多頭鎖螺絲機(jī)設(shè)計(jì)

喜歡這個資料需要的話就充值下載吧。資源目錄里展示的全都有預(yù)覽可以查看的噢，下載就有,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：11970985 可咨詢交流】=喜歡就充值下載吧。資源目錄里展示的全都有，下載后全都有,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：197216396 可咨詢交流】= 英文題目：An Automatic Screw Tightening Shaft Based on Enhanced Variable Gain PID Control翻譯：基于增強(qiáng)型變增益 PID 控制的螺桿自動擰緊機(jī)資料來源： pdfs.semanticscholar.org論文題目：基于增強(qiáng)型變增益 PID 控制的螺桿自動 擰緊機(jī)構(gòu) 學(xué)生姓名學(xué)院名稱專業(yè)名稱班級名稱學(xué) 號指導(dǎo)教師教師職稱完成時間基于增強(qiáng)型變增益PID 控制的螺桿自動擰緊機(jī)構(gòu)作者：S. H. Sengar1,*, A. G. Mohod1, Y. P. KhandetodSibang1， Liu2，3, Shuzhi Sam Ge4, Gang Qin2, Min Li5作者所在單位：中國電子科技大學(xué)自動化工程學(xué)院，成都611731 德日美工程與技術(shù)學(xué)院，達(dá)波里415712摘要：本文提出了一種基于增強(qiáng)型變增益 PID控制的模塊化自動擰緊軸系統(tǒng)。 該螺旋擰緊軸適用于自主擰緊作業(yè)，具有巨大的工業(yè)應(yīng)用潛力。 由于螺桿的不確定性，將螺桿的擰緊軸和擰緊過程都建立了不確定反饋系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 通過選擇合適的控制器參數(shù)，證明了閉環(huán)系統(tǒng)在魯斯穩(wěn)定性判據(jù)基礎(chǔ)上是穩(wěn)定的，而轉(zhuǎn)矩跟蹤誤差指數(shù)收斂到一個較小的殘差。 對螺旋擰緊軸系的仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文提出的螺旋擰緊自治系統(tǒng)是有效的。關(guān)鍵詞：模塊化設(shè)計(jì)；自動擰緊軸； 預(yù)緊力； PID 控制；可變增益 一 介紹在裝配行業(yè)中，螺釘連接是最常見的連接方法之一，其中沖擊扳手起著重要的作用1-3。然而，在使用沖擊扳手從螺釘孔擰入或擰出螺釘?shù)倪^程中，需要操作員，這意味著預(yù)擰緊扭矩的適當(dāng)性和組裝過程的有效性取決于操作員的經(jīng)驗(yàn)。而且，預(yù)緊扭矩不合適可能會導(dǎo)致螺釘損壞或脫落。因此，在現(xiàn)代裝配行業(yè)中，高度可靠、高效的自動螺絲擰緊機(jī)有著重要地位。眾所周知，預(yù)緊力是螺釘擰緊過程中最重要的參數(shù)，它是使螺釘緊固在螺釘孔上而不會松動的靜態(tài)力4，5。實(shí)際上，要求稍微調(diào)整扭矩以確保足夠的預(yù)緊力，但又不損壞螺釘。由于螺釘和工作條件的不同，即使是熟練的操作人員也很難用適當(dāng)?shù)牧砉潭ㄋ新葆?。盡管在將螺絲釘擰入螺絲孔時，操作員可以輕松確定對齊方式，但是對于自動機(jī)械而言，這并不是一件容易的事。因此，為了避免損壞螺絲和螺絲孔，需要一種控制方法或機(jī)械方式來學(xué)習(xí)對準(zhǔn)。目前，PID（比例-積分-微分）控制是最常用的控制方法6-8，在實(shí)際應(yīng)用中已被廣泛接受并顯示出良好的性能。然而在線性問題上，由于螺絲孔和螺絲之間的擰緊摩擦，螺絲和螺絲孔的材料，擰緊條件和環(huán)境溫度以及相應(yīng)的ASTS的動力學(xué)，螺絲的擰緊過程是不確定的并且是非線性的。因此，具有比例、微分和積分增益的固定值的簡單PID控制器可能無法提供所需的擰緊性能9。在過去的幾十年中，由于以下原因，使用模糊邏輯系統(tǒng)（FL）和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NNs）11、12的基于逼近的控制10已廣泛應(yīng)用于動力學(xué)未知的非線性系統(tǒng)13-15。它在某些緊定集上有通用逼近能力。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和FL在處理動力學(xué)未知的復(fù)雜系統(tǒng)中具有出色的能力16，因此還采用了相關(guān)技術(shù)來解決實(shí)際系統(tǒng)中的控制問題，包括機(jī)器人操縱器17，螺釘連接18和輪式倒立擺。 19。為了控制螺釘?shù)臄Q緊，在一些研究中提出了幾種方法和算法。在9，18中，提出了一種無模型的模糊控制方法。在20中，提出了一種預(yù)載控制方法，并提出了一個數(shù)學(xué)模型來預(yù)測摩擦補(bǔ)償?shù)目刂婆ぞ?。此外，?1中，提出了一種角度控制方法。然而，盡管寶貴的研究文獻(xiàn)22、5、9、20、21都對擰緊螺釘做出了重要貢獻(xiàn)，但在設(shè)計(jì)螺釘擰緊工具時卻忽略了機(jī)械靈活性。并且盡最大知識儲備的作者，尚無重大研究報道將擰緊過程和螺釘擰緊軸集成為控制模型。在螺絲擰緊行業(yè)中，螺絲擰緊工具的機(jī)械靈活性非常重要，通過更精確的控制模型可以實(shí)現(xiàn)更好的控制性能。本文首次提出了一種模塊化設(shè)計(jì)的自動螺絲擰緊軸（ASTS），它可以檢測螺絲和螺絲孔之間的未對準(zhǔn)情況。即使螺釘距螺釘孔偏離5mm，ASTS仍可以將螺釘擰至指定扭矩。ASTS的模型被認(rèn)為是連接有減速器的直流伺服電機(jī)。此外，結(jié)合緊固過程，設(shè)計(jì)了基于模型的增強(qiáng)型可變增益PID控制器。控制目標(biāo)是使緊固扭矩達(dá)到給定扭矩。數(shù)值仿真和實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該控制方法的有效性。然后，本文的其余部分組織如下。在第2節(jié)中，介紹了擰緊軸系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)。在第3節(jié)中，說明了ASTS控制模型；在第4節(jié)中，介紹了增強(qiáng)型可變增益PID控制；在第5和第6節(jié)中，通過仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提出控制的有效性；最后一節(jié)即第7節(jié)，是本文的結(jié)論。二 擰緊軸系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)從圖1可以看出，本文提出的ASTS安裝在自動打開密封裝置上，該裝置用于自動打開和密封400L金屬桶。找到螺絲或螺孔后，ASTS會自動應(yīng)用到螺絲上。如圖2所示，螺釘擰緊軸結(jié)構(gòu)以伺服電機(jī)為動力單元，減速器和聯(lián)軸器為傳動部件，光電傳感器和動態(tài)扭矩傳感器為實(shí)時扭矩檢測單元。此外，在前端，使彈簧感應(yīng)板，調(diào)節(jié)套筒和前端套筒適于螺釘?shù)恼{(diào)節(jié)。彈簧和調(diào)節(jié)套筒具有一定程度的拉伸自由度，因此可以促進(jìn)螺釘?shù)臄Q緊并且可以避免螺釘?shù)幕蝿印Ｍ瑫r，作為萬向節(jié)，前端套筒可以適應(yīng)不同的螺釘偏轉(zhuǎn)角度，使螺釘?shù)钠钤?mm以內(nèi)。