立式铆钉机的自动化改造设计及研究

摘要

针对立式铆钉机钣金件人工铆接效率低，钣金件尺寸范围广，种类多，无专门适用于钣金件铆接，而换置自动铆钉机加工时需专用模具，不宜于钣金件铆接的问题，提出了一种基于工业机器人结合十字滑台的自动送板装置，并配合铆钉机铆接的方案。对于小尺寸板件，基于工业机器人的自动送板装置可单独使用，对于较大尺寸板件，也可作为取放板装置配合基于十字滑台的自动送板装置使用；分别对两种装置进行设计，对于基于十字滑台的装置设计出了可配合立式铆钉机使用的自动送板装置。通过电磁铁固定工件，使用导轨调整可装夹工件范围，由十字滑台及光电传感器实现铆钉目标点X、Y方向的精确定位,电动推杆控制其Z方向运动，并利用导柱自由行程消除铆接变形，实现自动铆接。
　　对于基于工业机器人的装置设计出了可配合机器人的末端执行器。通过电磁铁固定工件，使用滑槽调整可装夹工件范围，对机器人路径进行设计，完成取板、放板动作，并配合光电传感器实现铆钉目标点定位，利用压缩弹簧消除铆接变形，实现自动铆接。为了分析板件变形对目标点定位的影响，对装夹条件下的板件进行有限元分析，确定了板件变形规律，变形对铆钉目标点在X、Y方向上不会产生位置移动，不需要进行位移补偿。按照铆钉工艺流程对两种装置进行控制系统的设计,包括控制系统的硬件设计和控制流程的设计。采用分支限界法优化铆钉路径，确定目标点最短路经。
　　通过样机实验验证，无论是在单独使用还是在配合使用情况下，装置运行顺畅，均能满足设计要求，实现了钣金件铆接过程的全自动化，解决了人工铆接难的问题，提高了生产效率且实用性强，适用范围广，为铆钉机自动化改造提供了依据。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 铆钉技术发展现状

1.3 论文选题意义及研究内容

2 自动送板装置结构及功能设计

2.1 自动送板装置结构与功能方案

2.2 基于十字滑台的自动送板装置结构及原理设计

2.3 基于工业机器人的自动送板装置结构及原理设计

2.4 板件变形目标点位置误差分析

2.5 本章小结

3 控制系统设计

3.1 系统硬件设计

3.2 系统控制方案设计

3.3 工业机器人控制

3.4 铆钉路径优化设计

3.5 本章小结

4可行性与可靠性试验研究

4.1 实验平台的设计

4.2 基于十字滑台的自动送板装置实验研究

4.3 基于工业机器人的自动送板装置实验研究

4.4 十字滑台和工业机器人结合的自动送板装置实验研究

4.5 本章小结

5总结与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果