机械毕业设计（论文）-机油冷却器装配线传送装置及压紧装备设计【全套图纸】.doc

摘要汽车发动机在高速运转时发热量非常大，尤其针对大功率发动机，因此，汽车发动机高温运转时对其润滑系统的可靠性要求比较高。而机油冷却器可以维持发动机工作时润滑系统的稳定性、提高可靠性和寿命、降低发动机自身的制造精度，对于车载发动机是必不可少的配套装置。随着我国现代化进程的加快，汽车行业的迅猛发展，机油冷却器在市场中的需求将会随之增加，圆盘式机油冷却器由于其结构、性能的优势，需求更是加大。全套图纸，加153893706机油冷却器的装配工艺过程是制造过程中的重要环节，装配质量的好坏直接影响机油冷却器的密封性能。由于机油冷却器结构特点限制，国内外长期以来一直靠人工操作，且效率低、劳动量大，装配质量受到人为因素的影响，降低了机油冷却器质量的稳定性和可靠性。随着企业用户需求量的增加，基于机油冷却器的结构特点限制，完全采用自动化装配是不现实的。因此在原本的手工装配线上，开发一条半自动化装配线。这既可以提高机油冷却器的装配质量，又可以降低劳动力节约成本。自动装配线由机械系统（装配输送线、装配机械手、定位装置、压紧设备等）、气压系统、电气系统和PLC控制系统等部分组成，无疑它将是机电一体化的产品。关键词：机油冷却器、自动化装配线、传送装置AbstractAutomobile engine in high-speedoperation when theheat is very large, especially forlarge power engine,therefore,the automobile enginehigh-temperature operationreliability ofthelubrication systemrequirements are relatively high.And the oil cooler canstability,maintain theenginelubricating systemto improve thereliability and service life,reduce the manufacturing precisionof the engine itself,forvehicleengineis an essential supporting device. With the accelerated process of modernization,the rapid development of automobile industry,the demandin the marketwillincrease thedisk typeoil cooler,oil coolerdue to itsstructure,performance,demand isincreasing.Oil cooler assembly processis an important link inthe manufacturing process, assembly quality directlyimpact on the oil cooler sealing performance.Due to the limitation ofthe oil coolerstructure characteristics,both at home and abroadhas long been amanual operation,and low efficiency,large amount of labor,the assemblyquality is affected byhuman factors,reducing engine oilcooler the quality stability and reliability.With theincreasing userdemand,limiting structure characteristics ofoil coolerbased,fully automatedassembly is not realistic.Soin the manualassembly lineoriginally,development of asemiautomated assembly line.It can not only improve the assemblingquality of oil cooler,but also can reduce thelaborcost savings.The automatic assembly lineby mechanical system(assembly line,robot assembly,positioning device,clampingdeviceand so on),pressure systems,electrical systems andPLC control system components,itis theintegration of mechanical and electrical products.Keywords:oil cooler,automatic assembly line,transport device第一章 绪论引言机油冷却器就是用来对发动机润滑用机油进行冷却的装置，它可以保持发动机工作状态下可靠的润滑，降低发动机零部件的磨损，提高其工作可靠性和寿命，同时由于润滑性能得到保证，也就间接地降低了发动机本体的制造精度，所以机油冷却器对车载发动机来说是必不可少的配套装置。