是路面湿滑或车速较快的情况下，因各种原因造成汽车拦腰碰撞的可能性大大增加。因此，近几年有关防侧撞的安全问题已经引起人们的关注，有些国家还制定了严格的汽车防侧撞安全条例，规定汽车要实施防侧撞的安全措施。轿车上实行防侧撞的安全措施有二种常见方法，一种是从设计上改进轿车车厢的结构，使其能起到分散、侧撞冲击力的作用；另一种是安装车门保险杠，增强车门的防撞冲击力。后一种方法实用，简单，对车身结构的改动不大，已经普遍推广使用。早在93深圳国际汽车展览会上，参展的本田雅阁牌轿车将一扇车门剖开一部分，专门露出车门保险杠给观众看，以示其良好的安全性能【2】。3.设计任务本次课题是对帕萨特迈腾的车辆的保险杠的装配生产线的设计，帕萨特迈腾的后保险杠分为两道装配工序，分别是装配和压装，共需两个专用的设备。设计要求为：后保险杠在装配设备上定位准确；确定后保险杠位置（RPS）的支撑元件与压头表面形状与保险杠（导流板）内表面形状相互吻合；后保险杠漆面不允许有划伤和压痕；工人操作简单可靠，符合人机工程原理。装配要求采用气压传动压紧装置来设计，对后保险杠的压装机要设计含有导轨的装置，这样方便操作，大大节约了工人的安装时间，提高了生产效率。设计安装的高度要符合工人的操作高度。生产线的材料用多功能铝合金型材，方便搬运，质量轻巧并且耐用。气压启动装置要安装在方便位置，便于工人操作。生产线中要有翻转和压紧装置，提高安装生产的工作效率。各个型材采用特殊的螺栓连接方式，并带有三角架连接加强连接强度。第一章装配线的部件选择1.1气缸的选择由于有压紧工序的存在，所以需要动力部分给工件力来完成压装，本次设计的装配工序采用气压传动。气压传动有取之不尽用之不竭的空气作为介质气压传动反应动作快，动作迅速。压缩空气的工作压力低，使得元件更加容易制作。气动元件制作方便，不易堵塞。1.1.1气缸的输出力的大小理论输出力普通的双作用气缸的理论推力F单位为牛NF=D2P式中D为缸径（m）P为气缸的工作压力单位为帕斯卡其理论拉力为F=(D2-d2)式中的d为活塞杆的直径，单位为米本次设计采用了SU系列的标准气缸且四个气缸均用于压装机中，装配机中不用压装机中的三个气缸用于压装的压头上，压头通过活塞杆传来的压力而对保险杠进行所需要的工位安装。另一个气缸用于工件支架在直线导轨上运动，完成压装过程。气缸未加载时所输出的力是受到气缸活塞和活塞本身的摩擦力的影响，如活塞和缸角之间的摩擦，活塞杆和前缸盖之间的摩擦，用气缸的效率和气缸的缸径和工作压力有关，缸径增大，工作压力提高，则气缸的工作效率增加。在气缸的缸径增大时，在同样的工作条件下，摩擦力在气缸的理论输出力中所占的比例明显减少了，故气缸的效率提高了，一般效率在0.7-0.95之间【3】。普通的双作用气缸实际推力为FF=D2P实际输出的拉力为F拉为F=(D2-d2) P1.1.2负载率气缸的负载律的定义：气缸的实际负载/气缸的理论输出力气缸的实际负载由工况决定，若确定了气缸的负载率，则由定义就能确定气缸的理论输出力，从而计算出气缸的缸径。气缸的负载率的选取与负载性能及气缸的运动速度有关。气缸的运动状态和负载律的关系当阻性负载为静负载时，=0.8当阻性负载的运动速度100MM/S时0.65当阻性负载的运动速度100-500MM/S时0.5当阻性负载的运动速度5000.351.1.3缸径的计算由气缸带动的负载，运动状态及工作压力，就可以对气缸的缸径进行计算和选择1.根据气缸带动的负载，计算气缸的轴向负载力。2.由气缸的平均速度来选定气缸的负载率，气缸的运动速度越高，负载率应选的越小。3.若系统的工作压力在0.6MPA时候，气缸的工作压力计算时候，一般选为0.4MPA，当然，系统的工作压力低于0.6MPA时候，计算时候工作压力也应该适当调整。4.由气缸的理论输出力计算公式，负载率及工作压力P计算缸径，由计算的缸径再调整到标准缸径。通常缸径计算到此结束，但若气缸的缓冲性能较不符合要求，应重新选择气缸的缸径或者采用外部缓冲措施，加缓冲回路。安装组件如图1.1图1.1 气缸安装附件1.2直线导轨的选择 1.2.1 HIWIN型线性导轨的特点本次设计中后保险杠的压装机部分有压紧工位需要移动保险杠，由于人工操作移动的速度慢，定位不准确的原因，我们采用气压缸推动直线导轨来进行对保险杠工作台的控制【4】。直线导轨又称为线性滑轨，由钢珠在滑块与滑轨之间作无限的滚动循环，负载平台能沿着滑轨轻易的做线性运动。