科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文I摘 要隨著競爭日益激烈，勞動密集型的電子企業(yè)對效率的最求也越來越烈。生產(chǎn)過程中機械化輔助生產(chǎn)逐漸成為趨勢，本文所設(shè)計的松下 ETC 注膠與紫外線照射工裝夾具一體化工程就是為了滿足生產(chǎn)的效率要求而設(shè)計的。它屬于自動化系列工裝夾具。本設(shè)計主要是研究松下 ETC 揚聲器外殼與喇叭之間注膠的自動化生產(chǎn)，主要完成主傳動方式、定位檢測、注膠、紫外線照射等模塊設(shè)計。在本設(shè)計過程中，首先由工程的方案確定開始，列舉分析不同方案，并選定最終方案氣壓傳動方案。方案選定后，分別設(shè)計氣壓控制系統(tǒng)；設(shè)計計算主傳動軸；設(shè)計各模塊機械機構(gòu)結(jié)構(gòu)（繪制零件圖，選擇汽缸等元件型號） ；設(shè)計 PLC 邏輯控制（編寫 PLC 程序，繪制 PLC 接線圖） 。關(guān)鍵詞：夾具，注膠，紫外線照射，傳感器，可編程控制器科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文IIAbstractWith an increasingly competitive, labor-intensive electronic business-to the most efficient for more and more fierce. Mechanized production process in supporting the production has gradually become the trend, the paper designed by Panasonic ETC plastic injection and ultraviolet irradiation fixture integration project is to meet the requirements of the efficiency of production and design. It is a series of automated fixture. This design mainly research the automated production of plastic injection between the loudspeakers shell and the speaker of Panasonic ETC, mainly to complete the main transmission method, location detection, plastic injection, ultraviolet radiation, such as modular design.During the design process, first of all, the scheme for the project from the beginning, citing analysis of different options and selected the final package - pressure transmission programmer. Selected programmer, then designed pneumatic control system; Design of the main drive shaft; mechanical design of the module body structure (Figure Drawing parts, components such as cylinder model choice); design PLC logic control (PLC preparation process, drawing PLC wiring diagram).Key words: fixture, plastic injection, ultraviolet radiation, sensors, PLC科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文III目 錄1 緒論1 1.1 設(shè)計引言11.2 夾具工程工作原理22 夾具工程機械結(jié)構(gòu)設(shè)計.32.1 原始資料32.2 方案選定32.2.1 生產(chǎn)加工分析.32.2.2 夾具工程設(shè)計方案選定.42.3 選定方案結(jié)構(gòu)設(shè)計.112.3.1 主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計.112.3.2 模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計及元件選型 .173 系統(tǒng)傳感器設(shè)計 .243.1 傳感器的定義與分類 .243.2 傳感器具體選擇介紹 .273.2.1 光電傳感器.273.2.2 接近傳感器.314 可編程控制器.354.1 可編程控制器的功能和應(yīng)用.354.2 可編程控制器的基本組成部分.364.3 可編程控制器的工作方式 .444.3.1 PLC 的循環(huán)掃描工作方式 .454.3.2 