目前，圆盘式机油冷却器由于其结构紧凑、冷却效果好得到广泛应用，市场需求不断增加。随着我国现代化进程的加快，汽车行业的迅速发展，圆盘机油冷却器由于其结构及性能的优势，在机油冷却器市场中的需求越来越大。提高其工作可靠性和寿命，降低发动机本体的制造精度，对于车载发动机来说是必不可少的配套装置。通过本项目的研制开发，将促进圆盘式机油冷却器制造企业的技术进步，降低产品的制造成本，保证产品的装配质量，提高产品的装配工作效率从而提高产品的质量和生产率，以适应企业扩大生产规模，满足国内外客户的订货需求。因此本项目的实施对企业的发展、技术进步及创造良好的经济效益与社会效益都具有十分重要的意义。1.1课题的来源、意义及主要内容1.1.1课题的来源本课题是扬州通洋机油冷却器厂委托的。该厂原本采用的是人工装配。在芯子总成装配中，工人仅用一面一孔定位（套筒固定散热片中心孔），周向定位完全依靠人工调整，最后用托盘，利用散热片的圆孔矫正定位。然后再由另外工人拿到压力机上，加压块和螺母，按动气动按钮对机油冷却器进行预压紧，手工旋紧螺母，最后通过按钮松开冷却器。整个过程一直靠手工操作完成，不仅效率低，劳动强度大，且装配质量过多地受到人为因素影响，致使机油冷却器质量的稳定性和可靠性不高基于市场的需求，要形成规模化生产，增强产品竞争里，其装配工艺过程必须实现自动化。因此扬州通洋机油冷却厂委托李益民老师设计一套自动装配线，来提高生产率，降低产品的制造成本，保证产品的装配质量，减轻工人的劳动强度。1.1.2课题的意义本课题的创新在于采用机电一体化的自动化技术解决制约冷却器产品质量和产量提高的装配工艺瓶颈。实现由人工装配向自动化装配的转变，促进圆盘式机油冷却器产品制造企业的制造装备的技术进步，降低产品的制造成本，保证产品的装配质量，提高产品的装配工作效率从而提高产品的质量和生产率，以适应企业扩大生产规模，及时应对国内外客户的订货需求，对企业的发展、技术进步及创造良好的经济效益与社会效益都具有十分重要的意义。1.13课题的主要内容本课题所研制开发的机油冷却器自动装配线是针对机油冷却器产品的生产工艺特点和要求，实现机油冷却器装配过程的自动化。包括水隔板、散热片、焊料铜片、上下盖、上下盒等零件的装配，装配后机油冷却器的压紧等。本次设计中的主要内容为机油冷却器的传送装置设计和压紧装备设计，其它的包括上料装置与装配机械手和整体方案及压力机的设计。1.2装配线传送装置的概述在自动装配中，不同的装配操作一般在独立的工位中进行。对于这种装配方法，每个机器需要把半成品组件从一个工位传送到另一个工位，当此操作正在执行时，必须有方法能保证组件和工作头或者机器人之间没有相对运动存在。当组件在工位间穿过时，必须使组件保持要求的姿态。为达到这个要求，装配通常是在基座或工件托盘上进行，机器设计成在工位间传送工件托盘。装配机通常按传送工件托盘采用的系统来分类。因而，直线式装配机中的工件托盘是沿直滑道直线传送；回转式装配机中，工件托盘在一个圆周轨迹上运动。所有类型的机器中，工件托盘的传送可以是连续或者间歇的。1.2.1连续式传送对于连续式传送，工件托盘一直以恒定速度移动，同时工作头保持同步。当操作完成后，工作头回初始位置，接着，再一次与工件托盘保持同步；或者，工作头在工件托盘运动圆周轨迹的切线上移动。无论哪一种情况，都是在工作头与工件托盘保持同步的这段时间内完成装配操作。连续式传送装置在自动化装配中的应用有限，这是因为工作头和其相关联的设备通常体积巨大，因为必须保持固定。同时，在操作循环过程中，以为工作头和工件托盘都是移动的，在它们之间保持足够的对准精度也是很困难的。连续传送机在诸如食品加工或化妆品等行业上应用最广泛，在这两个行业都必须用液体把瓶子或罐子装满。1.2.2间歇式传送间歇式传送是更为常用的适于自动装配的传送系统。工件托盘是间歇性传送，工作头保持固定。通常，所有工件托盘的传送是同时进行的，然后托盘保持固定一定时间以保证完成装配操作。这些机器可以称为分度机，典型分度机的类型是回转式和直线式。对于回转式分度机，分度工作台依次把工件托盘停在不同的工作头下面，在工作头旋转一圈的过程中完成产品的装配。因而，在适当的工位上，成品在每个分度转位后可以从机器上移送拿走。直线型机器以相似的工作原理，但的，在这种情况下，成品是在每个分度转位后从传送线末端移送拿走。对于直线式机器，必须能保证空的工件托盘能返回到传送线的起始处。