轴套双面自动切端面倒角机——自动上料装置设计(共27页)

精选优质文档-倾情为你奉上毕 业 设 计（论文）题目 轴套双面自动切端面倒角机 自动上料装置设计 二级学院 机械学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 学生姓名 张铎 学号 指导教师 罗宏 职称 教授 时 间 2013.5.18 目 录摘 要Abstract第1章 总体方案的制定1 1.1设计的目的和意义1 1.2确定总体方案1第2章 振动盘动力学参数的计算4 2.1振动盘的简介4 2.2振动盘的结构和工作原理5 2.3振动盘设计原始数据7 2.4输送速度的计算8 2.5激振力的计算以及电磁铁的选择10 2.6振动输送参数的选择14第3章 振动盘的结构设计15 3.1料盘基本参数的设定15 3.2振动盘的定向方法17 3.3板弹簧的设计18 3.4橡胶减震胶垫的设计19 3.5振动盘给料控制器的设计21第4章 振动盘的使用和维护23 4.1振动盘的使用23 4.2振动盘常见故障24 4.3振动盘的维护25第5章 推料装置和料仓的气缸选择26 3.1气压传动的优缺点26 3.2气缸的选择28 结论30致谢31参考文献32文献综述32摘 要轴套的自动上料装置，是一个既陌生又熟悉的机械系统，随着加工自动化的发展，已经成为市场中不可或缺的一部分。在使用这套系统之前，轴套加工时都需要工人把轴套固定在机床上，之后才能加工。在这个过程中浪费了大量的时间，同时也浪费了劳动力。这套系统提高了机械加工效率，解放了劳动力，同时也保证了工人的安全，所以我选择了本课题作为毕业设计课题。本次设计的自动上料系统主要包括两大部分：轴套的自动排序和轴套的自动落料填装，主要使用振动盘和气缸两大机械装置来实现这个目的。通过对轴套加工现状的了解，通过指导老师对本次设计背景的介绍和设计目的及要求的说明讲解，通过在图书馆查看书籍、网络上查询相关资料和老师的指导下，完成了各个部分的设计。关键词：轴套 自动上料装置 振动盘 气缸专心-专注-专业Abstrict Sleevesautomatic feeding device which is a set of both strange and familiar mechanical system has become an independent part of the market with the development of the process automation.Before using the system,workers need put the sleeve on the machine.There is a lot of time and labor wasted in the process.The system can improve the efficiency of the machining,librate the labors and ensure the safety of the workers.So I choose this topic as my graduation project. The design of the automatic feeding device consists of two main parts:the automatic sorting and automatic blanking filling of sleeves.The vibration plate and cylinder are mainly used to achieve this goal.By understanding the processing status of sleeves and teachers introduction,by