碗类制品磨底生产线设计——磨削部分毕业设计说明书

景德镇陶瓷学院本科生毕业设计（论文）中文题目碗类制品磨底生产线设计磨削部分英文题目DESIGNOFAUTOMATIONPRODUCTIONLINEINTHEBOTTOMOFBOWLPRODUCTSRUBBINGPARTOFRUBBING院系机械电子工程学院专业机械设计制造及自动化姓名王尧学号201110310416指导教师韩文完成时间2014年12月16日摘要日用陶瓷在烧成后，底部往往沾有颗粒废渣，导致在日常使用中会伤手、伤家具表面漆，所以其在出厂前需要对底部进行磨削。目前国内大多数厂家仍采用人工方式对日用陶瓷进行磨底，具有效率低、劳动强度大、环境差等缺陷。本课题将采用自动化生产线方式进行日用陶瓷底部磨削。本文采用气缸驱动吸盘的上下和左右移动，从而使得吸盘带动制品移至工作区域进行离线磨削，具有环保、高效等特点。关键词磨削底部离线日用陶瓷自动化生产线ABSTRACTDAILYUSEDCERAMICSOFTENWITHPARTICLESATTHEBOTTOMOFTHEWASTERESIDUEAFTERTHEYWEREBURNEDLEADTOHURTHANDSANDTHEPAINTOFFURNITURE,SOWENEEDTORUBITBOTTOMWHENITLEFTFACTORYATPRESENT,MOSTOFTHEFACTORIESSTILLUSEARTIFICIALWAYTORUBBOTTOMOFDAILYUSEDCERAMICSINDOMESTIC,ITPOSSESSMOREDEFECTSSUCHASPOOREFFICIENCYANDWORKINGCONDITIONINTHISPROJECT,WERUBBOTTOMOFDAILYUSEDCERAMICSBYAUTOMATIONPRODUCTIONLINEWEUSECYLINDERTODRIVESUCKERMOVE,THUSMAKINGPRODUCTSMOVETOTHEWORKINGPART,THENRUBBINGITSBOTTOM,ITPOSSESSMOREADVANTAGESSUCHASENVIRONMENTALPROTECTIONANDMOREEFFICIENTKEYWORDSRUBBOTTOMUNDERLINEDAILYUSEDCERAMICAUTOMATIONPRODUCTIONLINE目录1引言111课题意义及背景112课题现状113研究内容22碗类制品磨底生产线总体方案设计321碗类制品磨底生产线总体方案设计322碗类制品磨底生产线磨削部分方案设计323磨削工作循环33生产线磨头的设计531方案设计532磨片的选择633电机的选择64生产线吸盘机械臂的设计941方案设计942机械臂传动轴的设计10421拟定轴的基本结构10422轴的数据计算1043升降气缸的选择14431气缸行程选择14432气缸理论拉力14433气缸缸径选择14434气缸理论推力1544真空吸盘的部分选择与设计15441真空吸盘的选取15442真空吸盘接管设计1845轴承的选取195机械臂带动部分设计2051主动元件的选择20511电动机驱动20512气缸驱动2052传动件的选择设计20521非标准件传动20522齿轮齿条传动2253主动气缸的选择26531气缸行程选择26532气缸理论推力27533气缸缸径选择27534结论及安装276机架及附属部件的设计2961传动部分机架设计29611结构设计29612尺寸设计3062轴承盖的设计3163轴承端盖的设计3164磨削部分机架设计32641结构设计32642尺寸设计3365防尘罩的设计3566对中弹片设计367气动元件388结论409经济分析报告41致谢43参考文献44升降气缸固定件强度计算451引言11课题意义及背景陶瓷是我国古代的伟大发明之一，且是人民日常生活中所不可缺少的日用品。日用陶瓷工业是我国的传统产业。我国不仅是全球最大的日用陶瓷生产国和输出国，同时也是最大的消费国。因此发展日用陶瓷工业对于我国提升全球经济地位有举足轻重的作用。机械工业肩负着为国民经济各个部门提供技术装备的重要任务。当下诸多工厂和企业都已经步入了机电一体化的行列。