日历环全自动移印生产线研究

摘要

我国是世界上主要的手表生产地之一。但是，当前我国手表行业的生产工艺水平却与这一数据并不相符:手工装配和半自动化生产仍是手表行业的主要生产方式，生产效率低、产品一致性差。改用自动化生产线，以自动化的机械生产替代人工操作，可大幅提高生产效率，减少人为因素对生产过程的干扰。
　　本课题设计了一套手表日历环全自动移印设备，用于实现手表日历环转移印刷生产的全程自动化。传统的移印机仅能自动完成日历环印刷过程，而日历环的上下料动作均依赖手工，生产效率低，人力成本高，产品质量受人为因素的干扰，废品率居高不下。本课题设计的设备可自动完成日历环从送料到印刷的全过程，实现了日历环移印生产的全程自动化，能明显提高日历环的印刷效率，保证产品质量，节约人力成本。由于目前国内移印自动化设备受关注较少、同类产品不多，而市场需求相对较大，因此，该套设备的成功研制具有较明显的经济效益。
　　本论文的主要研究内容包括:
　　(1)综合研究工业自动化生产的相关技术，分析现有的手表日历环移印生产工艺，指出日历环移印生产自动化改造的必要性，确定本课题的研究内容。
　　(2)采用模块化设计和机电一体化设计方法，根据生产线的总体设计要求，针对日历环移印生产的工艺特点，完成生产线的总体设计方案设计，确定各个模块的功能原理，绘制系统总体结构示意图，建立系统的运动学模型和动力学模型，分析系统的动态特性。
　　(3)完成生产线上各个功能模块，包括振动送料装置、自动上下料装置、移印装置和输送带、烘干装置等的具体结构和参数设计，完成自加工零件的尺寸设计、外购零件的选型等工作。
　　(4)完成生产线气动回路的设计与气动元件的选型。利用有限元软件校核日历环在输送过程中的受力和变形情况，校核设计方案的合理性。
　　(5)完成全自动移印生产线的PLC控制系统的设计:建立系统的动作流程图和控制原理图;完成了控制单元、人机界面和传感器的选型，PLC的输入输出端口的分配;完成了PLC控制程序的编写，以及人机界面画面的设计。
　　(6)完成生产线的装配和调试工作，包括零部件的安装调试、电器元件的安装调试、控制电路的连接布线等，并针对现场出现的问题，调整和完善系统，以适应实际生产。
　　本课题设计的手表日历环全自动移印生产线，具有生产效率高、产品质量稳定、降低人工成本、减少污染等特点。课题设计方案适应实际生产，并对样机进行了调试和适应性改造，能够达到预期生产目的。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 国内外研究动态

1．2．1 移印技术的发展现状

1．2．2 工业自动化技术发展现状

1．2．3 PLC技术的发展现状

1．2．4 传感技术的发展现状

1．2．5 气动技术的发展现状

1．3 课题的来源

1．4 课题的研究内容及意义

第二章 系统的总体方案设计

2．1 概述

2．2 自动化生产线的提出

2．2．1 手表日历环的结构

2．2．2 现有工艺的不足

2．2．3 自动化改进的方向

2．2．4 自动化生产的优势

2．2．5 总体方案的设计要求

2．2．6 实现方案的主要难点

2．3 机构总体设计方案的确定

2．3．1 转摆式机械手设计方案

2．3．2 直进式机械手设计方案

2．3．3 设计方案的工作原理

2．4 机构的运动学分析

2．5 机构的动力学分析

2．5．1 拉格朗日方程

2．5．2 动力学模型的建立

2．6 本章小结

第三章 系统机械结构的设计与实现

3．1 概述

3．2 总体机械结构的设计

3．3 振动送料装置的设计

3．3．1 振动送料装置的工作原理

3．3．2 振动送料装置设计参数的确定

3．3．3 振动送料器的槽体结构设计

3．3．4 振动送料机输送效率计算

3．4 自动上下料装置的设计

3．4．1 载料盘的设计

3．4．2 真空吸盘的设计

3．5 移印装置的设计

3．6 输送带的选型

3．7 烘干装置的设计

3．8 本章小结

第四章 气动系统的设计与实现

4．1 概述

4．2 气动系统的设计

4．2．1 气动系统的设计原则

4．2．2 气动系统的设计方案

4．3 气动元件的选型

4．3．1 驱动载料盘在水平面移动的气缸A的选型

4．3．2 驱动真空吸盘在竖直方向升降的气缸B的选型

4．3．3 驱动真空吸盘做前后伸缩运动的气缸C的选型

4．3．4 方向控制阀的选型

4．3．5 气动三联件的选型

4．4 气动系统运动特性分析

4．4．1 气缸的运动特性分析

4．4．2 基于Pro／E Mechanism的机构运动学仿真

4．5 日历环的受力和变形分析

4．5．1日历环在送料过程中的受力和变形情况

4．5．2 有限元法分析日历环取放过程受力和变形

4．6 本章小结

第五章 控制系统的设计与实现

5．1 概述

5．2 PLC控制系统的的设计

5．2．1 PLC控制系统的设计原则和步骤

5．2．2 PLC控制器的选型

5．2．3 电磁阀的得失电状态

5．2．4 PLC的端口分配

5．3 PLC控制程序设计

5．3．1 系统动作顺序图

5．3．2 PLC梯形图编写

5．4 人机界面设计

5．5 本章小结

第六章 设备的安装与调试

6．1 安装与调试原理

6．2 设备安装与调试

6．3 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

附录 全自动移印机零件明细表

参考文献

硕士期间发表的学术论文及取得的成果

致谢