关于直线式装配机的传送机构一般是这两种类型中的一个：换向工件托盘或带式驱动工件托盘。1.3装备自动化简介1.3.1装配自动化的简史19世纪机械制造业中零部件的标准化和互换性开始用于小型武器和钟表的生产，随后又应用于汽车工业。20世纪初，美国福特汽车公司首先建立了采用运输带的移动式汽车装配线,将工序分细,在各工序上实行专业化装配操作，使装配周期缩短了约90%，降低了生产成本。互换性生产和移动式装配线的出现和发展，为大批量生产中采用自动化装配开辟了道路。于是，陆续出现了料斗式自动给料器和螺钉、螺母自动拧紧机等简单的自动化装置。大批量生产的轴承、离合器和中小型电机等零件少、装配工艺简单的机电产品,以及汽车、农业机械、仪器仪表等产品中的部分简单部件，有的也采用了自动或半自动装配机（线）。但由于对适合自动化装配的产品结构有很大限制，自动化装配机投资多而对产品改型的适应性小，机械制造中的装配自动化仅用于大批量生产。60年代,随着数字控制技术的迅速发展,出现了自动化程度较高而又有较大适应性的数字控制装配机，从而有可能在多品种中批量生产中采用自动化装配。1982年，日本的个别工厂中已采用数字控制工业机器人来自动装配多种规格的直流伺服电机。1.3.2装备自动化在国内外的发展状况在国外的发展状况：各发达国家都十分重视重视装配技术以及装配组织管理的研究。为了保证装配质量，许多著名生产厂家都建立了一套严格有效的技术、管理措施。自动化装配技术的研究在发达国家是受到十分重视并取得了巨大成就。自动化技术装配技术已获得广泛的应用，装配自动化水平也有了很大提高。随着科学与技术的迅速发展，特别是计算机科学与技术的迅速发展和广泛应用，国外在发展自动化方面也进入了一个新的时期，出现了许多新的工具和软件。自动化装配开始向柔性化发展，进入中小批量生产领域。在国内的发展状况：我国目前虽然是制造大国，但是在装配技术水平上与发达国家相比还存在较大差距。一方面表现在装配工作的机械化、自动化的程度与水平上；另一方面表现在装配工作的组织管理、质量保证以及装配工艺性等基础研究方面。目前各种机械产品的装配工作几乎都是人工完成的。像汽车、拖拉机这样一些大量生产的产品，装配都在移动流产线上进行，只是部分装配工作实现了机械化。还有国内从事装配理论和装配技术研究的人员较少，装配自动化方面的理论文章和实验研究结果也不多见。另外我国对装配自动化技术的研究较晚，虽有所进展，陆续自行设计、建立和引进一些半自动、自动装配线以及装配工序半自动装置。但是设计的半自动和自动装配线的自动化程度不高、装配速度和生产效率较低，所以装配自动化技术在我国具有很大的开发和应用潜力。1.3.3装配自动化的目的与要求装配自动化的目的主要在于：提高生产效率、降低成本，保证机械产品的装配质量和稳定性，并急求避免过程中受到认为因素的影响而造成质量缺陷，减轻或取代特殊条件下人工装配劳动，降低劳动强度，保证操作安全。装配自动化的基本要求：（1）生产纲领稳定，且年产量大、批量大，零部件的标准化、通用化程度较高；（2）产品具有较好的自动装配工艺；（3）实现装配自动化以后，经济上合理，生产成本降低。1.3.4装配自动化的发展方向一、与生产实际相结合与现代化机械装配自动化相关的原理在于装配机械的实际应用，因此，机械装配自动化技术的发展，应始终以技术、生产的发展需要为具体导向，并坚持为产品选用能够与之相对应的机械自动化生产方式，从而在产品装配环节中，以及产品生产过程中取得良好的社会、技术等方面的经济效益。此外，我国在发展现代机械装备自动化技术的同时，应以工业实际发展现状为前提，注重机械装配自动化技术的实用性，从而提高我国国民经济的实际经济效益提供基础。二、发展见效快、投资少的现代技术成本较低的自动化机械装配技术，具有见效快、投资省、前景广、潜力大等特点，有助于在加大机械装配自动化程度的基础上，获得良好的经济效果，这与我国现阶段的工业发展需求相吻合。此外，由于我国工业机械装配企业之间拥有部分通用设备，因此，在发展现代化机械装配自动化技术同时，坚持以原有的机械设备为主，并合理的调整机床机构，引用CAMM/CAD技术，增加少量数控实施，便可充分发挥工作人员的创造性与软件管理的自动化优势，能够为我国现代化机械装配的发展提供扎实的基础。三、发展机械自动化配套技术现代化机械装配自动化技术是指，以机械控制理论为指导，综合研究与生产相关的人物与物流的作用，并涉及计算机技术、自动控制体系、微电子技术、机械技术等。这就表明，发张现代化机械装配自动化技术，应关注机床装料、零件检测、电子学等方面的自动化发展，并在广泛选用数控成型机床的基础上，研制出可靠、高效的自动化机械装配线、自动化监视系统与信息系统。1.3.5装配自动化的意义先进制造技术的快速发展，使社会生产力发生了巨大飞跃，在各种工业产品的生产过程中，对零件的毛坯加工、机械加工等工序早已实施了自动化，但对产品的装配自动化技术却大大落后于加工自动化技术，长期以来装配大多数是人工操作的劳动密集型过程，生产率在很大程度上取决于装配过程对人的依赖性，它是人工执行某一具体操作所花时间的函数，其劳动量在产品制造总劳动量中占有相当高的比例。