小型螺钉自动拧紧系统设计(附件)
摘 要这是一篇主要讲小型螺钉自动拧紧设计的的毕业论文。内容主要包括机械结构部分和控制部分。本设计主要采用基于基于PLC（可编程控制器）的计算机控制系统以及机械结构设计。在这篇论文里主要就是对PLC控制系统和螺钉拧紧机的拧紧结构进行了一个深入的探讨和研究。本毕业设计的主要工作原理是当螺钉拧紧的时候，传感器检测并向控制器发送扭矩的不同信号，根据扭矩的不同信号再通过控制器对螺钉的拧紧状态进行分析，最后反馈出一个正确的控制信号传递给驱动装置，驱动装置经过传动装置进行控制，最后实现螺钉自动拧紧的这项功能。在这里，详细地描述了螺钉拧紧机械结构，软件组成，控制系统的硬件，系统地利用I/O分配图、编程梯形图，软件流程图来描述设计的整个过程。
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 2
1.2国内外发展情况及差距 2
1.3 课题研究的意义 3
第二章 总体方案设计 4
第三章 机械系统设计 5
3.1电机选型 5
3．2传动机构设计 7
3．3拧紧装置设计 7
3．4升降装置选型 8
3.5支撑材料的选择 9
第四章 电气控制方案设计 10
4.1控制原理 10
4.2控制系统硬件的选型 10
4.2.1 控制器的选择 10
4.2.2 PLC的选型 11
4.2.3驱动器的选型 11
4.2.4检测元件的选择 12
4.3控制系统程序设计 13
4.3.1程序流程图的设计 13
4.3.2系统硬件连接图 15
4.3.3 PLC程序设计 16
4.3.4梯形图程序 17
4.3.5驱动器与PLC的连接及其功能 18
第五章 结束语 19
致 谢 20
参考文献 21
第一章 绪论
1.1引言
本次课题研究是以在当今没有螺纹联接、没有螺纹紧固件的机器是很难找到的了为背景。在社会上没有什么比工业更是基础的了而在工业上螺纹连接就是它的关键
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
。它广泛应用在机械与电气领域在机电产品中起到关键的作用所以螺纹拧紧技术在现在市场中是不可缺少的。这样的情况之下急需我国人才的研究与开发。自动拧紧技术将会大大提高生产品质还可以减少生产时间提高效率。在国外这方面的技术领先于国内具体的代表是: 法国的乔治雷诺(CP?Georges?Renault)，瑞典的阿特拉斯（Atlas?Copco），德国的博世(BOSCH)，美国的库柏(Cooper)美国的英格索兰(IngersollRAND)、等。为达到定扭矩加载的可制拧紧要求，国内外的人才都在不断地进行研究。现在，伴随着电机调速等扭矩控制，控制等技术的快速发展，国外的装配作线上的装配设备有简单低效率耗时长慢慢向高效率时间短 ，控制精度高，消耗低的方发展通过自动型装配设备完成高难度任务不断向前发展。
1.2国内外发展情况及差距
相比国外而言，我国在现阶段汽车产品、机电的螺纹拧紧工具还比较靠后的，还不能批量、系列地生产出需要的拧紧设备及工具，每年还要花费大量财物购买外国设备。这些年，我国汽车行业的快速发展，为了提高全局素质，增强国家能力，正面向自动化、规模化方向大踏步向前，但在自动化设备方面还远远关不上西方国家的发展。西方国家的自动化可能从原材料到产品的整个过程都是自动化完成的而在国内可能只能实现某一工位或者某一动作的自动化完成相比较而言我们还远远落后于他们。所以我们要在自动化拧紧装置方面狠狠地研究提高自己的能力而满足社会的发展。在拧紧技术方面也要多向西方国家学习。以进的一步减小国内外差距。
1.3 课题研究的意义
现在，很多公司零部件的装配使用得是电动扳手或者气动扳手，这些工具是用扭矩法，像这样的方法没有科学的依据只能靠操作员的直观感觉使得材料的利用大大降低精度远远不够同时也不能实现轴向预紧力的要求，力也是不均匀的分布。面对这种状况，进行螺钉自动拧紧装置小型螺钉拧紧系统设计，起装置的主要作用是能够抑制这样的缺点，稳定螺钉的形态，稳定的输送给螺钉到驱动钻头，再控制驱动钻头拧紧到装配工件上，以实现减少螺钉拧紧时间的目的。在自动螺钉拧紧设备中，很多使用螺钉拧紧机构把螺钉真空吸附到螺钉拧紧机构的驱动钻头上，然后使得螺钉与驱动钻头头部吻合，再移动到工件连接处的螺纹口处，并实行拧紧螺钉，达到机构的两工件连接起来的目的。整个自动化含有螺钉自动拧紧装置和螺钉的吸附装置，螺钉的吸附装置一般采用真空原理来吸取。应用真空原理从运输螺钉的装置中吸附螺钉，真空吸取装置经真空管抽真空后端部去吸附螺钉，再移动螺钉到工件处。在微型离合器方面，螺丝刀口进入螺钉槽然后旋转部分输出轴啮合，进入旋紧状态，直到螺钉拧紧为止。螺钉自动拧紧装置是驱使钻头自动旋动拧紧螺钉，然后到达拧紧到原本设计好的一定值的扭矩时，驱动钻头不再拧紧，不再给螺钉扭矩转力，控制钻头离开螺钉，恢复到原来位置。控制系统使用PLC当控制系统，达到控制螺钉自动拧紧设备的全自化控制目的。采用步进电机控制方法实现拧紧螺钉，达到螺钉自动拧紧设备拧螺钉的速度快，拧螺钉效率高，定位精度高。
