毕业设计（论文）-转台式分拣机中转台装置及控制系统设计（全套图纸）

台州职业技术学院大 学毕 业 论 文（设 计）论文（设计）题目： 系 别： 机电系 专 业: 机电一体化 班 级: 机电0631 姓 名: 学 号: 指导老师: 完成时间: 目 录一毕业设计的目的3二加工零件的分析三加工工艺的编排与分析四结构设计五各部件的计算与校核六整体的液压设计七整体的电气控制设计八毕业设计总结九主要参考资料全套图纸，加153893706一毕业设计的目的毕业设计是学生综合运用所学过的基本理论，基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练，其主目的：（1）培养学生综合分析的解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学过的知识（2）培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法。（3）培养学生正确使用技术资料，国家标准，有关手册图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。（4）培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，面向工作和工程技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。二法兰盘加工的回转工作台设计（一）加工零件的分析如此法兰盘为一个式厂常用件，加工精度要求不太高，但年需求量较大。因此，加工此法兰盘时，首先，需要考虑的问题就是加工的生产效率。1、采用通用机床夹加工此法兰盘时，加工的范围可以进行扩大，可以加工出一系列的法兰盘，但通用机床的调整时间较长，装央与拆卸工件的时间较工，使得法兰盘的加工效率无法进行提高。2、专门化机床的工艺范围较窄，只能加工一尺寸范围内的某一类零件，完成某一种特定工序，但生产效率较通用的机床高。3、专用机床的工艺范围最窄，通常只能完成某一特定零件的特定工序，但专用机床的加工效率是这三类机床中最高的。因此专用机床较为适用了加工此类法兰盘。4、组合机床作为专用机床中的一种与通用机床的专门化机床相比较。（1）组合机床由70-90的通用零部件组成，可以缩短设计和制造周期，而且在需要的时候，还可以部分或全部改装。以组成适应新加工要求的设备就是说组合机床有重新改装的优越性，其通用零部件可以多次重复利用。（2）组合机床是按具体加工对象专门设计的，中以按最佳工艺方案进行加工。（3）在加工零件时，组合机床可以同时从几个方向采用多把刀具对几个工件进行加工，是实现集中工序，提高生产效率的最好途径，这也正是加工法兰盘所需要的。（4）组合机床是在工件一次装夹下用的轴实现多孔同时加工，有利保证各孔相互之间的精度要求，提高产品质量，减少了工件工序间的搬运，改善了劳动条件上，减少了占地面积。（5）组合机床在多数的零部件是同类的通用部件简化了机床的维护和修理。（6）组合机床的通用部件可以组织专门厂家集中生产。有利于提高产品质量和技术水平，降低制造成本。综合上面的分析，可得采用组合机床加工法兰盘，有利于提高法寺盘的加工精度和生产效率降低生产成本。5、在采用组合机床的基础上，如果采用自动线或回转工作台来进行加工，将可以进一步提高法兰盘的加工效率，采用自动线或回转工作台，可以减少工件的搬运与装夹次数，减少了工人的劳动强度。