碗类制品磨底生产线设计——磨削部分毕业设计说明书

1、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： design of automation production line in the bottom of bowl products rubbingpart of rubbing 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 i景德镇陶瓷学院本科生毕业设计（论文）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。

2、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abstractdaily used ceramics often with particles at the bottom of the waste residue after they were burned. lead to hurt hands and the paint of furnit

3、ure,so we need to rub it bottom when it left factory.at present,most of the factories still use artificial way to rub bottom of daily used ceramics in domestic,it possess more defects such as poor efficiency and working condition.in this project,we rub bottom of daily used ceramics by automation pro

4、duction line.we use cylinder to drive sucker move,thus making products move to the working part,then rubbing its bottom,it possess more advantages such as environmental protection and more efficient. keywords: rub bottom under line daily used ceramic automation production line 目 录1 引言 11.1 课题意义及背景 1

5、1.2 课题现状 11.3 研究内容 22 碗类制品磨底生产线总体方案设计 3 2.1 碗类制品磨底生产线总体方案设计 3 2.2 碗类制品磨底生产线磨削部分方案设计 3 2.3 磨削工作循环 3 3 生产线磨头的设计 5 3.1 方案设计 5 3.2 磨片的选择 6 3.3 电机的选择 64 生产线吸盘机械臂的设计 9 4.1 方案设计 9 4.2 机械臂传动轴的设计 10 4.2.1 拟定轴的基本结构 10 4.2.2 轴的数据计算 10 4.3 升降气缸的选择 14 4.3.1 气缸行程选择 14 4.3.2 气缸理论拉力 14 4.3.3 气缸缸径选择 14 4.3.4 气缸理论推力

6、15 4.4 真空吸盘的部分选择与设计 15 4.4.1 真空吸盘的选取 15 4.4.2 真空吸盘接管设计 18 4.5 轴承的选取 195 机械臂带动部分设计 20 5.1 主动元件的选择 20 5.1.1 电动机驱动 20 5.1.2 气缸驱动 20 5.2 传动件的选择设计 20 5.2.1 非标准件传动 20 5.2.2 齿轮齿条传动 22 5.3 主动气缸的选择 26 5.3.1 气缸行程选择 26 5.3.2 气缸理论推力 27 5.3.3 气缸缸径选择 27 5.3.4 结论及安装 276 机架及附属部件的设计 29 6.1 传动部分机架设计 29 6.1.1 结构设计 29

7、6.1.2 尺寸设计 30 6.2 轴承盖的设计 31 6.3 轴承端盖的设计 31 6.4 磨削部分机架设计 32 6.4.1 结构设计 32 6.4.2 尺寸设计 33 6.5 防尘罩的设计 35 6.6 对中弹片设计 36 7 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 45v1 引言1.1 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

8、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

9、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。1.2 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

10、。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。1.3 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

11、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 2.1 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。 2.2 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

12、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。2.3 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

13、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3.1 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3.1 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

14、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。3.2 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

15、。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3.0mm。粒度有30#、50#、150#、200#、300#、500#、800#、1000#、1500#、2000#、3000#、6000#、8000#、white bu

16、ff、black buff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=0.3。3.3 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t：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；f：静摩擦力（n）；l：力臂（m）；ft：气缸推力（n）；：摩察系数加工需求软磨片加工转速n=1300r/min气缸工作压强p=0.25mpa气缸推力ft=50n制品底部最大直径d=100mm力臂l=50

17、mm=0.05m软磨片与陶瓷摩擦系数=0.3采用电机直接连接=100%综合上述计算与技术要求，在这里选用y2-801-4型号的电动机。型号额定功率/kw额定电流/a转速/rmin-1y2-801-40.551.6139012y2-801-4型电机安装尺寸： 机座号级数安装尺寸及公差aa/2bcde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80412562.5100501.519+0.009-0.004400.310fghk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60-0.03015.50-0.10800-0.510+0.36001

18、.0abacadhdl1651751452142954 生产线吸盘机械臂的设计4.1 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4.1 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

