彩纸拉炮说明书

1、摘 要如今烟花鞭炮的传统生产工艺大多系手工操作，工艺烦琐。不仅劳动强度大、功效低、产品质量难以保证，而且由于烟花鞭炮在生产过程中易燃、易爆，安全事故时有发生，工人的安全也得不到有力保障。因此，研发自动化生产设备，提高生产效率，确保安全生产和稳定产品质量是必然趋势。彩纸拉炮彩条纸自动安装设备是拉炮实现自动化生产必不可少的自动化机械设备，彩纸拉炮纸片自动安装生产线的问世，可实现纸片的冲裁和自动安装，能有效的提高工作效率，而且能确保工人的人身安全由于某些原因，没有上传完整的毕业设计（完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸CAD/PROE、中英文文献及翻译等），此文档也稍微删除了一部分内容（目录及某些关

2、键内容）如需要的朋友，请联系我的叩扣:二二壹五八玖一壹五一，数万篇现成设计及另有的高端团队绝对可满足您的需要.。该机构主要由四部分组成：步进机构、冲压纸条机构、送纸机构、纸条盒。步进炮壳机构部分是实现炮壳逐个送至固定工位的机构；冲压纸条机构是实现圆纸片的精准冲压及下送的机构；送纸机构是实现纸条顺序移动到冲压刀口下的机构；纸条盒是装纸条原件的机构。四个部分协调动作，在保证安全和产品质量以及经济性的前提下可以投入生产使用。关键词：彩纸拉炮，切纸片，自动安装，步进机构, ProeABSTRACTNowdays, the traditional production technology of fir

3、ecrackers and fireworks is mostly by manual operation. Process is very cumbersome. Not only its big labor intensity and low efficiency, bad product quality, but also because of the inflammable and explosive of firecrackers in the process of production. accident to happen from time to time, workers s

4、afety also can't get a powerful guarantee. So, research and development Automatic production equipment, Improve production efficiency, To ensure the safe manufacture and stable product quality is an inevitable trend.Paper automatic installation equipment is the indispensable automation equipment

5、 in fireworks realizing automation production.The agency mainly made of the four parts：Stepping institutions, Stamping paper institutions, Deliver paper institutions, Paper box. Stepping institutions is to realize the fireworks shell sent to the fixed station institution one after the other; Stampin

6、g paper institutions is to realize the accuracy of round pieces of paper stamping and send down; Deliver paper institutions is to deliver the paper to stamping blade one by one; Paper box is used to place material. Four parts coordinated movements, In the premise of ensuring safety and product quali

7、ty and economic efficiency, we can use it into production.Keywords: Colorized firecrackers, Cut pieces of paper, Automatic installation, Stepping institutions, Proe目 录摘 要IABSTRACTII目 录III第1章 绪论11.1花炮的历史及其发展1花炮的由来1花炮的发展21.2花炮的生产现状和发展趋势31.2.1 花炮的生产现状31.2.2 花炮生产的发展趋势31.3彩纸拉炮的传统生产方式4彩纸拉炮的简单介绍41.3.2 彩纸拉炮

8、的传统生产及现状6第2章 彩纸拉炮纸片自动安装设备整体设计72.1彩纸拉炮纸片自动安装设备简介72.2设计目的72.3第一部分：纸盒设计82.3.1 纸盒结构设计8 纸盒具体尺寸设计92.4第二部分：送纸机构设计10吸纸10送纸10送纸部分动力选择132.5第三部分：纸片冲压机构方案设计18冲裁概述18冲压机构原理19动力元件设计23尺寸设计242.6第四部分：炮壳步进机构的设计25皮带自转步进机构25夹持步进机构26凸轮夹持步进机构28凸轮夹持步进机构传动系统方案设计32第3章 标准件的选取原则383.1气缸的选择383.2导轨的选择43第4章 设计成果45结 论49参考文献50附 录51致

9、 谢53第1章 绪论1.1花炮的历史及其发展花炮的由来古时烟花又名爆竹、爆仗、炮仗，称鞭炮是宋以后的事。从诗经小雅庭燎中，我们可读到这样的诗句：“庭燎晰晰，君子至止。”庭燎，是古人将竹子、草或麻杆，捆绑在一起燃放使夜晚耀如白昼，有照明与驱邪的作用。这可能是中国燃放爆竹的雏型，距今已两千多年以前了。古书周礼有岁终驱疫鬼即“驱傩”的活动。汉代，燃放爆竹，也为了驱鬼辟邪，时间在正月初一。汉东方朔的神异经西荒经说，深山中有山臊（后人称山魈），人接触到它，往往染寒热病。它好偷人食盐来吃虾蟹，遇见它“人尝以竹着火中爆州（形容声音）而出，臊皆惊惮。”南朝梁的宗懔在荆楚岁时记也说：正月初一“鸡鸣即起，先于庭前

