机油冷却器自动装配线传送装置设计

1、机油冷却器自动装配线传送装置设计 机油冷却器自动装配线传送装置总体设计第一工位（手工工位）传送装置的设计第二工位（机械手工位）传送装置的设计第三工位（手工工位）传送装置的设计第四工位（压紧工位）传送装置的设计输送杆1的设计与选用滑道2的设计与选用随行夹具3的设计与选用销轴4的设计与选用棘爪5的设计与选用挡销6的设计与选用弹簧7的设计与选用定位支撑板的设计与选用定位销的设计与选用气缸的设计与选用步进电机1的设计与选用托盘4的设计消隙联轴器5的设计与选用滑动丝杠螺母副的设计与选用第一工位：是在随行夹具到位后人工放上底座、托盘、下盖、下盒以及铜焊丝。第二工位：使用两个机械手装配散热片和水隔片。其中散

2、热片用吸盘 式, 水隔板用电磁式机械手, 二者交替动作, 进行芯子总成的装配。为提高效 率, 本工位采用两个同样的机械手工步, 第一工步装配 5片散热片和 5片水隔板, 剩余的由第二工步完成。第三工位：手工装配上壳、上盖以及焊片和压块。第四工位：压力机自动压紧装配好的工件, 并夹紧。最后压头复位, 工件由工人取下。随行夹具也由一个气缸抽走, 等待回送到装配线起点, 以再次利用机油冷却器自动装配线传送装置总体设计推杆棘爪传送装置设计推杆棘爪传送装置工作原理：在输送杆1的销轴4上套着若干个棘爪5，棘爪下端面输送杆上的挡销6顶住并用弹簧7拉住。当输送杆1向前运动时，棘爪的前端面就推动随行夹具（工件）

3、3在滑道2上移动一个步距；当输送杆返回时，棘爪就被后面一个工件压下而绕销轴4顺时针转动，同时拉伸弹簧，该棘爪就从后面一个工件下面划过；当棘爪不与工件接触时，棘爪又复抬起。棘爪之间间距根据生产节拍、工件长度来确定，设计为等间距形式。输送杆1的设计与选用本设计中输送杆位于导轨内部，采用两块长矩形板相对放置的形式，其上安装有棘爪，通过一销轴将棘爪装在输送杆中间位置，销轴则通过开口销锁紧。输送杆来回运动，带动棘爪来回运动，实现对随行夹具（工件）的整体连续性传送。考虑到输送杆来回滑动不仅需要克服滑动摩擦消耗大量能量，而且输送杆自身磨损也会十分严重，因此，在整体结构上，将输送杆设计为安装在滚动体（圆柱滚子

4、）上，变滑动摩擦为滚动摩擦，如此便很省力了。其结构示意图如图#所示滑道2的设计与选用滑道的设计要求滑道是本装配线的关键部件之一，其性能好坏，将直接影响工件的传送精度、装配精度以及装配线的承载能力和使用寿命。滑道设计应满足：导向精度、耐磨性、低速运动平稳性、刚度、结构简单、工艺性好、便于间隙调整，具有良好的润滑和保护等要求。滑道设计程序及内容1根据装配线的工作条件、性能特点，选择滑道的结构类型、截面形状和结构尺寸。2计算滑道面的平均压强和最大压强，选择滑道材料、表面精加工和热处理方法，以及摩擦表面的硬度匹配。3设计滑道间隙调整装置。4设计滑道的润滑系统及防护装置。5确定滑道的精度和技术要求。导轨

5、的类型导轨按运动轨迹可分为直线运动导轨和圆周运动导轨;按工作性质可分为主运动导轨、进给运动导轨和调整导轨;按受力情况可分为开式导轨和闭式导轨;按导轨接触面的摩擦性质可分为滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。1、滑动贴塑导轨数控机床常用的直线运动滑动导轨的截面形状的组合形式主要有三角形一矩形、矩形-矩形两种，如图3.15、图3. 16所示。这两种导轨都具有刚度高，承载能力强，加工、检验和维修方便的特点。同时在运动导轨上都贴有塑料带，以减少"爬行"，提高低速性能和导轨的寿命。贴塑导轨是在运动导轨的滑动面上贴上一层由化学材料组成的抗磨塑料薄膜软带，构成金属对塑料的摩擦形式，来提高导轨的

