定截距式型点阵式短轴类上料仓零件设计.doc
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1、目 录第一章 绪论11.1自动生产线概述11.2自动生产线的发展方向及应用领域11.3料仓的提出背景51.4料仓的组成及作用51.5本文的主要内容6第二章 定截距式点阵式轴类零件上下料仓设计的传动系统设计82.1料仓设计的设计的关键因数82.2轴类料仓设计的传动方案设计102.3定截距式点阵式轴类零件上下料仓设计的驱动电机选择13第三章 定截距型轴类零件上下料仓的主体部分结构设计163.1定截距型轴类零件上下料仓基体的结构设计163.2定截距型轴类零件上下料仓传动链装置设计173.3定截距式轴类料仓的工装设计183.4定截距型轴类料仓检测装置的设计19第四章 基于solidworks软件进行定
2、截距式轴类料仓建模及装配214.1 solidworks软件建模与装配概述214.2 基于SolidWorks软件进行工装的建模设计224.3运用SolidWorks软件进行零件装配23结 论26参考文献27致 谢28附 录29定截距式型点阵式短轴类零件上料仓零件设计摘要: 料仓是应用于机床上下料系统,针对于机床上下料中的桁架自动化上下料系统,本文针对于桁架机床加工自动生产线生产的通用轴类零件,设计出一套应用于轴类零件的机床加工自动化生产线的重要组成部分料仓。基于机械设计及相关理论的研究,设计了定截距式轴类料仓,正确的计算出了电机的参数,实现了电动机型号的合理选择,同时对定截距的轴类料仓的结构
3、进行了设计,实现轴类零件的定位与存储。为桁架机械手在轴类的零件的抓取的通用化存储功能。关键词:定截距式料仓;电机参数的选择;轴类类零件Set the intercept type axial parts top and bottom silo designAbstractBin is applied in the machine tool feeding system, automatic up-down material for machine tools and materials of the truss system, this paper in truss machine autom
4、atic production lines of universal shaft parts, design a set of application in the shaft parts of machine tool processing is an important part of the automatic production line of bunker. Based on the research of mechanical design and related theory, design the intercept type axial bin, correctly cal
5、culate the parameters of the motor, has realized the motor model of rational choice, at the same time on the axial intercept silo design, the structure of shaft parts localization and storage. For truss manipulator in axial parts of grab the generalization of storage capabilities.Keyword: Set the in
