机械毕业设计（论文）-滚柱夹持式自动送料装置设计（全套图纸）.doc

目 录全套图纸加1538937061 绪论- 1 -1.1 课题的背景- 1 -1.2 课题的意义- 2 -2 两种典型的送料机构- 2 -2.1气动送料机- 2 -2.2 利用机械手自动送料- 3 -3 课题方案的确定- 4 -3.1 课题设计方案- 4 -3.2 系统的机构示意图- 5 -3.3 系统的工作原理- 6 -3.3.1轴承的种类- 6 -3.3.2轴承的选择- 6 -3.3.3滚动轴承和滑动轴承的区别- 7 -3.4螺钉及螺母的选择- 7 -4 滚柱夹持器和滑动装置的设计计算- 8 -4.1 滚柱夹持器的特点- 8 -4.2 滚柱夹持器的计算- 8 -4.2.1 夹持器弹簧的确定- 8 -4.2.2夹持器部件确定- 9 -4.3 滑动装置及压缩弹簧的设计计算- 9 -5 粗糙度的确定- 10 -6 润滑- 11 -7 设备的维护- 12 -7.1 保养和维护- 12 -结束语- 13 -参考文献- 14 -致 谢- 15 -中国地质大学长城学院2012届毕业设计1 绪论1.1 课题的背景在我国和国外的生产和研究中，自动送料方式有很多种，但是在这些产品中，存在着一些问题。如日本的RF20SD-OR11机械手送料装置与冲床做成一体，从横向(侧面)送料，结构复杂，装配、制造、维修困难，价格昂贵，又不适合于我国冲床的纵向送料的要求。RF20SDOR11的结构由冲床上的曲轴输出轴通过花键轴伸缩，球头节部件联接机械手齿轮， 由伞齿轮、圆柱齿轮、齿条、凸轮、拨叉、丝杆等一系列传动件使机械手的夹爪作伸缩、升降、夹紧、松开等与冲床节拍相同的动作来完成送料，另设一套独立驱动可移式输送机，通过隔料机构将工件输送至预定位置，这样一套机构的配置仅局限于日本设备，不能应用于国产冲床。国内有的送料机构由冲床工作台通过连杆弹簧驱动滑块在滑道上水平滑动，将斜道上下来的料，通过隔料机构推到模具中心，并联动打板将冲好的料拨掉，往复运动的一整套机构比较简单， 无输送机构，联动可靠，制造容易。但机械手不能将料提升、夹紧，料道倾斜放置靠料自重滑下，如规格重量变动，则料道上工件下滑速度不一致，易产生叠料，推料机构役有将料夹紧，定位不正，增加废品率，使用也不安全。 1.2 课题的意义现在要求设计自动送料机构，实现自动送料，消除积累误差，同时可以减少劳动力成本。目前在生产中还是采用手工模式，即是一人看一台机器，人工送料，这种生产模式生产效率很低，既浪费劳动力也会让工人很疲倦，而且人工送料会产生累积误差。为了解决这些问题，减少生产成本，结合国内外送料机构的特点，设计了具有推广意义的滚柱式自动送料机。2 两种典型的送料机构2.1气动送料机冲床自动送料机的技术状态 本文介绍的冲床自动送料机是一种用于冷挤压套圈类零件的送料机器，是冲床进行技术改造的理想附机。该送料机克服了国内外有关冲床送料机的不足。如日本的RF20SD0R11机械手送料装置与冲床做成一体，从横向(侧面)送料，结构复杂，装配、制造、维修困难，价格昂贵，又不适合于我国冲床纵向送料要求。RF20SD0R11结构由冲床上曲轴输出轴，通过花键轴伸缩，球头节部件联接机械手齿轮，由伞齿轮、圆柱齿轮、齿条、凸轮、拨叉、丝杆等一系列传动件使机械手的夹爪作伸缩、升降、夹紧、松开等与冲床节拍相同的动作来完成送料，另设一套独立驱动可移式输送机，通过隔料机构将工件输送至预定位置，这样一套机构的配置仅局限于日本设备，不能应用于国产冲床。