電子元件目檢設(shè)備設(shè)計(jì)概述.doc

摘 要隨著電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電子產(chǎn)品在人們的日常生活中起到越來越重要的主要。人們對(duì)電子產(chǎn)品的薄、輕、小型化的需求，使得電子產(chǎn)品朝著薄、輕、小型化不斷發(fā)展。電子元件是電子產(chǎn)品的重要組成部分，其性能直接影響著電子產(chǎn)品的質(zhì)量，因此對(duì)電子元件的檢測(cè)就顯得尤為重要。傳統(tǒng)的目檢測(cè)是用放大鏡等直接人工識(shí)別，耗費(fèi)的時(shí)間和勞力多而且精度低，為了減輕以往作業(yè)量，且讓出貨作業(yè)更準(zhǔn)確，并降低檢測(cè)成本，所以設(shè)計(jì)這樣一套電子元件目檢測(cè)設(shè)備。本設(shè)備是通過放料機(jī)構(gòu)將電子原件放在料帶中，然后通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輸送到攝像頭下，并通過顯示屏放大，便于人工識(shí)別，以達(dá)到將不同型號(hào)的電子元件分揀開的目的，同時(shí)還可以控制電子元件放料和收料的速度，實(shí)現(xiàn)電子元件在料帶上的間歇性運(yùn)動(dòng)。該設(shè)備可以改變傳統(tǒng)目檢測(cè)的不足，大大提高工人工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度并提高工作的準(zhǔn)確度。課題基于機(jī)械設(shè)計(jì)理論，確定了電子元件目檢設(shè)備的方案，根據(jù)設(shè)備運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的要求確定原動(dòng)機(jī)的類型和參數(shù)，設(shè)計(jì)出各組成機(jī)構(gòu)的零、部件的材料、外形及基本尺寸，繪制相應(yīng)的裝配圖以及主要零部件圖。關(guān)鍵詞：電子元件；目檢設(shè)備；料帶。AbstractAs the electronics industry, electronic products play in peoples daily lives more and more important major. Electronic products, people thin, light, small demand makes electronic products toward the thin, light, small growing. Electronic components is an important part of electronic products, its performance directly affects the quality of electronic products, so the detection of electronic components is particularly important. The traditional objective test are identified with a magnifying glass and other direct labor, time and labor consuming more and low precision, in order to reduce the amount of past work, and make more accurate shipping operations, and reduce testing costs, design such a test head of electronic components equipment. The device is expected to take place electronic components, through transmission transported to the next camera and zoom through the screen, easy to manual identification, the sorting of different types of electronic components open at the same time control the discharge of electronic components and materials received speed. The device can greatly improve the efficiency of workers and reduce labor intensity and improve accuracy. Subject-based mechanical design theory, determine the purpose of electronic component testing machine, the program, according to the form and motion parameters for Motions requirements to determine the type and parameters of the original Dongji to design the composition of body parts and components of the basic shape and size, draw the corresponding assembly drawing and the main parts diagram.Key words：surface mounted devices; Manual Vision System；carrier tape.目 錄摘 要IAbstractII1 緒 論11.1 本課題的研究背景11.2 本課題的研究意義11.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀12 總體方案的確定33 原動(dòng)機(jī)的選定43.1 原動(dòng)機(jī)的分類43.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)43.