6、耐磨性，降低摩擦系数。与之相配的支承导轨滑动面是经洋火钢和磨削加工的，其优点是:摩擦系数低，动、静摩擦系数接近，不易产生"爬行"现象。耐磨性高，化学稳定性好;可加工性能好，工艺简单，成本低等。贴塑导轨副的塑料软带一般粘贴在短的动导轨上，如图所示。圆形导轨应粘贴在下导轨面上，各种组合形式的滑动导轨均可粘贴。贴塑导轨有逐渐取代滚动导轨的趋势，不仅适用于数控机床，而且可用作其他各种类型的机床导轨，它在旧机床修理和数控化改造中可以减少对机床结构的修改，因而更加扩大了贴塑导轨的应用领域。2、滚动导轨滚动导轨液是在导轨面之间放置滚珠、液柱或液针等滚动体，导轨面之间为滚动摩擦。滚动导轨与

7、滑动导轨相比，其优点是:灵敏度高，摩擦系数小，且其动、静摩擦系数相差很小，因而运动均匀，尤其是在低速移动时，不易出现"爬行"现象;定位精度高，重复定位精度可达0.2um牵引力小，移动轻便;磨损小，精度保持性好，使用寿命长。但攘动导轨的抗振性差，对防护要求高，结构复杂，制造困难，成本高。为了提高数控机床移动部件的运动精度和定位精度，目前广泛采用滚动导轨。3、静压导轨静压导轨是将有一定压力的油液，通过节流器输送到导轨面上的油腔中，形成压力油膜，将相互接触的导轨表面隔开，使导轨工作表面处于纯液体摩擦。这种导轨的机械效率高，摩擦因数小(一般为0.001-0.001)，从而使驱动功率

8、大大降低，能长期保持导轨的导向精度。承载油膜有良好的吸振性，低速运动时不易产生"爬行飞所以在机床上得到日益广泛的应用。这种导轨的缺点是结构复杂，需要备置一套专门的供油系统，油的清洁度要求较高。静压导轨可分为开式和闭式两大类。如图3.23所示为开式静压导轨工作原理图。来自液压泵的压力油，其压力为如，经节流阅4压力降至仇，进入导轨的各个油腔内，借油腔内的压力将动导轨浮起，使导轨面间以一层厚度为ho的油膜隔开，油腔中的油不断地穿过各油腔。单根直线滑动导轨截面形状V形导轨（山形导轨、三角形导轨）对称形、非对称形矩形导轨（平导轨）燕尾槽形导轨圆柱形导轨本设计中采用双矩形的组合形式，其主要承受与

9、主支承面相垂直的作用力，刚性好，承载能力大，加工维修容易。其结构示意图如图#所示随行夹具3的设计与选用销轴4的设计与选用销轴（mm）d(公称) h11 4-dk max 6k (公称) 1.5d1 min 1.6r 0.5c 0.5C1 0.3X 3l(商品规格范围) 30l系列(公称尺寸) 6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32,35,40,45,48,50,55,60,65,70,75,80,85,90,95，100,120,140,160,180,200 圆柱销d（公称） 5a 0.63C 0.80l d（公称） 8a 1.0C 1.6l 开口销d

10、(公称) 2-c max 3.6b 4a max 2.5适用的直径(螺栓) 2.5适用的直径(螺栓) 3.5适用的直径(U形销) 2适用的直径(U形销) 3l(商品长度规格范围) 516l系列(公称尺寸) 4,5,6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32,36,40,45,50,56,63,71,80,90,100,112,120,125,140,160,180,200,224,250,280棘爪5的设计与选用本设计中棘爪随推杆往复运动来推动随行夹具（工件）直线运动，其结构示意图如图#所示挡销6的设计与选用弹簧7的设计与选用弹簧的种类压缩弹簧：用途最广，在制造时，绕成