国内有的送料机构由冲床工作台通过连杆弹簧驱动滑块在滑道上水平滑动，将斜道上下来的料，通过隔料机构推到模具中心，并联动打板将冲好的料拨掉，往复运动的一整套机构比较简单，无输送机构，联动可靠，制造容易。但机械手不能将料提升、夹紧，料道倾斜放置靠料自重滑下，如规格重量变动，则料道上工件下滑速度不一致，易产生叠料，推料机构没有将料夹紧，定位不正，废品率较高，使用也不安全。结合国产冲床工作特点，采用机械手与输送机构配合为主要装置，再配合采用自动卸料安全保护，设计了具有较大应用价值和推广意义的自动送料机。气动送料机的原理 自动送料机主要适用于物料的自动分配和传送，其基本功能可以完成准确的送料时间，达到精确的送料位置。研制的自动送料机由两个基本应用模块组成：物料分离模块及传送模块。物料分离模块由两个双作用气缸组成，分别实现物料的分离功能和定位夹紧功能。物料分离模块将物料从料仓中分离出来，通过分离气缸将位于料仓底部的物料从料仓中推出，料仓中的物料由于白重下落至料仓底部。定位夹紧气缸在物料推出后伸出将物料定位并夹紧。两气缸的行程位置通过磁电式接近开关检测。传送模块由一个旋转气缸和真空吸盘组成。它实现了气动搬运装置功能，实质上是一个个小型的机械手。真空吸盘将物料吸取，旋转气缸实现0180。的旋转，将物料传送至下一个工位。真空吸盘通过真空压力开关检测物料是否吸住，旋转气缸通过两个微动开关实现位置检测。2.2 利用机械手自动送料 该送料机的工作原理和结构特点 机械手是以小车形式通过钢绳同滑块联接起来， 由冲床滑块上升运动牵引小车作前进的水平运动完成送料，由通过钢绳连接的重物使小车作复位运动。机械手的提升、下降是靠安装在小车顶架板上的提升缸推动滑板作往复上下运动来完成；机械手的夹紧、放松是靠安装在滑板上的夹紧缸带动连杆铰链机构来完成机械手的运动程序如下： 夹紧一提升一前进至中心一下降一放松一返回 节拍是恒定的， 且每一循环均需在3秒钟内完成。供油装置主要给夹紧缸、提升缸提供高压油，由齿轮泵产生高压油 或者用气压驱动卸料机构是通过安装在模具边的鸭嘴管口瞬间高压气吹卸，使冲好的工件离开模具，通过料道进人料斗。安全保护机构由两部分组成：滑块上安装一玻璃罩， 防止工件飞出，伤害工人。安装两只行程开关，一只在小车前，一只装在滑块边， 当小车没有及时退回时， 两只开关断开， 使滑块不再下滑，小车免受损坏。支承脚主要用来调整整机高度，使输送带的水平高度与模具高度相适应；同时也加宽了支承面，提高了稳定性。罩壳主要是防止灰尘侵人，保护安全，防止重物与电机、减速器相碰及美化外观而设计。主要机构的设计挡料机构 为了使料能停留在输送带上某一特定位置，采用活动挡板，即设计两块由扭簧作用挡料的挡料板。这机构在输送带运动下，料不能撞开挡板，但在小车推力作用下、又会打开，使料能向前运动，甚至可以不提升，而直接送至模具中心。这机构的设计要点主要是扭簧设计 为了挡住料，不使料冲开挡板，扭簧的初始扭矩应不小于M，扭簧产生的扭角为。隔料机构 主要由隔料销、拨叉、导块等组成，如图1.5。只要隔料销伸到中心就能起到很好的隔料作用设计中需确定拨叉转角及检验隔料销跟导块是否自锁，隔料机构可根据工件直径调整。图1.5 隔料机构图输送带速度由0.5节拍时间和捎料机构到隔料机构阐的距离决定。如速度变换，用改变带轮直径来达到。输送带用薄形高强度夹布输送胶布制造，运动平稳，使用可靠。料道根据料的直径调节。卸料机构一个鸭嘴高压气管安装在上下模分模面两边，进行瞬时吹气卸料。