同时，随着先进制造技术的应用，制造零件劳动量的下降速度比装配劳动量下降速度快得多，如果没有新的举措，该比值还会提高，即使是发达国家某些部门从事装配的工人人数也要占工人总数的50%60%。据有关资料统计分析，一些典型产品的装配时间占总生产时间的53%左右，如果所有的装配都是人工控制的，这生产率指数可能降低到40%左右，而随着装配自动化水平都提高，生产效率可上升到85%97%。但目前产品装配的平均自动化水平仅占10%15%，因而装配对产品的原始成本影响重大，已经成为昂贵的生产过程。因此要形成规模化生产，增强产品竞争力，其装配工艺过程必须实现自动化, 这样才能提高生产率，降低生产成本，保证产品质量。第二章 装配线总体方案设计2.1圆盘式机油冷却器自动装配线的设计要求根据企业的实际情况和正常需求，装配线要完成一个工作日（以8小时计量）内产1200件以上；装配线占地面积要小，注意节约生产成本；提高装配质量和装配工作效率，改善车间工作环境；降低工人劳动强度。因此单件装配平均耗时：t8*60*60/1200=24 （s）。 这就要求设计有紧凑的结构和较高的装配效率，减少外部因素的影响，满足较高的装配质量、效率和成本。2.2装配方案设计装配工艺分析与确定本课题的难点在于产品结构复杂、零件繁琐（图2-1 机油冷却器爆炸图）,很难实现完全自动化装配。冷却器由11片散热片、12片水隔板24片铜片、上下盖、上下盒组成。由图可以装配过程中的重复操作主要集中在水隔板、铜片、散热片的交替装配上，为保证配置的精确、提高装配效率，故此工位可以通过机械手交替自动化装配。上下盖、上下盒只有一片装配量很少，不利于机械手的抓取装配，故采用人工装配。在完成主要零件的装配后，需要对机油冷却器进行压紧，为实现自动化、节约装配时间、保证装配的稳定性能，可以通过压力机来实现。因此，可以设计一条半自动化的装配线来适应目前该企业的生产水平，该装配线包括机械手工位、人工工位及压紧工位。图2-1 机油冷却器爆炸示意图2.21机械手工艺分析与确定为实现铜片、水隔板、散热片的自动化交替装配，要设计合适的机械手。因为铜片面积小、平面多孔，无法采用真空吸盘抓取；铜片很薄、质量轻，不易于磁吸盘分料抓取。因此对水隔板进行适应性改造，取消水隔板与散热片之间的24片铜片，采用复合材料（水隔板两面镀铜）,或事先由另外一个工序将水隔板和两面铜片焊合的水隔片总成取而代之，实现对复合材料或者水隔片的机械手自动装配。此外，考虑单位平均耗时不超过24秒，而装配零件又比较多，故设计两个机械手工步，减少工做时间。水隔片总成和散热片都为薄片形状，通过机械手动作实现自动装配。水隔片总成零件表面积不大，可采用磁盘式机械手装配；散热片零件表面积较大，可采用吸盘式机械手装配。这两个零件的装配顺序可以通过可编程控制器来控制。同时为减少装配时间，在机械手工位的上料装置上设计举升机构，在机械手抓取零件时，利用举升机构将零件送上去一段距离，减少了机械手的位移，又节约了工作时间。2.2.2工位工艺分析与确定 装配之前，先人工将下盖、铜片、下盒以此放到工作台上，将机油冷却器中心孔套在一个中间插有加工螺纹长销的底座上。在机械手工位自动化装配完成之后，再由另一位工人加上盒、铜片、上盖，同时加一个压块，通过长销的螺纹对机油冷却器进行自动定位。2.2.3压紧工位工艺分析与确定当机油冷却器完成所有零件的装配后，需要对其进行压紧，完成最后的整体装配，为了有利于实现装配自动化，节约装配时间以及保证装配的可靠性和稳定性，可以通过在装配线中接入压力机来实现机油冷却器的自动压力夹紧。2.3装配线传送方案比较与确定按照自动装配的要求，装配线的设计结构可分为圆盘回转式、直进式和矩形环转式。方案1：圆盘回转式装配线，此结构较简单，定位精度容易得到保证，装配工位少，适用于装配零件数量少的中小型部件和产品，基础件可连续传送或间歇传送。但考虑到在本装配线中，有两个手工工位，它不宜与手动装配一起组合装配；且占地面积较大，不可驻料工作，工时较长，可行性差。方案2：直进式装配线，直进式包括非同步直进式和同步直进式。非同步直进式装配工位数不受限制，调整较灵活，基础件间歇传送。适用于自由节拍、装配工序复杂、手工装配与自动装配相组合的装配线上；而同步直进式的每个工位的生产节拍是同步的，相对自由性较小。本装配线上要用随行夹具定位，并且还要解决随行夹具的返回装置，可行性比较好。方案3：矩形环转式装配线，拥有直进式的优点，占地面积大，可以两组装配线同时工作，节省工时。并且无需设计随行夹具的返回装置，只要一个换向装置。但占地面积受到很大限制，操作性不高。综上所述，采用同步直进式装配线，比较符合厂家要求，且操作性比较高。2.3总体方案的确定综合以上对机油冷却器装配工艺的分析，拟定圆盘式机油冷却器自动装配线的装配方案为：第一工位：在随行夹具到位后人工放上底座、长销、托盘、下盖、铜焊片以及下盒，有条件可以在底座和下盖之间放一张石棉纸，防止入炉焊接时下盖表面被高温损伤。第二工位：采用两个机械手吸盘式和电磁式，分别对散热片和水隔片总成进行自动化装配。