防盗门板上料机总体方案设计

1、第2章 防盗门板上料机总体方案设计2.1设计要求防盗门的全称为"防盗安全门"。它兼备防盗和安全的性能。随着防盗门产量的不断扩大，防盗门板自动化生产线能够适用于多种型号防盗门的生产。防盗门板上料机是防盗门体自动化生产线的入口设备，要求达到以下技术指标：1.板料宽度：800-1800mm可调;2.板料厚度：1-1.5mm（可调）；3.工作节拍：30秒2.2 几种板材自动上料方案的分析 2.2.1凸轮式自动上料机图 2.2.1 自动上料机的剖面简图如图2.2.1，压块3 上下运动由电机1带动凸轮2 运动实现，平拉片复位运动通过液压缸8 动作完成。电机7 带动磁性传送带6 运动。液

2、压缸的动作由行关控制, 当压头作用在板料上产生最大压力后, 液压缸8 动作开始拉片, 当拉片至最大位移时, 压块3 在凸轮带动下向上抬起, 同时液压缸动作复位。自动上料机按着凸轮和液压缸运动规律完成压片错片抬片吸片送片周期运动, 使单片板料源源不断地通过磁性传送带向前输送, 实现了板料上料自动化。液压光电升降台5 可保证料堆高度始终不变。分析：该上料机自动化程度较高，使用凸轮机构控制提升装置使得结构紧凑，送料效率高。但凸轮机构作为高副，设计要求比较高，设计难度较大。且使用镶嵌磁性物质的下平带作为输送，容易使平带与平带轮产生打滑。此外，因为磁性物质的存在，容易使金属板材吸附金属屑，影响冲压质量。

3、2.2.2小车式自动上料机图2.2.2小车式自动上料机示意图 如图2.2.2，小车式上料机主要由提升抓取装置、小车运送装置、平带输送装置三部份组成。气缸推动活塞杆带动抓盘下降，抓取板料，活塞杆上升到一定位置后，电机正转，小车前行，至一定位置后，爪盘将板料放下，由输送带运送板料至下一工序，电机反转，小车后退，再次抓取板料，进入循环。分析：该上料机构机体庞大，动作多且较为复杂，由于小车要进行复位，导致送料效率较低，控制比较困难，不易达成送料节拍30秒的设计要求。2.2.3摆臂式自动上料机图2.2.3摆臂式自动上料机示意图如图2.2.3，该上料机主要由取料及提升装置、夹料及推送装置、平带送料装置三部

4、分组成。气缸推动气杆向下动作，负压阀负压，使安装在气杆下部的吸盘抓取板料，随后气杆向上运动，提升板料，到达一定位置，摆动气缸工作带动摆臂从板料下方将板料拖住，与安装在上方的滚轮将板料夹住，再通过电机驱动滚轮依靠滚轮与板料的摩擦力推送板料进去滑道，最后由平带运送至下一工序。优点：负压阀停止工作后，板料不会直接掉落；依靠滚轮与板料之间的摩擦力带动板料前行，减少了送料动作；机器占地面积较少，动作明确，容易控制。2.3 总体方案的确定 该上料机的机械部分主要由 提升和上料装置、吸盘及负压阀、送料小车、 平带带轮机构组成（见图2.3.1） 提升气缸固定在机架上，气缸活塞杆带动吸盘可以上下移动, 为了适应

5、料垛的高低不断变化, 吸盘也设计成了可伸缩的。当送料小车到达指定位置后，提升装置及吸盘开始下降同时负压阀开始负压，到达临近板料位置静止2 S，吸盘抓起板料并提升到送进高度后静止2 S并且负压阀停止负压，板料吸在平带带轮下方外侧，提升装置及吸盘继续上升到指定位置静止，平带带轮开始运转，送出板料后，提升装置又开始下降，反复循环下去。 用带有磁性平带带轮吸住薄钢板, 这种吸料结构的巧妙之处在负压阀停止负压后吸爪放松时板料不会脱落。这种提升及吸料装置结构简单，动作少，控制方便，占地面积小，简捷实用。图2.3.1上料机示意图图2.3.1提升装置示意图第3章 主要装置设计及计算3.1 提升及上料装置的设计