此动作是由一个行程开关和一只一位二通电磁阀来完成的 当冲床滑块上升至0.5行程时，碰触行程开关， 电磁阀动作，做瞬间吹气，使工件离开模具，通过料道落在料斗中。安全保护机构 通过落在料斗中的工件产生的振动，发出信号由传感器继电联锁使冲床连续工作，如果工件未进入料斗， 冲床就停留在上死点，这样可避免工件粘在上模而产生危险事故。 在小车处于最前处装一行程开关，在滑块上死点略低处又装一只行程开关。当滑块下滑时，小车因运动部件发生故障，仍没有离开危险区域，则两只行程开关同时动作，则切断离合器，同时曲轴柄上的刹车动作，使滑块不再下滑，直至排除故障，重新起动时才下滑。 在冲床滑块上安装有机玻璃罩，随同滑块下降，可以防止冲压零件飞出伤人。3 课题方案的确定3.1 课题设计方案设计方案： 1.采用分离气缸和定位夹紧气缸实现物料的运送和分离 2.利用滚柱夹持器进行送料方案一：采用双作用缸实现物料的分离功能和定位夹紧功能 气动送料机由两个基本应用模块组成：物料分离模块及传送模块。物料分离模块由两个双作用气缸组成，分别实现物料的分离功能和定位夹紧功能。 为保证真空系统的气流通畅，以提高真空发生器的真空度，回路4中的真空控制回路不安装节流阀。同时，回路4中的所有连接气管应尽可能的短， 以减小空气流通阻力，提高真空度。 采用气缸的优点： 减少了物料的运送步骤，缩短了加工时间，操作简单。 缺点： 对物料的放置有很高的精度要求，造价高昂，一般的小型企业不采用方案二：利用滚柱夹持器进行送料 机械手是以小车形式通过钢绳同滑块联接起来， 由冲床滑块上升运动牵引小车作前进的水平运动完成送料，通过斜块推动滑动装置进而压缩弹簧来实现复位运动。 采用滚柱夹持器送料的优点： 由小车机械手将工件送至冲床下进行冲孔，提高了生产效率，保证了质量，改善了劳动强度，确保了人生安全。送料与冲床节拍相同，结构简单，操作方便，经济实用，维护方便，可以连续生产。 缺点： 首先由于整个过程均由滚柱夹持器工作实现，所以对夹持器的要求较高，其次，如果工件大小不一要经常更换夹持器。 综合以上的比较，选择方案二来设计自动送料装置。3.2 系统的机构示意图滚柱夹持式自动送料装置结构如图2.1所示，它包括了2个工作台面，右边的工作台面是固定的，左边的工作台面是可移动的，2个台面上都有夹具。 图2.1 机构简图3.3 系统的工作原理本结构为滚柱夹持式自动送料装置，其结构较为简单，夹持送料精度高及调整拆卸方便，适用于薄型板件。如图2.2所示。 图2.3机构简图当斜楔下降时，推动滚轮带动活动夹持器打滑向左运动，此时固定夹持器夹紧条料制止后退。当斜楔上升时，有弹簧推动活动夹持器向前送一步距离，两固定夹持器打滑不起作用，如此循环往复运动，进行自动送料。3.4 轴承的种类和选择3.3.1轴承的种类向心轴承、推力轴承，液体润滑轴承、不完全液体润滑轴承、无润滑轴承。调心球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、双列深沟球轴承、推力球轴承、深沟球轴承、角接触球轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承等。3.3.2轴承的选择使用滚动轴承的各种机械装置、仪器等的市场要求性能日趋严格，对于轴承所要求的条件、性能也日趋多样化。为了能从为数众多的结构、尺寸中，选择最适合的轴承，需要从各种角度研究。在选择轴承时，一般，考虑作为轴系的轴承排列、安装、拆卸之难易度、轴承所允许的空间、尺寸及轴承的市场性等，大致决定轴承结构。