自动上料装置的设计

目录1绪论 错误！未定义书签。1.1自动装料机构介绍 错误！未定义书签。TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1.2雪糕棍自动装料机构方案设计 1121总体方案 2122机械结构 5\o"CurrentDocument"123液压系统 71.2.4PLC控制系统 9\o"CurrentDocument"1.3 自动装料机构功能以及相关参数 91.4设计相关 错误！未定义书签。1.4.1 AutoCAD介绍 101.4.2液压系统介绍 13PLC控制介绍 16变频器介绍 202雪糕棍自动装料机构机械设计 23\o"CurrentDocument"2.1主要传动输运机构设计 23\o"CurrentDocument"2.1.1上料部分设计 232.1.2装料部分设计 25\o"CurrentDocument"2.1.3模具疏运机构设计 29\o"CurrentDocument"2.1.4其他零部件设计 31\o"CurrentDocument"2.2整体装配 36\o"CurrentDocument"3液压系统设计 37\o"CurrentDocument"3.1液压系统初步设计 37\o"CurrentDocument"3.2液压系统原理图 38\o"CurrentDocument"3.3零部件选择 39\o"CurrentDocument"4PLC控制系统设计 41\o"CurrentDocument"4.1PLC控制系统初步设计 41\o"CurrentDocument"4.2工艺流程图 41\o"CurrentDocument"4.3顺序功能图 444.4端口分配图 44\o"CurrentDocument"4.5PLC梯形图 46\o"CurrentDocument"4.6元件选择 50结论 51致谢 52参考文献 53附录A英文资料 54附录B英文译文 60机械结构设计要从设计本身的已知条件出发，应用所学的机械传动设计、零件设计等相关知识，综合实际情况和经济因素设计出相对简易的能实现全部功能的机械结构。根据本设计已知条件，工作部分采用链传动，并通过链条附属其他结构完成所需完成工作内容。传送带1和2用一个电机带动，传送带3用一个电机带动。传送带1由I轴、II轴和链条组成，采用单链条传动形式，电机通过带传动带动I轴。传送带与水平夹角45°。（如图1-4）II轴II轴图1-4传动带1示意图过度齿轮部分由III轴、W轴组成，111轴由传动带1带动，然后III轴通过带传动带动W轴，W轴通过齿轮传动带动传送带2中的V轴。（如图1-5）图1-5过渡齿轮部分示意图传送带2由V轴、W轴和链条组成，采用单链条传动，通过过渡齿轮中W轴上的齿轮带动V轴上齿轮，从而使传送带2运行。（如图1-6）图1-6传动带2示意图传送带3由⑷轴、训轴和链条组成，采用双链条传动。⑷轴有自己的驱动电机，通过带传动带动⑷轴转动。哪轴 ⑷轴图1-7传送带3示意图123液压系统与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下优点：液压传动的各种元件，可以根据需要方便、灵活地来布置；重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快；操纵控制方便，可实现大范围的无级调速（调速范围达2000：1）；可自动实现过载保护；一般采用矿物油作为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；很容易实现直线运动；很容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控。