与传统的滑轨相比较，滚动引导的摩擦系数可以降低到原来的百分之二，由于振动引起的摩擦力大大减少，相对的减少无效运动的发生，因此可以轻易的定位，再加上滑块的特殊结构设计，使得它可以承受来自不同方向的载荷，大大的提高了机械效率。本次选用HIWIN型线性导轨。它有以下一些优点：1.定位精度高使用线性滑轨作为线性运动的引导时，由于线性滑轨的摩擦方式为滚动摩擦，因此摩擦系数大大的减少，并且不会发生打滑现象。2.磨耗少能长时间的维持精度传统的滑动导轨，无法避免会因为油膜逆流引起运动的精度不良，因此运动时润滑不充分，导致运行时导轨与滑块的结合面磨损严重，影响运动精度，而滚动的影响精度非常的小，故能长时间的维持精度。3.可用于高速运动和降低工作台移动需要的马力由于线性滑轨的移动时摩擦非常小，只需要很小的力就可以运动，我们就可以选用气压传动这种低能耗的传动方式来控制滑块的运动最终控制工作台的移动。4.可同时承受各向不同的载荷由于在后保险杠的压装过程中需要有好几个方向的受力，由于导轨的滑块的特殊的结构设计，使得它能承受多方向的压力，如果选用其他的类型的导轨，可能导致运动的精度的下降。5.组装的容易和互换性组装时候只需要研磨床台上与滑轨结合装配的表面，并一次将滑轨，滑块分别以特定的扭力固定在机床台上，就能出现加工时候的高的精密度。传统的导轨引导，必需对运行轨道加以精度加工，浪费时间和金钱，且一旦床的精密度不高，则必须重新加工，线性导轨的互换性能，可以分别得更换滑块或者滑轨。6.润滑的构造简单运动引起的润滑不良时，将会造成表面的金属破坏影响机床的磨损，而滑动导轨引起润滑不足并不容易，线性滑轨已在滑块的表面喷油，也可以直接注油或这打入油脂。1.2.2 HG系列线性滑轨特点本次设计使用的是HG系列线性滑轨。其优点是：1.自动调心能力来自圆弧沟槽的DF(45组合，在安装的时候，藉由钢珠的弹性变形及接触点的转移，即使安装面多少有-45)些偏差，也能被线轨滑块内部吸收，产生自动调心能力之效果而得到高精度稳定的平滑运动。2.具有互换性由于对生产制造精度严格管控，线性滑轨尺寸能维持在一定的水平内，且滑块有保持器的设计以防止钢珠脱落，因此部分系列精度具可互换性，客户可依需要订购滑轨或滑块，亦可分开储存滑轨及滑块，以减少储存空间。3.所有方向皆具有高刚性运用四列式圆弧沟槽，配合四列钢珠等45度之接触角度，让钢珠达到理想的两点接触构造，能承受来自上下和左右的负荷；在必要时更可施加预压以提高刚性。1.2.3滑块的安装使用装配螺丝将承载平台大概固定于滑块上。使用固定螺丝，将滑块侧边基准面紧固于平台侧边。装配面上，以确定滑块位置。锁紧装配螺丝将承载平台按14对角线顺序紧固于滑块上。本次设计采用了HG35型号的滑轨，长度为1100mm图1.2 滚动直线导轨的滑块安装位置图1.3 滚动直线导轨的安装步骤1.3直线轴承的选择直线轴承特点及技术资料：直线轴承是一种以低成本生产的直线运动系统，用于无限行程与圆柱轴配合使用。由于承载球与轴承点接触，故使用载荷小。钢球以极小的磨擦阻力旋转，从而能获得高精度的平稳运动。直线轴承广泛用于电子设备，拉力试验机及数字化三维坐标测量设备等精密设备，以及多轴机床、冲床、工具磨床、自动气割机、打印机、卡片分选机、食品包装机等工业机械的滑动部件【5】。安装配合间隙建议与轴承座内孔和光轴直径使用的配合公差。通常，轴承是不能加预载的，但高精度、轻预载可以加到轴承上，然而，负的直径公差不应超过表中数据。轴承箱和轴与轴承的配合间隙。安装时注意事项：将直线轴承装入轴承座时，应使用辅助工作，避免直接敲击端面或密封圈，应使用轴承均匀导入，用缓冲板借助轻轻地敲击装入将光轴穿入直线轴承，必须将轴和轴承的中心线成一直线。若轴倾斜插入，滚珠可能会脱落，或造成保持架变型，而对直线轴承造成损坏外加载荷应该平均分配在整个轴承上，尤其是承受瞬间载荷时，应使用两个或更多的轴承。直线轴承不承受旋转载荷，否则可以导致意外事故。.标准型用卡环和固定板安装轴承箱的几种方法。用定位螺钉安装轴承会引起轴承外套变形，应尽量避免。.法兰型安装法兰型直线轴承时，与之配合的轴承箱内孔表面精度须精确。.可调整型（小开口型）轴承上和轴承箱上的开口相垂直，就能得到圆周方向上均匀的预载。.大开口型如果与合适的轴承座配合使用，大开口轴承也可以进行间隙调整，甚至可以加轻预载。后保险杠装配机的压紧力由气缸提供，为了增加气缸活塞杆的稳定性，需要采用导向柱，为了提高导向的精度，导向柱和支架之间采用直线轴承联结起来，因此需要选择直线轴承。通过资料收集发现带法兰形式的直线轴承不能满足要求，因为法兰上的螺钉孔之间的距离和型材的凹槽之间的距离不匹配，所以必须另外设计。