长沙学院 CHANGSHA UNIVERSITY本科生毕业设计设 计 题 目： 自动装配单元及控制系统设计 系部： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 李 峰 班 级： 机械6班 学号 2011011617 指导教师姓名： 易继军 职称 讲师 长沙学院教务处 二一三年六月制（2015届）本科生毕业设计说明书 自动装配单元及控制系统设计系部： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 李 峰 班 级： 机械6班 学号 2011011617 指导教师姓名： 易继军 职称 讲师 最终评定成绩 2015年 5 月摘 要自动装配技术在现代制造业中起着难以替代的作用,通过利用PLC强大的控制功能，实现利用可编程控制器控制装配工序的功能，可以提高自动化行业的发展，提高劳动效率。本文针对PLC控制的自动装配系统，对系统的控制要求、设计步骤、控制方案、主要控制元件、编程思路进行分析。自动装配系统由送料站、检测装配站、等三个工作站组成。第一站实现自动送料；第二站实现产品材质判断和自动装配。系统采用三菱FX2N软件进行组态和编程，用Go Works2进行程序仿真。本文主要完成了自动装配系统总体设计、控制系统硬件组态、控制系统程序的编写。关键词：自动装配，三菱，GO Works2ABSTRACTAutomatic assemblying technology plays an irreplaceable role in the modern manufacturing industry, through the use of powerful control function of PLC, implemented using programmable controller to control the function of the assembly process, can improve the development of industry automation, improve labor efficiency.Based on PLC control of automatic assembly system, the system control requirements, design steps, control scheme, main control components, programming ideas were analyzed. Automatic assembly system by the feeding station, detection assembly station, such as three workstations. The first station to realize automatic feeding; The second leg of realization of product materials and automatic assembly. System USES mitsubishi FX2N configuration and programming software, use the Go Works2 program simulation. This paper mainly completed the overall design of automatic assembly system, control system hardware configuration, control system program writing.Keywords:Automatic assembly, mitsubishi, GO Works2目 录摘 要IABSTRACTII第一章 绪论11.1选题背景及意义11.2自动装配单元及控制系统研究内容21.2.1自动装配单元设计参数21.2.2自动装配单元主要研究内容2第二章 自动装配单元总体方案设计42.1自动装配单元总体方案设计及功能4 2.1.1自动装配单元总体方案设计4 2.1.2自动装配单元的功能4第三章 机械结构设计73.1物料结构设计73.2机械手结构设计10 3.2.1 气爪的设计11 3.2.2手臂结构设计123.3装配部分结构设计21第四章 电控部分设计244.1 送料站的电控设计244.1.1送料站的控制部件244.1.2送料站功能及运作流程图254.1.3 送料站的气动回路图254.2 检测装配站的控制元件274.2.1检测装配站的控制部件如下274.2.2 检测装配站功能及运作流程图274.2.3检测装配站的气动回路图及模拟仿真运行284.3 控制系统硬件设计304.3.1 直流伺服电机选型304.3.1.1 直流伺服电机概述304.3.1.2 直流伺服电机选型314.3.1.3 直流电机电机伺服驱动器314.3.2 传感器选型314.3.3 电磁阀选型32第五章 控制系统软件设计335.1 程序的设计原则335.2 PLC程序设计的步骤335.3 PLC种类及型号选择345.5 PLC外部接线图355.6自动装配系统控制原理355.7 PLC程序功能模块425.8.1 送料站功能块部分程序段42结 论44参考文献45附 录47致 谢56第一章 绪论1.1选题背景及意义自动化水平的高低,已成为一个国家科技水平的重要标志之一。