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中空玻璃打膠機(jī)自動翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘 要
隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)張，國民的生活水平日漸提高，人民的住房條件也愈來愈好。中空玻璃由于其隔音、保溫效果好，密封性能強(qiáng)已基本替代了傳統(tǒng)的單層玻璃。
本文主要是針對廠家要求，對2X2m中空玻璃密封金屬條打膠機(jī)設(shè)計(jì)自動翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)需要實(shí)現(xiàn)四個動作：一是金屬框被夾在翻轉(zhuǎn)盤上；二是翻轉(zhuǎn)盤360度實(shí)現(xiàn)四個翻轉(zhuǎn)動作，每次旋轉(zhuǎn)90度；三是翻轉(zhuǎn)一次后，需要實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)盤升降一次；四是翻轉(zhuǎn)一次后，需要實(shí)現(xiàn)一次涂膠平移過程。
本文首先擬定了翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的傳動方案，確定由平行氣爪夾緊，氣缸伸縮，步進(jìn)電機(jī)翻轉(zhuǎn)構(gòu)，絲杠升降，絲杠平移的傳動方案。然后重點(diǎn)對滾珠絲杠螺母副進(jìn)行選型計(jì)算，對氣缸氣爪進(jìn)行選型計(jì)算，對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行選型計(jì)算，確定了合理的零配件。
本文所設(shè)計(jì)的中空玻璃打膠機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，自動化程度高，生產(chǎn)成本較低，適合現(xiàn)代自動化生產(chǎn)需求。
關(guān)鍵詞：氣爪 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 中空玻璃 打膠機(jī) 滾珠絲杠
ABSTRACT
With the rapid economic development, people's living level has improved, people's housing conditions are getting better and better. Hollow glass because of its sound insulation, good heat insulation effect, strong sealing performance has basically replaced the traditional single-layer glass.
This paper is mainly aimed at the requirements of manufacturers, for 2X2m hollow glass sealing strip gluing machine automatic reversing mechanism design. Agencies need to realize four movements: a metal box was caught in the turnover plate; two is double turntable 360 degrees to achieve four flip, rotate 90 degrees each time; three is turning once, need to realize the turning disc lifting a; four is turning once, need to achieve a glue translation process.
This paper first developed a transmission scheme and turning mechanism, determined by the parallel gas claw clamping, cylinder expansion, stepper motor turning the screw, screw lift, transmission shift. Then focus on the ball screw nut pair selection calculation, selection of calculation of cylinder gas claw, calculation of the stepper motor selection, determined the reasonable spare parts.
Hollow glass is designed in this paper a turnover mechanism glue machine has the advantages of compact structure, high degree of automation, low production cost, suitable for the modern automated production demand.