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選型54 減速器的確定64.1減速器的分類64.2 減速器齒輪的計(jì)算64.3軸的設(shè)計(jì)114.4 潤(rùn)滑與密封及箱體尺寸135 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)145.1帶傳動(dòng)145.2帶傳動(dòng)的計(jì)算145.3放料機(jī)構(gòu)和導(dǎo)料帶輪的設(shè)計(jì)175.4 軸的設(shè)計(jì)196 控制部分的設(shè)計(jì)226.1 PLC的分類226.2 S7-200的選擇226.3 PLC的自動(dòng)化控制237 機(jī)架和導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)247.1 料帶軌道組件247.2 支撐機(jī)構(gòu)24結(jié) 論26致 謝27參考文獻(xiàn)28附 錄29 1 緒 論1.1 本課題的研究背景電子產(chǎn)品的薄、輕、小型化不斷發(fā)展促使電子元件的小型化發(fā)展，以前使用的穿孔插件元件已無法縮小，所采用的集成電路(IC)已無穿孔元件，特別是大規(guī)模、高集成IC，不得不采用表面貼片元件；產(chǎn)品批量化，生產(chǎn)自動(dòng)化，廠方要以低成本高產(chǎn)量，出產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品以迎合顧客需求及加強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；電子元件的發(fā)展，集成電路(IC)的開發(fā)，半導(dǎo)體材料的多元應(yīng)用；電子科技革命勢(shì)在必行，追逐國(guó)際潮流。目前，電子元件正進(jìn)入以新型電子元件為主體的時(shí)代，它將基本上取代傳統(tǒng)元件，由原來只為適應(yīng)整機(jī)的小型化及其裝配新工藝的要求，變?yōu)闈M足數(shù)字技術(shù)、微電子技術(shù)發(fā)展所提出的特性要求。同時(shí)，新型電子元件技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)了當(dāng)代和今后電子元件向高頻化、片式化、微型化、薄型化、低功耗、響應(yīng)速率快、高分辨率、高精度、高功率、多功能、組件化、復(fù)合化、模塊化和智能化等發(fā)展的趨勢(shì)，產(chǎn)品的安全性和綠色環(huán)保也是其發(fā)展方向。 世界電子元件技術(shù)片式化、小型化、高精度化、高頻率化的發(fā)展趨勢(shì)，在電子元件的各個(gè)門類中都得到了充分體現(xiàn)。1.2 本課題的研究意義電子產(chǎn)品在日常生活與生產(chǎn)當(dāng)中起著舉足輕重的角色，對(duì)于電子元件的檢測(cè)也就固然成了一項(xiàng)很重要的步驟。由于電子元件體積微小，而且制造精密，通過肉眼直接觀察比較難辯別，以往的目檢都是用放大鏡等直接人工識(shí)別，要引進(jìn)設(shè)備又要花費(fèi)大量的資金，為了減輕以往作業(yè)上所需耗費(fèi)的時(shí)間與勞力，且讓出貨作業(yè)更準(zhǔn)確，并降低檢測(cè)成本，所以設(shè)計(jì)這套方案其目的就是想改進(jìn)這些不足。1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀電子目檢設(shè)備的目檢測(cè)部分所用的機(jī)器視覺系統(tǒng)自起步發(fā)展到現(xiàn)在，已有15年的發(fā)展歷史。應(yīng)該說機(jī)器視覺作為一種應(yīng)用系統(tǒng)，其功能特點(diǎn)是隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展而逐漸完善和發(fā)展的。目前，國(guó)際上視覺系統(tǒng)的應(yīng)用方興未艾，1998年的市場(chǎng)規(guī)模為46億美元。在國(guó)外，機(jī)器視覺的應(yīng)用普及主要體現(xiàn)在半導(dǎo)體及電子行業(yè)，其中大概40%-50%都集中在半導(dǎo)體行業(yè)。具體如PCB印刷電路。主要的機(jī)器視覺公司諸如德國(guó)克朗斯公司，美國(guó)的工業(yè)動(dòng)力機(jī)械有限公司等等。而在國(guó)內(nèi)，工業(yè)視覺系統(tǒng)尚處于概念導(dǎo)入期，導(dǎo)致以上各行業(yè)的應(yīng)用很少，即便是有，也只是低端方面的應(yīng)用，大多數(shù)國(guó)內(nèi)公司多代理國(guó)外公司產(chǎn)品，自主研發(fā)的相對(duì)較少，這樣產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)售價(jià)相對(duì)很高，導(dǎo)致很多工廠在權(quán)衡利弊之后，放棄了使用機(jī)器視覺的想法。但隨著我國(guó)配套基礎(chǔ)建設(shè)的完善，技術(shù)、資金的積累，各行各業(yè)對(duì)采用圖像和機(jī)器視覺技術(shù)的工業(yè)自動(dòng)化、智能化需求開始廣泛出現(xiàn)，同時(shí)也由于視頻采集系統(tǒng)硬件產(chǎn)品的價(jià)格下降，國(guó)內(nèi)有關(guān)大專院校和研究所近兩年在圖像和機(jī)器視覺技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了積極思索和大膽的嘗試，逐步開始了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用。另外，各行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)在解決了生產(chǎn)自動(dòng)化的問題以后，已開始將目光轉(zhuǎn)向視覺測(cè)量自動(dòng)化方面。這些應(yīng)用大多集中在如電子元件目檢測(cè)、藥品檢測(cè)分裝、印刷色彩檢測(cè)等。真正高端的應(yīng)用還很少，因此，以上相關(guān)行業(yè)的應(yīng)用空間還比較大。1 2 總體方案的確定本方案擬定電子元件在皮帶輪上傳動(dòng)，通過目檢測(cè)設(shè)備自動(dòng)檢測(cè)電子元件，從而達(dá)到區(qū)分各類元件的目的，該設(shè)備的組成部分主要有：電動(dòng)機(jī)、減速器、傳動(dòng)設(shè)備、料帶收放料機(jī)構(gòu)、目檢測(cè)設(shè)備等。