首先选择一标准（LM）型直线轴承产品，选择时要考虑的问题是内径要和导向柱匹配，而为了增加稳定性，导向柱不能选太小。接下来就是设计直线轴承的固定部件。如图1.4。为了加工经济和方便，将固定部分设计为两部分，如图中2.压筒,6.固定板两部分采用焊接方式连接。1.上导向柱；2.压筒；3.直线轴承；4螺钉.；5. 弹簧垫片；6.固定板；7. 型材；图1.4 上直线轴承设计图1.4型材的选择帕萨特迈腾的后保险杠的装配机和压装机的支架机构均采用了标准型材。此种型材具有各种的优良性能，方便连接，强度和刚度足够大，能够承受一定的压力和冲击力。其材料多采用铝镁硅等构成，因此质量轻巧，便于搬运。型材的截面又设计的便于连接，且实体截面积小。由于这种型材的优点，其广泛应用于各种场合，其材料的特性也决定了它比传统的型材具有一定的优点【6】。结构精度高型材是用特制的铝合金棒在加热的状态下挤压成型的，具有极高的几何精度和表面光洁度。组立方式全部采用标准附件连接，不存在热加工变形。外观精美型材表面已按工业标准进行了阳极氧化处理，天然的金属光泽后经磨砂，电泳漆，喷塑后处理可获得任何想要的外观效果。易于拆装模组化和标准附件连接的特点决定了每个部件不但易于拆装，而且有更好的重复装配精度价格低廉型材加工设备简单，附件标准化，切断，连接的组立方式也可以节省大量工作时间，使得产品更具有竞争实力，不必担心日益增长的劳动力成本。本次汽车保险杠的装配线设计采用了4种截面不同的型材，其中装配机用了两种，分别是截面积为45X90和45X45（单位：mm）.而压装机则选择了四种截面的型材，分别是45X45 ,45X90,80X80和160X80（单位：mm）的型材。其截面形状和各种参数如图所示图1.5 型材截面1图1.6 型材截面2图1.7 型材数据1图 1.8 型材截面3图1.9 型材截面4图1.10 型材数据21.5连接元件的选择装配线的各种型材的连接均采用了专用的型材连接方式，锚式连接法。用一种特殊的锚式连接销来连接各种型材。锚式连接销用途型材的T型连接特点连接强度高，连接件隐蔽，是型材间最可靠的连接形式，同时具有连接和锁紧的功能，保证连接没有缝隙，连接时只占用一个T型槽位，有利于其他的部件的安装材料碳钢镀锌颜色镀锌银白色图1.11 锚式连接图图1.12 连接件轴侧图图1.13 连接件尺寸标注而在有些需要加强连接强度的地方需要用压铸角铝连接。用途型材的T型连接和十字连接特点连接强度高，通用性能好，但隐蔽性能不好材质压铸铝锌合金颜色表面抛丸处理，银灰色图1.14 压铸角铝结构图1 图 1.15 压铸角铝轴测图图1.16 压铸角铝结构图21.6支撑元件的选择本产品采用了特制的尼龙支角用途设备支撑，压杆可倾斜，增强尼龙底盘下装有橡胶垫，起防滑减振作用材质增强尼龙底盘，碳钢镀锌压杆，橡胶垫颜色底盘为白色哑光，表面皮纹，牙杆为亮白色图1.17 尼龙支角支角架的连接板也是标准件，材质为碳钢图1.18 支角架连接板图1.19 支角连接示意图第二章人机工程设计注意事项人机工程学是运用生理学、心理学和医学等有关科学知识，研究组成人机系统的机器和人的相互关系，以提高整个系统工效的新兴边缘科学。人机工程学研究在设计人机系统时如何考虑人的特性和能力，以及人受机器、作业和环境条件的限制。人机工程学还研究人的训练，人机系统设计和开发，以及同人机系统有关的生物学或医学问题。对于这些研究，在北美称为人因工程学或人机工程学，苏联称为工程心理学，欧洲，日本和其他国家称为工效学。设计人机系统时，要把人和机器作为一个整体来考虑，合理地或最优地分配人和机器的功能，保证系统在环境变动下达到要求的目标。有些人机系统能用定量的系统分析和系统综合的方法进行设计。一个简单系统，如一位操纵人员和一台机器构成的单参数跟踪系统，操纵人员被看作是系统中一个元件，可用定量方法，即用传递函数或其他数学方法近似表达操纵人员的动态特性，建立操纵人员的准线性数学模型；用控制理论方法对操纵人员的传递函数，和机器的传递函数进行综合，便可得到调节品质合乎要求的稳定的人机跟踪系统。本次设计中运用到了很多人机工程学中的内容，如工作台的高度，设置为距离地面的高度为1200-1500mm之间，符合人的身高适合的工作高度，便于工人操作，且压装机的气缸移动的控制部分放在了操作台的正中央，便于工人控制。装配机的料斗也是应用了同样的原理选择了合适于工人操作的高度【7】。第三章总体方案设计3.1后保险杠装配工艺方案为了保证产品质量，提高生产率和降低成本，结合汽车后保险杠的形状及与各装配件的关系，本设计将其生产线设计为自动化程度不高的专用制造装备。