11、分开的螺旋圈，使各圈有间隙（节距），以便受力收缩，保持有向两端伸张的张力。受最大负荷时，不能被完全压缩，必须在有效圈数间保留间隙，以免摩擦或其他物质嵌入，引起疲劳破坏。弹簧自由长度应等于弹簧之实长加上间隙，再加变形量。压缩弹簧为增加接触面，面应予磨平，以获取6080%接触面。其端部形状有多种：两端坐圈，两端磨平等。乃各圈分绕，因能承受压力，两端可为开式或闭式或绕平或磨平。下述为一压缩弹簧必要资料：（1） 控制直径（Controlling diameter）（a）外径、（b）内径、（c）所套管之内径、（d）所穿圆杆之外径。（2） 钢丝或钢杆之尺寸（Wire or bar size）。（3） 材料

12、（种类及等级）。（4） 圈数：（a）总圈数及（b）右旋或左旋。（5） 末端之形式（Style of ends）。（6） 在某一挠区长度下之负荷。（7） 一寸至几寸长度变化范围内之负荷比率。（8） 最大体高“自由长”（Maximum solid height）。（9） 运用时之最小压缩高。压缩弹簧(Compression Spring)乃变体弹簧第一种，由直筒型、锥形至缩、凸腰形，乃至各种尾端之变体，均可依设计成型。压缩弹簧(Compression Spring)为所有弹簧种类中最被广泛运用的一种，产品运用范围广及电子、电机、计算机、信息、汽机车、自行车、五金工具、礼品、玩具、乃至国防工业，因其

13、设计与原理易于掌握，制造控制也最为单纯。拉伸弹簧：各圈绕成相互紧贴的螺旋圈或节距圈，受外力时向外伸长，保持有向中间收缩之力。拉簧钩分为多种：英式钩，德式钩，边耳钩，鱼尾钩等。乃各圈紧密围绕，以使其能受力而拉长，各端绕一环圈（Loop），下述为一拉伸弹簧之必要资料： （1） 自由长度：（a）总长度、（b）全部圈长、（c）自钩圈内之长度。（2） 控制直径：（a）外径、（b）内径、（c）所套管之内径。（3） 钢丝尺寸“线径”。（4） 材料（种类、等级）。（5） 圈数：（a）总圈数及（b）右旋或左旋。（6） 末端之形式。（7） 钩内之负荷。（8） 负荷率、挠曲度、每寸磅数。（9） 最大拉伸长度。拉伸弹

14、簧（Extension Spring）乃典型之弹簧即弹簧之代表，由直筒形至各种变体，乃至挂钩之各种形状均能依设计成型。拉伸弹簧（Extension Spring）为压缩弹簧之反向运用，运用范围大致较无具体产品类别，但操作控制较压缩弹簧高一级。弹簧材料选择依据1)按弹簧使用环境来选择，主要有：耐腐蚀性、耐酸腐蚀性、耐碱腐蚀性、耐盐类腐蚀、耐水腐蚀性等；耐气候性；耐应力腐蚀性、耐疲劳腐蚀性等；耐磨损性等；耐温度性等；耐各种辐射性等。 2)按弹簧负荷特点来看，主要有：动态脉冲式循环负荷、变负荷、冲击负荷、腐蚀疲劳负荷、静载荷、大负荷及疲劳负荷等。 3)按弹簧力学性能和强度特点来选择，主要有：抗拉强度

15、、屈服强度或屈强比、硬度、热硬性、断面收缩率、伸长率、冲击韧度、松弛性能、疲劳强度、断裂韧度等。 4)按弹簧材料物理特性来看，主要有：弹性模量、密度、电导率、电磁特性、热传递特点等。 5)按弹簧工艺特点来选择，主要有：压延加工性、切削性能、缠绕性能、扭转性能、弯曲性能、变形强化、固溶强化、析出强化、淬硬性、淬透性、脱碳性能、回火特性、时效性能、焊接性能等。 压簧在尺寸较小的情况下易发生失稳，因此最终决定选取拉簧。滚动体（圆柱滚子）8的设计与选用本设计中对于用来支承输送杆的滚动体没有较高的传动精度要求，因此滚动体选取圆柱滚子，安装在焊接在滑道支承腿上的一对半圆形支架中，其结构示意图如图#所示机械

