自动化生产线技术报告

自动化生产线技术报告系别：汽车工程系专业：汽车制造与装配班级：512343学号：123444姓名：唐建1一、自动化生产线的介绍：1.1、自动化生产线是在流水线的基础上逐渐发展起来的。它不仅要求线体上各种机械加工装置能自动地完成预定的各道工序及工艺过程，使产品成为合格的制品，而且要求在装卸工件、定位加紧、工件在工序间的输送、工件的分拣甚至包装都能自动地进行。使其按照规定的程序自动地进行工作。我们称这种自动工作的机械电气一体化系统为自动生产线（简称自动线）。1.2、自动化生产线的组成：自动化生产线主要由五个部分组成，分别是机械本体：机械传动，检测传感部分：设备运行状态、信号变换，控制系统：PLC技术，执行部件：气动传动及液压传动技术，驱动部件：步进电机以伺服电机。核心技术：传感检测技术、机械技术、人机界面、气动技术、电机驱动技术、PLC技术、网络通信技术，下面为大家详细的介绍自动化生产先上的五个部分及这些核心技术的结构作用等特点。1.2.1机电一体化技术：21.2.1.1机电一体化的基本概念：机电一体化技术是以大规模集成电路和微电子技术高度发展并向传统机械工业领域迅速渗透，机械、电子技术高度结合的现代工业为基础，将机械技术、电力电子技术、微电子技术、信息技术、传感测试技术、接口技术等有机地结合并综合应用的技术。在综合应用这些技术时，要根据系统的功能目标和优化组织结构的目标，合理配置布局驱动系统、控制系统、传感检测系统、信息的传输与接收系统、执行机构等，并使它们在微处理单元的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起，达到预期的功能。因此，机电一体化技术是在高性能、高质量、高可靠的意义上的实现特定功能的系统工程。机电一体化的主要技术特征有：(1)机械技术、电子技术和信息技术的功能交互，以及机械系统的微型计算机机控制的形式出现。(2)在一个具体的物理单元中，在不同的子系统空间上的集成。(3)机电一体化系统控制功能的智能化，越来越先进的控制功能取代了许多操作人员的推理和判断。(4)柔性化使得机电一体化产品能够灵活地满足各种要求，适应各种环境。(5)采用微处理器控制的系统，易于增加或改变功能，而无须增加硬件成本。(6)控制功能采用电力电子技术、微电子技术、计算机控制技术来实现，因此，对用户来说机电一体化系统的内部运行机制是隐蔽的。（7）在机电一体化技术中，设计思想与制造技术紧密联系在一起，二者是并行发展的。（1）—3图（1）就是一条自动化生产线的一个整体布局。1.2.2机械本体含机械传动装置和机械结构装置——人的身体,骨骼（数控的工作台,丝杆等）。功能是使构造系统的各子系统、零部件按照一定的空间和时间关系安置在一定的位置上，并保持特定的关系；机械本体需在机械结构、材料、加工工艺性以及几何尺寸等方面适应产品高效、多功能、可靠和节能，小型、轻量、美观等要求，精度要求更高，结构更简单，功能更强大，性能更优越，同时还要有更好的可靠性、维护性和更新颖的结构。零部件要求模块化、标准化、规格化，对结构进行优化设计，采用新型复合材料使系统减轻重量，缩小体积，又不降低机械的静、动刚度，采用高精度导轨、精密滚珠丝杠、高精度主轴轴承和高精度齿轮等，以提高关键零部件的精度和可靠性；提高其互换性和维护性等。在这里主要介绍下皮带传动、齿轮传动、丝杆传动、以及间隙运动。带传动带传动是通过中间绕性件传递运动和动力对的，适用于两轴中心距较大的场合。在这种场合下，与应用广泛的齿轮传动相比，它们具有结构简单，成本低等优点。（1）带传动的主要优点1）带富有弹性，能够缓冲、吸振，传动平稳，噪声低，无油污污染。2）过载时产生打滑，可防止其他零部件的损伤，起到安全保护作用。3）结构简单，便于加工、装配和维修，成本低廉。4）适用于两轴中心距较大的传动，并可以通过增减带长适应不同的中心距要求。（2）带传动的缺点1）带传动外廓尺寸较大，传动效率低，带的寿命短，传动中对轴的作用力4较大。2）当带传动依靠摩擦传动时，带与带轮之间存在弹性滑动，不能保证恒定的传动比。3）带传动不适用于易燃易爆场合。图（2）为皮带的一个分类：而在实训楼的仿真生产线上用的皮带为，同步齿形带。