机电一体化技术发展的状况标志着一个国家机械电子科学技术的发展水平，因此，发展机电一体化技术是发展我国机械电子科学技术的必由之路，也是振兴我国机械电子工业的主攻方向。作为传统产业的日用陶瓷产业也不会落下时代步伐，正逐步向更加完善的机电一体化生产道路迈进。发展陶瓷产业的主要发展对象其中之一就是陶瓷机械设备。陶瓷产品品种的开发、产量、质量的增加和提高，产品成本的降低，劳动生产率的提高，都与陶瓷机械设备的发展有着密切的联系。企业要在市场中占有一席之地，就必须以最快的速度率先推出满足要求、质量上乘、价格合理、服务完善而且符合环保要求的产品，即在满足功能的前提下综合考虑TIME（时间）、QUALITY（质量）、COST（成本）、SERVICE（服务）、ENVIRONMENT（环境）的要求。日用陶瓷在烧成后，底部往往沾有颗粒废渣，导致在日常使用中会伤手、伤家具表面漆，所以其在出厂前需要对底部进行磨削。目前国内大多数厂家仍采用人工方式对日用陶瓷进行磨底，具有效率低、劳动强度大、环境差等缺陷。12课题现状在国外，SAMA机械制造有限公司是一家专业生产日用陶瓷和技术陶瓷工业设备的德国公司，成立于1996年，拥有非常丰富的陶瓷机械生产经验。1997年6月，SAMA公司正式加入SACMI集团。SAMA机械制造有限公司已研发成功陶瓷磨底生产线。该自动化生产线为在线磨削，其磨具位于传送带中间，当制品运输到加工区域后，吸盘下降并吸附住制品，然后开始旋转，起到磨削的作用，整条生产线需进行3遍磨削。在国内，陶瓷制品磨底生产线设计研发的厂家就寥寥无几，大多数都还停留在机磨底机的设计研发。所以，在国内发展全自动陶瓷磨底生产线是非常具有前景的。13研究内容本次设计，主要在传统单机磨底机的加工工艺上，结合自动化设备与传送带。致力于设计出，全新的自动化磨底生产线。该生产线主要创新在于，离线加工，全程自动化操作。无需大量人力物力即可高效地完成庞大数量的陶瓷制品磨底工艺。本篇主要是对生产线的磨削部分进行设计，主要有1磨削方法的设计；2生产线磨头的设计；3生产线吸盘机械手的设计；4机架及附属部件的设计。2碗类制品磨底生产线总体方案设计21碗类制品磨底生产线总体方案设计本条生产线主要分为两个部分其一为制品的输送部分；其二为制品的磨削部分。传送部分采用固定式带式输送机进行制品的输送，制品上线为人工手动上线，下线方式为机械臂吸取制品下线。磨削部分采用离线磨削，机械臂吸取制品与磨盘接触进行磨削加工。22碗类制品磨底生产线磨削部分的方案设计方案1线上磨削，通过移动磨具保持制品在传送带上进行加工；方案2离线磨削，通过移动制品使其进行离线磨削加工磨削方式采用离线磨削；由电机带动磨盘转动，吸盘机械臂固定制品与之接触进行磨削。磨盘成90度垂直放置。制品通过传送带传送至指定区域后，由传感器扫描到制品后；发送信号至控制终端；吸盘机械臂吸取制品，并将其运输到磨盘处进行加工磨削。之后送回传送带，完成一个工作循环。23磨削工作循环一个磨削工作循环分为13个步骤，每一个循环结束后。系统复位准备开始进行下一个工作循环。步骤项目备注1传感器扫描到制品传感器将信号传至控制终端2升降气缸伸出3与制品接触后，吸盘将制品吸住真空发生器工作4升降气缸缩回5主动气缸伸出带动齿条使齿轮顺时针旋转90度6升降气缸伸出，使制品与磨盘接触7制品磨削8升降气缸缩回，使制品与磨盘脱离9主动气缸缩回带动齿条使齿轮逆时针旋转90度10升降气缸伸出11吸盘与制品脱离真空发生器停止工作12升降气缸回缩13待机上述13个步骤，均由PLC进行编程控制，并设置有断电记忆功能。以防意外发生导致生产线发生故障。在每一个步骤是均可停止，进行检查。3生产线磨头的设计31方案设计一般磨削加工有2种方案，一种是制品转动，磨盘固定；另一种是磨盘转动，制品固定。方案1方案2图31磨头的方案设计方案1制品转动，磨盘固定；这种方案适用于线上加工时采用。这种方案通常是，传送带位于加工区域的部分上设置有磨片，当制品移动到加工区域时吸盘（或抓手）固定住制品后开始旋转，从而达到磨削的作用；方案2磨盘转动，制品固定；这种方案适用于离线加工时采用。这种方案通常是，将制品离线加工，在制品到达加工区域时有吸盘（或抓手）固定住制品后，移动至旋转的磨盘上，从而达到磨削的作用。