双工位自动送料架设计.pdf
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1、I 摘要 波纹管技术取得了快速的发展,波纹管已广泛应用于机械、仪器、军工等领域。根据使用场合和不同的需要,波纹管对这些零部件有着不同的要求。当前,对于波纹管制造工艺技术中所使用的机械装备的研究还没有形成标准化和通用化。我国对塑料波纹管的生产及应用虽然起步较晚,但在塑料波纹管生产技术已达到或接近世界先进水平。1989年,大连塑料研究所在国内首先成功研制了双壁波纹管机组,造价仅是引进设备的四分之一左右,性能达了世界先进水平,填补了国内空白。双壁波纹管规格从 3mm到 160mm不等,外壁呈波纹状,内壁呈平滑状,由于采用了异形断面的力学结构,有良好的承受外部载荷能力;因此具有抗压、较高环刚度等机械性
2、能。管材质轻,其壁 厚为平壁管的 1/2-1/3,线密度比同规格的平壁管轻 40%-50%,节省原材料降低了成本,由于内壁呈平滑状,输送液体压头损失小,节约动能源。该成 型机组变换机头和成型模块可以生产不同规格的单壁、双壁波纹管。本文通过研究分析波纹管制造工艺技术,设计了一种应用于将波纹管卷绕送料的高质量、高效益的波纹管双工位自动送料架设备。本文对双工位自动送料架的传动系统、卷绕装置、下料装置、旋转移位装置以及该设备的总体结构进行了详尽的设计计算。本次设计采用了电机作为原动机驱动设备进行旋转移位,使用启动装置实现了下料机构,将波纹管卷绕成一定的盘状,机械设备自动卷绕的波纹管外形尺寸更加规整,操
3、作方便,可靠性高,加工效率高,实现了波纹管制造企业的机械自动化生产,对提高生产效率、降低工人劳动强度具有十分重要的现实意义。关键词:波纹管;卷绕;送料;II Abstract This article discussed in the existing processing conditions of hydraulic cylinder liner completed in the hole processing,namely the deep hole processing,puts forward the lathe reforming scheme.Briefly introduces
4、 the general situation of the deep hole,deep hole processing system composition,deep hole processing system of common device,deep hole processing of common problem.So far,the deep hole processing machine tool little,ordinary lathe dont have the function of the deep hole processing,therefore,the ordi
5、nary lathe C620-1 modified for the deep hole processing machine tools and has far-reaching significance.Key words:the deep hole processing;lathe transformation;feed mechanism;drillingIII 目录 摘要.I Abstract.II 目录.III 第 1 章 绪论.4 1.1 国内外研究现状.4 1.2 本文研究内容及方法.5 第 2 章 双工位自动送料机总体设计.7 2.1 设计任务分析.7 2.2 非标设备概述.
6、8 2.3 气动系统概述.8 2.4 拟定设计方案及传动形式.14 第 3 章 双工位自动送料架详细设计.16 3.1 气缸的选择.16 3.2 气动系统其它元件的选择.16 3.3 机械结构部分设计.18 3.4 链传动的设计.19 3.5 卷绕电机的选择.22 3.6 回转轴承的选择.23 3.7旋转移位电机的选择.24 3.8小齿轮的校核计算.25 3.9从动轴的设计计算.27 第 4 章 双工位自动送料架安装与调试.31 4.1 双工位自动送料架的安装.31 4.2 双工位自动送料架的调试.32 4.3 双工位自动送料架的使用与维护.32 总结.36 参考文献.37 本科论文 双工位自
