齿轮油泵柔性制造生产线设计毕业设计论文(编辑修改稿)

齿轮油泵柔性制造生产线设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

信息技术及制造技术的基础，将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程，在计算机及其软件的支撑下，构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统，以实现全局动态最优化，总体高效益、高柔性，并进而赢得竞争全胜的智能制造系统。 FMS 作为当今世界制造自动化技术发展的前沿 科技 ，为未来机构制造工厂提供了一幅宏伟的蓝图，将成为 21 世纪机构制造业的主要生产模式。 设计重点 本次设计的内容是齿轮油泵柔性制造生产线（泵盖装配系统）， 选择了相应传送方式类型，合理的确定总体装配方案，选择自动化设备配合该装配线，设计出该生产线的齿轮油泵的泵盖装配部分的结构并选定了相应的装配方案。 对于装配线的其它部分的主要问题也进行了简单的介绍及分析，并主要完成了以下几个方面：总体方案及布局设计；泵盖装配方案的设计（包括销钉位置确定部分，物料的输送部分，泵盖的搬运及装部分）；完成了指 定部分的图纸设计；完成了指定部分的控制系统设计。 齿轮油泵柔性制造生产线设计（总体设计、泵盖装配系统设计） – – 5 2 方案设计 总体方案设计 按照装配过程中装配对象是否移动， 装配方式 分为固定式装配和移动式装配两类。 固定式装配 ： 在一个工作位置上完成全部装配工序，往往由一组装配工完成全部装配作业，手工操作比重大，要求装配工的水平高，技术全面。 固定式装配生产率较低，装配周期较长，大多用于单件、中小批生产的产品以及大型机械的装配。 移动式装配 ：把装配工作划分成许多工序，产品的基准件用传送装置支承，依次移动到一系列装配工位上，由各工 序的装配工分别在各工位上完成。 按照传送装置移动的节奏形式不同，有自由节奏装配和强制节奏装配。 前者在各个装配工位上工作的时间不均衡，所以各工位生产节奏不一致，工位间应有一定数量的半成品贮存以资调节；后者的装配工序划分较细，各装配工位上的工作时间一致 ,能进行均衡生产。 移动式装配生产率高 ,适用于大批量生产的机械产品 ,我们所设计的齿轮油泵柔性装配生产线以及泵盖装配系统就是一种移动式装配，通过各个工位同时动作而实现提高生产率的目的。 装配齿轮油泵的过程所遵循的原则是先装内再装外，先装大后装小，先装配完的工件不影响后面 装配过程的操作。 当装好的齿轮油泵被送入立体仓库存取料工位时，由巷式起重机把齿轮油泵放入立体仓库的成品库中，然后由巷式起重机把立体仓库中待装配的零件取出后并放入环行线的立体仓库存取料工位上，使其进入柔性制造的初始工作流程。 齿轮油泵柔性装配生产线的总体设计方案有很多，按照工位的顺序不同可以有不同的装配方案，工位顺序的确立不是一帆风顺的，有的工位安装起来比较复杂，如果换个工位顺序的话，就会很方便的进行装配，这也是总体方案设计的重点和所要解决的，大家通过讨论、辩证、最后还征询了老师的意见之后才确定的最后工位顺序。 得出的装配顺序为：上泵体 —— 装配主动齿轮 —— 装配从动齿轮 —— 装配圆柱销 —— 装配泵盖 —— 装配螺栓垫片 —— 装配溢流阀 —— 填料。 对于主动齿轮和从动齿轮，它们的装配顺序可以互换，但由于主动齿轮较大在后安装时会产生诸多不便，因此要先安装主动齿轮。 按照工位顺序的不同也会产生不同的传输线路，我们根据最后所定下来的工位顺序也设计了两条传输线路方案，一条是直线型（如图 ），一条是环形 (如图 )。 方案一： 齿轮油泵柔性制造生产线设计（总体设计、泵盖装配系统设计） – – 6 图 直线型装配线 方案一 （图 ）所表示出的直线型运输线路工作占地不但面积大，还使各个 工位之间过于紧凑，这样有可能会影响到具体的装配过程，并且这样的柔性制造系统进行维护及检修也是十分不方便的。 方案二： 方案二 （图 ）所表示的环形运输线路工作占地面积不大，还使各个工位之间拉开距离，能够更好的完成装配任务而不受其他工位的影响。 图 环形装配线 齿轮油泵柔性制造生产线设计（总体设计、泵盖装配系统设计） – – 7 根据对比分析，第二种运输线路较第一种合理，故选用第二种。 泵盖装配部分的方案设计 对于泵盖装配部分的方案设计， 根据毕业设计任务书的要求 , 我需要完成以下内容： 搬运机械手机将装 在小车中 有 待组装的齿轮泵泵体自动准确的从传送带上抓起并放在工作台上； 机械手将泵盖由物料输送台上抓起放到定位装置中； 照相机对泵体及泵盖进行拍照分析 ； 由机械手将泵盖准确抓取并按放到泵体上； 搬运机械手再准确的将安装完的泵体抓起放回传送带。 这 5 步完成的时间是有先后顺序的，为了缩短装配周期，要合理的规划设计具体动作顺序，具体的动作顺序主要确定了两个可行性方案。 方案一： 是 先 对泵盖进行抓取和拍照，在泵体物料还没有到指定位置之前进行对泵盖的抓取可以有效的节省出很多时间，但是这种方法增加了机械手的行程 多进行了一次 往复运动。 