两种方案在此处都可以选择，但是考虑到离线加工易于日常维护工作，而且也可以对磨削后产生的粉末进行收集处理，因此在本设计中，选用方案2。32磨片的选择1）传统磨片传统的金属磨片具有较高的加工强度且磨削性能强，造价便宜，来源广泛等优点，被不同领域的磨削行业所青睐。本生产线主要用于加工成型陶瓷制品的底部，因此要求精度较高，而且不能使制品底部染色。这部分原因来源于磨片在空气中氧化，生成对应氧化物，与制品接触使制品染色，从而降低价值。因此在这里不选用传统磨片进行加工。2）金刚石软磨片软磨片是以金刚石为磨料，与符合材料结合而成的新型加工工具。适用于石材抛光，倒角加工，磨削陶瓷、石材、地砖等工作。软磨片磨削力强且耐磨性能好等特点。现对于传统磨具更加的适合于陶瓷制品的磨底加工。工作转速不易超过3800R/MIN。在这里工作转速最小定为1300R/MIN。根据生产要求可知制品底部最大直径为100MM，所以说这里选用5寸型号的软磨片。外径125MM,磨料厚度30MM。粒度有30、50、150、200、300、500、800、1000、1500、2000、3000、6000、8000、WHITEBUFF、BLACKBUFF等不同规格。考虑到陶瓷制品的磨底，在这里粒度选用2000的规格。由于没有相关技术条件的支持，无法测试出金刚石软磨片与陶瓷的摩擦系数，在这里预估03。33电机的选择电动机是机械工业上常用的驱动设备。因此磨削部分的主要驱动也采用电动机驱动的形式进行工作。1、工作机械所需功率950KWTNPLT工作机械（软磨片）静态阻转矩（NM）；N工作机械转速（R/MIN）；传动装置效率；FLTF静摩擦力（N）；L力臂（M）；TFT气缸推力（N）；摩察系数加工需求软磨片加工转速N1300R/MIN气缸工作压强P025MPA气缸推力FT50N制品底部最大直径D100MM力臂L50MM005M软磨片与陶瓷摩擦系数03采用电机直接连接100950KWLNFPTKL1023WKPL102综合上述计算与技术要求，在这里选用Y28014型号的电动机。型号额定功率/KW额定电流/A转速/RMIN1Y28014055161390Y28014型电机安装尺寸安装尺寸及公差AA/2BCDE机座号级数基本尺寸基本尺寸基本尺寸基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差12562510050151900090004400310FGHK基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差位置度公差600030155001080005100360010MABACADHDL8041651751452142954生产线吸盘机械臂的设计41方案设计这部分的方案主的不同主要是由于制品的移动路径不用而导致的。几种不同的路径各有优缺点。方案A制品移动到传送带的固定位置后，吸盘（或抓手）将制品固定，提升一定高度后，平移出传送带抵达磨盘上方后下降，经过磨削后，再向上移动，返回传送带。方案1方案2图41生产线吸盘机械手方案设计方案B制品移动到传送带的固定位置后。吸盘（或抓手）将制品固定，提升一定高度后，顺时针旋转90度，往前推出一定距离，与磨盘接触进行磨削。加工结束后，回缩一定距离，逆时针旋转90度，放下制品。通过比较A、B两种方案，可以看出在加工原理上都是相同的，因此从电机的放置方面来进行比较。在方案A中，由于磨盘水平放置，所以在磨削过程中难免会有粉末掉落在电机上，长此以往，会对电机造成一定影响，并且粉末会飞溅到各处不易于收集。相对于方案B，由于磨盘是成90度放置，磨削后由于地心引力，粉末会垂直落下。再加上防尘盖，也避免的因为磨盘转动产生的离心力而向其他方向飞射的粉末。在防尘盖下端设有积灰盒，也可以有效的对粉末进行回收再利用。