6、计算3.1.1真空吸盘的选择吸盘内腔负压产生的方法有三种: 挤压排气式, 真空泵排气式和气流负压式。挤压排气式靠外力将吸盘皮碗压向被吸物体表面, 吸盘内腔空气被挤压出去, 形成吸盘内腔负压。真空泵排气式当控制阀将吸盘和真空泵相连通时, 真空泵将吸盘内空气抽出, 形成吸盘内腔负压, 吸盘吸住物体。当控制阀将吸盘和大气连通时, 吸盘失去吸力, 被吸附物体自重脱离吸盘。气流负压式, 控制阀将来自气泵的压缩空气接通至喷嘴, 压缩空气通过喷嘴形成高速射流, 吸盘腔内的空气被带走。在吸盘内腔形成负压,吸盘吸住物体。经过比较, 采用了真空发生器的气流负压式吸盘。由设计要求可知钢板的最大长、宽，厚分别为180

7、0mm、 m、1.5mm最大工件重量许用提升力为了确保真空吸盘能完成给定的任务,需考虑一定的安全系数,根据理论和实践经验,真空吸盘的安全系数N一般取2.5，因此,许用提升重量= 理论提升重量/N=垂直提升力/N 吸盘垂直提升力（N）吸盘直径D(mm) 253240506080100120吸持面积（cm²）4.918.0412.619.628.350.278.5113.0吸盘垂直提升力（N）（-0.04MPa）19.6432.1650.478.4113.2200.8314.0425.2表3.1 吸盘直径、面积、垂直提升力参数表当吸盘提升最大板料时所需的垂直提升初步选取直径为80mm的吸

8、盘，计算所需吸盘个数由不足一个按一个计算，取整为5考虑到吸附物的可吸附尺寸（面），所选的吸盘直径应设定为大于所需吸盘直径（D）因吸盘在吸附时会变形，吸盘的外径将增加10%左右。因为真空压力会使吸盘变形，所以吸附面积要比吸盘直径小。变形度根据吸盘的材质，形状，橡胶的硬度而有区别，因此，在计算得出吸盘直径时需留出余量。安全系数中包括变形部分。吸盘直径虽表示吸盘的外径，但利用真空压力吸附物体时，因真空压会使橡胶变形，吸附面积也会随之缩小。缩小后的面积即称为有效吸附面积，此时的吸盘直径即称为有效吸盘直径。根据真空压力，吸盘橡胶的厚度以及与吸附物的摩擦系数等不同，有效吸盘直径也会有差异，一般情况可预估会

9、缩小10%。 综合上述，所选吸盘参数为：吸盘直径D=80mm， 吸盘吸持面积A=50.2，吸盘个数n=5，真空压力P=0.04MPa。3.1.2提升装置轨道设计为满足上料时板料长宽可调的设计要求，设计轨道，使提升装置在水平面上实现X、Y方向的移动，以使吸盘附着在板料的合理位置。已知板料的宽度范围为800mm-1800mm，长度范围为图3.1提升装置轨道图3.2送料小车设计3.2.1板料码垛后分张问题的分析在金属防盗门冲压生产线上料工序中，其产料都是成垛放置，由机械手或者吸盘单张上料。码垛后的各层钢板之间由于存在油膜或真空负压现象，钢板不易分开，在机械自动化上料时极易把多片料送入冲压工序中。在传

10、统生产线，由工人戴上橡胶手套手工分离，其工作强度非常大，也极易造成工人手指压伤，不利于安全生产，同时还可能对板料造成损坏，增加报废率。在现代化工厂中，通常使用的措施是磁力分张，磁力分张器的生产和使用已经十分普遍，它是利用同名磁极相互排斥的原理工作的，当磁性材料靠近磁铁时就会被磁化，被磁化的的材料极性相同，所以材料与材料之间产生互斥力，把原来贴合很紧的材料分开，示意图如下。图3.2.1磁性分离器原理图3.2.2磁性分张器的布置板料分离所加磁铁的矫顽力与总磁能应适可而止，太小会造成材料的充磁量不够，斥力不足，导致板料分离效果不佳；太大会造成取料费力现象。当板料被磁化后，板料与板料之间极性相同表现为

