摘 要

本课题基于企业横向项目：《汽车电子控制器自动装配线的设计》，对产线中功能测试单元进行设计，基于装配的技术要求将机器视觉定位技术应用与产线中实现了对工件中SD卡与SIM卡卡槽的精确定位的目的。本文结合自动化产线设计特点合理的选择了伺服电机、气缸、气爪、真空吸盘、直线导轨、滚珠丝杠、 线性模组、轴承、工业相机、镜头、光源等标准件，同时结合生产节拍与工件装配要求设计了合理的机械结构，结合选用的自动化电气标准件实现对JKC100与T2两种工件的装配任务。

论文主要研究了自动化装配产线中功能测试平台的结构设计与相关标准件的选型计算与校核。

本文的特色：相对采用夹具定位的传统产线，本文将机器视觉定位技术运用于装配产线中，实现了对存在制造误差工件卡槽的精确定位功能；同时本文设计的测试平台柔性更高，可以在不更换夹具的情况下完成两种不同工件的装配。

关键词：自动化装配生产线；机器视觉；结构设计；标准件选择；ansys仿真

Abstract

This project is based on the enterprise horizontal project:lt; the design of automatic assembly line of automobile electronic controllergt;, and the design of functional test unit in production line. Based on the assembly technology, the precise positioning of SD card and SIM card slot in the workpiece is realized by using the machine vision positioning technology and production line. This paper combines the design features of automatic production line to select the standard parts such as the servo motor、air cylinder、gas claw、vacuum chuck、linear guideway、ball screw、

vav linear unite、bearings、industrial camera、camera lens、light source .At the same time, a reasonable mechanical structure was designed according to the production tempo and the assembly requirements of the workpiece, and the assembly tasks of the JKC100 and T2 workpieces were realized by combining the selected automatic electrical standard parts.

This paper mainly studies the structure design of the functional test platform in the automatic assembly line and the selection calculation and check of relevant standard parts.

Of this article features: relative using traditional production line of fixture locating, in this paper, application of machine vision positioning technology to assembly production line, realized the existence of manufacturing error of workpiece card slot accurate positioning function;At the same time, the test platform designed in this paper is more flexible and can complete the assembly of two different workpieces without changing the fixture.

Key Words：Automatic assembly line;Machine vision;Structural design;Selection of standard parts;The ansys simulation