42机械臂传动轴的设计421拟定轴的基本结构图42轴的结构示例及受力分析422轴的数据计算直径计算轴的转矩L升降气缸Z行程L升降气缸75100175MML连接件20MML吸盘与接管14530445MML总2395MM02395M由生产加工的碗类制品没有给定重量标准，并且气缸和固定件均采用轻质材料所以在这里M总取一个较大的估算值2KGM总2KGG总298196NML总G总M0239519647NM轴的材质45号钢，查表可得R取25轴的直径30NPADWTR32DRTMNM470MD4123570由于设有2个键槽，轴的直径扩大154MIN查询轴承设计手册可知没有对应内径为142MM的轴承D15各段长度确定A段A段为轴承安装段，因为轴承选型为6002型号轴承，所以A10MMBCDE段因为2轴承之间的距离要大于制品的最大直径200MM，所以BCDE取为240MM。C段由于本段要安装升降气缸的固定件，固定件的宽度要大于气缸的安装件最大尺寸，由SMC气缸选型手册可知该尺寸为42MM，所以固定件设计为50MM，C段也就应为50MM。B、D、E段这3段主要起轴肩的作用不安装任何零件，但又要使BCDE段大为240MM,且使C段位于中心因此BDE95MM,D5MM，E90MM。F段F段与A段功能相同，因此取为F10MM。G段G段安装轴承端盖，根据轴承端盖的设计，G10MM。H段H段安装一个10MM的套筒起到定位的作用。I段I段安装传动装置，该构件设计为30MM，因此I30MM。J段J段为一段螺纹，安装一个六角螺母起到固定的作用。所以J段长度可自由调整，本处选取J15MM。各段直径确定A、F段A、F段为轴承安装段，直径应对应轴承内径，所以DADF15MM。B、E段B、E段起到轴肩作用，查表可得轴承的安装最小安装尺寸为DAMIN174MM，所以B、E段直径应大于174MM，所以DBDE20MMC段C段许安装升降气缸固定件，因此DC30MM。D段D段为轴肩，DD40MM。G段G段安装轴承端盖根据设计要求，DG15MM。H段安装套筒，DH15MM。I段安装传动装置，根据设计要求。DI15MM。J段J段为一段螺纹螺母固定断，选择M12的外螺纹标准。键的设计计算本传动轴一共有2个键槽，分别位于C段与I段。键连接许用应力表MPA载荷性质许用挤压应力连接工作方式材料静载荷轻微冲击冲击钢1201501001206090P静连接铸铁708050603045以下载荷性质均考虑轻微冲击情况C段假定选用键B6636GB/T10962003，材料铸铁图43C段平键键设计强度计算假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键连接的强度条件为402PPHLDTKL键高H6MM轴直径D30MM键有效长度L36MM键所受扭矩TM47NM10236940PP因此C段可以选用键B6636GB/T10962003，材料铸铁I段假定选用键B5520GB/T10962003，材料铸铁图44I段平键设计强度计算假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键连接的强度条件为402PPHLDTKL键高H5MM轴直径D15MM键有效长度L20MM键所受扭矩TM47NM27510694PP因此I段可以选用键B5520GB/T10962003，材料铸铁43升降气缸的选择431气缸行程选择已知制品的最大深度为100MM。所以气缸的行程L100MM。432气缸理论拉力假定制品的最大质量MMAX2KG，吸盘和吸盘接管的质量忽略不计。因此气缸的理论拉力FLG制品可推出FL982196N。433气缸缸径选择缸径PDDFL2250FL气缸理论拉力D气缸缸径D气缸活塞杆杆径P气缸使用压力（由于气缸压力计算，涉及到流体力学方面的知识，本科专业流体力学并未深入的学习研究，在这里气缸使用压力站定为025MPA来进行计算。）P025MPAPFDDL250925061DD近似取所以取缸径为DD10MM的气缸。查气缸选型手册可知符合上述计算得气缸，没有DD10MM的型号，因此在这里选用较为接近的DD11MM的气缸。D16MM,D5MM。