在本设计中考虑到实际条件，应设计出一套液压系统：在传送带2两侧分别用两个液压缸驱动下料装置用来完成把雪糕棍推入分料器的工作（如图1-8）；在传送带3下利用一个液压缸完成将模具抬起和降下的工作（如图1-9）。在传送带3下利用一个液压缸完成将模具抬起和降下的工作（如图1-9）。I11图1-9模具升降液压缸位置示意图124PLC控制系统作为一套自动化设备有一套完善的PLC(ProgrammableLogicController,中文全称为可编程逻辑控制器)控制系统是十分必要的。根据本设计所要完成的工作，分析得出以下工作步骤：传送带3将模具送至指定位置；利用传送带1将雪糕棍有序的排列并向上输运，雪糕棍经过过度齿轮被输运到传送带2,当输送足够多的雪糕棍时停止上料；由下端的液压装置将其抬起对准至分料器；传送带两侧液压装置推动下料板把雪糕棍推落进分料器后立刻收回，雪糕棍通过分料器有序的插进下方的模具中；装好棍的模具通过液压装置落回到传送带3上，并被运走。其中需要的到的信号有：模具运到位，模具抬到位，模具降到位，雪糕棍上料够，下料器推到位，下料器归位。需要控制的动作有：上料，运模，下料装置液压缸的进程和回程，抬模装置液压缸的进程和回程。作为自动化的装料机器，需要设置开始开关和停止开关(完成当前循环后停止)。为了防止运行中有特殊事件发生还设置了立即停止开关和系统归位。1.3自动装料机构功能以及相关参数、可进行雪糕棍的自动装料。、装料规格：4X6只雪糕棍/模具。、上料电机60r/min，运模电机90r/min。、每分钟装模数量：6个(即144支雪糕棍)、有开始(开始连续工作)、停止(完成当前循环后停止)按扭。、有立即停止按扭，和归位按扭。、工作电压：380V。、机体体积约：2300mmX600mmX1800mm。2雪糕棍自动装料机构机械设计2.1主要传动输运机构设计2.1.1上料部分设计电动机选择：根据本设计的已有资料和方案，因为采用了变频器控制电机转速，所以选用了同步转速为1000r/min的Y90L-6型号的电机，其相关参数如下：额定功率=1.1KW；额定电流=3.2A；转速910r/min；效率=73.5%；功率因数=0.72；堵转转矩/额定转矩=2.0；堵转电流/额定电流=6.0；最大转矩/额定转矩=2.0；电机外伸段D=24mm,E=50mm；HC=190mm；L=335mm。变速装置的选择：本次设计采用通用变频器直接控制电机转速。根据本次设计的具体条件确定电机到I轴传动利用皮带传动，传动比i=1。具体参数如下：采用Z型号的普通V带2根并排，b=8.5mm，b=10mm，h=6mm。主动轮dd1=75mm，因为传动比i=1所以从动轮dd2=75mm，中心距a=300mm。算得带长L=2a+71dd1+"dd2=835.62mm。c22I轴到II轴通过链传动带动连接，传动比i=1，其传动链为传送带1,具体参数如下：采用08A系列链条，单排，176节：P=12.7mm,d]=7.95mm,b]=7.85mm,d2=3.96mm,b2=11.18mm,b4=17.8mm,h2=12.07mmo链轮参数：齿数Z=18；