两者交替动作，进行芯子总成的装配。第三工位：手工装配上壳、上盖以及焊片，并放上石棉纸和压块。第四工位：压力机自动压紧、夹紧装配好的工件。最后压头复位,工件由工人取下。将随行夹具抽下，以再次利用。如下图2-2所示。2-2机油冷却器装配的总体方案第三章 压紧工位装备设计3.1机油冷却器定位方案的分析与确定 图3-1 散热片 图3-2水隔板 图3-3随行夹具在第二工序机械手进行自动化装配时，如果不对机油冷却器进行定位，随着芯子数量的增加，可能导致零件卡住或者装配变形等弊端。因此对其自动装配定位设定了了以下两种方案：方案1：圆盘式机油冷却器散热片如图3-1所示，可以看出散热片的空心部分由两根上下串通的圆孔和方孔相连，因此考虑设计设计一个圆形销或者方形销，利用中心孔和销来实现精确定位。但这两个孔分别作为进、出口油通道，阻碍了机油的冷却，反而起反作用因此不可行。方案2：采用两个小孔定位（在散热片加工过程中产生）,上下贯通，不影响产品的任何性能，但由于孔过细，可能导致长销强度和刚度不够强，因此可以适当拓宽孔宽，这样改进后用其进行定位的可行性大大提高。经过对冷却器装配工艺反复讨论后，决定用这两个圆柱销所在位置的两个小孔定位。为保证定位的可靠性，将小孔直径由原来的mm扩大到mm，这样改进后用其定位的可行性大大提高。与之对应的两个定位销直接装配在随行夹具上，这样就实现了装配线的自动定位。水隔板如图3-2所示，随行夹具如图3-3所示。3.2机油冷却器夹紧方案的分析与确定普遍的手工装置中，常采用六角螺母和螺栓夹紧，利用气缸驱动进行压紧，压力机压紧机油冷却器壳体之后，在拧紧六角螺母夹紧之前需要用钳子将套筒和长销拔出，以保证手工拧紧螺栓时的空间，但是操作上费时又费力，在自动化装配过程中难以实现。为了有利于自动装配线上实现装配自动化，节约装配时间，保证装配的可靠性和稳定性，需要对3-1中的定位及夹紧机构进行优化设计。普通的螺栓式夹紧由于在定位方案中取消了套筒，只要在第三手工工位装配时加上压块和螺母。问题在于螺母的自动旋紧难度很大，需要配有自动扳手才能实现装配自动化，可行性比较差。因此，小组讨论研究并针对以上缺点设计了螺旋槽夹紧。在夹紧杆上面设计一道矩形的L型螺旋槽，首段是直槽，到末端设计5度左右的螺旋槽。在压块（如图3-2）的下端面设计一个卡齿，压块夹紧时先沿着螺旋槽向下直线运动，位移到末端时再旋转卡住螺旋槽，从而实现自动化夹紧。该压块可以通过铸造成型，同时应该在压块上面开对称孔，孔内安装销，这样既解决了铸造压块时的工艺性问题，又起到了卡齿的作用，可行性比较好。图3-4压块图3-5螺旋槽夹紧螺旋槽的设计如图3-2所示，在夹紧杆上面巧妙的设计了一道矩形螺旋槽，其一段是直槽，螺旋角取5度，螺距4mm。同时在压块上面安装了一根销，直径为6mm，在压力机工位的前一工位，由工人装配上盖等零件的同时把压块放上去，是的销正好放在直槽内，这时销与螺旋槽起点还有一定距离。当压力机压头把机油冷却器上盖压下去时，销随压块在重力的作用下自动落到螺旋槽的起点处，这时利用一个摆动气缸将压块转动一个角度，销带动压块随螺旋槽下移，从而实现机油冷却器自动夹紧。这种方法取消了套筒，只需要一个简单的压块就实现了冷却器的完全自动夹紧，可行性和经济性都非常好。3.3随行夹具与装配体的分离 当工件完全装配好后，就要考虑工件与随行夹具的分离问题。经过小组的讨论和指导老师的意见，将分离放在压紧工位，我采用T形槽结构（见图3-6）及从随行夹具的一端开个T形槽（不通，在另一端留有10mm的厚度，并且开口端与装配线的流线方向一致。）；相对T形槽的形状设计一个抽头；同时在冷却器压紧工位处的导轨为了让随行夹具从下抽出，导轨在宽度上要向外阔出，大于随行夹具的宽度。图3-6随行夹具局部示意图抽头设置在T形槽同一高度，随着工件输送到位，随行夹具已经套入抽头，然后气缸驱动将销随随行夹具一起拔出。如图3-7所示。图3-7随行夹具分离示意图3-4气缸的设计与选用气缸是气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械能的气动执行元件。因此需要设计一个合理的气缸来满足整个自动化装配过程的能量转换。3.4.1气缸的概述气缸是一种将压缩空气的压力转化为机械能的一种气动执行元件。按运动和功能分单作用式气缸、双作用式气缸和摆动气缸。单作用式气缸：压缩空气只从一腔进入气缸推动活塞或柱塞向一个方向运动，而活塞的返回是靠弹簧、膜片张力等。双作用式气缸：气缸活塞的往复运动均由压缩空气来完成。摆动气缸：用压缩空气作动力源产生范围摆动，输出力矩。3.4.2气缸的组成气缸是由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封件等组成。缸筒：缸筒的内径大小代表了气缸输出力的大小。活塞要在缸筒内做平稳的往复滑动，缸筒内表面的表面粗糙度应达到Ra0.8m。端盖：端盖上设有进排气通口，有的还在端盖内设有缓冲机构。杆侧端盖上设有密封圈和防尘圈，以防止从活塞杆处向外漏气和防止外部灰尘混入缸内。