畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書姓 名： 院 （系）： 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 號(hào)： 任務(wù)起至日期： 年 月 日至 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 壓裝機(jī)系統(tǒng)機(jī)體設(shè)計(jì) 立題的目的和意義：當(dāng)今世界科技飛速發(fā)展，日益進(jìn)步。生產(chǎn)力的不斷的在被科技力量所提高。對(duì)比以往的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，對(duì)壓裝系統(tǒng)的機(jī)體進(jìn)行改進(jìn)。使壓裝機(jī)機(jī)體更好的實(shí)現(xiàn)壓裝運(yùn)動(dòng)的實(shí)行機(jī)構(gòu)。應(yīng)用控制柜是控制機(jī)，打印機(jī)繼電氣元件等載體來表現(xiàn)出壓裝機(jī)可以實(shí)現(xiàn)大、小壓裝的進(jìn)程?？梢噪妱?dòng)和手動(dòng)兩種模式下互不干擾獨(dú)立運(yùn)行工作。做出更好的可以加工出高精度的優(yōu)良?jí)貉b機(jī)。技術(shù)要求與主要內(nèi)容：1. 可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng) 2 種模式的獨(dú)立紅做。2. 完成規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)和相應(yīng)的功能指標(biāo)。3.完成壓裝機(jī)機(jī)體的設(shè)計(jì)。進(jìn)度安排： 調(diào)研實(shí)習(xí) 整理相關(guān)材料 寫日志擬定設(shè)計(jì)方案撰寫開題報(bào)告，任務(wù)書繪制結(jié)構(gòu)草圖畫出機(jī)體零件圖，裝配圖完成論文 整理設(shè)計(jì)材料同組設(shè)計(jì)者及分工：指導(dǎo)教師簽字___________________年 月 日 系（教研室）主任意見：系（教研室）主任簽字___________________年 月 日I摘 要在 機(jī) 械 加 工 方 面 ， 要 求 銜 鐵 組 件 具 有 很 高 的 裝 配 精 度 。 因 為 銜 鐵 組 件 各個(gè) 零 件 之 間 采 用 的 是 過 盈 配 合 ， 所 以 需 要 借 助 壓 裝 機(jī) 進(jìn) 行 銜 鐵 組 件 的 裝 配 。但 現(xiàn) 有 的 壓 裝 機(jī) 的 壓 裝 的 成 功 率 較 低 。 更 因 為 壓 裝 是 銜 鐵 組 件 加 工 的 最 后 一道 工 序 ， 一 旦 壓 裝 失 敗 ， 則 其 所 有 零 件 都 要 被 報(bào) 廢 。 所 以 研 制 新 的 自 動(dòng) 化 程度 和 精 度 都 更 高 的 壓 裝 機(jī) 具 有 很 重 要 的 意 義 。介 紹 了 目 前 國 內(nèi) 外 精 密 壓 裝 機(jī) 的 發(fā) 展 概 況 。 銜 鐵 組 件 過 盈 配 合 的 特 點(diǎn) 分析 。 并 詳 細(xì) 介 紹 了 精 密 自 動(dòng) 壓 裝 機(jī) 各 個(gè) 部 分 的 設(shè) 計(jì) 與 研 制 。 整 個(gè) 自 動(dòng) 壓 裝 機(jī)系 統(tǒng) 由 機(jī) 械 本 體 ， 壓 裝 工 裝 、 電 路 部 分 、 壓 裝 控 制 軟 件 以 及 系 統(tǒng) 臺(tái) 體 五 部 分組 成 。 本 文 主 要 研 究 機(jī) 械 本 體 部 分 。 機(jī) 械 本 體 和 壓 裝 工 裝 是 決 定 銜 鐵 組 件 的壓 裝 能 否 達(dá) 到 精 度 要 求 的 關(guān) 鍵 。關(guān) 鍵 詞 過 盈 配 合 ； 精 密 壓 裝 機(jī) ； 銜 鐵 組 件IIAbstractIn the mechanical processing requirements of armature assembly, high assembly accuracy. Because of the armature assembly between components is used in interference fit, so need pressing machine armature assembly. But the existing pressing machine for pressing the success rate is low. Because pressing is the armature assembly processing in the final process, once the press-mounting failure, then all its parts have been scrapped. So the development of new automation and precision are higher pressure assembly machine has very important significance.At home and abroad are introduced the development general situation of precision press. Armature assembly interference fit characteristics analysis. Introduced the precision of automatic pressing machine parts design and manufacture. The entire automatic pressing machine system is composed of machine body, Pressed tooling, Circuit part, Press control software and System platform is composed of five parts. This paper mainly studies the mechanical part. Mechanical body and pressing tooling is to determine the armature assembly can meet the precision requirement of pressing the key.Keywords Interference fit; Precision pressure machine; Armature assemblyIII目 錄摘 要 .IAbstractII第 1 章 概 述 1第 2 章 課題的背景及意義.32.1 銜鐵組件壓裝的精度國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r32.2 壓 裝 系 統(tǒng) 的 精 度 研 究 國 內(nèi) 外 發(fā) 展 狀 況 42.3 本 課 題 的 主 要 內(nèi) 容 ： .4第 3 章 自 動(dòng) 壓 裝 機(jī) 機(jī) 械 本 體 的 分 析 和 總 體 設(shè) 計(jì) 63.1 機(jī) 械 本 體 的 分 析 與 設(shè) 計(jì) .63.2 機(jī) 械 本 體 的 過 盈 力 設(shè) 計(jì) .73.3 本 章 小 結(jié) 9第 4 章 位 移 進(jìn) 給 部 分 