整套設(shè)備通過一個(gè)料帶放料機(jī)構(gòu)將裝有電子元件的料帶輸送到料帶軌道中，通過皮帶傳動(dòng)，將料帶傳輸?shù)綑z測(cè)設(shè)備下進(jìn)行檢測(cè)，最后再由收料機(jī)構(gòu)卷收到料帶盤中。其傳動(dòng)部分簡(jiǎn)圖如下：圖1-1 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3 原動(dòng)機(jī)的選定3.1 原動(dòng)機(jī)的分類電動(dòng)機(jī)俗稱馬達(dá)，是一種將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，并可再使用機(jī)械能產(chǎn)生動(dòng)能，用來驅(qū)動(dòng)其他裝置的電氣設(shè)備。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電氣設(shè)備，是系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)部分，因此電動(dòng)機(jī)的選擇就顯得尤為重要。電動(dòng)機(jī)的種類有很多：按工作電源分類 根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作電源的不同，可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。其中交流電動(dòng)機(jī)還分為單相電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)。 按結(jié)構(gòu)及工作原理分類 電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為直流電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。 按起動(dòng)與運(yùn)行方式分類 電動(dòng)機(jī)按起動(dòng)與運(yùn)行方式可分為電容起動(dòng)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)和分相式單相異步電動(dòng)機(jī)。 按用途分類 電動(dòng)機(jī)按用途可分為驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)。按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分類 電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可分為籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。 按運(yùn)轉(zhuǎn)速度分類 電動(dòng)機(jī)按運(yùn)轉(zhuǎn)速度可分為高速電動(dòng)機(jī)、低速電動(dòng)機(jī)、恒速電動(dòng)機(jī)、調(diào)速電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)種類多種多樣，不同的電動(dòng)機(jī)有不同的用途，它們使用的場(chǎng)合也不同。根據(jù)原始資料料帶送料為間歇運(yùn)動(dòng)，每傳輸五個(gè)電子原件，停止2秒，因此電動(dòng)機(jī)的選擇應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)料帶間歇運(yùn)動(dòng)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角0.72度剛好能被旋轉(zhuǎn)一周的角度360度整除，能滿足送料時(shí)的運(yùn)動(dòng)方式。因此，本系統(tǒng)的原動(dòng)機(jī)選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。23.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)隨著數(shù)控技術(shù)及電子設(shè)備的發(fā)展，特別是電子計(jì)算機(jī)的普及，就有了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其新型驅(qū)動(dòng)方式也不斷出現(xiàn)，為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用帶來了廣闊的前景。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種以電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，并將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的控制電動(dòng)機(jī)。與其他電動(dòng)機(jī)相比它有很多優(yōu)點(diǎn)：每步的精度在 3%-5%，而且不會(huì)將一步的誤差積累到下一步因而有較好的位置精度和運(yùn)動(dòng)的重復(fù)性；有著優(yōu)秀的起停和反轉(zhuǎn)響應(yīng)； 沒有電刷，可靠性較高電機(jī)的響應(yīng)僅由數(shù)字輸入脈沖確定，因而可以采用開環(huán)控制，這使得電機(jī)的結(jié)構(gòu)可以比較簡(jiǎn)單而且控制成本 ；速度正比于脈沖頻率，因而有比較寬的轉(zhuǎn)速范圍。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。3.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選型根據(jù)原始資料料帶送料為間歇運(yùn)動(dòng)，每傳輸五個(gè)電子原件，停止2秒，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角0.72度剛好能被旋轉(zhuǎn)一周的角度360度整除，所以能滿足送料時(shí)的運(yùn)動(dòng)方式。