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1、 专业 专注 自动沾锡装置设计毕业论文自动沾锡装置设计毕业论文 目目 录录 摘 要 7 ABSTRACT 8 第 1 章 绪 论 11 1 1 本论文的背景和意义 11 1 2 本论文的理论知识 13 1 3 本章小结 14 第 2 章 沾锡装置的总体设计 15 2 1 执行机构的选择 15 2 2 驱动机构的选择 15 2 3 传动机构的选择 16 2 4 机械手的基本形式的选择 18 2 5 沾锡装置的主要部件及其运动 19 2 6 机械手的技术参数 21 2 7 本章小结 22 第 3 章 机械手部分的设计 23 3 1 机械手设计的要求 23 3 2 典型的手部结构 23 3 3 机械
2、手的设计计算 23 3 4 手爪的夹持围计算 25 3 5 滑动丝杠的设计 26 3 6 齿轮的设计 30 3 6 1 选择齿轮的材料 确定许用应力 30 3 6 2 齿面接触疲劳强度的设计计算 31 3 6 3 齿根弯曲疲劳强度校核计算 33 3 6 4 齿轮其他主要尺寸计算 34 3 7 电机的选型 37 专业 专注 3 8 辅助的三维图 38 3 9 本章小结 39 第 4 章 直臂部分的设计 40 4 1 手臂的结构的选择 40 4 2 滚珠丝杠的设计 41 4 3 电机的选型 45 4 4 辅助的三维图 46 4 5 本章小结 47 第 5 章 横臂部分的设计 48 5 1 手臂的结
3、构的选择 48 5 2 滚珠丝杠的设计 48 5 3 电机的选型 52 5 4 辅助的三维图 53 5 5 本章小结 54 第 6 章 吹锡装置 55 6 1 辅助的三维图 57 6 2 本章小结 57 第 7 章 总结 58 致 谢 60 参考文献 61 附录 1 外文翻译 62 中文译文 75 完 85 专业 专注 第 1 章 绪 论 1 1 本论文的背景和意义 在我国 沾锡机还没有被广泛应用 好多沾锡企业仍然在使用手工沾 锡 波峰焊沾锡 而沾锡机的生产研制厂家也很少 主要有添翼电子的 TY J01 市捷先达科技的 JXD 3300 等 但沾锡机在国有广阔的市场 已经使 不少厂家开始自行研
4、制性能更好的沾锡机 所以 在未来几年 随着沾锡 机性能提高 必将会被我国的沾锡企业普遍应用 图 1 1 JXD 3300 沾锡机主要有以下特点 1 操作简单 任何人员都可以熟练操作 而且还可以减少人员配备 专业 专注 2 沾锡效率高 20 秒之完成一次沾锡 一次可以沾锡多块电路板 3 沾锡质量高 用 JXD 3300 沾锡 只需沾锡一次即可 焊点饱满 管脚沾锡少 减少焊锡消耗 减少补焊工作量 4 不易出现元件倾斜和脱落等情况 5 具有助焊剂预热功能 使焊点更加饱满 电路板不变形 板面更 加干净 不炸锡 6 高温氧化产生的锡渣少 一天 10 小时产生的锡渣不超过 1KG 远 远小于波峰焊 7 耗
5、电少 每小时耗电不超过两度电 2KW h 8 具有定时开关机功能 延长工作时间 9 可以沾锡任意管脚长短的电路板和任何形状的电路板 对于比较 大和比较重的电路板沾锡更具优势 10 设备成本低 低于两万元 11 沾锡时间 沾锡角度 沾锡温度 刮除锡面氧化物时间任意可调 目前 沾锡机的发展空间还很大 在激烈的社会竞争中 各个国家都 在积极利用各种方案把沾锡效率和能源节约加以改进 所以在沾锡机上的 新技术不断应用 但是总的趋势有以下几点 1 提高沾锡机的自动化程度是未来发展的必然趋势 传统的手工沾锡和波峰焊沾锡方式 在很大程度上影响了生产效率 传统沾锡方式在能源上也造成了很大的浪费 现在的沾锡机在沾
6、锡之后的 清洗工序 还是手工操作 这样做不仅浪费大量的人力物力 更严重的是 要是有毒的污物让人工清理 对人体有严重的伤害 为此 从上料系统开 始直至清洗完毕都应由机械工具自动完成 实现沾锡机的自动化 2 高效率 高可靠性的发展 专业 专注 在现有的沾锡机设备中 各工位的自动化得到了迅速的改进与提高 所以 以后沾锡机设计改造的必然是基于提高产品质量 改善劳动条件 减轻劳动强度 不断提高机械化水平的理论来进行研究与开发 在我国 随着机电一体化的高速发展 目前机械基本满足了以上的要求 但是与发 达中国家相比还是有一定的差距的 在各种方面都亟需迅速的改进与提高 由于我们起步较晚 目前国沾锡机的研制并不