此外，所有四個模塊都可以輕松卸下和更換。 圖1 電子科技大學(xué)機(jī)器人中心的ASTS 圖2.機(jī)械結(jié)構(gòu)組成：（a）電動機(jī); （b）減速器; （c）聯(lián)軸器; （d）扭矩和角度傳感器; （e）擰緊軸固定座; （f）彈簧; （g）光電傳感器;（h）感應(yīng)板; （i）調(diào)節(jié)套筒; （j）前端套筒 固定好定位螺釘后，如果ASTS的前端套筒偏離螺釘5毫米以上，則該螺釘將無法插入前端套筒。在這種情況下，調(diào)節(jié)模塊的彈簧將被壓縮，導(dǎo)致感應(yīng)板上升，然后由于感應(yīng)板的接近，光電傳感器將發(fā)出警報信號，并停止擰緊螺釘。但是，如果前端套筒與螺釘?shù)钠钚∮?mm，則可以將螺釘成功地插入前端套筒，然后擰緊借助調(diào)節(jié)模塊的靈活性，可以平穩(wěn)地?cái)Q緊螺絲。在實(shí)際應(yīng)用中，擰緊指示器會給出擰緊扭矩和規(guī)定的擰緊角度。對于本文提到的ASTS，其指定角度為2160。10，以避免在擰緊螺釘時發(fā)生螺釘卡住。換句話說，角度傳感器和扭矩分別將螺絲擰緊角度和螺絲擰緊扭矩反饋給控制器，一旦螺絲擰緊扭矩達(dá)到所需的扭矩，扭矩控制器就會停止ASTS，而螺絲擰緊角度則不會。根據(jù)螺釘擰緊扭矩和螺釘擰緊角度之間的關(guān)系，定義了幾個規(guī)則來防止螺釘卡住。同時，ASTS機(jī)制的適應(yīng)性也防止了螺絲卡死的發(fā)生。三 軸控制系統(tǒng) 根據(jù)螺絲和螺母的模型，給出了恒定擰緊力矩的擰緊指示器。 因此，控制鑄件達(dá)到給定的擰緊力矩成為控制目標(biāo)。 如圖3所示。 圖3. 控制框圖 圖4.預(yù)緊力與螺旋轉(zhuǎn)角的關(guān)系A(chǔ). 緊固過程模型 在擰緊過程中，有三個關(guān)鍵變量，即預(yù)緊力、螺桿轉(zhuǎn)角和擰緊力矩5,22,23。 預(yù)緊力與螺桿轉(zhuǎn)角的關(guān)系如圖4所示。 在圖4中，可以看到預(yù)緊力與螺桿轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系。 緊縮過程可分為四個階段: 閑置階段、換乘階段、線性階段和超收點(diǎn)階段，圖4分別表示為 oa 段、 ab 段、 bc 段和 cd 段。在空轉(zhuǎn)階段，由于螺桿和螺孔在擰緊過程開始時沒有接觸，因此不存在預(yù)緊力。 在固定階段，當(dāng)螺桿與螺孔接觸時，預(yù)緊力迅速增大。 然而，在這個階段，很難預(yù)測螺桿的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)。 一旦螺桿與螺孔完全連接，預(yù)緊力與螺桿轉(zhuǎn)角呈線性關(guān)系，稱為線性階段。 超屈服點(diǎn)階段從螺桿到達(dá)塑性變形點(diǎn)開始。 在這一階段，預(yù)緊力隨著螺桿轉(zhuǎn)角的增大而減小。 這個階段對螺釘和連接的目標(biāo)是有害的。 因此，在實(shí)際應(yīng)用中，擰緊力矩是在線性階段控制的。同時，作為最有效的螺桿擰緊方法之一，扭矩-角法首先通過調(diào)整輸出扭矩實(shí)現(xiàn)線性擰緊，然后通過控制轉(zhuǎn)角實(shí)現(xiàn)給定的線性擰緊力矩。在實(shí)際操作中，由于空閑階段和合并階段是非常短暫的，我們假設(shè)緊縮過程發(fā)生在線性階段。在線性階段，我們可以知道: T = KFd ，（1）F=Cs Spq/360，（2）其中T和F分別為擰緊扭矩和預(yù)緊力;K是需要通過工程測試確認(rèn)的實(shí)變量；q和d分別是螺釘?shù)男D(zhuǎn)角度和螺釘?shù)墓Q直徑，而Cs和Sp是系統(tǒng)剛度和螺距。根據(jù)這個方程，所有沒有額外聲明的變量和函數(shù)都與時間有關(guān)。根據(jù)（1）和（2），可以通過以下方式定義擰緊扭矩和螺釘旋轉(zhuǎn)角度之間的關(guān)系：（3）這里 是未知的扭矩角系數(shù)應(yīng)通過試驗(yàn)確認(rèn)。其實(shí)是因?yàn)镃S和SP都是常數(shù)，僅變量K* 受影響由K決定，該系數(shù)由綜合摩擦系數(shù)確定為變量。因此，當(dāng)綜合摩擦系數(shù)變化很小時，K幾乎等于未知常數(shù)。從（3）可以看出，螺絲轉(zhuǎn)動角度和擰緊扭矩之間存在近似線性關(guān)系。B. ASTS控制模型該模板用于格式化紙張和設(shè)置文本樣式。規(guī)定了所有頁邊距、列寬、行間距和文本字體；請不要更改它們。您可能會注意到其特點(diǎn)。例如，此模板中的頁邊距比常規(guī)測量的比例更大。該度量標(biāo)準(zhǔn)和其他度量方法是有意的，使用的規(guī)范會將您的論文作為整個程序的一部分，而不是獨(dú)立的文件。請不要修改任何當(dāng)前名稱。ASTS可以看作是齒輪減速機(jī)中的直流伺服電機(jī)。此外，直流伺服電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方程可表示為: Te = Kti ， （4）機(jī)械運(yùn)動方程可以表示為：（5）同時，直流伺服電機(jī)的電樞電路電壓平衡方程為：（6）其中Te是電磁轉(zhuǎn)矩；Kt為轉(zhuǎn)矩常數(shù)；i代表電樞電路電流；TL是電機(jī)軸的負(fù)載轉(zhuǎn)矩；為機(jī)械電機(jī)角速度；J表示電機(jī)軸的總等效轉(zhuǎn)動慣量；R是電樞電路電阻；B是電動機(jī)的粘性阻尼系數(shù)；L和Ke分別為電樞電路電感和反電動勢常數(shù)；和u是微分算子和電樞電路電壓。 在ASTS中使用n：1減速器時，可以通過（3）將負(fù)載扭矩定義為TL= Tn,（7）r = 1nm ,（8）r是ASTS末端執(zhí)行器角速度。然后根據(jù)（3），有 , （9）代入(4)、(7)、(8)至(5) ，可以得： （10）結(jié)合（6），（9）和（10），可以將ASTS控制模型化為：（11）其中n表示ASTS減速器的減速比。四 增強(qiáng)型可變增益PID 控制器設(shè)計(jì)對于普通的可變增益PID控制器，其基本思想是使積分值的累積速度與偏差的大小相匹配。積分作用減少為零以防止積分飽和系統(tǒng)偏差較大，但會加劇當(dāng)系統(tǒng)偏離時提高速度的穩(wěn)定性。更期望的是使比例系數(shù)的大小與偏差匹配。當(dāng)系統(tǒng)偏差較大時，比例零件的作用會增強(qiáng)系統(tǒng)的動態(tài)性能，而當(dāng)系統(tǒng)偏差較小時，比例零件的作用會減少以防止過沖。本文提出了一種基于改進(jìn)的可變增益PID控制方法的增強(qiáng)型可變增益PID控制方法。A.增強(qiáng)型可變增益PID方法增強(qiáng)型可變增益PID控制算法的比例項(xiàng)和積分項(xiàng)可以表示為: , (12)其中Kp和Ki是比例增益和積分,常規(guī)PID控制方法的增益。T是采樣時間,xe(k) 和 ye(k)是偏差 e(k)的函數(shù)。 隨著e(k)增加，xe(k)增加，ye(k)相應(yīng)減少。 當(dāng) e(k)減少時，xe(k) 減少，ye(k)相應(yīng)增加。xe(k)的表達(dá)式可描述為：（13）其中需要確認(rèn)參數(shù)e1，e2，kp1和kp2，以及0kp1kp2。一方面，選擇這四個參數(shù)的值必須滿足以下條件系統(tǒng)穩(wěn)定性。另一方面，選擇的e2值和kp2必須滿足更快轉(zhuǎn)矩的條件（受控對象）。而e1 和 kp1 必須滿足無扭矩超調(diào)的條件。