設(shè) 計(jì) .104.1 微 位 移 進(jìn) 給 部 分 的 設(shè) 計(jì) .104.2 宏 位 移 升 降 部 分 的 設(shè) 計(jì) .124.3 位 移 傳 感 器 作 用 及 位 置 調(diào) 整 裝 置 的 設(shè) 計(jì) .134.4 本 章 小 結(jié) 15第 5 章 導(dǎo) 柱 和 壓 頭 部 分 設(shè) 計(jì) .165.1 減 速 箱 的 設(shè) 計(jì) 165.2 導(dǎo) 柱 鎖 緊 部 分 的 設(shè) 計(jì) 175.3 壓 頭 夾 持 部 分 的 設(shè) 計(jì) 185.4 本 章 小 結(jié) 19第 6 章 工 作 臺(tái) 等 部 分 設(shè) 計(jì) .206.1 工 作 臺(tái) 導(dǎo) 向 部 分 的 設(shè) 計(jì) 206.2 機(jī) 身 設(shè) 計(jì) 及 其 分 析 .206.3 壓 裝 工 裝 的 分 析 與 設(shè) 計(jì) .216.4 步 進(jìn) 電 機(jī) 選 則 226.5 本 章 小 結(jié) 24結(jié) 論 25致 謝 26參 考 文 獻(xiàn) 27附錄 128附錄 232- 1 -第 1 章 概 述由 于 本 課 題 要 求 設(shè) 計(jì) 出 對(duì) 壓 裝 工 件 達(dá) 到 高 精 度 、 自 動(dòng) 化 的 壓 裝 機(jī) 機(jī) 體 。所 以 對(duì) 機(jī) 體 有 總 體 設(shè) 計(jì) 然 后 進(jìn) 行 主 要 零 件 設(shè) 計(jì) 制 造 。嚴(yán) 格 地 講 ， 壓 裝 機(jī) 是 壓 力 機(jī) 的 一 種 。 壓 力 機(jī) 是 一 種 通 用 性 很 強(qiáng) 的 機(jī) 械 加工 裝 備 ， 可 廣 泛 應(yīng) 用 于 切 斷 、 沖 孔 、 落 料 、 彎 曲 、 鉚 合 和 成 形 等 工 藝 。 不 同于 傳 統(tǒng) 意 義 上 的 壓 力 機(jī) 所 具 有 的 廣 泛 通 用 性 ， 壓 裝 機(jī) 更 側(cè) 重 于 過 盈 配 合 的 壓裝 配 。 廣 義 上 講 ， 壓 裝 機(jī) 是 通 過 施 加 載 荷 實(shí) 現(xiàn) 零 件 間 裝 配 與 拆 卸 的 設(shè) 備 ， 其被 廣 泛 的 應(yīng) 用 在 需 要 一 定 的 過 盈 裝 配 力 、 對(duì) 裝 配 精 度 有 要 求 且 須 要 自 動(dòng) 化 工作 的 零 件 部 件 裝 配 中 。 壓 裝 位 移 控 制 精 度 和 機(jī) 體 的 剛 度 是 壓 裝 機(jī) 性 能 的 重 要指 標(biāo) ， 也 是 其 難 點(diǎn) 。 因 為 隨 著 被 壓 件 特 別 是 彈 性 零 件 間 分 的 過 盈 段 的 增 加 及形 變 ， 壓 裝 力 發(fā) 生 變 化 的 同 時(shí) 壓 裝 位 移 因 附 加 變 形 引 入 也 會(huì) 發(fā) 生 一 定 的 偏 差 ，導(dǎo) 致 位 移 控 制 的 不 準(zhǔn) 確 ； 機(jī) 身 也 會(huì) 發(fā) 生 相 應(yīng) 的 擾 曲 ， 使 其 加 載 部 位 發(fā) 生 偏 轉(zhuǎn) ?，F(xiàn) 在 我 國 壓 裝 機(jī) 多 呈 現(xiàn) 出 簡 易 、 結(jié) 構(gòu) 原 理 單 一 、 智 能 化 程 度 低 等 特 點(diǎn) 。 實(shí) 際當(dāng) 中 被 壓 件 種 類 繁 多 ， 對(duì) 壓 裝 設(shè) 備 也 不 盡 相 同 ， 所 以 特 定 領(lǐng) 域 的 零 部 件 裝 配一 般 會(huì) 用 專 門 的 壓 裝 設(shè) 備 。由 于 電 液 伺 服 閥 [1]是 電 液 控 制 系 統(tǒng) 的 核 心 元 件 ， 在 航 空 航 天 ， 機(jī) 械 加 工中 領(lǐng) 域 廣 泛 應(yīng) 用 。 而 銜 鐵 組 件 就 是 電 液 伺 服 閥 中 實(shí) 現(xiàn) 電 信 號(hào) 與 機(jī) 械 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 換的 關(guān) 鍵 部 件 。 銜 鐵 組 件 由 銜 鐵 、 彈 簧 管 、 擋 板 和 反 饋 桿 四 部 分 組 成 ， 還 要 具有 很 強(qiáng) 的 密 封 能 力 ， 防 止 閥 體 中 的 高 壓 油 泄 漏 到 其 中 。 由 于 銜 鐵 組 件 所 處 的特 殊 位 置 ， 所 以 采 用 過 盈 配 合 的 方 式 來 達(dá) 到 密 封 的 效 果 。 過 盈 配 合 有 三 種 裝配 方 式 ， 分 別 ： 為 熱 裝 、 冷 裝 及 常 溫 壓 入 。 由 于 熱 裝 及 冷 裝 會(huì) 改 變 銜 鐵 組 件的 物 理 性 能 ， 即 采 用 常 溫 壓 入 的 方 法 來 進(jìn) 行 銜 鐵 組 件 的 裝 配 。 而 且 銜 鐵 組 件各 零 件 的 尺 寸 都 較 小 ， 更 適 合 采 用 常 溫 壓 入 的 方 法 進(jìn) 行 裝 配 。 由 于 銜 鐵 組 件在 裝 配 完 成 后 要 達(dá) 到 很 高 的 位 置 及 尺 寸 精 度 。 所 以 需 要 更 高 精 度 ， 自 動(dòng) 化 的壓 裝 機(jī) 來 完 成 其 加 工 。銜 鐵 組 件 各 零 件 之 間 必 須 保 證 精 密 的 過 盈 配 合 才 能 保 證 可 靠 工 作 以 及 密封 的 的 作 用 。 在 裝 配 過 程 中 ， 一 次 性 壓 到 反 饋 桿 頂 端 和 擋 板 頂 端 齊 平 為 止 。彈 簧 管 與 銜 鐵 的 配 合 壓 力 裝 配 到 位 的 標(biāo) 準(zhǔn) 是 銜 鐵 兩 臂 端 上 扁 平 平 面 到 彈 簧 管底 座 的 平 行 度 以 及 尺 寸 精 度 達(dá) 到 要 求 。 可 以 一 次 到 二 次 完 成 壓 裝 到 位 。 將 壓力 壓 裝 好 的 擋 板 、 反 饋 桿 分 組 和 彈 簧 管 、 銜 鐵 分 組 進(jìn) 行 綜 合 壓 裝 。 該 步 的 主要 要 求 是 反 饋 桿 的 球 頭 要 與 彈 簧 管 的 地 面 尺 寸 達(dá) 到 一 定 精 度 。 此 精 度 一 般 約為 100μm， 壓 力 壓 裝 要 把 分 組 件 頂 端 壓 平 即 可 。- 2 -在 實(shí) 際 中 ， 彈 簧 桿 與 銜 鐵 的 加 工 制 作 費(fèi) 用 超 高 ， 制 造 時(shí) 間 長 ， 而 在 壓 裝過 程 中 出 現(xiàn) 廢 品 率 高 的 話 會(huì) 造 成 極 大 的 經(jīng) 濟(jì) 損 失 。 因 此 在 在 銜 鐵 組 件 生 產(chǎn) 中 ，應(yīng) 對(duì) 壓 裝 及 其 重 視 ， 應(yīng) 盡 可 能 的 在 壓 裝 過 程 中 滿 足 最 小 精 度 ， 以 達(dá) 到 更 高 的成 品 率 。 而 壓 裝 機(jī) 的 性 能 作 為 其 成 品 合 格 的 重 要 一 部 分 ， 所 以 研 制 出 一 套 高精 度 的 自 動(dòng) 化 的 壓 裝 機(jī) 迫 切 重 要 。- 3 -第 2 章 課題的背景及意義2.1 銜鐵組件壓裝的精度國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r銜 鐵 組 件 自 身 精 度 對(duì) 其 壓 裝 精 度 造 成 的 影 響 研 究 和 專 用 銜 鐵 組 件 壓 裝 系統(tǒng) 的 精 度 對(duì) 銜 鐵 組 件 的 壓 裝 精 度 造 成 的 影 響 研 究 。 