Keywords: gas claw turnover mechanism of hollow glass glue machine of ball screw
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
目 錄 III
第一章 緒論 1
1.2 課題提出背景 1
1.1 中空玻璃的國內(nèi)外現(xiàn)狀 1
1.3 中空玻璃生產(chǎn)工藝簡介 3
1.4 ProE三維軟件介紹 6
第二章 總體方案與動力設(shè)計(jì) 9
2.1 中空玻璃打膠機(jī)方案設(shè)計(jì) 9
2.1.1金屬框被夾在翻轉(zhuǎn)盤上方案 9
2.1.2 翻轉(zhuǎn)盤實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)動作方案 10
2.1.3翻轉(zhuǎn)盤升降動作 10
2.1.4 翻轉(zhuǎn)盤平移動作 10
第三章 絲杠螺母傳動設(shè)計(jì) 12
3.1滾珠絲杠的選擇設(shè)計(jì)方法 12
3.1升降絲杠副設(shè)計(jì) 15
3.2 平移絲杠副設(shè)計(jì) 19
第四章 伸縮氣缸與氣爪的選型 23
4.1氣缸氣爪選擇方法 23
4.2 伸縮氣缸選型 24
4.2 氣爪選型 25
第五章 步進(jìn)電機(jī)選型 27
5.1 升降步進(jìn)電機(jī)選擇 27
5.1.1 負(fù)載等效轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算 27
5.1.2 步進(jìn)電機(jī)的選擇 27
5.2 平移步進(jìn)電機(jī)選擇 28
5.2.1 負(fù)載等效轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算 28
5.2.2 步進(jìn)電機(jī)的選擇 29
第六章 Pro/E三維建模 31
6.1 零件建模 31
6.1.1 升降平臺建模 31
6.1.2 基架底座建模 31
6.1.3 軸承座建模 32
6.1.4 軸建模 32
6.1.4 基座建模 33
6.1.5 滑移平臺建模 33
6.1.6 導(dǎo)套模型建模 34
6.2 虛擬裝配 34
結(jié)論 37
參考文獻(xiàn) 38
致謝 40
40
第一章 緒論
1.2 課題提出背景
隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)張，國民的生活水平日漸提高，人民的住房條件也愈來愈好。中空玻璃由于其隔音、保溫效果好，密封性能強(qiáng)已基本替代了傳統(tǒng)的單層玻璃。中空玻璃是由兩層玻璃中間留有空隙，用膠體密封后再用金屬邊框粘結(jié)加固。到目前為止,為中空玻璃打膠主要有兩種方式，一種是在玻璃的外層打膠，另一種是在金屬密封條上打膠。為金屬密封條上打膠是順義一家民辦公司從國外引進(jìn)的生產(chǎn)線設(shè)備，由于技術(shù)開發(fā)實(shí)力不足，打膠翻轉(zhuǎn)完全靠人力，面對較大尺寸的玻璃時需要兩個翻轉(zhuǎn)，浪費(fèi)人力物力。本項(xiàng)目主要是針對廠家要求對翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動化改進(jìn)。
1.1 中空玻璃的國內(nèi)外現(xiàn)狀
中空玻璃產(chǎn)生于1865年由美國人史特森(T.D.Stetson)先生發(fā)明,并申請專利（專利號49107）。在隨后相當(dāng)長的100多年的時間內(nèi)，中空玻璃的發(fā)展是十分緩慢的；期間中空玻璃的密封結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了焊接法、熔接法、卡嵌法和膠接法。
中空玻璃的大幅度發(fā)展的主要原因是聚硫膠的出現(xiàn)和在中空玻璃中的廣泛應(yīng)用。在膠接法中首先使用是單道密封后，為了改善中空玻璃的密封壽命，人們又開始使用雙道密封結(jié)構(gòu)。比如，在20世紀(jì)70年代中期，中空玻璃單道密封占當(dāng)時美國中空玻璃密封結(jié)構(gòu)的比重接近于80％。同一時期，中空玻璃密封膠的種類及在市場中占的份額也發(fā)生了變化，從聚硫膠占主導(dǎo)地位到聚氨酯80年代的出現(xiàn)、逐步上升，直到2002年全球中空玻璃聚氨酯占主導(dǎo)地位聚硫膠大幅度下降的現(xiàn)象。此外，除了這些常規(guī)密封膠以外，20世紀(jì)90年代中期，在美國一些主要的中空玻璃密封膠廠家還彼此獨(dú)立的開發(fā)出了新的中空玻璃密封膠，即反應(yīng)型濕氣固化熱融膠。
中空玻璃密封結(jié)構(gòu) 中空玻璃的膠接法密封結(jié)構(gòu)主要有單道密封與雙道密封，以及在20世紀(jì)90年代中期出現(xiàn)的DSE(等同于雙道密封)結(jié)構(gòu)。