6、tercept form bin; The selection of motor parameters; Axial parts沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章 绪论第一章 绪论1.1自动生产线概述自动线是工业发在到一定水平后形成的产物,是工业发展的基本体现。自动化生产线应用的行业较为广泛,例如机械制造、电子信息、石油化工、食品制药、汽车生产这些领域均有自动线的应用。可以说现在的各行各业越来越离不开自动线,自动线在整个工业的及其他的领域的地位越来越显著。自动生产线是按照零件的工艺特性将工艺设备、辅助装置按照工序的要求连成一体的自动工作的机电一体化装置,并通过气动、液压、电机、传感器及控制
7、系统,使得各部件的可以通过PLC控制,实现信号的互相传送,从而使设备按照约定的流程进行工作,实现合格零件的生产加工。自动生产线的运行具有高度的自动化、统一的控制系统、严格的生产节拍等特点,这些特点与科技的进步是分不开的,各行业的发展技术为自动化生产线发展提供技术支撑,如图1.1所示。图1.1自动线的支撑技术1.2自动生产线的发展方向及应用领域1.2.1汽车领域的应用自动生产线在汽车企业的应用是最为常见领域之一,自动生产线可以实现汽车车身的焊接、汽车车身的喷涂、汽车座椅的安装、汽车挡风玻璃的安装等,既提高汽车生产效率的,又降低了企业的人力成本,更重要的是获得了更高品质的汽车。如图1.2所示,为自
8、动生产线在某汽车厂整装车间的应用。图1.2 自动生产线在汽车整装车间的应用1.2.2酒品领域的应用自动生产线在酒品领域也有所应用,可以实现瓶装酒品的罐装、酒瓶的封装、酒品的标签自动贴纸等工作,减少了企业里大大减少了人员使用,同时降低企业的人力资源成本,提高了效率,获得了更稳定的产品质量。图1.3是自动化生产线在酒品行业的应用。图1.3自动生产线在酒品企业的应用1.2.3机床加工自动线领域的应用机床加工自动化生产线的形式主要有以下三种:(1)关节式机床加工自动化加工生产线关节式机床加工自动生产线系统由若干台关节机器人、若干台数控机床、一台角向定位机、清洗站和上下料道组成,以完成工件三个工序的自动
9、化生产。如图1.4所示,机器人配有气动夹手,输送线用于传送毛坯至上料工位定位好,便于机器人过来夹取,线体上安装有感应开关用于判断毛坯是否到位和缺料报警开关,输送线还装有搁料挡停装置与满料报警装置等。图1.4 桁架式机床加工自动生产线系统(2)桁架式机床加工自动化加工生产线桁架式机床加工自动生产线系统主要由钢结构桁架机械手、若干台数控机床(也可以是单台)、上料仓料仓、下料仓、若干套翻转站、定位站及外围防护等组成,以完工件的自动化加工。如图1.5所示,机械手配有气动夹手,上料仓用于传送毛坯至上料工位定位好,便于机械手过来夹取,料仓上安装有感应开关用于判断毛坯是否到位和缺料报警开关,下料仓还装有满料
10、报警装置等。图1.5 桁架式机床加工自动生产线系统(3)复合式机床加工自动生产线系复合式机床加工自动生产线系统将桁架式与关节式相结合的产物。复合式主要由若干台关节机器人、若干台数控机床、机器人伺服滑台、上料道、下料道及外围防护等组成。如图1.6所示机器人手爪实现工件精确定位,机器人伺服滑台用于拖动关节机器人在两台加工机床之间移动,增大机器人的运动范围。上下料道均安装有感应开关用于判断工件是否到位、缺料报警功能以及满料报警功能。图1.6 复合式机床加工自动生产线系统机床加工生产线系统主要由机械手系统、数控机床、料仓、工序翻转站、工件自动识别系统(选配)、在线测量机(选配)等一系列自动化设备组成。
11、通过总控系统进行控制,机床自动加工生产自动线安装多种传感器,能够得知机床机床加工自动线的工作状态,从而实现工作动作顺序进行,该过程完全借助于控制系统与传感器信号的交互。机床加工自动生产线可以实现单台机床、加工单元、流水线和柔性加工单元的机加工自动化。加工典型零件如下所示:图1.7 机床加工生产线加工典型零件机床加工自动加工生产线系统可以实现所有工艺过程的工件自动抓取、上料、 下料、装卡、工件移位翻转、工件转序加工等,能够极大的节约人工成本,提高生产效率。特别适用于大批量、小型零部件的加工,如汽车变速箱齿轮、轴承套(座)、刹车 盘、金属冲压结构件等。1.3料仓的提出背景 用机床加工自动化生产线系
