自動化設(shè)備主要采用大量的現(xiàn)代自動化元件和自動化控制系統(tǒng)，不同于傳統(tǒng)的純機械設(shè)備。但是，我們不應該盲目崇拜自動化元件和現(xiàn)代控制技術(shù)的能力。傳統(tǒng)的機械機構(gòu)仍然是機械的主要部分。與現(xiàn)代自動化設(shè)備組成的結(jié)構(gòu)模塊相比，傳統(tǒng)的機械機構(gòu)具有簡單、高效的明顯優(yōu)勢。因此，在設(shè)備設(shè)計過程中，只有合理地運用機構(gòu)、自動化元件和現(xiàn)代控制技術(shù)，才有可能設(shè)計出完善的自動化設(shè)備。
——推薦麻省理工學院精密機械設(shè)計鼻祖http://tie-loathing.com/. Alex SLO cum的機械設(shè)計基本原理
基于工程實踐的工程制圖
常用自動化元件及其選擇
自動組件結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)
設(shè)備的總體設(shè)計思想和方法
項目管理基礎(chǔ)
1.自動化分為三類:物流、制造和測試。
2.自動化由五部分組成:裝載、操作、卸載、控制系統(tǒng)和人機界面。
常用的驅(qū)動系統(tǒng)主要包括:
電機驅(qū)動系統(tǒng)(異步電機驅(qū)動系統(tǒng)、伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)、步進電機驅(qū)動系統(tǒng)、直線電機驅(qū)動系統(tǒng)等。),
液壓驅(qū)動系統(tǒng)
氣動驅(qū)動系統(tǒng)
常用的執(zhí)行器主要包括:
齒輪機構(gòu)(包括蝸輪機構(gòu)、齒輪齒條機構(gòu))
連桿機構(gòu)(包括曲柄滑塊機構(gòu))
凸輪機構(gòu)
帶傳動系統(tǒng)(包括平帶傳動、V帶傳動和同步帶傳動)
鏈傳動系統(tǒng)(包括滾子鏈、雙速鏈等。)
絲杠系統(tǒng)等。
強調(diào):
間歇機制。間歇機構(gòu)是指為間歇運動而設(shè)計和制造的機構(gòu)。例如:分度盤(真實
它是一種凸輪機構(gòu))、槽輪機構(gòu)、棘輪機構(gòu)和步進等軟硬件結(jié)合而形成的。
間歇系統(tǒng)、伺服間歇系統(tǒng)等。
設(shè)備組件
根據(jù)元件性質(zhì)的不同，標準件分為五部分:電氣部分、氣動部分、液壓部分、機械部分和控制部分。
電氣配件電氣配件包括各種電機及其配件。三相異步電機、單相電機、DC電機、步進電機及驅(qū)動器、伺服電機及驅(qū)動器、直線電機及驅(qū)動器等。
氣動附件氣動附件包括各種氣缸及其附件。線性氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸、氣爪、氣囊、多沖程氣缸、真空吸盤、氣動接頭、換向閥、節(jié)流閥、磁性開關(guān)、浮動接頭、過濾器、油霧噴射器、減壓閥、氣壓計、負壓表、單向閥、比例閥等。
液壓配件液壓配件包括各種液壓缸及其附件。液壓缸、換向閥、節(jié)流閥、浮動接頭、過濾器、減壓閥、壓力表、單向閥、比例閥、溢流閥、伺服閥等。
機械配件機械配件主要包括各種執(zhí)行元件。聯(lián)軸器、減速器、緩沖器、穩(wěn)速器、滾動軸承、直線軸承、滾珠絲杠、直線導軌、皮帶和滑輪、鏈條和鏈輪、齒條等。
控制附件控制附件包括控制系統(tǒng)的各種硬件。PLC、工控機、單片機、板卡、繼電器、接觸器、濾波器、開關(guān)電源、傳感器、各種管道等。
現(xiàn)在，我們來總結(jié)一下工程圖的制作過程:
首先，布局視圖。
然后，維度。
然后，標注公差。
然后根據(jù)工件的工作條件和材料特性，選擇合適的材料。
然后，確定工件的工藝要求，填寫相關(guān)參數(shù)。
然后，寫出技術(shù)要求。
然后，填寫標題欄。
最終審查圖紙
完全互換法:裝配時不需要選擇所有產(chǎn)品的組成環(huán)或改變其尺寸和位置，加載后即可滿足封閉環(huán)的公差要求。這種方法不考慮實際的尺寸分布，從尺寸鏈各環(huán)的極限值開始計算，可以保證產(chǎn)品的完全互換性，所以也叫極值法。
大數(shù)互換法:裝配時，大部分產(chǎn)品的組成環(huán)不需要選擇或改變尺寸和位置，加載后即可滿足封閉環(huán)的公差要求。這種方法假設(shè)所有環(huán)都趨于正態(tài)分布，置信概率為99.73%，所以這種方法也叫概率法。用這種方法設(shè)計計算時，應采取適當?shù)墓に嚧胧懦齻€別產(chǎn)品超出公差范圍。