銜 鐵 組 件 是 電 液 伺 服 閥 的重 要 組 成 部 分 。液 伺 服 閥 典 型 示 意 圖由 于 高 精 密 的 電 液 伺 服 閥 常 應(yīng) 用 于 國 防 ， 航 天 航 空 等 關(guān) 鍵 領(lǐng) 域 ， 國 家 對(duì)該 技 術(shù) 有 一 定 的 保 密 要 求 ， 所 以 國 內(nèi) 關(guān) 于 銜 鐵 組 件 精 度 研 究 方 面 的 文 獻(xiàn) 很 少 ，只 有 極 少 涉 及 電 業(yè) 伺 服 閥 加 工 制 造 工 藝 方 面 的 文 獻(xiàn) 。 但 其 文 獻(xiàn) 的 年 代 較 早 ，其 講 述 的 加 工 工 藝 與 現(xiàn) 代 加 工 工 藝 明 顯 落 后 ， 實(shí) 際 上 現(xiàn) 代 銜 鐵 組 件 的 加 工 工藝 精 度 已 經(jīng) 有 很 大 改 進(jìn) 。 該 文 獻(xiàn) 只 提 及 了 電 液 伺 服 閥 包 括 銜 鐵 組 件 各 零 件 的加 工 工 藝 方 法 及 最 終 要 求 ， 對(duì) 銜 鐵 組 件 的 壓 裝 也 只 提 到 了 壓 力 裝 配 完 成 后 的精 度 要 求 ， 并 沒 有 剖 析 影 響 銜 鐵 組 件 裝 配 精 度 的 因 素 及 各 因 素 影 響 程 度 。國 外 一 般 的 高 精 密 的 壓 裝 系 統(tǒng) 的 控 制 精 度 可 以 達(dá) 到 10μm 以 內(nèi) ， 并 且 其針 對(duì) 壓 裝 過 程 中 各 種 狀 況 的 估 計(jì) ， 壓 裝 系 統(tǒng) 性 能 的 分 析 及 提 高 方 面 也 做 了 不少 的 研 究 工 作 。 可 見 其 精 密 壓 裝 設(shè) 備 已 經(jīng) 很 先 進(jìn) ， 在 銜 鐵 組 件 的 壓 裝 設(shè) 備 方- 4 -面 也 有 很 高 水 平 ， 對(duì) 壓 裝 系 統(tǒng) 也 應(yīng) 是 早 期 就 完 成 準(zhǔn) 備 工 作 。2.2 壓 裝 系 統(tǒng) 的 精 度 研 究 國 內(nèi) 外 發(fā) 展 狀 況壓 裝 機(jī) 按 照 使 用 分 熱 動(dòng) 力 源 不 同 ， 國 內(nèi) 的 壓 裝 機(jī) 一 般 可 分 為 液 壓 壓 裝 機(jī) 、杠 桿 壓 裝 機(jī) 、 氣 壓 壓 裝 機(jī) 、 電 動(dòng) 螺 旋 壓 裝 機(jī) 等 種 類 。 液 壓 壓 裝 機(jī) 能 夠 提 供 極大 的 壓 裝 力 與 高 壓 裝 行 程 ， 對(duì) 外 部 環(huán) 境 要 求 較 低 ， 常 用 在 重 大 、 大 型 零 件 的裝 配 中 。 但 其 缺 點(diǎn) 也 很 明 顯 ： 液 壓 動(dòng) 力 系 統(tǒng) 易 產(chǎn) 生 油 污 ， 對(duì) 環(huán) 境 影 響 比 較 嚴(yán)重 ； 利 用 液 壓 實(shí) 現(xiàn) 運(yùn) 動(dòng) 控 制 的 精 度 較 低 ， 雖 然 有 些 人 進(jìn) 行 了 一 定 程 度 的 改 進(jìn) ，但 還 是 難 以 應(yīng) 用 在 高 精 密 的 零 件 壓 裝 中 。 杠 桿 壓 裝 機(jī) 利 用 杠 桿 增 力 原 理 實(shí) 現(xiàn)被 壓 件 的 壓 裝 ， 其 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 設(shè) 計(jì) 容 易 與 實(shí) 現(xiàn) 。 但 其 體 積 較 大 ， 自 動(dòng) 化 程 度低 ， 已 不 適 宜 現(xiàn) 代 化 的 裝 配 生 產(chǎn) 。 氣 壓 壓 裝 機(jī) 不 會(huì) 產(chǎn) 生 污 染 ， 自 動(dòng) 化 程 度 較高 ， 但 其 速 度 與 位 移 難 以 控 制 ， 常 用 在 一 些 對(duì) 壓 裝 位 移 控 制 精 度 要 求 不 是 很高 ， 能 夠 一 次 性 快 速 度 沖 壓 裝 配 的 零 件 裝 配 中 。 而 電 動(dòng) 螺 旋 壓 裝 機(jī) 一 般 利 用步 進(jìn) 電 機(jī) 或 伺 服 電 機(jī) 作 為 動(dòng) 力 源 ， 輸 出 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 經(jīng) 轉(zhuǎn) 換 部 件 變 為 直 線 運(yùn) 動(dòng) ， 進(jìn)而 實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 壓 裝 件 的 壓 裝 。 該 結(jié) 構(gòu) 配 合 高 級(jí) 控 制 器 后 具 有 可 控 性 強(qiáng) ， 控 制 精 度高 ， 體 積 小 ， 無 污 染 等 眾 多 優(yōu) 點(diǎn) 。 國 內(nèi) 在 此 方 面 也 有 了 一 定 的 研 究 。由 于 過 盈 裝 配 在 工 業(yè) 生 產(chǎn) 中 的 普 遍 存 在 ， 國 外 特 別 是 工 業(yè) 發(fā) 達(dá) 國 家 ， 真 對(duì)精 密 零 件 過 盈 裝 配 研 究 已 具 有 很 高 的 水 平 ， 壓 裝 普 遍 采 用 的 螺 旋 壓 裝 機(jī) ， 并大 多 實(shí) 現(xiàn) 伺 服 控 制 。在 壓 裝 智 能 化 判 斷 方 面 ， 有 些 系 統(tǒng) 采 用 了 “壓 裝 力 -壓 裝 位 移 ”曲 線 變 化來 自 動(dòng) 判 斷 壓 裝 過 程 的 正 常 與 否 ； 有 些 系 統(tǒng) 采 用 了 高 精 度 的 壓 裝 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 保證 壓 裝 的 可 靠 ； 有 些 系 統(tǒng) 甚 至 采 用 了 專 門 控 制 算 法 來 精 確 控 制 壓 裝 過 程 。 但是 這 些 系 統(tǒng) 廣 泛 應(yīng) 用 于 大 批 量 的 專 業(yè) 領(lǐng) 域 （ 如 汽 車 制 造 ， 機(jī) 械 加 工 廠 等 ） ，其 很 難 適 用 于 電 液 伺 服 閥 中 銜 鐵 組 件 的 壓 裝 過 程 。 同 時(shí) ， 對(duì) 于 國 外 專 門 應(yīng) 用于 銜 鐵 組 件 的 設(shè) 備 以 及 工 藝 ， 從 現(xiàn) 有 的 文 獻(xiàn) 中 很 難 查 到 ， 這 主 要 是 因 為 為 這些 信 息 涉 及 到 國 防 安 全 的 緣 故 。2.3 本 課 題 的 主 要 內(nèi) 容 ：本 課 題 的 主 要 目 的 是 研 制 一 臺(tái) 高 精 度 的 自 動(dòng) 壓 裝 機(jī) ， 以 實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 電 液 伺 服閥 銜 鐵 組 件 過 盈 配 合 的 自 動(dòng) 壓 裝 ， 并 提 高 壓 裝 的 成 功 率 。