10、爆竹，以避山臊恶鬼。”山魈怕爆竹，民间便将山魈演变成一个叫“年”的怪物，年年从海里爬上岸来害人，后来它被一个穿红衣的小孩燃放爆竹吓跑了。这样除夕或正月初一燃爆竹驱邪，就渐成一种习俗。开初的爆竹只是用火烧竹子，使之燃火发声。随着纸的发明与广泛使用，加上炼丹家逐渐发现硝、硫磺与炭是易燃物质。到唐代，爆竹的燃放发展为人们将一支长竹竿点燃，或将一串串竹节挂在长竹竿上燃爆，当时被称作“爆竿”。唐诗人来鹄在早春中写道：“新历才将半纸开，小庭犹聚爆竿灰”。“药王”孙思邈(公元581682年)最早记叙了把硝石、硫磺、含炭物质混合在一起创造火药的“硫磺伏火法”。火药用于爆竹也就逐渐开始，最初是将火药装入竹筒里燃

11、放，后改进为用卷纸裹火药来燃放，爆竹也改名为“爆张”或“爆仗”。到宋代，不仅纸制爆仗兴盛，而且烟花成为节日必需之物。孟元老东京梦华录说：“是夜禁中爆竹山呼，声闻于外。”南宋宋孝宗时，元宵节夜晚在宫中一次要放烟火百余架。到明代，藩王、权贵之家，节日也以放烟火来争奇斗胜，促使爆竹烟花规模、花样不断翻新。花炮的发展1、最早的“花炮”、“爆竹”，是火烧竹子所发出的爆裂声。荆楚岁时记载：“燃火投竹，爆破有声，能辟恶魔”。 2、唐朝初年，“药王”孙思邈（公元581-682年）最早记叙了把硝石、硫磺、含炭物质混合在一起创造火药的“硫磺伏火法”。传说孙思邈曾隐居浏阳。浏阳城东历来有“孙隐崖”、“洗药桥”等地名

12、，有“升冲观”（前两年重修）。如今还新建有“思邈公园”。 3、唐初，浏阳大瑶人李畋（生于公元601年）为驱除瘟疫，将火药装在竹筒中，用引线点燃起爆，发出更大的响声和浓烈烟雾，驱散山岚瘴气。这是“装硝爆竹”的雏形。李畋因此被奉为“花炮始祖”。4、宋代，民间开始用纸筒装裹火药，并用麻茎编结成串，做成“编炮”。这种传统工艺一直延续近千年。 5、清康熙浏阳县志记载：“后人卷纸作筒，实以硝磺，名为大爆竹，馈遗者，号曰春雷。往岁小除夕，响声不绝。”在此，爆竹已广泛用于送旧迎新、婚丧嫁娶等场合。 6、清末民初，浏阳县城商人李熙雅“恢复和发展先祖失传技艺”，制作出焰火四射的“烟花”。当时一个名为“地老鼠”的品

13、种，一直流行到上个世纪末。 7、20世纪80年代初期，浏阳开始研制出具有国际水准的“礼花弹”，完成了由“玩具烟花”到“大型烟花”的飞跃。此后，“浏阳花炮”频频亮相于国内国际的大型烟火表演， 让这个世界黑色的夜空光芒四射。1.2花炮的生产现状和发展趋势 花炮的生产现状目前，国内大多数烟花还是依靠手工操作，除了鞭炮生产有一些设备外，其他产品很少有设备生产，花炮的传统工艺均系手工操作，工艺繁琐，据说须经过12道流程、72道工序，不仅劳动强度大，工效低，不安全，生产企业习惯于、仍处于传统作坊式手工生产和加工，机械化程度低，装备水平和工艺设施落后，而且产品的质量难以保证。正是由于企业自身安全投入不足，安

14、全保障能力难以提高，无跨地区、跨行业的企业集团，产品竞争力低，这势必严重影响我国烟花爆竹行业健康发展。特别是彩纸拉炮，目前还没有相应生产设备的任何资料记载。 花炮生产的发展趋势调查得知，我国多数花炮生产企业以生产低档烟花爆竹为主，工艺落后，产能较低，人员众多，标准不高。企业所使用的生产机械如结鞭机，插引机，包括近年来引进的自动装配药机等机械设备，对于刚刚实现从作坊到工厂转变不久的生产企业来说，在产能和安全方面，已取得了长足的进步。但是同时我们也注意到这些机械设备大多为本行业自行研发制造，其结构比较简单，工艺水平不高，尤其是在安全性和可靠性方面，几乎没有经任何国家权威部门进行产品合格鉴定，许多还

15、需要进一步的改进和提高，因此，研发自动化生产设备，提高生产效率，确保安全生产和稳定产品质量是必然趋势。1.3彩纸拉炮的传统生产方式彩纸拉炮的简单介绍彩纸小拉炮属手持式烟花类，喜庆场合应用较多，烘托节日的气氛，特别是国外的圣诞节，彩纸拉炮可称是必须品。如图，将下端白色绳子拉出，拉炮会喷出漂亮的彩纸，在婚礼、Party 或庆典现场施放，产生喜庆的气氛。无浓烈火药味，不伤人（小孩也可操作使用），深受人们喜爱。图1.1 现有产品炮壳外形尺寸如下图：图1.2 炮壳外形尺寸内部结构如下图：图1.3 拉炮内部结构proe效果图 彩纸拉炮的传统生产及现状随着我国花炮产业快速发展，安全生产压力也在增大，拉炮生产