总体方案设计
这是小型螺钉自动拧紧系统设计在这里先讲一下本设计的整个总体方案。
设计整个系统由首先光电传感器检测到有螺钉在位然后发出信号到PLC的输入端发送给变频器经过处理到电磁开关使得电磁开关闭合式气缸下移，这时有下位移传感器检测气缸的推杆是否到达下限位。到达下限位后位移传感器发送信号到PLC发送信号变频器，传输信号使得伺服电机转动，当电机转动到一定程度拧紧装置有扭矩后作用，根据扭矩传感器检测拧紧装置的扭矩大小当扭矩刚好达到目标扭矩触发信号使得电磁开关街上然后气缸上移整个机构恢复通过弹簧来完成当扭矩超过目标扭矩时就触发扭矩报警信号报警信号灯亮完成整个动作。
由PLC连接变频器在连接电机，使电机可以达到正传和反转的功能。同时是电源的提供并且具有故障的提醒。利用电磁阀来对气缸上下移动的控制一步接一步完成。
整个伺服电机和气缸传动到拧紧装置都是通过扭矩传感器检测拧紧装置的扭矩大小和位置传感器检测位置反馈给PLC完成闭环控制达到自动控制拧紧装置的目的。若 上触发电磁开关系统出现故障或需要检修时，可通过手动按钮开关对整个系统进行操控。
其系统结构图21。
图21 系统结构原理框图
机械系统设计
在这篇论文中主要分为两部分控制系统的设计和机械不部分的设计控制部分在下一章节中讲述下面是对机械部分的设计下面进行一下机个方面的讲述具体分为一下几个（1）电机的选型（2）传动机构的设计（3）拧紧装置的设计（4）升降装置的选型（5）支撑材料的选择
下图是本次设计的三维图:
31 整体结构图
3.1电机选型
对电动机有如下要求: （1) 电动机运转平稳，工作可靠，运行噪声低。
（2) 能频繁的制动和起动起动电流较小（3) 要有较硬的机械特性，不会因载重的变化而引起提升速度的过大变化（4) 要有发电制动的特性，能由电动机本身的性质来控制系统的速度（5)升降都要经过起动→稳定→停运三个工作阶段，其速度要经过低速→正常匀速→低速三个阶段，其调速方法通常有调压调带、变极调速、调压调带、直线调速、调频调带等形式。
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 2
1.2国内外发展情况及差距 2
1.3 课题研究的意义 3
第二章 总体方案设计 4
第三章 机械系统设计 5
3.1电机选型 5
3．2传动机构设计 7
3．3拧紧装置设计 7
3．4升降装置选型 8
3.5支撑材料的选择 9
第四章 电气控制方案设计 10
4.1控制原理 10
4.2控制系统硬件的选型 10
4.2.1 控制器的选择 10
4.2.2 PLC的选型 11
4.2.3驱动器的选型 11
4.2.4检测元件的选择 12
4.3控制系统程序设计 13
4.3.1程序流程图的设计 13
4.3.2系统硬件连接图 15
4.3.3 PLC程序设计 16
4.3.4梯形图程序 17
4.3.5驱动器与PLC的连接及其功能 18
第五章 结束语 19
致 谢 20
参考文献 21
第一章 绪论
1.1引言
本次课题研究是以在当今没有螺纹联接、没有螺纹紧固件的机器是很难找到的了为背景。在社会上没有什么比工业更是基础的了而在工业上螺纹连接就是它的关键
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
。它广泛应用在机械与电气领域在机电产品中起到关键的作用所以螺纹拧紧技术在现在市场中是不可缺少的。这样的情况之下急需我国人才的研究与开发。自动拧紧技术将会大大提高生产品质还可以减少生产时间提高效率。在国外这方面的技术领先于国内具体的代表是: 法国的乔治雷诺(CP?Georges?Renault)，瑞典的阿特拉斯（Atlas?Copco），德国的博世(BOSCH)，美国的库柏(Cooper)美国的英格索兰(IngersollRAND)、等。为达到定扭矩加载的可制拧紧要求，国内外的人才都在不断地进行研究。现在，伴随着电机调速等扭矩控制，控制等技术的快速发展，国外的装配作线上的装配设备有简单低效率耗时长慢慢向高效率时间短 ，控制精度高，消耗低的方发展通过自动型装配设备完成高难度任务不断向前发展。