所以气缸选型为CJ2B16100434气缸理论推力气缸理论推力PD250TFD气缸缸径P气缸使用压力N502501622TF44真空吸盘的部分选择与设计441真空吸盘的选取图45真空吸盘原理图A）真空吸盘吸力计算真空吸盘吸力吸盘水平提升力所需提升重量安全系数（安全系数取2）仅考虑水平提升力的情况下吸盘吸力MGF吸NF619吸M制品重量需考虑磨削过程中，制品受到的摩擦力TFF制品所受摩擦力FT气缸推力摩擦系数NF1530吸盘实际吸力FMGF吸64892吸FS吸吸实通常情况下，吸盘吸力会由于吸盘老化，真空发生器老化，气管过长等原因导致实际吸力小于理论吸力。因此还要乘以安全系数，由于本设计各方面的局限导致很多数据无法获取，因此将安全系数取大一些来弥补这些数据。因此安全系数S取2。N26934实吸FB真空吸盘型号选取在得知吸盘所需吸力后，便可直接从标准吸盘选型手册中选取所需型号表格中加粗斜体表示的型号均为可选型号，但是考虑的制品最小直径为100MM。选用在P650MMHG时，D32MM；S804CM2；F吸711N692N所以吸盘型号选为ZP32UFCZP32UF真空吸盘基本尺寸图46真空吸盘结构图型号BDF吸盘水平提升力表（N）吸盘直径1013162025324050吸盘面积CM207851332013144918041261966506941171772784347111111736006411081642564006561021601550587991502343676019351475005349013721333454785413345048381123192300492769120400427721091712674376831073503746396150233383600934真空压力MMHG3003205482128200328512801ZP32UF3515145442真空吸盘接管设计图47吸盘接管结构图A接管设计该真空吸盘接管采用传统接管的构造，采用铸铝铸造。顶端采用复合CJ2B16100型气缸的螺纹接口M5气管接口连接处采用M5的内螺纹设计。接管材质选用铸铁材质。质量过轻，且没有实物测量，在此忽略不计，一并归于较大的制品重量中。进行计算。F段为与真空吸盘对接段，此处参考SMC真空吸盘接管设计，取F定为10MM。E段长度无具体要求，但是其长度应该大于气管连接器接口（5MM）和气缸螺纹连接孔深（9MM）之和。所以E定为30MM。G段长度无具体要求，只需大于螺纹连接孔的尺寸即可，定位15MM。45轴承的选取在轴承选取方面，选取滚动轴承的比较常见的深沟球轴承。其结构简单，成本较低，而且还有防油型，能够阻止润滑脂溢出。在这里选用60022ZR型号轴承两面带防尘盖的轴承单位MM型号内径外径厚度最小安装尺寸60022ZR153291745机械臂带动部分设计51主动元件的选择主动部分功能主要是带动传动轴的转动，使传动轴间歇往复旋转90度，已达到移动制品到达指定加工区域进行加工的作用。511电动机驱动电动机驱动是较为常见的主动方式，具有结构稳定、来源广泛、使用寿命长等特点。但是，在本设计方案中，因为要做间歇往复运动，对于电动机损耗过大，而且需要另外设计减速机，使整个设备过于复杂。因此本设计不采用常规的电动机驱动。512气缸驱动气缸驱动也是一种比较常见的主动方式，主要适用于负载较小的驱动需求，而且工作方式非常适合本设计所需要的运动方式。因而在此处采用气缸驱动的方式。52传动件的选择设计521非标准件传动图51非标准件传动示意图A结构设计如图所示，设计一个非标准件S安装在轴上，采用键连接的固定方式。再设计气缸与A件在滑槽处连接，采用销连接。连接器便可在滑槽上自由移动。但是由于气缸是固定在机架上的，因此连接器初始角度是可以调整的。这样气缸伸缩便可以带动轴转动，从而达到工作目的。B设计计算图52行程距离示意图滑槽长度C如图，O点为非标准件S的轴心；A为件S的半径；B为件S主体部分到滑槽之间的距离；C为滑槽长度。气缸固定为水平方向倾斜30度。该处假定气缸行程L60MM件S半径设计为20MMSINLBAMBA30SIN61230COSLD30COS6D因为有根号不方便计算只需要DCBAC30MMC方案欠缺常规安装方式需要尽量避免成角度的安装，这样可能会由于安装误差导致，整个加工发生偏差。该方案需要气缸倾斜30度安装。而且滑槽部分考虑到摩擦因素，运行时间可能会延长。因此在这里不采用这种方式进行传动。522齿轮齿条传动A结构设计设计一个齿轮安装在轴上，采用键连接的方式固定。