16、方式属于季节性生产，生产期受限制，特别装药期较短，虽然工人在上岗前也要经过培训，但技术不熟练、基本功不扎实、安全意识淡薄、违反劳动纪律、不严格遵守行业规程与政策法规等问题普遍存在，且一直以手工型、作坊型为主要生产方式,属典型劳动密集型产业。传统生产多为手工作业,如切纸、扯筒、洗筒、腰筒、褙筒、钻眼、和药、装药、筑药等,不仅劳动强度大,工作环境差,工效低,质量难以保证,而且安全系数小，加之从业人员素质低,自我保护的意识差，生产工艺、生产技术的传承从来就是师傅怎么教,徒弟怎么做，生产机械化程度不高且工艺十分落后，研究开发相关生产机械前景十分光明，紧紧依靠科技进步，加快机械设备研发生产，提高机械设备

17、在生产过程中的比重，减少操作员工数量，实现人机分离，提高劳动效率，不断改进安全生产条件，是提升企业产能和提高企业产品质量的根本途径。第2章 彩纸拉炮纸片自动安装设备整体设计2.1彩纸拉炮纸片自动安装设备简介彩纸拉炮纸片自动安装是在拉炮内装好火药、拉线之后的一道工序，目的是将火药和彩纸隔开以及密封，由于拉炮中有少量的火药，有纸片，且拉炮壳本身材料为塑料，故彩纸拉炮纸片自动安装设备设计时需考虑其易燃易爆的特征，且要求每一个拉炮壳动作时有一定的平稳性，否则将会导致拉炮半成品倾倒，造成火药、纸片等的浪费，因此我们的动力都采用气动元件，不但能够实现精确的定位，而且具有环保，安全，噪音小等优点。2.2设计

18、目的在本次设计中，主要解决的是拉炮在穿线，装药环节之后，将纸片自动压入1处，把火药和彩纸分隔开，最后用两层纸片分别放到2和3处将火药和彩纸固定在外壳内。用机器代替传统的手工作坊，不但提高了生产效率，而且降低了生产的危险性。图2.12.3第一部分：纸盒设计 纸盒结构设计纸盒的主要功能是装坯料纸条，将一打一打的半成品纸条成堆装放，送入到送料机构的吸纸槽内，等待下一步工作。下图为纸盒轴侧图： 图2.2 纸盒轴测图纸盒的设计结构简单可行，类似于抽屉样式，能顺利把纸条推入到相应的位置，完成原料的运输工作。下图为装满纸条的纸盒3D效果图:图2.3 装纸的纸盒proe效果图 纸盒具体尺寸设计纸盒的具体尺寸设

19、计参照图纸CZ03-00-04。2.4第二部分：送纸机构设计送纸机构的主要功能是对原料纸条的运送，将纸条连续地运送到冲压机构的工作位置，再利用冲压机构将坯料纸条冲压成小圆片，压入到炮壳内，完成一个工作循环。送纸机构的功能主要包括吸纸和送纸，传动系统为气动元件，空气压缩机、真空发生器、气缸。吸纸吸纸是将空气压缩机产生的气压通过真空发生器产生真空，通过吸纸钢条完成。吸纸钢条上安装有4个圆吸片，通过真空发生器产生的真空将纸片吸住。原理图如下：图2.4 吸纸原理图送纸送纸分两个过程，第一步是将上一步吸住的纸条送到送纸槽内，该过程只有吸纸钢条的横向移动，目的是把纸条放入送纸槽。实现送纸第一步的机构如图2

20、.5所示，纸条吸附在送纸钢条上，首先通过气缸1可控制升降板沿导向滑竿上下移动，从而可实现送纸钢条的上下运动；其次，通过气缸2直接控制送纸钢条的横向往复运动，把纸精确送入纸槽内。图2.5 送纸第一过程内部proe效果图送纸第二步是将上一步送到送纸槽的纸条运送到冲压机构的工作位置，实现原料的连续传递；此部分通过圆吸片的“吸送放回”连续循环动作，实现纸条的步进。图2.6 送纸原理图图2.7 送纸proe效果图将第一和第二部分连接，便能实现整个动作，即将坯料纸条送至冲压机构的工作区域，循环工作。整体送纸机构3D效果图如下：图2.8 送纸机构整体效果图送纸部分动力选择.1气缸的选择根据本说明书3.1气缸

21、的选择方法，参照图2.8对于气缸2，选择笔型气缸，气缸的输出力满足吸纸钢条在直线滑轨上的摩擦阻力即可，其行程为40mm。经proe软件进行质量分析（图2.9）：图2.9 proe对送纸钢条的质量分析特征可知钢条的质量为0.598Kg，4块圆吸片的质量为4X0.0156Kg，忽略小螺钉的质量，近似得出总质量为，查得滑轨的 u为0.005，可得出摩擦阻力根据计算要求气缸选用笔型气缸PB-1640（ISO6432标准），理论出力计算公式是： 式中：F气缸理论输出力（N）P工作压力(MPa)A活塞受力面积（）弹簧复位力（N）系统压力为0.30.5MPa，选用复动型气缸时，=0 N，取系统压力极小值时(