目录

摘 要 I

Abstract II

目录 III

第1章 绪论 1

1.1 选题背景及意义 1

1.2 自动化装配设备国内外发展现状 1

1.3 本文的主要研究内容与结构安排 3

1.3.1 本文的主要研究内容 3

1.3.2 本文的结构安排 4

第2章 功能测试平台的总体设计 5

2.1 引言 5

2.2 产线总体布局与技术要求 5

2.3 功能测试平台装配工步及其技术要求介绍 6

2.4 功能测试平台总体设计介绍 7

2.4.1 功能测试平台的总体布局 7

2.4.2功能测试平台的装配工作流程 8

2.4.3功能测试平台的生产节拍计算 10

第3章 测试装置与工件夹具模块设计 14

3.1 引言 14

3.2 测试装置与工件夹具模块技术要求 14

3.3 测试装置与工件夹具模块总体设计 14

3.3.1 总体结构介绍 14

3.3.2 工作流程介绍 15

3.4 工件夹具体的设计 16

3.4.1 工件夹具体的技术要求 16

3.4.2 工件夹具体的总体设计 16

3.5 自适应工件夹紧装置的设计 17

3.5.1 自适应工件夹紧装置的技术要求 17

3.5.2 自适应工件夹紧装置的总体设计 18

3.6 选型计算与校核 19

3.6.1 气缸的选型 19

3.6.2 轴承的选型 23

第4章 视觉系统与插拔卡模块设计 25

4.1 引言 25

4.2 视觉系统与插拔卡模块技术要求 25

4.3 视觉系统与插拔卡模块的总体设计 25

4.3.1 总体结构介绍 25

4.3.2 工作流程介绍 27

4.4 选型计算与校核 29

4.4.1 伺服电机的选型 29

4.4.2 滚珠丝杠的选型 32

4.4.3 联轴器的选型 39

4.4.4 工业相机与镜头的选型 40

4.4.5 光源的选型 42

第5章 SD卡上料与定位模块设计 44

5.1 引言 44

5.2 SD卡上料与定位模块技术要求 44

5.3 SD卡上料与定位模块总体设计 44

5.4 SD卡上料模组装置 44

5.4.1 SD卡上料模组装置的总体设计 44

5.4.2 SD卡上料模组装置的工作流程与料盘定位 45

5.5 SD卡翻转装置 46

5.5.1 SD卡翻转装置的总体设计 46

5.5.2 SD卡翻转装置的工作流程 47

5.6 工字型SD卡定位装置 47

5.6.1 工字型SD卡定位装置总体设计 47

5.6.2 工字型SD卡定位装置的工作流程 48

5.7 选型计算与校核 48

5.7.1 伺服电机的选型 48

5.7.2 传感器的选型 52

第6章 物料搬运模块设计 54

6.1 引言 54

6.2 物料搬运模块的技术要求 54

6.3 物料搬运模块的总体设计 54

6.3.1 总体结构介绍 54

6.3.2 物料搬运装置的工作流程 55

6.4 选型计算与校核 56

6.4.1 KA线性模组中伺服电机的选型 56

6.4.2 KA线性模组的选型与校核 61

6.4.3 吸盘、气缸、气爪的选型 66

6.5 ANSYS应力仿真 67

6.5.1 ANSYS应力仿真基本步骤 67

6.5.2 载荷与约束的添加 67

6.5.3 分析结果 67

第7章 台架设计 70

7.1 引言 70

7.2 台架设计技术要求 70

7.3 台架的总体设计 70

7.4 薄弱环节ANSYS应力仿真 71

7.4.1 受力分析与ANSYS载荷添加 71

7.4.2 Ansys应力分析结果： 72

第8章 总结与展望 75

8.1 总结 75

8.2 展望 75

参考文献 76

致谢 77

第1章 绪论

1.1 选题背景及意义

随着社会生产力和人力资源成本的提升以及工作环境的改变、多元化的市场竞争，原有的传统人力密集型生产模式已逐渐不适应社会的需求，在我国，当前一些地区已经面临着劳动力不足的严峻形势，从劳动力过剩向短缺转折的“刘易斯拐点”即将到来，由此导致的人力成本的快速上升正 在大大挤压企业的利润空间，因此各制造业企业面临着重重的人力资源压力。智能化自动生产线产业可以大规模替代制造业所需的劳动力，可以极大程度的缓解制造业企业招工难与人力成本高的难题。此外，智能化自动化生产线产业具有很长的产业链和很强的产业带动能力，自动化生产线产业需要大量的工业机器人、电机气缸等标准件，极大的带动了相关产业的发展，细化了社会分工提高了社会生产力。与此同时，消费升级现象在我国方兴未艾，我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾，传统的人力制造已经难以满足市场需求，自动化产线产业的发展是提高产品质量满足市场需求的关键所在，是制造业转型升级的必经之路。由此可以看出，自动化生产线产业在我国具有非常大市场潜力。

产品装配在制造业中占有十分关键的地位，对产品的生产质量和生产效率有着十分关键的影响，但产品的装配灵活性要求更高，每种产品均要不同的产线才能完成装配任务，同时产线的智能化、柔性化也是制约装配过程实现自动化的重要因素，被广泛认为是不易实现自动化的工序，所以长期以来装配工序都是由人工凭借简单的工具来实现完成的，但随着经济、科技的不断进步和工业4.0的到来,各个行业经过多年的发展其现代机械化程度和自动化程度得到了不断地提高，在工业领域，装配的机械化和自动化程度也在不断地提高与加强。我国已经成为世界上汽车销量增长率最高的国家，汽车保有量位居世界前列，与其配套的汽车电子行业也得到了高速发展，市场需求不断扩大，同时对产品质量要求也越来越高，使传统的人力装配方式无论在质量还是产量方面均面临严峻挑战。因此，汽车电子行业的众多企业面对巨大的市场需求对产量和质量有更高的要求，因此对非标准化的自动化产线的需求越来越大。

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