943-撥叉加工自動線設計
943-撥叉加工自動線設計,加工,自動線,設計
撥叉加工自動線設計第 1 頁 共 28 頁畢 業(yè) 設 計(論文)題 目 名 稱 撥叉加工自動線設計題 目 類 別 學 院(系) 專 業(yè) 班 級 學 生 姓 名 指 導 教 師 開題報告日期 撥叉加工自動線設計第 2 頁 共 28 頁目錄目錄. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1中文摘要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Abstract. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3引言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3第 1 章 緒論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.1 自動線概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2 小型自動線的設計程序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5第 2 章 撥叉加工小型自動線總體設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.1 CTZ6 型撥叉加工自動線. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.2 自動線的生產節(jié)拍. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.2.1 自動線生產節(jié)拍計算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.3 零件的工藝方案的擬訂. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.3.1 分析毛坯情況. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.3.2 定位基面的選擇. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.4 自動線的工藝過程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.4.1 撥叉工序圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.4.2 自動線的工藝過程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82.4.3 自動線切削用量的選擇. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82.5 自動線的總體布置及結構特點. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.5.1 自動線的總體布置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.5.2 自動線的主要特點如下. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102.6 自動線總聯(lián)系尺寸圖的繪制. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.6.1 輸送帶步距 t 的確定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112.6.2 機床與其他設備之間聯(lián)系尺寸的確定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.6.3 機床間距離 的確定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12L2.6.4 裝料高度的確定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.6.5 管道、電氣及其它裝置配置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.7 工序節(jié)拍的平衡. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.7.1 概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.7.2 平衡工序節(jié)拍. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.8 自動線周期表的繪制. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152.8.1 概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152.8.2 繪制周期表. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.9 主要專用部件設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.9.1 驅動裝置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.9.2 中間底座. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172.9.3 動力滑臺. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.9.4 剛性主軸. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19撥叉加工自動線設計第 3 頁 共 28 頁2.9.5 變位油缸. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21第 3 章 電氣控制部分設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.1 概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.2 系統(tǒng)總體設計方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.2.1 控制系統(tǒng)的功能要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.2.2 控制主機及主要芯片的選用及控制原理框圖設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233.2.2.1 芯片選擇. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233.2.2.2 系統(tǒng)運行原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243.2.2.3 控制電路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24總結. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26鳴謝. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26參考文獻. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27撥叉加工自動線設計第 4 頁 共 28 頁撥叉加工小型自動線設計中文摘要本次畢業(yè)設計是撥叉加工小型自動線設計。主要介紹加工手扶拖拉機的三種 CTZ6 型變速撥叉的孔和端面的小型自動線,能同時地加工三種變速撥叉,采用隨行夾具輸送,并達到所要求的精度要求。該自動線加工工位是直線排列,隨行夾具采用鼓輪從自動線的下方返回,控制系統(tǒng)采用機械凸輪集中控制方式,并利用單片機控制輸送帶運行節(jié)拍為一個生產節(jié)拍。關鍵詞:小型自動線;撥叉加工;隨行夾具;生產節(jié)拍;專用部件。AbstractThis graduation project sets aside the fork and processes the small-scale transfer machine to design. Process three kinds of CTZ6 type small-scale transfer machines changing speed hole and terminal surface who sets aside the fork of the walking tractor in main introduction, can process three kinds and change speed and set aside the fork at the same time, adopt retinue's jig to send , reach the required precision to require. This transfer machine processes the engineering one to arrange sharply, retinue's jig adopts a drum of wheels to return below of the transfer machine, the control system adopts the mechanical cam to concentrate the control method, utilize the one-chip computer to control the operation beat of the conveyer belt for a beat of producing.Key words: Small-scale transfer machine; Set aside the fork to process; Retinue's jig; Produce the beat; Special-purpose part.