ye(k)的值在ki1，1之間變化，當(dāng)|e(k)|e3時，積分項(xiàng)與一般項(xiàng)相同，目的是將積分作用量增加到最大值，并累加e(k)的當(dāng)前值。當(dāng)e3|e(k)|e3 +e4時，ye(k)的值在ki1，1，隨 |e(k)| 的大小而變化，積分項(xiàng)累積部分電流值為e(k)。因此，積分速度的值在,當(dāng)|e(k)|e3+e4,ye(k)的值等于ki1，將積分作用減到最小或停止e(k)的當(dāng)前值的累加。為了擴(kuò)大增強(qiáng)型變增益 PID 控制器的調(diào)節(jié)范圍，在期望值變化不固定的情況下，參數(shù)e1、e2、e3 和e4 的取值必須根據(jù)最大偏差值來確定。 因此,通過（15）可以得到（15）其中最大emax 是控制器輸入變化后期望值和反饋值之間的最大偏差值。 參數(shù)n1，n2，n3 和n4 需要確定,這一定滿足0ni1,i=1,2,3,4, 0n1+n21和0n3+n4和 Ki10確定。表1 數(shù)據(jù)參數(shù)參數(shù)描述值PN直流額定功率伺服馬達(dá)400WUN直流額定電壓伺服馬達(dá)48VTN直流額定轉(zhuǎn)矩伺服馬達(dá)1.27NmnN直流額定轉(zhuǎn)速伺服馬達(dá)3000rpmJ等效轉(zhuǎn)動慣量0.000457kg.B粘滯阻尼系數(shù)0.03Nm/(rad/s)L直流伺服電機(jī)電抗0.0036HR直流伺服電機(jī)的電阻1.25Ke反電動勢常數(shù)0.0753V/(rad/s)Kt轉(zhuǎn)矩常數(shù)0.49N.m/ATm機(jī)電時間常數(shù)0.53msn減速比100A.不同控制方法的模擬測試 在該仿真中，將其他兩個控制器與采用的增強(qiáng)型可變增益PID控制器進(jìn)行了比較，它們分別是常規(guī)控制器和常規(guī)可變增益PID控制器。對應(yīng)于不同控制方法的螺釘擰緊扭矩如圖6所示，模擬結(jié)果如表2所示圖6.擰緊扭矩的比較（a）使用增強(qiáng)型可變增益PID控制器的轉(zhuǎn)矩（b）使用常規(guī)可變增益PID控制器的轉(zhuǎn)矩（c）使用常規(guī)PID控制器的轉(zhuǎn)矩 從圖6和表2中可以明顯看出，在擰緊時間最短且沒有超調(diào)的情況下，增強(qiáng)型可變增益PID控制器具有最佳的控制性能。實(shí)驗(yàn)測試將在下面進(jìn)行。表2. 不同控制器的仿真結(jié)果控制者收緊時間（s）最大扭矩/最終扭力（Nm）常規(guī)PID控制器13.151.2/50.375常規(guī)可變增益PID控制器10.250/50增強(qiáng)型變增益PID控制器9.150/50B.不同最大擰緊速度的模擬測試在該仿真中，探討了擰緊螺絲的速度對扭矩精度的影響。直流電動機(jī)的實(shí)際額定轉(zhuǎn)速為3000rpm，在所有模擬。為了說明角速度的影響，在此仿真中采用了三個最大角速度來調(diào)整減速器的減速比n。表3中示出了對應(yīng)于調(diào)整后的減小比n的ASTS的最大角速度的值。此外，由于此仿真中的電樞電路電流無限，而在實(shí)際操作中無法實(shí)現(xiàn)，因此螺釘擰緊扭矩不會隨著n的減小而減小。對應(yīng)于不同n的螺釘擰緊扭矩如圖7所示，模擬結(jié)果如表4所示。從圖7和表3-4中可以明顯看出，隨著n的減小，螺釘擰緊的扭矩精度不會降低，即螺釘擰緊的扭矩精度不會隨著高速而降低。這意味著使用增強(qiáng)型可變增益PID控制器，可以在較寬的擰緊速度范圍內(nèi)保證擰緊扭矩的精度。表3. 不同速度的ASTS 減速比ASTS的最大角速度100：1180/s50：1360/s10：11800/s扭力：Nm圖7.緊固扭矩的比較（a）減速比為100：1的扭矩（b）減速比為50：1的扭矩（c）減速比為10：1的扭矩。表4.不同控制器的仿真結(jié)果減速比收緊時間（s）最大扭矩/最終扭力（Nm）10:12.650/5050:15.850/50100:19.150/50六 實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了兩次測試以驗(yàn)證控制器是否有效。在測試1中，將四個控制器應(yīng)用于ASTS以查看差異。在測試2中，設(shè)置了三個最大的ASTS擰緊速度，以證明不同的擰緊速度下擰緊精度的變化。ASTS擰緊過程如圖8所示。A.測試1：使用不同控制器的性能比較在該測試中，采用了兩種恒速控制器和常規(guī)PID控制器來與增強(qiáng)型可變增益PID控制器進(jìn)行比較。在這兩種恒速控制器中，ASTS末端執(zhí)行器的轉(zhuǎn)速分別設(shè)置為180/ s和90/s。對于PID控制器，通過反復(fù)試驗(yàn)獲得比例、微分和積分增益。并且將螺釘擰緊扭矩的目標(biāo)設(shè)定為50Nm。在該測試中，進(jìn)行了三十次試驗(yàn)。但是，由于篇幅所限，在這所有30個試驗(yàn)的結(jié)果中，僅選擇了一組結(jié)果來說明圖9中的不同控制性能。表5中列出了每個控制器的平均擰緊扭矩和擰緊時間。圖8. ASTS擰緊過程（a）螺釘已定位（b）螺釘正在擰緊（c）螺釘正在擰緊（d）螺釘已擰緊圖9.擰緊扭矩的比較（a）恒速控制器的轉(zhuǎn)矩（速度為180/s）（b）增強(qiáng)型可變增益PID控制器的轉(zhuǎn)矩（c）PID控制器的轉(zhuǎn)矩（d）恒速控制器的轉(zhuǎn)矩（具有速度90/s）從測試結(jié)果可以看出，采用高電機(jī)恒速控制時，緊固扭矩的最終值比設(shè)定扭矩的最終值高得多。但是，當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速低時，采用恒速控制的螺釘緊固速度較慢，并且仍然存在過轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象。PID控制方法顯示出更好的輸出性能，但螺絲擰緊速度也很慢，最終扭矩為51.04Nm。不過，增強(qiáng)型可變增益PID控制器可以在確保擰緊速度的同時實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)矩的精確控制。值得一提的是，由于采用了螺桿的加工工藝和扭矩傳感器的精度，即使使用增強(qiáng)型可變增益PID控制器也無法避免過轉(zhuǎn)矩。表5.不同控制器的性能參數(shù)控制器平均收緊時間（s）平均擰緊扭矩（Nm）恒速控制器（速度180/s）11.470.105增強(qiáng)型變量的PID 控制器17.550.125PID 控制器23.5651.04恒速控制器（90/s）2653.275圖10.不同的最大擰緊速度在增強(qiáng)的可變增益PID控制下輸出的螺釘擰緊扭矩（a）最大擰緊速度為180/s的擰緊扭矩（b）最大擰緊速度為120/s的擰緊扭矩最大擰緊速度為90/s的擰緊扭矩表6.不同最大擰緊速度的性能參數(shù)最大擰緊速度（/s）平均收緊時間（s）平均擰緊扭矩（Nm）18017.550.12512031.4650.0859042.3550.025B.測試2：不同的最大擰緊速度會導(dǎo)致擰緊精度發(fā)生變化在此測試中，由于ASTS電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，并且由于無法使用通過減小減速比來提高擰緊軸轉(zhuǎn)速的方法（在V-B部分中采用），因此ASTS電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速被設(shè)置為最大轉(zhuǎn)速。并且將180/s，120/s和90/s的轉(zhuǎn)速分別設(shè)置為最大轉(zhuǎn)速。