looking for books in the school library and relevant information on the Internet,with the guidance of the teacher,I have completed various parts of the design.Key words:sleeves;automatic feeding device;vibration plate;cylinder 第1章 总体方案的制定1.1设计的目的和意义 随着科学技术的发展，机器的自动化程度越来越高，极大地提高了生产效。轴套双面切端面自动倒角机自动上料装置的设计，就是为了在大批量的生产过程中完成对轴套的自动上料，满足上料速度的要求，能够减少工人的劳动强度，是一种对劳动力的解放，对工人的自身安全也有了一定的保障，一定程度上减少了加工事故的发生，是人性化的一种体现。自动上料装置可以保证零件持续稳定快速地到达被加工的位置，极大地提高了生产效率，降低了劳动成本，能够获得更大的效益。 随着社会的不断进步与发展，2l世纪正是我国全面地实现信息化、工业化和高科技化的崭新时代。自动化将会给我们带来生产效率的大幅度提高，以及社会发展的稳定与进步。工业自动化是现代先进工业科学的核心技术，是工业现代化的物质基石，是工业现代化的重要标志。当前，不断研究和探讨我国工业电气自动化的发展和战略目标，有着极其深远的现实意义和时代意义。同时，本设计通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合完成一个特自动上料装置的设计，能够比较好地体现机械设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践有机地结合起来。1.2确定总体方案方案一：使用机械手。 图1-1优点：1.节约人工、减轻工人的工作劳动力； 2.安全性高； 3.提高效率； 4.稳定生产； 5.摆脱人工操作的惰性。缺点：1.精度过高； 2.制造成本过高； 3.活动范围有限方案二：采用振盘、料仓以及推料装置的组合。 图1-2优点：1.节约人工、减轻工人的工作劳动力； 2.安全性高； 3.提高效率； 4.稳定生产； 5.结构简单； 6.制造成本低。缺点：1由于有输送距离和提升高度，对送料有一定影响； 2.工作过程中会产生一定的磨损以上对比了两种方案的优缺点，再参考了被输送物料的性质，决定采用第二种方案。第2章振动盘动力学参数的计算2.1振动盘简介振动盘是一种自动组装或者自动加工机械的辅助送料装备，最早是由振动给料机演变而来的。振动盘下面诱惑哥脉冲电磁铁，可以使料斗垂直方向振动，由倾斜的板簧带动料斗绕其垂直轴做扭摆振动。料斗内零件，由于受到这种振动，而沿螺旋轨道上升，直到送到出料口。其工作目的是通过振动将无序工件自动有序定向排列整齐、准确地输送到下道工序。目前，振动盘广泛应用于电子、五金、塑胶、钟表业、电池、食品、连接器、医疗器械、医药、食品、玩具、文具、日常用品的制造等各个行业，是解决工作自动化设备供料的必须设备。振动盘除满足产品的定向排序外还可用于分选、检测、计数包装等，是一种现代化高科技产品。震动盘的料斗分为筒形料斗、螺旋、线料斗、锥形料斗、等分线料斗五种。底盘有正拉底盘、侧拉底盘、压电式底盘、精密底盘四种。控制器分为普通控制器、分极控制器、调频控制器、带缓启动控制器、数显调频控制器五种。这种料斗装置的主要优点：（1）送料和定向过程中没有机械的搅拌、撞击、和强烈的摩擦作用，因而工作稳定。对于轴套这种料斗是很合适的，因此我们采用振动盘作为筛选排序装置。（2）结构简单，易于维护，比较耐用。（3）通用性强。 振动盘在使用中的缺点和局限性： (1)工作中有噪声，以致扰乱周围工作环境。因此必须合理地设计和调整，使之减小和避免噪声。 (2)必须保持料斗中洁净的工作环境，长时间工作后，必须给予清理，否则将影响送料速度和工作效果。2.2振动盘结构及工作原理 以电磁振动底座为例，主要由以下几部分组成，如图所示1-衔铁及上底座2-板弹簧3-电磁铁4下底座 图2-11.衔铁：衔铁焊接在一块钢板上，钢板通过螺钉和上底座连接，料斗通过螺钉与上底座连接。2.板弹簧：板弹簧作为振盘的储能装置，主要由65Mn材料制成，板弹簧一端固定在下底座上，另一端固定在上底座上组成弹性系统，将垂直振动方向的振动转变为振盘绕其垂直轴做扭摆运动的重要工件，材料的好坏会影响振动盘的工作性能。3.电磁铁：通电后产生吸引力，是振盘振动的原动力。4.下底座：通常用铸铁或者铸钢铸造而成，起到固定板弹簧和电磁铁的作用，同时作为平衡质量使用。振动盘的工作原理1-料盘2-上底座3-衔铁4-气隙5-板弹簧6-电磁铁7-下底座 图2-2如图所示，由料盘、上底座、衔铁、板弹簧的一部分以及料盘中的物料等构成质量；由电磁铁板弹簧的一部分以及下底座共同构成质量。质量和质量由板弹簧连接在一起，形成一个振动的弹性系统。振动料斗有工作平稳，消耗功率小的特点。 图2-3电磁铁的电流一般是经过半波整流的。未经整流之前的电流如图a所示，经过半波整流后，在正半周内有电压（图b）加在电磁线圈上的，此时线圈就有电流通过，在电磁铁和衔铁之间产生一对大小相等的脉冲电力，见图c，从而互相吸引。此时料盘向下运动，有成角度的板弹簧是料盘绕其中线做微小的旋转运动，弹簧板发生变形，进而储存部分势能，在负半周，线圈没有电流通过，电磁铁吸引力消失，弹簧板的势能就会释放，衔铁朝相反方向离开，料盘向上运动并且绕其中线做反向旋转运动。料盘的料道与激振力作用线间有一定的夹角，当料盘振动加速度的垂直分量大于重力加速度时，料盘的物料被连续抛起，并按抛物线的轨迹向前进行跳跃运动。振动盘振动频率很高，振幅很小，物料被抛起的高度也很小，所以只能看见物料在振动盘中向前流动。2.3振动盘设计原始数据本次设计的振动盘基本参数如下：1. 物料名称：轴套（D=27.14，d=21.68，L=18.20）2. 输送量：12个/分钟3. 工作方式：连续4. 双振幅：0.5mm5. 振动频率：50Hz6. 料槽料道斜角：7. 结构形式：料盘采用板弹簧支撑2.4输送速度的计算 槽体的位移为：式中 槽体的振幅 振动频率 时间 槽体的速度为： 槽体的加速度为：产生抛掷运动的条件： 得 令 表示抛掷的特性，故命名为抛掷指数。K表示机械振动的强度，故命名为机械指数。由此得产生抛掷运动的时间：当时，物料在整个振动周期中附于槽底，不可能被抛起，只有相对滑动，为振动盘的工作状态。当时，这时物料的起跳点和落下点重合。当时，物料被连续抛掷，在槽体加速度垂直分量等于 重力加速度负值的瞬间，物料被开始抛起，沿抛物线轨迹向前运动，经过一定时间此运动过程重复进行，物料又被抛起，沿着抛物线方向向前运动。通过物料的连续跳跃来实现物料连续向前运动。 选择三个方向的弹簧刚度；改变橡胶弹簧的内部构造，可以大幅度地改变弹簧刚度；此外由于相较具有较大的内摩擦，在共振或者近共振工作时，其振幅不易出现浪涌现象。使用实心圆柱橡胶减震座， 则： 则压缩方向上的弹簧刚度为： 上式中： 受力面积（） 自由面积（） s受力面积与自由面积之比，称为形状因素 形状系数 竖直方向的橡胶弹簧系数 E橡胶静态弹性系数减震橡胶的挠曲量一般取15%，其静力挠曲量为： （mm） 橡胶的邵氏硬度 当邵氏硬度取时，所需减震器荷重为： 动载的挠曲量为： 2.10振动盘给料量控制器的设计振动盘的振幅就是调节她得给量，所谓振动盘的调节特性就是指改变点参数引起给料量变化的特性。振动盘调节给料量的方法有两种，一是改变激振力，二是改变激振频率。1. 改变激振力随着电压的变化给料量变化很大，这是因为振幅正比于电压的平方，对于要求给料量稳定的系统不可不注意电流电压波动的影响。