法兰盘以往工厂下料时，都采用气割或液压机但气割时毛坯的精度比较低，加工时毛坯的切削余量比较大，使得加工成本与加工时间都有所提高。且采用气割下料时，毛坯易形成氧化层从而给下一工序的加工带来困难。采用液压机进行下料时，加工精度与加工效率都有较气割有较提高。但毛坯的厚度提高，液压机的吨位也在提高，从而使得液压机的制造成本也随之提高。因此，就法兰盘的下料有必要也设计一台专机，从而提高加工效率与降低加工成本。下料专机的设计得法兰盘的外圆尺寸在下料时就可以得到保证，下料后的法兰盘外圆加工精度也达到了要求，从而法兰盘的外圆与都无须再进行加工。三法兰盘加工工艺的编挑与分析1.加工方法的选择平放工件不转工件回转竖放工件不转工件回转工件回转不利于采用随行夹具在自动线上加平放时工件的装夹比较方便且所需的夹紧力也较低，但不利于底面的加工。采用竖放工件不转，可以从两个方向对工件进行加工提高了生产效率，加工面时，因为工件不转，可以以铣来代车。由零件图上的精度要求与待加工表面，工件材料生产批量各加工面的加工方法待选。平面因为工件的加工是采用组合机床和回转工作台进行加工，无论回转工作台上采用固定夹具还是采用随行夹具，工件都无需进行旋转运动。因而工件需要进行旋转运动的车削加工就无法使用了，可选择刀具运动工件不动的加工方法，刨削加工或铰削加工，蚀削加工主要用于挟长表面的加工，这样才能体现出刨削加工的加工效率，而加工的法兰盘为一个圆柱表面，所以采用铁削比较好面的加工尺寸不是太大的，可以采用端铁进行加工来提高加工效率。面的加工精度要求不是太高铁削就能达到，因而无需再考虑精加工的磨削加工，以免提高工件的加工成本。内孔的加工方法可选、钻扩、铰、磨因为法兰盘的内孔比较大，为了节约材料，采用套料的方法来进行下料，以便内孔的冲压件用于小尺寸法兰盘加工。由于待加工内孔的孔径较大，钻削是用于小钻径加工的，孔径较大时铰刀的制造带来了困难，制造成本大幅度的提高。通常钻、扩、铰用于80以内的内孔加工的精度较高，工件内孔的精度较低，采用磨削加工将会提高成本，且磨削加工时多数需要工件进行旋转。镗削通常用于尺寸较大且精度要求较高的孔，特别是分布在不同表面上，孔距和位置精度要求很严的内孔采用镗加工。小孔钻床一般用于加工直径不大，精度要求较低的孔，小孔最理想的加工方法是采用多轴钻一次性将其加工出来，这样既提高了加工效率了，又保证了小孔之间的相互位置精度小孔采用钻削加工2、加为法兰盘中的面与外圆无须加工，因而首先考虑以这两个面进行定位夹紧加工工艺方案一下料，外圆200，厚度为15mm的毛坯以200与面为基准进行装夹，加工的基准为200的仆圆中心线。镗削X的内孔倒角X的面0.545与面外圆的0.545。铣削面钻削X-X的孔倒X-X的孔的145的角。倒X的面的0.545的角。加工工艺方案二下料：外圆为200，内孔为X，厚度为15mm的毛坯以200与面为基准进行装夹铣削面鎲削X的内孔倒角X的面上0.545与面外圆的0.545。钻削X-X的孔倒角倒角X的面4545的角3、工艺方案的分析以200的外圆与面为基准，进行加工，可以一次性将法兰盘的设计基准为200外圆的中心孔线，这样既保证了加工基准与设计基准的统一又保证加工基准的重合。从而使得法兰盘的加工精度有了提高。保证了各个加工表面的位置精度，而且大大简化了夹具的设计和制造工作，缩短了生产准备时间。由于工件的两端面、都有位置要进行加工，因为工件只进行一次性夹紧，为了保证基准的统一与基问候语的重合，因而必须对工件进行两面加工，则回转了工作台，要采用内外圈都必须安排组合机床，如果在组合机床的加转工作台上安排一个回转结构，这样就可以减小回转工作台的结构。