7、动送料架 4 第 1 章 绪论 1.1 国内外研究现状 波纹管是指用可折叠皱纹片沿折叠伸缩方向连接成的管状弹性敏感元件。波纹管在机械装备业中应用广泛,主要用途是作为液体输送元件或压力测量仪表的测量元件,将压力转换成位移或力。波纹管具有弹性,在压力、轴向力、横向力或弯矩作用下能产生位移。波纹管主要包括金属波纹管、波纹膨胀节、波纹换波纹管、膜片膜盒和金属软管等。金属波纹管主要应用于补偿管线热变形、减震、吸收管线沉降变形等作用,广泛应用于石化、仪表、航天、化工、电力、水泥、冶金等行业。塑料等其他材质波纹管在介质输送、电力穿线、机床、家电等领域有着不可替代的作用。波纹管是一种带横向波纹的圆柱形薄壁弹性
8、壳体,其生产历史已有一百多年。直到第二次世界大战时期,才用作仪器、仪表的弹性敏感元件和各类管道的联结元件,现已广泛用于矿山、石油、化工、冶金、电力、热力、航海、航天等工程设备中,起密封、吸振、降噪、储能、热补偿和介质隔离作用。波纹管有多种形式,就波的形状而言,以 U 型波纹管应用最为广泛,其次还有 C型、型、矩形和 S型等;就层数而言,则分为单层和多层波纹管;另外还可以根据是否带有加强环来将波纹管分成有加强型波纹管和无加强型波纹管两种形式。一般情况下,在大变形和低压状态下较多采用 U 型波纹管,而在小变形和高压下采用有加强环的波纹管。而对于 型波纹管,在内压作用下,弯曲应力小,不易发生平面失稳
9、,因此特别适用高压力、小变形、大口径的场合。波纹管主要制造方法有滚压、冲压和液压成型法。在剖分模中采用液体作为成型介质的多波成型法是目前一种先进的工艺方法之一,它具有成型快、节约原材料、加工简单等优点,广泛用于中、小直径波纹管的制造。而对于大直径的波纹管,通常采用滚压法制造。随着波纹管的应用范围逐步扩大,波纹管的制造技术也日臻成熟,波纹管的力学性能研究也从工程近似计算、解析法向有限元为主的数值计算发展。近年来,我国逐步自主设计开发并使用系列化的波纹管自动化制造设备提高波纹管制造精度和生产效率,降低劳动强度,减少劳动力成本,提高自动化生产水平12。当前,就波纹管的使用前景来看,塑料波纹管市场潜力
10、巨大,商机无限。塑料波纹管一般应用在机床机械以及电箱控制柜的走线连接上,而且有塑料和它配套使用。这种管子的应用范围很广泛,塑料波纹管的生产制造工艺主要有以下几种:本科论文 双工位自动送料架 5 1、液压成形波纹管。液压成形波纹管是塑料波纹管中最常见的一种成形方法。这个方法利用的主要原理是利用管坯中的液压的压力,它是管坯在限制的环中慢慢的胀形,等到沿环开始出现曲阜之后,慢慢的压缩到我们所需要的长度。使用这种方法比较多的是小直径的波纹管。2、机械胀形波纹管 这种方法采用的是在管坯内部的扩胀的胎具,它会逐个的压成波纹形状的,初步的成形之后,再利用内外锟精压定制成功就可以了。3、沉积成形波纹管 这个工
11、艺使用的方法是电沉积方法,利用电沉积方法把波纹管的材料慢慢的沉积在芯模上,然后再将芯模溶蚀掉。这种波纹管的材料一般会使用比较柔软的纯镍金属材料,而且还是无孔的。因此这种波纹管可以耐得住高真空,也能进行焊接。但是膨胀的节柔性段不适合使用这种波纹管。主要的原因是这样成本会很高的,不实惠。4、滚压成形波纹管 滚压成形这种方法主要应用于加工一些大型的波纹管。主要的依靠管坯中的成形轮滚压成的。我们在滚压的时候可以单波纹的滚压,也可以不是单波纹的滚压,可以一次性装置好几个波纹一起滚压。1.2 本文研究内容及方法 本课题要求设计的内容为波纹管生产制造工艺流程过程中卷绕波纹管成形的双工位自动送料架的结构及控制
12、系统的设计。在确定双工位自动送料架的原理设计方案前,需要完成原理设计图;并选择双工位自动送料架有关零件部件及说明;然后完成双工位自动送料架结构设计及有关计算。双工位自动送料架是波纹管制造工艺中广泛应用的自动化生产设备,其主要作用是用于卷绕已经生产成形的波纹管,并通过切断装置将波纹管截断,使波纹管包装成形。由于波纹管具有弹性,其卷绕机构可以使用电动机带动装盘,使波纹管绕成盘状。本文所设计的双工位自动送料架的结构可分为卷绕装置、旋转移位装置、下料装置以及控制器等四个部分13。研究波纹管理生产工艺技术以及双工位自动送料架,对于提高波纹管生产自动化水平具有十分重要的意义。目前生产中使用的双工位自动送料
13、架控制系统存在着定时不准确、可靠性差、旋转移位间歇时间设置不合理等问题。研究双工位自动送料架准确控制系统,开发新技术和新产品,是本文设计中的关键技术问题。本科论文 双工位自动送料架 6 为了解决以上问题,控制系统设计为主要有两个功能,一是定时功能,在开启双工位自动送料架后,经过一定时间待切断波纹管后,双工位自动送料架自动旋转移位;二是间隔控制功能,在波纹管下料期间,每隔一定的时间将已卷绕成盘状的波纹管压紧,同时装盘每次转过所设定的角度,周而复始,直到定时间到,气缸动作,将波纹管从双工位自动送料架上卸载下来。控制器又分为机械定时、电子定时和最新的以 PLC为核心的控制器三种。由于 PLC的可编程