其次，一边比较研究使用轴承的各种机械的设计寿命和轴承的各种不同的耐久限度，一边决定轴承尺寸。在选择轴承时，往往偏于只考虑轴承的疲劳寿命，有关由润滑脂老化而发生的润滑脂寿命、磨损、噪音等也需要充分研究。再者，根据不同的用途，有必要选择对精度、游隙、保持架结构、润滑脂等等要求，作特别设计的轴承。但是，选择轴承并没有一定的顺序、规则，优先应考虑的是对轴承所要求的条件、性能、最有关连的事项，尤为实际。3.3.3滚动轴承和滑动轴承的区别滑动轴承和滚动轴承的区别首先表象在结构上，滑动轴承是靠平滑的面来支撑转动轴的，因而接触部位是一个面；滚动轴承是靠滚动体的转动来支撑转动轴的，而接触部位是一个点，滚动体越多，接触点九越多。其次是运动方式不同，滚动轴承的运动方式是滚动；滑动轴承的运动方式是滑动，因而摩擦形势上也就完全不相同。 滑动轴承，在滑动摩擦下工作的轴承。滑动轴承工作平稳、可靠、无噪滑动轴承在液体润滑条件下，滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触，还可以大大减小摩擦损失和表面磨损，油膜还具有一定的吸振能力。但起动摩擦阻力较大。滑动轴承应用场合一般在低速重载工况条件下，或者是维护保养及加注润滑油困难的运转部位。 将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件，叫滚动轴承。滚动轴承一般由外圈，内圈，滚动体和保持架组成。其中内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转，外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用，滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命，保持架能使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转起润滑作用。滚动轴承使用维护方便，工作可靠，起动性能好，在中等速度下承载能力较高。与滑动轴承滚动轴承滚动轴承的径向尺寸较大，减振能力较差，高速时寿命低，声响较大。滚动轴承中的向心轴承（主要承受径向力）通常由内圈、外圈、滚动体和滚动体保持架4部分组成。内圈紧套在轴颈上并与轴一起旋转，外圈装在轴承座孔中。在内圈的外周和外圈的内周上均制有滚道。当内外圈相对转动时，滚动体即在内外圈的滚道上滚动，它们由保持架隔开，避免相互摩擦。滑轮轴承选择 根据机器的尺寸结构及性质 选用深沟球轴承 D=42 d=20 B=12 3.4螺钉及螺母的选择主要分类包括普通螺丝、自攻螺丝和膨胀螺丝三种。 有头螺钉Cap screw 过去限于全牙的扣件，但这现在并非标准用法。 六角头螺钉Hex cap screw与大六角螺栓Hex bolt 顾名思义为头部为六角型的外螺纹扣件，设计为使用扳手转动。 依照ASME B18.2.1标准，六角头螺钉(Hex cap screw)较一般的大六角螺栓(Hex bolt)的头高和杆长公差小，因此ASME B18.2.1六角螺钉适合安装在所有六角螺栓可以使用的地方，也包含大六角螺栓太大而不能使用的地方。 螺丝内六角头螺钉Socket cap screw 亦称窝头螺钉或亚伦螺栓(Allen bolt)，是头部有一个六角型内孔的螺钉，以六角尺(hex key, Allen wrench or Allen key)插入内孔后才能拧紧或松动。