1.2国内外发展情况及差距
相比国外而言，我国在现阶段汽车产品、机电的螺纹拧紧工具还比较靠后的，还不能批量、系列地生产出需要的拧紧设备及工具，每年还要花费大量财物购买外国设备。这些年，我国汽车行业的快速发展，为了提高全局素质，增强国家能力，正面向自动化、规模化方向大踏步向前，但在自动化设备方面还远远关不上西方国家的发展。西方国家的自动化可能从原材料到产品的整个过程都是自动化完成的而在国内可能只能实现某一工位或者某一动作的自动化完成相比较而言我们还远远落后于他们。所以我们要在自动化拧紧装置方面狠狠地研究提高自己的能力而满足社会的发展。在拧紧技术方面也要多向西方国家学习。以进的一步减小国内外差距。
1.3 课题研究的意义
现在，很多公司零部件的装配使用得是电动扳手或者气动扳手，这些工具是用扭矩法，像这样的方法没有科学的依据只能靠操作员的直观感觉使得材料的利用大大降低精度远远不够同时也不能实现轴向预紧力的要求，力也是不均匀的分布。面对这种状况，进行螺钉自动拧紧装置小型螺钉拧紧系统设计，起装置的主要作用是能够抑制这样的缺点，稳定螺钉的形态，稳定的输送给螺钉到驱动钻头，再控制驱动钻头拧紧到装配工件上，以实现减少螺钉拧紧时间的目的。在自动螺钉拧紧设备中，很多使用螺钉拧紧机构把螺钉真空吸附到螺钉拧紧机构的驱动钻头上，然后使得螺钉与驱动钻头头部吻合，再移动到工件连接处的螺纹口处，并实行拧紧螺钉，达到机构的两工件连接起来的目的。整个自动化含有螺钉自动拧紧装置和螺钉的吸附装置，螺钉的吸附装置一般采用真空原理来吸取。应用真空原理从运输螺钉的装置中吸附螺钉，真空吸取装置经真空管抽真空后端部去吸附螺钉，再移动螺钉到工件处。在微型离合器方面，螺丝刀口进入螺钉槽然后旋转部分输出轴啮合，进入旋紧状态，直到螺钉拧紧为止。螺钉自动拧紧装置是驱使钻头自动旋动拧紧螺钉，然后到达拧紧到原本设计好的一定值的扭矩时，驱动钻头不再拧紧，不再给螺钉扭矩转力，控制钻头离开螺钉，恢复到原来位置。控制系统使用PLC当控制系统，达到控制螺钉自动拧紧设备的全自化控制目的。采用步进电机控制方法实现拧紧螺钉，达到螺钉自动拧紧设备拧螺钉的速度快，拧螺钉效率高，定位精度高。
总体方案设计
这是小型螺钉自动拧紧系统设计在这里先讲一下本设计的整个总体方案。
设计整个系统由首先光电传感器检测到有螺钉在位然后发出信号到PLC的输入端发送给变频器经过处理到电磁开关使得电磁开关闭合式气缸下移，这时有下位移传感器检测气缸的推杆是否到达下限位。到达下限位后位移传感器发送信号到PLC发送信号变频器，传输信号使得伺服电机转动，当电机转动到一定程度拧紧装置有扭矩后作用，根据扭矩传感器检测拧紧装置的扭矩大小当扭矩刚好达到目标扭矩触发信号使得电磁开关街上然后气缸上移整个机构恢复通过弹簧来完成当扭矩超过目标扭矩时就触发扭矩报警信号报警信号灯亮完成整个动作。
由PLC连接变频器在连接电机，使电机可以达到正传和反转的功能。同时是电源的提供并且具有故障的提醒。利用电磁阀来对气缸上下移动的控制一步接一步完成。
整个伺服电机和气缸传动到拧紧装置都是通过扭矩传感器检测拧紧装置的扭矩大小和位置传感器检测位置反馈给PLC完成闭环控制达到自动控制拧紧装置的目的。若 上触发电磁开关系统出现故障或需要检修时，可通过手动按钮开关对整个系统进行操控。
其系统结构图21。
图21 系统结构原理框图
机械系统设计
在这篇论文中主要分为两部分控制系统的设计和机械不部分的设计控制部分在下一章节中讲述下面是对机械部分的设计下面进行一下机个方面的讲述具体分为一下几个（1）电机的选型（2）传动机构的设计（3）拧紧装置的设计（4）升降装置的选型（5）支撑材料的选择
下图是本次设计的三维图:
31 整体结构图
3.1电机选型
对电动机有如下要求: （1) 电动机运转平稳，工作可靠，运行噪声低。
（2) 能频繁的制动和起动起动电流较小（3) 要有较硬的机械特性，不会因载重的变化而引起提升速度的过大变化（4) 要有发电制动的特性，能由电动机本身的性质来控制系统的速度（5)升降都要经过起动→稳定→停运三个工作阶段，其速度要经过低速→正常匀速→低速三个阶段，其调速方法通常有调压调带、变极调速、调压调带、直线调速、调频调带等形式。
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