22、按拉侧受力面积)，推出：显然满足要求。参照（ISO6432标准），选用缸径为16mm，行程为40mm的亚德客笔型气缸，代号为PB-1640。对于气缸3，两个相同的气缸同时同步运动，目的是给纸片向上的力，使第一片纸条接触吸纸钢条，它的力主要来自一打纸的自重，根据要求，选择亚德客笔型气缸PB-1080。根据理论出力计算公式 系统压力为0.30.5MPa，选用复动型气缸时，=0 N，取系统压力极小值时(按押侧受力面积)，推出：两个气缸，故可承受的压力为2F=47.1N,显然满足要求。参照（ISO6432标准），气缸3选用缸径为10mm，行程为80mm的亚德客笔型气缸，代号为PB-1080。对于气缸1

23、，它的主要功能是控制吸纸钢条的上升和下降，此外气缸1的输出力应大于2倍气缸3的输出力，直接控制气缸3的行程，使气缸3起到类似于溢流阀的作用。首先，根据设计要求，确定气缸1的行程为25mm。由气缸3的输出力F=23.55N，初步选取亚德客超薄气缸，代号为ACQ-2025。进行验证：根据设计，气缸1回程时，需要将升降板、导轨、吸纸钢条、气缸2、气缸连接角钢等提升。所以，气缸在回程过程中，其输出力至少要满足要求F>Mg=(3.057+0.1+0.660+0.309+0.139)10=42.65 N。根据公式，系统压为最低0.3Mpa考虑，可得押侧的输出力为94.2 N；拉侧的输出力为70.7

24、N，显然满足要求。参照（ISO6432标准），气缸1选用缸径为20mm，行程为25mm的亚德客超薄气缸，代号为ACQ-2025 。同理，送纸气缸4选用亚德客笔型气缸，代号为PB-1040。图2.10 AIRTAC超薄气缸图2.11 AIRTAC笔型气缸综上所述，送纸机构选择的气缸类型分别为（表2.1）：气缸名称气缸1气缸2气缸3气缸4品牌及型号AIRTAC ACQ-2025AIRTAC PB-1640AIRTAC PB-1080AIRTAC PB-1040气缸内缸径mm20161010活塞杆外径mm10644行程25408040受压面积mm2(押侧/拉侧)314/236200.96/172.7

25、078.50/65.9478.50/65.94理论输出力N(押侧/拉侧)94.2/70.760.29/51.8123.55/19.7823.55/19.78表2.1 送纸机构气缸的规格送纸机构气缸的运动时序表（一个循环内）：气缸名称速度T（伸出）/sT（收回）/s气缸154-99-14气缸22016-1814-16气缸3200-49-13气缸42017-1919-2121-2323-2525-2727-2929-3131-3333-3535-3737-3939-4141-4343-4545-4747-4949-5151-5353-5555-5757-5959-61表2.2 送纸机构气缸的运动时

26、序表2.5第三部分：纸片冲压机构方案设计该冲压机构主要目的是将运送来的纸条冲裁成小圆片，再通过吸盘把小圆片压入到炮壳内相应的位置，实现纸片的自动安装。冲裁概述冲裁是利用冲模使部分材料或工序件与另一部分材料、工（序）件或废料分离的一种冲压工序。冲裁是剪切、落料、冲孔、冲缺、冲槽、剖切、凿切、切边、切舌、切开、整修等分离工序的总称。 2.12 工作剪断切口从板料上分离出所需形状和尺寸的零件或毛坯的冲压方法。冲裁是利用冲模的刃口使板料沿一定的轮廓线产生剪切变形并分离。冲裁在冲压生产中所占的比例最大。在冲裁过程中，除剪切轮廓线附近的金属外，板料本身并不产生塑性变形，所以由平板冲裁加工的零件仍然是一平面

27、形状。冲裁可分为剪切、落料、冲孔、切断、切口和剖切等。剪切是将大平板剪切成条料。落料是沿一条封闭的分离线将所需的部分从板料上分离出来。切边是切去拉深件的飞边。冲孔是在板料上冲出孔、槽和百页窗等。冲裁模的上、下模刃口的错开量称为间隙。间隙对剪切变形、破坏过程、冲裁件的质量、冲模寿命有影响。冲裁间隙受板料的性能、板料厚度、冲裁方式和冲模结构等多种因素影响，一般单边间隙取板厚的1015。冲裁后得到的冲裁切口表面由塌角、剪切面、断裂面和毛刺等4部分组成（图1）。剪切面是塑性变形形成的，表面光洁且与板料平面垂直。断裂面是破坏形成的粗糙表面，不垂直于板料平面，呈一定倾角。普通冲裁件的尺寸精度低于5级,表面