有效地解決料帶間歇運(yùn)動(dòng)的問題。根據(jù)已知條件，選擇的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)90BF006（BF系列步進(jìn)電動(dòng)機(jī)）其的具體參數(shù)如下：表3.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)參數(shù)品 名最大靜力矩（）相數(shù)額定電流（A/相）基本步距角（度）輸入電源脈沖數(shù)(step/s)90BF0062.156五相十拍3A0.3624V2400電動(dòng)機(jī)外形尺寸：9065mm34 減速器的確定4.1減速器的分類減速器是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要，在某些場(chǎng)合也用來增速，稱為增速器。減速器的類別、品種、型式很多，目前已制定為行（國(guó)）標(biāo)的減速器有40余種。減速器的類別是根據(jù)所采用的齒輪齒形、齒廓曲線劃分；減速器的品種是根據(jù)使用的需要而設(shè)計(jì)的不同結(jié)構(gòu)的減速器；減速器的型式是在基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上根據(jù)齒面硬度、傳動(dòng)級(jí)數(shù)、出軸型式、裝配型式、安裝型式、聯(lián)接型式等因素而設(shè)計(jì)的不同特性的減速器。44.2 減速器齒輪的計(jì)算4.2.1原動(dòng)機(jī)參數(shù)P=24*3=72w n=360/0.36=1000各級(jí)傳動(dòng)比分配初定 傳動(dòng)裝置總效率： (彈性聯(lián)軸器) （滾動(dòng)軸承） (圓柱齒輪傳動(dòng)) 各軸轉(zhuǎn)速n0=nm=1000r/minn1=nm=1000r/minn2=n1/i1=250 r/minn3=n2/i2=82.236r/min各軸輸入功率p0=ped=72wp1=p0*1=71.27 wp2=p1*2*3=68.45wp3=p2*2*3=65.73w各軸轉(zhuǎn)矩T0=9550P0/n0=0.6876N.mT1=9550P1/n1=0.681N.mT2=9550P2/n2=2.615 N.mT3=9550P3/n3=6.633 N.m4.2.2高速級(jí)減速齒輪設(shè)計(jì)（直齒圓柱齒輪）1.齒輪的材料，精度和齒數(shù)選擇，因傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速不高，小齒輪采用40Cr，大齒輪采用45號(hào)鋼，鍛造毛坯，大、小齒輪均調(diào)質(zhì)處理，均用軟齒面。齒輪精度用7級(jí)，輪齒表面精糙度為Ra1.6，軟齒面閉式傳動(dòng)，失效形式為點(diǎn)蝕。52.設(shè)計(jì)（1）設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。考慮傳動(dòng)平穩(wěn)性，齒數(shù)宜取多些，初步取Z1=23Z2=72（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，T1=9550P/n=681 Nmm確定公式的各計(jì)算數(shù)值1）試選載荷系數(shù)kt=1.32) 小齒輪轉(zhuǎn)矩T2=2615Nmm3) 選取齒寬系數(shù)d=14）查得材料的彈性影響系數(shù)zE=189Mpa5）選取材料的接觸疲勞，極限應(yīng)力為 HILim=600MPa HILin=550MPa6）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N N1=60n1jLh=0.504109N2= N1/i2=0.1661097）查得接觸疲勞壽命系數(shù)；KHN1 =0.93；KHN2 =0.95 8）取接觸疲勞安全系數(shù)：SFmin=13.計(jì)算1）試計(jì)算小齒輪分度圓直徑將有關(guān)值代入得D1t=19.582）計(jì)算圓周速度V1=d1tn1/(601000)=0.51m/s3）計(jì)算齒寬bb=d*d1t=19.58mm4)計(jì)算齒寬與齒高之比模數(shù)mt= d1t/z1=2.00齒高h(yuǎn)=2.25mt=4.50mmb/h=10.675) 計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)V1=0.51m/s,7級(jí)精度,查得KV=1.04;直齒輪,KH=KF=1;使用系數(shù)kA=1.00用插值法查得7級(jí)精度小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)kH=1.419由b/h=10.67,kH=1.419查得KF=1.34所以K=KAKVKHKH=1.4766）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑：d1=d1t=20.47）計(jì)算模數(shù)m=d1/z1=2.09mm按齒輪根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE1=500MPa 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE1=380MPa KFN1=0.90 KFN1=0.93取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4計(jì)算載荷系數(shù)k=KAKVKFKF=1.394齒形系數(shù)YFa1=2.65 Ysa1=1.58 YFa2=2.246 Ysa2=1.756代入數(shù)據(jù)得取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=3mm按接觸強(qiáng)度算得分度圓直徑d1=16.86mmZ1= d1/m=17Z2=z1i1=52計(jì)算幾何尺寸d1=mZ1=16mmd2=mZ1=52mma=m(d1d2)/2=34.84mmb=ddt=17mm取B2=17mm B1=19mm4.2.3低速級(jí)減速齒輪設(shè)計(jì)（直齒圓柱齒輪）1.