電子元件目檢設(shè)備

1、1 引 言1.1課題研究背景在世界經(jīng)濟(jì)一體化的大背景下，特別是20世紀(jì)90年代以來(lái)，由于世界電子工業(yè)的調(diào)整、信息技術(shù)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)電子元件的發(fā)展產(chǎn)生了巨大影，導(dǎo)致全球電子元件的產(chǎn)、銷增長(zhǎng)率均低于全球電子信息工業(yè)的產(chǎn)、銷增長(zhǎng)率；電子元件產(chǎn)、銷值在電子信息制造業(yè)中所占份額亦明顯下降。電子產(chǎn)業(yè)不得不朝著高精度化、高性能化、高復(fù)合化的方向發(fā)展，電子行業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)變得日趨激烈。1.2課題的研究意義基于電子行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，本課題的研究具有如下幾方面的意義:(1)新型電子元件體積微小、制造精密，通過(guò)傳統(tǒng)的目檢比較困難，通過(guò)該設(shè)備可以較輕松的對(duì)電子元件進(jìn)行檢測(cè)。(2)引進(jìn)設(shè)備需要花費(fèi)大量人力、物力和

2、財(cái)力，間接導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加。而該設(shè)備操作簡(jiǎn)單、成本低廉，可以很好的降低不必要的生產(chǎn)成本。(3)傳統(tǒng)電子元件依靠人工目檢，勞動(dòng)強(qiáng)度高、生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品利潤(rùn)少。通過(guò)該設(shè)備則可以明顯改善工人的勞動(dòng)條件，提高生產(chǎn)效率，增加產(chǎn)品利潤(rùn)。1.3課題研究的內(nèi)容基于機(jī)械設(shè)計(jì)理論，對(duì)電子元件目檢設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)提出合理的方案并進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。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)出組成該機(jī)構(gòu)的零部件的外形和基本尺寸，繪制相應(yīng)的裝配圖以及主要零部件圖。本課題重點(diǎn)解決的問(wèn)題有：(1).選擇合適的電動(dòng)機(jī)以解決料帶間歇運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題；(2).設(shè)計(jì)傳動(dòng)精度較高的傳動(dòng)裝置；(3).設(shè)計(jì)與載帶相嚙合的零件；(4)

3、.合理安排攝像頭位置，滿足目檢要求。2 總體方案設(shè)計(jì)2.1電子元件目檢設(shè)備的原理隨著使用者對(duì)電子元件多樣化的需求，如今電子元件的出貨作業(yè)已經(jīng)趨向“多種、少量、多次”的趨勢(shì)。于是，揀料作業(yè)量的增加成為必然的結(jié)果。電子元件生產(chǎn)過(guò)程中需按型號(hào)分揀元件，電子元件體積微小，不易看清和識(shí)別，若直接采用人工識(shí)別，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力而且效率低下。因此本課題擬設(shè)計(jì)一套電子元件目檢設(shè)備，其原理為：整套設(shè)備通過(guò)一個(gè)料帶放料機(jī)構(gòu)將電子元件放在料帶中，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輸送到攝像頭下，通過(guò)顯示屏放大，便于工人識(shí)別，將不同型號(hào)的電子元件分揀開(kāi)，同時(shí)控制電子元件放料和收料的速度。該設(shè)備可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)

4、確度。圖1-1 電子原件目檢設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1.原動(dòng)機(jī) 2.聯(lián)軸器 3.攝像頭 4傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 5料帶輪 6導(dǎo)料輪 7導(dǎo)軌2.2 設(shè)備運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)參數(shù)(1)料帶送料為間歇運(yùn)動(dòng)，每傳輸五個(gè)電子元件，停止2秒，便于操作者觀察；(2)電子元件傳輸速度v=10mm/s;(3)傳輸帶有效拉力F=500N。2.3 方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)表1.1 電子原件目檢設(shè)備設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)要 求內(nèi) 容1.功能要求1).裝料、收料效率高2).定位準(zhǔn)確3).傳輸穩(wěn)定2.結(jié)構(gòu)方面1).結(jié)構(gòu)新穎2).結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,緊湊3.材料方面1).材料耐磨性好2).價(jià)格便宜4.人機(jī)工程方面操作簡(jiǎn)單,造型美觀5.經(jīng)濟(jì)、使用安全方面1).盡量能在各種電子原件生產(chǎn)流

5、程中配套使用2).維護(hù)、安裝方便,工作可靠,使用安全3).總成本低廉在研究電子元件目檢測(cè)設(shè)備的設(shè)計(jì)方案時(shí)可以作如下分析：設(shè)備必須具備五個(gè)獨(dú)立的功能因素，即動(dòng)力、傳動(dòng)、傳輸、放料、收料共五個(gè)功能因素。列出能滿足上述五個(gè)功能因素可采用的技術(shù)措施(形態(tài))，組成設(shè)備設(shè)計(jì)的案的形態(tài)學(xué)矩陣（表 1.2）表1.2 電子原件目檢設(shè)備設(shè)計(jì)方案形態(tài)學(xué)矩陣功能因素技術(shù)措施（形態(tài)）1234A動(dòng)力異步電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)B傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)帶傳動(dòng)鏈傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)C傳輸齒狀輪針輪D放料料帶輪盤E收料料帶輪盤根據(jù)上表進(jìn)行組合可得=32種設(shè)計(jì)方案。其中，動(dòng)力所采用的原動(dòng)機(jī)，為了能夠符合設(shè)備要求的間歇性運(yùn)動(dòng)，所以采用步