28、粗糙度约为R5010。2.5.2冲压机构原理冲压的工艺动作如图2.13所示，上模板以匀速下降将成品纸条压紧在冲模底板上，吸盘匀速下降将圆形纸片推出型腔，再送入到拉炮壳内指定位置，最后上模板和吸盘快速返回。上模板和吸盘退回后，送纸机构从侧面将纸条送至待加工位置，完成一个工作循环。图2.13 纸片冲压工艺原理图确定冲压机构的冲压力：冲压力是选择动力，进行模具强度。刚度校核依据。材料的剪切强度-板材的物理性质，由板材的材质所决定；纸条的剪切强度可用铝材的剪切强度近似替代，厚度为0.2mm，圆片的直径为28mm。在材料手册中查到常见材料的剪切强度如下：材料剪切强度（KN/）铝5052H320.0800

29、黄铜0.2413低碳钢0.3447不锈钢0.5171表2.3 常见材料的剪切强度参照附录冲压力是指在冲裁时，压力机应具有的最小压力。P冲压=P冲裁+P卸料+P推料+P压边力+P拉深力。冲裁力计算公式：平刃口冲裁力（N) t材料厚度(mm)  L冲裁周长(mm) 材料抗剪强度(MPa)  K安全系数，一般取K=1.3 卸料力：把工件或废料从凸模上卸下的力 Px=          Kx卸料力修正系数，Kx的参考数为0.04 推件力：将工件或废料顺着冲裁方向从

30、凹模内推出的力      Kt推件力力的修正系数，Kt的参考数为0.05 P 冲裁力 N  卡在凹模洞口内的件数，若出口无工件卡住， Pt=0，不计算推件力 压边力计算： P y=1/4 D2（d1+2R凹）2F1         D2毛坯直径                d1

31、凹模直径               R凹凹模圆角半径               F1拉深力 拉深力计算：  Fl= d1bK1d1-首次拉深直径（mm）         

32、60;   b-材料抗拉强度（Mpa）          K-修正系数冲压力计算要根据冲模的具体结构考虑其计算方法。1） 刚性卸料装置自然落料方式:Pz=+Pt=P+KtPn2） 主要性卸料的和主要性顶料装置:Pz=+Pa+Pd=P+KxP+KzP3) 主要性缺卸装置自然落料方式：Pz=+Px+Pt=P+KxP+KtPnPz总的冲裁力即是压力机就给的最小压力根据设计，此纸片冲压机构为刚性卸料装置自然落料方式，有Pz=+Pt=P+KtPn，由于工件无卡死现象，故Pt=0由于冲压机构的刀口

33、为斜刃，故接触为点接触式，所以在考虑冲裁力时，我们以理论值的六分之一计算：故该冲压机构具有以下特点：1. 动力源是气缸，冲模底板固定，上模板和吸盘作上下往复直线运动，具有匀速下降、匀速工作进给和快速返回的特性；2机构具有较好的传力性能，特别是工作段的压力角小；3上模板到达工作段之前，送料机构已将坯料送至待加工位置（冲模底板、刀口的正上方）；4生产率约每分钟15件；5上模板的总行程长度为12mm；6. 吸盘的工作段长度为46mm，吸盘送料距离H=46mm，总行程为50mm；图2.14冲模工作部分爆炸图2.5.3动力元件设计参照送纸机构传动方案设计，又冲压机构的冲压力Pz=304.8 N，选择的气

34、缸类型分别为（表2.4）：气缸名称上模板气缸吸盘气缸品牌及类型AIRTAC ACQ-25X12AIRTAC ACQ-40X50缸径mm2540活塞杆外径mm1216行程mm1250受压面积mm2(押侧/拉侧)491/3781257/1056理论输出力N(押侧/拉侧)147.3/113.3377.0/316.7表2.4 冲压机构气缸的规格气缸的运动时序表如下：气缸名称速度T（伸出）/sT（收回）/s上模板气缸240-0.53.5-4吸盘气缸252.5-4表2.5 冲压机构气缸的运动时序表2.5.4尺寸设计参照附图CZ03-00-02系列图纸。冲模机构的整体安装轴测图如下图2.15 冲模机构轴测图

35、2.6第四部分：炮壳步进机构的设计步进机构有许多种类，其主要的功能是实现原料的步进，持续补给，在工业生产中往往发挥着不可替代的作用，针对此次拉炮的设计，主要考虑到以下几种步进机构，下面我们通过描述比较，进行优化选择。皮带自转步进机构皮带自转步进机构是利用一对相对旋转的特制皮带将处于一定位置的物料旋入特定位置的机构，其原理图如下：图2.16 皮带自转步进机构示意图彩纸拉炮正立输送，橡胶皮带轮特制，一面开有半圆弧形缺口，半径略大于彩纸拉炮下端半径，当输送带以速度V按图示方向转动时，在输送带左端的彩纸拉炮壳会逐个有规律的进入输送带，完成物料的输送动作。输送带的旋转运动可由相关运动源提供，并通过相关传