引言畢業(yè)設計是機械設計制造及其自動化專業(yè)教學計劃的一個重要組成部分,是各教學環(huán)節(jié)的繼續(xù)深化和檢驗,其實踐性和綜合性是其他教學環(huán)節(jié)所不能替代的,通過畢業(yè)設計使學生獲得綜合訓練,對培養(yǎng)學生的實際工作能力具有十分重要的作用。畢業(yè)設計還是高等學校工科學院學生畢業(yè)前進行的全面綜合訓練,是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識與技能解決實際問題的教學環(huán)節(jié),是學生在校獲得的最后訓練機會,也是對學生在校期間所獲得知識的體驗。這次設計的題目是:撥叉加工小型自動線設計。讓學生對車間的小型自動線的加工過程,以及經濟型數(shù)控機床得到進一步的深入。撥叉加工自動線設計第 5 頁 共 28 頁第 1章 緒論1.1自動線概述當今時代,由于科學技術的發(fā)展,自動線生產技術在工業(yè)生產中得到了越來越廣泛的應用.在機械制造、電子等行業(yè)中已經設計和制造出大量的類型各異的自動生產線。這些自動生產線的使用,對于提高勞動和生產率和產品的質量,改善工人勞動條件,降低能源消耗,節(jié)約材料等方面都取得了顯著的成就。自動線生產線是在流水線的基礎上發(fā)展起來的。它不僅要求線體上的各種機械加工裝置能自動地完成預定的各道上工序及工藝過程,使產品成為合格的制品,而且要求在裝卸工件定位夾緊,工件在工序間的輸送,切屑的排除,甚至包裝等都能自動地進行.為了達到這一要求,人們通過自動輸送及其他一些輔助裝置按工序順序將各種機械加工裝置連成一體,并通過液壓系統(tǒng),氣壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)控制系統(tǒng)將各個部分動作聯(lián)系起來,使其按照規(guī)定的程序自動地進行工作,我們稱這種自動工作的機械裝置系統(tǒng)為自動生產線.自動生產線之所以稱為一個系統(tǒng),是因為它是建立在機械、電子、計算機、傳感、驅動、接口等技術的基礎上的一門綜合技術。它是從系統(tǒng)工程觀點出發(fā)、應用這些綜合技術,根據生產的不同需要,對它們進行有機的組織與綜合,從而實現(xiàn)整體設備的最佳化。因此,自動生產線雖然源于流水生產線與流水生產線有相似之處,但其性能已經遠遠超過了流水生產線,并有許多明顯的不同。最主要的特點是自動生產線具有統(tǒng)一的自動控制系統(tǒng),有較高的自動化程度,還具有比流水生產線更為嚴格的生產節(jié)奏,工件必需以一定的生產節(jié)拍經過各個工位完成預定的加工。由于生產的產品不同,各種類型的自動生產線的大小不一,結構、功能各異。我們可以把它分五個部分:機械、檢測、信息處理、執(zhí)行機構和接口部分。它們之間的聯(lián)系如圖 1-1 所示:圖 1-1 自動線聯(lián)系框圖從功能上看,不論何種類型的自動生產線,都應具備最基本的四大功能:即運轉功能、控制功能、檢測功能和驅動功能。運轉功能在自動生產線中依靠動力源來提供。控制功能的實現(xiàn)在自動生產線中主要由微機、單片機、可編程控制器或者其他一些電子裝置來承擔。在工作過程中,傳感器把信號檢測出來、控制裝置對其進行存貯、運算、變換等,然后用相應的接口電路向執(zhí)行機構發(fā)出命令完成必要的動作。檢測功能主要由位置傳感器、直線位移傳感器、角位移傳感器等來實現(xiàn)。傳感器收集著生產線上各種信息。驅動功能主要由電動機等執(zhí)行機構完成。整個自動生產線的主體是機械部分。本次設計的是 CTZ6 型撥叉加工小型自動線,用于加工手扶拖拉機的三種變速撥叉的孔和端面。小型自動線亦稱微型自動線,其主要特征是自動線的所有工位,都安置在一個整體機座上,接 口 執(zhí) 行 機 構信息處理接 口機 械 本 體傳 感 器控制機械連接檢測信號撥叉加工自動線設計第 6 頁 共 28 頁因而結構緊湊,體積小。在工藝特點方面,與回轉臺式小型組合機床相類似,適合于加工工序不太多的小型工件。但配置的靈活性和工藝的靈活性上要比回轉臺式小型組合機床優(yōu)越,在結構和控制系統(tǒng)工程上則有自動線的特征。大多數(shù)小型自動線的加工工位都是直線排列的,而且采用隨行夾具。根據隨行夾具的返回方式不同,這種自動線有兩種配置形式,一種是隨行夾具從自動線下方返回;另一種是隨行夾具水平返回,自動線呈矩形框式。小型自動線的控制系統(tǒng)亦有兩種類型。一種是集中控制系統(tǒng),自動線的動力部件及輔助裝置都由主分配軸上的凸輪控制;一種是分散控制系統(tǒng),各種動力部件及輔助裝置各自具有獨立的機械、液壓或氣動傳動,自動線所有運動之間的互鎖,由電氣系統(tǒng)實現(xiàn)。本設計的自動線加工工位是直線排列,采用隨行夾具輸送,而隨行夾具是采用鼓輪從自動線的下方返回。控制系統(tǒng)采用機械凸輪集中控制方式。除了鼓輪轉位及輸送帶運行外,其余所有動作均采用以液壓為動力的機械凸輪集中控制。