6、進(jìn)電動(dòng)機(jī)，而且步進(jìn)電動(dòng)機(jī)體積小，重量輕，適用做于小設(shè)備的動(dòng)力系統(tǒng)。在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，齒輪傳動(dòng)的制造以及安裝精度要求高，價(jià)格較貴，且不宜用于傳動(dòng)距離過(guò)大的場(chǎng)合；帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，造價(jià)低廉以及緩沖吸振等特點(diǎn)，在機(jī)械傳動(dòng)中被廣泛應(yīng)用；鏈傳動(dòng)的制造與安裝精度要求較低，但是在兩根平行軸之間只能用于同向回傳的傳動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比，磨損后容易發(fā)生跳齒，工作時(shí)有噪音；蝸桿傳動(dòng)通常用于減速裝置。料帶的傳輸對(duì)于設(shè)備的要求由設(shè)計(jì)者決定，設(shè)計(jì)成齒狀輪形式的，只可以做同向傳動(dòng)。設(shè)計(jì)成針輪形式的，可以直接于料帶上的圓孔配合，能夠起到較好的固定跟傳動(dòng)作用。所以，方案上采用+D+E的組合。在帶傳動(dòng)中，

7、常用的有平帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)和同步帶傳動(dòng)等。平帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，帶輪也容易制造，在傳動(dòng)中心距比較大的情況下使用。V帶傳動(dòng)允許的傳動(dòng)比較大，結(jié)構(gòu)較緊湊，根據(jù)槽面摩擦的原理，在同樣的張緊力下，能產(chǎn)生比較大的摩擦力。同步帶靠嚙合傳動(dòng)，速比準(zhǔn)確，傳動(dòng)效率高，初張緊力小，壓軸力小，結(jié)構(gòu)緊湊，耐油，耐磨性好，安裝制造要求高。綜合以上比較，帶傳動(dòng)則選用同步帶傳動(dòng)，對(duì)于料帶體積小的特點(diǎn)傳動(dòng)比較精確。所以，這套電子元件目檢設(shè)備的方案如下，原動(dòng)機(jī)采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用同步帶傳動(dòng)，傳輸設(shè)備采用針輪，收料放料機(jī)構(gòu)采用料帶輪盤。3 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1原動(dòng)機(jī)的選定隨著數(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

8、，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣，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(lái)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)，因此適合作為數(shù)控系統(tǒng)的伺服元件。隨著混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生和應(yīng)用，其輸出功率和力矩不斷增加，成本與價(jià)格卻不斷降低，為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的推廣應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。例如計(jì)算機(jī)的外設(shè)、辦公自動(dòng)化中的打印機(jī)、傳真機(jī)的送紙機(jī)構(gòu)、打印頭、磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、數(shù)控機(jī)床、記數(shù)指示裝置、閥門控制、紡織機(jī)、繪圖機(jī)等均可應(yīng)用。傳統(tǒng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制方式多是采用單片機(jī)或PLC作為控制器產(chǎn)生脈沖，然后加上環(huán)形分配器、功率驅(qū)動(dòng)部分，最后連接電動(dòng)機(jī)，其中的軟

9、硬件實(shí)現(xiàn)都較復(fù)雜。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以其顯著的特點(diǎn)，在數(shù)字化制造時(shí)代發(fā)揮著重大的用途。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會(huì)在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電控制中一種常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的用途是將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移，它的的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作，控制信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn)生。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，控制換相順序，即通電控制脈沖必須嚴(yán)格按照一定順序分別控制各相的通斷。通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)即可以控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的?？刂撇竭M(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向，即給定工作方式正序換相通電，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，若按反序通電換相，則電機(jī)就反轉(zhuǎn)?？刂?/p>

10、步進(jìn)電機(jī)的速度，即給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個(gè)控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個(gè)脈沖，它會(huì)再轉(zhuǎn)一步，兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。同時(shí)通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)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(méi)有積累誤差(精度為100%)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開(kāi)環(huán)控制。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。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。它

11、涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)2。為解決料帶間歇運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，原動(dòng)機(jī)選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。根據(jù)已知條件，選擇的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的具體參數(shù)（如表2-1）。表2-1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的具體參數(shù)品 名(標(biāo)準(zhǔn)型)保持轉(zhuǎn)矩（）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J:額定電流（A/相）基本步距角（度）輸入電源勵(lì)磁方式重量（kg）生產(chǎn)廠家CRK569AP1.661.45相0.72DC24V10%2.5A微步1.3東方電機(jī)由于要求的電子原件傳輸速度極小，所以產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速也不高，電動(dòng)機(jī)通過(guò)編程調(diào)節(jié)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)可以滿足所需的傳輸速度。因?yàn)檗D(zhuǎn)速不高，所產(chǎn)生的扭矩也不高，滿足在電動(dòng)機(jī)的保持轉(zhuǎn)矩內(nèi)。安裝尺寸60mm。用螺絲將電動(dòng)機(jī)固定在安裝底座上；將電動(dòng)機(jī)朝B

12、方向處進(jìn)行安裝。圖2-1 電動(dòng)機(jī)的安裝3.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.2.1 同步帶傳動(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(méi)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，v<50m/s，P<300kw,i<10,對(duì)于要求同步的傳動(dòng)也可用于低速傳動(dòng)。根據(jù)本課題要求設(shè)計(jì)傳動(dòng)精度較高的傳動(dòng)裝置，同步

13、帶傳動(dòng)符合設(shè)計(jì)要求，它具有以下的優(yōu)點(diǎn)：a）無(wú)滑動(dòng)，能保證固定的傳動(dòng)比，本課題設(shè)計(jì)的傳動(dòng)比為1：1具要求傳動(dòng)精準(zhǔn)；b）預(yù)緊力較小，軸和軸承上所受的載荷小，本課題設(shè)計(jì)的軸尺寸本身比較小，所以所受載荷要求較??；c）帶的厚度小，單位長(zhǎng)度的質(zhì)量小，符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重量要求小的目的；d）帶的柔性好，故所用帶輪的直徑可以較小。同步帶主要用于要求傳動(dòng)比準(zhǔn)確的中、小功率傳動(dòng)中，適合本課題設(shè)計(jì)的小功率傳動(dòng)。3.2.2 同步帶的計(jì)算(1).功率P= (3-1)F傳輸帶有效拉力；V電子元件傳輸速度。 P=F.V=500N.0.01m/s=5W=0.005KW(2).扭矩 (3-2) P功率；n輸出軸的轉(zhuǎn)速。(3).設(shè)計(jì)

