滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)檢測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì).doc

目次1緒論11.1研究目的11.2研究背景和意義21.3國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀31.3.1國(guó)內(nèi)31.3.2國(guó)外41.4研究方法52總體設(shè)計(jì)52.1滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求52.2滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案52.2.1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52.2.2控制部分設(shè)計(jì)82.2.3軟件部分設(shè)計(jì)92.3設(shè)計(jì)與分析方法92.3.1力學(xué)分析方法92.3.2可靠性分析方法112.4該種設(shè)計(jì)的特點(diǎn)123相關(guān)機(jī)械部件的設(shè)計(jì)、分析133.1工作平臺(tái)及導(dǎo)軌設(shè)計(jì)133.1.1工作平臺(tái)及導(dǎo)軌設(shè)計(jì)要求133.1.2平臺(tái)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)方案討論133.2夾具設(shè)計(jì)163.3撥針163.3.1使用撥針的必要性163.3.2撥針的設(shè)計(jì)173.3.3撥針的安裝183.4檢測(cè)平臺(tái)的投料裝置、出料裝置設(shè)計(jì)183.4.1投料裝置的設(shè)計(jì)183.4.2出料裝置的設(shè)計(jì)193.5工作臺(tái)安裝設(shè)計(jì)194關(guān)重件的受力分析、可靠性分析214.1撥針?lè)胖梦恢煤徒嵌鹊目尚行苑治?14.1.1撥針受力情況建模214.1.2內(nèi)夾具銷(xiāo)耳與導(dǎo)槽之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)地測(cè)定254.1.3銷(xiāo)耳能夠平順通過(guò)轉(zhuǎn)位最高點(diǎn)的可能性264.2傳動(dòng)系統(tǒng)的平穩(wěn)性分析264.2.1平臺(tái)上外夾具與同步齒形帶嚙合的緊密程度274.2.2保護(hù)板內(nèi)外夾具與同步齒形帶嚙合地緊密程度295檢測(cè)平臺(tái)的系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及改進(jìn)措施295.1同步帶的安裝305.2滑塊旋轉(zhuǎn)部分305.3皮帶太長(zhǎng)，不能夠預(yù)緊315.4滑塊翻轉(zhuǎn)功能不可靠31結(jié)論33致謝34參考文獻(xiàn)35附錄A測(cè)試內(nèi)夾具能否通過(guò)最高點(diǎn)程序36附錄B正態(tài)分布表37附圖1滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)的總裝圖（整體結(jié)構(gòu)）38附圖2滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)的總裝圖（導(dǎo)軌平臺(tái)）40TitleAintegrativeplatformformeasuringslipperssicknessmechanicalsectionAbstractTheslipper,whichisoneoftheimportantaccessoriesofanaircondition,hashighdimensionalprecisionrequirements.Inordertoimprovetheefficiency,decreasetheerroreffectivelyandreducetheintensityofmeasuringwork,itisimportanttodevelopanautomaticmeasuringsystemtosubstitutefortraditionalhandwork.Thedesignoftheintegrativeplatformformeasuringslipperssicknessiscomposedofmechanicalsection、automaticcontrollingsystemandsoftwareprogrammingconcerningtheproject.Thedesignofmechanicalsectionisintroducedonthispaper.wecomeupwiththeplatformsoverallschemeandtestifiedourassumption；Also,weanalyzedsomeimportantunitsbyemphases,suchasguidinggroove、clampfacility、dialingneedle、importandexport,aswellasthefixingofworkbench；Whatsmore,needlesforcereceptionandtransmissionsystemsreliability；theproblemwecomeacrossduringdebuggingandourimprovementswerebrieflyexplainedonthepaper.Keywordssickness,platformformeasuring,mechanicalsection摘要空氣調(diào)節(jié)機(jī)的滑塊厚度精度要求很高，相比傳統(tǒng)的手工測(cè)量方法，采用自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)可極大地降低人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高檢測(cè)效率，并能大大地減少檢測(cè)出錯(cuò)率?