摘自 [ 1 ]1.2 小型自動線的設計程序設計程序可概括如下:1 訂工藝方案,并繪制工序圖及加工示意圖;⑵ 擬訂全線的主自動線方案;⑶ 確定自動線的總體布局,繪出自動線的總聯(lián)系尺寸圖;⑷ 繪制自動線周期表;⑸ 對設有充分把握的某些程序、先進工藝及結構,進行必要的試驗工作等。撥叉加工自動線設計第 7 頁 共 28 頁第 2章 撥叉加工小型自動線總體設計2.1 CTZ6型撥叉加工自動線這條小型自動線用于加工手扶拖拉機的三種變速撥叉的孔和端面。撥叉型號為 CTZ6,材料為可鍛鑄鐵 KT350-10,按兩班制工作,年產量為 100000 件/ 年。2.2 自動線的生產節(jié)拍根據年生產綱領的大小計算出自動線的生產節(jié)拍,再與同類產品的流程生產線的節(jié)拍對比,作為是否建立自動線的參考。2.2.1 自動線生產節(jié)拍計算(見 [ 1 ])(2-1)?NTtj60?(2-2))(21PQn?式中 -----自動線的生產節(jié)拍(分/ 件) ;jt-----年基本工時(小時/年) ,一班制 2360 時/年,兩班制 4650 時/ 年;本設計按兩班制;T-----自動線對象產品(零件)的年產綱領(件/年) ; N-----自動線的負荷率,0.65~0.85,復雜取低值,簡單取高值;本設計取 0.75;?-----產品的年產量(臺/年) ;本設計為 100000(臺/年) ;Q-----每臺產品包含對象產品(零件)的數(shù)量(件/ 臺) ;n=1;n-----備品率;本設計取 10%;1P-----廢品率;本設計取 8%;2故有)/(180%)10(0年件????N/(7.5.846件分jt2.3 零件的工藝方案的擬訂2.3.1 分析毛坯情況由于零件過于復雜,因而采用鑄造的方法,工件的材料是 KT350-10,其中抗拉強度為350Mpa,延伸率為 10%。2.3.2 定位基面的選擇由于撥叉的形狀不規(guī)則,在自動線上加工沒有合適的輸送基面,為了實現(xiàn)工序間的輸送可采用隨行夾具。隨行夾具是利用底面兩銷孔和定位銷來實現(xiàn)定位,利用各機床的固定夾具來實現(xiàn)隨行夾具的定位夾緊。 (一面兩銷孔)三種撥叉在隨行夾具上是以板面和圓柱外端定位,消除五個自由度。工件由圓柱外端面夾緊。2.4 自動線的工藝過程撥叉加工自動線設計第 8 頁 共 28 頁2.4.1 撥叉工序圖圖 2-1 是在自動線上加工的三種撥叉的工序圖。加工表面是孔和端面。a) 副變速撥叉b) 快擋撥叉c) 倒擋撥叉撥叉加工自動線設計第 9 頁 共 28 頁圖 2-1 三種撥叉的工序圖2.4.2 自動線的工藝過程 輸 送 方 向圖 2-2 自動線的工藝過程圖中表示自動線共有八個工位,其中工位 1 用于裝卸工件,4、5、8 為空工位。工序 1(工位 2):雙面鉆 Φ13 孔,每面只鉆到全深的三分之一,并粗刮端面。工序 2(工位 3):從一面將 Φ13 孔鉆通。工序 3(工位 6):擴孔到 Φ13.8 并倒角。工序 4(工位 7):鉸孔到 Φ ,精刮定位用的端面。021.4?2.4.3 自動線切削用量的選擇合理的切削用量,是保證自動線加工質量和生產效率的重要因素之一,同時,也是設計自動線時用于計算切削力、切削功率和切削時間的必要數(shù)據,是設計機床、夾具、刀具的依據。為了便于正確選擇切削用量,需先認識切削用量對切削加工的影響,并了解自動線切削用量的選擇特點。為了減少加工的輔助時間,選用硬質合金刀具,同時考慮毛坯的材料為 KT350-10,其硬度在 120-163HB 之間,見 [ 1 ]可選用刀具以及切削用量如下:工序 1:用硬質合金鉆頭, 雙面鉆直徑 孔,每面只鉆到全深的三分之一m13?切削速度: in/0v?轉 速: 4r每轉進給量: S7.每分進給量: i/28m工序 2:用硬質合金鉆頭,鉆通孔切削速度: nv?轉 速: i/60r每轉進給量: S14.每分進給量: 295m工序 3:用硬質合金鉆頭,擴孔切削速度: in/v?轉 速: 680r每轉進給量: S24.每分進給量: i/13m工序 4:用硬質合金鉆頭,鉸孔撥叉加工自動線設計第 10 頁 共 28 頁切削速度: min/12v?轉 速: 70r每轉進給量: S8.每分進給量: i/6m2.5 自動線的總體布置及結構特點2.5.1 自動線的總體布置如圖 2-3 所示:圖 2-3 CT26 自動線總體布置圖1—回轉鼓輪 2—滑臺 3—主軸箱 4—隨行夾具 5—驅動裝置 6—主輸送裝置7—氣動扳手 8—機座 9—中間底座 10—液壓箱 11—冷卻泵箱 12—返回輸送油缸如圖所示,全線共有八個工位,其中四個為加工工位,有動力滑臺和剛性主軸箱各五個。除了液壓箱和電氣柜以外,其它部件都安裝在整體鑄鐵機座上。隨行夾具在線上是直線排列,彼此相互緊靠。隨行夾具的輸送步距為 300mm,當順次經過各個工位之后,自動線未端的撥叉加工自動線設計第 11 頁 共 28 頁回轉鼓輪將隨行夾具轉到下面,由返回輸送裝置從機座中間送回線首,線首的回轉鼓輪再將隨行夾具轉上來以備裝料。隨行夾具的主輸送裝置、回轉鼓輪、返回輸送裝置之間的關系如圖 2-4 所示:隨 行 夾 具 運 動 方 向隨 行 夾 具 運 動 方 向 '''''''' VVVV輸 送 油 缸 鼓 輪 2返 回 輸 送 油 缸鼓 輪 1鼓 輪 回 轉 油 缸圖 2-4 隨行夾具輸送系統(tǒng)圖2.5.2 自動線的主要特點如下:⑴ 自動線可以同時加工三種撥叉,隨行夾具分成三組,其上裝有不同的信號擋塊,在輸送過程中,通過無觸點開關發(fā)出不同的信號,控制工位 2 上的復位,以適應三種撥叉不同的孔深。