14、功率Pd設(shè)計(jì)工作情況，輕負(fù)荷傳送帶，原動(dòng)機(jī)為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，普通使用每日8-10小時(shí)。由簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（以下查表及查圖都由本冊(cè)查出，概不重復(fù)）表6-1-50查得工況系數(shù)=1.0。 (3-3)工況系數(shù)；P傳遞的功率。 =1.0×0.005 =0.005KW(4)選定帶型和節(jié)距根據(jù)功率Pd=0.005kW 轉(zhuǎn)速n 選擇帶型和節(jié)距。由于轉(zhuǎn)速暫不知道，根據(jù)料帶的尺寸（如圖3-2）則初定軸間距圖3-2 料帶的尺寸從而初定帶輪的節(jié)圓直徑dp=50mm, =3.823r/mm由圖表6-1-9選定XL型，節(jié)距Pb=5.08mm根據(jù)XL型和轉(zhuǎn)速由表6-1-51查得齒數(shù)Zmin=10(5).選取帶輪齒數(shù)Z

15、=32(6).由表6-1-45查得帶輪節(jié)圓直徑 dp=51.74mm 外圓直徑da=51.24mm(7).初定帶節(jié)線長(zhǎng)度 (3-4)=605.506mm軸間距dp節(jié)圓直徑由表6-1-41選帶長(zhǎng)代號(hào)250L =609.60.61mm帶長(zhǎng)上的齒數(shù)Zb=120(8).實(shí)際軸間距=+ (3-5)=224.094mm考慮到實(shí)際的操作幾臺(tái)，把軸間距設(shè)置位350mm。(9).帶輪的嚙合齒數(shù) (3-6)=19(10).額定基本功率 (3-7)由表6-1-52查得=50N m=0.022kg/m =0.0005kW(11).帶寬bs由表6-1-52查得XL型帶bs=9.5mm已知Zm=19由表6-1-53 查得

16、查得 Kz=1由表6-1-42查得帶寬代號(hào)位037 bs=9.5mm由表6-1-46查得標(biāo)準(zhǔn)同步帶輪最小輪寬b=12.2mm(12).作用在軸上的力Fr (3-8)=45N=3.82r/min=0.87272Nm(13).皮帶的張緊方法各種材質(zhì)的皮帶都不是完全的彈性體，在預(yù)緊力的作用下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)后，就會(huì)由于塑性變形而松弛，使預(yù)緊力F0降低。為了保證帶傳動(dòng)的能力，應(yīng)定期檢查預(yù)緊力的數(shù)值。如發(fā)現(xiàn)不足時(shí)，必須重新張緊，才能正常工作。皮帶張力過(guò)大時(shí)，會(huì)降低其壽命，張力過(guò)小時(shí)，可能會(huì)引起扭矩或沖擊負(fù)載而導(dǎo)致輪齒跳出帶輪槽，因此用手指按皮帶時(shí)，皮帶必須具有適當(dāng)?shù)膹埩?。?dāng)中心距不能調(diào)節(jié)時(shí)，可采用張

17、緊輪將帶張緊。張緊輪一般應(yīng)放在松邊的內(nèi)側(cè)，使只受單向彎曲。由于設(shè)計(jì)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中心距不好調(diào)整，所以采用張緊輪張緊（圖3-4）。張緊輪的輪槽尺寸與帶輪的相同，且直徑小于帶輪的直徑。圖3-4 張緊輪裝置張緊輪的輪槽尺寸與帶輪的相同，且直徑小于帶輪的直徑。張緊輪安裝在可以調(diào)整上下的支架上（圖3-5），可以任意調(diào)整預(yù)緊力大小，容易裝卸。圖3-5 張緊輪支架3.2.3放料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)用于盤卷料帶的塑膠輪盤（plastic reel）。由聚苯乙烯(PS, polystyrene)材料制成的。它可由一到三個(gè)部件組成。其顏色是不同的(藍(lán)色、黑色、白色或透明)，通常是可以再生使用的(大多數(shù)供應(yīng)商參與環(huán)境責(zé)任再生計(jì)劃

18、)。卷盤尺寸由EIA-481標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。蓋帶(cover tape)：通常，蓋帶是PET薄膜或膠膜層，薄膜的底部有膠。設(shè)計(jì)使用或者熱壓膠或者只是壓力來(lái)保證對(duì)裝料帶的持續(xù)封口。薄膜厚度，包括膠，為5065微米。帶卷(tape-and-reel) - 主要元件容器：典型的帶卷結(jié)構(gòu)都是設(shè)計(jì)來(lái)滿足現(xiàn)代工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的。有兩個(gè)一般接受的覆蓋帶卷包裝結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)。EIA-481 應(yīng)用于壓紋結(jié)構(gòu)(embossed)，而 EIA-468 應(yīng)用于徑向引線(radial leaded)的元件。到目前為止，對(duì)于有源(active)IC的最流行的結(jié)構(gòu)是壓紋帶 (embossed tape)。 壓紋帶卷(Embossed tap

