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1、齿轮油泵柔性制造生产线设计（总体设计、泵盖装配系统设计） 大 连 民 族 学 院 本 科 毕 业 设 计（论 文）齿轮油泵柔性制造生产线设计 （总体设计、泵盖装配系统设计）学 院（系）： 机电信息工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明
2、并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做
3、出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日摘 要实现装配工艺的自动化是提高产品质量、降低工人劳动强度、降低成本的决定性因素。本课题旨在设计开发一套齿轮油
4、泵柔性装配生产线，提高齿轮油泵装配的自动化水平，本设计主要完成其中的泵盖装配系统的设计。 在本设计中，搬运机械手机将装在小车中有待组装的齿轮泵泵体自动准确的从传送带上抓起并放在工作台上，机械手将泵盖由物料输送台上抓起放到定位装置中；照相机对泵体和泵盖进行拍照分析；再由机械手将泵盖准确抓取并按放到泵体上；完成装配动作后，搬运机械手再准确的将安装完的泵体抓起放回传送带。本设计完成了机械部分的装配图设计和主要零件的零件图的设计。在本设计中，控制系统采用了PLC控制，本设计完成了系统的运动规划和PLC控制系统的梯形图设计。关键词：齿轮油泵；柔性装配；机械手；PLC控制31 AbstractThe im
5、plementation of the assembly processing automation is the decisive factor to improve the product quality, to reduce labor intensity and lower the costs. The purpose of this topic is to design and develop flexible assembling line for the gear oil pump ,to increase the automated level in assembling ge
6、ar pump. this design mainly completes pump cover assembly systems design. In this design, the manipulator will transfer the pump body installing in the automatic car from the conveyer belt to the working table accurately . The manipulator carry the pump cover from the material handling stage to the
7、positioning device ;.The camera carries analyzes the pump body and the pump cover by the photograph and then carry the pump the pump body accurately .After completing the assembly movement, the manipulator returns the pump body to the conveyer belt. It completes the design of assembly drawing and th
8、e major parts drawing.In this design, we use the Programmable Logical Controller to control the system .I complete the planning design of the system on the movement and the Programmable Logical Controller control systems trapezoidal chart design.Key words: Flexible assemble; Gear pump, Manipulator;
9、Programmable Logical Controller control摘 要IIAbstractI1 前言21.1 柔性制造系统的定义21.2 柔性制造系统的应用21.3 柔性制造系统的发展31.4 设计重点42 方案设计52.1 总体方案设计52.2泵盖装配部分的方案设计72.2.1 机械手的选用82.2.2 光信号设备的选用92.2.3 电机的选用92.2.4控制元件的选择103 结构设计113.1 型材和直线导轨的选择113.1.1 型材的选用113.1.2 直线导轨的选择123.2 框架及同步齿形带的设计123.2.1 框架设计123.2.2 同步齿形带的设计134 控制系统设