可控硅调节器也属于这一类型，通过改变可控硅整流器的开放角度就可以调节振幅。由于这个办法简单可行，而且调节范围广，所以得到广泛的应用。2. 改变激振电源频率调节物料量利用变频电源改变激振频率。由于频率增加使得单个物料的跳跃次数增加，振幅不变时输送量也会增加。在激振力幅值不变时由于调谐指数的变化也会使振幅有所增加。应当注意变频电源为保证激振力不变，需保持电压与频率的比值不变。振幅调节器的几种类型1.调压型振幅调节器如图所示，利用调压器调节电压，经过半波整流供给振动盘。由于调压容器的限制，只用于小型振动盘。这种调节器比较简单，调节范围大，但是不宜实现自动控制。 图3-42.可变电阻调节器如图所示，通过改变电阻值，改变电振机线圈输入电压，从而调节振幅，这种调节器的损耗比较大，一般用于小型振动盘。3. 可变电感调节器本调解器调节特性平滑，损耗小，但是功率因数低.4. 可变电容调节器本调节器特性均匀性差，但功率引因数高，只用于微型振动盘。5. 可控硅整流调节器利用可控硅半波整流调节器控制方案是比较理想的。其优点：（1） 调节范围大，可以从零调到额定值。（2） 能实现闭环自动控制，大大简化自动控制系统，并且可以达到很高的精度。（3） 成本低，体积小。 所以选用可控硅整流调节器。第4章 振动盘的使用和维护4.1振动盘的使用振动盘虽然运转安全、使用可靠、操作容易、维护简单，但实践证明，一旦出了故障，若不及时停机并予以排除，也会在短时间内损坏。因此，工作人员和维护人员需要掌握振动盘的性能，严格执行操作规程，做到及时维护，才能保证振动盘长期正常运转。1. 开机前注意事项 （1）检查振动盘周围是否有影响振动的因素，一旦发现，应立即排除。 （2）检查振动盘身情况是否正常：所有螺母是否紧固（弹簧紧固螺母尤为重要）；焊缝等有无裂纹等等；振动盘是否放置水平。 （3）检查各种控制装置的完整性、灵敏性和可靠性。 （4）检查出料口和料盘内情况是否符合要求。2. 开机时注意事项 （1）启动是否正常，启动时电压调整按钮应调制0档。 （2）开机后有无不正常噪音和振动异常现象。 （3）给料状态是否均匀、连续、松散、准确。3. 运转时注意事项 （1）观察振动是否正常。 （2）观察给料是否稳定。 （3）检查螺母有无松动，有无异常噪音。 （4）检查电磁铁是否唱过允许温升。4振动盘的使用（1） 接通振动盘的转换开关，信号灯亮，振动盘接入电网，振动盘启动后调节电压控制器，便可以调节给料量到需要值，并开始稳定工作。通常电位器在启动前都是振幅最小甚至在零工位，然后逐渐增加到需要值，也可以直接在需要值工位启动，或者在需要值工位停机。新投产的振动盘，工作一段时间后，应再次检查各个需要紧固的螺母是否紧固。（2） 向电子秤等定量给料时，可在电气线路上设计成以时间继电器控制先进行约80%-95%的大流量粗给料，然后切换为小流量的精给料，直至大道需要值，发出信号指令，自动停机。（3） 采用在料盘设置传感器，在料空或者假空料停机时，及时发出料空信号。4.2振动盘的常见故障振动盘作为作为工业自动化中进行自动化排序，然后自动化加工装配的必备品，有着十分广泛的应用。当振动盘发生故障时必然会影响工作效率。振动盘常见故障不工作的原因可能有： 1.电源电压不足 2.线圈烧断 3.控制器保险丝烧断 4.线圈与骨架间隙过小或过大 5.有零件卡在线圈与骨架间 6.振动盘与控制器间的连线断裂 7.振动盘抵住硬物，顶盘或底盘碰到其他设备振动盘常见振动乏力或过慢，零星地或不规则地送料，可能是由于：1. 弹簧断裂 2.电网波动 3.机器节奏过快导致零件从振盘滑落。 4.台面不水平 5.盘与底座紧固螺丝不紧或位置不对。 6.线圈气隙应尽可能小 7.盘内有杂物 8.控制器需要重新调整以适应电网波动。 9.底板过薄 10.零件问题：超差、弯曲、含油等 11.安装台面有缺陷，缺少硬度。