杆侧端盖上设有导向套，以提高气缸的导向精度，承受活塞杆上少量的横向负载，减小活塞杆伸出时的下弯量，延长气缸使用寿命。导向套通常使用烧结含油合金、前倾铜铸件。端盖过去常用可锻铸铁，为减轻重量并防锈，常使用铝合金压铸，微型缸有使用黄铜材料的。活塞：活塞是气缸中的受压力零件。为防止活塞左右两腔相互窜气，设有活塞密封圈。活塞上的耐磨环可提高气缸的导向性，减少活塞密封圈的磨耗，减少摩擦阻力。耐磨环长使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夹布合成树脂等材料。活塞的宽度由密封圈尺寸和必要的滑动部分长度来决定。滑动部分太短，易引起早期磨损和卡死。活塞的材质常用铝合金和铸铁，小型缸的活塞有黄铜制成的。活塞杆：活塞杆是气缸中最重要的受力零件。通常使用高碳钢、表面经镀硬铬处理、或使用不锈钢、以防腐蚀，并提高密封圈的耐磨性。密封件：回转或往复运动处的部件密封称为动密封，静止件部分的密封称为静密封。3.4.1气缸的选择首先应选择标准气缸，其次才考虑自行选择。一般按如下因素考虑：1）类型：根据工作要求和条件正确选择气缸类型。高温环境下选用耐热气缸。再有腐蚀环境下，需要选用耐腐蚀气缸。在有灰尘等恶劣环境下，需在活塞杆伸出端安装防尘罩。要求无污染时需选用无给油或无油润滑气缸等。2）安装形式：根据安装位置、使用目的的等因素决定。在一般情况下，采用固定式气缸。在需要随工作机构连续回转时（如车床、磨床等），应选用回转气缸。在要求活塞杆除直线运动外，还需作圆弧摆动时，这选用轴销式气缸。有特殊要求时，应选择相应的特种气缸。3）作用力的大小：根据负载力大小来确定气缸的推力和拉力。一般按外载荷理论平衡条件所需气缸的作用力，缸径过小，输出力不够，但缸径过大，使设备笨重，成本提高，又增加气耗量。，浪费能源。在夹具设计时，应尽量采用扩大机构，以减小气缸的外形尺寸。4）活塞行程：与使用的场合和机构的行程有关，但一般不选用满行程，防止活塞和缸盖相碰，应增加1020mm的余量。5）活塞的运动速度：主要取决于气缸输入压缩空气流量、气缸进排气口大小及导管内径的大小。要求高速运动应取大值。气缸运动速度一般为50700mm/s。对高速速度的气缸，应选择大内径的进气管道；对于负载有变化的情况，为了得到缓慢而平稳的运动速度，可选用带节流装置或气-液阻尼缸，则较易实现速度控制。选用节流阀控制气缸速度需注意：水平安装的气缸推动负载时，推荐用排气节流调速；垂直安装的气缸举升负载时，推荐用进气节流调速；要求行程末端运动平稳避免冲击时，应选用带缓冲装置的气缸。在本次设计中，选用气缸来推动推杆的来回往复运动，由于所受载荷很小，所以根据其行程来选择气缸。由于要推动700800范围的行程，所以选用QGBZS2-800-50气缸。选用T型（单耳连接）。选用小行程的气缸来推动定位销，由于销的质量小，所以气缸所受的载荷很小，因此根据行程来选择气缸。其行程为20mm左右，所以选用10Y-1LB8N40S-Y气缸。选用Y型（双耳连接）。3.3.2气缸的安装形式根据安装位置、使用目的等因素决定。在一般情况下，采用固定式气缸。在需要随工作机构连续回转时（如车床、磨床等），应选用回转气缸。在要求活塞杆除直线运动外，还需作圆弧摆动时，则选用轴销式气缸。有特殊要求时，应选择相应的特殊气缸。3.5导轨的设计与选用3.51导轨的设计要求导轨是机油冷却器自动装配线的关键部件之一，其性能的好坏，将直接影响工件的传送精度、装配精度以及装配线的承载能力和使用寿命。导轨设计应满足：精度高、承载能力大、刚度好、摩擦阻力小、运动平稳、精度保持性好、寿命长、结构简单、工艺性好、便于加工、装配、调整和维修、成本低等。3.5.2导轨设计程序及内容1.根据装配线的工作条件、性能特点，选择滑道的结构类型、截面形状和结构尺寸。2.计算滑道面的平均压强和最大压强，选择滑道材料、表面精加工和热处理方法，以及摩擦表面的硬度匹配。3.设计滑道间隙调整装置。4.设计滑道的润滑系统及防护装置。5.确定滑道的精度和技术要求。3.5.3导轨的类型导轨按运动轨迹可分为直线运动导轨和圆周运动导轨；按工作性质可分为主运动导轨、进给运动导轨和调整导轨；按受力情况可分为开式导轨和闭式导轨；按导轨接触面的摩擦性质可分为滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。一、滑动贴塑导轨：数控机床常用的直线运动滑动导轨的截面形状的组合形式主要有三角形一矩形、矩形-矩形两种。这两种导轨都具有刚度高，承载能力强，加工、检验和维修方便的特点。同时在运动导轨上都贴有塑料带，以减少“爬行”，提高低速性能和导轨的寿命。贴塑导轨是在运动导轨的滑动面上贴上一层由化学材料组成的抗磨塑料薄膜软带，构成金属对塑料的摩擦形式，来提高导轨的耐磨性，降低摩擦 系数。与之相配的支承导轨滑动面是经洋火钢和磨削加工的，其优点是：摩擦系数低，动、静摩擦系数接近，不易产生“爬行”现象。耐磨性高，化学稳定性好；可加工性能好，工艺简单，成本低等。