但是隨行夾具總共有十四個,三組中有一組為四個,其余二組各為 5 個,這樣加工出來的三種撥叉的數(shù)量不等,在均衡生產上還存在問題。⑵ 自動線采用了機械凸輪集中控制方式。自動線除了采用鼓輪轉位及輸送帶運行以外,其余所有動作均采用以液壓為動力的機械凸輪集中控制,減少了各動作間的信號連鎖、電氣、液壓元件的數(shù)量。自動線的外形整齊、美觀、動作間的互鎖關系更加穩(wěn)定可靠。集中控制的傳動系統(tǒng)圖如圖 2-5 所示:如圖 2-5,它靠一個帶有齒條 12 的雙向油缸 1 經齒輪 2 帶動主分配軸 3 轉動.在主分配軸上裝有兩個用于控制對隨行夾具進行插銷、撥銷的凸輪 4,一個用于控制對隨行夾具進行夾緊、松開的凸輪 5;四個圓錐齒輪 6 分別經過圓錐齒輪聯(lián)軸器等帶動各個加工工位上用于控制滑臺進給運動的凸輪 7。主分配軸 3 只能作回轉運動,回轉角度約 3600左右。自動線每完成一個節(jié)拍,主分配軸 3 擺動一次。隨行夾具的定位夾緊及動力滑臺的快進、工進的程序是由各凸輪的曲線和各凸輪在分配軸上的安裝位置來保證的,而動力滑臺的進給速度和定位夾緊動作速度的調節(jié)是靠各工位上進給凸輪的曲線及通過調整油缸 1 的移動速度來實現(xiàn)的。故這種傳動系統(tǒng)比完全用機械集中傳動具有一定的靈活性。⑶ 自動線上的擴鉸工位,刀具采用套裝式擴鉸結構,使支承點靠近工件,從而提高了加工撥叉加工自動線設計第 12 頁 共 28 頁精度。⑷ 電氣部分采用硅晶體 TTL 集成電路及 NPN 晶體管組成的 PCZ-1 型程控箱進行程序控制。發(fā)信元件采用 2J1-24 型晶體管無觸點行程開關。電氣控制箱上設有邊光顯示裝置,在加工過程中以燈光顯示文字和圖形。電氣控制部分的設計詳見第 3 章。12881067954 321圖 2-5 集中控制的傳動系統(tǒng)圖1—油缸 2—齒輪 3—主分配軸 4—端面凸輪 5—圓柱凸輪 6—錐齒輪 7—進給圓柱凸輪 8—立式滑臺 9—臥式滑臺 10—夾緊楔塊 11—夾緊銷 12—齒條2.6 自動線總聯(lián)系尺寸圖的繪制自動線總聯(lián)系尺寸圖,主要解決自動線中機床之間、機床與輔助裝置之間以及輔助裝置之間的相互關系。它是設計自動線各個部件的依據,也是檢查各個部件相互關系的重要資料。2.6.1 輸送帶步距 t 的確定如圖 2-6 所示圖 2-6 輸送帶步距圖撥叉加工自動線設計第 13 頁 共 28 頁輸送帶步距,是指輸送帶上兩個棘爪之間的距離,在確定輸送帶的步距時,既要考慮機床之間有足夠的距離,又要盡量縮短自動線的長度。一般通用輸送帶步距取為 350~1700mm,見 [ 1 ]可按下式確定其大?。?2-3)21lAt??式中 -----工件沿輸送方向的長度(mm) ; A------后備量及前備量(mm) 。其大小與輸送帶的型號有關,本設計采用帶棘爪和21l及擺桿的步伐式工件輸送帶,且取棘爪高度為 H=15mm。查 [ 2 ]得后備量: ml18?前備量: 492根據已確定的輸送帶步距 ,可以選擇輸送裝置的行程長度 :t 滑L= + (2-4)滑L1l又根據隨行夾具的尺寸及輸送帶的結構,決定輸送帶的步距為 300mm,則 為滑=300+18=318(mm)滑2.6.2 機床與其他設備之間聯(lián)系尺寸的確定為了安全起見,相鄰的運動部件之間的間距,可小于 250mm,或大于 600mm,如果必需取在250~600mm 的范圍時,應考慮設置防護罩。對于需要調整而不動的相鄰部件之間的間距,一般取 700mm。如果其中之一是運動部件,則這距離還應加大。2.6.3 機床間距離 的確定L兩臺機床之間的距離尺寸 ,見 [ 1 ]可按下式求出:(2-5)tn)(??式中 -----輸送帶的步距(mm) ;t-----兩臺機床之間的空工位數(shù);n2 與 3、6 與 7 之間沒有空工位,則有:mtL318)0(??3 與 6 之間的空工位 =2,則有:nt954)2(?設置空工位的目的,主要是為了便于自動線的調整與看管。是否設空工位或者空工位數(shù)應設多少,要根據工件大小及具體情況而定。2.6.4 裝料高度的確定對于組合機床自動線,裝料高度是指機床底平面至固定夾具上定位面之間的高度尺寸。本設計是對于較小的工件,裝料高度可適當增加,且采用垂直下方返回隨行夾具的自動線,裝料高度還可適當增加至 1300mm。2.6.5 管道、電氣及其它裝置配置為了對自動線進行集中控制,自動線要設置中央操縱臺。操縱臺上除了要有主令控制裝置,工作狀態(tài)選擇開關,控制全線和各工藝設備動作的按鈕和開關外,還應當有反映自動線工作狀撥叉加工自動線設計第 14 頁 共 28 頁態(tài)的信號裝置及故障尋檢系統(tǒng)。為了便于單機調整,在每臺機床及需要經常調整的主要設備上,還應當調整按鈕或按鈕盒,在自動線全長上要均勻分布一些緊急停止按鈕。2.7 工序節(jié)拍的平衡2.7.1 概述自動線所需的工序及其加工順序確定了以后,還可能出現(xiàn)各工序的生產節(jié)拍不相等的情況,如有的工序節(jié)拍比自動線生產綱領所要求的節(jié)拍 長,這些工序將不能完成生產任務;而另外jt一些工序的節(jié)拍又比 短得多,這些工序的設備不滿,將不能充分發(fā)揮其生產效能。