为了减少加转的次数，加工完一个面的全部加工工序后再进行转位再加工另一个面的全部工序，同时采用工序集中的原则。工序集中的优点减少了设备的数量，减少了操作工人和生产面积减少了工序数目，减少了运输工作量，简化了生产计划工作缩短了生产周期减少了工件的装夹次数，不仅有利于提高生产率，而且由于在一次装夹下加工了许多表面也易于保证这些表面间的位置精度。因为多一个工序就要多出一个组合机床，而且回转工作台的回转结构也要增大。面需加工的面的铣削，内也0.545的倒角，面外圆的0.545的倒角。面需加工X-X的145的倒XX与X的内孔，两个面都可以加工。由于采用工序集中的原则，将X的内孔镗削安排在面进行加工，同时将内孔的面0.545的倒角与面200的外圆的0.545的倒角与镗孔的工序安排在一起。XX的钻孔安排在面进行加工，采用复合钻将XX的内孔的145的倒角安排在一个工序中，这样面的加工工序为铣与镗面的加工工序为，钻与倒角将铣削加工安排在镗加工之前，这样既可以提高镗削加工开始时的受力平稳进，又可以减少镗削加工的工和行程。钻削加工时产生的内应力要较倒角时产生的内应力大，从而将钻削加工安排在倒角的前面。为了安排工件与拆卸工件的方便，在倒角的后面需要再安排一个回转机构，使得夹具在回到装卸工位时，依然是安排位置。工艺方案1铣削面到t=14mm2、镗内孔到X，同时倒X的0.545面角倒200的面角0.5453、转位将面转至回转工作台的外面4、钻X-X的孔倒是145的倒角5、倒X的0.545的面角6、拆卸工件四、结构设计由上面的工序分析可知，回转工作台北须有5个工位，装卸工位、铣削工位、镗削工位、钻削工位、倒角工位1、组合机床对分度回转工作台；提高分度定位精度和定位刚度，以提高分度回转工作台组合机床的加工精度缩短分度回转时间，以提高机床加工效率，但是要求分度运动平稳以保证必要的回转精度。要求定位机构磨损小，以便长期地保持分度回转工作台的精度结构简单可靠、调整维修方便，经济合理。2、分度回转工作台的动作定位销的拔出工作台台面松开工作台台面抬起工作台台面回转，分度并到位定位销插八并定位工作台台面落下工作台台面被夹紧；回转工作台必须有两个动作（1）上下升降运动（2）回转运动能够实现上下直线运动的机构（1） 曲柄滑块机构（2）液压缸机构（3）凸轮机构等曲柄滑块机构、结构简单运动平稳，成本低，但曲柄滑块机构的功率较小，而工作台台面的升降运动所需功率较大。凸轮机构的优点只要适当地设计凸轮之廓曲线，使可使从动件获得任意预期的运动规律，且机构比较简单紧凑，易于综合，但凸轮的制造比较复杂，制造成本较高，随着计算机的出现，凸轮制造变得比较简单，但凸轮之廓面与动件之间为点中缕接触，故易于磨损，因此凸轮机构通常用于传力不大的场合。采用液压缸的机构，便于实现电气控制与自动化控制，工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向液压元件易于实现系列化，标准化和通用化，便于设计和制造。能够实现间歇回转的机构（1）棘轮棘机构（2）槽轮机构（3）不完全齿轮机构不完全齿轮机构的加工工艺较复杂，且从动轮在运动开始和修正时有较大的冲击。采用槽轮机构若要使槽轮转一周，拔盘要转1-5周，拔盘的转动，需要一个原动机，若采用电动机，电动机的最低转速为750r/min,要想将这样的转速降到需要的低时需要一个庞大的减速机构，从而增加了回转工作台的结构尺寸。