7、很成熟 沾锡主要依靠 手工作业 生产效率低 工人劳动强度比较大 严重危害人类身体健康 本课题主要研究方向是使国的沾锡机朝自动化程度更高的方向发展 这对 于提高我国机械制造和能源节约方面有很大意义 所以本课题的研究对于 国家 企业来讲是很必要的 有着重大的意义 1 2 本论文的理论知识 现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而 在设计领域发展起来的一门新兴的多交叉学科 它是以设计产品为目标的 一个知识群体的系统 换句话说 它是为了适应市场剧烈竞争的需要 提 高设计质量和缩短设计周期 以及推动计算机在设计中的广泛应用 于 20 世纪 60 年代在设计领域相继诞生与发展的一系
8、列新兴学科的集成 其种类 繁多 容广泛 目前它的容主要包括优化设计 可靠性设计 设计方法学 计算机辅助设计 动态设计 有限元法 工业艺术造型设计 人机工程 并行工程 价值工程 反求工程设计 模块化设计 相似性设计 虚拟设 计 疲劳设计 三次设计等 在运用它们进行设计时 一般都以计算机作 为分析 计算 综合 决策的工具 这些容汇集了一个设计学的新体系 即现代设计 本次设计任务是沾锡机的设计 主要采用计算机辅助设计 优化设计 和有限元法等方法进行研究 通过系统化的设计方法 把设计对象看作一 专业 专注 个完整的技术系统 然后用系统工程方法对各要素进行分析和综合 使系 统部协调一致 并使系统与环境相
9、互协调 以获得整体最优设计 1 3 本章小结 本章介绍了毕业设计的基本情况 发展前景和设计的目的 并介绍了 沾锡装置的设计思路和方法 专业 专注 第 2 章 沾锡装置的总体设计 2 1 执行机构的选择 1 手部 是直接与工件接触的部分 一般是回转型或平动型 手部 是用来抓取工件的部件 根据被抓取物件的形状 尺寸 重量 材料和抓 取要求而有多种结构形式 如夹持型 托持型和吸附型等 其中最常用的 抓取类型是吸附型和夹持型 吸附型主要是针对于一些正方形表面光滑 轻质的工件或物料 夹持型主要是针对圆柱形状或者是别的一些比较复杂 形状的工件或物料 传力机构形式较多 常用的有 连杆杠杆式 滑槽杠 杆式 斜
10、槭杠杆式 丝杠螺母式 齿轮齿条式 重力式和弹簧式 3 臂部 手臂部件是机械手的重要握持部件 它的作用是支撑腕 部和手部 包括工作或夹具 并带动他们做空间运动 臂部运动的目的 把手部送到空间运动围任意一点 如果改变手部的姿态 方位 则用腕部 的自由度加以实现 因此 一般来说臂部具有三个自由度才能满足基本要 求 即手臂的伸缩 左右旋转 升降 或俯仰 运动 手臂的各种运动通 常用驱动机构 如液压缸或者气缸 和各种传动机构来实现 从臂部的受 力情况分析 它在工作中既受腕部 手部和工件的静 动载荷 而且自身 运动较为多 受力复杂 因此 它的结构 工作围 灵活性以及抓重大小 和定位精度直接影响机械手的工作
11、性能 2 2 驱动机构的选择 驱动机构是工业机械手的重要组成部分 根据动力源的不同 可分为 以下四类 专业 专注 1 气压传动机械手 气压机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手 其特点为 输出力大 易于保养 动作迅速 结构简单成本低 但是由于空气具有可 压缩的特性 工作速度的稳定性较差 冲击力大 定位精度一般 抓取力 小 2 液压传动机械手 是以油液压缩的压力来驱动执行机构运动的机械手 其特点为 输出 力大 传动平稳 结构紧凑 动作灵敏 抓取力大 但是这种机械手对密 封性要求很高 不易于保养与维护 受到液体本身的属性影响 不宜在高 温或者低温的环境下工作 油的泄漏会导致对其工作性能
