全自动锁螺丝及旋铆一体机设计姓 名： 莫有县专 业: 机械设计制造及其自动化2014年02月14日摘 要在现代工业中很多地方都会用螺丝来装配机器或零部件，而某些大批量的锁螺部件，具有非常多的重复性工序，单靠人力去装配会存在太费时与太损耗劳力等弊端，用机器代替人工是必然的发展趋势然而一些电子行业的公司不仅仅是打螺丝，打完螺丝的后续工作就是旋铆工序，此工序能通过破坏螺丝底部的螺牙而使螺丝具有自锁功能，不至于螺丝能用螺丝刀就能全部退出来，防止螺丝全部退出来后容易遗失此文针对自动锁螺丝与自动旋铆工序所设计的机器在这里会分享一些自动化相关的知识，包括气缸选型、感应器使用、简单PLC编程及机器调试等关键词：自动化；锁螺丝； 感应器；PLC目录前 言 31.1 手工拧螺丝机现状 31.2 全自动锁螺丝及旋铆一体机介绍 3第一章 总装图及工作原理 41.1 模块明细及3D视图 41.2 基本工作原理 5第二章 机构解析 72.1 转盘模块 72.1.1 模块组成部分及动作说明 72.2 大铜片模块 82.2.1 模块组成部分及动作说明 82.3 小铜片模块 92.3.1 模块组成部分及动作说明 92.4 螺丝模块 102.4.1 模块组成部分及动作说明 102.5 打螺丝模块 112.5.1 模块组成部分及动作说明 112.6 旋铆模块 122.6.1 模块组成部分及动作说明 122.7 出料模块 132.7.1 模块组成部分及动作说明 132.8 检测模块 142.8.1 模块组成部分及动作说明 142.9 支架与防护模块 152.9.1 模块组成部分及动作说明 15第三章 机器使用前后比较 163.1 可节省的劳力及工时 163.2 成本核算(每名工人工资3500/月) 163.3 生产效率(每天8小时,每月22天) 16第四章 16第五章 结 论 17参考文献 18前言1.1 手工拧螺丝机现状手工的螺丝拧紧又包括纯手工拧紧和电动螺丝刀或者气动螺丝刀拧紧两种，后者通过电动或者气动的方式产生旋转动力，以代替频繁手工的拧紧动作，在某种程度上减轻了锁螺丝的工作强度，但由于手工放置螺丝和对准螺丝头部仍需要占用大量的工作时间和精力，因此整体效率提升比较有限。
1.2 全自动锁螺丝及旋铆一体机介绍自动锁螺丝机（Auto-Screwdriving Machine）又称自动送螺丝机、自动送锁螺丝机、工业拧紧系统、螺丝锁付机器人等到，是用以取代传统手工拧紧螺丝的机器本文设计的自动锁螺丝机主要包括转盘模块、三个自动供料模块、打螺丝模块、旋铆模块、出料模块等七个运动模块这些模块的动作通过转盘模块转移，以至于各工位能够独立工作，同时进行，整体效率有大大提升，理论产能可以达到~2000Pcs/H实现了上料、打螺丝、旋铆、出料等一系列工序的自动化，员工只需放足够的料在供料桶里面，然后等着接料就可以了,真正实现了全自动化的目的第一章 总装图及工作原理1.1 模块明细及3D视图图 1图 2螺丝上料大铜片上料小铜片上料出料转盘打螺丝旋铆检测工位检测工位检测工位检测工位1.2 基本工作原理 螺丝自动供料转盘有一共10个工位，实际用到的只是6个工位电机转一圈带动着转盘转一个工位每个工位上有一个有相同的治具用来收纳大铜片、小铜片、还有螺丝，包括打螺丝和旋铆工序都是在治具上完成机器刚开机首先是大铜片处经过“分料、推料”动作上料，然后转盘转一工位；转到检测工位，检测大铜片有无，若有，转一工位；转盘转到小铜片工位，小铜片经过“分料、运料、推料”三个动作上料，小铜片压在大铜片上面，上完料后，转盘转一工位； 转到检测工位，检测小铜片有无，若有，转一工位；转盘转到了螺丝工位时，螺丝经过“夹料、运料、放料”动作被放置于小铜片的上方，然后转一工位；转到检测工位，检测螺丝有无，若有，转一工位；打螺丝、旋铆、出料工序在转盘转到了对应位置再相继进行；等到出料工序完成，转盘转到下一工位检测产品卸料成功没有，若成功，转盘继续转动，等转到了大铜片工位时，又开始了新的一轮产品装配，由此反复循环，周而复始。
若在前三个检测工位检测到无料情况的信号，下一工位将没有动作，直接转至下一工位，若出料后的检测工位检测到有料的情况，机器停止，屏幕提示出料故障并且指示灯亮机器的位移记忆和动作控制均由可编程控制器（PLC）完成第二章 机构解析2.1 转盘模块2.1.1 模块组成部分及动作说明感应器传动带电机架子分割器电机转盘治具图 3图 4步进电机带动分割器转动，感应器用来记录转动原点，电机转动到下一次感应器亮为一圈，相应的转盘转动一个工位治具是由弹簧与压片来夹持物料，大铜片最下面，小铜片次之，螺丝最上面2.2 大铜片模块2.2.1 模块组成部分及动作说明 分离气缸分离块振动盘推料块直线振动推动气缸图 5物料从振动盘逆时针旋转上料，经过直线振动到达分离块，通过分离气缸把物料转移到推料块前，推料块反物料推进转盘治具中分离气缸包括一个圆柱型气缸与一个针型气缸，圆柱型气缸用于移走要装配的料，针型气缸用于挡住后面的来料，以免前后料重叠而干涉2.3 小铜片模块2.3.1 模块组成部分及动作说明 防惯性气缸搭桥气缸压模气缸分离块分离气缸推动气缸直线振动振动盘推料块图 6物料从振动盘逆时针旋转上料，经过直线振动到达分离块，通过分离气缸把物料转移到推料块前；搭桥气缸与防惯性气缸带动物料向前走一小行程，使得小铜片下表面与大铜片的上表面在同一水平；然后推料块氢物料推进转盘治具中。