分度圆直径d= =73.14mm；180。sin2齿顶圆直径da—（0.54+cot ）8°mm,z分度圆弦齿高齿根圆直径齿宽倒角宽倒角深中心距ha=0.27p=3.43mm；df=d—d]=65.19mm；bf1=0.93b]=7.30mm；ba=（0.1〜0.15）p=1.59mm；h=0.5p=6.35mm（B型）；a=1002mm；中心距连线与水平夹角为45°。轴的设计：I轴基本尺寸如图2-1:36 图2-1I轴基本尺寸示意图II轴基本尺寸如图2-2:图2-2II轴基本尺寸示意图I轴、II轴上轴承均采用深沟球轴承02系列，型号：6206。基本参数如下:d=30mm,D=62mm,B=16mm。2.1.2装料部分设计（1）过渡齿轮部分设计（III轴、W轴）过度齿轮部分的作用是由传送带1上的雪糕棍在指定的区域带动过度齿轮转动，从而带动III轴转动，111轴通过带传动带动W轴（传动比i=l）,然后W轴通过齿轮传动带动V轴转动（传动比i=1.8）。III轴、W轴间带传动参数：米用Z型号的普通V带2根并排，bp=8.5mm,b=10mm,h=6mm。主动轮dd1=75mm,因为传动比i=1所以从动轮dd2=75mm,中心距a=91.24mm。算得带长L=2a+叫1+吗=418.11mm。C22III轴上过渡齿轮Z=10，如图2-3：图2-3过渡齿轮III轴基本尺寸如图2-4：：*y. -■■ -37©-1图2-4III轴基本尺寸 丸 W轴基本尺寸如图2-5 丸 0O•03■二1 m _；•；_图2-5W轴基本尺寸W轴V轴间齿轮设计：过渡齿轮Z=10,III轴W轴同向同速转动，V轴上链轮Z=18，所以W轴通过齿轮传动以传动比i=1.8带动V轴转动便能保证传动带2上的每个装料位都能装进一个雪糕棍。所以设计出传动齿轮数据如下：m=2mm；a=140mm；zl=90 , z2=50；dl二mzl=180mm , d2二mz2=100mm；dal二dl+2ha*m=184mm , da2=d2+2ha*m=104mm；dbl二dlcosa=169.14mm , db2二d2cosa=93.96mm；b=0.4a~50mm；b1=b=50mm ,b2=b1+(5〜10)=55mm。III轴、W轴上轴承均采用深沟球轴承02系列，型号：6206。基本参数如下：d=30mm,D=62mm,B=16mm。(2)传送带2部分设计传送带2部分由V轴、W轴通过链传动组成，其中V轴是通过齿轮由W轴带动转动,雪糕棍从过度齿轮上被送到了传送带上，等待雪糕棍数量达到要求即可开始装料。I轴到II轴通过链传动带动水平连接，传动比i=1,其传动链为传送带2,具体参数如下：采用08A系列链条，单排，176节：P=12.7mm,d1=7.95mm,b1=7.85mm,d2=3.96mm,b2=11.18mm,b4=17.8mm,h2=12.07mmo链轮参数：齿数Z=18；分度圆直径d= =73.14mm；180。sin2齿顶圆直径da=-（0.54+cot ）=80mmz分度圆弦齿高ha=0.27p=3.43mm；齿根圆直径df=d—d]=65.19mm；齿宽bf1=0.93b]=7.30mm；倒角宽ba=（0.1〜0.15）p=1.59mm；倒角深h=0.5p=6.35mm（B型）；中心距a=1002mm；V轴基本尺寸如图2-6：111109 5Q_一30一_W 存,5一|_ _S7A 50 图2-6V轴基本尺寸切轴基本尺寸如图2-7：36一 ._-—^―图2-7切轴基本尺寸V轴、W轴上轴承均采用深沟球轴承02系列，型号：6206。基本参数如下:d=30mm,D=62mm,B=16mm。2.1.3模具输运机构设计模具输运机构用于传送模具到指定位置进行装料，之后再将其运走。电动机选择：因为模具输运机构需要单独进行控制所以同样选用了Y90L-6型号的电机，其相关参数如下：额定功率=1.1KW；额定电流=3.2A；转速910r/min；效率=73.5%；功率因数=0.72；堵转转矩/额定转矩=2.0；堵转电流/额定电流=6.0；最大转矩/额定转矩=2.0；电机外伸段D=24mm,E=50mm；HC=190mm；L=335mm。变速装置的选择：通用变频器直接控制电机转速。根据本次设计的具体条件确定电机到⑷轴传动利用皮带传动，传动比i=1。具体参数如下：采用Z型号的普通V带2根并排，bp=8.5mm,b=10mm,h=6mm。主动轮dd1=75mm,因为传动比i=1所以从动轮dd2=75mm,中心距a=300mm。算得带长L=2a+叫1+叫^=835.62mm。c22⑷轴到训轴通过链传动带动连接，传动比i=1,其传动链为传送带1,具体参数如下：采用08A系列链条，双排，302节：P=12.7mm,d]=7.95mm,b]=7.85mm,d2=3.96mm,b2=11.18mm,b4=17.8mm,h2=12.07mmo链轮参数：齿数Z=18；分度圆直径d= =73.14mm；180。sin2齿顶圆直径da=-（0.54+cot ）=80mmz分度圆弦齿高ha=0.27p=3.43mm；齿根圆直径df=d—d]=65.19mm；齿宽bf1=0.93b]=7.30mm；倒角宽ba=（0.1〜0.15）p=1.59mm；倒角深h=0.5p=6.35mm（B型）；中心距a=1800mm；