然后，使用建議的控制器，ASTS會以每個速度將螺釘擰緊十次，以便確定不同速度對擰緊精度的影響。與測試1相似，僅使用一組代表性的結(jié)果進(jìn)行演示，如圖10所示。同時，在三十次試驗(yàn)中獲得的平均值如表6所示。從圖10和表6可以看出，隨著最大緊固速度的提高，螺釘緊固的精度降低。但是，從該實(shí)驗(yàn)中可以清楚地看到，將擰緊時間的實(shí)質(zhì)增加（增加142）換成擰緊精度的小幅提高（提高0.2）是不值得的。此外，還表明，所提出的控制器對于大范圍的擰緊速度具有良好的控制精度。七 結(jié)論 本文研究了安裝在自動開封裝置上的自動螺絲擰緊軸的PID控制方法。首先，模塊化設(shè)計(jì)介紹了由調(diào)節(jié)模塊、監(jiān)控模塊、傳動模塊和驅(qū)動模塊組成的自動螺絲擰緊軸。然后，結(jié)合擰緊過程，獲得參數(shù)未知的三階控制對象。為了在未知時變參數(shù)的情況下實(shí)現(xiàn)緊固過程的良好控制性能，采用了增強(qiáng)型可變增益PID控制方法。模塊化設(shè)計(jì)有助于確保擰緊過程中具有一定程度的物理靈活性，并且增強(qiáng)的可變增益PID控制可確保穩(wěn)定而準(zhǔn)確的控制效果。最后，基于仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證了所提控制方法的有效性。性能如下：(1)所提出的控制方法即使在擰緊模型的部分參數(shù)未知的情況下也可以實(shí)現(xiàn)高精度的轉(zhuǎn)矩；（2）與常規(guī)的PID控制相比，所提出的控制方法需要更短的擰緊時間以實(shí)現(xiàn)更高的擰緊精度。（3）在相同的動態(tài)條件下，所提出的控制方法的緊固精度受最大緊固速度不同的影響要小于等速控制。致謝這項(xiàng)工作得到了中國國家基礎(chǔ)研究計(jì)劃（973計(jì)劃）的資助（2011CB707005）。參考文獻(xiàn)1S.Ogawa，T.Shimono，A.Kawamura和T.Nozaki，“工業(yè)方向上的位置控制以快速擰緊螺絲”，工業(yè)電子學(xué)會，IECON 2015年-第41屆年會2S.Ganeshmurthy和S.A.Nassar，“非平行接觸接頭中螺栓緊固過程控制的有限元模擬”，制造科學(xué)與工程學(xué)報，第1卷。136（2），549558，20143C.M.Wolf和R.D.Lorenz，“將電動機(jī)驅(qū)動器用作傳感器來提取空間相關(guān)信息以用于運(yùn)動控制應(yīng)用”， IEEE工業(yè)應(yīng)用學(xué)報，第1卷。47（3），13441351，20114 T.Li，“討論螺栓擰緊扭矩的計(jì)算方法”，煉油與化學(xué)工業(yè)，第1卷。11（4）, 419428，20145Y. 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Chakherlou，“使用體積法研究擰緊扭矩對雙搭接簡單螺栓和混合（螺栓結(jié)合）接頭疲勞強(qiáng)度的影響，”材料與設(shè)計(jì)，第1卷。63，349359,2014多頭鎖螺絲機(jī)Multi-head lock screw machine論文題目： 多頭鎖螺絲機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名學(xué)院名稱專業(yè)名稱班級名稱學(xué) 號指導(dǎo)教師教師職稱學(xué) 歷目錄摘要.Abstract.第一章 緒論.11.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀.11.2.1 鎖緊螺絲機(jī)的市場前景.21.2.2 國外發(fā)展現(xiàn)狀.31.2.3 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀.41.3 課題來源.61.4 課題的主要要求.71.4.1 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容.71.4.2 主要技術(shù)參數(shù).71.4.3 設(shè)計(jì)要求.71.5 總體方案和技術(shù)路線.81.5.1 總體方案設(shè)計(jì).81.5.2 技術(shù)路線.11第二章 傳動裝置的總體設(shè)計(jì).122.1 傳動方案設(shè)計(jì).122.2 電動機(jī)的選擇設(shè)計(jì).122.2.1 電動機(jī)的選擇類型.122.2.2 確定傳動裝置效率.122.2.3 選擇電機(jī)的型號.132.2.4 計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù).14第三章 絲杠傳動的設(shè)計(jì)3.1 滾珠絲杠與滑動絲杠對比.153.2 絲杠傳動的設(shè)計(jì).153.2.1 滾珠絲桿的工作原理及結(jié)構(gòu)形式.153.2.2 絲杠副的選用及計(jì)算.163.3 螺母的設(shè)計(jì).243.3.1 選取螺母材料.243.3.2 確定螺母的高度.253.3.3 確定螺文工作圈數(shù).253.3.4 螺母的實(shí)際高度.253.3.5 螺母螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算.253.3.6 螺母的強(qiáng)度計(jì)算.26第四章 滾動軸承的選擇和設(shè)計(jì).284.1 蝸桿軸承的選擇設(shè)計(jì).284.2 蝸桿軸承的校核.28第5章 項(xiàng)目管理和經(jīng)濟(jì)分析.315.1 項(xiàng)目管理內(nèi)容.315.1.1 外購清單.315.2 結(jié)構(gòu)安裝說明.325.3 調(diào)試及驗(yàn)收管理.335.4 功能消耗、環(huán)境分析.335.5 本設(shè)計(jì)的成本核算.34總 結(jié).35致 謝.36參考文獻(xiàn).37 摘要目前，中國固定螺絲機(jī)的發(fā)展才剛剛開始。國內(nèi)的市場需求較大。隨著中國工業(yè)力量的不斷擴(kuò)大，對工業(yè)技術(shù)方面的資金投入量的增加，涌入了大量的專業(yè)技術(shù)人才，加速了中國工業(yè)技術(shù)改革。通過不斷發(fā)展，如今自動緊固螺絲機(jī)的類型也有許多種，如多軸自動緊固類螺絲機(jī)，旋轉(zhuǎn)自動型，多頭自動型，手持式自動型，落地式自動型等。一開始，我國的絕大部分自動螺絲機(jī)都是從國外進(jìn)口的，如美國，德國等。我國機(jī)械行業(yè)不斷地在進(jìn)步，螺絲機(jī)等機(jī)械類產(chǎn)品也順勢而起，而且前景十分廣闊，相關(guān)企業(yè)也在全面發(fā)展技術(shù)優(yōu)化，成本改良?，F(xiàn)如今，我國定制裝備工業(yè)等領(lǐng)域發(fā)展極為優(yōu)先，具體在珠江三角洲、上海、廣東等大中城市郊區(qū)為主要生產(chǎn)基地。 最近這些年，我國引進(jìn)了自動鎖緊螺絲，各個公司對其對其抱有很大的期待。在這些螺絲機(jī)類型中，便攜式自動螺絲機(jī)更受市場的歡迎，它在加工領(lǐng)域比較方便，價格也是比較便宜的，而一些低端和廉價的自動鎖緊螺釘機(jī)生產(chǎn)占有大量的小型和微型制造市場，目前高端自動鎖緊螺釘機(jī)的生產(chǎn)水平較低。本文設(shè)計(jì)是一種冶金工具用多頭鎖緊螺絲機(jī)，屬于機(jī)械加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。 