11、斥力，板料与磁铁旳极性却相反，表现为引力。板料被取走的过程中随着板料与板料之间的距离增大，斥力与距离成二次方反比减弱，材料与磁铁之间的引力起主导作用。引力过大就会造成取料困难，甚至取不起料的现象出现。在本设计中，板料的尺寸为：板料宽度：800-1800mm 板料厚度：1-1.5mm由最大尺寸来看，其长宽尺寸较大，使用单块或单边磁铁肯定是不可取的，磁力过小能会出现无法分张现象，磁力过大可能会造成板料的折弯。因此在板料的长度尺寸上布置两对磁性分张器，其布置及磁场分布示意图如下。图3.2.2磁性分离器布置图3.3平带送料装置初步计算及布置3.3.1平带的布置在本设计中，采用镶有磁性材料的平带送料，板

12、料的尺寸范围如下，1.板料宽度：800-1800mm可调;2.板料厚度：1-1.5mm 可调；在最大尺寸是，单张钢板的重量达37.9kg，且采用平带下边作为板料的输送，其带速不宜过快，已防止打滑现象，带速范围为1.8m/s，运输带工作拉力1200N,带轮直径280mm。使用两条平带进行送料。平带置于板料上方，两平带轮的轴向尺寸小于所输送板料的宽度，平带长度为最大长度板料的1.5倍，即 ，布置图如下图3.3.1平带送料装置布置图为满足板料宽度可调的设计要求，带轮轴设计成花键轴，在图3.3所示板料内侧带轮固定，外侧带轮可调，其宽度调整范围为500-1200mm。3.3.2平带送料装置传动方案设计电

13、动机固定在机架上，使用联轴器连接减速器输入轴，减速器初步选用闭式圆柱齿轮二级减速器，输出轴上装一附加直齿轮，用以驱动平带轮，为方便计算，该齿轮只传递动力，不作减速作用。图3.3.2平带送料装置传动方案设计图3.3.3电动机的选型按按照设计要求以及工作条件，选用一般Y型全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压为380V。 工作机所需的有效功率为：P1=Fv/1000=1200×1.8/1000=2.16(kw)式中：P1工作机所需的有效功率（KW） 带的圆周力（N）（1）电动机的输出功率 传动装置的总效率： =1223442=0.85式中 1-运输机平型带传动效率 2-联轴器的效率3-对

14、滚动轴承的效率 4-闭式圆柱齿轮传动效率常见机械效率见参考资料2附表1 电动机所需功率为P= P1/h=(1.82.16)/0.85=2.122.54kw因载荷平稳，电动机的功率稍大于即可，根据文献【2】中表12-1所示Y系列三相异步电动机的技术参数，可选择电动机的额定功率。（2）确定电动机的转速 已知输送机滚筒转速n3=60×1000×1.8/3.14×280=123r/min根据文献【2】中表2-2，两级圆柱齿轮减速器一般传动比范围为840，则总传动比合理范围为=840，故电动机转速的可选范围为984r/min4920r/min符合这一范围的同步转速的有300

15、0 r/min 、1500r/min、1000 r/min、在一般机械中，一般选取1500 r/min或1000 r/min的电动机，为降低成本，优先选取1500 r/min的电机，再由电动机的额定功率，可根据文献【2】中表12-1查得，可选取Y100L24型号的电动机，其数据列于表1中。电动机型号额定功率/KW满载转速/(r/min)堵载转速额定转速最大转矩额定转矩Y132S631420222.3表3.3.3电动机参数3.3.3减速器的选型执行国家标准JB/8853-2001，硬齿面圆柱齿轮减速机。适用范围：1、高速轴转速不大于1500转/分2、齿轮传动圆周速度不大于20米/秒3、工作环境温度为-4045度，如果低于0度，启动前润滑油应预热至0度以上，本减速机可用于正反两个方向运转。二、特点：1、齿轮采用高强度低碳合金钢经渗碳淬火而成，齿面硬度达到HRC58-62，齿轮均采用磨齿工艺，要求精度高，接触性好。2、传动效率高：单级大于96%、双极大于93%、三级大于90%3、传动平稳，噪音低4、体积小、重量轻，使用寿命长，承载能力高。5、便于拆检、便于安装。三、减速机型号、规格及其表示方法1、型号：ZDY、ZLY、ZSY、ZFY圆柱齿轮减速