该装备采用两台设备进行后保险杠的装配。两台设备的名称分别是后保险杠导流板压装机，后保险杠装配机。装饰条为手工装配，两台设备的工作内容如下：后保险杠导流板压装机1.导流板的压装；2.装饰条3.拖钩盖板4.牌照灯总成装配其中装饰条等为手工装配后保险杠装配机1.侧面导向支架2.传感器（选装）3.隔热板和U型夹4.线束、线束支架和线卡等的装配3.2 设计方案本次设计汽车的后保险杠的装配线共有两个设备，一台装配机，一台压装机，其中压装机是最复杂的最重要的部分。不仅是因为它的工艺性能要求高，机器组装的复杂和难度大，并且它和前保险杠的装配机相比较而言，多了很多控制部分，比如导轨上的滑块的移动由气缸带动，压头完成的工序也由气缸控制，而且工作的压头与气缸之间有很复杂的链接方式，这些都是由标准件来连接完成的。通过资料来看，我们需要一些高强度的系列型号的型材，来完成气缸和配合压头运动的轴和孔，而轴和气缸的活塞杆需要穿过这些型材来进行安装，因此需要截面积很大的型材，这时我们选择了80X80 160X80的截面型材，并且选择重型的型材，因为这些支架的简易结构可以看作是悬臂梁，需要高强度的型材支撑才能满足气缸推动压头运动来对后保险杠进行压装，并且型材上面进行打孔，使得轴和气缸的活塞杆通过并且进行安装直线轴承。安装的图见直线轴承说明。本次在压装机的设计中由于设计经验不足，故没考虑到后保险杠的装饰条的自动装配，故改为手工装配【8】。本次设计的后保险杠装配机的定位元件的材料为聚甲醛，压装机的定位元件为尼龙。下图是为后保险杠的压装机的定位元件的位置关系示意图图3.1 后保险杠压装机定位元件位置关系1图3.2 后保险杠压装机定位元件位置关系2本次设计是在CATIA软件的装配图下完成建模的，由各种不同的型材和部件组装成型，主要利用了各个零件的位置关系来完成零部件的定位。并且在绘制工程图时由CATIA转为CAD形成工程图，安装加工时一定要注意定位元件的形状公差及其与整个装配线和地面的位置公差。图3.3 后保险杠压装机轴测图图3.4 后保险杠装配机轴侧图第四章定位元件的加工和加工程序本次针对后保险杠的压装机的侧压头进行加工，加工阶段共分两个阶段，分别是粗加工和精加工阶段。以下是在CATIA软件下进行分析运算的加工程序【9】。侧右压头侧左压头图4.1 加工零件的位置图4.2零件形状以及加工坐标系图4.3零件毛坯图4.4加工参数（粗加工给精加工留量2）图4.5粗加工刀具图4.6粗加工进给量图4.7走刀路线（顺铣）图4.8粗加工实体方针结果粗加工程序：见Y600r.nc其中右压头是yj600r.nc以下是精加工图4.9 精加工进给量图4.10 走刀路线（精加工）图4.11 精加工实体仿真结果精加工程序：见y600finsh.nc左右压头公用一个程序，在机床上使用轴镜像开关。图4.12精加工刀具路线校验图第五章保险杠装配生产线控制系统设计51保险杠装配生产线控制系统的总体设计控制系统通常采用可编程控制器PLC(Programmable Logic Controller)作为控制核心元件，PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通信技术而形成的一代新型工业控制装置，其用途是取代继电器，执行逻辑、计时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。PLC是综合继电一接触器控制技术和计算机控制技术而开发的，是以微处理器为核心，集计算机技术、自动控制技术、通信技术于一体的控制装置，PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。本文是采用西门子$7-200可编程控制器来实现对保险杠装配线的控制的【10】。511生产线控制原理分析保险杠装配生产线具有定时性、顺序性的特点，对控制系统的要求是准确、迅速地实现顺序控制，本课题研究并实现是通过对驱动机构主电机和反转电机的控制来实现整个系统的顺序运动，保证各工位能够顺利的完成零部件的装配。电机控制系统的原理如图5.1和图5.2所示。图5.1 典型的自动控制系统框图图5.2 控制系统原理图该控制系统的主要特点是：(1)主电机控制的高稳定性主电动机的换速设计保证工件到达各工位时冲击力小，定位准确。(2)高精度定位翻转机构通过上下限位开关保证夹具实现准确的定位。(3)分工位的状态透明每个工位上都有分别表示不同工作状态的指示灯，方便工人进行安全操作。