本實(shí)用新型包括冶金工具進(jìn)給裝置、冶金工具傳動裝置、多頭鎖緊螺釘裝置、冶金工具回流裝置和冶金工具進(jìn)給裝置，其包括: 冶金工具進(jìn)給架和冶金工具振動進(jìn)給機(jī)，冶金設(shè)備傳動裝置的傳動簾設(shè)置在第一傳動輥和循環(huán)中的第二傳動輥上。多頭鎖緊螺釘裝置包括鎖緊螺釘架、鎖緊螺釘機(jī)構(gòu)和螺釘進(jìn)料機(jī)構(gòu)、冶金設(shè)備支承循環(huán)機(jī)構(gòu)。本文中設(shè)計(jì)的多頭鎖緊螺釘機(jī)有很多的優(yōu)點(diǎn)，它的穩(wěn)定性高、效率高、自動化程度高、智能化程度高的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，而且具有良好的通用性和廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：多頭 ；鎖緊螺絲機(jī) ；自動化 AbstractAt present, the development of screw engine in China is still in its infancy. Now our countrys screw machine demand is still very big. With the development of industry, the technical level of screw machinery is constantly improving, and the products are becoming more and more diversified.There are already multi-head automatic locking screw machines, multi-axis automatic locking screw machines, rotary automatic screw machines, and hand-held automatic locking screw machines, floor-type automatic lock screw machine and other automatic lock screw machine. First of all, most of our automatic closing machines from Japan, Germany, the United Kingdom and other developed countries Imported. Many Last year our personalized equipment industry has developed rapidly, mainly in the Pearl River Delta and Yangtze River Delta Economies. The the main production areas and industrial bases are located in the suburbs of the large and medium-sized cities of Shanghai and Guangdong. It There are others. In recent years, automatic locking screw machines have entered the Chinese market, the Enterprise shows high enthusiasm to the automatic lock screw machine, especially gets the favor of the large-scale manufacture enterprise. But at present, the output of our countrys automatic locking screw machine is not high, and the hand-held automatic screw machine, with its price advantage and flexible output, accounts for about half of the domestic market, and some low-end and cheap automatic locking screw machine production occupies a large number of small and micro-manufacturing market, the current high-end automatic locking screw machine production is low. The utility model relates to a multi-head lock screw machine for a metallurgical tool, which belongs to the technical field of mechanical processing equipment. The utility model comprises a feed device for a metallurgical tool, a transmission device for a metallurgical tool, a multi-head lock screw device, a reflux device for a metallurgical tool, and a feed device for a metallurgical tool, which comprises a feed frame for a metallurgical tool and a vibrating feed machine for a metallurgical tool, the transmission curtain of the transmission device for the metallurgical apparatus is arranged on the first transmission roller and the second transmission roller in a circle. The multi-head locking screw device comprises a locking screw rack, a supporting and circulating mechanism for the Metallurgical Apparatus, a locking screw mechanism and a screw feeding mechanism, the reflux device of the metallurgical apparatus comprises a shunt mechanism, a first reflux mechanism and a second reflux mechanism. The Design of this paper has non seulement High Stability, efficient, High Automation, intelligent and other features, but also has good Common and large application prospects.Keywords:Long head;Screw locking machine; mechanical design第1章 緒論采用多頭鎖螺絲機(jī)代替常規(guī)的手動式鎖絲機(jī)。 