主 要 研 究 內(nèi) 容 如 下 ：(1)由 電 液 伺 服 閥 銜 鐵 組 件 過 盈 配 合 的 特 點(diǎn) ， 對(duì) 其 進(jìn) 行 正 確 壓 裝 需 要 滿 足的 條 件 ；- 5 -(2) 提 高 壓 裝 機(jī) 機(jī) 械 本 體 精 度 的 措 施 ；(3) 自 動(dòng) 壓 裝 機(jī) 機(jī) 械 本 體 的 設(shè) 計(jì) ；- 6 -第 3 章 自 動(dòng) 壓 裝 機(jī) 機(jī) 械 本 體 的 分 析 和 總 體 設(shè) 計(jì)3.1 機(jī) 械 本 體 的 分 析 與 設(shè) 計(jì)根 據(jù) 分 析 以 及 該 所 提 出 要 求 ， 本 文 對(duì) 壓 裝 機(jī) 機(jī) 械 本 體 進(jìn) 行 了 設(shè) 計(jì) 。 壓 裝機(jī) 機(jī) 械 本 體 大 致 可 分 為 以 下 八 個(gè) 部 分 ： 微 位 移 進(jìn) 給 部 分 、 宏 位 移 升 降 部分 、 減 速 箱 、 導(dǎo) 柱 鎖 緊 部 分 、 壓 頭 夾 持 部 分 、 位 移 傳 感 器 位 置 調(diào) 整 裝 置 、 工作 臺(tái) 導(dǎo) 向 部 分 以 及 機(jī) 身 。1. 電 動(dòng) 機(jī) 2. 微 位 移 進(jìn) 給 手 輪 3. 減 速 箱 4. 宏 位 移 調(diào) 整 手 輪 5. 導(dǎo) 柱 6. 壓 柱 7. 壓 頭 8. 位 移 傳 感 器 9. 工 作 臺(tái)圖 3.1 壓 裝 機(jī) 本 體 示 意 圖如 圖 3-1 所 示 ， 電 機(jī) 1 帶 動(dòng) 絲 杠 轉(zhuǎn) 動(dòng) 實(shí) 現(xiàn) 壓 柱 6 在 導(dǎo) 柱 5 內(nèi) 的 的 升起 和 下 降 ， 該 運(yùn) 動(dòng) 也 可 以 由 安 裝 在 系 統(tǒng) 臺(tái) 體 上 的 點(diǎn) 動(dòng) 按 鈕 來 控 制 ， 還 可 以 通過 手 輪 2 進(jìn) 行 控 制 。 壓 裝 過 程 中 ， 通 過 手 輪 2 可 以 實(shí) 現(xiàn) 微 量 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) ， 以實(shí) 現(xiàn) 更 為 精 細(xì) 的 壓 裝 操 作 。 壓 裝 也 可 由 計(jì) 算 機(jī) 控 制 自 動(dòng) 進(jìn) 行 。 通 過 手 輪 4 和 齒 輪 齒 條 傳 動(dòng) 可 實(shí) 現(xiàn) 導(dǎo) 柱 5 的 大 距 離 快 速 升 降 ， 調(diào) 整 到 位 后 可 進(jìn) 行 鎖 緊 ，- 7 -以 便 適 應(yīng) 不 同 工 件 對(duì) 工 作 空 間 的 要 求 ， 同 時(shí) 也 顯 著 提 高 了 壓 裝 機(jī) 的 工 作 效 率 。在 工 作 臺(tái) 9 下 安 裝 力 傳 感 器 ， 可 以 通 過 系 統(tǒng) 機(jī) 柜 上 的 數(shù) 顯 表 即 時(shí) 顯 示 。 壓 柱運(yùn) 動(dòng) 由 精 密 導(dǎo) 向 模 塊 來 導(dǎo) 向 ， 由 位 移 傳 感 器 8 測 量 壓 裝 過 程 中 的 位 移 ， 通過 設(shè) 定 可 以 給 出 壓 裝 到 位 的 提 示 音 。 位 移 傳 感 器 在 高 度 方 向 配 有 位 置 調(diào) 整 裝置 ， 可 根 據(jù) 工 件 高 度 的 不 同 將 位 移 傳 感 器 調(diào) 整 到 最 合 適 的 位 置 ， 從 而 保 證 位移 測 量 的 準(zhǔn) 確 性 。3.2 機(jī) 械 本 體 的 過 盈 力 設(shè) 計(jì)估 算 過 盈 配 合 零 件 裝 配 所 需 的 壓 入 力 是 設(shè) 計(jì) 與 判 斷 冷 壓 設(shè) 備 能 力 的 關(guān) 鍵 工藝 參 數(shù) ， 甚 至 某 些 應(yīng) 用 過 盈 配 合 較 多 的 場 合 專 門 總 結(jié) 出 了 針 對(duì) 該 場 合 過 盈 裝配 的 壓 入 力 估 算 方 法 。 為 了 保 證 相 配 合 零 件 的 過 盈 量 在 規(guī) 定 范 圍 內(nèi) ， 銜 鐵 組件 的 各 個(gè) 零 件 是 選 配 的 。 在 基 本 尺 寸 相 差 很 小 的 情 況 下 ， 過 盈 量 的 大 小 決 定了 壓 裝 力 的 大 小 。 所 以 在 正 確 壓 裝 時(shí) ， 力 -位 移 曲 線 的 變 化 會(huì) 在 一 定 的 范 圍 。如 果 壓 歪 了 ， 則 壓 裝 力 會(huì) 很 快 的 增 大 ， 超 出 合 理 范 圍 。 所 以 可 以 由 力 -位 移曲 線 來 判 斷 壓 裝 是 否 在 正 確 進(jìn) 行 。 某 所 原 有 壓 裝 機(jī) 進(jìn) 行 壓 裝 時(shí) 各 個(gè) 型 號(hào) 零 件只 給 出 一 個(gè) 壓 裝 力 的 最 終 限 定 值 ， 由 這 個(gè) 限 定 值 判 斷 銜 鐵 組 件 的 壓 裝 是 否 成功 。 這 種 判 斷 方 法 存 在 很 大 的 弊 端 。 很 多 情 況 下 ， 當(dāng) 壓 裝 力 超 過 限 定 值 時(shí) ，相 配 合 的 兩 個(gè) 工 件 已 經(jīng) 被 嚴(yán) 重 壓 歪 ， 無 法 補(bǔ) 救 。 本 文 所 研 制 的 壓 裝 機(jī) 系 統(tǒng) 在壓 裝 過 程 中 對(duì) 壓 裝 力 進(jìn) 行 跟 隨 監(jiān) 視 ， 在 每 隔 一 定 微 小 間 隔 的 位 置 點(diǎn) 上 計(jì) 算 出該 點(diǎn) 所 對(duì) 應(yīng) 的 壓 裝 力 的 范 圍 ， 與 測 量 到 的 該 點(diǎn) 所 對(duì) 應(yīng) 的 壓 裝 力 進(jìn) 行 比 較 ， 判斷 壓 裝 力 是 否 超 出 了 合 理 范 圍 。 這 樣 就 能 及 早 發(fā) 現(xiàn) 工 件 是 不 是 壓 歪 了 ， 避 免問 題 嚴(yán) 重 到 無 法 補(bǔ) 救 的 程 度 。這 就 需 要 找 到 一 個(gè) 壓 裝 力 估 算 的 公 式 ， 并 集 成 到 控 制 程 序 中 ， 從 而 由 自動(dòng) 壓 裝 程 序 監(jiān) 視 壓 裝 過 程 中 的 力 值 ， 對(duì) 壓 裝 過 程 進(jìn) 行 控 制 。 參 考 相 關(guān) 研 究 文獻(xiàn) [3]及 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 手 冊(cè) 中 過 盈 配 合 設(shè) 計(jì) 的 相 關(guān) 資 料 ， 圓 柱 過 盈 配 合 壓 入 力 估 算公 式 的 推 導(dǎo) 如 下 ：結(jié) 合 面 壓 強(qiáng) ：(3-1)][max?----配 合 的 最 大 過 盈 量 （ mm） ；)(][maxaxiff ECdP???- 8 -fd ---- 接 合 直 徑 （ mm） ;E ---- 被 聯(lián) 接 件 材 料 的 彈 性 模 量 （ Mpa） .在 結(jié) 合 面 壓 強(qiáng) 公 式 (2-1)中 ：(3-2)(3-3) (3-4)(3-5)式 中V ——被 聯(lián) 接 件 材 料 的 泊 松 比 ；ad ——包 容 件 外 徑 （ mm） ；i ——被 包 容 件 內(nèi) 徑 （ mm） 。壓 入 力 ：（ 3-6）式 中fl——結(jié) 合 長 度 （ mm） ；μ ——被 聯(lián) 接 件 摩 擦 副 的 摩 擦 因 數(shù) 。