19、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。4.2 机械臂传动轴的设计4.2.1 拟定轴的基本结构图4.2 轴的结构示例及受力分析4.2.2 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=75+100=175mml连接件=20mml吸

20、盘与接管=14.5+30=44.5mm l总=239.5mm=0.2395m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=29.8=19.6nm=l总g总m=0.239519.6=4.7nm轴的材质：45号钢，查表可得r取25轴的直径由于设有2个键槽，轴的直径扩大15%查询轴承设计手册可知没有对应内径为14.2mm的轴承各段长度确定：a段：a段为轴承安装段，因为轴承选型为6002型号轴承，所以a=10mmbcde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

21、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b=d+e=95mm ,d=5mm ，e=90mm。f段：f段与a段功能相同，因此取为f=10mm。g段：g段安装轴承端盖，根据轴承端盖的设计，g=10mm。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i=30mm。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，

22、本处选取j=15mm。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da=df=15mm。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damin=17.4mm，所以b、e段直径应大于17.4mm，所以db=de=20mm c段：c段许安装升降气缸固定件，因此dc=30mm。 d段：d段为轴肩，dd=40mm。 g段：g段安装轴承端盖根据设计要求，dg=15mm。 h段：安装套筒，dh=15mm。 i段：安装传动装置，根据设计要求。di=15mm。 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

23、段与i段。 键连接许用应力表 mpa许用挤压应力连接工作方式材料载荷性质静载荷轻微冲击冲击p静连接钢1201501001206090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b 6636 gb/t 1096-2003，材料：铸铁图4.3 c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键高h=6mm轴直径d=30mm键有效长度l=36mm键所受扭矩t=m=4.7nm因此c段可以选用 键b 6636 gb/t 1096-2003，材料：铸铁i段：假定选用 键b 5520 gb/t 1096-2003，材料：铸铁图4.4 i段平键

24、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键高h=5mm轴直径d=15mm键有效长度l=20mm键所受扭矩t=m=4.7nm因此i段可以选用 键b 5520 gb/t 1096-2003，材料：铸铁134.3 升降气缸的选择 4.3.1 气缸行程选择 已知制品的最大深度为100mm。所以气缸的行程l=100mm。4.3.2 气缸理论拉力 假定制品的最大质量mmax=2kg，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 fl9.82=19.6n。4.3.3 气缸缸径选择缸径fl：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

25、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0.25mpa来进行计算。）p=0.25mpa近似取 所以取缸径为d-d=10mm的气缸。 查气缸选型手册可知符合上述计算得气缸，没有d-d=10mm的型号，因此在这里选用较为接近的d-d=11mm的气缸。d=16mm,d=5mm。 所以气缸选型为 cj2b16-1004.3.4气缸理论推力气缸理论推力d：气缸缸径p：气缸使用压力4.4 真空吸盘的部分选择与设计4.4.1 真空吸盘的选取16 图4.5 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

26、取2）仅考虑水平提升力的情况下吸盘吸力m：制品重量需考虑磨削过程中，制品受到的摩擦力f：制品所受摩擦力ft：气缸推力：摩擦系数吸盘实际吸力通常情况下，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。b)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 吸盘水平提升力表 （n）吸盘直径1013162025324050吸盘面积(cm2)0.7851.332.013.144.918.0412.619.6真空压力(mm

27、hg)-6506.9411.717.727.843.471.1111173-6006.4110.816.425.640.065.6102160.1-5505.879.915.023.436.760.193.5147-5005.349.013.721.333.454.785.4133-4504.838.112.319.230.049.276.9120-4004.277.210.917.126.743.768.3107-3503.746.39.615.023.338.360.093.4-3003.205.48.212.820.032.851.280.1表格中加粗斜体表示的型号均为可选型号，但是考虑

28、的制品最小直径为100mm 。选用在p=-650mmhg 时，d=32mm ；s=8.04cm2； f吸=71.1n69.2n所以吸盘型号选为 zp32uf c)zp32uf真空吸盘基本尺寸图4.6 真空吸盘结构图型号bdfzp32uf351514.54.4.2 真空吸盘接管设计图4.7 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cj2b16-100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