棘轮机构结构简单，工作可靠，棘轮转角的大小可以进行有级调节，常用于低速轻载下实现间歇运动工作台面，只需要克服少量的磨擦力就中以进行回转了。棘轮棘爪回转运动，采用齿轮机构来带动，为了减小回转工作台的结构，不采用电动来作为原动机，否则需要增加一个减速机构。在相同功率的情况下，液压传动能量转换元件的体积较小，重量较轻，因而采用液压缸的直线运动来带动齿条运动，从而来带动齿轮的运动。3、工作台的分度与定位（1）小型机械分度回转工作台 机械分度回转机构的结构小型机械分度回转工作台的传动分度回转工作台的动作，是装有蜗轮的同一根轴上的三个凸轮强制控制的凸轮1控制是位销动作，并有曲柄销拔动工作台台面转动凸轮2控制工作台面抬起和落下凸轮3控制夹紧和松开工作台台面的凸轮凸轮的大小与形状，有转位的多少，时间的长短等因素来决定。这种工作台可根据生产节拍的要求，通过要换电动机轴上的皮带轮来改变转位时间。这种工作台只用一个电动机实再分度、定位抬起落下和夹紧松开等动作，动作可靠，结构紧凑，但是定位销容易磨损，磨损后影响分度精度。（2）反靠定位分度回转工作台的结构反靠定位机构采用面定位，消除了间隙，定位精度有所提高较圆柱销定相比，并增加了工作中面的夹紧机构，工作台刚性较好，这种系列回转工作台具有液压和机械两种驱动方式，回转工作台具有液压机械两种驱动方式，回转工作台部分是通用的，只是把传动装置部分设计成独立设计部件，分为液压传动装置和机械传动装置。这系列分度回转工作台的动作循环动力部件原位工作台花盘1抬起，自锁销脱开花盘回转花盘反靠工作台夹紧，自锁销插上动力部件工作循环反靠定位分度回转工作台的结构这个系列回转工作台部分和回转装置部分组成。回转工作台部分，包括花盘，工作台体、定位机构抬起头夹紧装置和自锁装置等部分，工作台的定位块是浮动的，当花盘回转时，花盘上的定位销端部的斜面压下定位块，定位销转过定位块后，由弹簧将定位块抬起，花盘反靠。定位销反靠在定位块上，在浮动定位块2的后面两边有固定挡块。为了保证分度回转，工作台的分度定位精度，反靠定位完成讯号必须在反靠讯号开关和时间继电器延时终了，同时有讯号发出，并且必须在工作台夹紧完成后发出讯号。电动机的慢速饭靠回转才能停止。回转工作台的自锁装置，可保证在加工过程中定位位置不变，提高了回转方向的刚性。反靠定位分度回转工作台的缺点。 分度精度只能达到7”精度再提高有困难，传动机构等都在底座里。敞开性较差。使工作台的调整维修较为困难，如工作台反靠完毕的讯号，由微动开关和压力继电器联合发出。微动开关易出故障，调整不便，另在反靠时产生撞击。尤其是机械反靠时撞击更明显。（3） 盘定位分度回转工作台 齿盘的形状与结构如图所示。共有两个齿盘，将上齿盘固定在回转工作台上，将下齿盘固定在工作台的底座上，当回转工作台上升时，上下齿盘分开。工作台开始回转，回转结束后工作台下降，上下齿盘开始噬合。定位齿盘上齿数的多少和齿形的大小由转位次数与工作台的大小和工作台的受力来决定。 齿盘定位与分度回转工作台的特点分度精度高，分度精度达到3”，能用于加工高精度的工件刚性较好，由于工作台采用了齿盘定位且具有夹紧机构工作台的承载能力和抗震性都较好。分度节拍时间较短结构简单，维修方便，新系列回转工作台的零件少。而且所需的电气元件和液压元件数量也少。对管路的安装，行程开关的性能都予以考虑，调整维修比较方便。但齿盘要求精度高，制造比较困难，随科技的发展，计算机的广泛应用，数控机床等先进和高科技技术的应用与出现这种制造困难已不再是困难了。4、转位机构的设计 采用不完全齿轮机构。将随行夹具的轴上装一个小齿轮，在大立柱上装一个大的不完全齿轮。