19、e and reel)：多數(shù)有源IC是在壓紋帶卷的結(jié)構(gòu)中發(fā)運(yùn)的。該結(jié)構(gòu)由一個(gè)有封口蓋帶(cover tape)的裝料帶(carrier tape)組成。這種組合帶，裝載元件后，卷在一個(gè)盤上。帶盤放入波紋形的運(yùn)輸盒內(nèi)，用于運(yùn)輸和發(fā)貨。這種包裝結(jié)構(gòu)的三個(gè)元素是裝料帶、蓋帶和卷盤。 裝料帶(carrier tape)：圖四顯示裝料帶的基本外形和尺寸標(biāo)簽。通常，裝料帶由聚苯乙烯(PS, polystyrene)或聚苯乙烯疊層薄片制成。位成型的膠片厚度為0.20.4mm，取決于料帶所裝載元件的大小與重量。裝料帶的設(shè)計(jì)主要由元件長(zhǎng)度、寬度與厚度來(lái)決定。元件尺寸是裝料帶工業(yè)尺寸變量的基礎(chǔ)。3.2.4 導(dǎo)料帶

20、輪的設(shè)計(jì)導(dǎo)料帶輪是作為放料機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的銜接，也是作為傳送料帶的重要部件（圖3-10），它不僅能夠起到傳動(dòng)的作用，還可以使料帶的傳輸位置較精確，不至于在傳輸過(guò)程中，偏離軌道，造成定位不準(zhǔn)，影響檢測(cè)結(jié)果。由于料帶上有一排小的圓孔，所以在導(dǎo)料帶機(jī)構(gòu)上設(shè)計(jì)成有一周凸起的小圓軸，用來(lái)與料帶上這些小孔配合定位，能夠起到很好的定位與傳動(dòng)。因?yàn)榭缀苄?，所以設(shè)計(jì)成的導(dǎo)料帶機(jī)構(gòu)形似一針輪。輪體是鑄造出來(lái)后，針再通過(guò)錫焊接的方式焊接在輪體上。通過(guò)料帶上圓孔之間的距離，設(shè)計(jì)針輪上的針之間的距離，針的直徑比孔的直徑略小，為了能使孔能順利的與針銜接上，針的數(shù)量為30，實(shí)際上料帶與針輪嚙合只有針輪的上部分，針輪主要起到

21、傳輸作用。針輪體積的設(shè)計(jì)盡量較?。▓D3-12），避免針焊接在輪上，針與針之間距離產(chǎn)生的圓周累積誤差，減小針與料帶孔嚙合的尺寸誤差，避免出現(xiàn)針與孔嚙合不上。 圖3-12 針輪尺寸3.3 軸的計(jì)算3.3.1 軸的參數(shù)計(jì)算輸出軸上的功率P=0.005KW，轉(zhuǎn)速n=3.82r/min, 轉(zhuǎn)矩T=827.78N· mm初步確定軸的最小直徑 ，選取軸的材料為45號(hào)剛，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)15-3，取A=103外伸軸，許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力大，A取較小輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩,考慮到轉(zhuǎn)矩很小，故取KA=1.3,則

22、： (3-9) =1.3×827.78N·mm =1076.114N·mm按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)GB5014-85或手冊(cè)，選用LX1型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為250000N·mm。半聯(lián)軸器的孔徑d12mm；故取=12mm；半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L32mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L1=27mm。3.3.2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(3)為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，I-II軸端右端需制出一軸肩，故取-段的直徑16mm；左端用軸端擋圈定位,按軸端直徑取擋圈直徑D20mm

23、。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L1=27mm,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I-II段的長(zhǎng)度應(yīng)比 L1 略短一些,現(xiàn)取= 24mm。(4)初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用。故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)16mm，由軸承產(chǎn)品目錄中選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30204，其尺寸為d×D×T=20×47×15.25, 故=20mm。潤(rùn)滑方式采用脂潤(rùn)滑。右端滾動(dòng)軸承采用套筒進(jìn)行定位。定位套筒高度h=5mm。 (5)取安裝帶輪處的軸段-的直徑=24mm；帶輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知

24、帶輪輪轂的寬度為12.4mm，為了使套筒端面可靠地壓緊帶輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取=12mm。帶輪的右端采用套筒定位，套筒高度h>0.07d套筒寬度取14mm，取h=5mm,則軸環(huán)處的直徑=20mm。軸環(huán)寬度b1.4h,取=25mm。即套筒輪轂寬度加上軸承寬度，則=25mm。(6) 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=13.5mm ，故取=28mm；=28mm；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（圖3-10）。3.3.3

25、 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b×h=8×7(GB1095-79)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為8mm(標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見(jiàn) 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4×4×15，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(guò)渡配合來(lái)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4×4×4。3.3.4確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為1×45°，各軸肩處的圓角半徑R=1mm。圖

26、3-10 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.3.5求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖，作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖(圖 3-11)。在安裝針輪的位置，軸所受的力很小，忽略不及，所以不考慮在計(jì)算范圍里。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)中查取圖示中的a值。對(duì)于30204型圓錐滾子軸承。由手冊(cè)中查得a=11mm。因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距L2+L3= =40.4mm。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩、扭矩圖和計(jì)算彎矩圖。載 荷水平面H垂直面V支反力F=15N=22.5N彎矩M=303=454.5總彎矩扭矩TT=872.78 圖3-11 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖3.3.6 軸承的校核軸承受到徑向載荷，將軸系部件受到的空間力系分解成鉛垂面(圖 3-

27、12)和水平面兩個(gè)平面(圖3-13)力系.由力分析可知: +=45N=22.5N+=30N=15N 圖3-12 鉛垂面受力圖 圖3-13 水平受力圖軸承受到的徑向載荷=27.04N=27.04N軸承的派生軸向力Fd=Fr/(2Y) （3-14）=/(2Y)=27.04/21.7=7.95N=/(2Y)=27.04/21.7=7.95N式中Y計(jì)算系數(shù),由機(jī)械設(shè)計(jì)課程手冊(cè),表6-7查得Y=1.7被壓緊的軸承所受總軸向力=+=0+7.95N放松軸承2只受其本身派生軸向力=7.95N求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和=0.294<e=0.294<e式中e計(jì)算系數(shù),由機(jī)械設(shè)計(jì)課程手冊(cè),表6-7查得e=0.3