PLC 的 I/O 滯后現(xiàn)象.47科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文IV參考文獻 48致謝.49附錄.50科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文11 緒論1.1 設(shè)計引言（a）設(shè)計目的近些年來，隨著機械的不斷發(fā)展，數(shù)控機床、加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)等現(xiàn)代化加工設(shè)備在生產(chǎn)中已得到了廣泛應(yīng)用；另外隨著全球的經(jīng)濟發(fā)展，企業(yè)與企業(yè)之間的競爭日益激烈，企業(yè)要在競爭中立于不敗之地，就必須變革自身生產(chǎn)中的傳統(tǒng)機械加工制造方法。對于一些勞動密集型生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)品科技含量低，要在競爭中取勝就必須靠提高自身產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，傳統(tǒng)的單人單線純手工操作，產(chǎn)品的質(zhì)量主要取決于生產(chǎn)工人的作業(yè)技術(shù)和生產(chǎn)經(jīng)驗，但是工人長時間作業(yè)，必然會產(chǎn)生身體疲勞和精神疲勞，這樣會大大的降低生產(chǎn)效率，并且也很難保證產(chǎn)品的質(zhì)量，這些根不能適應(yīng)社會對企業(yè)的高效率、高質(zhì)量要求，企業(yè)在競爭中必然處于不利的地位。為解決這些問題，治具作為一種生產(chǎn)輔助工具也就應(yīng)運而生。 “治具”源于日語“ （jig） ”，大部分情況下所說的治具等同與夾具，有時候也存在著區(qū)別。松下 ETC（自動收費系統(tǒng)）中揚聲器的外殼與喇叭之間需要用膠水粘結(jié)穩(wěn)固。純?nèi)斯ぜ庸ば枰殖蓛刹襟E，首先是手工注膠，其次是人工紫外線照射，兩個過程要么由一個人完成，要么由兩個人分別完成。無論是哪一種形式，都浪費了一些不必要的時間，另外工人長時間操作必然會產(chǎn)生疲勞，很難保證產(chǎn)品的質(zhì)量，更無法保證生產(chǎn)效率。生產(chǎn)要求必須設(shè)計一套治具來保證產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，解放工人勞動力。松下 ETC 注膠與紫外線照射一體化工程就是為解決這一問題而設(shè)計的，它能輔助工人保質(zhì)保量的完成工作。（b）設(shè)計意義本課題設(shè)計的意義在于，成功科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文2的解決企業(yè)以往單純靠勞動密集參與競爭所處的不利形式。課題的成功解決必然縮短單個松下 ETC 的組裝時間，進而提高整個企業(yè)生產(chǎn)該產(chǎn)品的效率，增加產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量。課題的研究結(jié)果也將改善生產(chǎn)環(huán)境，使工人處在一個舒適的生產(chǎn)環(huán)境中從事生產(chǎn)作業(yè)，作業(yè)強度大大的降低，這樣就必然提高整個產(chǎn)品的質(zhì)量。效率和質(zhì)量的提高，必定提高企業(yè)的整體競爭力。1.2 夾具工程工作原理松下 ETC 注膠與紫外線照射工裝夾具一體化工程類屬于自動化夾具 1。按其工作過程，整個治具是由定位檢測模塊、注膠模塊、紫外線照射模塊三大模塊，還有送料的主傳動系統(tǒng)組成。它的核心控制單元是可編程控制器，通過 PLC 編程設(shè)計合理的生產(chǎn)邏輯關(guān)系，控制系統(tǒng)送料，定位檢測，注膠動作，紫外線照射動作?？删幊炭刂破鬏敵鳇c具體與系統(tǒng)中的各個電磁閥相連，控制氣缸進氣方向，進而控制活塞運動，實現(xiàn)定位檢測，注膠點位置定位，注膠針頭的上下移動注膠，以及紫外線照射頭的上下前后移動照射。整個工程安裝有光電傳感器、接近傳感器、磁感應(yīng)傳感器，他們起到一種信息反饋作用，與 PLC 的輸入點相接，為 PLC 邏輯關(guān)系提供判斷依據(jù)。整個系統(tǒng)的控制關(guān)系簡圖如圖 1-1 所示?？萍即髮W(xué)學(xué)士學(xué)位論文3圖 1-1 系統(tǒng)控制關(guān)系簡圖2 夾具工程機械結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 原始資料松下電器產(chǎn)業(yè)推出的新款 ETC（自動收費系統(tǒng)）如圖 2-1，配有內(nèi)置揚聲器的天線，它以結(jié)構(gòu)緊湊，安放隨意而深受廣大客戶喜歡。它配有的小巧揚聲器內(nèi)部喇叭與外殼之間需要進行準(zhǔn)確的三點定位注膠粘接。具體三點粘接位置如圖 2-2 所示，要求膠水注入量適當(dāng)，粘接牢固，粘 接后喇叭與外殼位置準(zhǔn)確。