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    21

    2.4.9  喷枪与固定架的设计 22

    2.5  喷涂机关键部位的校核 23

    2.5.1  各运动部件质量 23

    2.5.2  链轮轴的设计与校核 24

    2.5.3  直线轨道轴承的校核 29

    3  喷涂机控制系统的设计 30

    3.1  方案选择 30

    3.1.1  轮毂有无及尺寸检测方案的选择 30

    3.1.2  喷涂机启动控制方案的选择 31

    3.1.3  喷枪复位方案的选择 32

    3.2  元器件的选用 33

    3.2.1  PLC及其原理 33

    3.2.2  元器件的选择 33

    3.3  喷涂机软件设计 34

    结  论 37

    致  谢 38

    参考文献 39

     1  绪论

    1.1  课题研究背景和意义

    随着国内社会经济的发展，科技的不断翻新，特别是人工成本近年来逐年攀升，以及工业自动化落后对于企业生存的约束越来越大的背景下，掀起了各工厂的自动化设备采购和翻新大潮。其中规模较大的有国内苹果产品代工厂富士康集团，“三年内造百万台”自动化机械手，代替人工加工。本文所设计的智能喷涂机正是在这种背景下完成的。

    本课题来源于企业项目，旨在为扬州苏美达有限公司研制自动喷涂机器人用于其生产流水线的改进提升，实现自动对轮毂进行喷粉处理。现场考察发现：喷涂车间共有喷粉房一间，透明漆房一间，以及三漆一烤线一条。其中，尤以喷粉房环境最差，如图1.1所示，工人在喷粉房内进行喷粉操作时周围粉尘极多，健康极易受影响，因此，亟需设计一智能喷涂系统来代替人工操作，在满足生产要求的前提下，提高该车间自动化程度，改善工人工作环境。

    工人喷粉图

    图1.1  工人喷粉图

    1.2  相关技术国内外研究现状

    本课题根据企业的需要，设计的智能喷涂机主要内容分为机械结构设计和控制系统设计两大部分，其中又以机械结构设计为主。

    1）机械结构的设计：重点在于粉尘环境下喷涂机的传动机构的选择和设计，实现喷涂机与喷粉线的随动运动和侧面喷枪的上下往复运动。与此相关的机械结构的设计也是本论文的研究重点。具体有以下几点：

    （1）以抗粉尘的链轮链条传动和滚轮导轨进行导向，解决了车间粉尘对于喷涂机运动可靠性的威胁。

    （2）设计了链条的周转运动转化为喷枪的直线往复运动的机构，避免由于控制不当出现电机卡死或者机械干涉的危险；当喷涂量较大时，可避免频繁的往复运动，减低了对机械结构的冲击，延长使用寿命。

    （3）对关键部位——链轮链条的相关尺寸进行了精确计算，提高安装的精度。对危险传动轴进行校核，校核结果显示本文设计的传动轴满足强度要求。

    2）初步设计了实现喷涂机智能喷涂的控制系统：

    （1）实现自动识别工件尺寸，并根据工件尺寸自动调整喷枪运动范围的功能；

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