10、计144.1 可编程控制器概述144.2 泵盖装配系统的动作规划164.3 输入及输出194.4 装配系统程序梯形图205 结论与展望245.1总结245.2展望24参考文献26致 谢271 前言1.1 柔性制造系统的定义柔性制造系统(FMS)系指具有自动化程度高的制造系统。目前所谈及的FMS通常是指在批量切削加工中以先进的自动化和高水平的柔性为目标的制造系统。随着社会对产品多样化、低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切，FMS发展颇为迅速，并且由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展，也促使柔性制造技术日臻成熟，80年代后，制造业自动化进入一个崭新时代，即基于计算机的集成制造
11、(CIMS)时代，FMS已成为各工业化国家机械制造自动化的研制发展重点。 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控
12、技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。数控技术的发展趋势数控技术
13、的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。1.2 柔性制造系统的应用 柔性可以表述为两个方面。第一方面是系统适应外部环境变化的能力,可用系统满足新产品要求的程度来衡量;第二方面是系统适应内部变化的能力,可用在有干扰(如机器出现故障)情况下,系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比来衡量。“柔性”是相对于“刚性”而言的,传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产。其优点是生产率很高
14、,由于设备是固定的,所以设备利用率也很高,单件产品的成本低。但价格相当昂贵,且只能加工一个或几个相类似的零件,难以应付多品种中小批量的生产。随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换,一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内,生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力。柔性已占有相当重要的位置。柔性主要包括1)机器柔性当要求生产一系列不同类型的产品时,机器随产品变化而加工不同零件的难易程度。2)工艺柔性一是工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力;二是制造系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。3)产品柔性一是产品更新或完
15、全转向后,系统能够非常和迅速地生产出新产品的能力;二是产品更新后,对老产品有用特性的继承能力和兼容能力。4)维护柔性采用多种方式查询、处理故障,保障生产正常进行的能力。5)生产能力柔性当生产量改变、系统也能经济地运行的能力。对于根据订货而组织生产的制造系统,这一点尤为重要。6)扩展柔性当生产需要的时候,可以很容易地扩展系统结构,增加模块,构成一个更大系统的能力。7)运行柔性利用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系列产品的能力和同样的产品,换用不同工序加工的能力。1.3 柔性制造系统的发展柔性制造技术柔性制造技术是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和。柔性制造技术是技术密
16、集型的技术群,我们认为凡是侧重于柔性,适应于多品种、中小批量(包括单件产品)的加工技术都属于柔性制造技术 机械装配是机械制造中最后决定机械产品质量的重要工艺过程。即使是全部合格的零件，如果装配不当，往往也不能形成质量合格的产品。简单的产品可由零件直接装配而成。复杂的产品则须先将若干零件装配成部件，称为部件装配；然后将若干部件和另外一些零件装配成完整的产品，称为总装配。产品装配完成后需要进行各种检验和试验，以保证其装配质量和使用性能；有些重要的部件装配完成后还要进行测试。而随着这项工艺的逐步发展，渐渐出现了自动化装配线，逐步取代了人工的，传统的装配线。由自动执行装置(包括各种执行器件，机构，如电
17、机，电磁铁，电磁阀，气动，液压等)，经各种检测装置(包括各种检测器件，传感器，仪表等)，检测各装置的工作进程，工作状态，经逻辑，数理运算，判断，按生产工艺要求的程序，自动进行生产作业的流水线，有了计算机之后得到空前发展。 装配线随着对产品质量的要求不断提高和生产批量增大而发展起来的机械制造业发展初期,装配多用锉、磨、修刮锤击和拧紧螺钉等操作,使零件配合和联接起来。自动化装配线相对于传统的装配线的最大优点是：缩短了生产周期，提高了效率，节省了人力并且装配精度也有所提高，利用先进的检测技术，统一了产品的标准。自动化装配线的发展利用提高了企业的效益。80年代中期以来，FMS获得迅猛发展，几乎成了生产