(4)反馈控制检测工位通过检测产品发出反馈信号，使整个控制系统构成闭环回路。 512生产线控制系统功能分析保险杠自动装配生产线控制系统主要实现以下功能：(1)夹具状态指示检测央具的定位央紧状态，并在夹紧力达到预定值时发出准备就绪信号，启动主电机和翻转电机。(2)主电动机换速控制为保证运动的平稳性，需要使主电机(帑装机构动力源)实现“启动高速减速停止启动”的循环运动，因此需要控制系统具有换速控制功能，实现丰电动机速度的平稳、准确变换。(3)翻转电机换向控制保险杠的装配位置要求央具实现90。的翻转运动，采用如图6.3所示的“L”型机械结构实现：翻转电机接收到正翻转信号时开始正向高速转动，带动主动轴转动，齿轮带与动轴啮合，被主动轴驱动，从而使从动轴上升，碰到上限位开关时控制系统发出翻转电机停止信号，翻转电机停转，两根从动轴的合成运动实现夹具基架的正向翻转：当翻转电机收到反翻转信号时，翻转电机反向转动，从动轴下降，碰到下限位开关时控制系统发出停止信号，翻转电机停转，夹具基架完成反阳翻转。由此可见，只需控制翻转电机的J下向或者反向转动，“L”型机构实现图5.3 “L”型翻转机构示意图(4)安装定时控制根据生产节拍和实际节拍的要求，在工人进行安装时，需保持整个机构在安装状态静止tgmax=58s，因此控制系统必须要实现这一定时控制。PLC为用户提供了一定数量的定时器，并设计了定时指令，一般均可以实现O1-999s及0Ol一9999s的定时控制，定时控制精度高，定时时间设置方便、灵活。(5)检测计数控制保险杠自动装配生产线的最后一个工位是检测工位，检测工人通过目测来确定产品表面是否有损坏、零件装配是否有松动，并将完成检测的产品安合格品和次品分类计数。PLC提供了强大的计数功能，为用户提供普通计数器、可逆计数器、高数计数器等，以完成不同用途的计数控制。(6)状态指示灯为方便工人作业，并为各个工位提供透明可视的工作状态信息，控制系统需要提供状态指示功能，如正常指示、急停指示、安装指示等【11】。52 PLC选型和资源配置521控制系统PLC选型(1)西门子公司出产的S7200系列PLC性价比高，电磁兼容性强，抗震动和冲击能力强，扩展性好，有多种数字量输入输出模块，用于S7200的数字量输入和输出，通过这些模块，可以将数字传感器和执行元件与$7-200相连，使控制器灵活的与任务相适应。西门子S7200系列以其卓越的性能广泛应用于多种行业的控制系统。(2)考虑到输入输出点数及存储器容量，选用西门子公司的$7-200系列PLC进行控制，CPU确定为CPU226硬件配置见表51，该型号符合系统要求。表5.1PLC硬件资源配置522 PLC的Io资源配置(1)I0端子分配根据保险杠装配生产线控制系统的功能要求，需要12个输入点，十一个输出点，具体输入输出端子信号见表52，辅助元件见表53。表5.2控制系统输入输出端子分配表表5.3 编程辅助元件列表(2)PLC外部接线图当IO端子分配度地址确定以后，就可以画出PLC的外部接线图了。如图54所示。图5.4 PLC外部接线图(3)输入设备选择压紧开关采用压阻式传感器。压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形式。当基片受到外力作用而产生形变时，各电阻值将发生变化，电桥就会产生相应的不平衡输出，从而形成数字输入信号。接近丌关、到位开关、上限位开关、下限位开关均采用干簧管触点丌关。干簧管是一种磁敏的特殊开关。它的两个触点由特殊材料制成，被封装在真空的玻璃管里。只要用磁铁接近它，干簧管两个节点就会吸台在一起，使电路导通。因此可以作为传感器用用于计数，限位等等【12】。(4)输出设备选择主电机和翻转电机均选用二相直流电机。计数显示选择LED计数显示屏。指示灯选择普通彩色灯泡：j下常指示、压紧指示绿色；安装指示黄色；急停指示红色。 5.3 PLC程序设计5.31可编程控镧器编程软件S7- 200可编程控制器使用STEP7一MicroWIN32编程软件进行编程。STEP7-MieroWlN32编程软件是基于Wmdows的应用软件，功能强大，主要用于开发程序，也可用于适时监控用户程序的执行状态。加上汉化后的程序，可在全汉化的界面下进行操作。操作界面如图5.5所示：图5.5 step7操作界面532控制系统控制流程(1)按下手自动按钮，选择自动模式，按下启动按钮，系统进行初始化。 (2)工人采用手动方式将保险杠基架安装在夹具上，夹具上的压力传感器通过感应夹紧力产生夹紧信号(脉冲信号)输入给PLC；(3)主电动机开始高速转动，当碰到接近开关时触发换速信号，主电动机由高速运行切换到低速运行，碰到到位开关时触发停止信号，主电动机停转；(4)工人在工作台上完成装配工作，经过延时时间(40s)后PLC计数器复位，同时重新使主电动机高速转动；(5)如果正(反)翻转按钮被按下，则翻转电机开始高速转动，工作台翻转到位后上(下)限位开关闭合，翻转电机停转。在系统运行中，如果按下急停按钮，则主电机及翻转电机都被切断，系统停止运行。控制系统流程图，如图56所示。图5.6 控制系统流程图根据512的功能分析以及控制系统流程的要求，可以设计出以下一些基本的模块程序：1)单按钮启停控制模块；2)主电机换速控制模块；3)翻转电机换向控制模块；4)安装定时控制模块；5)检测计数显示控制模块。以下是各模块控制梯形图：1)单按钮启停控制模块当第一次按下按钮100时，输入继电器40常开接点短时闭合，在上升沿获取指令P的作用下，使辅助继电器面4O接通一个扫描周期，使置位指令S起作用，从而使M41置位(闭合)并保持，M41的一对常开接点接通QOO线圈回路，QO0输出驱动控制信号，启动外部负载工作运行；同时，M41的另一对常开接点闭合，为M42接通做准备。当第二次按下10O时，100短时接通，上升沿获取指令P使M4O接通一个扫描周期，M42被接通，使复位指令R起作用，从而使M41复位(断开)且保持，QO1线圈回路断开进而使外部负载停止工作运行，之后再按下100的工作情形与上述的相同，控制梯形图如图57所示。图5.7 单按钮启停控制梯形图2)主电机换速控制模块主电动机换速的控制线路如图58所示。图5.8 主电动机换速控制线路图主电动机高速转动时，KCl、KC2闭合，MCl、MC2断开，电机在高速绕组工作；当主电机接收到换速信号时，由高速绕组转到低速绕组，由于低速绕组串联电阻的作用，达到对主电机换速的目的。开关G是系统的急停开关。根据主电机的换速控制线路图，我们很容易得到主电动机换速控制的梯形图，如图59所示。图5.9 主电机换速控制梯形图主电机运行至接近开关时，接近开关IO6闭合，到位开关107断开，线圈Q01闭合，输出主电机换速信号，主电机由高速绕组切换至低速绕组；主电机运行至到位开关时，到位开关107闭合，换速消除中间继电器M47接通一个扫描周期，使线圈QO1断开，线圈QO2闭合，实现换速消除并使主电机停转。3)翻转电机换向控制模块改变电机的运行方向，实际上就是改变电机的旋转方向。要改变收三相电机的旋转方向，只要将其中任意二相电进行交换即可。根据这一原理，可得翻转电机换向的控制线路图如图510所示。图5.10 翻转电机换向控制线路图正转接触开关SC接通时，电动机正转；当AC接通时，电动机两相对换，电动机反转。根据换速线路图，可得梯形图如图511所示，若压紧开关110闭合，则压紧中问继电器接通并保持，当正翻转按钮104被按下时，正翻转中问继电器M44接通并保持，PLC发出正翻转信号；当反翻转按钮IO5被按下时，原理类似，PLC发出反翻转信号。图5.11 翻转电机换向控制梯形图4)安装定时控制模块当到位开关106和压紧开关IO7闭合时，T1的常闭触点也处于闭合状态，装配生产线进入安装过程，安装过程中间继电器接通并发出主电机停转信号，主电机停转，M50同时触发安装指示灯Q11和定时器T37的常开触点，计时器延时40s后，常开触点断开，常闭触点也断开，中间继电器M50断开，安装指示灯灭，安装过程结束。如图512所示：图5.12 安装定时控制梯形图5)检测计数显示控制模块检测计数显示控制梯形图如图513所示，合格品按钮被按下时，计数中间继电器M43接通，触发一个计数脉冲，并通过LED显示屏输出即时数据；次品检测原理类似。图5.13 检测计数显示控制梯形图54本章小结本章主要的工作内容是为第三章所确定的保险杆装配生产线设计一套适合的控制系统。本章采用了西门子公司的S7200可编程控制器，并通过使用STEP7-MicroWIN32编程软件进行编程，在生产线所需要的操作功能中，设计了急停控制程序、翻转电机控制程序、安装定时控制程序、主电机换速控制程序等，并详细罗列出了实现各个功能的程序代码。结论这次毕业设计经历了几个月查阅资料，构思方案，观察实践，绘制图纸，使用catia autocad等大型工程软件，把大学四年所学的主要专业课如机械制造，机械设计，液压气压传动，工程制图等内容系统的复习了一次，对大学的知识有了一个系统的了解。