將 本 節(jié) 的 幾 個(gè) 式 子 聯(lián) 立 求 得 壓 力 如 下 ：（3-7）從 式 (3-7)可 以 看 出 ， 當(dāng) 相 配 合 的 兩 個(gè) 零 件 選 定 后 ， 壓 入 力 F 與 結(jié) 合 長 度 成fii iiiafaadqvCdqvC??????22_11uldPFffπ][ax?fiiiffiafaf lEvdEvduF ??????)()(][22max?π- 9 -正 比 ， 即 壓 入 力 隨 著 壓 入 深 度 的 增 大 而 增 大 。3.3 本 章 小 結(jié)機(jī) 械 本 體 系 統(tǒng) 的 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) ， 信 號(hào) 采 集 及 顯 示 部 分 測 量 壓 裝 過 程 中 力 和 位移 的 變 化 并 傳 遞 給 工 控 機(jī) ， 作 為 壓 裝 過 程 控 制 軟 件 的 輸 入 ； 壓 裝 過 程 控 制 軟件 是 整 個(gè) 系 統(tǒng) 的 控 制 中 樞 ， 依 托 工 控 機(jī) 強(qiáng) 大 的 計(jì) 算 能 力 對(duì) 采 集 到 的 力 和 位 移數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 處 理 ， 進(jìn) 而 做 出 判 斷 ， 通 過 控 制 步 進(jìn) 電 機(jī) 對(duì) 壓 裝 過 程 進(jìn) 行 控 制 。 分析 了 某 些 對(duì) 壓 裝 能 否 成 功 有 著 直 接 影 響 的 關(guān) 鍵 環(huán) 節(jié) ， 敘 述 了 研 制 的 壓 裝 機(jī) 的系 統(tǒng) 原 理 ， 為 接 下 來 自 動(dòng) 壓 裝 機(jī) 的 研 制 打 下 了 很 好 的 基 礎(chǔ) ， 使 自 動(dòng) 壓 裝 機(jī) 的研 制 有 著 清 晰 的 路 線 可 循 。- 10 -第 4 章 位 移 進(jìn) 給 部 分 設(shè) 計(jì)4.1 微 位 移 進(jìn) 給 部 分 的 設(shè) 計(jì) 微 位 移 進(jìn) 給 部 分 是 壓 裝 機(jī) 的 關(guān) 鍵 功 能 部 件 ， 壓 頭 由 宏 位 移 升 降 部 分 調(diào) 整到 合 適 位 置 后 即 由 微 位 移 進(jìn) 給 部 分 驅(qū) 動(dòng) 壓 頭 進(jìn) 給 ， 進(jìn) 行 精 細(xì) 的 壓 裝 。 壓 裝 機(jī)需 要 提 供 的 是 直 線 往 復(fù) 運(yùn) 動(dòng) ， 需 要 提 供 的 最 大 壓 裝 力 是 6000N， 如 此 大 的 力需 要 借 助 增 力 機(jī) 構(gòu) 將 原 動(dòng) 機(jī) 直 接 輸 出 的 力 進(jìn) 行 足 夠 的 放 大 才 能 實(shí) 現(xiàn) 。 有 兩 種選 擇 ， 一 種 是 螺 旋 機(jī) 構(gòu) ， 一 種 是 液 壓 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 。 后 者 需 要 一 整 套 完 整 的 液 壓系 統(tǒng) ， 電 機(jī) 帶 動(dòng) 液 壓 泵 將 油 箱 的 油 變 為 高 壓 油 打 入 油 路 ， 并 由 液 壓 閥 控 制 液壓 缸 的 伸 縮 。 與 電 機(jī) 帶 動(dòng) 的 螺 旋 機(jī) 構(gòu) 相 比 ， 液 壓 增 力 系 統(tǒng) 更 為 繁 瑣 ， 所 占 用的 場 地 面 積 也 很 大 ， 而 且 更 重 要 的 是 ， 液 壓 系 統(tǒng) 無 論 密 封 做 得 多 好 ， 都 肯 定會(huì) 有 一 定 量 的 液 壓 油 的 泄 露 ， 而 某 所 的 壓 裝 車 間 對(duì) 潔 凈 度 有 比 較 高 的 要 求 ，故 液 壓 增 力 系 統(tǒng) 不 合 適 。 螺 旋 增 力 機(jī) 構(gòu) 不 僅 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 ， 而 且 控 制 更 為 簡 便 ，只 需 要 控 制 步 進(jìn) 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 動(dòng) 的 步 數(shù) 及 速 度 就 可 很 精 確 的 控 制 壓 頭 進(jìn) 給 的 位 移 和速 度 。圖 (4-1) 微 位 移 進(jìn) 給 部 分 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖螺 旋 機(jī) 構(gòu) 分 為 滑 動(dòng) 螺 旋 機(jī) 構(gòu) 和 滾 動(dòng) 螺 旋 機(jī) 構(gòu) ， 滑 動(dòng) 螺 旋 機(jī) 構(gòu) 構(gòu) 造 簡 單 便于 制 造 ， 但 摩 擦 大 ， 故 啟 動(dòng) 力 矩 大 ， 容 易 產(chǎn) 生 爬 行 現(xiàn) 象 ， 而 在 壓 裝 過 程 中 爬行 現(xiàn) 象 危 害 很 大 ， 是 一 定 要 著 力 避 免 的 。 而 滾 動(dòng) 螺 旋 機(jī) 構(gòu) ， 即 滾 珠 絲 杠 ， 不僅 傳 動(dòng) 精 度 高 ， 而 且 啟 動(dòng) 力 矩 極 小 ， 啟 動(dòng) 時(shí) 無 爬 行 現(xiàn) 象 ， 還 可 以 做 到 無 側(cè) 隙或 者 進(jìn) 行 預(yù) 壓 ， 從 而 具 有 很 高 的 剛 度 ， 這 些 都 是 壓 裝 過 程 中 微 位 移 進(jìn) 給 機(jī) 構(gòu)十 分 需 要 具 有 的 性 能 。 該 部 分 結(jié) 構(gòu) 如 圖 (4-1)所 示 。雖 然 滾 珠 絲 杠 啟 動(dòng) 力 矩 極 小 ， 啟 動(dòng) 時(shí) 無 爬 行 現(xiàn) 象 ， 但 壓 裝 過 程 中 ， 隨 著- 11 -壓 裝 力 越 來 越 大 ， 也 需 要 避 免 進(jìn) 給 機(jī) 構(gòu) 產(chǎn) 生 爬 行 現(xiàn) 象 。 以 銜 鐵 與 彈 簧 管 的 壓裝 為 例 ， 銜 鐵 的 內(nèi) 圓 柱 面 和 彈 簧 管 的 外 圓 柱 面 不 可 能 為 絕 對(duì) 幾 何 意 義 上 的 圓柱 形 ， 總 有 一 定 的 形 狀 誤 差 存 在 ， 壓 裝 時(shí) 兩 個(gè) 圓 柱 面 套 在 一 起 ， 相 互 擠 壓 變形 ， 則 有 的 地 方 變 形 大 ， 有 的 地 方 變 形 小 ， 從 而 難 免 會(huì) 產(chǎn) 生 這 樣 的 情 形 ： 壓裝 中 的 某 一 時(shí) 刻 ， 隨 著 壓 裝 力 的 慢 慢 變 大 ， 銜 鐵 相 對(duì) 彈 簧 管 的 位 置 卻 沒 有 改變 ， 壓 裝 力 繼 續(xù) 積 累 ， 直 到 壓 裝 力 積 累 的 足 夠 大 了 以 后 銜 鐵 才 開 始 移 動(dòng) ， 而過 了 銜 鐵 與 彈 簧 管 相 對(duì) 之 間 的 這 個(gè) 位 置 以 后 ， 推 進(jìn) 壓 裝 所 需 要 的 力 相 比 最 高峰 時(shí) 又 變 小 了 。 如 果 滾 珠 絲 杠 的 剛 度 較 差 ， 在 壓 裝 力 最 高 峰 時(shí) ， 滾 珠 絲 杠 積累 了 比 較 大 的 變 形 ， 而 過 了 這 個(gè) 高 峰 位 置 ， 需 要 的 壓 裝 力 忽 然 變 小 ， 滾 珠 絲杠 就 會(huì) 忽 然 快 速 地 釋 放 壓 裝 力 最 高 峰 時(shí) 所 積 累 的 形 變 ， 使 壓 裝 產(chǎn) 生 爬 行 現(xiàn) 象 ，所 以 為 了 避 免 爬 行 現(xiàn) 象 產(chǎn) 生 ， 需 要 滾 珠 絲 杠 具 有 足 夠 大 的 剛 度 。 