目前,一些发达国家及早的将注意力转向自动装配技术,并取得了卓越的成果,一些产品、部件的装配逐渐摆脱了人工操作,使装配过程通过自动监控、传感技术与机械手等实现了无人操作1。我国对自动装配技术的研究起步较晚,今年已有一定的发展，陆续自行设计、建立和引进了一些半自动、自动装配线及装配工序半自动装置。但国内设计的自动装配生产线自动化程度不高,装配效率也较低。国内业已设计和建立的半自动装配线有以下几个特点:(1)在自动装配技术的三个主要组成部分,传送、供给和装配作业中,以传送的自动化程度较高,装配作业其次,自动供给则更少,其中尤以装配零件的自动走向比较困难。(2)在装配作业中以清洗、分选、螺纹拧紧、不平衡量测量等工序的自动化程度较高,装入、压入过盈连接等工序其次,而螺纹件的对准和拧入以及装配中检测等工序进展不快。(3)从装配线的结构形式来看,以直进式同步传送为多,间歇传送型远多于连续传送型,非同步式传送尚未见成功应用。(4)自动化程度较高的半自动和自动装配线集中在轴承、电机电器、汽车和发动机以及自行车、手表行业, 装配对象多半为小型部件和产品2。在现代制造业中,装配工作时间占制造的40%60%,装配工作量约占整个产品制造工作量的20%70%3。当前装配自动化生产线上,多采用传统机械构件控制的自动机,这类机器结构复杂、制造困难、机械效率低、不适用于现代的多品种、小批量生产。为适应装配品种的多变,必须要改变以前适用于单一品种的装配形式,从而引出柔性自动装配的概念4。柔性装配系统以其良好的响应外部变化特性,已成为装配系统的发展方向。合件的装配生产过去采用人工流水作业的方式,劳动强度大,速度慢。因此为了提高生产效率,研制出适用于合件自动装配生产的装配机就很有必要。近几年来,在一些行业的装配自动化生产过程中,虽然采用继电器控制系统实现了自动化,但线路复杂、可靠性和动态精度低。采用可靠性和精度高的可编程控制器(PLC)作为装配机控制设备,可以简化线路,并能提高系统的可靠性和精度5。具体到自动装配技术的发展动向，有以下方面(1)发展具有柔性及可进行多品种装配的自动装配线由于自动装配线的供料装置、装配工作头及其控制系统结构复杂及动作频繁、互锁严格等原因而经常发生故障,降低了装配线的工作效率。故近代装配线中, 各装配工位间和分装与总装间采用柔性连接的非同步输送装置趋势已成为发展方向。现代社会由于对产品需求多样化,必需使产品不断更新。(2)自动装配工艺范围继续扩大目前,国外的自动化装配工艺内容,已从零件紧固连接、压入、扭合、铆接、粘接、焊接等基本作业方式,发展到能够完成保证安全装配的零件去毛刺、清洗、各种检测工序及产品总装后的试车、检验、注油、喷漆、包装等。(3)开展自动装配基础理论的研究目前在国外比较“热门”的,是对自动装配过程中装配元件的流动方式及姿态进行分析研究。例如,日本金泽大学横山恭男教授提出了称为“自动装配动力学”的一门新学科。(4)对自动装配线(机)进行经济分析一条(台)装配线(机)在生产中投入使用后,应在减少劳动费用、提高产品质量及生产效率三项主要指标上较手工装配及机械装配有较大的优越性。(5)建立与强化自动装配技术研究机构特别是近十年来,国外一些厂家及有关研究部门,为了促进自动装配技术的发展,纷纷建立和强化了研究机构及技术交流部门。在美国机床制造业协会中, 设有专门的自动装配学会组织。在伊利诺斯理工学院工艺研究所内,着重研究实现先进装配方法的AAM计划。在英国生产工程研究院内设有自动化装配委员会, 主管全国的自动装配技术的研究与交流工作6。1.2自动装配单元及控制系统研究内容1.2.1自动装配单元设计参数 （1）控制电源：直流24V/4.5A （2）PLC控制器:三菱 （3）电磁阀：4V110-06 4V120-06 4V130C-06 （4）调速阀：出气节流式 （5）磁性传感器：D-C73L （6）单杆气缸：CDJ2B16-60 CDRQ2BS20-180C1.2.2自动装配单元主要研究内容 1、装配单元总体方案设计，总体参数计算确定（工作装置工作方式、工作装置布置形式等）； 2、工作装置及零件设计： 3、机械部分设计； 4、电控部分设计； 5、基于PLC的控制系统程序设计和仿真；第二章 自动装