手動式鎖絲機(jī)內(nèi)容中含有電動螺絲刀或氣動螺絲刀，他是用電動或是氣動方式的改變來產(chǎn)生扭矩，這種產(chǎn)生扭矩的方式比人工操作更為快捷，這將大大減輕人工的體力操作，提高傳統(tǒng)工作的效率?？墒侨斯げ僮鞯脑捯矔枰度氪罅康娜肆?。所以不管怎樣，它的工作效率還是不盡人意的，我們還需繼續(xù)在技術(shù)等方面加以改良。目前，中國自動螺絲機(jī)的發(fā)展仍處于起步階段。中國對螺絲機(jī)的需求仍然很高。隨著行業(yè)的發(fā)展，自動螺絲鎖緊機(jī)的技術(shù)水平不斷提高，產(chǎn)品種類繁多。當(dāng)前，存在具有自動鎖定的多頭螺釘機(jī)，具有鎖定的多軸自動螺釘機(jī)，具有鎖定的旋轉(zhuǎn)自動螺釘機(jī)，具有鎖定的手動自動螺釘機(jī)，具有鎖定的落地式自動螺釘機(jī)以及其他具有鎖定的自動螺釘機(jī)。起初，我國大部分自動鎖緊螺絲機(jī)是從國外進(jìn)口的。 到如今以來，中國的機(jī)械類行業(yè)發(fā)展越來越好，在長江三角洲地區(qū)、上海、廣東等大中城市郊區(qū)也有主要生產(chǎn)區(qū)。最近這些年，我國引進(jìn)了自動鎖緊螺絲機(jī)，各個公司企業(yè)對其抱有很大的期待。在這些螺絲機(jī)類型中，便攜式自動螺絲機(jī)更受市場的歡迎，它在加工領(lǐng)域比較方便，價格也是比較便宜的，而一些低端和廉價的自動鎖緊螺釘機(jī)生產(chǎn)占有大量的小型和微型制造市場，目前高端自動鎖緊螺釘機(jī)的生產(chǎn)水平較低。1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1 鎖緊螺絲機(jī)的市場前景多頭鎖緊螺絲機(jī)的實(shí)用性與普通電動配料機(jī)相同，有很多的優(yōu)點(diǎn)：工作效率高，操作方便，危險性也極低?？偟膩碚f，它的類型是比較全面的。一般情況下，螺絲機(jī)都是可以實(shí)現(xiàn)自動擰緊的，可是它的價格會偏高，所以在很少的情況才才會使用螺絲機(jī)操作。但是如今科技越來越發(fā)達(dá)，我國對機(jī)械行業(yè)也進(jìn)行了一步步改革，所以在我國，生產(chǎn)使用螺絲機(jī)已經(jīng)屢見不鮮?，F(xiàn)在螺絲機(jī)在技術(shù)方面極為先進(jìn)，價格方面也是經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。所以，各個企業(yè)也是對多頭鎖緊螺絲機(jī)的前景極為看好。我國因?yàn)橹暗募夹g(shù)發(fā)展比較落后，所以大多數(shù)螺絲機(jī)都是從國外進(jìn)口的。但是如今，中國的技術(shù)水平，科技水平越來越發(fā)達(dá)，國內(nèi)眾多大小企業(yè)紛紛購用自動螺絲機(jī)的一系列產(chǎn)品。多頭螺絲機(jī)既可用于流水線作業(yè)，也可用于制造商。而且質(zhì)量方面也是能夠得到保證的，很少會有機(jī)器故障，如果發(fā)生了，技術(shù)工作人員也會上門進(jìn)行修理，保養(yǎng)等各項(xiàng)服務(wù)。機(jī)器保證方面做得足夠好，相應(yīng)著，成本也會相對較高。所以公司也會在能夠使產(chǎn)品保證的同時，希望成本也要降低。所以他們開始把目光關(guān)注在自動化領(lǐng)域，希望產(chǎn)品自動化提高的同時能降低消耗的成本。到如今，我國雖然非標(biāo)準(zhǔn)自動化企業(yè)較多，可是技術(shù)等方面還是不夠健全。而且推動各個企業(yè)競爭也會推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，可是從現(xiàn)實(shí)來說，絕大部分的中小型企業(yè)有三大現(xiàn)實(shí)問題，資金的不足，人才的缺少以及市場較小。中小型企業(yè)想要發(fā)展，想要做大，就一定要解決這幾個問題，并且能把握住機(jī)會。所以，管理人員一定要冷靜的思考，工作人員要更加努力，用心做好所做的工作。但是這個行業(yè)入門很困難，他需要用到的知識很多。他整個加工，生產(chǎn)，售后也涉及到很多方面。所以公司上下萬眾一心是最為重要的?！白龊貌渴?，創(chuàng)建團(tuán)隊(duì)和領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)”已成為每一個企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人的必修課程。然而，產(chǎn)業(yè)規(guī)格小，怎樣處理各個分工也是面臨的一個難題。因?yàn)榻档退枰某杀荆岣弋a(chǎn)品質(zhì)量等問題是企業(yè)需要解決的重要問題，所以非標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械制造自動化已成為一個優(yōu)先事項(xiàng)。目前中國有大量自動螺絲機(jī)制造廠，但規(guī)模小，技術(shù)落后，競爭激烈。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國在工業(yè)發(fā)展方面對全國乃至全球都做出了卓越貢獻(xiàn)，鞏固了中國作為世界第二大經(jīng)濟(jì)體的地位,我國也被大多數(shù)國家稱之世界工廠?？墒俏覈蟛糠止具€是在人工操作的初級時期。相比于其他發(fā)展較好的國家，他們的生產(chǎn)加工基本上實(shí)現(xiàn)了無人化全自動生產(chǎn)工作車間。然而在我國勞動力還是生產(chǎn)制造的中堅(jiān)力量，這是兩者最為突出的區(qū)別。 通過以上分析，本文設(shè)計(jì)的多頭自動鎖螺絲機(jī)，它的好處點(diǎn)有：操作方便，加工效率好，能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品快速加工。并且它有獨(dú)立的機(jī)電一體化系統(tǒng)，獨(dú)立完整的流水線確保了它良好的通用性和實(shí)用性。1.2.2 國外發(fā)展現(xiàn)狀在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家中，他們也早已對自動裝配技術(shù)邁出深入研究的步伐。在二十世紀(jì)一二十年代，國外產(chǎn)生了世界上第一條汽車零件裝配線，生產(chǎn)時間縮短為原來的4倍左右。在20世紀(jì)80年代，一位麻省理工學(xué)院的教授提出了自動化面向裝配設(shè)計(jì)技術(shù)。1999年，威奇托州立大學(xué)研發(fā)一個產(chǎn)品自動裝配系統(tǒng)，先進(jìn)的自動化裝配廠和生產(chǎn)線的出現(xiàn)，美國的寶鼎公司開發(fā)了一種基于調(diào)制瑞士成功擁有一條自動手表生產(chǎn)線這個先進(jìn)自動化的螺絲機(jī)，波音公司的柔性裝配技術(shù)極大地提高了飛機(jī)零部件的裝配效率，帶來了革命性的變化。 目前，自動化裝配技術(shù)在美國、德國、日本等世界制造大國已達(dá)到較高水平。 圖1.1為自動化裝配線。圖1.1a 自動化生產(chǎn)線 圖1.1b自動化生產(chǎn)線在國外鎖緊螺釘設(shè)備中，長期以來一直用于汽車、電腦、液晶面板、空氣調(diào)節(jié)、電路板等諸多行業(yè)。1958年，聯(lián)合控制公司開發(fā)了第一個機(jī)器人手。之后美國發(fā)明了一種具有觸覺和視覺的雙臂機(jī)械手，由于機(jī)械手有觸感，所以在不對準(zhǔn)工件的情況下也能非常精確地完成對準(zhǔn)任務(wù)。當(dāng)螺絲擰緊時，如果操縱者遇到阻力，螺絲可以回轉(zhuǎn)。 