再设计一个齿条。将齿条固定在气缸上，这样气缸伸缩带动齿条运动，齿条带动齿轮，从而达到工作目的。B设计计算1选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数选用直齿轮传动压力角20齿轮传动的精度等级一般工作机器7级精度材料40CR（调质）齿面硬度280HBS齿轮齿数Z124Z2242按齿面接触疲劳强度设计（1）由公式试计算齿轮分度圆直径分度圆直径32112HEHTTZUDTK试选载荷系数3T齿轮传递转矩MNMT74MNMT31074由圆柱齿轮宽度系数表选取宽度系数1D由节点区域系数表查得区域系数52HZ由弹性影响系数表查得材料的弹性影响系数H由弹性影响系数表查得材料的弹性影响系数2189MPAZE接触疲劳强度用重合系数34Z1112/COSARAHZ8412920COSAR1222/CSARAZCSARO2/TNT21AZ60518934Z接触疲劳许用应力HMPA601LIM2LI应力循环次数基本情况工作寿命15年，设每年工作300天；两班制；设备工作平稳HJLNN1608102961533NU/1280296/接触疲劳寿命系数9801HNK取失效概率为1安全系数S1SLIMHN2H1MPA5816092H1齿轮与齿条的接触疲劳许用应力H齿轮分度圆直径32112HEHTTZUDTKMDT35201893107431231（2）调整齿轮分度圆直径计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度106NDTSM/04/1632齿宽TBB实际载荷系数由使用系数表查得使用系数1AK动载系数根据,7SM/04级精度021VK齿轮的圆周力TTDTF11/2NFT23104/7MBKTA/10/7/21查齿间载荷分配表得齿间载荷分配系数21HK由齿间载荷分布系数表，用插值法查得7级精度，齿轮相对支承非对称布置时，得齿向载荷分布系数417HK7314201HVAHK分度圆直径31HTTKDMD65371齿轮模数1/ZMM0124/65考虑下面气缸的选型受到限制，因此模数取大一些73几何尺寸计分度圆直径MZD1MD675241齿轮宽度BB3考虑到不可避免的安装误差，为了确保设计齿轮宽B和节省材料，一般略微加宽（510）MM，M1041MB460131齿条的宽度B3624设计结论齿轮齿数，模数，压力角，齿宽。241ZM7520M401齿条齿数,模数，压力角，齿宽。622B362齿轮与齿条均采用45钢（调质）。齿轮按7级精度设计。53主动气缸的选择531气缸行程选择A结构选择由上述齿轮设计可知，齿轮旋转90，需要有效齿数是6。齿条与齿轮模数相等，因此齿条设计为有效齿数为6个。气缸的行程就是经过6个齿所用的距离，即为气缸的行程。B行程计算齿轮模数M752齿距D齿距MD635814752齿距旋转90所需有效齿数ZN41N行程齿距LL81563由于气缸标准行程里面没有5181MM，取M0整532气缸理论推力A气缸选择在本设计中，齿轮的转矩应该与加工部分的转矩相等。因此在齿轮分度圆直径为36MM的前提下，通过转矩计算公式，即可算出气缸所需的理论推力。B推力计算传递转矩MNMT74MNT31074分度圆半径21DRR26FTRNFT4213074533气缸缸径选择气缸直径双作用气缸推力PDFT250气缸理论推力FT气缸缸径D气缸使用压力P05MPAPFT250M05192504因为标准气缸没有缸径为1905MM的型号D534结论及安装因此所需气缸，缸径为20MM，行程为50MM。查看SMC气缸选型手册。选出符合要求的气缸型号为CM2F2050型号。图53安装尺寸FDFXFZC2BFT（厚度）7607530344图54根据安装尺寸设计出厚4MM的铸铁法兰连接片，焊接在支持梁（机架）的左端。以此来固定主动气缸。6机架的设计及附属部件设计61吸盘机架设计611结构设计这部分机架主要用于固定传动轴。使传动轴在正确的位置进行加工。这一部分的结构并不复杂，采用铸钢来进行制造。主要结构有6根方钢，其中支承驱动轴的2根需要在中间部分做凹槽使轴承和轴承端盖可以放在其中。6根方钢彼此之间的连接采用螺母连接。