摘 要

螺丝作为连接件和紧固件在人们的生活和工业生产中扮演者很重要的角色，但螺丝体积小，重量轻，装配困难，因而在螺丝装配方面消耗了大量的人力，降低了生产率，提高了劳动成本。论文主要针对螺丝装配平台设计了全自动自找正的螺丝装配主轴，目的是提高螺丝装配的效率，解放工人双手，降低人力消耗，满足市场需求。

本文的特色：运用机械设计和机械制造装备设计的知识进行螺丝装配主轴的机械结构设计，运用soildworks软件绘制试验台的二维工程图及三维建模，设计出满足功能需求的全自动自找正螺丝装配主轴的模型。介绍了螺丝装配主轴的主要参数和功能、工作原理和设计要求，对螺丝装配主轴的关键零部件进行校核分析，并对主轴做运动学仿真。

关键词：螺丝装配；主轴；结构设计；传感器

Abstract

Screws as fittings and fasteners in people's life and plays an important role in industrial production, but the screw is small in size, light weight, assembly is difficult, so the screw assembly consumes a large amount of manpower, reduces the productivity, improve the labor cost. Thesis design the automatic screw assembly platform is asking for is the screw spindle assembly, the purpose is to improve the efficiency of the screw assembly, liberate workers hands, cut down the consumption of manpower, and meet the demand of market.Characteristics of this article, the application of the knowledge of mechanical design and mechanical manufacturing equipment design for the mechanical structural design of screw spindle assembly, using soildworks software rendering test rig of two-dimensional engineering graphics and 3 d modeling, successfully designed to meet the requirements of screw mechanical structure of the spindle assembly. This paper introduces the main parameters of screw spindle assembly and the function, working principle and design requirements, the key parts of screw spindle assembly check analysis, and the main shaft to do kinematics simulation.

Key Words：The screw assembly; Main shaft; Structure design; The sensor

目 录

第1章 绪论 1

1.1项目背景及意义 1

1.1.1项目背景 1

1.1.2本课题研究的意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1数控机床和主轴的发展简史及国内外发展近况 1

1.2.2 传感器发展趋势及国内外发展现状 2

1.3本文研究的主要内容和技术方案 3

1.3.1 本文研究的主要内容 3

1.3.2 本文研究的技术方案 3

第2章 全自动自找正螺丝装配主轴的总体方案设计 5

2.1 全自动自找正螺丝装配主轴的结构组成 5

2.2 全自动自找正螺丝装配主轴的工作原理 6

2.3 全自动自找正螺丝装配主轴的功能要求 6

2.4 本章小结 7

第3章传感器的选型与设计 8

3.1 传感器的安装设计 8

3.2准停装置设计 10

3.3 刀柄结构设计及负压泵选用 11

3.4本章小结 12

第4章 主轴及关键零件的设计与计算 13

4.1轴的设计 13

4.2轴的强度校核 14

4.3轴承的选择 16

4.4 本章小结 17

第五章 总结 18

参考文献 20

致 谢 21

第1章 绪论

1.1项目背景及意义

1.1.1项目背景

螺丝在人们的生活和工业生产中是必不可少的：如精密仪器、电子仪表等使用的小螺丝；家电、电气制品、生活工具等使用的一般螺丝；工业生产、房屋、大桥则使用大型的螺丝、螺帽。螺丝是千百年来人们生产生活的共同发明地球存在，从应用领域来看，它可谓人类的第一大发明。目前，拧紧螺丝主要用各种扳手，有手动的，气动的也有风动的，但这些拧紧方式的拧紧误差较大。因此，人工拧螺丝不仅要消耗大量的人力，而且生产效率很低，拧紧质量也不好。目前市场上出现了很多螺丝装配平台，因此全自动自找正螺丝装配主轴有了很大的市场需求。本文中设计的螺丝装配主轴为空心轴，通过漫反射光纤传感器扫描主轴上的凸起来实现主轴的准停，利用负压装置来控制刀柄的更换，主轴的机架上有四个M12的斜孔，装有激光传感器用来实现“自找正”功能。本文主要针对M16和M20两种规格的内外六角螺栓设计主轴。

1.1.2本课题研究的意义

螺丝装配通常要耗费大量的人力，实现螺丝的自动装配可解放大量的手工劳动生产力，大幅度的降低产品成品，提高生产率，优化螺丝装配平台结构，满足市场需求。

在螺丝装配过程中经常会出现滑丝的情况，如果在螺丝装配主轴中设计一些缓冲结构，通过传感器检测主轴位置和扭矩大小来调整主轴，则可避免这一情况。人工操作的螺丝刀与螺丝帽很难完美重合，但可在主轴上安装定位传感器，实现主轴的自找正功能。全自动自找正螺丝装配主轴的设计与开发能在提高生产率的同时提高产品可靠性，通过换刀装置可在多种产品上完成相同的装配工作。

1.2 国内外研究现状

1.2.1数控机床和主轴的发展简史及国内外发展近况

计算机数控阶段有三个时期，这三个时期为为1970年的第四代小型计算机，1974年的第五代微处理器和1990年的第六代基于Pc(国外称为Pc_based)。数控系统由曾经的电子管式起步，有4个发展阶段：分立式晶体管式汕规模集成电路式、大规模集成电路式、超大范围集成电路巾型计算机式和微机式的数控系统。

国外数控技术的发展：云计算，是利用Internet网络计算机的资源，用来代替购买自用的计算机；纳米技术和微制造技术，采用微型金属机床进行加工；机器人与自动化，是数控机床与机器人的集成柔性单元，强调稳定性、实用性、使用效益和环境要求。