如图（3）所示，就是同步齿形带。同步齿形带的截面为矩形，带的内环表面成齿形。与摩擦式带传动的结构不同的是，同步齿形带的强力层大多为钢丝绳，因此在承受载荷之后变形较小。在同步齿形带轮缘上也制成与带的内环表面相对应的渐开线齿形，并由渐开线齿形带轮刀具采用展成加工而成，因此，带轮齿形的尺寸取决于其加工刀具的尺寸。同步齿形带传动时有一根内周表面设有等间距齿的封闭环形胶带和具有相应齿的带轮所组成，带的工作面是齿的侧面，工作时，胶带的凸齿与带轮的齿槽相啮合，因而，带与带轮间设有相对的滑动，从而达到了主、从动论的同步传动。同步带传动有如下优点：（3）（2）5（1）传动准确，无滑动，可获得恒定的速比。（2）传动平衡，能吸振，噪声小。（3）速比范围大，一般可达10m/s，允许的最高线速度达50m/s。（4）传动效率高，一般可达0.98，而普通三角带为0.95.（5）带的张紧力小，因而轴上压力减小，轴承寿命延长，也有利于提高同步带的寿命（6）结构紧凑，还适于多轴传动，不需要润滑，耐油耐潮，因而可在环境恶劣的场合下工作。在自动化生产线的机械本体部分中，除了带传动以外还有直线导轨机构、齿轮传动以及间歇传动机构和滚珠丝杆机构，下面就做出一一介绍。直线导轨机构直线导轨又称线轨、滑轨、线性导轨、线性滑轨，用于直线往复运动场合，拥有比直线轴承更高的额定负载，同时可以承担一定的扭矩，可在高负载的情况下实现高精度的直线运动.直线运动导轨的作用是用来支撑和引导运动部件，按给定的方向做往复直线运动。依按摩擦性质而定，直线运动导轨可以分为滑动摩擦导轨、滚动摩擦导轨、弹性摩擦导轨、流体摩擦导轨等种类。直线轴承主要用在自动化机械上比较多,当然直线轴承和直线轴是配套用的.主要是用在精度要求比较高的机械结构上,滑块-使运动由曲线转变为直线。新的导轨系统使机床可获得快速进给速度，在主轴转速相同的情况下，快速进给是直线导轨的特点。直线导轨与平面导轨一样，有两个基本元件；一个作为导向的为固定元件，另一个是移动元件。作为导向的导轨为淬硬钢，经精磨后置于安装平面上。与平面导轨比较，直线导轨横截面的几何形状，比平面导轨复杂，复杂的原因是因为导轨上需要加工（4）6出沟槽，以利于滑动元件的移动，沟槽的形状和数量，取决于机床要完成的功能。例如：一个既承受直线作用力，又承受颠覆力矩的导轨系统，与仅承受直线作用力的导轨相比．设计上有很大的不同。直线导轨的移动元件和固定元件之间不用中间介质，而用滚动钢球。因为滚动钢球适应于高速运动、摩擦系数小、灵敏度高，满足运动部件的工作要求，直线导轨系统的固定元件(导轨)的基本功能如同轴承环，安装钢球的支架，形状为“v”字形。支架包裹着导轨的顶部和两侧面。导轨系统的设计，力求固定元件和移动元件之间有最大的接触面积，这不但能提高系统的承载能力，而且系统能承受间歇切削或重力切削产生的冲击力，把作用力广泛扩散，扩大承受力的面积。为了实现这一点，导轨系统的沟槽形状有多种多样，具有代表性的有两种，一种称为哥待式(尖拱式)，形状是半圆的延伸，接触点为顶点；另一种为圆弧形，同样能起相同的作用。无论哪一种结构形式，目的只有一个，力求更多的滚动钢球半径与导轨接触(固定元件)。决定系统性能特点的因素是：滚动元件怎样与导轨接触，这是问题的关键。在图（4）中标记出来的部分就是直线导轨机构，在实训楼中我们接触到的生产线中，这个直线传动机构主要就是引导机械部分的运动。而在工厂生产中，主要应用在机床、自动化生产线、机械手、三坐标测量仪器等需要高精度的直线导向的各种装备制造行业，对于直线导轨机构的选用一般而言直线运动的主要失效现象是接触疲劳剥离与磨损，所以必须根据使用条件、负载能力和预期寿命来选用。当直线导轨承受负荷并作运动时，滚珠与滚道表面不断地受到循环应力的作用，一旦达到滚动疲劳临界值，接触面就会产生疲劳磨损，在表面的一些部分会发生鱼鳞状薄片的剥离现象，称为表面剥离。直线导轨滚道表面产生表面剥离时的运行距离，为直线导轨的寿命。通常直线导轨的寿命以额定寿命为准。