创新设计-送料机(共13页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上目 录1.引言 11.1 自动送料装置的现状11.2. 自动送料装置的发展方向11.3. 选题的意义22.研究方法 方案一3方案二5方案三73.研究结果分析 114.结论 115.参考文献引言1.1. 自动送料装置的现状密封垫零件的两工位自动送料装置主要用于为“自动喂料机械手”输送零件。自动喂料机械手抓取薄板类零件、运送并放至生产线。实现送料自动化，提高生产效率，缩短制造周期，降低成本，减小人工劳动强度。随着机械加工成产自动化的广泛应用，手工送料逐步由自动送料机构所取代，从而进一步满足加工生产自动化，大幅度提高生产节拍、生产质量。近年来，由于计算机控制技术、检测技术及

2、电子电力技术的发展进步，直流伺服技术越来越多的应用到自动送料领域，使得机械制造自动化、智能化、柔性化的水平大大提高。直流伺服自动送料的动力来源于直流伺服电机，具有柔性化、智能化的特点，工作性能和工艺适应性很强。1.2. 自动送料装置的发展方向随着电子、计算机、自动控制以及精密机械与测试技术的不断提高和发展，机械加工与自动送料装置也在随着自动化发展而在迅速发展和演变。概括起来主要表现在以下一些方面：（1） 高精度化当代工业产品对精度的要求越来越高，很多精密零件的误差范围要求在微米以内，与之相适应，在计算机技术发展的推动下，各种加工精度补偿技术得到了应用和发展，机床结构材料也开始普遍采用各种性能稳

3、定、温度影响小的新型材料。作为数控自动化的辅助装置，自动送料装置的精度会直接影响产品的精度，追求自动送料装置的高精度化是永恒的主题，这主要表现在定位和进给量的大小上。（2） 高速度化提高生产效率只要表现在机床主轴的转速和送料的进给量方面。（3） 高柔性化市场竞争的日益激烈，利用最少的设备生产尽可能多的产品，间接的降低生产成本成为各个厂家竞相追逐的目标之一；同时当代产品的多样化和个性化，对机床提出了更高的柔性加工要求。（4） 高自动化自动化是指在全部加工过程中，减少“人”的介入，而能自动地完成规定的任务，特别是现代数控机床与自动送料装置的结合，使其真正的高度自动化成为可能。1.3. 选题的意义在

4、机械制造中，材料的搬运、机床的上下料和整机的装配等是薄弱环节，这些工作的费用占全部加工费用的三分之一以上，所费的时间占全部加工时间的三分之二以上，而且多数事故发生在这些操作中。若果实现物流自动化，既可以提高物流效率，又能使工人从繁重而重复单调的工作中解脱出来。自动送料是物流自动化的一部分，并在整个物流中占有很重要的位置，在整个制造过程中，材料的运输需要占很大的时间。自动送料是自动加工、自动检测、自动装配中不可缺少的重要环节，它能将散乱的工件实现定向排序，然后依次地送至加工位置。在生产效率提高，生产节拍短的大批量生产条件下，由于要求送料动作迅速和频繁，操作人员的劳动强度很大，所以实现送料自动化对

5、于减轻工人体力劳动强度，提高生产效率，实现多机床管理和保证成产具有重要意义。研究方法本课题是设计一种两工位自动送料装置，该装置主要用于为“自动喂料机械手”输送薄片零件。自动喂料机械手自动抓取薄片类零件、运送并放至生产线上。为提高成产效率，要求有两个工位：人工堆垛工件工位和机械堆垛工位，下面是对于本课题的几种设计方案。方案一：1人工堆垛工位 2工作旋转台3机械堆垛工位 4中心旋转轴本方案为两工位旋转时交换，本方案的初步构思如图所示：本方案对于两工位的交换采取如下构思：人工堆垛工位1和机械堆垛工位3通过工作台的旋转达到交换的目的。当检测装置检测到工件的数目较少时（可以通过工件堆垛高度的检测来实现）

