随着现代工业自动化的不断发展，越来越多(duō)的人工操作工位被自动化设备所取代。作為(wèi)装配工作中最為(wèi)繁琐但也最為(wèi)关键的内容，拧螺丝的工作效率与质量直接影响到产品的质量与工作效率，以前的装配工人根据个人的经验来确定螺丝的旋入力矩和角度，或者通过带测力矩的扳手和螺丝刀(dāo)进行装配，这样不但降低了工作效率，还无法控制旋入力矩的有(yǒu)效范围。所以，越来越多(duō)的厂家开始用(yòng)自动锁螺丝设备代替人工装配。
1、方案的确定
1.1采用(yòng)震动盘式的排料机构
经过综合比较，虎雅自动锁螺丝机的排料机构采用(yòng)了市场上常见的振动盘式的排料机，以代替繁琐的人工手动排序，特别是人工不易进行操作的小(xiǎo)工件、超小(xiǎo)工件的排列，使用(yòng)振动盘可(kě)以大大的减少人工数量，提高劳动效率，减少操作失误，对卫生要求特别高的产品用(yòng)振动盘比人工制作造成污染的机率小(xiǎo)，还能(néng)提高工厂的整體(tǐ)形象。配以相关自动化机械设备，振动盘可(kě)以部分(fēn)或完全取代人工，实现生产过程快速、准确、平稳的自动上料加工和自动装配。
1.2自动送锁螺丝机分(fēn)料机构方案的确定
分(fēn)料机构是本装置的关键结构之一，由于螺丝规格很(hěn)小(xiǎo)，分(fēn)料是很(hěn)容易卡死。此处分(fēn)料机构采用(yòng)圆盘式分(fēn)料材圆盘式式分(fēn)料机构如图所示。
工作原理(lǐ)：螺丝经排料机构至分(fēn)料口卡入环形导射電(diàn)机带动导轨下方的圆盘转动，圆盘带动单个螺丝沿环形导，轨移动一定角度至取料点。同时第二个螺丝以同样方式进入分(fēn)料机构，实现间歇式自动分(fēn)料。
1.3自动送锁螺丝机取料机构方案的确定
取料机构是整个装置中的一个重要枢纽，要实现取料的完全自动对取料机构设计的要求较高。
三维运动式取料机构是将螺丝卡入预设的圆盘盘上的导轨中，此时螺丝沿着导轨准确移动到指定位置，单片机控制系统发送信号，锁付机构沿X方向移动，移动至到螺丝上方，2方向下降一定高度使锁付机构螺丝机底部的電(diàn)批部件刚好将螺丝吸住。完成这二动作后，螺丝机沿X方向返回至螺丝锁付点，工件作Y方向运动，调整工件位置至锁付点，锁付机构作2方向锁付运动。
三维运动式取料机构具有(yǒu)可(kě)调性。通过调节单片机程序，可(kě)使取料机构从不同位置取料，也可(kě)以改变工件的锁付位置，适应范围广。
1.4自动送锁螺丝机的夹具方案的确定
对于不同的工件通常需要不同的工装来进行定位和夹紧。或者对于相类似的产品通过快换夹具和插销进行不同的工装快换，而且工装夹具的定位精度通常会影响整个加工装配过程的精度，所以是设计中必不可(kě)少的一步。
该产品的工装精度要求不是很(hěn)高所以工装的设计就相对简单。采用(yòng)两角定位，L型定位加一个活动气缸。由定位汽缸夹紧工件，进而定位，如图2所示。
1.5自动送锁螺丝机的机架方案的确定
机架是用(yòng)来支撑和连接各个零部件的，因此他(tā)需要具有(yǒu)较高的强度和较大的承载能(néng)力。机架可(kě)以采用(yòng)铸造、焊接和型材等形式来制造。铸造机架可(kě)以得到很(hěn)高的承载能(néng)力，制造出很(hěn)复杂的形状，而且可(kě)以吸收震动等优点，但是铸造也有(yǒu)本身质量大，不可(kě)修改等缺点，铝合金型材机架具有(yǒu)自身质量小(xiǎo)，成本低，修改简单，承载能(néng)力强等优点，但其吸震能(néng)力较差。考虑到自动送锁螺丝机的工作状况平稳，不需要机架有(yǒu)很(hěn)强的吸震能(néng)力，且本身的质量不大，又(yòu)考虑到易于修改和制作成本等因素，本设计采用(yòng)铝合金型材机架。\'XYZ自动锁螺丝机\'
2、X、Y、Z三维定位系统设计
2.1、X、Y方向
本系统采用(yòng)步进電(diàn)机加滚珠丝杆进行控制的方案。滚珠丝杠有(yǒu)以下优点：
（1）传动效率高：滚珠丝杠传动系统的传动效率高达
90％～98％，為(wèi)传统的滑动丝杠系统的2～4倍，所以能(néng)以较小(xiǎo)的扭矩得到较大的推力，亦可(kě)由直線(xiàn)运动转為(wèi)旋转运动（运动可(kě)逆）。