28、5所以=27.04N=27.04N計(jì)算軸承壽命 (3-15)=hC基本額定靜載荷P當(dāng)量動(dòng)載荷3.3.7鍵的校核一般8級(jí)以上精度的有定心精度要求，應(yīng)選用平鍵聯(lián)接。鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)(第七版)表6-2查得需用擠壓應(yīng)力=100120MPa，取其平均值，=110MPa。(1)聯(lián)軸器與軸輪轂的聯(lián)接鍵計(jì)算根據(jù)d=12mm從機(jī)械設(shè)計(jì)(第七版)表6-1查得鍵的截面尺寸為：寬度b=4mm，高度h=4mm。由輪轂寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng)L=15mm（比輪轂寬度小些）。鍵的工作長(zhǎng)度=L-b=15-4=11mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.54=2mm。由 （3-16）=6.12M

29、Pa<=110MPa（合適）可見(jiàn)聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度足夠。(2)帶輪與軸輪轂的聯(lián)接鍵計(jì)算由于帶輪的帶寬相對(duì)較小，所以鍵槽用盤銑刀銑出。所以采用平頭平鍵。根據(jù)d=24mm從機(jī)械設(shè)計(jì)(第七版)表6-1查得鍵的截面尺寸為：寬度b=8mm，高度h=7mm。由輪轂寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng)L=8mm（比輪轂寬度小些）。鍵的工作長(zhǎng)度=L=8mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.58=4mm。 （3-17）=4.36MPa<=110MPa（合適）可見(jiàn)聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度足夠。(3)針輪與軸輪轂的聯(lián)接鍵計(jì)算此處是針輪直接與軸端的聯(lián)接，所以采用單圓頭平鍵。根據(jù)d=12mm從機(jī)械設(shè)計(jì)(第七版)表6-1

30、查得鍵的截面尺寸為：寬度b=4mm，高度h=4mm。由輪轂寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng)L=6mm（比輪轂寬度小些）。鍵的工作長(zhǎng)度=L =62=4mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.54=2mm。由： （3-18）=18.18MPa<=110MPa （合適）可見(jiàn)聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度足夠。軸2的設(shè)計(jì)相對(duì)軸1少了與聯(lián)軸器聯(lián)接的軸段，其余各軸端均與軸1相同，所選軸上零件也一致。3.4機(jī)架和導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)3.4.1料帶軌道組件當(dāng)料帶由送料機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)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，

31、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。3.4.2 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(lái)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(lái)緊固。放料機(jī)構(gòu)通過(guò)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(lái)緊固。當(dāng)料帶從放料機(jī)構(gòu)輸出，經(jīng)過(guò)導(dǎo)料輪，然后與針輪連接。針

32、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(lái)說(shuō)，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(guò)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3。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

33、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(lái)的不合格產(chǎn)品。4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 控制系統(tǒng)方案確定無(wú)論是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)還是料帶的運(yùn)動(dòng)都離不開(kāi)控制系統(tǒng)的控制。如今主流的控制方法主要有：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制、PC機(jī)控制、DCS控制和PLC控

34、制等。他們體積小、重量輕、但功能強(qiáng)大可以實(shí)現(xiàn)許多復(fù)雜產(chǎn)品的加工控制，同時(shí)，他們又各有不同。如圖單片機(jī)控制系統(tǒng) PC機(jī)控制系統(tǒng)DCS控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)本質(zhì)區(qū)別基于芯片級(jí)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)時(shí)控制集4c技術(shù)于一身的監(jiān)控系統(tǒng)基于板級(jí)或模塊級(jí)的系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)一些小型的智能控制生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)控制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生產(chǎn)線精確控制運(yùn)行速度快快一般快操作性簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單復(fù)雜簡(jiǎn)單維護(hù)方便困難非常困難方便適用場(chǎng)合家電產(chǎn)品、智能化儀器、玩具、批量生產(chǎn)的控制器產(chǎn)品大型工業(yè)控制設(shè)備大規(guī)模的連續(xù)過(guò)程控制場(chǎng)合，如石油、電力單機(jī)電氣控制系統(tǒng)、制造自動(dòng)化和過(guò)程控制穩(wěn)定性良好良好良好高為了滿足該設(shè)計(jì)操作簡(jiǎn)單、成本低廉、維護(hù)方便、

35、穩(wěn)定性好的要求，故該設(shè)計(jì)選用PLC。PLC（又稱為可編程控制器），它是一種隨著社會(huì)要求制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求做出迅速反應(yīng)，能生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量產(chǎn)品而出現(xiàn)的能完成特殊任務(wù)的微型工業(yè)控制機(jī)構(gòu)。4.2. PLC概述PLC應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便已廣泛的應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程中自動(dòng)控制系統(tǒng)中。PLC在其他領(lǐng)域，例如民用和家庭自動(dòng)化的應(yīng)用也得到了迅猛發(fā)展。PLC應(yīng)用面之廣、普及度之高是其他計(jì)算機(jī)控制設(shè)備無(wú)法比擬的， PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。它的特殊功能模塊還可以完成某些特殊功能。（1）CPU模塊主要由微處理器和存儲(chǔ)器組成。在PLC控制系統(tǒng)中，

36、CPU模塊相當(dāng)于人的大腦和心臟，他不斷的采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出。（2）存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。（3）輸入模塊和輸出模塊簡(jiǎn)稱為IO模塊，相當(dāng)于人的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來(lái)接受和采集輸入信號(hào)，開(kāi)關(guān)量輸入模塊用來(lái)接收從按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、數(shù)字撥碼等來(lái)的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)；輸出模塊用來(lái)控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。PLC外部的輸入、輸出電路的電源電壓較高，從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能損壞CPU模塊中的元器件，或使PLC不能正常工作。在IO模塊中，用光耦合器、光敏晶閘管、小型繼電器等元件來(lái)隔離PLC的內(nèi)部電路和外部電路的IO電路。IO模塊除了