通过这次毕业设计，对所学的课程也有了更加深入的认识，也让我们感受到了理论和实际之间的距离，知道了自己的缺点和差距。很多事情想上去是一个样子，自己去做的时候才发现还有很多事情要考虑，这也是我们的无法快速转换角色的原因。我们还有太多的东西需要去了解，去掌握，不满足与从纸面上得到知识，而要深入实践中，在实际操作中把所学的知识再加工，再创造，使得所学的真正变成自己的学以至用的基本技能。参考文献1. 李庆余.机械制造装备设计M.北京：机械工业出版社.2005.2. 杜君文.机械制造技术装备及设计M.天津：天津大学出版社.1998.3. 张建民.机电一体化系统设计M.北京：北京理工大学出版社.2006.4. 李异河.液压与气动技术M.北京：国防工业出版社.2006.5. B.A.沃斯克列辛斯基.滑动轴承计算和设计M.北京：国防工业出版社.1986.6. 杜黎蓉.CATIA V5三维零件设计M.北京：人民邮电出版社.2005.7. 张佩勤.自动装配与柔性装配技术M.北京：机械工业出版社.1998.8. 王岚.机电系统计算机控制M.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社.2006.9. 德泊特.气动技术低成本综合自动化M .北京：机械工业出版社.1999.10. 于骏一,邹青.机械制造技术基础M.北京：机械工业出版社, 200411. A Leveder.Vector method for the synthesis of mechanismJ.Mechanism and machine Theory,2003,38(2003):265-27612. Patton WJ.Mechanical Power TransmissionM.New Jersey:Printice-Hall,1980.致谢经过半年的忙碌和工作，本次毕业论文设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业论文，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。在论文写作过程中，得到了陈玲老师的亲切关怀和耐心的指导。她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从设计题目的选择到设计的最终完成，陈老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，陈老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我无微不至的关怀，除了敬佩陈玲老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向陈老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!谢谢你们!祝大家能在今后的工作学习和生活中一帆风顺。附录-左侧压头粗加工程序%G54S500 M03N1 G00 X0Y0Z280000N3 X596361 Y-55904 N4 Z255902N5 Z43070N6 G1 X601867 Z40688 F500.N7 X590364 Z42542N8 X565624 Z46647N9 X551140 Z49129N10 X521838 Z54313N11 X503330 Z57681N12 X472103 Z63514N13 X450468 Z67656N14 X418420 Z73931N15 X393686 Z78890N16 X366618 Z84428N17 X342954 Z89381N18 X320065 Z94277N19 X297533 Z99222N20 X279503 Z103285N21 X259626 Z107897N22 X248514 Z110555N23 X235289 Z113780N24 X232442 Z114495N25 X216048 Z118694N26 X213512 Z119363N27 X192847 Z125012N28 X191161 Z125493N29 X172401 Z131057N30 X171276 Z131407N31 X154191 Z136936N32 X153442 Z137191N33 X137843 Z142721N34 X137345 Z142907N35 X123069 