6、，工作台旋转180度，使得两个工位得以交换，交换之后机械堆垛工位3变为人工堆垛工位，工人在此工位上进行工件新一轮的堆垛。此方案的优点在于可以通过设计工作台的旋转角度和工作台的模型，可以增加几个人工堆垛工位进行堆垛。比如将工作台设计为圆形，每隔120度设置一个工位，这样就可以实现两个人工堆垛工位和一个机械堆垛工位的互换，这样做的好处在于可以减少工人的劳动强度。若是单个人工堆垛工位进行操作，就必须限制机械手抓取的速度不能过快，否则会导致机械堆垛工位的工件已经过少或者已经抓取完毕，而人工堆垛工位还没有放置足够数量的工件，这样便降低了生产效率。此方案的缺点在于对于两个工位的互换，工作台在旋转的过程中需

7、要占用到较大的空间，并且旋转时产生的离心力，对于堆垛的轻型薄片可能存在一定的影响，这样就必须要求在旋转时的速度不能过快，在一定程度上会影响加工成产的效率。方案二：本方案的初步构思如图：1、15电动机 2联轴器3、8、9、13角接触球轴承 5水平工作台6水平丝杆 7丝杠螺母10导杆 11垂直丝杆12丝杠螺母 14超越离合器在本设计中有两个方向的运动，分别是水平方向的运动和垂直方向的抬料机构的运动，在水平方向，伺服电机1为动力源，且电机是间歇转动，当抬料机构运动时水平电机不转动。电机的运转由计算机控制，即水平工作台5的移动由计算机控制，电机轴1通过联轴器2带动滚珠丝杠轴6旋转，两轴之间的传动比为1

8、，再由滚珠丝杠副两端采用角接触球轴承3、8来支撑。在垂直方向的抬料机构，当工件由堆垛工位抬送到抬料工位时，抬料机构运动，机械手取走工件后，抬料机构将自动将堆垛工件太高，抬料机构的动力源是伺服电机16，在机械手抓取工件时抬料机构不运动，垂直电机是断续转动的，用计算机控制电机的转动，垂直电机16通过联轴器15带动滚珠丝杠轴11旋转，两轴之间的传动比为1，滚珠丝杠螺母12再带动垂直工作台运动，将堆垛工件抬高一定高度一边机械手取料；在垂直方向，滚珠丝杠副由于传动效率高，不能自锁，如果不见重量没有平衡，必须防止当传动停止或伺服电机断电后，因部件自重而产生的逆转动。本设计采用了超越离合器14防止滚珠丝杠副

9、逆转。另为了节省空间和降低成本，采用的支撑件事铝合金素材。以上便是对总体设计的构思。方案三：此两工位托板交换系统用于典型的四轴联动的机床中，即主轴X、Y、Z的移动和B轴（转台轴）的转动中，安装于机身的前部。分析回转托板交换系统的托板交换过程为：托板抬起一托架回转一托板落下。托板的回转是利用凸轮机构来实现的。凸轮机构整体的回转过程如下：凸轮机构由两条曲线形的凸轮槽构成，其每条凸轮槽的起点和重点之间角度为180度，图1是凸轮起始位置的剖面图，在图示中，从动件滚子由位置1运动到位置2，即可完成工作台B与A的一次交换。具体是液压油通过油孔进入液压缸中，推动活塞由所示箭头的方向从下向上运动（活塞与凸轮通

10、过螺栓联接）；从动件滚子至于凸轮槽中并通过套筒孔与套筒固定在一起，套筒同时又和托架相固定；当凸轮由下向上运动时，从动件滚子必然要沿凸轮槽的轨迹运动，如图1所示1位置到如图2所示位置（托板顺时针转过90度后的剖面图，此时工作台A、B是垂直于纸面的），然后再运动到如图2所示2位置，即沿凸轮的轨迹转过半个圆周，最终带动托板（托架和工作台）回转运动180度，完成工作台B与A的一次交换。工位是指为完成一定的工序内容，一次装夹工件后，工件（或装配单元）与家具或设备的可动部分一起相对刀具或设备固定部分所占据的每一个位置。凸轮上设计有可旋转180度的轮廓线，能保证每交换一次即回转180度后，工作台换个转台通州