12、产生很大的影响 油液过滤要求非常严格 成本高 3 机械驱动机械手 它是由机械传动机构驱动的机械手 是一种附属于工作主机的专用机 械手 动力是由工作机械提供的 其主要特点为 运动精确 动作频率大 定位精度高 但是结构较大 保养需求高 4 电气驱动机械手 它是由电机直接驱动执行机构运动的机械手 其特点为 运动速度快 行程长 定位精度高 易于维护 使用方便 节能环保 但是其技术还不 够成熟 结构较复杂 成本也较高 驱动机构是工业机械手的重要组成部分 工业机械手的性能价格比在 很大程度上取决于驱动方案及其装置 按照各驱动特点以及机械手的工作 环境经讨论我们采用电动驱动 2 3 传动机构的选择 1 齿轮
13、传动机构 在机器人中常用的齿轮传动机构有圆柱齿轮 圆锥齿轮 谐波齿轮 专业 专注 摆线针轮及蜗轮蜗杆传动等 2 谐波齿轮传动 谐波齿轮传动具有结构简单 体积小重量轻 传动比大 几十到几百 传动精度高 回程误差小 噪音低 传动平稳 承载能力强 效率高等一 系列优点 故在工业机器人系统中得到广泛的应用 谐波齿轮传动与少齿 差行星齿轮传动十分相似 它是依靠柔性齿轮产生的可控变形波引起齿间 的相对错齿来传递动力与运动的 故谐波齿轮传动与一般的齿轮传动具有 本质上的差别 3 螺旋传动 螺旋传动及丝杠螺母 它主要是用来将旋转运动变换为直线运动或将 直线运动变换为旋转运动 螺旋传动有传递能量为主的 如螺旋压
14、力机 千斤顶等 有以传递运动为主的 如机床工作台的进给丝杠 丝杠螺母传动分为普通丝杠 滑动摩擦 和滚珠丝杠 滚动摩擦 前 者结构简单 加工方便 制造成本低 具有自锁能力 但是摩擦阻力矩大 传动效率低 30 40 后者虽然结构复杂 制造成本高 但是其最大的 优点是摩擦阻力矩小 传动效率高 其运动平稳性好 灵活92 98 度高 通过预紧 能消除间隙 提高传动刚度 进给精度和重复定位精度 高 使用寿命长 而且同步性好 使用可靠 润滑简单 因此滚珠丝杠在 机器人中应用很多 由于滚珠丝杠传动返行程不能自锁 因此在用于垂直 方向传动时 须附加自锁机构或制动装置 4 同步带传动 同步带传动是综合了普通带传动
15、和链轮链条传动优点的一种新型传动 它 在带的工作面及带轮外周上均制有啮合齿 通过带齿与轮齿作啮合传动 为保证带和带轮作无滑动的同步传动 齿形带采用了承载后无弹性变形的 高强力材料 无弹性滑动 以保证节距不变 同步带具有传动比准确 传 动效率高 可达 98 节能效果好 能吸振 噪声低 不需要润滑 传动 专业 专注 平稳 能高速传动 可达 40m s 传动比可达 10 结构紧凑 维护方便等 优点 故在机器人中使用很多 其主要缺点是安装精度要求高 中心距要 求严格 同时具有一定的蠕变性 同步带带轮齿形有梯形齿形和圆弧齿形 5 钢带传动 钢带传动的特点是钢带与带轮间接触面积大 是无间隙传动 摩擦阻 力
16、大 无滑动 结构简单紧凑 运行可靠 噪声低 驱动力矩大 寿命长 钢带无蠕变 传动效率高 6 链传动 在机器人中链传动多用于腕传动上 为了减轻机器人末端的重量 一 般都将腕关节驱动电机安装在小臂后端或大臂关节处 由于电机距离被传 动的腕关节较远 故采用精密套筒滚子链来传动 7 钢丝绳轮传动 钢丝绳轮传动具有结构简单 传动刚度大 结构柔软 成本较低等优 点 其缺点是带轮较大 安装面积大 加速度不宜太高 2 4 机械手的基本形式的选择 常见的工业机械手根据手臂的动作形态 按坐标形式大致可以分为以下 4 种 1 直角坐标型机械手 2 圆柱坐标型机械手 3 球坐标 极 坐标 型机械手 4 多关节型机机械手 专业 专注 图 2 1 机械手基本形式 按照机械手的工作环境采用直角坐标型机械手 其特点是结构简单紧 凑 定位精度高 比较满足设计要求 2 5 沾锡装置的主要部件及其运动 在直角坐标型机械手的基本方案选定后 根据设计任务 为了满足设 计要求 关于机械手具有3个自由度 即 手爪合 直臂升降 横臂平移3个 主要运动 机械手主要由2个大部件和3个电机组成 1 手部 采用丝杆螺母结 构 通过电机带动实
