一种新全自动螺丝锁付机的结构设计及调试
目 录
第1章 绪 论 1
1.1课题来源及研究意义 4
1.2国内外研究现状及发展 5
1.2.1螺丝锁付理论研究 5
1.2.2螺丝锁付装备研究应用现状 6
1.3自动螺丝锁付机改善方案 7
1.4课题研究内容及章节安排 8
第2章 螺丝锁付流程及总体方案设计 9
2.1螺丝锁付的工艺及理论研究 9
2.2自动螺丝锁付机的技术要求 9
2.3机构整体机械方案的确定 10
2.3.1 设备工艺流程分析 10
2.3.2 设备结构方案确定 10
第 3 章 机械结构设计 12
3.1夹紧模块的结构设计 12
3.2翻转机构模块的结构设计 13
3.3移动机构模块的结构设计 14
3.4螺丝锁付模块的结构设计 16
第 4 章 设备调试 20
4.1设备故障排除 20
4.2设备使用注意事项 20
4.3设备维护与保养 21
总 结 22
参考文献 23
致 谢 24
第1章 绪 论
1.1课题来源及研究意义
本课题来源于苏州菱欧自动化科技股份有限公司，该公司生产的螺丝锁付机具有多轴锁付、自动定位、可定制、稳定性强等特点，主要应用于电钻电池的螺丝锁付，如图11所示。
图11 锁付完成的牧田18V电池
在我国制造业中，螺丝锁付是装配生产线上最重要的一环，通常的方法是用人工用电动、气动螺丝刀对螺丝进行锁付。如图11所示。但是此种方法最大缺点就在需要工人的精神十分专注，将微小的螺丝用手安装到工件上，整个锁付过程的质量完全取决于工人的素质和经验。伴随着工业现代化发展的步伐，使用高效的螺丝锁付设备来代替人工锁附螺丝是大势所趋。
图1la人工自动锁螺丝 图1lb人工锁螺丝
由图11所示，工人通过电动螺丝刀进行螺丝锁付，过程经历“取、对、锁”三步骤，其中，工人在手工取螺丝、对螺 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
孔上的精力占据了整个锁付的主要时间。而当遇到钢、铜等非磁性材料时，螺丝锁付会变得更加耗时。而锁螺丝设备可以减少工人冗繁的工作人任务，能够极大提高工作效率，降低产品不良率，减少用工成本，提升企业生产效益、扩大企业产品竞争力。
为了解决企业对于高效的螺丝锁付需求，需要制作一套自动高效的螺丝锁付设备，因此，本课题的研究将降低企业在电池螺丝锁付等方面的生产成本，除传统装配制造业对工人的依赖。
1.2国内外研究现状及发展
1.2.1螺丝锁付理论研究
如今电子、通讯、汽车等行业已经是中国制造业的主要部分，而在装配制造环节中，螺丝锁付是一道关键的工序，为保证螺丝锁付设备的稳定性，许多学者对此开展了探究。
黄心汉[1]等人对无倒角情况下的孔轴装配进行了几何和受力分析，给出接触时的孔轴偏差公式及轴在孔中发生卡阻及楔紧时的条件及公式，为螺钉装配装备提供了理论依据。
冯光涛[2]等人以三轴孔装配为模型，解决了多轴孔的装配问题，并研发了可以实现三轴孔自动装配的锁付机。
孟威[3]等人对基于向量算法的螺钉装配时允许角偏差进行研究，并以此研制了一套高效、稳定的进行螺钉抓拿认扣设备，如图12所示。
图12螺钉抓拿认扣装置
1.2.2螺丝锁付装备研究应用现状
随中国制造业水平的不断发展和规模壮大，螺丝锁付工作已经逐步由手工锁付转向全自动化锁付。为适应实际市场对于更加高效便捷的自动化设备需求，螺丝锁付设备对企业的作用显得更加重要。
在我国，螺丝锁付设备的发展历程主要是从人工、电气动到微机控制三大阶段。
德国DGD公司研发了多款的螺丝锁付工具，有液压式、气动式、电动式等，锁付精度可达±5%。
瑞典Atlas公司设计了一款通过计算机和伺服电机进行控制的螺丝锁付设备，可以对对转角和扭矩进行实时控制，锁付精度可达±4% 。
在国内，上海电动工具研究所在上世纪七十年代开始了对于螺丝锁付工设备的设计，设计制作了柔性螺丝装配系统和智能多轴螺丝装配设备。
在市场上，常见螺丝锁付装备住主要有半自动和全自动两种。
半自动螺丝锁付装备由电动螺丝刀和自动上螺丝机组成，工人们在进行螺丝装配时只需要按动开关，将电批对准螺纹孔，就可以完成整个锁付流程，如图13所示为手持螺丝锁付装备。
(a) (b)
图13 半自动螺丝锁付设备
在国内市场长比较常见的螺丝锁付机的特点主要是重量轻、体积小、易于携带、使用便捷。适合用于一些小体积零件的螺丝锁付。但相比于人工锁付，使用手持式螺丝锁付机的工人仍需要花费时间将电批与螺纹孔相对准，因此，在锁付效率上仍然不够高效。
而自动螺丝锁付设备可以通过自动化控制，保证了整个锁付过程无人化，极大地减少了人力成本，提升了工作效率工作效率。其工作过程首先是将螺丝送入送料管中，，通过空气压缩将螺丝转送到电批头上，再通过电批将螺丝锁付至产品中。其主要过程可分为：上料、传输、移动对准、锁付四步。而常见螺丝锁付设备的使用方法主要分为以下两种：（1） 使用人员在计算机上导入相关待锁付工件的螺纹孔位置，确定锁付先后顺序后，再由锁付机进行锁付。（2）使用人员通过示教器移动锁付机的移动轴，将电批与螺纹孔相对准，并将螺纹孔坐标保存到设备中，再由锁付机进行锁付。目前常见螺丝锁付装备有单轴及多轴两种形式如图14及15所示。
图 14 多轴螺丝锁付设备 图15 单轴螺丝锁付设备
1.3自动螺丝锁付机改善方案
针对现有螺丝锁付设备效率低、易卡料、稳定性差等缺陷，本课题结合现有设备优点，设计了一种双头三轴自动螺丝锁付机，其结构主要由工件夹紧机构、翻转机构、移动机构和锁付机构组成。将产品放入加紧机构，三轴运动使AB批头处于螺丝孔正上方，批头下压将螺丝压入待锁付设备的螺纹孔中，具有以下特点:
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