内六角螺钉最常使用的是圆柱头螺钉，头径约螺纹主要直径的 1.5倍 (1960系列)，其他头型包括使表面美观的半圆头螺钉(Bottom head cap screw)和适用于锥形螺丝孔的平头螺钉(Countersunk head cap screw)。沉孔设计允许螺钉头不需要外露在被固定的物件表面也还能够转动了，故多使用在表面较小，传统板手不便使用的地方。 传动轴上螺母的选择 M12 m=10.8 型号- D=12 P=1.75 齿高H=1.51轴上螺纹 D=10 螺距P=1.5中径 夹持器上的螺钉 M8 l=0.4 螺钉M10 螺纹长 b=32 k=10 s=8 t=5斜块上的螺钉 M12 e=11.43 k=12 s=10 4 滚柱夹持器和滑动装置的设计计算4.1 滚柱夹持器的特点（1） 摩擦损失小，传动效率高；（2） 摩擦阻力小，几乎与运动速度无关，动静摩擦力之差极小，能保证运动平稳，不易产生低速爬行现象。磨损小、寿命长、精度保持性好；（3） 可以自锁。有可逆性，即能将旋转运动转换为直线运动，或将直线运动转动为旋转运动。4.2 滚柱夹持器的计算4.2.1 夹持器弹簧的确定 弹簧直径 d=1.6 弹簧中径 D=9 弹簧有效圈数 n=7.5 压紧弹簧死圈数取1.5 总圈数=n+=9压紧弹簧死圈数取1.5 螺旋角 弹簧丝长度 旋绕比 C取64.2.2夹持器部件确定 滚柱直径15,长度40,表面粗糙度为 3.2。 夹持器与滑动部件通过螺钉连接，以便达到取料时能顺利完成步距的传送。 夹持器小弹簧通过机械设计手册查询数据，经过力的校核选用弹簧，配合活动板块进行夹持运动。 活动挡板和紧钉螺钉之间留有间隙，以便配合送料时弹簧的压缩运动，间隙距离为1mm。 每次夹持运动都伴随自锁运动。 滚珠与弹簧之间设有弹簧活动挡板，当材料通过夹持器时，活动挡板会有移动，方便进料，同时帮助夹持器进行夹持。4.3 滑动装置及压缩弹簧的设计计算滑动装置 材料 T8A 碳素工具钢 含碳量0.8%的高级优质钢 密度 7.85滑块与轨道摩擦系数取0.06 滑块通过斜块的压缩来实现滑动，进而压缩大弹簧，斜块上升大弹簧推动滑块复位，完成工料的传递工作。4.3.1 大弹簧的确定 弹簧直径d = 3 弹簧中径 D=18 弹簧有效圈数 n = 8 弹簧节距t=8螺旋角 旋绕比弹簧最小工作载荷 最大工作载荷65Mn材料的弹簧许用切应力340MPa=3.44.3.2 滑块尺寸的确定由设计零件的制约及滑块需要起到的作用设计滑块尺寸。宽45，高 60，长 75的一块长方体 同时在4560的面上掏出个253232的长方体。滑块在导板轨道上滑动滑动。滑块每次前进一个步距，进行压缩弹簧运动，完成取料，再通过弹簧的弹力作用反作用于滑块，进行条料的输送。通过这种往复运动，完成滚柱夹持式自动送料，提高了工作效率，减少了人工作业，并且缩小了误差，为整个工作流程缩减了不必要的工作时间。5 粗糙度的确定表面粗糙度影响零件的耐磨性。表面越粗糙，配合表面间的有效接触面积越小，压强越大，磨损就越快。 表面粗糙度影响配合性质的稳定性。对间隙配合来说，表面越粗糙，就越易磨损，使工作过程中间隙逐渐增大；对过盈配合来说，由于装配时将微观凸峰挤平，减小了实际有效过盈，降低了联结强度。 表面粗糙度影响零件的疲劳强度。粗糙零件的表面存在较大的波谷，它们像尖角缺口和裂纹一样，对应力集中很敏感，从而影响零件的疲劳强度。 表面粗糙度影响零件的抗腐蚀性。粗糙的表面，易使腐蚀性气体或液体通过表面的微观凹谷渗入到金属内层，造成表面腐蚀表面粗糙度影响零件的密封性。