因为回转工作台上共有5个工位，则随行夹具在绕立柱72。后要转动180。 且分度要求精确。在大立柱上装的不完全齿轮的轮齿安排在72。以内且不完全齿轮的轮齿刚好是小齿轮数的一半。这样就可以保证夹具在镗完X的内孔以后，工作台上升旋转72。后转动180。保证钻孔的确定位置。采用不完全齿轮进行转位，精度较高，转动平稳，但在刚噬合时和分开时容易产生冲击和撞击且在其他的几个工序中没有自锁机构。如果受到外力时就有可能产生转动，而使随行夹具与组合机床的相对位置不衡定，从而影响零件的加工。甚至使零件的加工无法进行下去。 采用槽轮机构转位为了是得随行夹具在其他的工序中有一个准确的加工位置，在转位机构以外再增加一个自锁机构。为了减少机构的增加，使得结构减少，采用槽轮机构将转位机构与自锁机构浓缩成一体。在需要转位的地方，装上拔销，使得随行夹具进行转位，其他的工序加工部分均采用止锁弧，将随行夹具进行自锁。槽轮机构，结构简单，制造容易，运动平稳且具有自锁性能。转位机构需要转位精度较高，单靠槽轮机构来进行，保证是无法达到的。在转位机构上也增加一个齿盘分度机构。来增加分度的准确性，且齿盘机构的刚性较好，又具夹紧功能，工作台上的随行夹具的承载能力和抗震性较好。五、作整体装配图 与目录不对应（1）各个部件的计算。 槽轮计算止动轮R=300mm止动轮周长C=2x300=600C/5=2X300/5=120R120/=120 取R=110mm1、 槽数：z=42、 槽间角2=360。/z=360。/4=90。 =45。3、 槽轮每次转位时曲柄的转角： 2=1B。-2=180。-2X45。=90。 =45。4、 中心距a=220mm5、 曲柄的相对长度6.槽轮相对半径7、锐止凸弧张角8、圆销半径9、相对槽深：10、槽轮轮毂相对直径12、圆销个数j 2棘轮中的圆柱螺旋压缩弹簧计算1、最大工作负荷Ra40kg2、最小工作负荷P1=10kg3、工作行程h =7mm4、负荷种类为受交变负荷作用，次数103-105次为II类5、弹簧的端部类型：端部并紧并磨平，支承为八圈6、制造精度：主要参数的制造精度为2级7、弹簧材料：65钢丝根据n查表得d=3.5mm弹簧丝直径220mm弹簧中径t=6.58mm节距n=41.295kg 最大工作负荷Fn=2.197最大工作负荷下单圈变形d=18.758单圈刚度62.8mm单圈展开长度0.047单圈重量、弹簧要求刚度9、有效圈数10、弹簧实际刚度：11、弹簧总圈数12、自由高度。nt+1.5d=6.56581.53.548圆整取标准值4513、弹簧实际节距14、工作极限负荷下的变形取根所表III1.25II所以等于同样规格弹簧的III类弹簧与最大工作负荷。15、最大工作负荷下的变形16、最小工作负荷大的变形17、最大工作负荷下高度18、最小工作负荷下高度19、工作极限负荷下高度20、展开长度：21、细长比故稳定立柱稳定性的校核：已知：d=60mm L=600mm1、惯性半径：2、压杆的柔度u取180，不可以采用欧拉公式压杆为中柔度钢杆临界应力优质碳钢：a取460b取2.57为增加压扞的安全性取安全系数3、压杆的稳定许用力：4、压杆最大取载压力：故压杆的稳定性齿条长度的计算齿轮的材料选择45钢，采用调质处理，使其得到较好的综合性能。齿轮的转速较慢2-3r/min，传动比I=1因为采用了液夺系统为原动部与齿条的运动平稳齿轮的作也就比较平稳，齿轮所承受的载荷为套与立柱之的磨擦力而套与立柱又是间隙配合，所以摩擦力很小，车入功章的需要也就很小故：齿轮用8级精度齿轮模数m取4齿轮齿数z取60齿轮与齿条相啮合，就不再有小齿轮产生根切现象，因为小齿轮的齿数太少，当然如果大齿轮的齿数的取得过多，使得齿轮结构增长。