轴的设计：⑷轴基本尺寸如图2-8： 27 278 %010・—羽—.图2-8⑷轴基本尺寸训轴基本尺寸如图2-9:009118jJ11一JM一鑑一. 23() 图2-9训轴基本尺寸⑷轴、训I轴上轴承均采用深沟球轴承02系列，型号：6206。基本参数如下:d=30mm,D=62mm,B=16mm。2.1.4其他零部件设计传动链设计本设计中，因为链传动的传动链需要做传送带使用所以要对其进行改造。传送带1中的链条应该能实现把雪糕棍有序的排列功能，而传送带2中的链条应该能保证雪糕棍在传送带上有序、紧密的排列，传送带3作为输运模具的传送带也应该有能支撑模具的结构。考虑到方便生产，所以将传送带1和传送带3的链条归总设计成同一形式。传送带1、3链条基本结构如图2-10:在每个外链板上加上一个小零件。

图2-10传送带1、3上链条结构传送带2链条基本结构如图2-11:在每个外链板和内链板上都加上一个零件。图2-11传送带2链条结构图2-11传送带2链条结构上料斗设计为保证雪糕棍能够顺利的排列在传送带1上，需要设计一个用于码放雪糕棍的上料斗，其结构尺寸如图2-12：19640X\40\\\^30 一1AQ7130,5图2-12上料斗结构（3）下料分料器设计

下料装置中的分料器能够将从传送带2上掉在其中雪糕棍排列成4X6与模具对应的矩阵，这样就能使雪糕棍顺利的装进模具。其具体结构尺寸如图2-13：II29JIII图2-13分料器结构图推料板及模具抬升架设计推料板及模具抬升架设计作为液压系统驱动的零件，在液压系统设计中将会列出。2.2整体装配

在进行过各零件设计后，整合液压部分零件进行整体装配。装配时各轴承外圈均固定在机架上，各工作线需要用钢板、钢条固定传动路线，上料斗和下料分料器也需要固定在机架上。位置示意图如图2T4。图2-14整体装配示意图3液压系统设计

3.1液压系统初步设计4III' 滿千鼻重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快；操纵控制)()重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快；操纵控制)():1);可自动实现过载保护；一般采用矿物油作为工作介质，相》对运动

i-^rTki器的自动化，当采匚实现遥控。二山一用矿物油作为工作介质，相》对运动

i-^rTki器的自动化，当采匚实现遥控。二山一II行润滑很容易实现机综合考虑，在本设计中的卜料装置和模具升程，而且使用寿命长-a采用电液联合控制后，不狭可实现更高程度的自动空制过二= 降装置部分采用-在传送带2两侧分别用两个液压缸驱动下料装装置用来完成把雪液压系统：糕棍推入分料器的工作：当雪糕棍达到数量时液压缸完成一个推程并返回，将雪糕棍对应推进分料器中。(如图3-1)is®is®图3-1下料液压系统俯视图在传送带3下利用一个液压缸完成将模具抬起和降下的工作，当模具被送到传送带3上的指定位置时，液压缸将其抬起至分料口处使其下料口对准模具的插棍口，在装料完成后液压缸降回原位。（如图3-2）图3-2模具升降机构液压系统示意图3.2液压系统原理图在经过了初步设计后，开始进行液压系统的整体设计：确定供油方式：考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低，而在快进、快退时负载较小，速度较高，从节省能量，减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油或变量泵供油，现采用带压力反馈的限压式变量叶片泵。调速方式的选择：在中小型专业机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。根据钻孔类专用机床工作时对低速性能和速度负载特性都有一定要求的特点，决定采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速。这种调速回路具有效率高、发热小和速度刚性好的特点，并且调速阀装在回油路上，具有承受负切削力的能力。速度换接方式的选择：本系统采用电磁阀的快慢速换接回路，它的特点是结构简单、调节行程比较方便、阀的安装也较简单，但速度换接的平稳性较差。若要提高系统的换接平稳性，则可改用行程阀切换的速度换接回路。最后，把所选择的液压回路组合起来，即可组合成液压系统原理图：（如图3-3）