贴塑导轨副的塑料软带一般粘贴在短的动导轨上。圆形导轨应粘贴在下导轨面上，各种组合形式的滑动导轨均可粘贴。贴塑导轨有逐渐取代滚动导轨的趋势，不仅适用于数控机床，而且可用作其他各种类型的机床导轨，它在旧机床修理和数控化改造中可以减少对机床结构的修改，因而更加扩大了贴塑导轨的应用领域。二、滚动导轨：滚动导轨液是在导轨面之间放置滚珠、液柱或液针等滚动体，导轨面之间为滚动摩擦。滚动导轨与滑动导轨相比，其优点是:灵敏度高，摩擦系数小，且其动、静摩擦系数相差很小，因而运动均匀，尤其是在低速移动时，不易出现“爬行”现象；定位精度高，重复定位精度可达0.2um牵引力小，移动轻便;磨损小，精度保持性好，使用寿命长。但攘动导轨的抗振性差，对防护要求高，结构复杂，制造困难，成本高。为了提高数控机床移动部件的运动精度和定位精度，目前广泛采用滚动导轨。三、静压导轨：静压导轨是将有一定压力的油液，通过节流器输送到导轨面上的油腔中，形成压力油膜，将相互接触的导轨表面隔开，使导轨工作表面处于纯液体摩擦。这种导轨的机械效率高，摩擦因数小(一般为0.001-0.001)，从而使驱动功率大大降低，能长期保持导轨的导向精度。承载油膜有良好的吸振性，低速运动时不易产生“爬行”，所以在机床上得到日益广泛的应用。这种导轨的缺点是结构复杂，需要备置一套专门的供油系统，油的清洁度要求较高。静压导轨可分为开式和闭式两大类。根据以上分析，本次课程设计采用双矩形的组合形式更加合理，主要用来承受与主支撑面垂直的作用力，刚性好，承载能力大，加工维修容易。导轨之间的距离根据随行夹具的宽度设计，如下图3-6所示。图3-8导轨3.6输送杆设计输送杆位于导轨内部，采用两块长方形板相对放置的形式，且在输送杆上放置一个棘爪，用棘爪来推动随行夹具。还有输送杆和棘爪之间是通过穿过它们之间的销轴连接，销轴则通过开口销锁紧。输送杆的来回运动，带动棘爪的往复运动，从而使随行夹具的连续运动。便于输送杆的运动和支撑在输送杆的下方放置一些穿过支架的圆柱滚子。3.7棘爪的设计和确定这个棘爪在这次设计中起到推动随行夹具的作用图3-9棘爪3.8弹簧的设计与选用3.8.1弹簧的分类本设计中需要利用弹簧来维持配置的回转，以达到重复运动、装配自动化的目的。弹簧可以分为压缩弹簧和拉伸弹簧两类。一、压缩弹簧：压缩弹簧简称压簧，是承受向压力的螺旋弹簧，它所用的材料截面多为圆形，也有用矩形和多股钢萦卷制的，弹簧一般为等节距的，压缩弹簧的形状有：圆柱形、圆锥形、中凸形和中凹形以及少量的非圆形等，压缩弹簧的圈与圈之间有一定的间隙，当受到外载荷时弹簧收缩变形，储存形变能。压缩弹簧对外载压力提供反抗力量。压缩弹簧一般是金属丝等节距盘绕和有固定的线径。压缩弹簧利用多个开放线圈对外载压力（如重力压下车轮，或者身体压在床褥上）供给抵抗力量。也就是，他们回推以反抗外部压力。压缩弹簧一般是金属丝等节距盘绕和有固定的线径。此外，也有圆锥形的压缩弹簧，或者圆锥和直线型组合的弹簧。根据不同的应用领域，压缩弹簧可用于抵抗压力和（或）存储能量。圆形金属丝是压缩弹簧最常用的，但也有正方形、长方形和特殊形状的金属丝制造出的压缩弹簧。二、拉伸弹簧：拉伸弹簧简称拉簧是承受轴向拉力的螺旋弹簧，拉伸弹簧一般都用圆截面材料制造。在不承受负荷时，拉伸弹簧的圈与圈之间一般都是并紧的没有间隙。许多不同的终端装置或者“钩”是用来保证拉伸弹簧的拉力来源。拉伸弹簧与压缩弹簧的工作原理相反。压缩弹簧在压紧的时候反向作用，拉伸弹簧则在伸展或拉开的时候反向作用。当拉伸弹簧两端拉开时，弹簧则会试图将他们拉回在一起。像压缩弹簧，拉伸弹簧也是吸收与储存能量。但不像压缩弹簧的是，大多数的拉伸弹簧通常在一定程度的张力下，即使是在没有任何的负载的情况下。这种初始的张力决定了在没有任何负载的情况下，拉伸弹簧盘绕的紧密程度。3.8.2弹簧的选取压缩弹簧的钢丝弹簧用于一切从家电到机动设备，电机等的类型，因为它是所需类型的弹簧。由负载作用于它们或它们的端部被压缩，压缩弹簧被压缩导线的设计试图返回弹簧返回到原来的形状，从而负载推回。主要应用方向:医疗呼吸设备、医疗移动设备、手工工具、家庭护理设备、减震、发动机气门弹簧。拉伸弹簧广泛用于医疗呼吸设备、运动控制、医疗移动设备、手工工具、家庭护理设备、减震、泵弹簧、机械与电子的防护硬件、流体控制阀、机械航天部件、促动器、开关设备。拉伸弹簧一般为等节距，截面多为圆形，它们可以用于许多场合，如生产装配、实验、研发、维修等。拉簧在全球市场上占有重要地位，广泛地应用于国防、海洋、计算机、电子、汽车、模具、医学、生物化学、航天、铁路、核电、风电、火电、工程机械、矿山机械、建筑机械、电梯等领域。本设计需要的尺寸宽度比较大，而压簧在尺寸较小的空间内容易超过疲劳强度失去稳定性，综合考虑选取拉簧。3.9滑动丝杠螺母副的设计、计算以及确定滑动丝杠摩擦力较大，传动效率较低，一般为30%40%；磨损快；低速和微调传动容易出现爬行；容易自锁；定位精度和轴向刚度较差。但结构简单、加工方便。