11、，并且当升降油缸将工作台下降以后，工作台的雏形定位销能准确无误地与转台重合。设计两个凸轮槽，为了使两个从动件滚子在两个工作台的方向带动托板的旋转。再一次交换过程中，凸轮机构只能从位置1到位置2或从位置2到位置1，图1所示只能从动件滚子从位置1到位置2，待加工完成后，进行第二次交换时，活塞和凸轮向下运动，从动滚子则逆时针从位置2到位置1，即返回到原位置。液压系统：根据两工位托板交换系统结构原理的交换过程 (托板抬 起一托架回转一托板落下)设计了控制过程图。如图 3所示。 将两工位托板交换系统设计为一个靠液压系统完成整个旋转系统的控制。由结构交换原理可知：两工位交换系统总共可分为三个油路块：托板的

12、夹紧油路、托板架的升降油路和托板交换架回转油路，如图 3所示，虚线包括的部分。这三个油路分别用于托板夹紧、托板的升降和托板架回转。整个系统是油箱通过回油过滤器，如图3中1所示、压力表如图3中3所示和压力开关如图3中2所示，将分为三路进行托板的夹紧、升降和回转。 (1)托板的夹紧油路是一个二位四通电磁换向阀，如图3中8所示、叠加式液控阀，如图3中5所示、叠加式减压阀，如图3中7所示、压力表和压力开关，如图3中6所示、和压力继电器，如图3中9所示，控制托板夹紧。托板的夹紧主要是用于油缸拖动托板上升之前，先使托板和工作台夹紧才能平稳的上升，避免晃动。 (2)托板架的升降油路由一个三位四通电磁换向阀，

13、如图3中10所示、叠加式节流阀，如图3中11、12所示和叠加式液控阀，如图3中l3所示，控制托板交换架抬起落下。油缸的上升主要为了使工作台的锥形定位销从转台销孔中抬起，避免台面的损伤。油缸的下降主要为了使工作台的锥形定位销放人转台的销孔中，便于准确定位，精确加工。 (3)托板交换架回转油路由一个三位四通电磁转向阀，如3中l4所示和一个叠加式单向阀控制，如图3中l5所示，托板交换架回转油缸，叠加式双向阀，如图3中l6、l7所示，用于调节 托板交换 180度速度的快慢。托板交换系统的液压动力装置是由一个装有液压油的油箱、通过电机带动的压力泵供给系统的溢流阀、系统的蓄能器以及压力油路组成。其中系统的

14、溢流阀用于设定液压系统的压力，是压力在所需的压力范围 ；系统的蓄能器 能将系统的压力波动减到最小；回油截止阀供维修，调整时把系统的压力降至零；压力表用于观察压力情况；回油过滤器是为 了过滤油液杂质保持油液清洁；压力继电器用于压力系统的监控；电磁换向阀是由液压机械中电气元件发出信号来实现油流的沟通、切断和方向变换，油路系统的卸荷，升压等。研究结果分析以上对于人工堆垛工位和机械堆垛工位两工位的交换总共列举了三套方案，每一套方案都有各自的优缺点。第一套方案缺陷在于要求的工作台体积较大，经济型不理想，在工作台旋转的时候或者工作台突然停转的时候产生的离心力可能使堆垛的工件不稳定，也影响了加工的效率，增加

15、了加工成本。第二套方案工作台总体体积较小，很大程度上节省了空间，降低了生产成本。但是该方案为了增加工作台的稳定性，比如在工作台突然断电时或者突然停止时为了防止工作台逆转而增设了超越离合器，等等诸如此类，在一定程度上也增加了工作台的制作成本。第三套方案整体采用液压传动，工作台整体结构较为简单，便于装卸维修，在交换过程中较为稳定，且整体的生产成本不高，加工效率也能够在一定程度上得以保证。结论根据以上的研究结果分析，从降低生产成本和提升加工效率等几个方面综合考虑，第一套方案较为不成熟，第二套方案和第三套方案都有较大的可取之处，从生产成本考虑，本课题选用第三套方案来实现人工堆垛工位和机械堆垛工位之间的互换。参考文献1. 张春林 机械创新设计 北京：机械工业出版社，19992. 曲继方 机构创新原理 北京：科学出本书，20113. 杨家军 机械系统创新设计 武汉：华中理工大学出版社，20004. 黄纯颖 机械创新设计 北京：高等教育出本社，20005. 黄靖选 机械设计学 北京：机械工业出版社，19996. 吴宗泽 机械结构设计 北京：机械工业出版社，19987. 杨雁斌 创新思维法 上海：华东理工大学出版社，2000专心-专注-专业