36、动机构获得所需转速。该机构适用于传送体积较大，物体本身强度较高，且送给速度也较大的场合，由于其自身传动复杂，整体体积也较大，不能适应于精确的送料场合。夹持步进机构夹持步进机构由上、下夹板组成，其中下夹板负责将物料夹持在固定位置，下夹板负责将物料逐个步送传递，其原理结构图如下：图2.17 上夹板示意图图2.18 下夹板示意图如上图，上夹块由左、右夹板组成，直线运动2、4实现对炮壳的夹紧和松开，直线运动1、3实现左、右夹板横向运动实现对炮壳的夹送。下夹板由固定夹板和动夹板组成，动夹板的直线运动5、6实现对炮壳的夹紧和松开，固定夹板固定不动。通过上、下夹板的配合协调动作可精准的实现对炮壳的步进送给。

37、该机构应用于夹持体积小，材料硬度小，且送料周期较大的场合，当夹块的加工精度以及配合精度足够高时，可以实现精准的夹持和送给动作，但此次设计经过试验，在夹送过程中炮壳的垂直度不能满足要求，甚至有严重倾斜，使纸片不能顺利压入。凸轮夹持步进机构.1凸轮机构简介凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。 凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动。 图2.19 凸轮的应用与凸轮轮廓接触，并传递动力和实现预定的运动规律的构件，一般做往复直线运动或摆动，称为从动件。凸轮机构在应用中的基本特点在于能使从动件获得较复杂的运动规律。因为从动件的运动规律取决于凸轮

38、轮廓曲线，所以在应用时，只要根据从动件的运动规律来设计凸轮的轮廓曲线就可以了。凸轮机构广泛应用于各种自动机械、仪器和操纵控制装置。凸轮机构之所以得到如此广泛的应用，主要是由于凸轮机构可以实现各种复杂的运动要求，而且结构简单、紧凑。.2凸轮夹持步进机构的原理凸轮夹持步进机构主要由送料夹凸轮、连接滑块、送料夹滑块、工作夹和送料夹等组成。其工作原理如下图。图2.20 凸轮夹持步进机构原理图如上图所示，由于送料凸轮（主动件）的直线前后往复运动，使连接滑块（从动件）相对（相向）左右移动，从而实现送料夹的夹紧与松开。该机构具有结构简单，运动稳定，精度较高的特点。上图的虚线部分和实线部分分别表示送料凸轮左右

39、运动的两个极限位置，其行程是40mm 。下图为所设计凸轮的尺寸和工作时的压力角（其中最大压力角，根据经，凸轮设计满足要求）。图2.21 凸轮的尺寸和压力角图2.22 步进机构proe部分爆炸图经过对凸轮的运动分析，对从动件连接滑块的左右运动进行运动轨迹描绘，其运动轨迹图如下。图2.23 凸轮连接块随凸轮的位移运动曲线图工作时，当工作夹与送料夹同时夹紧，拉炮壳的垂直度得到了保证（图2.24），能顺利将纸片压入而不变形，符合本次设计要求。图2.24 工作状态夹紧示意图如图2.25，将左右两送料凸轮和两送料夹滑块分别连接成一体，各用一气缸控制前后往复运动，再与工作夹的两气缸协调动作，可分别实现夹紧松

40、开、炮壳步进两个动作。图2.25 步进机构proe整体效果图综上所述，通过比较，优先选用凸轮夹持步进机构，它具有结构简单、加工成本低、运动稳定、传送精度高等优点。凸轮夹持步进机构传动系统方案设计考虑到拉炮中有少量的火药，有纸片，且拉炮壳本身材料为塑料，故彩纸拉炮纸片自动安装设备设计时需考虑其易燃易爆的特征，且要求每一个拉炮壳动作时有一定的平稳性，否则将会导致拉炮半成品倾倒，造成火药、纸片等的浪费，因此我们的动力都采用气动元件，不但能够实现精确的定位，而且具有环保，安全，噪音小等优点。步进机构传动系统如图2.26所示，图2.26 凸轮步进机构传动系统图.1送料夹凸轮气缸的选择对步进机构连接滑块进

41、行受力分析（在凸轮最大压力角处），图示如下：图2.27 连接滑块和送料凸轮的受力分析连接滑块受力来自两个部分，第一是送料凸轮给的动力，第二是连接滑块和滑销之间的摩擦阻力。连接滑块的摩擦阻力又来自两个部分，其一是滑块上方零部件的重量和自重引起的，另一个是由送料凸轮给的力F在水平方向的分量引起的。其中，是连接滑块、螺钉、垫圈、弹簧垫片、送料夹滑块、连接螺钉、送料夹、送料夹固定螺钉在送料滑销上的压力之和，跟据proe中质量分析，设置材料Q235A的密度为，可分别得出各零件的质量。经分析，得总质量M=(连接滑块质量+六角螺钉质量+垫圈质量+弹簧垫片质量+连接螺钉质量) X 2+送料夹X 3 +送料夹固

42、定螺钉X 6 + 送料夹滑块质量。即M=（0.065+0.0038+0.0014+0.0026+0.0038）X 2 + 0.0078 X 3 + 0.0017 X 6 + 0.124= 0.311 Kg故，=Mg=0.2772 X 10 =3.108 N又查得刚和刚（粗糙度3.2）之间的 u=0.1。 N （1） （2）根据连接滑块Y方向的力衡，可知 （3）联立（1）（2）（3）解得F= 0.340 N对送料凸轮进行受力分析，送料凸轮的受力主要有四个部分，第一为连接滑块对它的反作用力F，第二是连接滑块对它的摩擦阻力,第三是送料夹凸轮轨道对它的摩擦阻力，第四是气缸对其的推力。如图2.25所示：