滾 珠 絲 杠 采用 預(yù) 緊 的 方 法 提 高 絲 杠 的 剛 度 ， 調(diào) 整 預(yù) 緊 的 方 式 有 很 多 種 ， 本 文 選 用 的 臺(tái) 灣 ABBA 公 司 生 產(chǎn) 的 DFT02005-5 型 滾 珠 絲 杠 ， 該 絲 杠 采 用 雙 螺 母 墊 片 預(yù) 緊 方式 ， 剛 度 為 735N/μm。圖 (4-2) 絲 杠 游 動(dòng) 端 支 撐一 般 情 況 下 絲 杠 采 用 兩 端 支 撐 ， 一 端 為 固 定 端 ， 一 端 為 游 動(dòng) 端 。 固 定 端由 一 對(duì) 角 接 觸 球 軸 承 通 過 套 杯 將 絲 杠 一 端 固 定 到 機(jī) 身 上 ， 如 圖 (4-2） 所 示 。游 動(dòng) 端 將 一 個(gè) 深 溝 球 軸 承 固 定 在 絲 杠 上 ， 而 絲 杠 因 為 某 些 原 因 產(chǎn) 生 伸 縮 時(shí) ，絲 杠 游 動(dòng) 端 帶 動(dòng) 軸 承 在 軸 承 座 里 移 動(dòng) ， 防 止 絲 杠 受 額 外 力 的 作 用 。 本 設(shè) 計(jì) 中 ，絲 杠 螺 母 連 接 的 是 壓 柱 ， 而 壓 柱 限 定 在 導(dǎo) 柱 內(nèi) 移 動(dòng) ， 所 以 可 以 將 這 端 看 做 絲杠 的 游 動(dòng) 支 撐 端 。 為 了 防 止 爬 行 現(xiàn) 象 的 產(chǎn) 生 ， 需 要 的 是 整 個(gè) 微 位 移 進(jìn) 給 部 分具 有 足 夠 的 剛 度 ， 所 以 不 僅 要 求 絲 杠 具 有 足 夠 的 剛 度 ， 還 要 求 絲 杠 固 定 端 的- 12 -支 撐 座 也 具 有 足 夠 的 剛 度 。 本 文 選 擇 的 臺(tái) 灣 嵩 陽 工 業(yè) 股 份 有 限 公 司 的 MBK 型 高 荷 重 支 撐 座 。 該 支 撐 座 選 用 的 日 本 NSK 軸 承 ， 代 號(hào) 為 17TAC 47B， 接觸 角 為 60°， 非 國 內(nèi) 標(biāo) 準(zhǔn) 。 該 軸 承 因 為 經(jīng) 過 了 預(yù) 緊 ， 接 觸 角 也 大 ， 所 以 具 有很 大 的 剛 度 。 支 撐 座 的 剛 度 與 絲 杠 的 剛 度 相 匹 配 ， 也 是 735N/μm。4.2 宏 位 移 升 降 部 分 的 設(shè) 計(jì)宏 位 移 升 降 功 能 的 原 因 有 兩 個(gè) 。 一 是 提 高 壓 裝 的 效 率 。 壓 裝 機(jī) 不 僅 要 能夠 進(jìn) 行 銜 鐵 組 件 的 壓 裝 ， 還 要 能 夠 完 成 一 些 外 形 較 大 但 精 度 要 求 不 高 的 工 件的 壓 裝 。 壓 裝 銜 鐵 組 件 時(shí) 不 需 要 工 人 旋 轉(zhuǎn) 手 輪 帶 動(dòng) 螺 旋 機(jī) 構(gòu) 將 壓 頭 調(diào) 整 到 位 ，而 銜 鐵 組 件 尺 寸 通 常 都 很 小 ， 相 配 套 工 裝 的 高 度 也 很 低 ， 所 以 減 少 壓 頭 移 動(dòng)的 距 離 較 長 。 宏 位 移 升 降 部 分 可 使 壓 頭 快 速 的 調(diào) 整 到 位 ， 顯 著 提 高 了 壓 裝 的效 率 。 二 是 克 服 壓 裝 機(jī) 壓 柱 伸 出 過 長 使 得 壓 裝 精 度 降 低 的 缺 點(diǎn) 。圖 4-3 宏 位 移 升 降 部 分 示 意 圖如 圖 4-3 所 示 ， 導(dǎo) 柱 一 側(cè) 加 工 有 齒 條 ， 通 過 齒 輪 齒 條 機(jī) 構(gòu) 可 使 導(dǎo) 柱 上 下快 速 升 降 ， 調(diào) 整 到 位 并 鎖 緊 后 再 由 滾 珠 絲 杠 帶 動(dòng) 壓 柱 進(jìn) 給 ， 進(jìn) 行 壓 裝 。 由 于無 論 導(dǎo) 柱 移 動(dòng) 到 哪 個(gè) 位 置 ， 導(dǎo) 柱 與 導(dǎo) 套 相 嵌 套 的 長 度 都 是 固 定 不 變 的 ， 調(diào) 整到 位 后 壓 柱 只 需 要 伸 出 很 短 的 距 離 就 可 以 使 壓 頭 接 觸 到 工 件 ， 所 以 克 服 了 壓裝 機(jī) 壓 柱 伸 出 過 長 使 精 度 降 低 的 缺 點(diǎn) 。- 13 -4.3 位 移 傳 感 器 作 用 及 位 置 調(diào) 整 裝 置 的 設(shè) 計(jì)由 于 各 個(gè) 型 號(hào) 的 銜 鐵 組 件 的 尺 寸 不 一 樣 ， 相 配 套 的 工 裝 的 高 度 也 不 一 樣 ，壓 裝 時(shí) 為 了 使 位 移 的 測 量 在 位 移 傳 感 器 的 線 性 段 內(nèi) ， 需 要 根 據(jù) 不 同 的 壓 裝 對(duì)象 調(diào) 整 位 移 傳 感 器 的 高 度 ， 故 需 要 設(shè) 計(jì) 調(diào) 整 位 移 傳 感 器 高 度 的 裝 置 。圖 4-4 位 移 傳 感 器 調(diào) 整 裝 置 示 意 圖如 圖 4-4 所 示 ， 位 移 傳 感 器 夾 持 在 套 筒 上 ， 旋 轉(zhuǎn) 調(diào) 整 螺 母 即 可 調(diào) 整 位 移傳 感 器 的 高 度 ， 調(diào) 整 到 位 后 通 過 緊 定 旋 鈕 將 高 度 固 定 。 整 個(gè) 裝 置 通 過 支 撐 柱安 裝 在 工 作 上 。位移傳感器又稱為線性傳感器 電感式位移傳感器是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，根據(jù)衰減量的變化來完成無接觸檢測物體的目的。位移是和物體的位置在運(yùn)動(dòng)過程中的移動(dòng)有關(guān)的量，并且能把測量的數(shù)據(jù)上傳計(jì)算機(jī)，生成數(shù)據(jù)庫，利用先進(jìn)的后處理軟件對(duì)其進(jìn)行數(shù)字化管理。任 何 一 種 傳 感 器 在 生 產(chǎn) 出 來 以 及 使 用 一 段 時(shí) 間 后 都 必 須 對(duì) 主 要 技 術(shù) 指 標(biāo)進(jìn) 行 校 準(zhǔn) 試 驗(yàn) 以 便 確 定 傳 感 器 的 各 項(xiàng) 性 能 是 否 達(dá) 到 使 用 要 求 ， 即 傳 感 器 的 標(biāo)定 。 傳 感 器 的 標(biāo) 定 有 靜 態(tài) 標(biāo) 定 和 動(dòng) 態(tài) 標(biāo) 定 兩 種 。 由 于 本 自 動(dòng) 壓 裝 機(jī) 系 統(tǒng) 工 作速 度 較 慢 ， 因 此 傳 感 器 只 進(jìn) 行 靜 態(tài) 標(biāo) 定 即 可 。 本 文 所 采 用 的 力 傳 感 器 的 量 程為 9800N。 這 么 大 的 力 在 實(shí) 驗(yàn) 室 現(xiàn) 有 的 條 件 下 無 法 找 到 合 適 的 力 標(biāo) 定 裝 置 。同 時(shí) 力 傳 感 器 及 與 其 相 配 套 的 數(shù) 顯 儀 表 是 由 同 一 廠 家 提 供 的 ， 故 本 文 選 擇 由供 貨 方 進(jìn) 行 力 傳 感 器 的 標(biāo) 定 ， 并 出 具 標(biāo) 定 證 明 。 力 傳 感 器 的 精 度 要 求 為 量 程的 0.05%， 即 4.9N（ 0.5kgf） 。 