该方案 中机械手和照相机的移动轨迹具体表现如图 ： 图 方案一机械手移动轨迹 方案二： 是先对泵体抓取和拍照， 等泵体物料到达指定位置后，机械手再进行动作抓取泵体，浪费了时间，缩短了机械手的行程。 该方案中机械手和照相机的移动轨迹 具体表现如图： 图 方案二机械手移动轨迹 这两个方案各有优缺点， 经过仔细的研究，最终我选择了第二种方案，主要是因为第一种方案增加了机械手的行程，这样就使其所缩短的时间变得少了，并且减小了机械手及导轨的使用寿命。 以上是正常情况下的工作 方案，如果照相机拍照检测出泵体上没有安装销钉，则不会进行后面的操作，而是将泵体放入定位装置旁边（如图 3）的废料台。 齿轮油泵柔性制造生产线设计（总体设计、泵盖装配系统设计） – – 8 图 泵盖定位装置 关键部件的选取 由于生产线结构复杂，部件比较多，很难去自己一一设计制造。 这就要求我们选取当今生产线上常用的部件去组装，由此来减少设计的时间和成本。 机械手的选用 关于搬运和抓取任务的完成主要难点是机械手的设计，在自动化装配生产线上，机械手往往是必不可少的设备。 它模拟人手臂的部分 动作，按预定的程序、轨迹和要求，实现抓取、搬运和装配。 在减轻人的劳动强度、提高装配质量和装配效率方面的效果，是显而易见的。 四年的大学学习中我们对机械手的了解不是太多，所理解的那些也不足以让我们真正设计出符合要求的机械手，通过对实验室的柔性制造生产线上的机械手的观察，并与老师和同学讨论，最后又搜集整理资料，我终于确定使用一家公司的成品库中的气动夹持小模块，该模块可以使产品的成品价格更低廉、性能和强度也符合装配要求， 如（图），根据机械手所要用来夹持的泵盖和泵体的具体尺寸，该机械手完全满足张开和闭合的许用范围。 齿轮油泵柔性制造生产线设计（总体设计、泵盖装配系统设计） – – 9 图 机械手 光信号设备的选用 实现生产线的自动化，机械手是必不可少的，而如果需要精准的定位安装的时候，必要的光信号输入及分析装置也是不能缺少的，关于泵盖的装配，我们知道，销钉是定位安装的关键，所以在这里我们需要精准的定位安装，这就决定了我们整个柔性装配生产线上不可缺少光信号的输入及分析装置，关于光信号的输入我们可以选用外购的可变焦的照相机外形如（图 ），而对于光信号的分析，在这里 我们暂不设计。 图 电机的选用 选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。 而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。 在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。 一般地说最大静力矩 Mjmax 大的电机，负载力矩大。 齿轮油泵柔性制造生产线设计（总体设计、泵盖装配系统设计） – – 10 选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。 在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是 可以改变丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。 但细分只能改变其分辨率，不改变其精度。 精度是由电机的固有特性所决定。 电机使用步进电机，支架上三个电机我选北京和利时电机技术有限公司的 57BYG250E 步进电机 .SLDPRT 二相混合式步进电机。 这个型号的电机在功率、力矩、步距角等都能满足装配需要。 图 电机的主要参数 控制元件的选择 控制元件选用西门子公司生产的 S7200。 S7 20 0 提供了多种功能，使得编程和控制更方便。 其特点 主要如下 :，每条指令时间约 微秒。 的指令集，它几乎包括了一般计算机所有的各种基本操作指令。 齿轮油泵柔性制造生产线设计（总体设计、泵盖装配系统设计） – – 11 3 结构设计 型材和直线导轨的选择 型材的选用 型材，作为整个装配系统的支撑体，我们选用的原则是有足够的强度支持机械手及其夹持物品的运动，并且质量要轻，组装方便，根据以上的选用型材的原则，最终我们选择了大连伊通科技有限公司的型号为铝合金 6063T5 型材（如图 ） 图 6063T5 图 6063T5截面尺 寸 其尺寸如上（图 ） 齿轮油泵柔性制造生产线设计（总体设计、泵盖装配系统设计） – – 12 直线导轨的选择 根据实际需要，选取 HGH 20HA 型号。 如图 图 框架及 同步齿形带 的设计 框架设计 框架要能满足机械手部分的灵活抓取并装配泵盖的各个动作。 要有两个步进电机完成横向和纵向的灵活移动。 而且要满足机械手的行程范围 ，这就要求我们在设计框架的时候对尺寸的设计满足规格外，还要更好的规划各个型材在框架中的位置。 框架具体设计见图 齿轮油泵柔性制造生产线设计（总体设计、泵盖装配系统设计） – – 13 图 同步齿形带的 设计 同步带的选取，根据实际需要，选取 宁波伏龙同步带有限公司 XL 型号代号 037 的传动带。 如图 所示，机械手的准确移动、定位、抓取及装配，都是靠同步齿形带的与电机同步运动才做到的，所以同步齿形。