43、N 根据Y方向的受力平衡，可得 N由两个力产生，其一因为送料凸轮的自重在凸轮轨道上的摩擦，其二为在凸轮轨道侧面的摩擦。有 N根据X方向受力平衡，有 N以上分析只针对于凸轮步进机构的一侧，所以，我们选择气缸的推力应大于，即气缸的负载至少应为0.5 N 。根据要求，凸轮滑块动力气缸选用笔型气缸（ISO6432标准），理论出力计算公式是： 式中：F气缸理论输出力（N）P工作压力(MPa)A活塞受力面积（）弹簧复位力（N）系统压力为0.30.5MPa，选用复动型气缸时，=0 N，取系统压力极小值时，可得：气缸活塞面积大于6.288即可。即气缸缸径大于1.457就行。参照（ISO6432标准），选用缸径

44、为12mm，行程为40mm的笔型气缸足够满足要求。选用亚德客气缸，代号为PB-1240。.2送料夹滑块的气缸选择送料夹滑块的摩擦阻力只由其自重在连接滑块上产生，根据proe质量分析，送料夹滑块重0.124 Kg,故摩擦力 N 根据要求，工作夹滑块动力气缸选用笔型气缸（ISO6432标准），理论出力计算公式是： 式中：F气缸理论输出力（N）P工作压力(MPa)A活塞受力面积（）弹簧复位力（N）系统压力为0.30.5MPa，选用复动型气缸时，=0 N，取系统压力极小值时，推出：气缸活塞面积大于6.288即可。即气缸缸径大于0.726就行。参照（ISO6432标准），选用缸径为12mm，行程为40m

45、m的笔型气缸足够满足要求。选用亚德客气缸，代号为PB-1240。同理，工作夹的气缸选用亚德客超薄气缸，缸径为12mm,行程为5mm，代号为ACQ-125。下图为辅助软件proe分析零件的质量属性：图2.28 proe软件对送料凸轮的质量分析步进机构选择的气缸类型分别为（表2.6）：气缸名称凸轮滑块气缸送料夹滑块气缸工作夹气缸品牌及型号AIRTAC PB-1240AIRTAC PB-1240AIRTAC ACQ-125缸径mm121212活塞杆外径mm556行程mm40405受压面积（押侧/拉侧）113.04/93.42113.04/93.42113/85理论输出力（押侧/拉侧）N33.91/2

46、8.0233.91/28.0233.9/25.5表2.6 步进机构选择的气缸类型步进机构气缸运动时序表：气缸名称速度mm/sT（伸出）/sT（收回）/s凸轮滑块气缸400-12-3送料夹滑块气缸401-23-4工作夹气缸2.52-40-2表2.7步进机构气缸运动时序表第3章 标准件的选取原则3.1气缸的选择气缸的选用要根据以下方面进行分析：1、类型的选择   根据工作要求和条件，正确选择气缸的类型。要求气缸到达行程终端无冲击现象和撞击噪声应选择缓冲气缸；要求重量轻，应选轻型缸；要求安装空间窄且行程短，可选薄型缸；有横向负载，可选带导杆气缸；要求制动精度高，应选锁紧气缸；不允

47、许活塞杆旋转，可选具有杆不回转功能气缸；高温环境下需选用耐热缸；在有腐蚀环境下，需选用耐腐蚀气缸。在有灰尘等恶劣环境下，需要活塞杆伸出端安装防尘罩。要求无污染时需要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、作用力的大小即缸径的选择。根据负载力的大小来确定气缸输出的推力和拉力。一般均按外载荷理论平衡条件所需气缸作用力，根据不同速度选择不同的负载

48、率，使气缸输出力稍有余量。缸径过小，输出力不够，但缸径过大，使设备笨重，成本提高，又增加耗气量，浪费能源。在夹具设计时，应尽量采用扩力机构，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，但一般不选满行程，防止活塞和缸盖相碰。如用于夹紧机构等，应按计算所需的行程增加1020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50800/s。对高速运动气缸，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

49、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。气缸的选型步骤及其类型介绍程序1：根据操作形式选定气缸类型：气缸操作方式有双动，单动弹簧压入及单动弹簧压出等三种方式程序2：选定其它参数：1、选定气缸缸径大小       根据有关负载、使用空气压力及作用方向确定2、选定气缸行程             工件移动距离3、选定气缸系列4、选定气缸安装型式  &#

50、160;    不同系列有不同安装方式，主要有基本型、脚座型、法兰型、U型钩、轴耳型5、选定缓冲器               无缓冲、橡胶缓冲、气缓冲、油压吸震器6、选定磁感开关             主要是作位置检测用，要求气缸内置磁环7、选定气缸配件             包括相关接头（一）单作用气缸