2.2 方案選定2.2.1 生產(chǎn)加工過程分析從原始資料著手，揚聲器喇叭與外殼之間的粘接，要保證產(chǎn)品的質(zhì)量關(guān)鍵在于揚聲器外殼與喇叭之間定位的穩(wěn)定性，注膠三點位置的準(zhǔn)確性，紫外線照射強度和時間的控制以及整個生產(chǎn)過程的邏輯控制。按照產(chǎn)品的加工要求，可以把要設(shè)計的治具大致分為以下動作過程：送料定位檢測注膠紫外線照射產(chǎn)品包裝等六個動作。首先送進揚聲器內(nèi)部的喇叭和揚聲器外殼，之后圖 2-1 松下 ETC科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文4并不能馬上注膠，因為喇叭與外殼之間 圖 2-2 注膠點位置 的安放有可能是不穩(wěn)定的，這樣勢必會影響產(chǎn)品的加工質(zhì)量，必須后面跟上兩部件放置穩(wěn)定性的檢測模塊，之后就是要完成注膠過程，注膠關(guān)鍵又在三點移位的準(zhǔn)確。注完膠水的部件應(yīng)該被送去進行紫外線照射，以便加快膠水的粘結(jié)速度，縮短加工周期。2.2.2 夾具工程方案選定2.2.2.1 夾具工程送進方案選定 按照上面進行的生產(chǎn)加工過程分析，從機械自動化的角度考慮，要完成整個加工過程，可以把整個加工過程設(shè)計成完全自動化生產(chǎn)過程，也就是上面提到的六個動作過程從送料到包裝全都是由機械完成，或是把整個加工過程設(shè)計成半自動化生產(chǎn)過程，即除去送料和產(chǎn)品包裝由人工完成以外，其他過程由機械完成。夾具的設(shè)計不光要考慮到生產(chǎn)效率，另外也要考慮到其他情況，例如機械結(jié)構(gòu)的人性化，更重要的是要考慮到整個夾具設(shè)計制造的成本問題。作為一個勞動密集型企業(yè)，其主要的競爭力就是在于成本低。所以按照這個原則，在選擇夾具整體自動化程度時重要的是要把效益放在第一位。另外電子產(chǎn)品的生命周期短也是設(shè)計中要著重考慮的因素，在汽車電子行業(yè)中一種產(chǎn)品的生產(chǎn)需求量不會太大，短暫的生命周期使其產(chǎn)品具有多變性，治具隨著產(chǎn)品生產(chǎn)周期的結(jié)束也就必然被更換。因此考慮到以上因素，要設(shè)計的治具不能設(shè)計成全自動化，因為完全自動化的設(shè)計制造成本高，另外完全自動化夾具的設(shè)計制造周期長影響，影響產(chǎn)品的加工周期。本產(chǎn)品所要設(shè)計的治具應(yīng)該采用半自動化。設(shè)計的治具就是要完成定位、檢測、注膠、紫外線照射。而上述四個過程在設(shè)計過程中空間安排上也有所不同，分為兩種情況：一是直線循環(huán)送進，具體循環(huán)過程如圖 2-3所示；另外一種是圓周循環(huán)送進，具體循環(huán)過程如圖 2-4 所示?？萍即髮W(xué)學(xué)士學(xué)位論文5圖 2-3 直線送進系統(tǒng)示意圖從圖 2-3 我們可以看出在直線送進結(jié)構(gòu)中檢測模塊、注膠模塊、紫外線照射模塊被排在同一條直線上，整套作業(yè)動作在一條直線上完成，整個機械結(jié)構(gòu)細(xì)長。這種送進系統(tǒng)要進行循環(huán)作業(yè)，整個治具結(jié)構(gòu)要由封閉帶狀結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)動輪組成。轉(zhuǎn)動輪帶動封閉帶狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動。封閉帶狀結(jié)構(gòu)上固定放置揚聲器部件的凹槽模型塊，這樣加工就形成了循環(huán)過程。帶狀結(jié)構(gòu)可以選擇柔性物體寬皮帶，或是選擇剛性物體互相連接的鋼板塊。但皮帶上固定放置揚聲器部件的凹槽模型塊困難。無論是哪一種封閉帶狀結(jié)構(gòu)，傳動輪和從動輪都要設(shè)計比設(shè)計成多邊形。這種直線送進循環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng)，由于結(jié)構(gòu)細(xì)長，給工人的作業(yè)帶來了不變。過長的話就需要兩個工人，一個人送料，一個人取成品并初步檢查加工質(zhì)量；即使短點，一個人能完成送料和取成品過程，由于進口和出口分開在兩側(cè)，工人作業(yè)時候需要左右擺動身體，長時間作業(yè)會產(chǎn)生疲勞。并且整個送進需要超過 10 個揚聲器放置模型塊。總之這種循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不緊湊，不是最合理的系統(tǒng)。從圖 2-4 中我們可以看出在圓周循環(huán)送進系統(tǒng)中，檢測模塊、注膠模塊、紫外線照射模塊分布在一個圓周上，并且放料（送料）模型塊和取成品模塊共用一個工位。這樣極大地科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文6方便了工人的操作，一個產(chǎn)品加工完成之后，先取出成品，再放進部件，節(jié)省了工人的勞動量。另外圓周循環(huán)送進結(jié)構(gòu)主要是由圓形底板和傳動軸組成，圓周底板選擇鐵就可以，方便用于揚聲器放置的模型塊的固定。整個送進過程只需要 4 個揚聲器放置模型塊。且整個系統(tǒng)四個工位完全集中于一