因此,必jt須平衡各工序的節(jié)拍,使實際的節(jié)拍與 相等或稍短一些,才能使自動線取得良好的經濟效果。jt自動線所需要的設備臺數(shù),在按工藝流程初步選定了以后,也需要經過平衡工序節(jié)拍來核實或適當增減,才能最后確定下來。2.7.2 平衡工序節(jié)拍首先要按擬訂的工藝流程,計算出每一工序的工作循環(huán)時間 ,見 [ 1 ]按下式進行:gt= + (min) (2-6)gtqft(2-7)(min)crSlL??式中 -----工作循環(huán)時間(min) ;gt-----基本工藝時間(min) ,包括切入幾切出時間;qL -----工件行程長度(min) , (即被切削層長度) ;、 -----分別為切入、切出行程長度(mm) ;rlc-----動力部件的進給量(mm/min) ;mS-----與 不重合的輔助時間(min) ,可取為 0.3~0.5min;ftqt(1) 工序 1: 雙面鉆 Φ13 孔,每面只鉆到孔深的 1/3。采用通用麻花鉆頭 2 ,主偏角 。?108???59?rK由 [ 3 ]得(2-8)2?rrctgDl鉆中心孔和盲孔時, =0。c式中 D-----孔徑 Φ13mm。故得:mctglr 9.5213????已知: L= m27031?in/8Sm?則有:in03.1289.53??qt取 故:in5.0ft撥叉加工自動線設計第 15 頁 共 28 頁min53.10.??gt(2) 工序 2: 從一面將 Φ13 孔鉆通。采用通用麻花鉆頭 2 ,主偏角 。?18???9rK同工序 1 式(2-8)所得,lr.5鉆通孔時, (一般取 1~4mm)。mlc3已知: L= 4720?in/.95S?則有:min59.02.93??qt取 故:in.0fti.15.0?gt(3) 工序 3: 擴孔 Φ13 至 Φ13.8,并倒角。采用錐柄擴孔鉆(GB1141-84,莫氏號為 2),主偏角 。?60?rK由 [ 3 ]得(2-9)21???rrctgdDl式中 D-----擴、鉸后的孔徑 (mm);-----擴、鉸前的孔徑(mm);1d擴鉆和擴孔時, (一般取 2~4mm)。mlc3故有:mctglr 23.602138.?????已知: L= 70in/2.163Sm?則有:in46.02.16370???qt取 故:in5.0ftmi9.54.gt(4) 工序 4: 鉸孔至 Φ 。021?采用直柄機用鉸刀(GB1132-84),主偏角 。?1?rK同工序 3 式(2-9)所得, ctglr 37.2528.34???由 [ 3 ]表 2.5-8,其切出長度根據切削深度,取 。ml1已知: L= m70in/216S?則有:撥叉加工自動線設計第 16 頁 共 28 頁min40.21637.50???qt取 故:min5.0?fti9.4.gt可見,每一個工序的工作循環(huán)時間 都比自動線生產節(jié)拍短,故不存在限制性工序。2.8 自動線周期表的繪制2.8.1 概述自動線的周期表列出自動線各臺機床及輔助裝置的動作順序、動作時間、自動線的節(jié)拍。繪制工作循環(huán)周期表要從第一段的第一個運動開始,而且,各機構的動作,應按一定的順序進行的,它們之間有著嚴格的互鎖要求。先要計算出自動線的基本工藝時間和輔助時間(見 [ 1 ]) 。(1) 基本工藝時間 :qt min89.?qt(2) 輸送帶向前時間 :帶 前t(2-10)制滑 前滑帶 前 tVLt?式中 -----輸送帶行程長度(mm) ;滑L-----輸送帶傳動裝置移動速度, (一般取 <16m/min) ;滑 前V滑 前-----輸送帶傳動裝置行程終了制動時間。 (當 小于 6m/min 時,行程終了可以不用制t 滑 前制動或用很小一段制動距離;當移動速度為 7~16m/min 時,制動時間取=0.015~0.03min) 。制取 , , 。min/6?滑 前 0?制tmL318.滑故有: in053.6??帶 前t輸送帶向后時間,一般與基本工藝時間重合,返回終點時用緩沖器緩慢,消除沖擊,減慢時間可不計。(3) 工件定位夾緊時間:一般取 0.03~0.1min,現(xiàn)取 0.06min。定位銷松開時間: 取 0.04min。(4) 動力滑頭的快速行程時間:① 快進時間 :快 進t(2-11)(min)快向 前快 進 VLt?② 快退時間 :快 退t撥叉加工自動線設計第 17 頁 共 28 頁(2-12)(min)快向 后快 退 VLt?式中: -----動力滑頭快進向前行程長度(mm) ;向 前L-----動力滑頭快退向后行程長度(mm) ;向 后-----動力滑頭快速行程速度(m/min ) ;快V現(xiàn)取 , ,m120?向 前 150?向 后 in/4?快(m)3.2.快 進ti754快 退2.8.2 繪制周期表:圖 2-7 所示是撥叉全自動線的周期表。由于本自動線是采用 IPC(工業(yè)控制計算機)控制系統(tǒng),輸送帶運行的間隙時間必需根據自動線上加工時間最長的工序確定。此自動線分為四段加工工序,第一段加工工序時間最長。 (粗、精刮端面的時間包含在第一段和第四段工序中) 。