51、0;   单作用气缸只有一腔可输入压缩空气，实现一个方向运动。其活塞杆只能借助外力将其推回；通常借助于弹簧力，膜片张力，重力等。其原理及结构见下图：图3.1单作用气缸1 缸体；2活塞；3弹簧；4活塞杆；单作用气缸的特点是：    1）仅一端进（排）气，结构简单，耗气量小。    2）用弹簧力或膜片力等复位，压缩空气能量的一部分用于克服弹簧力或膜片张力，因而减小了活塞杆的输出力。    3）缸内安装弹簧、膜片等，一般行程较短；与相同体积的双作用气缸相比，有效行程小一些。    4）气缸复位弹簧、膜片的张力均

52、随变形大小变化，因而活塞杆的输出力在行进过程中是变化的。    由于以上特点，单作用活塞气缸多用于短行程。其推力及运动速度均要求不高场合，如气吊、定位和夹紧等装置上。单作用柱塞缸则不然，可用在长行程、高载荷的场合。（二） 双作用气缸    双作用气缸指两腔可以分别输入压缩空气，实现双向运动的气缸。其结构可分为双活塞杆式、单活塞杆式、双活塞式、缓冲式和非缓冲式等。此类气缸使用最为广泛。1） 双活塞杆双作用气缸双活塞杆气缸有缸体固定和活塞杆固定两种。2） 缸体固定时，其所带载荷（如工作台）与气缸两活塞杆连成一体，压缩空气依次进入气缸两腔（一腔进气另一腔排气）

53、，活塞杆带动工作台左右运动，工作台运动范围等于其有效行程s的3倍。安装所占空间大，一般用于小型设备上。活塞杆固定时，为管路连接方便，活塞杆制成空心，缸体与载荷（工作台）连成一体，压缩空气从空心活塞杆的左端或右端进入气缸两腔，使缸体带动工作台向左或向左运动，工作台的运动范围为其有效行程s的2倍。适用于中、大型设备。 图3.2双活塞杆双作用气缸a）缸体固定；b）活塞杆固定1缸体；2工作台；3活塞；4活塞杆；5机架双活塞杆气缸因两端活塞杆直径相等，故活塞两侧受力面积相等。当输入压力、流量相同时，其往返运动力及速度均相等。(三) 缓冲气缸缓冲气缸对于接近行程末端时速度较高的气缸，不采取必要措

54、施，活塞就会以很大的力（能量）撞击端盖，引起振动和损坏机件。为了使活塞在行程末端运动平稳，不产生冲击现象。在气缸两端加设缓冲装置，一般称为缓冲气缸。缓冲气缸见下图，主要由活塞杆1、活塞2、缓冲柱塞3、单向阀5、节流阀6、端盖7等组成。其工作原理是：当活塞在压缩空气推动下向右运动时，缸右腔的气体经柱塞孔4及缸盖上的气孔8排出。在活塞运动接近行程末端时，活塞右侧的缓冲柱塞3将柱塞孔4堵死、活塞继续向右运动时，封在气缸右腔内的剩余气体被压缩，缓慢地通过节流阀6及气孔8排出，被压缩的气体所产生的压力能如果与活塞运动所具有的全部能量相平衡，即会取得缓冲效果，使活塞在行程末端运动平稳，不产生冲击。调节节流

55、阀6阀口开度的大小，即可控制排气量的多少，从而决定了被压缩容积（称缓冲室）内压力的大小，以调节缓冲效果。若令活塞反向运动时，从气孔8输入压缩空气，可直接顶开单向阀5，推动活塞向左运动。如节流阀6阀口开度固定，不可调节，即称为不可调缓冲气缸。图3.3缓冲气缸1活塞杆；2活塞；3缓冲柱塞；4柱塞孔；5单向阀6节流阀；7端盖；8气孔3.2导轨的选择导轨种类的分析选择：气缸推动各个部分动作时，由于气缸的活塞杆存在旋转运动的可能，为了保证各个部件运动时的平稳性，在需要气缸执行运动的部件相关地方安装具有导向作用的导轨，目前，运用最为广泛的导轨有直线导轨和钢珠滑轨。一、直线导轨直线导轨又称滑轨、线性导轨、线

56、性滑轨，用于直线往复运动场合，拥有比直线轴承更高的额定负载， 同时可以承担一定的扭矩，可在高负载的情况下实现高精度的直线运动。其特点有：(1) 自动调心能力 来自圆弧沟槽的DF(45-°45)°组合，在安装的时候，藉由钢珠的弹性变形及接触点的转移，即使安装面多少有些偏差，也能被线轨滑块内部吸收，产生自动调心能力之效果而而得到高精度稳定的平滑运动。 (2) 具有互换性 由于对生产制造精度严格管控，直线导轨尺寸能维持在一定的水准内，且滑块有保持器的设计以防止钢珠脱落，因此部份系列精度具可互换性，客户可依需要订购导轨或滑块，亦可分开储存导轨及滑块，以减少储存空间。 (3) 所有方向皆具有高刚性 运用四列式圆弧沟槽，配合四列钢珠等45度之接触角度，让钢珠达到理想的两点接触构造，能承受来自上下和左右方向的负荷；在必要时更可施加预压以提高刚性。由于且加工精度和要求都比较高，所