29、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。234.5 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 6002.2zr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6002.2zr1532917.45 机械臂带动部分设计5.1 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

30、指定加工区域进行加工的作用。5.1.1 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。5.1.2 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。5.2 传动件的选择设计5.2.1 非标准件传动图5.1 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

31、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5.2 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l=60mm件s半径设计为20mm因为有根号不方便计算只需要c=30mmc)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

32、采用这种方式进行传动。5.2.2 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z1=24z2=242 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 分度圆直径试选载荷系数齿轮传递转矩由圆柱齿轮宽度系数表选取宽度系数由节点区域系数表查得区域系数由弹性影响系数表查得材料的弹性影响系数由弹性影响系数表查得材料的弹性

33、影响系数接触疲劳强度用重合系数接触疲劳许用应力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23接触疲劳寿命系数取失效概率为1%安全系数s=1齿轮与齿条的接触疲劳许用应力齿轮分度圆直径（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齿宽实际载荷系数由使用系数表查得使用系数动载系数根据,7级精度.24齿轮的圆周力查齿间载荷分配表得齿间载荷分配系数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分度圆直径齿轮模数考虑下面气缸的选型受到限制，因此模数取大一些3 几何尺寸计分度圆直径齿轮宽度考虑到不可避免的安装误差，

34、为了确保设计齿轮宽b和节省材料，一般略微加宽（5-10）mm，齿条的宽度4 设计结论 齿轮齿数，模数，压力角，齿宽。齿条齿数,模数，压力角，齿宽。齿轮与齿条均采用45钢（调质）。齿轮按7级精度设计。5.3 主动气缸的选择5.3.1 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)行程计算齿轮模数齿距旋转90所需有效齿数行程由于气缸标准行程里面没有51.81mm，取整275.3.2 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

35、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)推力计算传递转矩分度圆半径5.3.3 气缸缸径选择气缸直径双作用气缸推力气缸理论推力ft气缸缸径d气缸使用压力p=0.5mpa因为标准气缸没有缸径为19.05mm的型号5.3.4 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 cm2f20-50 型号。 图5.3 安装尺寸：fdfxfzc2bft（厚度）7607530344图5.4 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

36、6.1 吸盘机架设计6.1.1 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6.1 吸盘机架结构图6.1.2 尺寸设计a) 支撑杆图6.2 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

37、分。l的尺寸主要由其他零件的长度决定，通过之前的计算l=410mm；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6.3 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，l3=450mm；支撑梁高度l4，要求需大于轴承端盖的半径，因此l4=30mm；为了能与支撑杆连接l5=15mm；轴承与轴承端盖的安装尺寸，均需符合他们的尺寸。因此r1=20mm，r2=16mm。6.2 轴承盖的设

38、计图6.4 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。6.3 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6.5 轴承端盖结构图6.4 电机机架设计6.4.1 结构设计46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

39、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6.6 电机机架结构图6.4.2 尺寸设计a)电机机架支撑杆图6.7 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l=359mm；l段为型号为m10，长50mm的螺纹段；其中一

40、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6.8 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，g=10mm；3个圆形孔均为10，这样支撑杆上的螺柱才能穿过，r=10mm；为了能与支撑杆对中因此圆心距边的距离为15mm，f=15；j、i、h、g的尺寸均有电机安装尺寸确定（附表1）。支撑板长d=265mm,宽e=240mm。c)防尘罩连接杆图6.9 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

41、。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，l1=20mm。杆件的总长k=210mm，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a=30mm。6.5 防尘罩的设计 图6.10 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，l1=360mm,l2=100mm,l3=240mm； 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

42、，设有235mm*95mm*75mm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。s1=15mm,s2=10mm。6.6 对中弹片设计图6.11 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l3=85mm,高度l1=150mm，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。

43、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6.10 对中弹片结构图27 气动回路设计图8.1 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

44、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1dt+-+-+-2dt-+-+-+3dt-+-4dt-+-5dt-+-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；

45、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