；瑝K厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)由機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)三部分組成。介紹了檢測(cè)平臺(tái)機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，提出了滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)總體方案設(shè)計(jì)及論證；對(duì)導(dǎo)軌平臺(tái)、夾具、撥針、投料和自動(dòng)分料口的設(shè)計(jì)及工作臺(tái)的安裝進(jìn)行了重點(diǎn)分析；對(duì)于非常重要的撥針的受力情況及傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性作了比較詳細(xì)的計(jì)算和分析；在調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題及所作的改進(jìn)在這里也有一定的說(shuō)明。關(guān)鍵詞厚度檢測(cè)平臺(tái)機(jī)構(gòu)受力分析可靠性1緒論電子技術(shù)越來(lái)越多地融入機(jī)械工程領(lǐng)域使得機(jī)械產(chǎn)品的性能和控制方式發(fā)生了翻天覆地的變化，并且極大的降低了成本、簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。該滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)正是這兩者的有機(jī)統(tǒng)一體。作為現(xiàn)代檢測(cè)設(shè)備，激光測(cè)量、離子篩測(cè)量等非接觸式測(cè)量方法無(wú)疑在精度方面更有它的優(yōu)勢(shì)，但高額的成本使得中小批量測(cè)量顯得既不經(jīng)濟(jì)又不實(shí)用。而該滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)采用的是同步齒形帶傳動(dòng)、PLC控制、探頭接觸式測(cè)量，并且采用流水線工作方式，是一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的檢測(cè)設(shè)備。這也是我們研究開(kāi)發(fā)的原因。1.1研究目的活塞（滑塊）是空氣調(diào)節(jié)機(jī)中的關(guān)鍵部件之一（其外形結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1.1），其幾何尺寸、表面粗糙度、形位公差等精度的高低直接關(guān)系到空氣調(diào)節(jié)機(jī)性能的好壞，所以對(duì)它的精度要求相當(dāng)?shù)馗摺榱藱z驗(yàn)滑塊的加工是否符合要求，并確定哪些是廢品、哪些可以返工修復(fù)，需對(duì)其各個(gè)尺寸進(jìn)行測(cè)量，然后將測(cè)量結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并分類(lèi)。用傳統(tǒng)手工測(cè)量方法效率很低（每人每天可檢測(cè)的數(shù)量不過(guò)上千個(gè)），而且容易出錯(cuò)。本文設(shè)計(jì)的測(cè)量滑塊厚度d的自動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)需要完成設(shè)計(jì)、加工、安裝、調(diào)試四個(gè)步驟。為了能夠大大提高檢測(cè)效率，降低生產(chǎn)成本，減少出錯(cuò)率，并為企業(yè)帶來(lái)更大的效益，檢測(cè)平臺(tái)應(yīng)具有適應(yīng)性強(qiáng)、智能化自動(dòng)化程度高、移植性、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。圖1.1滑塊外形結(jié)構(gòu)圖1.2研究背景和意義本文介紹的滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)研究工作是非常有意義的。首先這臺(tái)滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)系南京理工大學(xué)受寧波市科技局委托研制的，因此這項(xiàng)研究是來(lái)自于社會(huì)生產(chǎn)的需要，并且這臺(tái)設(shè)備研究在國(guó)內(nèi)還屬首例。