5\>动作jYAjY5\>动作jYAjY企推料板推料一推料板回程一液压缸不动一一动作-4v—抬升模具一模具回落一液压缸不动一一图3-3液压系统原理图3.3零部件选择现选用YBX—25限压式变量叶片泵，该泵的基本参数为：每转排量q=25mL/r,泵的额定压力P0=6.3MPa,电动机转速n0=1450r/min,容积效率nv=0.85，总效率n=0.72。查阅电动机产品样本，选用YBX—4型电动机，其额定功率为1.1kW，额定转速为1400r/min。

该液压系统采用GE系列阀。根据所拟定的液压系统图，按通过各元件的最大流量来选择液压元件的规格。选定的液压元件如表3-1:表3-1液压系统原件配选表序号元件名称代码额定流量(L/min)1滤油器XU—C32X100322液压泵YBX—25303压力表开关KF3—EA10B4三位四通换向阀34EF3P—E10B605单向调速阀QF3—E10B506溢流阀YF3—10B63油管内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可按管路允许流速进行计算。综合诸因素，现取油管的内径d为15mm。本题为中压液压系统，液压油箱有效容量按泵的流量的5~7倍来确定，现选用容量为160L的油箱。4PLC控制系统设计4.1PLC控制系统初步设计作为一套自动化设备有一套完善的PLC控制系统是十分必要的。根据本设计所要完成的工作，分析得出以下工作步骤：传送带3将模具送至指定位置；由下端的液压装置将其抬起对准至分料器；利用传送带1将雪糕棍有序的排列并向上输运，雪糕棍经过过度齿轮被输运到传送带2,当输送足够多的雪糕棍时停止上料；传送带两侧液压装置推动下料板把雪糕棍推落进分料器后立刻收回，雪糕棍通过分料器有序的插进下方的模具中；装好棍的模具通过液压装置落回到传送带3上，并被运走，进行下个循环。其中需要的到的信号有：模具运到位，模具抬到位，模具降到位，雪糕棍上料够，下料器推到位，下料器归位。需要控制的动作有：上料，运模，下料装置液压缸的进程和回程，抬模装置液压缸的进程和回程。作为自动化的装料机器，需要设置开始开关和停止开关（完成当前循环后停止）。为了防止运行中有特殊事件发生还设置了立即停止开关和系统归位。4.2工艺流程图进行完PLC系统初步设计后，按照设计的工序绘制工艺流程图如下：（如图4-1）

进行装料T37延时下降模具运走模具T38延时4.3端□分配图综合考虑整个控制过程需要获得的信号、需要控制的动作以及整个控制系统的所有控制开关，设计出PLC控制系统的端口分配图如下：启动I0.0Q0.0一一运送模具（传送带3电机）停止 —一I0.1Q0.1一一模具抬起（抬模液压缸）立即停止一一I0.2Q0.2一一上料（传送带1电机）归位I0.3Q0.3下料（下料液压缸）模具运到位I0.4Q0.4下料板归位（下料液压缸）模具抬到位一I0.5Q0.5一一模具归位（抬模液压缸）上料够 -一I0.6模具降到位I0.7推料板到位I1.0推料板归位I1.1图4-2端口分配图4.4顺序功能图M1.0,T38