18、自动化之热点。一方面是由于单项技术如NC加工中心、工业机器人、CAD/CAM、资源管理及高度技术等的发展，提供了可供集成一个整体系统的技术基础；另一方面，世界市场发生了重大变化，由过去传统、相对稳定的市场，发展为动态多变的市场，为了从市场中求生存、求发展，提高企业对市场需求的应变能力，人们开始探索新的生产方法和经营模式。近年来，FMS作为一种现代化工业生产的科学“哲理”和工厂自动化的先进模式已为国际上所公认，可以这样认为：FMS是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础，将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程，在计算机及其软件的支撑下，构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统，以
19、实现全局动态最优化，总体高效益、高柔性，并进而赢得竞争全胜的智能制造系统。FMS作为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技，为未来机构制造工厂提供了一幅宏伟的蓝图，将成为21世纪机构制造业的主要生产模式。1.4 设计重点本次设计的内容是齿轮油泵柔性制造生产线（泵盖装配系统），选择了相应传送方式类型，合理的确定总体装配方案，选择自动化设备配合该装配线，设计出该生产线的齿轮油泵的泵盖装配部分的结构并选定了相应的装配方案。对于装配线的其它部分的主要问题也进行了简单的介绍及分析，并主要完成了以下几个方面：总体方案及布局设计；泵盖装配方案的设计（包括销钉位置确定部分，物料的输送部分，泵盖的搬运及装部分）；
20、完成了指定部分的图纸设计；完成了指定部分的控制系统设计。2 方案设计2.1 总体方案设计按照装配过程中装配对象是否移动，装配方式分为固定式装配和移动式装配两类。固定式装配：在一个工作位置上完成全部装配工序，往往由一组装配工完成全部装配作业，手工操作比重大，要求装配工的水平高，技术全面。固定式装配生产率较低，装配周期较长，大多用于单件、中小批生产的产品以及大型机械的装配。移动式装配：把装配工作划分成许多工序，产品的基准件用传送装置支承，依次移动到一系列装配工位上，由各工序的装配工分别在各工位上完成。按照传送装置移动的节奏形式不同，有自由节奏装配和强制节奏装配。前者在各个装配工位上工作的时间不均衡
21、，所以各工位生产节奏不一致，工位间应有一定数量的半成品贮存以资调节；后者的装配工序划分较细，各装配工位上的工作时间一致,能进行均衡生产。移动式装配生产率高,适用于大批量生产的机械产品,我们所设计的齿轮油泵柔性装配生产线以及泵盖装配系统就是一种移动式装配，通过各个工位同时动作而实现提高生产率的目的。 装配齿轮油泵的过程所遵循的原则是先装内再装外，先装大后装小，先装配完的工件不影响后面装配过程的操作。 当装好的齿轮油泵被送入立体仓库存取料工位时，由巷式起重机把齿轮油泵放入立体仓库的成品库中，然后由巷式起重机把立体仓库中待装配的零件取出后并放入环行线的立体仓库存取料工位上，使其进入柔性制造的初始工作
22、流程。齿轮油泵柔性装配生产线的总体设计方案有很多，按照工位的顺序不同可以有不同的装配方案，工位顺序的确立不是一帆风顺的，有的工位安装起来比较复杂，如果换个工位顺序的话，就会很方便的进行装配，这也是总体方案设计的重点和所要解决的，大家通过讨论、辩证、最后还征询了老师的意见之后才确定的最后工位顺序。得出的装配顺序为：上泵体装配主动齿轮装配从动齿轮装配圆柱销装配泵盖装配螺栓垫片装配溢流阀填料。对于主动齿轮和从动齿轮，它们的装配顺序可以互换，但由于主动齿轮较大在后安装时会产生诸多不便，因此要先安装主动齿轮。按照工位顺序的不同也会产生不同的传输线路，我们根据最后所定下来的工位顺序也设计了两条传输线路方案
23、，一条是直线型（如图2.1），一条是环形(如图2.2)。方案一：图2.1直线型装配线方案一（图2.1）所表示出的直线型运输线路工作占地不但面积大，还使各个工位之间过于紧凑，这样有可能会影响到具体的装配过程，并且这样的柔性制造系统进行维护及检修也是十分不方便的。方案二：方案二（图2.2）所表示的环形运输线路工作占地面积不大，还使各个工位之间拉开距离，能够更好的完成装配任务而不受其他工位的影响。图2.2环形装配线根据对比分析，第二种运输线路较第一种合理，故选用第二种。2.2泵盖装配部分的方案设计对于泵盖装配部分的方案设计，根据毕业设计任务书的要求, 我需要完成以下内容：1、搬运机械手机将装在小车中