这样既方便拆装又方便装箱运输。具体结构请参考机架图。图61吸盘机架结构图612尺寸设计A支撑杆图62支撑杆结构图支撑杆一共有4根，作用主要确定传动轴的安装高度，这个高度要等于气缸、气缸最大行程、气缸连接器、吸盘、吸盘接管的长度总和。L段为支撑杆主要长度。L段为螺纹段，用来跟支承梁固定连接。C段为与底板的连接部分。L的尺寸主要由其他零件的长度决定，通过之前的计算L410MM；L段为型号为M10，长50MM的螺纹段；B为6060的方形结构；A为3030的方形结构。B支承梁图63支承梁结构图支承梁主要用于支承传动轴的位置，上面设有2个圆形孔用以连接支撑杆；2个螺纹孔用来定位箱盖；中心需要加工半圆弧，用来支承轴承和轴承端盖。支承梁总体长度L3，主要取决于传送带的宽度。结合传送带数据，L3450MM；支撑梁高度L4，要求需大于轴承端盖的半径，因此L430MM；为了能与支撑杆连接L515MM；轴承与轴承端盖的安装尺寸，均需符合他们的尺寸。因此R120MM，R216MM。62轴承盖的设计图64轴承盖结构图轴承盖的尺寸主要参考机架支承梁进行设计，在这里不做累述。在轴承盖位于轴承的上方开一个孔径M8，孔深8MM的螺纹孔，用于和油杯连接。随后将孔打通，使在实际工作时，润滑液能够流至轴承处。在轴承盖的2端设有与支撑梁（轴承座）连接固定的孔径为10MM的通孔。63轴承端盖的设计轴承端盖的尺寸设计，均可由轴承、轴承座、轴承盖决定。在这里仅给出设计结果。图65轴承端盖结构图64电机机架设计641结构设计这部分机架主要用于固定电机与防尘罩。整体采用5根方钢与一块薄型钢板组成。由于结构简单采用铸钢制造。其中3根方钢主要起到支撑钢板的作用，3根方钢均在一端做螺纹加工用于和钢板连接，其中一根连接后用螺母固定。另外2根与固定防尘罩的方钢连接。固定防尘罩的方钢一端做内螺纹加工，用于连接支撑用方钢。钢板用于支撑电机，因此在预定位置钻孔以固定电机，并且采用葫芦孔，这样方便条件误差。具体结构请参考机架图。图66电机机架结构图642尺寸设计A电机机架支撑杆图67电机机架支撑杆结构图支撑杆一共有3根，作用主要是将电动机提升至与制品加工中心同样高度，使软磨片能够正常加工。L段为支撑杆主要长度。L段为螺纹段，用来跟防尘罩固定杆连接。C段为与底板的连接部分。L的尺寸主要由前面传动部分的机架决定，因此L359MM；L段为型号为M10，长50MM的螺纹段；其中一根长为17MM；B为6060的方形结构；A为3030的方形结构。B电机支撑板图68电机支撑板结构图支撑板为一块钢板。上面有电动机固定的4个椭圆孔，以及3个与支撑杆连接用的圆形孔。其厚度G的尺寸要求与传动部分与支撑杆的高度有关，G10MM；3个圆形孔均为10，这样支撑杆上的螺柱才能穿过，R10MM；为了能与支撑杆对中因此圆心距边的距离为15MM，F15；J、I、H、G的尺寸均有电机安装尺寸确定（附表1）。支撑板长D265MM,宽E240MM。C防尘罩连接杆图69防尘罩连接杆结构图防尘罩连接杆，为普通方钢，在一端进行螺纹钻孔，用以连接支撑杆。在侧面设有螺纹孔用于固定防尘罩。支撑杆连接螺纹孔为孔径为M10，孔深为40MM的粗螺纹孔；防尘罩固定螺纹孔为孔径为M5，孔深为15MM的粗螺纹孔，L120MM。杆件的总长K210MM，其尺寸主要取决于防尘罩的大小；杆件宽度与支撑杆宽度相同A30MM。65防尘罩的设计图610防尘罩结构图防尘罩主要是由6块铝片焊接而成。焊接成的立方体，L1360MM,L2100MM,L3240MM；为了满足最大制品的尺寸为200MM，所以在防尘罩正面设有直径为220MM的开孔；在防尘罩的背面也有一个开孔，便于电机转轴穿过。电动机主轴的直径为19MM，考虑到电动机振动的因素，因此D1的直径取为25MM；在立方体的下半部分，设有235MM95MM75MM的立方体积灰盒。用于收集磨削产生的粉末。以免工作场所空气中的粉尘颗粒过多影响操作人员健康。在立方体的上半部分，设有2个直径为5MM的小孔用以固定在机架上。S115MM,S210MM。66对中弹片设计图611对中弹片结构图1制品对中采用弹片定位的方式。弹片的一端固定在传送带两侧的机架上。