自動線的動作循環(huán)如圖所示,自動線有四個工段,其動作順序為:按下啟動按鈕,自動線循環(huán)開始,輸送帶向前移動到終點,同時給四段機床發(fā)出定位夾緊信號,定位夾緊后,給動力滑臺發(fā)出快進信號,動力滑臺快進并自動轉換為工作進給,第四段首先加工完并快速退回原位,給夾具發(fā)出拔銷、松開的信號;當?shù)谒亩畏祷氐脑缓?,給第三段輸送帶發(fā)出向前信號并等待,同時第三段加工完并快速退回原位,給夾具發(fā)出拔銷、松開的信號;第三段退回原位后,給第三段輸送帶發(fā)出向前信號并等待。同時第二段加工完并快速退回原位,給夾具發(fā)出拔銷、松開的信號;第二段退回原位后,給第二段輸送帶發(fā)出向前信號并等待。等第一段加工完后并快速退回,給夾具發(fā)出拔銷、松開的信號;第一段退回原位同時給輸送帶發(fā)出向前信號。這時自動線又重復前述動作,進入下一次自動循環(huán)。兩次輸送帶前進的時間間隙為 1.77 分,由于第一段的加工時間最長,其余三段即使加工完了還必須處于等待狀態(tài),等第一段加工完畢后才進入下一循環(huán)。 2.9 主要專用部件設計:2.9.1 驅動裝置驅動裝置是集中控制機構的動力源,如圖 2-8 所示:油缸的活塞桿 1 上有齒條,經齒輪 2 帶動分配軸 3 回轉?;钊麠U的行程可以保證分配軸 3回轉一整周。但實際上分配軸不一定要回轉一整周。其回轉行程和端點位置可以用油缸兩端的螺釘調整。分配軸 3 上裝有凸輪 4,通過滾子 5 帶動板件 6 沉分配軸的軸向移動。板 6 上緊固著兩根圓桿 7,它通過端部螺紋與中間底座上用于夾緊隨行夾具的拉桿 (見下面圖 2-9 中的桿 8) 相聯(lián),用以控制隨行夾具夾緊和松開。分配軸 3 兩端的聯(lián)軸套 8 上還裝著兩個控制定位銷的凸輪 9 和 10。凸輪 11 作用在行程節(jié)流閥 12 上,用以控制驅動裝置油缸活塞的移動速度。分配軸 3 通過聯(lián)軸套 8 與加長軸聯(lián)接后,還要傳動各個動力滑臺(見圖 2-5) ,因而要承受撥叉加工自動線設計第 18 頁 共 28 頁較大的扭矩。其受力情況與動力滑臺的切削負載、摩擦阻力、以及驅動滑臺的凸輪壓力角有關,設計時應作具體分析,按承受最大扭矩的情況驗算分配軸的剛度。節(jié) 拍 1.7分0.531.090.3750.40.40.3750.3750.40.3750.41.530.360.530.60.30.530.60.30.960.530.60.30.9快 速 退 回加 工快 速 向 前定 位 夾 緊拔 銷 松 開向 后向 前快 速 退 回加 工快 速 向 前拔 銷 松 開定 位 夾 緊向 后向 前快 速 退 回加 工快 速 向 前拔 銷 松 開定 位 夾 緊向 后向 前快 速 退 回加 工快 速 向 前拔 銷 松 開定 位 夾 緊向 后向 前夾 具C4動 力 滑 頭 C3動 力 滑 頭夾 具 C2動 力 滑 頭夾 具 工 件輸 送 帶 工 件輸 送 帶 工 件輸 送 帶 C1動 力 滑 頭夾 具 工 件輸 送 帶四段三段二段一段圖 2-7 撥叉自動線循環(huán)周期表2.9.2 中間底座中間底座安裝在主輸送帶下面相應于加工工位地方,共有兩個,一個在工位 2 和 3;一個在工位 6 和 7(見圖 2-4) 。它是安裝臥式動力滑臺的基礎部件,其中還裝有隨行夾具的定位和夾緊機構。其結構如圖 2-9 所示:如圖 2-9,其原理為:軸 1 通過撥爪 2 控制定位銷 3。在軸 1 端部固裝著法蘭 4,法蘭盤 5 空套在軸 1 上,4 與 5 之間用一個 Φ5mm 的銷 6 相聯(lián)。盤 5 上的圓柱銷 7 插在凸輪(圖 2-8 中的 9和 10)的曲線槽中。凸輪轉動時使定位銷 3 插入或撥出。銷 6 用作保險環(huán)節(jié),在出現(xiàn)偶然故障時剪斷銷 6,使定位機構不受損壞。隨行夾具的夾緊是由兩根長桿 8 通過端部螺紋與驅動裝置上的兩根圓桿(2-8 中的 7)相聯(lián)接, 當長桿 8 被拉向左移(見圖 2-9 中的 B-B)時,裝在長桿 8 上的擋環(huán) 9 通過彈簧 10 推動楔塊撥叉加工自動線設計第 19 頁 共 28 頁11,使頂銷 12 向上,把隨行夾具壓緊在兩個定位平面 N 上。由于楔塊 11 的斜角很小,故具圖 2-8 自動線驅動裝置1—活塞桿 2—齒輪 3—分配軸 4—凸輪 5—滾子 6—板件 7—圓桿8—聯(lián)軸套 9、10、11—凸輪 12—節(jié)流閥有自鎖功能。當長桿 8 右移時,擋環(huán) 13 直接失去楔塊 11,使之松開隨行夾具。實踐證明,只要彈簧 10 選擇得當,本設計夾緊機構的工作是可靠的。在分配軸 14 裝著兩個錐齒輪,通過錐齒輪 16、軸 17 和浮動聯(lián)軸節(jié) 18 驅動每個動力滑臺的傳動凸輪。中間底座上部的滑座 15 是隨行夾具的支承件,隨行夾具在它上面滑行、定位和夾緊。下部的壓板 19,是隨行夾具的返回導軌。2.9.3 動力滑臺如圖 2-10 是動力滑臺的結構圖:如圖 2-10 所示,滑座的兩端面 N 與中間底座的側面 M(見(圖 2-9) )相接合。聯(lián)軸器1 與中間底座的浮動聯(lián)軸器想接合,將主分配軸的運動傳給軸 2,再經離合器 3、軸 4 使凸輪 5回轉,凸輪的曲線槽推動滾子 6,通過支座 7、絲桿 8 使滑臺產生進退運動。