齒輪的材料，精度和齒數(shù)選擇，因傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速不高，材料按表7-1選取，小齒輪采用40Cr，大齒輪采用45號(hào)鋼，鍛選項(xiàng)毛坯，大、小齒輪均調(diào)質(zhì)處理，均用軟齒面。齒輪精度用7級(jí)，輪齒表面精糙度為Ra1.6，軟齒面閉式傳動(dòng)，失效形式為點(diǎn)蝕?？紤]傳動(dòng)平穩(wěn)性，齒數(shù)宜取多些，取Z1=24 7則Z2= Z1*i2=73T2=9550P2/n2=38910Nmm選取材料的接觸疲勞，極限應(yīng)力為HILim=600MPa HILin=550MPa應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N N1=60n, at=60366.5(10330010)=0.504109N2= N1/i2 =0.166109接觸疲勞壽命系數(shù)；KHN1 =0.93 ；KHN2 =0.95 取接觸疲勞安全系數(shù)：SFmin=1將有關(guān)值代入則V2=d2tn2/(601000)=0.88m/s根據(jù)V1=0.95m/s,7級(jí)精度, KV=1.04;直齒輪,KH=KH=1;由b/h=8.89得KF=1.34所以K=KAKVKHH=1.476d1=16.86m=d1/Z1=2.09mm2)按齒輪根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì);小齒輪FE1=500MPa 大齒輪FE1=380MPa KFN1=0.90 KFN2=0.93取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4計(jì)算載荷系數(shù)k=kAkVkFkF=1.394由表10-5查得YFa1=2.65 Ysa1=1.58YFa2=2.246 Ysa2=1.756代入數(shù)據(jù)得取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=3mm(3) 計(jì)算幾何尺寸d1=mZ1=317=17mmd2=mZ1=352=52.5mma=m(d1d2)/2=34.84mmb=ddt=17.2mm2.設(shè)計(jì)計(jì)算?？偨Y(jié)：高速級(jí) z1=26 z2=104 m=1.25 低速級(jí) z1=17 z2=52 m=34.3軸的設(shè)計(jì)4.3.1輸出軸參數(shù)的設(shè)計(jì)由于減速器傳遞的功率不大，對(duì)其重量和尺寸也無特殊要求故選擇常用材料45鋼,調(diào)質(zhì)處理。81、輸出軸上的動(dòng)力參數(shù)T3=9550P3/n3=113.77 N.mp3=p2*2*3=1.370 kwn3=n2/i2=115 r/min2、求作用在齒輪上的力已知大齒輪的分度圓直徑d2=mZ1=52.5mm圓周力Ft=2T3/d2=1458.59N徑向力Fr=Fttant20=530.88N3、初步估計(jì)軸的最小直徑按扭矩初估軸的直徑, c=106至117,考慮到安裝聯(lián)軸器的軸段僅受扭矩作用.取c=112則: 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca=KAT3,查表，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小故選取KA=1.3，則Tca=14970N.mm 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，選用HL2型彈性柱銷式聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為315000N.mm，半聯(lián)軸器的孔徑d=28 mm，故軸最小直徑dmin=28mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=62mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L1=44mm。4.3.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、擬定軸上零件的裝配方案2、根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-2軸段右端面需制出一軸肩，故2-3段的直徑d2-3=28+(0.07-0.1)*28=32mm;左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=35mm,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L1=44mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故1-2段的長(zhǎng)度應(yīng)比L1略短一些，現(xiàn)取L1-2=42mm。2)初步選擇滾動(dòng)軸承因軸承只承受徑向力，故選用深溝球軸承，參照工作要求并根據(jù)d2-3=32mm。初步選取0基本游隙，標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)的深溝球軸承6007，其基本尺寸d*D*B=35mm*62mm*14mm，故d3-4=d7-8=35mm,而L7-8=14mm。右端軸承采用軸肩定位，由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得6007型軸承定位軸肩的高度h=3，因此取d6-7=41mm。3）取安裝齒輪的軸段d4-5=40mm;齒輪的左端與左端軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂寬度為51mm，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂的寬度，取為L(zhǎng)4-5=48mm。齒輪右端面采用軸肩定位，軸肩的高度h0.07d,取hmm,則軸環(huán)處的直徑d5-6=46mm，軸環(huán)的寬度b1.4h,取mm。）軸承端蓋的總長(zhǎng)度為mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承潤(rùn)滑的要求，取端蓋與半聯(lián)軸器右端面的距離lmm,故mm。）