摘 要

随着我国制造业的飞速发展，各行业对螺栓和螺母的需求量不断增长，同时对装配的效率与质量也提出了更高的要求。传统的手工螺栓螺母装配方式的效率低下，工人劳动强度大、成本高，装配时易引起表面的磕碰，已经无法满足快速装配的需求。

本文详述了一种气动式螺栓螺母自动装配设备控制系统，包括：螺栓螺母振动盘、螺栓夹紧和推进气爪、螺母夹紧和推进气爪、风批、机架和电气控制系统。螺栓振动盘将螺栓定向的送至螺栓气爪下面，并由螺栓气爪上面的传感器感应到被定位夹紧；螺母振动盘将螺母定向后经垂直管道输送至螺母气爪，由螺母气爪逐一夹出并放入风批中，风批使螺母旋转并将其推向被定位夹紧的螺栓，螺母与螺栓旋拧在一起完成一次自动化装配。本文介绍的螺栓螺母自动装配设备效率高、成本低廉、结构简单，可实现螺栓螺母自动装配，较好的解决了工业现场的实际问题。

关键词：可编程逻辑控制器；螺栓螺母；自动化装配；气动式

Abstract

As Chinese manufacturing industry is developing rapidly, the demand of bolts and nuts is growing in all of the industry, while the efficiency and quality of the assembly also put forward higher requirements. The traditional manual bolt and nut assembly methods is low efficiency, high labor intensity, high cost, easy to cause surface bump assembly, problems of above have been unable to solve the demand in rapid assembly.

This paper details a type of pneumatic bolt and nut automatic assembly equipment control system, including: bolt and nut vibration plate, bolt clamping and pushing air claw, nut clamping and pushing air claw, air screwdriver, rack and electrical control system. The bolt vibrating plate is targeted delivery the bolt under the bolt air claw, and the bolt air claw has a sensor which sensed the bolt to be positioned and clamped or not. The nut vibrating plate is oriented to the nut and is conveyed to the nut by the vertical pipe. The nut is clamped out by nut vibrating plate and put into the air screwdriver one by one. The air screwdriver makes the nut rotate and push it to the bolt positioned and clamped. Nut and bolt are screwed together and an automatic assembly is completed. This paper introduces the high efficiency, low cost and simple structure of the bolt and nut automatic assembly equipment, which can realize the automatic assembly of bolt and nut, which can solve practical problems in the industrial field.

Keywords: Programmable Logic Controller; Bolts and nuts; Automated assembly; pneumatic type

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第1章 绪论 1

1.1 论文研究背景 1

1.2国内外研究现状及发展趋势 2

1.3论文研究内容及目标 2

第2章 螺栓螺母装配设备控制系统结构设计 4

2.1螺栓螺母装配设备控制系统的总体设计 4

2.2工艺流程 6

2.3技术路线 6

第3章 螺栓螺母装配设备控制系统硬件设计 8

3.1气动元件的选型 8

3.1.1气缸气爪概述 8

3.1.2气缸气爪预选型 8

3.2 PLC的选型 11

3.2.1PLC概述 11

3.2.2PLC预选型 11

3.3磁性开关的选型 12

3.3.1磁性开关概述 12

3.3.2磁性开关预选型 13

第4章 螺栓螺母装配设备控制系统的软件设计 14

4.1 I/O分配表 14

4.2 电路连接 15

4.3控制系统梯形图程序 15

4.3.1手动模式梯形图程序 18

4.3.2自动模式梯形图程序 20

4.4 上位机控制界面设计 21

第5章 总结 23

参考文献 25

致谢 26

第1章 绪论

随着制造业的快速发展，我国现阶段正处于城市化和工业化的飞速发展的时期，各行业对各型螺栓螺母的需求越来越大，对装配的效率和质量也有了很高的要求。在我国劳动力成本逐渐增加的情况下，传统的手工螺栓螺母装配方式的生产效率低，工人的劳动强度大，成本较高，已经无法满足现代化的需求，手工装配这种落后的组装方式必将被淘汰。并且螺栓螺母是批量生产销售的，因此，开发螺栓螺母装配设备控制系统，设计专门的软件提高螺栓螺母自动装配的效率，具有重要的实用价值和现实意义。

1.1 论文研究背景及意义

项目背景:

在自动化生产中为了方便设备的生产、运输、安装、维护和维修，各行业广泛使用了各种连接装置。在所有连接中，使用最广泛的还是螺纹联接。其中，螺栓和螺母是最常见的标准螺纹件。螺栓螺母的自动组装在机电产品的自动组装中是一项重要作业，目前一些特殊行业如电路铁塔、高速公路护栏和断路器行业等具有一定的特殊性，多是配套使用，所以螺栓和螺母一般配套组装后发货^[1]。螺栓螺母是用于紧固物体的紧固件，在日常生活中运用十分广泛，但有时候螺栓螺母需要成套出售，即在螺栓中配套有螺母，而传统的螺栓螺母装配都是需要人工逐个将螺母拧入螺栓中，这样不仅效率低，而且还增加了劳动强度和劳动成本。基于气动技术的螺栓螺母自动组装装置具有结构简单、对环境要求和影响低、成本低、自动组装效率高、大大节约了人工成本的优点。因此，设计一种基于气动技术的螺栓螺母自动组装装置，提高螺栓螺母的组装效率，具有重要的现实意义。

气动技术全称为气压传动与控制技术，顾名思义，气动技术的动力源是压缩空气产生的压力，以产生的压力为动力实现各种自动化控制生产。它是以压缩空气产生的气压为工作介质，来进行能量与能量之间的转换和信号传递^[2]。广义上讲，除了空气压缩机、空气净化器、气动缸、气动马达、各类气动控制阀和辅助装置外，真空发生装置和真空执行元件以及历史悠久的气动工具等，都包括在气压传动与控制技术的范畴之内。在我国经济快速发展，并倡导绿色节能发展的大环境下，研究并大力发展气压传动与控制技术显得尤为紧迫。在自动化控制生产方面，气动技术以其高效的生产效率、无污染、低廉的成本和便于维护维修等优点占据着愈来愈重要的地位，在对于机械和电子产品的自动装配领域而言，气动技术的飞速发展愈来愈有取代液压传动技术的情势^[3]。