16、手装配工位传送装置设计本工位使用两个机械手装配散热片和水隔片。其中散热片用吸盘式, 水隔板用电磁式机械手, 二者交替动作, 进行芯子总成的装配。为提高效率, 本工位采用两个同样的机械手工步, 第一工步装配5片散热片和5片水隔板, 剩余的由第二工步完成。随行夹具到位以后，于导轨内部一侧采用定位支撑板一侧采用定位销实现随行夹具的定位。定位支撑板固定在导轨内部，定位销由气缸驱动。由上述对随行夹具的设计可知，本工位采用随行夹具上的两根细长销作为机械手装配时对工件的定位的一部分，但是考虑到散热片和水隔板厚度均较小(3mm左右)，当机械手抓取零件（散热片和水隔板）并移动到装配位置以后，随着机械手的放开，零

17、件（散热片和水隔板）即顺着两根细长销的引导做自由落体运动，但是由于零件（散热片和水隔板）与销之间的摩擦作用引起零件在水平面内的倾斜，最终可能导致零件卡置在细长销上，无法按计划落到预定位置，从而不能顺利的完成自动装配。因此为了彻底解决这种不利的情况，我决定在此工位上特别设计一个托盘升降机构。托盘升降机构的设计托盘升降机构工作原理：当机械手抓取零件（）到达随行夹具正上方以后，由PLC控制步进电机1转动，进而带动滑动丝杠2一起转动，步进电机1与滑动丝杠2之间由消隙联轴器5联接，随着滑动丝杠2的转动，滑动丝杠螺母3向上直动，并带动与其上端相连的托盘4一起运动，到达预定高度以后，随着零件每多放一片，托盘

18、4就下降一个零件厚度的距离，直到本工位装配任务结束，则托盘降到初始位置，在PLC的控制下进入下一循环。定位支承板的设计与选用在机械手装配工位，当工件到位以后，为了实现机械手准确定位，在本工位采用一面两销的定位方法，即在随行夹具（工件）一侧采用定位支承板，一侧采用定位销。考虑到滑道间距较大，因而支承板前端（首先与随行夹具（工件）相接触那一端）设计有一定距离的倾斜面，起到引导随行夹具（工件），避免其卡住从而影响其直线运动的作用。定位支承板结构尺寸如图#所示定位销的设计与选用定位销与上述定位支承板一起实现工件的“一面两销”定位。在本设计中，定位销设计为由滑道外部穿过导向衬套及滑道上预留的孔水平进入随

19、行夹具上对应的孔中。其中，定位销由小型气缸控制驱动。考虑到若选用一般的圆柱销作为此工位的定位销，当销进入随行夹具的孔中以后，随行夹具受到定位销作用给它的水平的作用力，若滑道不平或者混入颗粒等杂物则随行夹具有向上运动的趋势，为了防止这种情况，本设计中特别将圆柱销前端的上面削去一部分，如此，当销进到随行夹具孔中时，定位销的倾斜面会受到垂直于倾斜面向下的作用力，进而使随行夹具受到指向下方的总作用力，有效避免了上述不利的情况。定位销的另一端需要与气缸连接，因此，本设计中将定位销的另一端圆柱从两边分别削去一定厚度，以便通过接下来设计的角耳把定位销和气缸连接起来。定位销的结构尺寸如图#所示气缸的设计与选用

20、气缸种类气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械能的气动执行元件。气缸有做往复直线运动的和做往复摆动的两类（见图）。做往复直线运动的气缸又可分为单作用、双作用、膜片式和冲击气缸4种。 气缸单作用气缸：仅一端有活塞杆，从活塞一侧供气聚能产生气压，气压推动活塞产生推力伸出，靠弹簧或自重返回。 双作用气缸：从活塞两侧交替供气，在一个或两个方向输出力。 膜片式气缸：用膜片代替活塞，只在一个方向输出力，用弹簧复位。它的密封性能好，但行程短。 冲击气缸：这是一种新型元件。它把压缩气体的压力能转换为活塞高速(1020米/秒)运动的动能，借以做功。冲击气缸增加了带有喷口和泄流口的中盖。中盖和活塞把气缸分成储气腔

