02308210于鹏飞09机电课程设计---穿销单元机械仿真

现有生产线穿销单元结构原理分析及改进方案一、课题背景及发展现状

机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。是现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。

现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入以“机电一体化”为特征的发展阶段，它打破了传统的机械工程、电子工程、化学工程、建筑工程、信息工程、控制工程等旧模块的划分，形成了融机械技术、微电子技术、信息技术等多种技术为一体的一门新兴的交叉学科。界内对机电一体化的定义也各不相同，而这个概念最早是由日本机械振兴协会经济研究所在1981年3月提出来的：“机电一体化是机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称”。

伺服传动技术是机电一体化系统的动力组成要素，依据系统控制要求，为系统提供能量和动力以使系统正常运行。包括交直流电动、气动、液压等各种类型的传动装置。由微机通过接口与这些传动装置相联接，控制它们的运动，带动机械机构作各种需要的运动。

7、接口技术

接口技术是机电一体化系统能否完整、自如、灵活、富于生命性的关键要素，

是各要素相互连接的优化匹配和有机溶合的粘合剂，为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。

8、现场总线技术

现场总线技术是当前自动化领域内技术发展的热点之一，受到各国产业界的普遍重视。推广现场总线技术可带动仪表行业(传感器、执行器和控制装置等)

的发展，有利于形成或实现工业过程自动化产业体系核心产品群及其相关关键技术群的发展。

三、机电一体化技术的应用

近几十年来机电技术的发展取得了显著的进步，尤其是在以下几个方面：1、计算机数控机床

计算机数控机床是一种由计算机或专用电子计算装置控制的高效自动化机床。它综合应用了计算机技术、自动控制、精密测量和机械设计等方面的最新成就，是典型的机电一体化产品，是机床发展的必然趋。数控机床发展至今，已经经历了从电子管数控、晶体管数控、集成电路数控、计算机数控、微型计算机数控等五代演变。当前计算机数控机床已经成为促进国民经济发展的重要产品。近10多年来，随着微电子技术的飞跃发展，能自动更换刀具的高度自动化的计算机数控机床——机械加工中心发展更为迅速。

2、工业机器人

工业机器人一般应由机械系统、驱动系统、控制系统、检测传感系统和人工智能系统等组成。是一种能模拟人的手、臂的部分动作，按照预定程序、轨迹及其他要求，实现抓取、搬运工件或操作工具的自动化装置，是具有发展前途的机电一体化典型产品，将在实现柔性自动化生产，提高产品质量，代替人在恶劣环境条件下工作中发挥重大作用。机器人技术的发展，要求提高机器人机构实用效果，扩大其应用范围，使虚拟轴机器有进一步发展。

3、先进制造系统

目前，先进制造系统有柔性制造单元柔性制造系统、柔性生产线等几种形式。柔性制造单元是由加工中心与自动交换工件的装置组成的，同时，数控系统还增加了自动检测与工况自动监控等功能。柔性制造单元可以作为组成柔性制造系统的基础，也可用作独立的自动化加工设备。

4、汽车的机电一体化

汽车的机电一体化的中心内容是以微机为中心的自动控制改善汽车的性能，增加汽车的功能，实现汽车降低油耗，减少排气污染，提高汽车行驶的安全性、可靠性、操作方便和舒适性。汽车行驶控制的重点是发动机的正时点火、燃油喷射、空燃比和废气再循环，使燃烧充分，减少污染，节省能源；汽车行驶中的自

动变速和排气净化控制，以使其行驶状态最佳化；汽车的防滑制动、防碰撞，以提高行驶的安全性；汽车的自动空调，自动高速车控制，以提高其舒适性。近几十年，国际各大汽车公司都加大了对汽车一体化的研究，使汽车发展有了质的飞跃。

5、智能控制系统

智能控制是由人工智能与自动控制两部分组成，目标就是使计算机去做那些只有人才能做具有智能的工作。由于科技发展，人工智能按照两条不同途径探索电脑对人脑智能的模拟：仿学脑模型，即从结构和功能模拟人脑；不考虑脑结构，直接通过启发式程序模拟人脑。智能控制系统有多级递阶智能控制系统、专家控制系统、仿人智能控制系统、自寻优模糊智能控制系统、自学习控制系统、学习控制系统、基于神经元网络的控制系统几种类型。近年来，智能控制技术在工程上的应用有了很大突破，各种机电设备和建设工程的智能化控制广泛普及。

综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求和产物。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展前景也将越来越光明。

四、现有生产线穿销单元结构原理分析

1、单元简介

穿销单元的主要功能是通过旋转筒推送销钉的方法，完成主体与盖上的装配。完成装配后的工件随托盘向下站传送。现有生产线的穿销单元主要包含有以下零部件：

销钉料槽、旋转筒、往复推筒、直线单元、工作指示灯等。

2、穿销过程：

轴向凸轮旋转机构：由旋转筒和往复推筒组成。往复推筒上开有六个斜槽，将360度等分，每个斜槽首位在圆周上延展60度。当推筒正向进给时，旋转筒上的滚珠突起进入斜槽，旋转筒在斜槽和滚珠突起的共同作用下，顺时针旋转60度。从销钉料斗中取出销钉并将销钉定位到主体工件销钉孔，推筒进给时带动轴线上的推杆将向第能够顶入工件销钉孔。

3、料斗进样机构存在的问题：

料斗仓为半开式斜坡机构，恰好能容纳一个销钉通过，当销钉加工精度达不到要求或者中心偏移时，销钉依靠自身重力落到旋转筒的目的将无法达到，会出现销钉卡死在途中的情况，一旦发生这种事故，取出销钉非常麻烦，影响工作效率，甚至会导致整条生产线的瘫痪。

4、改进方案：

将现有生产线穿销单元的料仓机构设计成斜坡式轨道机构，同样利用重力将销钉沿着斜坡输送到旋转筒进样机构中完成穿销。这种机构不会出现卡死的现象，即使偶然情况下发生卡死，取出销钉也同样方便快捷，而且这种结构简单，易加工，有良好的工艺性和经济性，有助于降低成本和提高生产效率。

改进前改进后

五、总结

1.通过机电一体化这门课程的学习，了解了机电一体化的概念并且对机电一体化产品

产生了浓厚的兴趣，学到了很多机电方向的专业知识，体会到机电组合所能带来的

巨大作用；

2.通过对穿销单元的结构分析及其方案改进的设计，提高了自己独立分析问题、解决

问题的能力，加强了查阅文献的经验，复习了有关专业及设计知识，丰富了自己的

设计经验，锻炼了自己的设计能力，同时也发现了自身有很多不足之处，以后要加

倍努力；

3.通过机电一体化这门课程的学习，使我开阔了眼界，收获了经验教训，认识了新的

事物，为以后的学习、工作奠定了基础。