因為緩沖器的壓縮空氣的速度控制無法實現(xiàn)像電機那樣的軟著陸(即通過控制電機的加速度可以緩慢無沖擊地停止)，所以氣缸活塞停止的速度由緩沖器控制，以吸收沖擊。當然，另一種方式是選擇帶空氣緩沖器的氣缸來解決這個問題，但通常這種氣缸成本較高，所以一般情況下，在結(jié)構(gòu)空間允許的情況下，選擇配置外置緩沖器。
浮動關(guān)節(jié)由于這種機構(gòu)在往復運動的方向上處于過約束狀態(tài)，如果氣缸的活塞桿直接連接在運動部件上，運動部件就不會平穩(wěn)、平穩(wěn)地運動，甚至會卡死。
雙速鏈條運輸有以下優(yōu)點:
1.鏈條低速運行，輸送的產(chǎn)品或夾具可以乘以鏈條速度。
移動速度(通常雙速鏈條的設(shè)計速度為:產(chǎn)品移動速度為鏈條速度的2.5-3倍)，
提高輸送效率。
2.因為在雙速鏈的滾子和被輸送的產(chǎn)品之間存在滾動摩擦，所以雙速鏈可以是恒定的。
以恒定速度連續(xù)運行，輸送的產(chǎn)品可以停在任何位置而不損壞鏈條。所以，我們可以
由三相異步交流電機驅(qū)動，控制簡單，成本低。這是裝配線生產(chǎn)的時期。
3:由于滾筒通常由塑料制成，所以運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低，耐磨損。
伺服電機和步進電機的區(qū)別:這個問題是困擾很多工程師的問題，經(jīng)常作為面試問題呈現(xiàn)給工程師。兩者在電機原理、起動方式、起動特性、過載特性、制動、控制方式、輸出特性等方面的區(qū)別請參考相關(guān)資料。本文主要闡述兩者在實際應用中的區(qū)別。控制方式的區(qū)別:步進電機是開環(huán)控制，但我們也可以通過外部傳感器形成半閉環(huán)或閉環(huán)控制方式；電機是閉環(huán)控制(實際上是半閉環(huán))，編碼器實時反饋負載位移和速度參數(shù)。所以在實際使用中，如果是位移點較少的控制，我們也可以用步進電機加傳感器來代替伺服電機。矩頻特性(轉(zhuǎn)矩特性):一般步進電機獲得額定轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速在300-400r/min左右；伺服電機高很多，基本上能在額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)得到額定轉(zhuǎn)矩。因此，在實際使用中，如果驅(qū)動高速機構(gòu)，通常選擇伺服電機。過載特性:步進電機基本不能過載，過載會失步；伺服電機具有短時大過載能力。在實際使用中是指:如果有過載，步進電機失步，只要發(fā)出給定脈沖，步進電機就不再轉(zhuǎn)動，執(zhí)行機構(gòu)就停在過載位置；伺服電機一直脈沖，直到過載被克服，執(zhí)行機構(gòu)到達規(guī)定位置，或者機構(gòu)的部件損壞，執(zhí)行機構(gòu)停在過載位置。選型參數(shù):步進電機選型時要確定轉(zhuǎn)矩、慣量、轉(zhuǎn)速、步距角；在選擇伺服電機時應確定功率、轉(zhuǎn)矩、慣量、轉(zhuǎn)速和分辨率。
一般在中低速系統(tǒng)中選擇伺服電機進行慣量匹配時，要求負載慣量小于電機轉(zhuǎn)子慣量的3-5倍；在高速系統(tǒng)中，要求負載慣量小于或等于電機轉(zhuǎn)子的慣量。交流和DC伺服電機略有不同。具體系數(shù)請參考供應商提供的樣品。
工業(yè)自動化設(shè)備中常用的傳感器有:磁力開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、光纖傳感器、光柵、位移傳感器、壓力傳感器、熱電偶、激光傳感器、編碼器等。根據(jù)輸出型號的不同，傳感器大致可以分為三種類型:開關(guān)輸出型、模擬輸出型和數(shù)字輸出型。
自動化設(shè)備從構(gòu)思到順利運行的一般過程和步驟:
提出問題→進行項目可行性研究→制定方案→制定總體方案→制定模塊方案→討論方案可行性→優(yōu)化方案→制定方案→根據(jù)方案制作零件圖和設(shè)計軟件→制作裝配圖→制作清單→審核圖紙→加工工件和購買配件→組裝→調(diào)試→試運行→投產(chǎn)→申請知識產(chǎn)權(quán)保護。
目前，計算機輔助設(shè)計技術(shù)已經(jīng)達到了一個前所未有的高峰，幾乎所有的主流軟件都有產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)——PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)或PLM(產(chǎn)品壽命管理)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的問世，在很大程度上解決了傳統(tǒng)并行設(shè)計過程中，項目團隊成員之間因信息交流不及時而導致的重復性工作或無效工作所造成的資源浪費。