21、、头腔和尾腔三室。它广泛用于下料、冲孔、破碎和成型等多种作业。做往复摆动的气缸称摆动气缸，由叶片将内腔分隔为二，向两腔交替供气，输出轴做摆动运动，摆动角小于 280°。此外，还有回转气缸、气液阻尼缸和步进气缸等。 气缸分类直线运动往复运动的气缸、摆动运动的摆动气缸、气爪等。 缸结构气缸是由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封件组成，其内部结构如图所示： SMC气缸原理图1）缸筒 缸筒的内径大小代表了气缸输出力的大小。活塞要在缸筒内做平稳的往复滑动，缸筒内表面的表面粗糙度应达到Ra0.8um。对钢管缸筒，内表面还应镀硬铬，以减小摩擦阻力和磨损，并能防止锈蚀。缸筒材质除使用高碳钢管外，还是用高

22、强度铝合金和黄铜。小型气缸有使用不锈钢管的。带磁性开关的气缸或在耐腐蚀环境中使用的气缸，缸筒应使用不锈钢、铝合金或黄铜等材质。 SMC CM2气缸活塞上采用组合密封圈实现双向密封，活塞与活塞杆用压铆链接，不用螺母。 2）端盖 端盖上设有进排气通口，有的还在端盖内设有缓冲机构。杆侧端盖上设有密封圈和防尘圈，以防止从活塞杆处向外漏气和防止外部灰尘混入缸内。杆侧端盖上设有导向套，以提高气缸的导向精度，承受活塞杆上少量的横向负载，减小活塞杆伸出时的下弯量，延长气缸使用寿命。导向套通常使用烧结含油合金、前倾铜铸件。端盖过去常用可锻铸铁，现在为减轻重量并防锈，常使用铝合金压铸，微型缸有使用黄铜材料的。 3

23、）活塞 活塞是气缸中的受压力零件。为防止活塞左右两腔相互窜气，设有活塞密封圈。活塞上的耐磨环可提高气缸的导向性，减少活塞密封圈的磨耗，减少摩擦阻力。耐磨环长使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夹布合成树脂等材料。活塞的宽度由密封圈尺寸和必要的滑动部分长度来决定。滑动部分太短，易引起早期磨损和卡死。活塞的材质常用铝合金和铸铁，小型缸的活塞有黄铜制成的。 气缸4）活塞杆 活塞杆是气缸中最重要的受力零件。通常使用高碳钢，表面经镀硬铬处理，或使用不锈钢，以防腐蚀，并提高密封圈的耐磨性。 5）密封圈 回转或往复运动处的部件密封称为动密封，静止件部分的密封称为静密封。 缸筒与端盖的连接方法主要有以下几种： 整体型、铆

24、接型、螺纹联接型、法兰型、拉杆型。 6）气缸工作时要靠压缩空气中的油雾对活塞进行润滑。也有小部分免润滑气缸。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

25、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

26、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。 因此，本设计中，推动输送杆来回往复运动的气缸，外形结构示意图如图#所示连接此气缸与输送杆的角耳结构如图#所示带动定位销

27、的小型气缸外形结构示意图如图#所示连接此气缸与定位销的角耳结构如图#所示步进电机1的设计与选用电动机选用的一般原则1在选择电动机的类型时要根据工作机的类型来选取。不需要调速的机械，包括长期工作制、短期工作制和反复短期工作制机械，应采用异步电动机。负荷平稳且无特殊要求的长期工作制机械，应首先采用鼠笼型异步电动机。带周期性波动负荷的长期工作机械，在带飞轮和起动条件沉重时，应采用绕线型异步电动机。某些反复短期工作制机械，当采用交流电动机在发热、起动制动特性、调速等方面不能满足需要或技术经济指标过低时，宜采用直流电动机。带周期性冲击负荷的机械，可采用同步电动机。需要连续调速的机械，视调速要求采用交流电动机或直流电动机调速系统，应首先考虑交流电动机调速。2电动机的结构有开启式、防护式、封闭式和防爆式，应根据