取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離a=10,考慮箱體的鑄造誤差，在確定軸承的位置時(shí)，應(yīng)距箱體的內(nèi)壁一段距離S-5mm, 已知滾動(dòng)軸承寬度mm，中間軸大齒輪寬度32.5mm,則L3-4a+(56-53)=32mm,L6-7=76.5mm。4.3.3軸上零件的周向定位。齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接，按d4-5由表查得平鍵截面b*h=12mm*8m,鍵槽長(zhǎng)度36mm,同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，選擇齒輪輪轂與軸的配合為7/h6;同樣半聯(lián)軸器與軸的連接選用平鍵mm*7mm*36mm,半聯(lián)軸器與軸的配合為7/k6，滾動(dòng)軸承與軸的周向配合是由過渡配合來保證的，此處選用軸的直徑尺寸公差為m6。104.4 潤(rùn)滑與密封及箱體尺寸4.4.1潤(rùn)滑與密封1、齒輪的潤(rùn)滑采用浸油潤(rùn)滑，由于低速級(jí)周向速度為，所以浸油高度約為六分之一大齒輪半徑，取為35mm。2、滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑由于軸承周向速度為，所以宜開設(shè)油溝、飛濺潤(rùn)滑。3、潤(rùn)滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤(rùn)滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用L-AN15潤(rùn)滑油。4、密封方法的選取選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈實(shí)現(xiàn)密封。密封圈型號(hào)按所裝配軸的直徑確定為（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。4.4.2箱體尺寸: 箱體壁厚箱蓋壁厚箱座凸緣厚度b=12mm箱蓋凸緣厚度b1=12mm箱座底凸緣厚度b2=20mm5 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)5.1帶傳動(dòng)同步帶傳動(dòng)綜合了帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。同步帶通常是以鋼絲繩或玻璃纖維等為抗拉層、氯丁橡膠或聚氨酯橡膠為基體、工作面上帶齒的環(huán)狀帶。工作時(shí)，帶的凸齒與帶輪外緣上的齒槽進(jìn)行嚙合傳動(dòng)。由于抗拉層承載后變形小，能保持同步帶的周節(jié)不變，故帶與帶輪之間沒有相對(duì)滑動(dòng)，從而保證了同步傳動(dòng)。同步帶傳動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，對(duì)軸作用力小，結(jié)構(gòu)緊湊，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用溫度-2080，v50m/s，P300kw,i0.07d，取h=5mm,則軸環(huán)處的直徑=20mm。軸環(huán)寬度b1.4h,取=26mm。即套筒輪轂寬度加上軸承寬度，則=26mm。(4) 軸承端蓋的總寬度為14.5mm（由軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離=15.5mm ，故取=30mm；=30mm；針輪的寬度為10mm，為了安裝定位，所以=8mm。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。5.4.3軸上零件的周向定位帶輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。按由手冊(cè)查得平鍵截面bh=87(GB1095-79)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為8mm(標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見 GB1096-79),同時(shí)為了保證齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6；同樣，半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用平鍵為4415，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/n6。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。針輪與軸的連接采用的是半圓頭平鍵444。確定軸上圓角和倒角尺寸。取軸端倒角為145，各軸肩處的圓角半徑R=1mm。14圖5-5 軸的尺寸6 控制部分的設(shè)計(jì)6.1 PLC的分類現(xiàn)代社會(huì)要求制作業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求作出迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須有極高的可靠性和靈活性，PLC正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，他是以微處理器為基礎(chǔ)的通用控制裝置。PLC的應(yīng)用面光、功能強(qiáng)大、使用方便，已經(jīng)廣范的應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動(dòng)化系統(tǒng)中。因此該課題的控制部分由PLC來實(shí)現(xiàn)。在全世界上百個(gè)PLC制造廠中，有幾家舉足輕重的公司。他們是德國(guó)的西門子（SIMENS），美國(guó)羅克韋爾（Rockwell）自動(dòng)化公司所屬的A-B公司，GE-Fanuc公司，法國(guó)的施耐德（Schneider）公司，日本的三菱（MITSUBISHI）公司和歐姆龍（OMRON）公司。我國(guó)有不少?gòu)S家研制和生產(chǎn)PLC，但是還沒有出現(xiàn)有較大影響力和較大市場(chǎng)占有率的品牌，目前我國(guó)使用的PLC基本上是國(guó)外品牌的產(chǎn)品。