24、有待组装的齿轮泵泵体自动准确的从传送带上抓起并放在工作台上；2、机械手将泵盖由物料输送台上抓起放到定位装置中；3、照相机对泵体及泵盖进行拍照分析；4、由机械手将泵盖准确抓取并按放到泵体上；5、搬运机械手再准确的将安装完的泵体抓起放回传送带。这5步完成的时间是有先后顺序的，为了缩短装配周期，要合理的规划设计具体动作顺序，具体的动作顺序主要确定了两个可行性方案。方案一：是先对泵盖进行抓取和拍照，在泵体物料还没有到指定位置之前进行对泵盖的抓取可以有效的节省出很多时间，但是这种方法增加了机械手的行程多进行了一次往复运动。该方案中机械手和照相机的移动轨迹具体表现如图2.3：图2.3 方案一机械手移动轨迹
25、方案二：是先对泵体抓取和拍照，等泵体物料到达指定位置后，机械手再进行动作抓取泵体，浪费了时间，缩短了机械手的行程。该方案中机械手和照相机的移动轨迹具体表现如图2.4：图2.4 方案二机械手移动轨迹这两个方案各有优缺点，经过仔细的研究，最终我选择了第二种方案，主要是因为第一种方案增加了机械手的行程，这样就使其所缩短的时间变得少了，并且减小了机械手及导轨的使用寿命。 以上是正常情况下的工作方案，如果照相机拍照检测出泵体上没有安装销钉，则不会进行后面的操作，而是将泵体放入定位装置旁边（如图3）的废料台。 图2.5 泵盖定位装置关键部件的选取由于生产线结构复杂，部件比较多，很难去自己一一设计制造。这就
26、要求我们选取当今生产线上常用的部件去组装，由此来减少设计的时间和成本。2.2.1 机械手的选用关于搬运和抓取任务的完成主要难点是机械手的设计，在自动化装配生产线上，机械手往往是必不可少的设备。它模拟人手臂的部分动作，按预定的程序、轨迹和要求，实现抓取、搬运和装配。在减轻人的劳动强度、提高装配质量和装配效率方面的效果，是显而易见的。四年的大学学习中我们对机械手的了解不是太多，所理解的那些也不足以让我们真正设计出符合要求的机械手，通过对实验室的柔性制造生产线上的机械手的观察，并与老师和同学讨论，最后又搜集整理资料，我终于确定使用一家公司的成品库中的气动夹持小模块，该模块可以使产品的成品价格更低廉、
27、性能和强度也符合装配要求，如（图2.6），根据机械手所要用来夹持的泵盖和泵体的具体尺寸，该机械手完全满足张开和闭合的许用范围。图2.6 机械手2.2.2 光信号设备的选用实现生产线的自动化，机械手是必不可少的，而如果需要精准的定位安装的时候，必要的光信号输入及分析装置也是不能缺少的，关于泵盖的装配，我们知道，销钉是定位安装的关键，所以在这里我们需要精准的定位安装，这就决定了我们整个柔性装配生产线上不可缺少光信号的输入及分析装置，关于光信号的输入我们可以选用外购的可变焦的照相机外形如（图2.7），而对于光信号的分析，在这里我们暂不设计。图2.7闪光灯及照相机2.2.3 电机的选用选择步进电机时，
28、首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机，负载力矩大。 选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是可以改变丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率，不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。电机使用步进电机，支架上三个电机我选北京和利时电机技术有限公司的57BYG2
29、50E步进电机.SLDPRT二相混合式步进电机。这个型号的电机在功率、力矩、步距角等都能满足装配需要。图2.8 电机的主要参数2.2.4控制元件的选择控制元件选用西门子公司生产的S7-200。S7- 20 0 提供了多种功能，使得编程和控制更方便。其特点主要如下:1.指令执行速度高，每条指令时间约0.8微秒。2.丰富的指令集，它几乎包括了一般计算机所有的各种基本操作指令。3 结构设计3.1 型材和直线导轨的选择3.1.1 型材的选用型材，作为整个装配系统的支撑体，我们选用的原则是有足够的强度支持机械手及其夹持物品的运动，并且质量要轻，组装方便，根据以上的选用型材的原则，最终我们选择了大连伊通科
30、技有限公司的型号为铝合金6063-T5型材（如图3.1）图3.1铝合金6063-T5图3.2铝合金6063-T5截面尺寸其尺寸如上（图3.2）3.1.2 直线导轨的选择根据实际需要，选取HGH 20HA型号。如图3.3图3.3直线导轨3.2 框架及同步齿形带的设计3.2.1 框架设计框架要能满足机械手部分的灵活抓取并装配泵盖的各个动作。要有两个步进电机完成横向和纵向的灵活移动。而且要满足机械手的行程范围，这就要求我们在设计框架的时候对尺寸的设计满足规格外，还要更好的规划各个型材在框架中的位置。框架具体设计见图3.4图3.4框架外形3.2.2 同步齿形带的设计同步带的选取，根据实际需要，选取宁波
31、伏龙同步带有限公司XL型号代号037的传动带。如图3.5所示，机械手的准确移动、定位、抓取及装配，都是靠同步齿形带的与电机同步运动才做到的，所以同步齿形带的选择也是装配系统准确快速的完成装配任务的必要标准。图3.5同步带在框架中的位置4 控制系统设计4.1 可编程控制器概述（1）可编程控制器的定义从产生一直到今天，可编程控制器都在不断的发展和完善，随时都会产生新的功能，但从1987年IEC对可编程控制器的定义我们可以大体看出可编程控制器是一种什么样的控制装置。IEC于1987年对可编程控制器下的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计