1）滑动螺旋的传动计算：取，由于是梯形螺纹，查看GB/T5796.1-1986得牙顶间隙 基本牙型高度外螺纹牙高 内螺纹牙高牙顶高 外螺纹中径内螺纹中径 外螺纹小径内螺纹小径 内螺纹大径牙根部宽度2）螺母的设计螺母高度：，由为整体式螺母，所以，满足条件。3）材料的选择动螺旋传动的主要零件是螺杆和螺母。螺杆的材料应有足够的强度和耐磨性，以及良好的工艺性。不重要的螺杆可以不经过淬硬处理，材料一般用Q275、45、50、Y40和Y40Mn等。由于此处的螺杆要求不高，所承受的力也很小，故选用45钢。而此处的螺母为低速轻载，故选用耐磨铸铁即可。4）丝杆的长度确定根据螺杆的稳定性来确定：当时，螺杆稳定，其中，（一端固定，一端自由）由上式可以得出在之间，所以。3.10轴承及其端盖、密封件和套杯的选择3.10.1概述根据轴承中摩擦性质的不同，可以把轴承分为滑动摩擦轴承和滚动摩擦轴承两大类。滚动轴承由于摩擦系数小，起动阻力小，而且它已标准化，选用、润滑、维护都很方便。但滑动轴承本身具有的一些独特优点，使得它在某些不能、不便或使用滚动轴承没有优势的场合起到作用。所以在这次设计中用的是滚动轴承。3.10.2滚动轴承的类型与特点（1）角接触球轴承：角接触球轴承的极限转速较高。它可以同时承受径向和一个方向的轴向载荷，接触角有等多种，接触角越大，可承受的进给力越大。（2）双列短圆柱滚子轴承：内圈有112的锥孔，与主轴的锥形轴径相匹配，轴向移动内圈，可以把内圈胀大，用来调整轴承的径向间隙和预紧；轴承的滚动体为滚子，能承受较大的径向载荷和较高的转速；轴承有双列滚子交叉排列，数量较多，因此刚度较高；不能承受轴向载荷。（3）圆锥滚子轴承：圆锥滚子轴承主要用于承受以径向载荷为主的径向与轴向联合载荷。与角接触球轴承相比、承载能力大，极限转速低。圆锥滚子轴承能够承受一个方向的轴向载荷，能够限制轴或外壳一个方向的轴向位移。（4）推力轴承：推力轴承是用来专门承受轴向力的专用轴承,就是轴平行的方向的力的轴承.（5）双向推理角接触球轴承：用来承受双向轴向载荷。本次设计采用圆锥滚子轴承。3.10.3圆锥滚子轴承的选取由螺纹部分的公称直径，查简明机械设计手册表15-24单列圆锥滚子轴承，型号30204，。由于此处所受轴向力很小，由经验可知，所选轴承必能满足受力。它采用脂润滑。3.10.4端盖、密封件和套杯的选择端盖、密封件和套杯的计算：端盖：由机械设计课程设计手册表8-1得出螺钉直径，数目为4个，轴承外径D为47mm。；;.由密封件尺寸确定。密封件在表9-9 毡圈油封及槽轴径为20mm。套杯：3.11电机的选择功率、转矩的计算：丝杆上的螺母现将工件快速上升到使定位销露出3mm的头的位置，丝杆在机械手放零件时缓慢下降，下降三次。此时丝杆的运动缓慢且间断性工作的，此时转速很低，只有丝杠每次上升的高度螺距在机械手放下第三对（散热片和水隔板）后快速下降到原来的位置。在放散热片与水隔板的时候，要转6个，工作台转的用时：；丝杆快速下降用时为1s此处采用单头螺纹：选用弹性联轴器电动机是根据选择，电动机是步进电动机，根据实用机械电气技术手册选取机型为36BF003.3.12联轴器的设计与确定3.12.1联轴器的概述联轴器是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。联轴器种类繁多，按照被连接两轴的相对位置和位置的变动情况，可以分为：固定式联轴器。主要用于两轴要求严格对中并在工作中不发生相对位移的地方，结构一般较简单，容易制造，且两轴瞬时转速相同，主要有凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器等。可移式联轴器。3.12.2联轴器的分类凸缘式联轴器特点：构造简单，成本低，可传递较大转矩。不允许两轴有相对位移，无缓冲。用途：在转速低，无冲击，轴的刚性大，对中性较好的场合应用较广。滑块联轴器半联轴器1.3上的凹槽与中间滑块的凸榫移动副可补偿两轴偏移特点、应用：无缓冲，移动副应加润滑用于低速传动弹性联轴器特点：缓冲吸振，可补偿较大的轴向位移，微量的径向位移和角位移。应用：正反向变化多，启动频繁的高速轴。安全联轴器在结构上的特点是，存在一个保险环节(如销钉可动联接等)，其只能承受限定载荷。当实际载荷超过事前限定的载荷时，保险环节就发生变化，截断运动和动力的传递，从而保护机器的其余部分不致损坏，即起安全保护作用。 起动安全联轴器：除了具有过载保护作用外，还有将机器电动机的带载起动转变为近似空载起动的作用。刚性联轴器刚性联轴器不具有补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，也不具有缓冲减震性能;但结构简单，价格便宜。只有在载荷平稳，转速稳能保证被联两轴轴线相对偏移极小的情况下，才可选用刚性联轴器。挠性联轴器定具有一定的补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，最大量随型号不同而异。无弹性元件的挠性联轴器：承载能力大，但也不具有缓冲减震性能，在高速或转