14、性,不仅定时准确,间隔时间和投料持续时间可随时调整,而且有一定的智能性,操作简便,维护方便,可随时对间隔时间以及卷绕持续时间进行调整。13 本科论文 双工位自动送料架 7 第 2 章 双工位自动送料机总体设计 2.1 设计任务分析 本次课题以波纹管制造技术中卷绕送料工艺为研究对象,设计一种将波纹管卷制成盘状的一种高质量、高效益的卷绕送料非标设备。本文对双工位自动送料架的传动系统、旋转移位装置、下料装置以及卷绕送料机的总体结构进行了详尽的设计计算。本次设计采用了较为简单的传动形式,在该结构中旋转移位装置通过一个电机驱动,卷绕装置也使用电机作为原动机,并通过链传动将动力传递到卷筒上,将波纹管按照一
15、定的规则卷绕成形。卷绕的波纹管理规格整齐,精度可靠,操作方便,加工效率,实现了波纹管制造企业的机械自动化生产,对提高生产效率、降低工人劳动强度具有十分重要的现实意义。接到设计任务需求以后,可以明确本设备所需要设计的是一台非标机械设备,顾名思义,即区别于普通通用机械设备,是没有标准的设备,是根据实际功能进行全新设计或者改进设计的设备。非标设备具有市场需求量小,专业用途大等特点。而本文的设计重点在于实现波纹管卷绕送料的设计。根据本次设备设计的任务,可将设计认为分为两个方面的设计,即机械传动系统部分、气动系统部分设计,本设备气动系统部分运动机构较为简单,只有上下料动作,仅需一个气缸即可完成。机械结构
16、运动机构较为复杂,不仅要完成自身的旋转移位,还要完成卷绕波纹管理的动作,具体的动作形式可通过PLC控制系统进行控制。气压传动和控制是生产自动化和机械化最有效的手段之一,一般地,气动系统具有以下优点:1、气动装置结构简单,轻便,安装维护均非常简便,使用安全。2、气动系统采用空气作为动力,非常清洁,成本低廉。3、输出力及工作速度非常容易调节,且速度快。4、可靠性及寿命都很高,通常一个亚德客的电磁阀的寿命可以达到3000万次。5、空气具有可压缩性,因而可储存能量,实现集中供气,在一定条件下气动装置具有自保持能力。6、气动控制具有防火、防爆、防潮灯能力,更适合在高温环境工作。在了解了各种控制系统的优缺
17、点之后,本次设计决定采用 PLC和气动系统的控制方式对设备进行控制。本科论文 双工位自动送料架 8 2.2 非标设备概述“非标设备”就是非标准设备,不是按照国家颁布的统一的行业标准和规格制造的设备,而是根据自己的用途需要,自行设计制造的设备。且外观或性能不在国家设备产品目录内的设备。“非标设备”就是非标准设备,不是按照国家颁布的统一的行业标准和规格制造的设备,而是根据自己的用途需要,自行设计制造的设备。且外观或性能不在国家设备产品目录内的设备。非标设备具有广泛的应用,其设计步骤和所需要的几个条件主要有以下几个方面。一、完全的了解消化加工产品的基本要求,找出所有能提高产品质量的方法和工艺,特别要
18、考虑其它先进的生产工艺。二、对已在老式工艺生产的产品。放下你的架子,不仅仅和技术人员沟通,要找实际的操作制造工人沟通,了解实际生产过程中的问题和想法,常常会有意想不到的收获的。三、分析初步设计方案所需要的条件。产品生产工艺、制定设备技术参数、明确所能承受的综合制造成本、对比传统制造工艺的综合性能等,尽可能详细。四、初步设计方案,主要要体现设备的可行性和制造成本。五、设备的设计:1、明确产品的加工流程。优化合并多余的步骤,制定最合理的加工流程图。2、选择理想的加工方位。注意事项:安全、人性化、设备的清洁、设备组合的可能性等。本人认为是非标设备设计最主要的步骤,已经体现了设备的优和差。3、主功能件
19、和辅助功能件的设计,计以第 2条为基本依据。注意:各功能件的寿命、维护以更换易损件不影响设备性能为依据。4、功能件的合理组合。注意事项:合理的考虑升级的可能性和通用性。我们毕竟不希望专用专用,其它一无用处的。5、设备主体的设计,以设备钢性为依据,美观为理念。6、线路和管路的布置。别让他破坏了设备的美观。7、设备的优化,不用多说了,最需要时间但很多设计者最不愿意花时间和精力的地方。要求在设备完工那一天还需不断优化。8、控制部分,时间很充足,不容忽视的关键部分。设计简快明了大方,避免控制故障率。设备的有些控制故障真的是很冤枉。9、简单实用的控制面板。如果用不锈刚雕刻,美观耐用。2.3 气动系统概述