PLC采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要包括CPU、RAM、ROM和輸入/輸出接口電路等。如果把PLC看作一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由輸入變量-PLC-輸出變量組成，外部的各種開關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)、傳感器檢測(cè)的信號(hào)均作為PLC的輸入變量，它們經(jīng)PLC外部端子輸入到內(nèi)部寄存器中，經(jīng)PLC內(nèi)部邏輯運(yùn)算或其它各種運(yùn)算、處理后送到輸出端子，它們是PLC的輸出變量，由這些輸出變量對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行各種控制。6.2 S7-200的選擇S7-200 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 極高的可靠性 、極豐富的指令集 、易于掌握 、便捷的操作、豐富的內(nèi)置集成功能、實(shí)時(shí)特性、強(qiáng)勁的通訊能力、豐富的擴(kuò)展模塊 S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。S7-200系列PLC可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)的8種CPU供您使用。S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。S7-200 PLC的強(qiáng)大功能使其無論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。本課題是設(shè)計(jì)要求定位準(zhǔn)確，傳輸穩(wěn)定盡量能在各種電子原件生產(chǎn)流程中配套使用，維護(hù)、安裝方便,工作可靠,使用安全，總成本低廉，因此該設(shè)計(jì)的自動(dòng)化控制部分由S7-200來實(shí)現(xiàn)。156.3 PLC的自動(dòng)化控制通常情況下，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、步進(jìn)電機(jī)三部分構(gòu)成。1 控制電路。用于產(chǎn)生脈沖，控制電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)向。本設(shè)計(jì)中采用SIMATIC S7-200 CPU-214 PLC作為控制核心部件。S7-200PLC的CPU214有兩個(gè)脈沖輸出，可以用來產(chǎn)生控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的脈沖，S7-200PLC完全能夠?qū)崿F(xiàn)控制要求。S7-200CPU本體已含有高速脈沖輸出功能，CPU脈沖輸出頻率達(dá)20KHz-100 KHz，可以用來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，再由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載主軸旋轉(zhuǎn)，完成控制工藝所要求的動(dòng)作。2 驅(qū)動(dòng)電路。由脈沖信號(hào)分配和功率細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路組成。根據(jù)控制器輸入的脈沖和方向信號(hào)，為步進(jìn)電機(jī)各繞組提供正確的通電順序，以及電機(jī)需要的高電壓、大電流；同時(shí)提供各種保護(hù)措施，如過流、過熱等保護(hù)。功率驅(qū)動(dòng)器將控制脈沖按照設(shè)定的模式轉(zhuǎn)換成步進(jìn)電機(jī)線圈的電流，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使得轉(zhuǎn)子只能按固定的步數(shù)來改變它的位置。連續(xù)的脈沖序列產(chǎn)生與其對(duì)應(yīng)同頻率的步序列。如果控制頻率足夠高，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)可看作一個(gè)連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)。3 步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)器放大后驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)負(fù)載。用S7-200PLC的Q0.0的輸出脈沖觸發(fā)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)輸入端I1.0發(fā)出START信號(hào)后，控制器將輸出固定數(shù)目的方波脈沖，使步進(jìn)電機(jī)按對(duì)應(yīng)的步數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)輸入端I1.1 發(fā)出STOP信號(hào)后，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。接在輸入端I1.5的方向開關(guān)位置決定電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。4、軟件設(shè)計(jì)在程序的編制中，為使步進(jìn)電機(jī)在換向時(shí)能平滑過渡，不至于產(chǎn)生錯(cuò)步，應(yīng)在每一步中設(shè)置標(biāo)志位。在正轉(zhuǎn)時(shí)，不僅給正轉(zhuǎn)標(biāo)志位賦值，也同時(shí)給反轉(zhuǎn)標(biāo)志位賦值;在反轉(zhuǎn)時(shí)也如此。這樣，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)換向時(shí)，就可以上一次的位置作為起點(diǎn)反向運(yùn)動(dòng)，避免了電機(jī)換向時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)步。