12、统代替人工上下料系统可以摆脱工人劳动强度大、容易产生事故、效率低、无法实现大批量生产。从机床的加工自动化生产线的组成可以看出料仓是机床加工自动化生产线必要的组成部分之一,本文所提出的料仓是应用于机床上下料系统,针对于机床上下料中的桁架自动化上下料系统,本文针对于桁架机床加工自动生产线生产的通用轴类零件,亟待设计出一套应用于轴类零件的机床加工自动化生产线的重要组成部分料仓。1.4料仓的组成及作用 1.4.1定截距式点阵式轴类零件上下料仓的组成 通用的料仓一般有主体支撑装置、装料装置、定位装置、驱动装置、检测装置等部分所组成,如图1.8所示。图1.8 料仓的组成示意图(1)主体支撑装置主体装置主要
13、作用对装料装置以及其他的零部件的支撑,支撑部件一般会采用冷拔钢管型材、高强度的铝型材等材料进行加工组装。材料方便直接获取缩短了非标设备生产。(2)装料装置装料装置的形式是多种多样的,有斗式装料装置、转盘式装料装置、单杆式的装料装置等。无论是何种形式,装料装置的作用是对物料的存储。实现一次上料可以实现一段时间的自动化生产,节省人员的应用。(3)驱动装置料仓的驱动装置的作用使料仓或工件能够按照预定的方式进行运动,驱动装置方式一般可以分为液压式驱动装置、电机驱动的方式、气动的方式驱动等方式进行驱动,实现不同的运动形式的运动。(4)检测装置由于料仓不是独立的存在的,料仓需要与上料系统、数控机床、翻转站
14、、定位站等辅助设施进行信号的互联互通。因此,料仓需要具有检测系统当工件到已定位,信号传达至总控系统后,系统会向上下料系统发出取料系统,取料系统会做出相应的动作,检测装置是料仓的必要的装置。(5)定位装置定位装置用于实现在上下料系统在抓取前定位,保证机械手抓取准确保证后续的工作准确进行。所以定位装置也是料仓关键的组成部分之一。1.4.2料仓的作用 据统计,普通的机床加工中辅助生产时间平均占零件生产的时间的40%50%,提高零件加工生产效率,可以从降低辅助时间的长短用以提高机床加工的生产效率。机床加工自动生产线的诞生,大大的摆脱了辅助时间制约生产效率的问题。为了提高机床加工自动线设备利用率,料仓在
15、自动线中的存料能力就起到了非常重要的作用,具有较高能力的存料的料仓可能需要几小时才更换料仓中的料,当换料是有的自动生产线可能需要停机换料,这无疑降低机床的加工效率。料仓的作用除了可以提高机床加工自动生产线的设备利用率之外,还可以降低企业人员数量,降低企业的人力资源成本的耗费。1.5本文的主要内容 本文的设计主要围绕轻型轴类形状零件料仓设计进行展开的,从轴类料仓的研究背景入手,逐步的对轻型轴类形状料仓进行方案设计、运用solidworks软件进行料仓的结构设计具体的章节安排如下:第一章 绪论 第二章 定截距式点阵式轴类零件上下料仓设计的传动系统设计 第三章 定截距式点阵式轴类零件上下料仓的主体部
16、分结构设计 第四章 基于solidworks软件料仓设计的建模及装配 第五章 结论 29沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章 定截距型轴类零件上下料仓设计的传动系统设计第二章 定截距型轴类零件上下料仓设计的传动系统设计 2.1料仓设计的设计的关键因数(1)生产规模和自动化程度本文的生产目标为年生产50000件该零件,零件的生产属于大批量单一化生产形式,零件如图2.1所示,生产线的设备要求为自动化生产,要求料仓的存料时间需要保证换料时间需要大于50分钟。图2.1 零件成品图纸(2)毛坯状态:65205mm为直径为65mm的棒料,下料长度为205mm的圆棒料通过锯床下料,并在钻机上打轴两端的合适
17、大小的中心孔 材料:钢 重量:5.3Kg(毛坯件)(3)成品要求:成品的圆柱面上不允许出现接刀痕。(3)零件加工工艺的编制结合零件的技术要求,对该零件编订加工工艺,将该工件的生产工序分为三序,如图2.2所示。考虑到零件的最终外圆表面不能有接刀痕存在,因此,前两道工序分别采用普通三爪卡盘装夹工件切削一半外圆和端面,最后工序采用双顶尖机构顶紧精加工工件的外圆面,将上两序粗加工所形成的工序所形成的接刀痕去除,达到加工表面的要求。工序的具体形式如图2.3所示。图2.2 OP10、OP20、OP30工序图根据上述的加工工艺将加工设备及加工节拍统计,形成表2.1所示的加工工艺节拍。 表2.1所示的加工工艺