32、数和算术操作等面向用户的指令；并通过数字式或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关的外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。由上述定义可见，PLC是工业专用计算机。这种工业计算机采用面向用户的指令，因而编程方便。它能完成“逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作”等工作，它还具有“数字量或模拟量输入/输出控制”的能力。并且容易与“工业控制系统联成一体”，易于扩充。因而可以说PLC是近乎理想的工业控制计算机。（2）可编程控制器的特点可编程控制器的特点归纳起来主要有以下几点:1)可靠性高。可靠性是用户的首要要求，因而PLC的生产厂家都着力
33、于提高可靠性指标。目前各生产厂家生产的PLC，其平均无故障时间都远远超过IEC规定的10万小时。而且规模较大、要求较高的系统还可以采用多机冗余系统或表决系统，进一步提高了系统的可靠性。2)编程方便，易于使用。PLC的编程可以采用与继电器电路极为相似的梯形图语言，直观易懂，深受现场电气技术人员的欢迎。近年来又发展成了面向对象的顺控流程图语言（Sequential Function Chart）, 使编程更简单方便。控制功能极强。除基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算等功能外,配合特殊功能模块还可实现点位控制、PID运算、过程控制、数字控制等功能，为方便工厂管理又可以与上位机通信，通过远程模块可以
34、控制远方设备。因此，PLC几乎是全能的工业控制计算机。 3)扩展及与外部联接极为方便。可编程控制器一般都设有扩展接口，可以用来连接扩展模块以增加输入输出点的个数，满足实际使用的需要。另外，可编程控制器一般还留有通用通信接口，可以方便的与上位机或其它的可编程控制器实现联机。（3）可编程控制器的分类 目前市场上能买到的可编程控制器，按照输入（Input）和输出（Ouput）（简称I/O）点数多少可分为表41所示的五种类型。这个分类不是固定不变的，它会随着可编程控制器的发展而改变。 可编程控制器按结构形式可分为整体式和模块式两种。整体式又称单元式或箱体式。整体式可编程控制器是将电源、CPU、I/O部
35、件都集中装在一个机箱内，其结构紧凑，体积小价格低。一般小型控制器表41 可编程控制器控制器规模分类表类 型I/O点数存储器容量（KB）机 型 举 例超小型64以下12三菱FX0、欧姆龙SP20小型6412824三菱F160、欧姆龙C60H中型128512416三菱A系列、欧姆龙C1000H大型51281921664莫迪康984A、西门子SU-135超大型大于819264128莫迪康984B、西门子SU-155都采用这种结构，它由不同I/O点数的基本单元和扩展单元组成。基本单元内有CPU、I/O和电源，扩展单元内只有I/O和电源。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式可编程控制器一般配
36、备有特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使机器的功能得以加强。如本系统中所采用的SIMATIC S7-200(CPU214)型PLC就属于这种类型。 模块式结构是将可编程控制器的各组成部分分成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块和各种功能模块。模块式可编程控制器由框架和各种模块组成，模块插在框架的插座上。有的可编程控制器没有框架，各种模块安装在底板上。模块式结构，其配置灵活，装配方便，便于扩展和维修。一般大中型可编程控制器都采用模块式结构，有的小型可编程控制器也采用这种结构。还有些可编程控制器将整体式和模块式结合起来，称为叠装式可编程控制器。它除基本单元和扩展单元外，还
37、有扩展模块和特殊功能模块，配置更加灵活。4.2 泵盖装配系统的动作规划先对步进电机和汽缸排序，然后确定各个电机或汽缸促使机械手作什么样的运动。电机和汽缸所其作用如表4-2所示。 表4-2 电气元件及作用电器元件作用电机1使机械手前后运动电机2使机械手和照相机左右运动电机3使机械手上下运动电机4使机械手旋转定位汽缸1使夹具夹紧和松开动作规划如下表4-3：泵体到位机械手下移（电机）销上移（电机）机械手下移（电机3）抓（汽缸1）机械手上移（电机3）机械手移到夹具上（电机）机械手下移（电机3）放松（汽缸1）机械手上移（电机3）照相机右移（电机2）拍照分析机械手平移到送料台上（电机1、2）机械手下移抓取