在國外，自動鎖緊螺釘設(shè)備早已應(yīng)用于工業(yè)化的各個領(lǐng)域。 二十世紀(jì)四十年代，美國、德國等工業(yè)發(fā)達(dá)的國家一起進(jìn)行了有關(guān)螺紋緊固的仔細(xì)探討。制定了螺紋緊固件的國家標(biāo)準(zhǔn)。由于我國起步較晚，在這一領(lǐng)域較為落后，我國就借鑒了日本的三項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。然后把這幾項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)用在了我們工業(yè)技術(shù)的相關(guān)領(lǐng)域。1.2.3 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀我國工業(yè)機(jī)械發(fā)展相比于如美國、德國、日本等一些發(fā)達(dá)國家的發(fā)展偏晚。我們最開始是參考以及模仿它們的自動化裝配技術(shù)，然后通過不斷的引進(jìn)、學(xué)習(xí)還有創(chuàng)新相關(guān)的技術(shù)。到迄今為止，在國內(nèi)很多家企業(yè)的技術(shù)也已經(jīng)追趕到了其他先進(jìn)國家的技術(shù)。例如深圳馳速公司，它對于臺式X-Y平臺自動鎖緊機(jī)構(gòu)的研發(fā)是在世界前沿的，它的性能極其穩(wěn)定，操作也比較簡易。但是，自動鎖螺釘設(shè)備主要是針對于平面的操作，就像是電腦內(nèi)的螺絲，設(shè)備不能進(jìn)行各種操作。我國鎖緊螺釘行業(yè)目前還沒有能夠開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化自動鎖緊螺釘設(shè)備的龍頭企業(yè)或科研機(jī)構(gòu)。國內(nèi)手持式鎖緊螺絲設(shè)備仍占有一半以上的市場。根本原因在于自動鎖緊螺釘設(shè)備的價格較高，許多企業(yè)沒有能力開發(fā)或購買設(shè)備，而自動鎖緊螺釘設(shè)備是非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，通用性低，且他對于螺釘鎖緊方面有著巨大的要求。還有，我國絕大部分的產(chǎn)品確實(shí)不如國外的相關(guān)產(chǎn)品。但經(jīng)過發(fā)展也已經(jīng)逐步完善，可是還有很多的公司對其他廠家生產(chǎn)的設(shè)備不是很信任，所以他們寧可用更多的資金去從其他國家采購相關(guān)設(shè)備，這也是很大的一個問題，不過通過慢慢的發(fā)展溝通，我國的相關(guān)企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量會變得更好，其他企業(yè)也會更加信任本國的產(chǎn)品，相信自己的同胞。 圖1.2 多軸式自動鎖螺絲機(jī)當(dāng)?shù)貜S家使用的螺絲機(jī)大多都是廣東、浙江等地的廠家生產(chǎn)的手持式和半自動式。手動鎖絲機(jī)可完成螺絲一次性輸送并且鎖緊，提高生產(chǎn)效率和減少勞動力。但手動鎖絲機(jī)需要人們重復(fù)繁重的工作，容易劃傷產(chǎn)品的外觀，增加了生產(chǎn)的成本。半自動鎖絲機(jī)主要是一種由振動盤的氣動裝置作為驅(qū)動部件，再結(jié)合PLC或單片機(jī)、傳感器和接近開關(guān)的聯(lián)合控制對螺絲進(jìn)行鎖緊。其工作過程是通過振動盤的振動將螺釘分類，然后將壓縮空氣高速吹入螺絲刀頭，完成鎖定。但在我國，相關(guān)鎖絲機(jī)也沒得到大范圍的使用。它的具體原因有以下幾點(diǎn)：（1）對螺釘尺寸要求非常嚴(yán)格，長度必須是5mm-18mm，直徑必須是2.5 mm-5mm，螺釘只要尺寸達(dá)不到要求，那么他需要完成的工作也是很難完成的。（2）對螺桿精度也是很嚴(yán)格，必須是我們所需精度之間，否則機(jī)器總會發(fā)生各種故障，出現(xiàn)各種各樣的問題。 （3）它的專一性很高，不能一種零件同時適用很多種的螺絲機(jī)，所以這點(diǎn)是需要以后我們慢慢進(jìn)行改進(jìn)的。（4）這種設(shè)備前期投入很大，如資金方面，相關(guān)材料較貴，人力物力的投入也很大。 國內(nèi)學(xué)者從專業(yè)領(lǐng)域?qū)︽i緊螺釘設(shè)備進(jìn)行了研究，并開發(fā)了專業(yè)領(lǐng)域的鎖緊螺釘設(shè)備。按照內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同、螺絲送料形式及鎖附的形式，自動鎖絲機(jī)可以分為以下幾種類型：(1)按照機(jī)械執(zhí)行結(jié)構(gòu)不同，能分成以下種類: 坐標(biāo)機(jī)型、機(jī)械關(guān)節(jié)型和轉(zhuǎn)盤工作臺自動鎖螺絲機(jī)型。桌面型式和落地式構(gòu)成了坐標(biāo)機(jī)型，按照軸的數(shù)量不同能分成單軸、雙軸和多軸式。機(jī)械關(guān)節(jié)型機(jī)器一般速度、空間上，有一定的使用需要，但是由于承載能力和剛性扭力不好，所以不經(jīng)常被使用。轉(zhuǎn)盤式自動鎖緊螺釘機(jī)是一種多頭集中在圓盤上的旋轉(zhuǎn)緊固螺釘機(jī)，這種螺釘機(jī)一般用于全自動裝配線。(2)根據(jù)運(yùn)輸方式的不同，能分成兩種形式，吹氣式以及吸取式。吸取式能是螺絲的輸送率達(dá)到我們需要的要求；吹氣式在管道中利用正壓來傳送螺釘，螺釘總長度與螺母直徑之比為1:1.3，最小不小于1:1.2，保證了螺絲輸送的準(zhǔn)確性。與前者相比，后者的輸送效率比前者高。所以，當(dāng)螺絲的長度比滿足所需要求時使用吹氣式螺絲機(jī)，從而縮短螺桿的鎖緊時間，提高鎖絲的效率。 (3)根據(jù)鎖的附加形式，可分為手持式自動螺桿機(jī)和多軸自動螺桿機(jī)XY工作臺。 本實(shí)用新型涉及一種手持式自動鎖緊螺絲機(jī)，要求工人一手握住電動螺絲刀頭，另一手握住工件完成工作。成功鎖定一個螺釘后，將配料器與另一個螺釘孔對齊。在當(dāng)下，螺釘繼續(xù)利用機(jī)器進(jìn)給，操作人員再次工作，直到工作完成；另一種實(shí)用型利用氣壓驅(qū)動電機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的扭矩來鎖定螺絲，具有精度高、節(jié)能、扭矩易于控制等優(yōu)點(diǎn)。由于手動對準(zhǔn)的螺絲孔的精度不高，所以這是手持設(shè)備的一個缺點(diǎn)。機(jī)器為了能夠批量加工，所以設(shè)計(jì)多個電動螺絲刀，再安裝一個振動盤供料，鎖定螺絲的速度將大大提高。多軸自動螺絲機(jī)能自動鎖定螺絲并檢查鎖定是否成功，若鎖定失敗，就會有警報信息來提醒工作人員進(jìn)行操作。但由于多軸的軸數(shù)較多，所以不易控制，穩(wěn)定性也不高。X-Y工作臺面可分為以下三類: 第一是鎖定工件的水平方向與鎖付平臺的水平方向相同，電動螺絲刀在垂直方向進(jìn)行移動。第二種是鎖定工件不移動，電動批頭在3D空間移動。第三種是鎖定工件運(yùn)動，電動批頭在另一個二維空間進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動。X-Y工作臺式的自動螺絲機(jī)的工作較靈活，它可以修改工件上的孔坐標(biāo)，以適應(yīng)不同的鎖緊工件。其效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于手持式螺絲機(jī)，但不如多軸式自動螺絲機(jī)。