20、 气动技术,全称气压传动与控制技术,是生产过程自动化和机械化的最有效手段之一,本科论文 双工位自动送料架 9 具有高速高效、清洁安全、低成本、易维护等优点,被广泛应用于轻工机械领域中,在食品包装及生产过程中也正在发挥越来越重要的作用。气动系统由气压发生器、气源处理元件、控制元件、执行元件和辅助元件组成,典型气压传动系统如图1 所示。气压发生装置即能源元件,它是获得压缩空气的装置,其主体部分是空气压缩机或真空泵,它将原动机供给的机械能转换成气体的压力能。空气压缩机有容积式和速度式两种,真空泵有回转式和喷射式两种。气动系统的能量元件一般设在距控制、执行元件较远的压气机站内,用管道远距离输送。近年来
21、也有小型低噪音压缩机或增压泵设置在控制、执行元件的近旁,实行单机单泵供给或局部加压。回转式真空泵一般安装在控制和执行元件近旁,而喷射式真空泵一般尽量安装在吸盘真空执行元件附近,以减少真空容积,节省空气消耗量。气源处理元件主要是净化压缩空气的净化器,有过滤器、干燥器等。控制元件是用来调节和控制压缩空气的压力、流量和流动方向,以便使执行机构按要求的程序和性能工作。控制元件分为压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀和逻辑元件。本科论文 双工位自动送料架 10 压力控制阀包括调压阀、溢流阀、顺序阀等。流量控制阀简单分为节流阀和速度控制阀两种。发现控制阀可分为单向型和换向型两种。逻辑元件分为气动逻辑元件和射
22、流逻辑元件,实现“是”、“与”、“或”、“非”等逻辑功能。气动执行元件是以压缩空气为工作介质,将压缩空气的压力能转换成机械能的能量转换装置。执行元件分为实现直线运动的直线气缸、实现摆动的摆动气缸和实现回转运动的气动马达三大类。1、气动控制元件是用来调节和控制压缩空气的压力、流量和流动方向,以便使执行机构按要求的程序和性能工作。2、控制元件分为压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀和逻辑元件。3、通过控制压缩空气的压力可以控制执行元件的输出力、控制流量可以控制执行元件的运动速度、控制流动方向可以控制执行元件的运动方向。辅助元件包括消除噪声的消声器,提供系统冷却的冷却器,还有连接元件的管件和所必须的仪
23、器、仪表如压力表等。采用气动技术具有显著的优缺点,其主要优点有:1、系统的组装、维修以及元件的更换比较简单(相对液压)。2、易于实现直线运动(相对电、机械)。3、执行元件运动速度快。4、价格低。5、气压具有较高的自保持能力。6、即使压缩机停止运行,阀关闭,气动系统仍可维持一个稳定的压力。7、可安全可靠地应用于易燃、易爆场所。其缺点有:1、刚度低:由于空气有压缩性,气缸的动作易受负载变化和外部干扰的影响。2、稳定性差(体现在速度变化大,位置控制和速度控制精度低)。3、和液压传动相比,输出力小。随着工业机械化和自动化的发展,气动技术越来越广泛地应用于各个领域里。例如汽车制造业、气动机器人、医用研磨
24、机、电子焊接自动化,家用充气筒,喷漆气泵等,特别是成本低廉结构简单的气动自动装置已得到了广泛的普及与应用,在工业企业自动化中位于重要的地位。本科论文 双工位自动送料架 11 气动技术应用的最典型的代表是工业机器人。代替人类的手腕、手以及手指能正确并迅速的做抓取或放开等细微的动作。除了工业生产上的应用之外,在游乐场的过山车上的刹车装置,机械制作的动物表演以及人形报时钟的内部,均采用了气动技术,实现细小的动作。液压可以得到巨大的输出力但灵敏度不够;另一方面要用电能来驱动物体,总需要用一些齿轮,同时不能忽视漏电所带来的危险。而与此相比,使用气动技术即安全又对周围环境无污染,即使在很小的空间里,也可以
25、实现细小的动作。如果尺寸相同,其功率能超过电气。与此特性所带来的需求完全相一致的就是半导体产业。在生产线上,实现前进、停止、转动等细小简单的动作,在自动化设备中不可或缺。在其它方面,如制造硅晶片生产线上不可缺少的电阻液涂抹工序中使用的定量输出泵以及与此相配合的周边机器。另外,虽然气动技术在各工业部门已经获得了广泛应用,但是,在许多应用之间还是存在着相当大差异的。就应用气动技术来说,最基本条件就是要有一台空气压缩机,对已有用于其它用途的空气压缩机的地方,应用气动技术就更方便些。特别是在-些非生产加工部门,如畜牧业、种植业或服装业,情况更是如此。在机器设备制造领域中,大多数场合都有空气压缩机,且气
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