滚珠丝杆传动机构我们在实训楼所看到的仿真的自动化生产线中的机械本体部分，也有着滚珠丝杆传动机构这一部分，可以看出滚珠丝杆传动这一机构在工业上得到了广泛的应用；例如：数控机床、工业装配机器、自动化加工中心、半导体生产设备、电子精密机械或进给机构以及食品加工和包装。图（5）就是我们在仿真自动化生产线上的滚珠丝杆传动机构，下面就详细的介绍下滚珠丝杆传动机构的运动特7点。滚珠丝杠的结构和原理：滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。滚珠丝杠原理：1、按照国标GB/T17587.3-1998及应用实例，滚珠丝杠（目前已基本取代梯形丝杆，已俗称丝杆）是用来将旋转运动转化为直线运动；或将直线运动转化为旋转运动的执行元件，并具有传动效率高，定位准确等2、当滚珠丝杠作为主动体时，螺母就会随丝杆的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动，被动工件可以通过螺母座和螺母连接，从而实现对应的直线运动。滚珠丝杠的结构：滚珠丝杠副的结构传统分为内循环结构(以圆形反向器和椭圆形反向器为代表)和外循环结构(以插管为代表)两种。这两种结构也是最常用的结构。这两种结构性能没有本质区别，只是内循环结构安装连接尺寸小；外循环结构安装连接尺寸大。目前，滚珠丝杠副的结构已有10多种，但比较常用的主要有：内循环结构；外循环结构；端盖结构；盖板结构。滚珠丝杠的特点：1、与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3滚珠丝杆的丝杠轴与丝母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结（5）8果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。2、高精度的保证滚珠丝杆是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度·湿度进行了严格的控制,由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。3、微进给可能滚珠丝杆由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给。4、无侧隙、刚性高滚珠丝杆可以加予压,由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性(滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强)。5、高速进给可能滚珠丝杆由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给(运动)。齿轮传动：我们知道在自动化生产线机械本体部分是必不可少的一个部分，而在机械本体中又涉及各种各样的机械传动机构，而齿轮传动就是其中的一个重要机构，图（6）中的这个圆盘就是靠着齿轮的传动来进行运动的，齿轮结构在圆盘座的下面，不能清楚的看见，现在就简单的说下齿轮传动的特点，及种类。一、齿轮传动的特点：齿轮传动与其他机械传动相比，具有传动平稳可靠、传动效率高、传动功率范围大、速度范围大、结构紧凑、维护简便和使用寿命长等优点。因此，它在汽车及自动化生产线上和各种机械设备中被广泛应用。齿轮传动的主要缺点是：传动中会产生冲击、振动和噪声；没有过载保护作用；对制造精度和安装精度要求高，需要专门的切齿机床、刀具和测量仪器。二、齿轮传动的类型：（6）9按照一对齿轮轴线的相互位置，可以分为平面齿轮传动和空间齿轮传动两类。1.平面齿轮传动平面齿轮传动（图7）也称为平行轴齿轮传动，其特点是两个齿轮的轴线相互平行。所以两轮的相对运动是平面运动。平面齿轮传动包括直齿圆柱齿轮传动（图7a、b、c）、平行轴斜齿圆柱齿轮传动（图7d）和人字齿齿轮传动（图7e）三种。其中，人字齿齿轮可以看成是由两个螺旋角大小相等，方向相反的斜齿圆柱齿轮组成的。圆柱齿轮根据轮齿齿线相对于齿轮母线的方向，又分为直齿圆柱齿轮（轮齿方向与齿轮母线平行）和斜齿圆柱齿轮（轮齿方向与齿轮母线方向倾斜一个角度，它称为螺旋角）两种。根据两个齿轮啮合方式，又分