轉動長軸撥叉加工自動線設計第 20 頁 共 28 頁圖 2-9 中間底座的結構1—軸 2—撥爪 3—定位銷 4—法蘭 5—法蘭盤 6—銷 7—圓柱銷8—長桿 9—檔環(huán) 10—彈簧 11—楔塊 12—頂銷9 可以使離合器 3 脫開,這時轉動法蘭 10 可以使凸輪 5 轉動,從而對滑臺臺進行手動調整。離合器 3 是不對稱的雙齒端齒盤,即在整個圓周上只有一個位置可以合上,因而當離合器合上后,凸輪 5 與主分配軸的相位關系就不需要再進行調整。松開夾緊塊 11,轉動絲桿 8,可以改變滑臺與支座 7 的相對位置,即調整滑臺的原始位置?;暮竺嫜b有無觸點行程開關 12 和擋鐵 13,擋鐵隨凸輪一起回轉,因而可用來發(fā)出主分配軸的位置信號。滑臺各導軌面通過潤滑油泵集中供油潤滑。潤滑油從油管 14 流到滑臺后臺端分油器 15 內,再分兩路經節(jié)流閥流向導軌。在滑座周圍鑄有一圈溝槽,用心收集多余的導軌潤滑油,以維護機座的整潔。2.9.4 剛性主軸為了使自動線的結構緊湊,省去鉆模板而采用了剛性主軸,其結構如圖 2-11 所示:自動線上所用剛性主軸有兩種結構形式,一種如圖 2-11a 所示,是用于擴孔和鉸孔的剛性主軸。在主軸內部制成小油缸,其活塞桿是一個套裝主軸。擴孔時套裝主軸先伸出,進入工件前面的導向中(圖 2-2 工位 6)以增加剛性。鉸孔時,鉸刀裝在套裝主軸上,使之相對于剛性主軸來說有一定的浮動性。另一種如圖 2-11b 所示,設有伸縮的套裝主軸,用于鉆孔和粗刮端面。撥叉加工自動線設計第 21 頁 共 28 頁圖 2-10 動力滑臺1—聯(lián)軸器 2—傳動軸 3—離合器 4—軸 5—凸輪 6—滾子 7—支座 8—絲桿 9—長軸 10—法蘭 11—夾緊塊 12—行程開關 13—擋塊 14—油管 15—分油器 b)a)圖 2-11 剛性主軸撥叉加工自動線設計第 22 頁 共 28 頁2.9.5 變位油缸在自動線上加工的三種撥叉,其孔的長度不同。在工位 2(第 1 工序)上從兩端面各鉆孔長的三分之一,對于每一種撥叉,此不通孔的深度不同。但是滑臺進給凸輪升程是恒定的,所以必須相應改變滑臺的原始位置來適應鉆削不同的孔深。在工位 2 的滑臺上裝有變位油缸,來實現(xiàn)這一控制要求。變位油缸的結構如圖 2-12 所示:為了使滑臺能夠實現(xiàn)變位,須裝圖 2-10 中的絲桿 8 與滑臺脫開聯(lián)接。將變位油缸固定在滑臺 1(圖 2-12)上,聯(lián)接桿 9 則以六角端部與絲桿頭部的內六角孔相聯(lián)接。這樣,當進給凸輪回轉時,系通過滾子、支座、絲桿(見圖 2-10) 、聯(lián)接桿 9、聯(lián)接板 8、以及整個油缸帶動滑臺進退。當管道 A、B 和 C 具有不同的進、回油狀態(tài)時,變位油缸就會帶著滑臺移動,使之處在不同的原始位置上。根據滑臺所要求的原始位置,油缸的工作狀態(tài)如表 2-1 所示: 978654321圖 2-12 變位油缸結構圖1—滑臺 2—油缸蓋 3—小活塞 4—缸體 5—浮動活塞 6—油缸蓋 7—活塞桿 8—聯(lián)接板 9—聯(lián)接桿表 2-1 變位油缸工作狀態(tài)鉆 孔 深 度 321ll?滑臺相對位置 進 油 回 油處于最后端位置 B C、Al滑臺向前 15mm C、A B3滑臺向前 24mm C A、B撥叉加工自動線設計第 23 頁 共 28 頁第 3章 電氣控制部分設計3.1 概述隨著工業(yè)自動化水平的提高,對電器的控制要求愈來愈精確。用微機對電機實施精確位移和速度控制有極大的優(yōu)越性。數(shù)控電機運行系統(tǒng)是由 IPC(工業(yè)控制計算機)發(fā)出命令,通過與單片機之間的通信,使單片機產生控制電機運轉的脈沖波形,使電機正轉、反轉、快轉、慢轉和停止等,還可自成系統(tǒng)自動運行。本設計自動線控制系統(tǒng)方框圖如圖 3-1 所示:時鐘時鐘 8031傳感器 TL 集 成放 大 電 路 處 控 制變 位 油 缸的 電 磁 閥PCF857 4AVSDACLITN1CVSDALITN13203210D//A傳感器傳感器傳感器 集 成放 大 電 路 集 成放 大 電 路TL 集 成放 大 電 路 處 控 制變 位 油 缸的 電 磁 閥 處 控 制變 位 油 缸的 電 磁 閥處 控 制變 位 油 缸的 電 磁 閥工 位 處電 路工 位 處電 路工 位 處電 路工 位 處電 路圖 3-1 自動線控制系統(tǒng)方框圖其原理如圖示:通過差動變壓器轉換成電壓信號,經交流放大器放大并整流后儲存在由場效應管組成的儲存器中,將切換信號保持一個工作節(jié)拍。儲存器的輸出電壓控制零值鑒別器,當儲存器的輸出電壓大于零值鑒別器的翻轉電壓時,零值鑒別器便控制鉆床的進刀繼電器動作,作好鉆削的工作準備。當鉆削完畢后碰到碰頭裝置,向輸送帶發(fā)出向前信號,輸送帶驅動器進行工作。其余的加工階段實行并行控制。本設計對鉆削動力滑頭的兩個主要驅動電機進行電氣控制設計,實現(xiàn)快進、快退、工進和停止等運動。3.2 系統(tǒng)總體設計方案3.2.1 控制系統(tǒng)的功能要求:⑴ 電機 1 和電機 2 進給伺服運動控制;⑵ 行程控制;⑶ 鍵盤及顯示;撥叉加工自動線設計第 24 頁 共 28 頁⑷ 面板管理;⑸ 其他功能:光電隔離、功率放大、報警急停、復位等;3.2.2 控制
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