粗糙的表面之间无法严密地贴合，气体或液体通过接触面间的缝隙渗漏。 表面粗糙度影响零件的接触刚度。接触刚度是零件结合面在外力作用下，抵抗接触变形的能力。机器的刚度在很大程度上取决于各零件之间的接触刚度。 影响零件的测量精度。零件被测表面和测量工具测量面的表面粗糙度都会直接影响测量的精度，尤其是在精密测量时。 此外，表面粗糙度对零件的镀涂层、导热性和接触电阻、反射能力和辐射性能、液体和气体流动的阻力、导体表面电流的流通等都会有不同程度的影响。根据夹持式自动送料装置的特点，由于夹持器部分是靠摩擦力进行工作，所以整体装备粗糙度值都比较高，方便送料的进行。装置的滑动部分则粗糙度值相对较低，以便顺利的进行弹簧的压缩和材料传送，故采用1.6的粗糙度值。6 润滑6.1润滑的种类相对运动物体表面加入第三种物质润滑剂，降低摩擦、减少磨损。改善摩擦副的摩擦状态以降低摩擦阻力、减缓磨损的技术措施。一般通过润滑剂来达到润滑的目的。 润滑另外，润滑剂还有防锈、减振、密封、传递动力等作用。 根据润滑剂的不同，润滑可分为：流体润滑。指使用的润滑剂为流体，又包括气体润滑（采用气体润滑剂，如空气、氢气、氦气一氧化碳和水蒸气等）和液体润滑（采用液体润滑剂，如矿物润滑油、合成润滑油、水基液体等）两种。 固体润滑。指使用的润滑剂为固体 ，如石墨、二硫化钼、氮化硼、尼龙、聚四氟乙烯、氟化石墨等。半固体润滑。指使用的润滑剂为半固体，是由基础油和稠化剂组成的塑性润滑脂，有时根据需要还加入各种添加剂。 根据摩擦副之间摩擦状态的不同，润滑分为：流体摩擦润滑。用流体( 厚度在1.52 微米以上 )将摩擦表面隔开的润滑方式。根据润滑膜压力的产生方式不同又可分为流体动压润滑（靠摩擦表面的几何形状和相对运动由粘性流体的动力作用产生压力平衡外载荷)和流体静压润滑(由外部将一定压力的流体送入摩擦表面间，靠流体的静压平衡外载荷）两种。边界摩擦润滑。摩擦表面间存在一层薄膜(边界膜)时的润滑状态；它可分为吸附膜（润滑剂中的极性分子吸附在摩擦表面所形成的膜，包括物理吸附膜和化学吸附膜）和化学反应膜（润滑油中的添加剂与金属表面起化学作用生成能承受较大载荷的表面膜）两类。润滑可以延长机器设备的寿命，提高精度、节约能源。本结构滑轮处，滑动螺杆处等都是需要润滑的，以便结构顺利的工作，更快捷更顺畅的进行送料。采用一般润滑剂即可。7 设备的维护7.1 保养和维护1、冲床每天工作8小时需要进行停机维护，要保持台面清洁。2、新机实用一个月后，要及时加润滑油，保证传动的顺畅。3、要保证夹持的工件的夹具夹牢，防止工件弹出伤人。4、要对机器进行定期检查（建议每日检查）。结束语经过历时3个月的努力，到目前为止，本设计已基本上完成。虽然设计相对比较简单，但理论与实践毕竟不一样，对于一位缺乏实践的在校大学生来说，这也有一定的困难，使我在设计过程中遇到了许多阻力，但在老师和同学的帮助下，通过自己的努力，最后克服了一个又一个困难，使设计取得了成功。在设计准备阶段，我精读了教材，查阅了许多参考书和专业期刊，又常登陆因特网查找相关知识，使我的知识一天天充实着，同时又有了一份成就感，使我的设计信心大增；在设计后期，看完书查完资料以后，再来看课题，感觉与以前就不相同了，能了解课题要做些什么，怎么来做。虽然还有许多不懂的地方。毕业设计是一项系统工程，既要熟悉课题的要求，又要读书查资料，还要撰写论文，最后还要答辩，在这一系列的环节中，任何细节都不能马虎，唯有脚踏实地。因此，通过这一次毕业设计，我感觉学到了许多许多，以前虽然学习了机械课程，但书