（2）运动平稳：滚珠丝杠传动系统為(wèi)点接触滚动运动，工作中摩擦阻力小(xiǎo)、灵敏度高、启动时无颤动、低速时无爬行现象，因此可(kě)精密地控制微量进给。
（3）高精度：滚珠丝杠传动系统运动中温升较小(xiǎo)，并可(kě)预紧消除轴向间隙和对丝杠进行预拉伸以补偿热伸長(cháng)，因此可(kě)以获得较高的定位精度和重复定位精度。
（4）高耐用(yòng)性：钢球滚动接触处均经硬化（邮C58～63）处理(lǐ)，并经精密磨削，循环體(tǐ)系过程纯属滚动，相对对磨损甚微，故具有(yǒu)较高的使用(yòng)寿命和精度保持性。
（5）同步性好：由于运动平稳、反应灵敏、无阻滞，无滑移，用(yòng)几套相同的滚珠丝杠传动系统同时传动几个相同的部件或装置，可(kě)以获得很(hěn)好的同步效果。
（6）高可(kě)靠性：与其它传动机械，液压传动相比，滚珠丝杠传动系统故障率很(hěn)低，维修保养也较简单，只需进行一般的润滑和防尘。在特殊场合可(kě)在无润滑状态下工作。
2.2、Z方向
Z向為(wèi)螺丝钉锁紧方向，相对要求精度低，可(kě)采用(yòng)气压传动。
气压传动以空气压缩机為(wèi)动力源，以压缩空气為(wèi)工作介质，进行能(néng)量和信号传递，是实现传动与控制的重要手段之一。选用(yòng)气压传动进行螺栓分(fēn)离并用(yòng)气压把螺栓压到指定位置，气压传动工作介质是取之不尽的空气流动损失小(xiǎo)可(kě)集中供气，且气动装置简单轻便，安装维护简单，压力等级低使用(yòng)安全；气动元件结构简单制造容易，适合标准化，系列化，通用(yòng)化。
气动元件可(kě)靠性高，使用(yòng)寿命長(cháng)有(yǒu)效动作最大可(kě)达到一亿次可(kě)以很(hěn)好的满足螺丝机上下移动的使用(yòng)要求；气动执行元件响应速度高、动作较快，对冲击负载和过负，载有(yǒu)较强的适应能(néng)力；同时气动装置具有(yǒu)防火防爆，耐潮的能(néng)力，能(néng)适应高温，强電(diàn)磁干扰，粉尘的等恶劣工作环境，且電(diàn)动螺丝刀(dāo)上下移动所需力不是很(hěn)大，气动执行元件的输出力能(néng)满足工作要求。
3、动力与传动设计分(fēn)析计
31電(diàn)动机的选择
本设计采用(yòng)步进電(diàn)机為(wèi)动力源，传动方式為(wèi)滚珠丝和传动，丝杠导程為(wèi)4m，直径為(wèi)12mm。
步进電(diàn)机的选型计算方法：
（1）步距角的选择。電(diàn)机的步距角取决于负载精度的要求，将负载的最小(xiǎo)分(fēn)辨率（当量）换算到電(diàn)机轴上，每个当量電(diàn)机应走多(duō)少角度（包括减速）
（2）静扭矩的选择。静扭矩是选择步进電(diàn)机的主要参数之一。负载大时，需采用(yòng)大力矩電(diàn)机力矩指标大时，電(diàn)机外形也大。
（3）電(diàn)流的选择。静力矩一样的電(diàn)机，由于電(diàn)流参数不同，其运行特性差别很(hěn)大，通过以上对步进電(diàn)机的了解，初步选用(yòng)電(diàn)机步距角1．8度，電(diàn)流3A，最大扭矩1.5N.M。
3.2、丝杠的选型
丝杠通过止推轴承挡圈、座圈等，穿过安装座联轴器器相连，达到传动要求。丝杠上的丝杠螺母是為(wèi)了与移动横梁相连，用(yòng)六个螺栓连接，使旋转运动转换為(wèi)直線(xiàn)运动由丝杠的选择运动转换到中横梁的直線(xiàn)运动，横梁套在丝杠螺母上，用(yòng)六个螺栓拧紧。
4、总结
随着社会的发展，自动化程度的日益提高，全自动送锁螺丝机必将得到越来越大的应用(yòng)，该系统的研发符合制造业的发展方向，将对國(guó)内的自动化装配水平的提升产生一定的推动作用(yòng)。
介绍了面向IT行业的工艺标准，用(yòng)于典型IT产品主板装配流水線(xiàn)的全自动送锁螺丝机系统的研制方法，以精密导轨和滚珠丝杆构架一个三维定位系统，以步进電(diàn)机快速精准控制螺丝位置，结合自动螺丝供给机和電(diàn)动螺丝批，基于单片机控制技术、数控操作界面技术，组成一个全自动送料和锁付螺丝的机電(diàn)一體(tǐ)化、智能(néng)化机器系统。