如果悬吊于设备台面，会造成振动过弱，台面厚度应该至少达到1-1/2"，这样才不会吸振，圆柱式撑脚必须配备三角支撑片。 12.底盘调整不当 13.物料变更，应当重新修整盘面并重调底盘 14.零件过多4.3振动盘的维护1.在振动盘投入运转的第一周内，所有的紧固装置都必须重新拧紧。若电源装置在工作周期内有变化，则电磁铁与衔铁之间气隙需要重新调整。在投入运转的第二周内，必须重复检查2-3次，以后则定期进行周期性的重复检查.2. 振动盘在运行时，铁芯与衔铁不得有碰撞，长期碰撞将会使铁芯、衔铁、线圈以及其他机件损坏。发现碰撞现象应及时调节电位器降低电流，直到不碰撞为止。3. 在运行中，如发现噪声突然增大或者有尖叫声，应及时检查铁芯是否发生碰撞，板弹簧是否断裂。更换板弹簧时，所更换的新弹簧必须与原弹簧规格一致。4. 在运行中，不允许以超过运送物料的能力所需要的振动强度进行振动，以免造成机件损坏。5. 振动盘在无负荷状态下，不要长期以最大振幅运行。第5章 推料装置和料仓的气缸选择5.1气压传动的优缺点 气压传动，是以压缩空气为工作介质进行能量传递和信号传递的一门技术。气压传动的工作原理是利用空压机把电动机或其它原动机输出的机械能转换为空气的压力能，然后在控制元件的作用下，通过执行元件把压力能转换为直线运动或回转运动形式的机械能，从而完成各种动作，并对外做功。由此可知，气压传动系统和液压传动系统类似，也是由四部分组成的，它们是：(1) 气源装置 是获得压缩空气的装置。其主体部分是空气压缩机，它将原动机供给的机械能转变为气体的压力能； (2)控制元件 是用来控制压缩空气的压力、流量和流动方向的，以便使执行机构完成预定的工作循环，它包括各种压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀等；(3)执行元件 是将气体的压力能转换成机械能的一种能量转换装置。它包括实现直线往复运动的气缸和实现连续回转运动或摆动的气马达或摆动马在等；(4)辅助元件 是保证压缩空气的净化、元件的润滑、元件间的连接及消声等所必须的，它包括过滤器、油雾器、管接头及消声器等。二、气压传动的优缺点气动技术在国外发展很快，在国内也被广泛应用于机械、电子、轻工、纺织、食品、医药、包装、冶金、石化、航空、交通运输等各个工业部门。气动机械手、组合机床、加工中心、生产自动线、自动检测和实验装置等已大量涌现，它们在提高生产效率、自动化程度、产品质量、工作可靠性和实现特殊工艺等方面显示出极大的优越性。这主要是因为气压传动与机械、电气、液压传动相比有以下特点。1、气压传动的优点(1)工作介质是空气，与液压油相比可节约能源，而且取之不尽、用之不竭。气体不易堵塞流动通道，用之后可将其随时排人大气中，不污染环境；(2)空气的特性受温度影响小。在高温下能可靠地工作，不会发生燃烧或爆炸。且温度变化时，对空气的粘度影响极小，故不会影响传动性能； (3)空气的粘度很小(约为液压油的万分之一)，所以流动阻力小，在管道中流动的压力损失较小，所以便于集中供应和远距离输送； (4)相对液压传动而言，气动动作迅速、反应快，一般只需00203s就可达到工作压力和速度。液压油在管路中流动速度一般为15ms，而气体的流速最小也大于10ms，有时甚至达到音速，排气时还达到超音速； (5)气体压力具有较强的自保持能力，即使压缩机停机，关闭气阀，但装置中仍然可以维持一个稳定的压力。液压系统要保持压力，一般需要能源泵继续工作或另加蓄能器，而气体通过自身的膨胀性来维持承载缸的压力不变； (6)气动元件可靠性高、寿命长。电气元件可运行百万次，而气动元件可运行20004000万次； (7)工作环境适应性好，特别是在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣环境中，比液压、电子、电气传动和控制优越；(8)气动装置结构简单，成本低，维护方便，过载能自动保护。