38、泵盖（电机3、汽缸1）机械手上移（电机3）机械手移动到泵盖定位夹具上（电机）机械手下移（电机3）放松（汽缸1）机械手上移（电机3）夹具夹紧（气缸）照相机右移（电机2）拍照分析机械手移动到泵盖上方（电机2）机械手下移（电机3）抓泵盖机械手上移（电机3）平移到泵体上方（电机）机械手下移并旋转调整（电机）放开泵盖放松（汽缸1）机械手下移（电机3）抓泵体机械手上移（电机3）平移到小车上（电机）机械手下移（电机3）放开泵体机械手上移（电机3）表4-3 动作规划 4.3 输入及输出表4-3输入信号及输出信号输入信号输出信号I/O号信号定义元件I/O号信号定义元件I0.0全部停止SB0Q0.0机械手上移电机
39、3正转I0.1启动SB1Q0.1机械手下移电机3反转I0.2机械手夹紧极限ST2Q0.2机械手左移电机2正转I0.3机械手放松极限ST3Q0.3机械手右移电机2反转I0.4回到初始位置ST4Q0.4机械手前移电机1正转I0.5汽缸拉伸极限ST5Q0.5机械手后移电机1反转I0.6汽缸收缩极限ST6Q0.6机械手左旋电机4正转I0.7小车到位ST7Q0.7机械手右旋电机4反转I1.0机械手上极限ST10Q1.0照相机左移电机2正转I1.1机械手下极限ST11Q1.1照相机右移电机2反转I1.2机械手前极限ST12Q1.2夹具夹紧汽缸1拉伸I1.3机械手后极限ST13Q1.3夹具放松汽缸1收缩I1
40、.4机械手左极限ST14Q1.4回到初始位置I1.5机械手右极限ST15Q1.5机械手夹紧I1.6移动销上极限ST16Q1.6机械手放松I1.7移动销下极限ST17Q1.7电源启动I2.0移动销前极限ST20I2.1移动销后极限ST214.4 装配系统程序梯形图 控制部分的装配系统梯形图如下表4-4所示：表4-4 装配系统梯形图5 结论与展望5.1总结本课题研究的是齿轮油泵柔性装配生产线以及泵盖装配系统部分的设计。通过本次研究我了解到柔性装配生产线的原理及发展概况，并针对传输和装配动作部分进行主要分析研究。本次设计利用CAXA 软件绘出了二维图并用Solidworks 绘出部分零件的三维图。结
41、合了电气知识完成了自动化装配线的的结构设计，经过阅读相关资料，观察学校实验室所提供的装配线，选择了相应传送方式类型，合理的确定总体装配方案，选择自动化设备配合该装配线，设计出该生产线的齿轮油泵的泵盖装配部分的结构并选定了相应的装配方案。对于装配线的其它部分的主要问题也进行了简单的介绍及分析，并主要完成了以下几个方面：1）、总体方案及布局设计；2）、泵盖装配方案的设计（包括销钉位置确定部分，物料的输送部分，泵盖的搬运及装配部分）；3）、完成了指定部分的图纸设计；4）、完成了指定部分的控制系统设计。设计的柔性制造装配系统原理简单，实现了高速自动化生产，以缩短生产周期，降低了成本，提高生产率。因此基
42、本达到了设计要求，顺利的完成了设计工作。不过本次设计的不足之处也很明显，对光信号的接收、识别和处理等方面暂时没有设计，由于本人经验有限，所以本次设计的设备造价方面考虑的不是很周到，使该生产线的总体造价也比较高。5.2展望随着社会的进步和生活水平的提高,社会对产品多样化,低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切,传统的制造技术已不能满足市场对多品种小批量,更具特色符合顾客个人要求样式和功能的产品的需求。自动化装配线日益趋向机构典型，型式统一，部件通用。为适应类似的产品和部件的多种装配，仅需更换少量的工作头和工作夹具即可实现。装配动作和装配工艺由简单向复杂发展，由小型产品和部件的自动装配向大型产品和部
43、件发展，柔性制造技术是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上,将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程,在计算机及其软件的支撑下,构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统,以实现全局动态最优化,总体高效益、高柔性,并进而赢得竞争全胜的智能制造技术。它作为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技,为未来机构制造工厂提供了一幅宏伟的蓝图,将成为21世纪机构制造业的主要生产模式。实现了按端口、地址、应用等来划分虚拟网络,有效地控制了企业内部网络的广播流量和提高了企业内部网络的安全性。参考文献1孟宪源.现代机构手册M.北京：机械工业出版社,1994.2蔡耀辉.实用机械设计手册S.北京：机械工业出版社,1984.3李鹤轩.机电一体化技术手册S.北京：机械工业出版社,1995.4濮良贵,纪名刚.机械设计M.北京：高等教育出版社,2001.5杜梅先,朱冬梅等.画法几何及机械制图M.北京：高等教育出版社,1989.6电机工程手册编辑委员会.机械工程手册S.北京: 机械工业出版社,1978.7工业机械手编写组. 工业机械手M.上海:上海科学技术出版社, 1978.8郑堤,唐可洪.机电一体化设计基础M.北京:机械工业出版社,1