位 移 傳 感 器 的 標(biāo) 定 選 擇 在 其 工 作 環(huán) 境 中 進(jìn)行 ， 即 借 助 位 移 傳 感 器 位 置 調(diào) 整 裝 置 及 工 作 臺(tái) 進(jìn) 行 傳 感 器 的 標(biāo) 定 ， 其 方 法 如- 14 -圖 4-3 所 示 。 這 樣 進(jìn) 行 位 移 傳 感 器 標(biāo) 定 的 一 大 優(yōu) 點(diǎn) 是 消 除 了 位 移 傳 感 器 夾 持誤 差 所 帶 來 的 位 移 測 量 誤 差 。 因 為 位 移 傳 感 器 由 其 位 置 調(diào) 整 裝 置 夾 持 后 其 軸線 與 工 作 臺(tái) 表 面 不 可 能 是 完 全 垂 直 的 ， 而 利 用 位 移 傳 感 器 本 身 的 工 作 環(huán) 境 進(jìn)行 它 的 標(biāo) 定 恰 恰 可 以 消 除 夾 持 所 帶 來 的 位 移 測 量 誤 差 。圖 4-5 位 移 傳 感 器 標(biāo) 定 示 意 圖該 位 移 傳 感 器 的 測 桿 長 度 為 27mm， 但 其 線 性 段 量 程 只 有 10mm， 位 于測 桿 中 間 某 段 ， 出 廠 時(shí) 供 貨 方 把 線 性 段 的 起 始 位 置 在 測 桿 上 刻 線 進(jìn) 行 了 標(biāo) 識(shí) 。標(biāo) 定 時(shí) ， 位 移 傳 感 器 調(diào) 頭 進(jìn) 行 夾 持 ， 調(diào) 整 位 置 使 測 桿 恰 好 縮 進(jìn) 到 線 性 段 起 始點(diǎn) ， 然 后 將 此 位 置 緊 定 ， 并 將 數(shù) 顯 儀 表 示 數(shù) 調(diào) 節(jié) 為 0。 然 后 在 測 桿 下 放 入 10mm 量 塊 ， 并 調(diào) 整 數(shù) 顯 儀 表 示 數(shù) 為 10。 拿 掉 量 塊 后 再 將 數(shù) 顯 表 調(diào) 零 ， 放 入量 塊 后 再 將 數(shù) 顯 表 示 數(shù) 調(diào) 為 10。 如 此 反 復(fù) 幾 次 直 到 數(shù) 顯 表 示 數(shù) 不 再 變 化 。至 此 ， 位 移 傳 感 器 增 益 調(diào) 節(jié) 完 成 。 接 下 來 放 入 不 同 尺 寸 的 量 塊 對(duì) 位 移 傳 感 器的 精 度 進(jìn) 行 檢 驗(yàn) ：位 移 傳 感 器 的 精 度 指 標(biāo) 為 量 程 的 0.1%， 即 0.01mm。 該 位 移 傳 感 器 完 全達(dá) 到 精 度 要 求 。標(biāo) 準(zhǔn) 量 塊（ mm）0 1.3 1.5 1.7 6 8 10位 移 傳感 器 值（ mm）0.000 1.303 1.504 1.705 6.007 8.003 10.000- 15 -4.4 本 章 小 結(jié)本 章 是 將 設(shè) 計(jì) 中 關(guān) 于 位 移 的 問 題 集 中 起 來 ， 逐 步 分 析 ， 并 設(shè) 計(jì) 成 型 ， 為機(jī) 體 設(shè) 計(jì) 的 重 要 組 成 部 分 ， 設(shè) 計(jì) 好 了 宏 位 移 的 進(jìn) 給 并 為 接 下 來 的 設(shè) 計(jì) 輔 助 ，并 對(duì) 機(jī) 體 設(shè) 計(jì) 有 一 些 優(yōu) 化 ， 對(duì) 下 面 設(shè) 計(jì) 有 一 定 借 鑒 意 義 。- 16 -第 5 章 導(dǎo) 柱 和 壓 頭 部 分 設(shè) 計(jì)5.1 減 速 箱 的 設(shè) 計(jì)本 課 題 采 用 步 進(jìn) 電 機(jī) 直 接 帶 動(dòng) 滾 珠 絲 杠 ， 中 間 沒 有 減 速 機(jī) 構(gòu) ， 但 手 動(dòng) 壓裝 時(shí) ， 必 須 采 用 減 速 機(jī) 構(gòu) 。 經(jīng) 過 計(jì) 算 ， 減 速 比 在 1:9 左 右 時(shí) 比 較 合 適 。 因?yàn)?驅(qū) 動(dòng) 滾 珠 絲 杠 所 需 要 的 最 大 力 矩 為 5N.m， 則 1:9 的 速 比 下 ， 旋 轉(zhuǎn) 手 輪 需要 的 力 矩 為 0.56N.m； 而 小 波 紋 手 輪 的 半 徑 為 40mm， 此 時(shí) 需 要 人 工 施 加 的力 為 14N， 在 人 工 施 力 的 合 適 范 圍 內(nèi) 。 如 果 采 用 齒 輪 減 速 ， 這 么 大 的 減 速 比則 會(huì) 使 大 齒 輪 尺 寸 過 大 ， 從 而 使 得 減 速 箱 與 整 個(gè) 壓 裝 機(jī) 比 起 來 大 小 很 不 協(xié) 調(diào) ，故 選 擇 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 的 蝸 輪 蝸 桿 機(jī) 構(gòu) 進(jìn) 行 減 速 。5-1 減 速 箱 示 意 圖動(dòng) 絲 杠 旋 轉(zhuǎn) 的 動(dòng) 力 源 有 兩 個(gè) ， 一 個(gè) 是 步 進(jìn) 電 機(jī) ， 一 個(gè) 是 人 力 ， 壓 裝 機(jī) 工作 時(shí) 要 根 據(jù) 實(shí) 際 情 況 選 擇 合 適 的 驅(qū) 動(dòng) 方 式 。 怎 樣 在 這 兩 路 傳 動(dòng) 鏈 之 間 方 便 快捷 的 切 換 是 本 部 分 設(shè) 計(jì) 中 的 一 個(gè) 難 點(diǎn) 。 本 課 題 選 擇 用 單 片 電 磁 離 合 器 實(shí) 現(xiàn) 這個(gè) 功 能 ， 通 過 一 個(gè) 按 鈕 控 制 離 合 器 的 通 斷 電 ， 從 而 方 便 的 實(shí) 現(xiàn) 手 動(dòng) 與 電 動(dòng) 壓- 17 -裝 的 切 換 。圖 5-2 減 速 箱 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖如 圖 5-2 所 示 ， 離 合 器 銜 鐵 與 蝸 輪 之 間 有 一 片 彈 簧 片 ， 彈 簧 片 分 別 通 過螺 釘 和 鉚 釘 固 定 到 銜 鐵 及 蝸 輪 上 ， 離 合 器 基 座 里 的 磁 軛 通 電 時(shí) 銜 鐵 與 動(dòng) 盤 上的 摩 擦 片 吸 合 ， 從 而 可 以 使 銜 鐵 帶 動(dòng) 動(dòng) 盤 進(jìn) 行 旋 轉(zhuǎn) 。 圖 中 軸 通 過 聯(lián) 軸 器 與 絲杠 相 連 。 由 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 進(jìn) 行 壓 裝 時(shí) ， 離 合 器 不 通 電 ， 銜 鐵 與 動(dòng) 盤 分 離 ， 電 機(jī) 軸帶 動(dòng) 軸 旋 轉(zhuǎn) ， 由 于 蝸 輪 蝸 桿 的 自 鎖 特 性 ， 軸 與 蝸 輪 之 間 相 對(duì) 滑 動(dòng) ， 蝸 輪 并 不轉(zhuǎn) 動(dòng) 。 手 動(dòng) 進(jìn) 行 壓 裝 時(shí) ， 離 合 器 通 電 ， 銜 鐵 與 動(dòng) 盤 吸 合 ， 使 得 蝸 輪 通 過 銜 鐵與 動(dòng) 盤 連 成 一 體 ， 蝸 桿 帶 動(dòng) 蝸 輪 進(jìn) 行 旋 轉(zhuǎn) 的 同 時(shí) 也 使 得 動(dòng) 盤 帶 動(dòng) 軸 進(jìn) 行 旋 轉(zhuǎn) ，從 而 將 動(dòng) 力 從 蝸 輪 傳 遞 到 軸 上 。