螺釘鎖緊裝置是自動鎖螺絲機(jī)進(jìn)行鎖緊螺釘?shù)闹匾ば?，并且螺釘鎖緊的精度和效率也是非常重要的。1.3 課題來源本題目來生產(chǎn)企業(yè)，多頭鎖螺絲機(jī)是通過應(yīng)用二維設(shè)計(jì)軟件結(jié)合專業(yè)知識完成基于自動化三合一運(yùn)送治具、多頭螺絲鎖緊和送出治具的設(shè)計(jì)。通過該設(shè)計(jì)題目，使我們在多頭鎖螺絲機(jī)的工作原理、工作過程、實(shí)用性。全面培訓(xùn)螺絲機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案論證設(shè)計(jì)和鎖付系統(tǒng)設(shè)計(jì)、技術(shù)文件編制、文獻(xiàn)綜述和二維應(yīng)用能力，在此基礎(chǔ)上鞏固了我們所學(xué)知識，并加以綜合應(yīng)用，得以使我們熟悉并掌握了正確的設(shè)計(jì)思想和方法，進(jìn)一步培養(yǎng)了我們的工程應(yīng)用能力。1.4 課題的主要要求1.4.1 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容該設(shè)計(jì)包括多頭鎖螺絲機(jī)用途分析、多頭鎖螺絲機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、輸送電機(jī)選取計(jì)算，鎖螺絲驅(qū)動電機(jī)選取計(jì)算、螺絲鎖緊桿計(jì)算、部分傳動軸計(jì)算、多頭鎖螺絲機(jī)總圖繪制、標(biāo)準(zhǔn)零部件選取、項(xiàng)目管理和經(jīng)濟(jì)分析。多頭鎖螺絲機(jī)工作過程自動化，機(jī)動性好，操作簡單。工作時需實(shí)現(xiàn)治具的自動送料和鎖螺絲后的自動出料，雙工位同時多頭螺絲鎖緊。輸送速度可調(diào)、鎖緊螺絲間距可調(diào)、鎖緊力和鎖緊速度可調(diào)。除鎖緊工位位置調(diào)整手動實(shí)現(xiàn)，輸送調(diào)速、鎖緊調(diào)速、鎖緊力均采用電機(jī)自動化控制?？傮w設(shè)計(jì)難度尚可。完成該畢業(yè)設(shè)計(jì)題目應(yīng)具備二維軟件應(yīng)用能力1.4.2 主要技術(shù)參數(shù)1.鎖螺絲機(jī)基于治具模型設(shè)計(jì)，治具信息詳見任務(wù)書后附件。2.被鎖螺旋長度=13589N4.確定絲杠副預(yù)緊力=其中2200733N5.行程補(bǔ)償值與拉伸力（1）行程補(bǔ)償值C=11.8式中查現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊950110，（24）15溫差取代入數(shù)據(jù)得C=32(2)預(yù)拉伸力1.95代入得4807N6.起支撐作用的軸承定型（1）計(jì)算支撐軸承所受的最大軸向載荷480722007007（2）軸承類型兩端固定的支承形式，選背對背60角接觸推力球軸承（3）軸承內(nèi)徑d略小于40，=，取d30帶入數(shù)據(jù)得2336N（4） 軸承預(yù)緊力：預(yù)力負(fù)荷（5） 參考現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選用軸承型號在d等于30mm時，求得預(yù)加負(fù)荷：所以選用型號為7602030TVP的軸承d30，預(yù)加負(fù)荷為29002336N7.絲杠副工作圖設(shè)計(jì)(1)絲杠螺紋長度由表查得余程（2）兩固定支承距離，絲杠L(3)行程起點(diǎn)離固定支承距離1290，13501410，308.傳動系統(tǒng)剛度（1）絲杠抗壓剛度1）絲杠最小抗壓剛度6.6 (3-6):絲杠底徑：固定支承距離代入數(shù)據(jù)782N/2）絲杠最大抗壓剛度 6 .6 (3-7)代入數(shù)據(jù)得9000 N/（2）支承軸承組合剛度1）一對預(yù)緊軸承的組合剛度 (3-8)：滾珠直徑mm， Z：滾珠數(shù)：最大軸向工作載荷N 軸承接觸角由現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊查得7602030TVP軸承是預(yù)加載荷得3倍8700N/=375 N/ 2）支承軸承組合剛度750 N/3)絲杠副滾珠和滾道的接觸剛度：現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊上的剛度2150 N/, =2200N, =733N代入數(shù)據(jù)得1491 N/9.度驗(yàn)算及精度選擇=3.5，Z17，（1） (3-9)代入前面所算數(shù)據(jù)得代入前面所算數(shù)據(jù)得已知800N, =0.2, =160N:靜摩擦力，：靜摩擦系數(shù)，：正壓力（2）驗(yàn)算傳動系統(tǒng)剛度；已知反向差值或重復(fù)定位精度為103025.6（3）傳動系統(tǒng)剛度變化引起得定位誤差（），代入5（4）確定精度：任意300mm內(nèi)行程變動量對系統(tǒng)而言0.8定位精度定位精度為20/30014.3,絲杠精度取為3級12=15003.3螺母的設(shè)計(jì)3.3.1選取螺母材料螺旋傳動常用的材料1.鑄錫青銅合金：ZCuSn10P1,ZCuSn10Zn2,ZCuSn5PbZn5這一類材料的耐磨性好、耐蝕性好、切削性能良好，能適用于一般傳動。2.鑄鋁青銅：ZCuAl9Fe4Ni4Mn2，ZCuAl10Fe3;鑄鋁黃銅:ZCuZn25Al6Fe3Mn3.3.2確定螺母的高度mm取65mm式中：-螺母的高度，/mm ； d2-螺紋中經(jīng)，/mm ； =1.13.5，取=1.53.3.3確定螺文工作圈數(shù)分析螺母整體，因?yàn)樗诠ぷ骱?，無法避免摩擦，摩擦后間隙也會隨之改變，它也無法的及時調(diào)整過來。所以螺紋工作圈數(shù)不能夠太多，最好的情況不能超過十圈。10圓整后取73.3.4螺母的實(shí)際高度3.3.5螺母螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算螺紋牙總會發(fā)生損壞，其他工件的擠壓，工作后發(fā)生摩擦導(dǎo)致?lián)p壞，這都是它發(fā)生損壞的原因。而且螺母的硬度相比螺桿硬度要小。所以，要對其進(jìn)行剪切強(qiáng)度以及彎曲強(qiáng)度的計(jì)算。比方說把一圈螺紋牙沿著大徑D展開來看。那么能把它看成寬度是D的懸臂梁。所以，螺母每圈螺紋所受平均壓力是，這個平均壓力就作用在以螺紋中徑D2為直徑的圓周上，那么螺紋牙危險截面aa上的剪切強(qiáng)度條件就為： (3-10)在3-10公式中：b是螺紋牙根厚度，單位mm ；梯形螺紋b=0.65P，螺距P，單位mm。D是螺母的大經(jīng)，單位mm ；-螺母材料的許用切應(yīng)力，/Mpa ；可取80100MPa ；結(jié)論：螺母剪切強(qiáng)度夠螺紋牙危險截面aa上的彎曲強(qiáng)度條件為：(3-11) 式中： l彎曲力臂，/mm。l(DD2）/ 2；b 螺母材料的許用彎曲應(yīng)力，/MPa；可取b100150MPa 。b結(jié)論：螺母彎曲強(qiáng)度夠3.3.6螺母的強(qiáng)度計(jì)算螺母被重載荷F作用，那么螺母下段懸置部分就會產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，螺母凸緣與底座的接觸面上有擠壓力，凸緣根部有彎曲應(yīng)力。這些強(qiáng)度條件計(jì)算式分別為：螺母下段懸置部分的抗拉強(qiáng)度條件為：螺母凸緣的擠壓強(qiáng)度條件為：螺母凸緣根部的彎曲強(qiáng)度條件為： (3-12)