37、傳遞信號(hào)外、還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。（4）編程器用來(lái)生成用戶程序，并用它來(lái)編輯、檢查、修改用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行情況。手持式編程器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序，因此又叫做指令編程器。他的體積小，價(jià)格便宜一般用來(lái)給小型PLC編程，或者用于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)。另外PLC還具有編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)、功能強(qiáng)大、性價(jià)比高、硬件配套齊全、用戶使用方便適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高抗干擾能力強(qiáng)及維修方便的特點(diǎn)。4.3 PLC選型目前，世界上有200多個(gè)廠家生產(chǎn)300多種PLC產(chǎn)品，比較著名的有美國(guó)的AB、日本的三菱、松下電工、德國(guó)的西門子、法國(guó)的SCHNEIDER公司等。在同類PLC產(chǎn)品中尤其以西

38、門子公司的產(chǎn)品最為出眾。西門子公司的PLC產(chǎn)品又包括S7-200S7-300S7-500等，然S7-500在日常生產(chǎn)生活中不太常見(jiàn)，故不選用S7-500。S7-200與S7-300在硬件方面的主要區(qū)別有：（1）S7-200系列是整體式的，而S7-300是模塊化的。S7-200的CPU模塊、I/O模塊和電源模塊都在一個(gè)模塊內(nèi)；而S7-300系列的，從電源，I/O，CPU都是單獨(dú)模塊的。但是這么說(shuō)容易讓人誤解200系列不能擴(kuò)展，實(shí)際上200系列可以擴(kuò)展，只不過(guò)買來(lái)的CPU模塊集成了部分功能，一些小型系統(tǒng)不需要另外定制模塊，200系列的模塊也有信號(hào)、通信、位控等模塊。（2）S7-200系列的機(jī)架，稱

39、之為導(dǎo)軌；為了便于分散控制，300系列的模塊裝在一根導(dǎo)軌上的，稱之為一個(gè)機(jī)架，與中央機(jī)架對(duì)應(yīng)的是擴(kuò)展機(jī)架，機(jī)架還在軟件里反映出來(lái)。（3）S7-200系列的同一機(jī)架上的模塊之間是通過(guò)模塊正上方的數(shù)據(jù)接頭聯(lián)系的；而300則是通過(guò)在底部的U型總線連接器連接的。（4）S7-300系列的I/O輸入是接在前連接器上的，前連接器再接在信號(hào)模塊上，而不是I/O信號(hào)直接接在信號(hào)模塊上，這樣可以更換信號(hào)模塊而不用重新接線。（5）S7-200系列的部分CPU帶有特殊用途的接口，S7-300系列則沒(méi)有該類型的接口。S7-200與S7-300在軟件方面的主要區(qū)別有：（1）S7-200系列用的是STEP7-Micro/W

40、IN32軟件；S7-300使用的是STEP7軟件，兩個(gè)軟件之間具有明顯的不同，前者可以完成很多后者不能完成的任務(wù)。（2）S7-300系列的編程語(yǔ)言有三種語(yǔ)句表（STL）、梯形圖（LAD）、功能塊圖（FBD）；S7-200系列的除了這三種外，還有結(jié)構(gòu)化控制語(yǔ)言和圖形語(yǔ)言，其中結(jié)構(gòu)化控制語(yǔ)言、還是一種高級(jí)語(yǔ)言。（3）S7-200軟件提供了一些數(shù)據(jù)塊來(lái)對(duì)應(yīng)每一個(gè)功能塊（Function Block-FB），稱之為Instance nod。而S7-300則沒(méi)有此功能。（4）S7-300能進(jìn)復(fù)雜的自定義，S7-200可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的自定義，但該課題中用到的是一些并不復(fù)雜的控制指令，如電機(jī)的間歇運(yùn)

41、動(dòng)。 （5）S7-300中提供了累加器（ACCU）和狀態(tài)字寄存器、診斷緩沖區(qū)，與單片機(jī)（MCU）的結(jié)構(gòu)非常相近；S7-200系列中沒(méi)有ACCU或者用得很少，可見(jiàn) S7-300適于在一些復(fù)雜的控制系統(tǒng)中使用，用來(lái)完成一些復(fù)雜的控制。綜上所述: S7-200具有極高的可靠性、豐富的指令集和內(nèi)置的集成功能、強(qiáng)大的通信能力和品種豐富的擴(kuò)展模塊。S7-200可以單機(jī)運(yùn)行，用于替代繼電器控制系統(tǒng)，也可以用于復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。由于他有極強(qiáng)的通信功能，在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮其作用。S7-200在我國(guó)占有很大的市場(chǎng)份額，而且性價(jià)比高。故選用s7-200作為控制元件。4.4 I/O端口的擴(kuò)展生產(chǎn)中用的S

42、7-200的主機(jī)模塊有很多，例如：(1)CPU221；本機(jī)集成6輸入4輸出，無(wú)擴(kuò)展能力，程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量較小。(2)CPU222；本機(jī)集成8輸入6輸出，最多可以擴(kuò)展2個(gè)模塊。(3)CPU224；本機(jī)集成14輸入10輸出存儲(chǔ)容量較大，可以有7個(gè)擴(kuò)展模塊，內(nèi)置時(shí)鐘有強(qiáng)大的模擬量和高速技術(shù)的處理能力，是使用最多的S7-200產(chǎn)品。該設(shè)計(jì)的輸入輸出端口需要實(shí)現(xiàn)的功能主要有：控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)與停止、顯示器的運(yùn)行與停止、攝像頭的攝像，等等。為了防止輸入輸出接口不能滿足實(shí)際需求，故應(yīng)采用IO口擴(kuò)展以滿足特殊需要。S7-200PLC常見(jiàn)的IO模塊有:(1)輸入擴(kuò)展模塊EM221:共3種產(chǎn)品，即8點(diǎn)和16點(diǎn)