18、节拍工序号机床名称加工节拍 /s机床数量1数控车床5912数控车床5913数控车床641注:加工节拍中不含机械手上下料时间(4)自动线机械手动作时序及节拍表2.2所示的轴类机械手的换料工艺节拍机床的加工自动线的单件的加工节拍为单序的最大时间与机械手的换料时间总和,即机床加工自动化生产线的单件的加工节拍为,所以需要至少设计的工位数为:个,将链板上工位设计为38个。2.2轴类料仓设计的传动方案设计 2.2.1轴类料仓形式确定从轴类料仓的驱动形式上分为很多种,但是市面上组要有两种形式的轴类料仓分别为重力式料仓和定节距式料仓分别应用在轴类零件的储料功能,二者都具有较为广泛的应用,但是二者的应用场合有极
19、大的区别。(1) 重力式轴类料仓料仓具有双排料道,人工将毛坯的棒料摆满两排料道,毛坯棒料在重力的作用下滚到最低,在最低点的位置处有顶料机构将改毛坯的棒料提升到一定的高度,同时具有定位装置将毛坯的棒料定位到固定的上料位置,料仓并发出向机械手发出完成信号,等待机械手的抓取。两排料仓上的每一次个棒料依次被机械手抓取,料仓具有满料及缺料报警功能,重力式轴类料仓的示意图如图2.3所示。但是重力式轴类料仓有应用缺陷:轴类零件是等圆柱的棒料,圆柱外表再加工之前具有较好的圆柱度,能够保证工件能在重力的作用下能够顺利的滚到料仓的底部,该料仓经常由于物料两端面不平整而出现卡料现象导致生产线报警,使得生产无法顺利进
20、行下去。需要重新调整料仓的倾斜角度,虽然调整也保证不了下次不出现卡料现象的发生。图2.3 重力式轴类料仓示意图(2)定节距上下料仓料仓采用带工装定节距直线上下料料仓。料仓动作过程如下:空置的料仓启动后,上下料道会自动的移动至移下料位,当上料道发出上料准备完成的信号,等待机械手下来抓取料。机械手抓取一个毛坯后,料道运动一个工位,使机械手抓取下一零件运动到位,等待机械手抓取料,待毛坯全部加工完成后,料道发出警告,由工人进行下一轮的上料,定节距式轴类料仓的形式如图2.4所示。图2.4 定节距式轴类料仓示意图定节距轴类料仓较重力式料仓具有不存在卡料的缺陷,可以根据轴类的具体形状设计料仓的工装的形状,可
21、以适用于各种类型的轴类零件,但是价格相对于重力式轴类零件上下料道的较高。本文所用的零件的毛坯是粗糙的表面,如果选择重力式轴类料仓极易发生卡料的现象的发生,所以选择定节距式轴类料仓的形式进行设计。2.2.2轴类料仓传动方案的确定定节距式轴类料仓驱动方式采用变频电机驱动,经过涡轮蜗杆减速器减速后,在经过联轴器将转矩传递给链轮的轴传递给链,链上安装链板,链板上安装满足轴类零件的定位的工装,定节距式轴类料仓的运动原理图如图2.5所示。从而实现工装与工件一起运动到上料位。在毛坯的上料位和机械手的上料位均安装接近式传感传感器,用以检测工件的到位。图2.5 定节距式轴类料仓运动原理图定节距式料仓工作原理:定
22、节距式轴类料仓具有手动式模式和自动模式,二者可以相互切换,在机床加工自动线人工上料时,将定节距式轴类料仓切换到手动式,此时料仓和系统间没有交互,上料人员站在毛坯的上料位每上一个工件,按一下移动下一工位按钮,直至定节距式料仓上满料位置。装满料仓后,将料仓切换到自动模式,自动模式与机床加工自动化生产线之间有交互,料仓的链板在电机的驱动下,向机械手抓取工位移动,当机械手上料工位边缘的传感器检测到工件到位,此时传感器向总控系统发出工件到位信号后,电机停止转动,于此同时机械手移动到机械手抓取工位,实现工件的准确抓取。当机械手完成取料后,机械手上料位处的传感器信号消失,系统会给定节距料仓发出移动信号,电机
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