因工作台共有五个位齿轮每次只需要专1/5转则齿条齿数齿条12个齿数的长度为：标准齿齿轮的几何尺寸计算：压力角220分度圆直径：齿顶高：齿根高：（取0.25）齿高顶隙：齿顶圆直径：齿根圆直径：齿距：齿厚：齿槽宽：垂直液压缸的选取液压缸的取大行程为30mm上升的速度为5mm/s启动换向时间动摩擦系数取0.1静摩擦系数取0.2回转工作台的回转台面直径取1000mm回转工作台的平均厚度为100mm连同五套随行夹具工作台上升时所受F=10kN参考同类型组合机床，取液压缸工作压力为1MPa圆整取标准直径125mm圆整取标准直径d=90mm液压缸工作压力为：液压缸的流量为：水平液压缸的选取立柆上的套与立柱是采用的间隙配合。在转动时它们之间的摩擦力很小，从而齿车条的传动也就很小，液压缸所承受的水平推务也就很小。一个轮齿的一齿高为h=ha+hf=9mm参考垂直液压缸的进取可得：2取80mm2、根据各部件的计算，可得出各部件的尺寸，结合现先前的结构设计，作出总类图（见装配图）3、回转分度工作台的动作顺序垂直液压缸上升，使得齿盘分开，工作台面上升，随行夹具下的上下齿盘也全都分开，随行夹具随工作台面一起上升。水平液压缸动作，使得齿条运动，从而带动齿轮运动，在为棘爪是用螺钉固定在齿轮上的所以棘爪随齿轮一起旋转，从而带动棘轮旋转而棘轮又是用螺钉固定在立柱上的套上的，套也随着旋转套与工作台面固定在一起的工作台面也就齿条的前进而产生旋转，随行夹具下面的槽轮与止锁弧相啮合时就使得随行夹具不产生旋转当随行夹具运动到镗与这间和倒角与拆卸工件工花之间时，因为凹槽与曲柄上的拔销作和使得槽轮产生旋转，槽轮与随行夹具之间采用了键联接使得随行具产生了旋转从而转动180。垂直液压缸下降，工作台台面因为自重也随着液压缸的下降一起下降。上下齿盘啮合、夹紧，如果工作台台面旋转时存在着一定的分度误盖上下齿盘相啮合时会自动进行调整，随行夹具如随着工作台面一起下降小齿盘也相互啮合，如果槽轮机构转位时存在着一定的转位误差时，齿盘啮合时也会自动进行调整。齿条退回，从而劳动齿轮回转，棘爪也随着齿轮一起回转，由于棘棘轮上的凸轮曲线弧与棘不后面的弹簧作用棘爪在曲线弧上滑动棘轮不动。液压缸退回原位。六、总体液压设计选用了哪些液压元件，型号规格，怎样选，为什么？为了使工作平稳，操纵简单，便于实现自动化，除拆卸工位外的其他四个工位都采用液压滑台作为组合机床实现进给运动的部件为了防止因为钻孔时产生的轴向力太大而夹具的夹紧力不足从而产生工件的偏科，使得加工无法进行，增加一个辅助支承来，增加轴而刚性。为了使辅助支承运动平稳，冲击小，同时也为了便于实现自动化，决定辅助支承也采用液压控制。1、各个液压缸的动作顺序：垂直液压缸上升水平液压缸前进垂直液压缸下降水平液压缸退回辅助支承液压缸上前顶工件各个组合机床的滑压台快进。各个组合机床的滑压台工进。各个组合机床的滑压台快退，钻孔专机快退时辅助支承液压缸快退。2、各个典型回路的参考 为了防止立式液压缸及材工作部件在悬空停止期间因自而自行不滑，或在下行运动中由于自重而造成失控超座的不稳定运动，设置平稳回路平衡回路中若无节流阀，运动部件下行时会因自重而超座运动，缸上腔出现其真空致使液控单向阀关闭，待压力重建后才能再扩开，这会造成下行运动时断时续和强烈振动的现象。垂直液压缸与水平液压缸之间的动作是顺序动作为了保证这两