43、DC、8點(diǎn)AC。(2)輸出擴(kuò)展模塊EM222：共5種產(chǎn)品，即8點(diǎn)DC和4點(diǎn)DC、8點(diǎn)AC、8點(diǎn)繼電器和4點(diǎn)繼電器。(3)輸入輸出混合模塊EM223：共6種產(chǎn)品其中DC輸入輸出有三種，以及對(duì)應(yīng)的三種輸入輸出點(diǎn)數(shù)。(4)模擬量輸入擴(kuò)展模塊EM231：產(chǎn)品類型多且熱電阻和熱電偶可以直接連接到模塊上而不需要用變送器對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)電流或電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換，模塊上具有熱電阻和熱電偶信號(hào)選擇開(kāi)關(guān)，熱電偶還具有冷補(bǔ)償功能。(5)模擬量輸出擴(kuò)展模塊EM232：只有一種2路模擬量輸出的擴(kuò)展模塊產(chǎn)品。(6)模擬量輸入輸出擴(kuò)展模塊EM235：只有一種4路AI路AO的產(chǎn)品。主機(jī)模塊與各IO擴(kuò)展模塊的連接方式如圖。綜上所述本設(shè)計(jì)

44、采用CPU224模塊和EM231來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的控制。4.5 電氣控制電路順序功能圖梯形圖4.6步進(jìn)送料為了方便對(duì)電子元件進(jìn)行目檢，因此該設(shè)計(jì)采用間歇運(yùn)動(dòng)的方式進(jìn)行送料。而直流與交流電動(dòng)機(jī)都不適合做間歇運(yùn)動(dòng)，故采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)則由PLC進(jìn)行精確控制。計(jì)數(shù)器選用遮光式紅外計(jì)數(shù)器，其工作原理為：利用紅外發(fā)光管發(fā)射紅外線，紅外接收管接收此紅外線，并將其放大、整流形成高電平信號(hào)。當(dāng)有人或物擋住紅外光時(shí)，接收管沒(méi)有接收到紅外信號(hào)，放大器將輸出低電平，同時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)這個(gè)低電平脈沖，并經(jīng)譯碼驅(qū)動(dòng)電路使數(shù)碼管顯示數(shù)值。這樣就得到要統(tǒng)計(jì)的人或物的數(shù)量。計(jì)數(shù)范圍在0999之間，如果需

45、要還可擴(kuò)展。步進(jìn)送料實(shí)現(xiàn)過(guò)程：按下電源按鈕接通電源，PLC開(kāi)始運(yùn)行，PLC每發(fā)出一個(gè)一個(gè)脈沖信號(hào)步進(jìn)電機(jī)就移動(dòng)一個(gè)角位移，同時(shí)導(dǎo)料輪和帶輪也同時(shí)移動(dòng)相應(yīng)的角位移，傳送帶則移動(dòng)一個(gè)線位移，傳送帶上的電子元件跟著移動(dòng)相應(yīng)的線位移。到達(dá)攝像頭下時(shí)人就可以通過(guò)顯示器檢測(cè)電子元件了，通過(guò)顯示器的放大作用，將不同型號(hào)的電子元件分揀開(kāi)。同時(shí)為了方便人更好的觀察電子元件，通過(guò)PLC定時(shí)器和遮光式紅外計(jì)數(shù)器設(shè)定每傳送5個(gè)電子元件停2秒。當(dāng)計(jì)數(shù)器數(shù)字累計(jì)達(dá)到5或5的整數(shù)倍時(shí)，PLC定時(shí)器便會(huì)接收到一個(gè)電脈沖信號(hào)，定時(shí)器便會(huì)給控制系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)延時(shí)2秒的反饋信號(hào)，控制系統(tǒng)于是發(fā)出一條控制指令給步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)

46、動(dòng)2秒，2秒以后定時(shí)器發(fā)出一條脈沖信號(hào)給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)則給步進(jìn)電機(jī)和遮光式紅外計(jì)數(shù)器各發(fā)出一條控制指令，步進(jìn)電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)、計(jì)數(shù)器繼續(xù)計(jì)數(shù)，如此循環(huán)知道將所有電子元件檢測(cè)完畢。 結(jié)論至此，電子元件目檢設(shè)備結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)已基本完成，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中認(rèn)真的對(duì)每個(gè)零件進(jìn)行了研究、分析、比較、計(jì)算，通過(guò)反復(fù)推敲直到設(shè)計(jì)出符合要求的最佳效果。基于機(jī)械設(shè)計(jì)理論，對(duì)電子元件目檢設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)提出合理的方案并進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。解決了電子元件的分揀問(wèn)題，同時(shí)達(dá)到了對(duì)電子元件進(jìn)行目檢的效果。在根據(jù)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的要求選擇了合理的原動(dòng)機(jī)，并選擇了合理的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)符合了傳輸運(yùn)動(dòng)的要求。通過(guò)了解設(shè)備的性能要求，設(shè)計(jì)更

47、加人性化。在整體設(shè)計(jì)上更符合現(xiàn)代化生產(chǎn)要求，不僅提高工人工作效率，而且減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度并提高工作的準(zhǔn)確度。從各方面考查，本電子元件目檢設(shè)備具有合格的設(shè)計(jì)水平，有著很大的生產(chǎn)和運(yùn)用價(jià)值。特別在原動(dòng)機(jī)的選定計(jì)算和同步帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算上參閱了大量的信息資料，進(jìn)行了反復(fù)的計(jì)算、比較才完成了電動(dòng)機(jī)和同步帶輪的設(shè)計(jì)。在目前國(guó)內(nèi)機(jī)械市場(chǎng)，這種小型的設(shè)備能夠提高生產(chǎn)效率,通過(guò)自主創(chuàng)新,將來(lái)有可能會(huì)有很大的市場(chǎng)需求量，而市場(chǎng)有的多是早期設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，技術(shù)含量不高。本設(shè)備因有著體積小、功能全、穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，故有著廣闊的市場(chǎng)前景。但作為一種開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，未能得到進(jìn)一步的改進(jìn)，肯定存在某些方面的不足。并且受國(guó)內(nèi)電子元件的品種