這臺(tái)滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)由檢測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)組成，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)滑塊厚度，將測(cè)量結(jié)果處理送至控制系統(tǒng)，然后控制系統(tǒng)發(fā)出7種不同的信號(hào)給步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)根據(jù)這7種不同的信號(hào)旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，最后滑塊從7個(gè)不同的出料口被推出。采用這套自動(dòng)化測(cè)量設(shè)備不僅可以縮短時(shí)間，使得測(cè)量速度與生產(chǎn)節(jié)拍相吻合，提高生產(chǎn)率，而且可以提高測(cè)量精度，節(jié)省人力，消除人為誤差，避免重復(fù)單調(diào)的勞動(dòng)操作，減少費(fèi)用，還便于顯示及反饋相關(guān)參數(shù)信息等。再者這臺(tái)滑塊厚度綜合檢測(cè)平臺(tái)是自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。采用自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)有著非常重要的意義：1）采用自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)有利于提高生產(chǎn)效率并降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)與自動(dòng)機(jī)械當(dāng)然密不可分。所謂自動(dòng)機(jī)械，是指在沒(méi)有操作人員直接參與下，組成機(jī)器的各個(gè)結(jié)構(gòu)（裝置）能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)動(dòng)作，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成循環(huán)的機(jī)器。在該測(cè)量滑塊的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中，為了減少時(shí)間損失并提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，使送料分類(lèi)等輔助工作與被測(cè)件的運(yùn)送、檢測(cè)工作重合起來(lái)。工作中，首先啟動(dòng)機(jī)器，人工完成將被測(cè)滑塊送至檢測(cè)系統(tǒng)中，自動(dòng)定位、夾緊，然后滑塊隨同步齒形帶移動(dòng)并完成測(cè)量，最后通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理、分類(lèi)并從不同的出料口滑處。我們據(jù)上可以看出：整個(gè)測(cè)量過(guò)程工人僅需要把被測(cè)件放到進(jìn)料口，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。2）自動(dòng)檢測(cè)的控制元件可以保證足夠的測(cè)量精度，從而確保測(cè)量分類(lèi)的可靠性。在機(jī)械行業(yè)中，質(zhì)量是生命。在實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的過(guò)程中，自動(dòng)檢測(cè)的作用和重要意義是不言而喻的。作為裝備有行程開(kāi)關(guān)和反饋裝置的測(cè)量系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，達(dá)到比較高的測(cè)量精度。測(cè)量過(guò)程中如要保證動(dòng)態(tài)測(cè)量精度，需要研究適合于動(dòng)態(tài)或準(zhǔn)動(dòng)態(tài)的測(cè)試設(shè)備，甚至能集成到加工設(shè)備中的特殊測(cè)試設(shè)備，做到實(shí)時(shí)測(cè)試。設(shè)備制造出來(lái)后，再根據(jù)調(diào)試結(jié)果對(duì)一些環(huán)節(jié)作適當(dāng)?shù)男薷?，從而保證了測(cè)量分類(lèi)結(jié)果的可靠性。3）自動(dòng)檢測(cè)是測(cè)量學(xué)和自動(dòng)機(jī)械兩者緊密結(jié)合的有機(jī)整體。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外在這兩個(gè)領(lǐng)域的研究已經(jīng)比較成熟，便于我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)參考或直接利用。隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，測(cè)量學(xué)朝著更廣、更精的方向發(fā)展。眾所周知，三峽水利樞紐工程巨大，技術(shù)要求高。