7 機(jī)架和導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)7.1 料帶軌道組件導(dǎo)軌是用金屬或其它材料制成的槽或脊，可承受、固定、引導(dǎo)移動(dòng)裝置或設(shè)備并減少其摩擦的一種裝置。導(dǎo)軌表面上的縱向槽或脊，用于導(dǎo)引、固定機(jī)器部件、專用設(shè)備、儀器等。導(dǎo)軌又稱滑軌、線性導(dǎo)軌、線性滑軌，用于直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合，擁有比直線軸承更高的額定負(fù)載， 同時(shí)可以承擔(dān)一定的扭矩，可在高負(fù)載的情況下實(shí)現(xiàn)高精度的直線運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌在我們的日常生活中的應(yīng)用也是很普遍的，如滑動(dòng)門的滑糟、火車的鐵軌等等都是導(dǎo)軌的具體應(yīng)用。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，當(dāng)料帶由送料機(jī)構(gòu)經(jīng)過針輪傳送到攝像機(jī)下，要有一定的傳輸距離，根據(jù)已知條件每傳輸5個(gè)電子原件，停止兩秒，所以在保證作業(yè)者在操作機(jī)臺(tái)的空間有一定的范圍，而且使目測(cè)流程能有緩沖，并且不影響原件的傳輸，所以在針輪之間設(shè)置一條料帶軌道。 7.2 支撐機(jī)構(gòu)在滿足相同工作要求的前提下，不同機(jī)構(gòu)其尺寸、質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的緊湊性是不相同的。整個(gè)設(shè)備的流程從左右。首先是放料機(jī)構(gòu)，放料機(jī)構(gòu)主要是把料帶輪盤安裝放置在底座支撐上。放料機(jī)構(gòu)中有安裝一個(gè)小的馬達(dá)，用來本身軸的自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。輪盤端面與軸的緊固用易于拆卸的螺釘緊固軸端擋圈來緊固。放料機(jī)構(gòu)通過一個(gè)導(dǎo)料輪把料帶傳輸?shù)结樰喩希赃@個(gè)導(dǎo)料輪的高度比放料機(jī)構(gòu)略小，起到張進(jìn)料帶的作用，則導(dǎo)料輪的底座尺寸設(shè)計(jì)較小。導(dǎo)料輪底座的凸周本身是不轉(zhuǎn)動(dòng)的，所以導(dǎo)料輪端面與軸的緊固采用螺釘緊固軸端擋圈來緊固。當(dāng)料帶從放料機(jī)構(gòu)輸出，經(jīng)過導(dǎo)料輪，然后與針輪連接。針輪是與同步帶輪、軸承一起放在一根軸上的。軸的支撐，是用軸承固定在軸承支座上，然后安裝在底板上的。一般來說，一根軸需要兩個(gè)支點(diǎn)，每個(gè)支點(diǎn)可以由一個(gè)或一個(gè)以上的軸承組成。合理的軸承配置應(yīng)考慮軸在機(jī)器中有正確的位置、放置軸向竄動(dòng)以及軸受熱膨脹后不至于將軸承卡死等因素。本次設(shè)計(jì)的軸承配置方法是雙支點(diǎn)各單向固定，是用兩個(gè)反向安裝的圓錐滾子軸承，兩個(gè)軸承各限制一個(gè)方向的軸向移動(dòng)。安裝時(shí)，通過調(diào)整軸承外圈或內(nèi)圈的軸向位置，可使軸承達(dá)到理想的游隙或所要求的預(yù)緊程度。軸承的固定就直接用帶有氈油墊圈的軸承端蓋緊固在套杯上。所有的底座都是采用中碳非合金結(jié)構(gòu)鋼鑄造，鋼號(hào)45，這種鋼的工作條件允許與滾動(dòng)軸承配合，請(qǐng)載荷或者中等載荷，轉(zhuǎn)速低，沖擊和交變載荷不打，調(diào)質(zhì)后，保證有足夠的強(qiáng)度與硬度。整個(gè)設(shè)備是安裝固定在一個(gè)底板上，再將底板放置在一個(gè)柜子上，這樣的分體試放置，便于機(jī)架的位置調(diào)整與移動(dòng)。底板則采用鋼板制作，以提高和底座的固定配合。柜子的設(shè)計(jì)，一方面可以把顯示屏與攝像機(jī)還有電動(dòng)機(jī)的電源線拉導(dǎo)柜子里統(tǒng)一布線，提高安全度并節(jié)省空間，美觀設(shè)備，另外方便操作者操作時(shí)的操作高度，同時(shí)，可以儲(chǔ)備必要的工作零件，未檢查的料帶以及檢測(cè)出來的不合格產(chǎn)品。結(jié) 論通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我能夠?qū)镜闹R(shí)做進(jìn)一步的了解與學(xué)習(xí)，對(duì)資料的查詢與合理的應(yīng)用做了更深入的了解，本次進(jìn)行電子元件目檢測(cè)設(shè)備的設(shè)計(jì)，對(duì)我們?cè)诖髮W(xué)期間所學(xué)的課程進(jìn)行了實(shí)際的應(yīng)用與綜合的學(xué)習(xí)?；跈C(jī)械設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)的電子元件目檢設(shè)備解決了電子元件的分揀問題，縮短勞動(dòng)時(shí)間，提高了勞動(dòng)效率。根據(jù)設(shè)定選擇了合理的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)符合了設(shè)計(jì)的間歇性運(yùn)動(dòng)。通過了解設(shè)備的性能要求，設(shè)計(jì)更加人性化。由于本人設(shè)計(jì)水平有限，本設(shè)計(jì)在動(dòng)力部分參數(shù)的確定均采用以往的經(jīng)驗(yàn)，選材的合理性以及結(jié)構(gòu)中相關(guān)尺寸的確定也還存在欠缺。以上問題都可以作為本設(shè)計(jì)課題的改進(jìn)方向。致 謝隨著畢業(yè)論文的結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。我四年的大學(xué)生活也即將劃上一個(gè)圓滿的句號(hào)。四年大學(xué)的學(xué)習(xí)生活注定將成為我人生中的一段重要旅程。四年來，我的師長(zhǎng)、我的輔導(dǎo)員、我的同學(xué)給予我的關(guān)心和幫助，使我終身收益，我真心地感謝他們。