5.2 導(dǎo) 柱 鎖 緊 部 分 的 設(shè) 計(jì)通 過 宏 位 移 升 降 部 分 將 壓 頭 調(diào) 整 到 位 后 ， 需 要 將 導(dǎo) 柱 與 機(jī) 身 牢 固 地 鎖在 一 起 后 才 能 開 始 進(jìn) 行 壓 裝 。 如 圖 5-3 所 示 ， 該 機(jī) 構(gòu) 通 過 兩 重 增 力 來 進(jìn) 行牢 固 的 鎖 緊 。 鎖 緊 時(shí) ， 旋 轉(zhuǎn) 鎖 緊 螺 桿 ， 使 鎖 緊 套 與 鎖 緊 滑 塊 相 互 靠 近 ， 而 鎖緊 套 與 鎖 緊 滑 塊 上 加 工 有 斜 面 ， 相 當(dāng) 于 斜 楔 ， 從 而 將 導(dǎo) 柱 與 固 定 在 機(jī) 身 上 的導(dǎo) 套 擠 壓 在 一 起 ， 靠 二 者 之 間 的 摩 擦 力 來 進(jìn) 行 鎖 緊 。 該 機(jī) 構(gòu) 通 過 螺 旋 副 及 斜楔 兩 重 增 力 機(jī) 構(gòu) 進(jìn) 行 增 力 ， 增 力 巨 大 ， 保 證 了 鎖 緊 的 牢 固 可 靠 。鎖 緊 裝 制 的 應(yīng) 用 ， 是 保 證 被 壓 件 精 度 的 一 個(gè) 必 須 裝 置 ， 提 高 成 品 效 率 的- 18 -一 項(xiàng) 保 護(hù) 措 施 。 使 壓 裝 機(jī) 能 加 工 出 高 精 度 的 工 件 的 套 方 法 。 在 完 成 打 壓 裝 進(jìn)程 后 ， 仍 需 擰 緊 壓 裝 機(jī) 機(jī) 身 側(cè) 壁 的 鎖 緊 手 柄 以 保 證 壓 裝 加 載 時(shí) 導(dǎo) 套 相 對(duì) 于 機(jī)身 固 定 不 動(dòng) 。 若 此 時(shí) 鎖 緊 不 可 靠 ， 則 容 易 導(dǎo) 致 壓 裝 時(shí) 導(dǎo) 套 打 滑 ， 出 現(xiàn) 壓 裝 力無 法 加 載 到 預(yù) 定 值 的 狀 況 ， 所 以 此 處 鎖 緊 螺 桿 的 摩 擦 鎖 緊 面 相 對(duì) 導(dǎo) 套 裝 配 磨成 圓 弧 面 ， 且 配 備 專 門 的 加 長 管 ， 起 到 保 護(hù) 鎖 緊 面 及 保 證 施 加 足 夠 的 鎖 緊 力的 目 的 。圖 （ 5-3） 鎖 緊 機(jī) 構(gòu) 示 意 圖5.3 壓 頭 夾 持 部 分 的 設(shè) 計(jì)為 克 服 本 課 題 中 壓 裝 機(jī) 可 能 出 現(xiàn) 的 壓 頭 夾 持 的 缺 點(diǎn) ， 對(duì) 壓 頭 夾 持 部 分 進(jìn)行 了 設(shè) 計(jì) ， 力 求 在 提 高 壓 頭 夾 持 精 度 的 同 時(shí) ， 做 到 壓 頭 裝 卸 方 便 快 捷 。 借 鑒某 些 自 動(dòng) 機(jī) 床 上 刀 具 的 裝 夾 方 式 ， 本 文 采 用 彈 性 夾 頭 進(jìn) 行 壓 頭 的 裝 夾 [37]。彈 性 夾 頭 一 周 開 有 等 角 度 的 槽 ， 相 當(dāng) 于 由 特 定 形 狀 的 鋼 條 的 一 端 沿 圓 周 連 接一 圈 而 成 ， 其 徑 向 受 力 時(shí) 就 向 中 間 收 縮 ， 從 而 夾 緊 塞 進(jìn) 其 內(nèi) 孔 的 刀 具 。 夾 頭后 端 錐 面 裝 入 壓 柱 的 錐 孔 里 ， 螺 母 上 有 與 夾 頭 前 段 外 錐 面 相 配 合 的 內(nèi) 錐 面 ，擰 緊 螺 母 時(shí) ， 螺 母 內(nèi) 錐 面 擠 壓 夾 頭 的 前 端 錐 面 使 夾 頭 收 縮 ， 夾 緊 壓 頭 。相 較 于 原 有 壓 裝 機(jī) 壓 頭 的 持 方 式 ， 這 種 夾 持 辦 法 不 僅 壓 頭 的 裝 拆 更 方 便 ，而 且 精 度 也 更 高 ， 因 為 加 工 壓 柱 時(shí) ， 可 使 壓 柱 內(nèi) 錐 孔 與 其 外 圓 柱 面 具 有 很 高的 同 軸 度 ， 而 且 彈 性 夾 頭 是 工 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) 品 ， 不 僅 價(jià) 格 低 廉 ， 精 度 也 很 高 。 本 文- 19 -選 用 的 AA 級(jí) 高 精 度 夾 頭 ， 夾 持 后 ， 壓 頭 距 夾 頭 前 端 面 40mm 處 的 徑 向 跳 動(dòng)在 3μm 以 內(nèi) 。圖 （ 5-4 ） 壓 頭 夾 持 示 意 圖本 課 題 選 用 了 此 種 壓 頭 ， 來 完 成 壓 裝 機(jī) 體 的 設(shè) 計(jì) 。5.4 本 章 小 結(jié)本 章 設(shè) 計(jì) 了 離 合 器 ， 從 而 確 定 了 起 可 以 自 動(dòng) 使 用 也 可 人 工 操 作 兩 個(gè) 工 作方 式 。 完 成 了 壓 頭 的 機(jī) 體 設(shè) 計(jì) 和 緊 鎖 部 分 的 的 關(guān) 鍵 設(shè) 計(jì) ， 實(shí) 現(xiàn) 了 簡 潔 可 靠 的可 行 方 案 ， 為 以 后 機(jī) 器 圓 滿 運(yùn) 行 而 做 好 鋪 墊 。 努 力 設(shè) 計(jì) 運(yùn) 行 可 靠 ， 工 作 穩(wěn) 定的 壓 裝 機(jī) 體 。- 20 -第 6 章 工 作 臺(tái) 等 部 分 設(shè) 計(jì)6.1 工 作 臺(tái) 導(dǎo) 向 部 分 的 設(shè) 計(jì)本 課 題 分 析 了 壓 裝 機(jī) 力 傳 感 器 因 其 輪 輻 某 些 物 理 特 性 不 對(duì) 稱 而 影 響 工 作臺(tái) 表 面 與 壓 柱 進(jìn) 給 軸 線 垂 直 度 的 缺 點(diǎn) ， 本 部 分 就 是 為 了 克 服 這 個(gè) 缺 點(diǎn) 而 專 門進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) 的 。 如 圖 3-9 所 示 ， 工 作 臺(tái) 下 是 一 段 高 精 度 的 導(dǎo) 向 圓 柱 ， 壓 裝 時(shí)即 使 力 傳 感 器 因 輪 輻 的 不 對(duì) 稱 產(chǎn) 生 歪 斜 ， 但 工 作 臺(tái) 因 為 導(dǎo) 向 段 的 緣 故 只 能 沿一 個(gè) 方 向 移 動(dòng) ， 不 會(huì) 隨 著 力 傳 感 器 歪 斜 ， 從 而 避 免 了 壓 裝 機(jī) 的 缺 點(diǎn) 。圖 6-1 工 作 臺(tái) 導(dǎo) 引 部 分 示 意 圖6.2 機(jī) 身 設(shè) 計(jì) 及 其 分 析壓 裝 機(jī) 機(jī) 身 是 一 個(gè) 對(duì) 系 統(tǒng) 壓 裝 精 度 有 著 很 大 影 響 的 部 件 ， 尤 其 是 機(jī) 身 的剛 度 ， 直 接 影 響 到 壓 裝 能 否 正 確 進(jìn) 行 。 因 此 ， 相 關(guān) 行 業(yè) 的 科 研 工 作 者 就 如 何提 高 壓 裝 機(jī) 機(jī) 身 的 性 能 做 了 很 多 研 究 。 其 中 ， 通 過 對(duì) 機(jī) 身 進(jìn) 行 分 析 來 優(yōu) 化 機(jī)身 的 設(shè) 計(jì) 是 目 前 應(yīng) 用 最 為 普 遍 的 一 個(gè) 方 法 [38-40]。 經(jīng) 過 多 種 方 案 的 充 分 論證 ， 本 文 最 終 選 擇 了 C 形 機(jī) 身 。 壓 裝 時(shí) 機(jī) 身 要 承 受 的 力 最 大 為 600kgf， 如果 機(jī) 身 剛 度 不 足 ， 則 機(jī) 身 產(chǎn) 生 的 撓 曲 變 形 會(huì) 嚴(yán) 重 影 響 壓 裝 的 精 度 。 為 了 克 服原 有 壓