2、气压传动的缺点(1)由于空气的可压缩性较大，气动装置的动作稳定性较差，外载变化时，对工作速度的影响较大；(2)由于工作压力低，气动装置的输出力或力矩受到限制。在结构尺寸相同的情况下，气压传动装置比液压传动装置输出的力要小得多。气压传动装置的输出力不宜大于1040kN；(3)气动装置中的信号传动速度比光、电控制速度慢，所以不宜用于信号传递速度要求十分高的复杂线路中。同时实现生产过程的遥控也比较困难，但对一般的机械设备，气动信号的传递速度是能满足工作要求的；(4)噪声较大，尤其是在超音速排气时要加消声器。(5)由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性稍差。但采用气液联动装置会得到较满意的效果。(6)因工作压力低（一般为0.31.0MPa），又因结构尺寸不宜过大，总输出力不宜大于1040kN。(7)气动装置中的气信号传递速度在声速以内比电子及光速慢，因此，气动控制系统不宜用于元件级数过多的复杂回路。气动技术发展趋势 社会需求永远是推动技术发展的动力，降低能耗，提高效率，适应环保需求，机电一体化，高可靠性等是气压气动技术继续努力的永恒目标，也是气压气动产品参与市场竞争是否取胜的关键。 由于气压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料，使传统技术有了新的发展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。尽管如此，走向二十一世纪的气压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。3.2气缸的选择气缸的选择步骤如下： 1.选择缸径 2.预选行程 3.选择磁性开关 4.选择安装方式 5.选择其他附件本设计中选择的气缸型号为SMC CM2L25 50 和 SMC CM2L25 100 如图所示： 图5-1 实物图如下： 图5-2 结 论经过以上的分析和计算，确定了轴套双面自动切端面倒角机自动上料装置的基本机构。最终根据设计图进行加工以及制造，可以按照一定的速度进行给料。自动上料装置分成三部分：1. 料仓装置。用来储存物料，主要有料仓、气缸以及支架构成。2. 振动盘。对物料进行定向、选择，以及自动上料，主要由料盘、上底座、衔铁、电磁铁、板弹簧以及下底座构成。3. 推料装置。把物料推送到夹具中，来完成最后的上料过程。主要由气缸、推杆以及底座构成。致 谢 首先，我要感谢重庆理工大学对我四年的培养，让我学到了许许多多的知识，感谢各位老师在这四年里对我的关怀与照顾，在此致以我深深的谢意。本论文从选题到最后定稿成文，本校罗宏老师一直给予了悉心指导，罗老师那种严谨求实的作风，广博深邃的洞察力，孜孜不倦的开拓精神和敬业精神令我深受启迪和教益，谨向我的指导老师罗宏老师致以深深的谢意。我国古代有句成语叫做“管中窥豹，略见一斑”，本文也正是从实际生产需求出发，代表了这个年代对机械设备的一种需求。但是，由于本人水平有限，在理论的描述、资料的运用等方面难免有不当、不深，不周之处，有些观点也尚欠成熟，敬请各位老师批评指正。 最后，我还要向所有曾经帮助过我的同学和朋友们致敬。你们的鼓励和帮助永远是我前进的动力。参 考 文 献1 成大先.机械设计手册1-3卷.2002年 化学工业出版社2 张佩勤.自动装配与柔性装配技术.1998年 机械工业出版社3 杰弗里布思罗伊德.装配自动化与产品设计（第2版）.2009年机械工业出版社4 裘愉.组合机床.1995年 机械工业出版社5 关慧贞.机械制造装备设计.2010年 机械工业出版社6 杨裕根.现代工程图学.2008年 北京邮电大学出版社7 电磁振动给料编写组.电磁振动给料机.1972年 机械工业出版社8 杨曙东.液压传动与气压传动（第三版）.2007年 华中科技大学出版社