螺杆的一端固定在机架上，穿过一个固定支架此处设有螺母，可通过调该节螺母的方法来控制弹片开口的大小。固定件的长度L385MM,高度L1150MM，因为这里弹片高度选择150MM，且制品最大高度为100MM，开孔位于130MM处，这样制品便不会触碰到螺母而受损。两弹片之间最大开口为200MM,最小开口为100MM。因此需要单独设计一根长135MM的M12螺杆，螺纹长度为110MM。在一端加工15MM,M5的螺纹，主要用于固定弹片。固定件用M10型号的螺母固定在机架图610对中弹片结构图27气动回路设计图81气动回路图1气源2过滤器3三位四通电磁换向阀4可调单向节流阀5升降气缸6可调单向节流阀7可调单向节流阀8二位二通电磁换向阀9真空发生器10真空吸盘11三位四通电磁换向阀12可调单向节流阀13主动气缸14可调单向节流阀12345678910升降气缸右移吸盘工作升降气缸左移主动气缸右移升降气缸右移升降气缸左移主动气缸左移升降气缸右移吸盘停止工作升降气缸左移1DT2DT3DT4DT5DT步骤介绍1此处升降气缸右移对应实际工作状态为升降气缸下降；2真空发生器工作，使吸盘开始吸取制品；3此处升降气缸左移对应实际工作状态为升降气缸上升；4此处主动气缸右移对应实际工作状态为主动气缸左移，使齿条移动带动齿轮转动，使得轴顺时针转动90；5此处升降气缸右移对应实际工作状态为升降气缸左移；6此处升降气缸左移对应实际工作状态为升降气缸右移；7此处主动气缸左移对应实际工作状态为主动气缸右移，使齿条移动带动齿轮转动，使得轴逆时针转动90；8此处升降气缸右移对应实际工作状态为升降气缸下降；9真空发生器停止工作，使吸盘松开制品；10此处升降气缸左移对应实际工作状态为升降气缸上升。8结论与展望本设计所设计的碗类制品磨底生产线，相对于国内依旧使用单机磨底机与人工操作的原始磨底流程来说实为稀有，因此借鉴了国外产品的一些设计理念。并结合我国现有的技术条件进行设计。设计主要分为两大部分制品传送部分设计与制品磨削部分设计。分别由另一位组员与本人共同设计，本人负责磨削部分的设计。在磨削部分设计中，还是沿用了，传统的磨盘磨削方式。但是，在工位选择上却托陈出新的采用了，远离传送带进行加工。这种加工方式解决了制品换面的问题，而且有效保护了碗口不在输送过程中与受到刮伤。而且磨削产生的粉末也能更好的被收集起来，而不是散落在传送带上，也利于传送带的清理与保养。本生产线完全自动化生产，在加工过程中无需工作人员进行操作。这要归功于对传感器的使用。再加上对PLC技术的运用，使整个生产过程按部就班的进行。进一步的减小了，因为工作步骤多而引起时间上的误差。在设备组装上面，设备机架没有大型的零部件，全部由小部件进行拼装而成，而且大多采用铝制材料，这样不仅装箱容易也使转移设备更加的方便可行。最后，由于时间紧凑，本次设计还有诸多可以完善的地方。其一，设计仅针对机械部分进行了设计，但却没有对控制系统方面进行设计，仅仅只是结合了，本人当前所学的PLC及数控知识给出了一些基础的控制思路。数控方面的专业人士应该能设计出更加优秀的控制流程，希望以后有机会多多交流并学习这方面的知识。其二，制品从传送带运输到加工区域是由应该二自由度的原始机械臂进行的，希望以后能采用更为先进的多自由度机械臂，这样不仅占地更小，而且也更加便于调整位置。9经济分析报告目前全球日用陶瓷年产量约为500亿件，其中亚洲产区约占总量的62，其中主要的生产过就有中国。我国是日用陶瓷生产大国，全国日用陶瓷生产线数千条。陶瓷行业商业前景广泛，大多数用于酒店等，也有小部分用于家庭使用。在高端陶瓷产业中，磨底加工是不可或缺的一个环节，由于数量较少通常采用人工单机磨底，这样可以提高制品的品质。但是在中低端陶瓷产业中，由于生产量大，要求速度快。因此很多陶瓷厂家并没有进行磨底这个工艺环节。本设计，正是察觉到了这一点“对症下药”。利用自动化生产线进行磨底加工，不仅可以劳动力的分配，更重要的是全面整体的提升了陶瓷制品的品质，这在国内目前中低端陶瓷产业中是很难做到的。本条生产线具有高效、稳定、零部件易更换等特点，符合大多中小型陶瓷生产厂家的需求。并且本生产线不单可以加工碗类制品，盘类制品也可以进行加工。并且可调节性高，利于厂家系统的