Z148468N36 X122740 Z148603N37 X109644 Z154220N38 X97385 Z160014N39 X86138 Z165884N40 X75773 Z171862N41 X66180 Z177981N42 X57261 Z184276N43 X48931 Z190785N44 X41114 Z197551N45 X33745 Z204622N46 X27447 Z211291N47 X21259 Z218500N48 X11878 Z230637N49 X9860 Z232386N50 X8050 Z233479N51 X5695 Z234401N52 X2818 Z234896N53 X213 Z234802N54 X-2678 Z234077N55 X-4999 Z232954N56 X-7539 Z230981N57 X-8859 Z229499N58 X-9976 Z227830N59 X-11489 Z224138N60 X-11722 Z223111N61 X-12000 Z220227N62 Z226227N63 G0 Z242076N64 X596359 Y-47904N65 Z44077N66 G1 X597062 Z43771N67 X601869 Z41701N68 X597062 Z42467N69 X585345 Z44378N70 X549944 Z50373N71 X547580 Z50783N72 X505744 Z58275N73 X502696 Z58834N74 X454619 Z67886N75 X449943 Z68787N76 X403532 Z77918N77 X393595 Z79919N78 X356139 Z87600N79 X343269 Z90302N80 X312880 Z96809N81 X298201 Z100039N82 X275036 Z105261N83 X260549 Z108630N84 X250059 Z111131N85 X236258 Z114485N86 X236021 Z114552N87 X217376 Z119296N88 X204716 Z122669N89 X194137 Z125604N90 X174046 Z131523N91 X173412 Z131719N92 X156060 Z137302N93 X155206 Z137590N94 X139849 Z143005N95 X138866 Z143369N96 X125155 Z148682N97 X124104 Z149111N98 X111656 Z154425N99 X110694 Z154857N100 X99339 Z160207N101 X98452 Z160647N102 X88272 Z165938N103 X87223 Z166512N104 X77891 Z171873N105 X76878 Z172486N106 X68272 Z177953N107 X59323 Z184212N108 X50959 Z190688N109 X43107 Z197423N110 X35701 Z204466N111 X28984 Z211539N112 X23452 Z217964N113 X17129 Z226066N114 X12772 Z232163N115 X8852 Z238052N116 X7809 Z239400N117 X5878 Z240821N118 X4142 Z241470N119 X2528 Z241691N120 X214 Z241442N121 X-2182 Z240442N122 X-3686 Z239277N123 X-4349 Z238475N124 X-5424 Z236783N125 X-6100 Z234529N126 X-6439 Z234286N127 X-8563 Z232237N128 X-10100 Z230016N129 X-11639 Z225992N130 X-12000 Z222742N131 Z228742N132 G0 Z249914N133 X596366 Y-39904N134 Z45161N135 G1 X601872 Z42778N136 X589415 Z44787N137 X556633 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