48、和性能的限制，新的電子技術(shù)在此未能得到廣泛的運(yùn)用。同時(shí)，在設(shè)計(jì)當(dāng)中難免會(huì)存在一些問(wèn)題，在沒(méi)有進(jìn)行實(shí)際的操作之前肯定會(huì)存在很多沒(méi)能考慮詳盡的因素。所以，有很多結(jié)構(gòu)還是需要改進(jìn)的。希望本課題的設(shè)計(jì)能夠符合現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的應(yīng)用。 致 謝一學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在此特別感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師。指導(dǎo)老師耐心熱情的指導(dǎo)幫助了我，從幫我擬定畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)書(shū)并細(xì)心的解說(shuō)此次電子元件目檢設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要流程，到設(shè)計(jì)當(dāng)中各個(gè)部分出現(xiàn)的問(wèn)題，包括機(jī)構(gòu)的形狀尺寸，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理，還有零件的設(shè)計(jì)計(jì)算等問(wèn)題。指導(dǎo)老師都是不辭辛苦，在第一時(shí)間為我解答，并很負(fù)責(zé)任的定期做檢查，及時(shí)提出發(fā)現(xiàn)的新問(wèn)題，監(jiān)督設(shè)計(jì)的進(jìn)度。嚴(yán)格要求設(shè)

49、計(jì)的進(jìn)度計(jì)劃和任務(wù)要求，主動(dòng)為我們?cè)O(shè)計(jì)的題目做了大量的調(diào)查工作，花費(fèi)了不少心血和精力。過(guò)半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)?？粕漠厴I(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。指導(dǎo)老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是指導(dǎo)老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。除了敬佩老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和

50、工作。 其次要感謝我的同學(xué)對(duì)我無(wú)私的幫助，特別是在軟件的使用方面，正因?yàn)槿绱宋也拍茼樌耐瓿稍O(shè)計(jì)，我要感謝我的母校，是母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過(guò)課的每一位老師，是你們教會(huì)我專業(yè)知識(shí)。在此，我再說(shuō)一次謝謝！謝謝大家！。 參考文獻(xiàn)1 王德東、李效忠、徐雪盟.電子電氣產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜述J.電子機(jī)械工程,2004.2 凌均淑.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用及驅(qū)動(dòng)方式J電氣時(shí)代.2005.08.3 璞良貴、紀(jì)明剛.機(jī)械設(shè)計(jì)(第七版)M. 北京:高等教育出版社,2001.4 璞良貴、紀(jì)明剛.機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)指南(第四版)M. 北京:高等教育出版社,2000.5 龔天軍、賀地求、符榮華.

51、零件分揀機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.中國(guó)汽車制造技術(shù).2006.12.6 林穎、曾志新、孫延.Pro/ENGINEER快速入門及應(yīng)用專著/編著.北京:電子工業(yè)出版社,2000.8.7 李希誠(chéng)、李弦泊編著.機(jī)械結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)圖冊(cè)M.上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社,1996.5.8 李忠杰、寧守信.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用技術(shù)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1988.12.9 祝凌云、李斌、白雁均.Pro/ENGINEER野火2.0版入門指南M.北京:人民優(yōu)點(diǎn)出版社,2005.10 盧耀祖、鄭惠強(qiáng).機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)M.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,2004.11 機(jī)構(gòu)（機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)）專著北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.12 彭文生.機(jī)械設(shè)計(jì)(第

52、一版).武漢:華中理工大學(xué)出版社,2001.13 廖念釗. 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)M. 北京:中國(guó)計(jì)量出版社,1995.14 呂仲文主編.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.15 吳宗澤主編.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1988,4附 錄Step with the same1 belt Overview Belt is a strong rope or glass fiber layer, covered wit

53、h polyurethane or neoprene rubber ring belt, toothed belt made within weeks, to engagement with the toothed pulley.Synchronous transmission, the transmission ratio accurate axial f

54、orce on a small, compact, oil, wear resistance, anti-aging performance, generally temperature -20  -80 , v <50m / s, P <300kw, i <10, the required synchronizatio

55、n of the transmission can also be used for low speed transmission. Synchronous belt integrated a belt drive, chain drive and gear strengths. Rotation by toothed and wheel of alveolar engages to pass dynamic .Belt drive transmissio

56、n ratio with accurate, non-slip, get a constant speed ratio, drive smoothly, can absorb vibration, noise, transmission ratio range, usually up to 1:10. Allow line speeds 

57、up to50M / S, transfer power from a few watts to hundreds of kilowatts. High transmission efficiency, generally up to 98%, compact, suitable for multi-axis drive, no 

58、;lubrication, no pollution, it canbe allowed to have more pollution and poor working conditions under the normal work place. This product is widely used in textiles, mach

59、ine tools, tobacco, communication cables, light industry, chemical industry, metallurgy, instrumentation, food, mining, oil and auto industries of various types of mechanical transmission.&#

60、160; 2 belt features (1)drive accurate work without sliding, with a constant transmission ratio.(2)smooth transmission, buffer, damping capacity, low noise. (3)transmission, high efficiency, 

61、;up 0.98, energy saving effect is obvious. (4)easy maintenance, no lubrication, maintenance costs low. (5)can be used for long distance transmission, center distance up to 10m or more. Category 3 timing belt 3.1 The trapezoidal tooth timing beltSub-trapezoidal tooth timi