僅監(jiān)測(cè)一項(xiàng)就耗資巨大，對(duì)變形監(jiān)測(cè)和庫(kù)區(qū)地殼形變、滑坡、巖崩以及水庫(kù)誘發(fā)地震監(jiān)測(cè)，不僅采用目前國(guó)內(nèi)外最成熟最先進(jìn)的儀器、技術(shù)，在實(shí)踐中也在不斷發(fā)展新的技術(shù)和方法，如對(duì)滑坡體變形與失穩(wěn)研究的計(jì)算機(jī)智能仿真系統(tǒng)；擬進(jìn)行研究的三峽庫(kù)區(qū)滑坡泥石流預(yù)報(bào)的3S工程等，都涉及到精密工程測(cè)量。隔河巖大壩外部變形觀測(cè)的GPS實(shí)時(shí)持續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置精度達(dá)到了亞毫米。自動(dòng)機(jī)械方面，自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)不斷的引進(jìn)技術(shù)，改善生產(chǎn)，這方面的進(jìn)步是顯而易見(jiàn)的。數(shù)控機(jī)床，流水生產(chǎn)線等等無(wú)一不是自動(dòng)機(jī)械的應(yīng)用。而在以下四個(gè)關(guān)鍵性環(huán)節(jié)中我們?nèi)孕杌ù罅?、下大功夫。?）如何才能改善機(jī)器的動(dòng)態(tài)性能：使之在高速工作時(shí)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，降低振動(dòng)與噪聲；（2）如何才能提高系統(tǒng)工作可靠性，降低故障率，提高機(jī)器設(shè)備的利用率；（3）提高機(jī)械效率，減少磨損和摩擦，提高精度保持性。對(duì)于如何設(shè)計(jì)一部自動(dòng)機(jī)械，前人已經(jīng)總結(jié)了一套方案。設(shè)計(jì)過(guò)程可分為初步設(shè)計(jì)階段、技術(shù)設(shè)計(jì)階段、工作圖設(shè)計(jì)階段、安裝調(diào)試階段。第三，這設(shè)備將會(huì)給高度測(cè)量、寬度測(cè)量提供重要的參考。一個(gè)滑塊的完整尺寸測(cè)量包括厚度、高度和寬度三個(gè)方向的尺寸。為提高工作效率，在工作時(shí)這三臺(tái)設(shè)備應(yīng)該并行工作的。在這三個(gè)尺寸中，厚度的測(cè)量的定位設(shè)計(jì)是最簡(jiǎn)單的，在平臺(tái)上位置的保持是最可靠的，對(duì)其首先進(jìn)行研制可以減少工作量，提高成功的可能性。在這臺(tái)設(shè)備完成后，有了第一臺(tái)設(shè)備設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，高度和寬度測(cè)量就是在原有基礎(chǔ)上的補(bǔ)充了。1.3國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀在自動(dòng)測(cè)量方面，國(guó)內(nèi)外已生產(chǎn)出了相關(guān)產(chǎn)品可供我們參考借鑒。1.3.1國(guó)內(nèi)北京靈和公司生產(chǎn)的大慣量超精密氣浮平臺(tái)1）工作條件平臺(tái)在設(shè)計(jì)時(shí)需考慮對(duì)不同尺寸的多種氣足結(jié)構(gòu)形式特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的要求，所以不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大慣量氣浮平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法、控制理論及氣膜厚度和壓力分布特性的研究，還為氣浮軸承共性的理論方面的研究成果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)資源共享。為準(zhǔn)確研究光刻機(jī)在工作過(guò)程的真實(shí)的特性，需實(shí)現(xiàn)大慣量氣足沿XY方向運(yùn)動(dòng)。為保證大慣量氣足的穩(wěn)定性，在大慣量氣足旁邊加一副氣足，兩氣足均采用真空預(yù)載方式。由該平臺(tái)所得出的氣浮導(dǎo)軌和大慣量氣足工作時(shí)的動(dòng)態(tài)特性和超精密控制方法能夠真實(shí)的反映光刻機(jī)實(shí)際工作時(shí)的動(dòng)態(tài)特性。2）技術(shù)要求（1）技術(shù)參數(shù)及設(shè)計(jì)指標(biāo)最大運(yùn)動(dòng)加速度：1.62.0g定位精度：0.52.0m最大穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)速度：600mm/s運(yùn)動(dòng)行程300mm氣浮導(dǎo)軌：氣膜剛度8N/um大慣量氣足:承載大于40Kg氣泵：最大持續(xù)供氣壓力8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（2）配置直線電機(jī)3個(gè)，最大持續(xù)推力450N峰值電流7A直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器3個(gè)，提供最大驅(qū)動(dòng)電流7A運(yùn)動(dòng)控制卡1個(gè)，可進(jìn)行多軸聯(lián)控光柵尺2個(gè)，分辨率0.5um工業(yè)控制計(jì)算機(jī)1個(gè)氣浮導(dǎo)6個(gè)，氣膜剛度8N/um大慣量氣足1個(gè)，承載大于40Kg氣泵1個(gè)，最大持