摘 要

螺丝装配目前主要存在两种方式：手动拧紧和自动拧紧。对于小批量的生产，多采用人工拧紧的方式。然而对于大批量的工业化的生产，手工方式效率低的问题日益凸显出来。鉴于螺丝紧固件在连接件中占据的较大份额，为了提高工业生产中的装配效率，研究设计出自动化的螺丝装配平台就具有很强的现实意义。

本文针对小型发动机缸体侧面的螺丝装配问题，设计了可旋转平台和主轴的机械运动机构，即自动化的卧式平台，来实现侧面的螺丝自动化装配。主要进行了：1.对发动机螺丝紧固件型号和尺寸资料的查阅；2.研究卧式在线自适应螺丝装配平台的整体方案；3.通过solidworks软件对卧式螺丝装配平台进行了三维建模和优化；4.对设计平台中较不稳定的零部件进行了校核分析再优化；5.绘制卧式在线自适应螺丝装配平台结构工程图。

关键词：螺丝装配，发动机缸体，伺服电机，线性模组

Abstract

There are two main types of screw assembly：Manual tightening and automatic tightening.The factory usually adopts the manual tightening method for small batch production.However, for the production of large quantities of industrialization,manual mode of low efficiency problems have become increasingly prominent.In view of the larger share of the screw fastener in the connecting piece,In order to improve the assembly efficiency in industrial production,The research and design of the automatic screw assembly platform is of great practical significance.

This paper is aimed at the screw assembly problem of small engine cylinder.The mechanical motion mechanism of rotating platform and spindle is designed to realize the automatic assembly of the side of the screw.The main contents of the paper are as follows:1 .In this paper, the model and the size of the engine screw fasteners are looked up;2 .Research on the overall plan of horizontal on line adaptive screw assembly platform;3 .three-dimensional modeling and optimization of the horizontal screw assembly platform is carried out by using Solidworks software;4.the check analysis and then optimize on the design platform of the more unstable parts;5 .draw horizontal line self adaptive screw assembly platform structure engineering dawing.

Key words: Screw assembly, Engine cylinder,servo motor,Linear module

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 自动螺丝装配机构的研究现状 1

1.2.1螺丝装配工程中的工艺要求 2

1.3本文的研究内容 2

1.3.1本文主要研究内容 2

1.3.2 GA4G12发动机缸体螺丝基本资料 3

1.4卧式自动螺丝装配平台部件的功能要求 3

第2章 螺丝自动装配平台总体设计 5

2.1总体方案的设计 5

2.2可分度旋转的工作台的设计 5

2.2.1平台主要支撑部件的设计 6

2.3可全面到达的伺服进给机构的设计 7

2.3.1线性模组的特点和基本功能 7

2.3.2三向线性模组的整体结构 8

第3章 重要部件的设计计算与选型 10

3.1可分度旋转工作台的部件选择 10

3.2圆形工作台回转支撑轴承的选用 12

第4章 基于有限元分析的工作台应力校核 14

4.1有限元分析的应用 14

4.2工作台静应力校核 14

第5章 设计总结 17

参考文献 18

致 谢 19

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

螺丝装配在小批量生产中主要依赖手工装配多采用人工拧紧的方式。然而对于生产规模的提高要求生产速度和装配速度提高。自动化的拧紧方式主要有：手持式自动锁螺丝机和全自动化锁螺丝机。

这两种能够实现自动化的螺丝装配方式有着一些区别，人工方式下的自动锁螺丝方式并不能实现真正的装配自动化。工人需要把螺丝用手工的方式安置在装配设备的存储仓内，在料仓内螺丝装配完成后，再将存储仓内的螺丝装满。可以看出手工方式下的螺丝自动锁紧装置存在先天性的不足，那就是在螺丝的取和放上面还是依赖人工安装的方式，但是这样的方式无疑费时费力。不能从根本上实现装配过程自动化。虽然在一定程度上提高了手工拧紧的速度和效率，但是并不能适应自动化的装配生产线的发展。所以这种依赖手工方式取放和安置螺丝的自动化设备只能部分提高作业的生产效率。同时这种自动化装配方式下，需要工人来对准螺丝孔，然后通过手工的操作来把螺丝进行旋紧，装配的质量参差不齐。全靠工人师傅的手感和经验来进行操作，对于要求可靠度较高的产品，这样的操作方式无疑需要改进。

第二种方式区别于第一种自动化设备的地方在于，全自动化的螺丝装配机构实现了通过传感器和精密的伺服进给机构相结合的方式来实现螺丝孔的自找正。螺丝不用手工的方式进行放置，而是采用驱动部件驱动，再经过压缩空气吹至装配刀头。这样的放式快捷可靠，能够有效的避免第一种方式的种种弊端。但是与此同时系统的整体精密化程度提高，需要采用软硬件结合的方式来控制驱动部件，伺服进给机构的进给。这样会大大提高装配设备的成本，并且一整套这样的自动化装配设备往往只能针对一种产品或者一小类的装配产品。在装配对象发生变化的时候，需要从新进行设计。所以在目前的螺丝装配自动化领域，这两种方式都各有利有弊。

1.2 自动螺丝装配机构的研究现状

随着现在技术的不断发展，螺丝装配领域自动化的趋势也越发明显。在现在企业的装配生产线上，比如汽车装配生产线上，使用工业机器人机械手的方式装配螺丝趋势越发明显。采用机器人机械手的方式具有很多功能性的优点，装配精度高，装配速度快，操作方式简便，工人容易培训，系统的整体稳定性好，人机界面简洁人性化等突出优点。

在目前对于螺丝装配过程中旋紧力矩和旋紧过程中保持轴线对其减小重合度误差等相关联理论越发成熟和深入的环境下。给予单轴控制或者多轴控制下的数控设备，多采用高精度的传感器，定位部件，并结合控制中的反馈机制在装配过程中实现对刀具位置的实时检测，实时纠偏，确保装配精度和装配质量。一般这样的设备主要包括自动的工件上下料装置，螺丝旋紧刀具，相关的传感器和控制器，自动的螺丝上料装置。在控制的方式上可采用点控制，PLC控制，微处理器控制等。