在分离气缸动作同时压模气缸动作，把治具中的压片打开，方便推小铜片至预定位置分离气缸包括一个圆柱型气缸与一个针型气缸，圆柱型气缸用于移走要装配的料，针型气缸用于挡住后面的来料，以免前后料重叠而干涉防惯性气缸使得推料块有一段往前走的小行程，是为了防止搭桥气缸带动小铜片时，由于摩擦力不够导致小铜片停留在原来的位置，若是停留在原来位置就会使小铜片掉落造成推料异常2.4 螺丝模块2.4.1 模块组成部分及动作说明 直线振动夹料气缸定位块振动盘上下气缸运料气缸图 7物料从振动盘顺时针旋转上料，经过直线振动到达定位块，通过“下走、夹料、上走、运料、下走、放料、上走、复位”的气缸动作把物料送到转盘治具中2.5 打螺丝模块2.5.1 模块组成部分及动作说明 物料固定气缸风批架子打螺丝气缸图 8固定气缸先固定物料，然后风批旋转，打螺丝气缸下走，螺丝锁紧到位后打螺丝气缸复位，风批停止，固定气缸复位2.6 旋铆模块2.6.1 模块组成部分及动作说明 桌面旋铆头转向器滑动六角柱马达旋铆气缸锁定气缸物料固定气缸图 9物料在于旋铆头与固定气缸头部之间，开始时马达带动旋铆气缸的心轴转动，固定气缸下压，锁定气缸横过来卡住固定气缸头部，旋铆气缸心轴在旋铆气缸的推动下上升，经过挤压与旋转的作用下，螺丝的底部螺牙被破坏掉。
2.7 出料模块压模气缸2.7.1 模块组成部分及动作说明 前后气缸夹料气缸图 10压模气缸把治具松开，前后气缸移动夹料气缸去夹料，夹到料后前后气缸复位，夹料气缸松开，压模气缸复位成品物料沿着料槽掉开接料框里图 112.8 检测模块2.8.1 模块组成部分及动作说明磁性感应器磁性感应器图 12磁性感应器反射光纤图 13图 14图 15 金属接近开关检测部分由各种感应器组成，来记录气缸位置、转盘位置或者检查物料检测气缸位置用的磁性感应器（也叫磁性开关）；检测转盘位置用的是金属接近开关；检查物料的是同轴反射光纤，配合光纤放大器使用2.9 支架与防护模块2.9.1 模块组成部分及动作说明 防护罩振动盘架桌面电箱图 16支架使用方管型材焊接制作电箱装载触摸屏、PLC、继电器、接线盒等所有电器防护罩使用透明的压克力板制作，起防护作用桌面及振动盘架使用45#不锈钢制作，防锈防振及承受一定强度第三章 机器使用前后比较3.1 可节省的劳力及工时工序名称现时生产方式自动机生产方式节省人力（人）节省工时 （S）需要人数工时（S）需要人数工时（S）装垫片,打螺丝241332旋铆243.2 成本核算(每名工人工资3500/月)生产方式生产设备设备成本生产人数工人工资合计成本RMB分工序生产(当前)HIOS CL-6500电批+治具 2套6000.002人700030600.00旋铆机+治具 2套10600.002人7000自动生产全自动锁螺丝及旋铆一体机设计150000.001人350015000.003.3 生产效率(每天8小时,每月22天)生产方式生产人数每人每小时产量每月产量分工序生产(当前)4人143100672自动生产1人1800316800图 17结 论在本文设计的过程中作者通过现有锁螺丝机技术的分析与比较，设计出适用于电子产品装配的全自动锁螺丝及旋铆一体机方案，并将方案完善后的零部件加工制作成实物，能够很好的运用到生产装配中，基本达到了预期的效果。
实现了节约成本与提高生产能力的实际效果本文设计的全自动锁螺丝及旋铆一体机包括了各配件的自动输送功能、螺丝自动拧紧功能、自动旋铆功能以及机器工作过程中各部分的检测功能将三个零件（大铜片、小铜片、螺丝）按照一定的规则锁紧并旋铆能够实现工厂的效率与工艺要求若能够把末端治具经过合理设计，相信该机器能扩展到多种类的产品锁付工序有鉴于此，本文的设计具有很好的推广意义设备自动化必然是今后机械行业发展的方向，尤其是需要大量劳力的电子行业，更需要有高自动化程度的装配工作来代替人力中国机械自动化的的路漫长而艰难，本文的设计只是为了机械自动化进程尽了一点绵薄之力参考文献[1] 濮良贵，纪名刚机械设计（第八版）北京：高等教育出版社，2005[2] 邓星钟机电传动控制（第四版）（M）武汉：华中科技大学出版社，2006[3]吴振顺气压传动与控制（第二版）哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社[4]单辉材料力学（第二版）（I），北京：高等教育出版社，2004.8[5]王运炎，叶尚川机械工程材料（第二版），北京：机械工业出版社，2000.5[6]孙桓，陈作模，葛文杰机械原理（第七版），北京：高等教育出版社，2006.5[7]许金钊。
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