在歐洲，雙道密封一直占主導(dǎo)地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1990年雙道密封占整體中空玻璃的市場份額的90％，到2002年其市場份額仍為90％，沒有變化。但同一時期，單道密封卻由1990年的8％下降到2％。與歐洲市場不同，截止2000年，單道密封在美國中空玻璃的市場份額約為20%。美國中空玻璃制造商協(xié)會（SIGMA）對北美中空玻璃使用情況20年的跟蹤結(jié)果顯示，雙道密封與中空玻璃的密封壽命成呈正相關(guān)關(guān)系。但是，美國每年生產(chǎn)的中空玻璃密封失敗占總量的5%，其中最主要的是單道密封! 為什么單道密封在北美比歐洲的份額大？搬家相對頻繁與否 歐洲的住戶一生居住相對穩(wěn)定得多，因此，對所居住房屋的窗戶的節(jié)能特別是耐久性和密封性都十分重視。與此不同，北美的住戶一生要搬許多次家，每搬一次家都可能視門窗的具體情況決定是否更新窗戶。相對來說，除非所搬之處是永久住所，否則，對更新窗戶的保質(zhì)期要求會比歐洲的要低。從生產(chǎn)使用的目的來看 使用熱融丁基膠（HMB）和實(shí)維高膠條（Swiggle Strip）的主要目的在于生產(chǎn)使用方便。
美國的門窗廠家大多數(shù)有自己的中空玻璃線，為自己配套，多采用臥式線，要求工藝簡單，可以迅速搬運(yùn)安裝。歐洲中空玻璃生產(chǎn)主要為立式線，為門窗廠家配套，所以采用雙道密封. 從使用范圍看，在美國，單道密封主要應(yīng)用于溫帶地區(qū)。美國的中空玻璃檢測標(biāo)準(zhǔn)也比較寬松，使單道密封結(jié)構(gòu)的中空玻璃能較容易通過檢測。歐洲比較慎重、且北歐溫度冬天較低，標(biāo)準(zhǔn)趨于一致。對策 鑒于單道密封的密封壽命較短，不能滿足人們對高檔次中空玻璃的需求，生產(chǎn)廠家為提高產(chǎn)品的密封壽命不得不拋棄單道密封采用雙道密封。
在歐洲，人們從單道密封轉(zhuǎn)向暖邊雙道密封如熱塑間隔條（TPS）和超級間隔條的雙道密封。但北美，人們卻在探索研究開發(fā)一種全新的密封膠，使其既有常規(guī)熱融膠的生產(chǎn)方便的優(yōu)點(diǎn)和水氣滲透率低的優(yōu)點(diǎn)、又同時具有雙組份密封結(jié)構(gòu)膠的優(yōu)點(diǎn)。在這樣一種邏輯思考下，美國的一些中空玻璃密封膠廠家于1995年～1996年期間先后獨(dú)立地研究開發(fā)出了反應(yīng)熱融膠，旨在解決普通單道密封帶來的密封失敗問題。
根據(jù)美國PPG公司的定義，反應(yīng)熱融膠是單組份、熱涂膠、濕氣化學(xué)固化密封膠。等同雙道密封包括兩方面的內(nèi)容：即結(jié)構(gòu)等同和經(jīng)濟(jì)等同。 結(jié)構(gòu)等須要通過以下幾方面的檢測內(nèi)容：密封壽命: 至少85%的產(chǎn)品通過CBA檢測CSTB剪切試驗(yàn): 在高溫條件下通過 氬氣保有率:年最大泄漏率1%立式存放1個月: 通過連續(xù)下落試驗(yàn)1個月 (-29—49＆#176;C): 通過CSTB氣候循環(huán)試驗(yàn): 通過獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室檢測報(bào)告經(jīng)濟(jì)等同等同于生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)中空玻璃的雙道密封成本。
自80年代以來，中空玻璃在中國經(jīng)歷了認(rèn)識、發(fā)展、廣泛應(yīng)用三個過程，80年代中后期中空玻 璃開始引進(jìn)中國，生產(chǎn)廠家比較少，多集中在國有企業(yè)生產(chǎn)，主要用于冷柜、鋁門窗行業(yè)，使用區(qū)域僅在東北、華北以及南方冷柜配套材料廠家，年使用量不足100萬m2，90年代以后，由于亞運(yùn)工程的帶動，更重要的是國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，建筑節(jié)能的呼聲越來越高，加上鋁門窗幕墻行業(yè)超常規(guī)發(fā)展，使中空玻璃進(jìn)了發(fā)展階段，同時也帶動了由制作中空玻璃用原材料的發(fā)展，原材料也基本上實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。國產(chǎn)中空玻璃設(shè)備的生產(chǎn)研制也進(jìn)入軌道，但主要自動化中空玻璃設(shè)備仍以國外進(jìn)口為主，，以單道密封居多，中空玻璃年使用量年為200m2左右，但以100萬m2/年的速度遞增；90年代后期隨著中空玻璃的優(yōu)越性越來越被人們認(rèn)識、接受以及塑鋼門窗大發(fā)展的推動，中空玻璃進(jìn)入廣泛應(yīng)用階段，中空玻璃納入建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系以內(nèi)，許多地方政府制定地方法規(guī)，要求建筑門窗必須使用中空玻璃，全國各地掀起了投資中空玻璃生產(chǎn)的熱潮中。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前制作中空玻璃的生產(chǎn)廠家不低于1000家，國產(chǎn)、進(jìn)口自動化生產(chǎn)線不低于500家，年生產(chǎn)量不低于1000萬m2，據(jù)統(tǒng)計(jì)2002年中空玻璃使用量約為2500萬m2，由于中空玻璃的大發(fā)展，中空玻璃制作工藝出現(xiàn)了多樣化，膠條式中空玻璃由于其投資少、工藝簡單，在中低檔中空玻璃市場逐漸占有20%左右的市場。
1.3 中空玻璃生產(chǎn)工藝簡介
常用的中空玻璃是5+9A+5厚的，即總厚度是19㎜，
目前國內(nèi)市場上有兩種中空玻璃：
1、槽鋁式中空玻璃：此種中空玻璃80年代引入，相對成熟些，但是加工工藝較復(fù)雜。它是用內(nèi)灌有分子篩（干燥劑）的鋁條將兩塊玻璃隔開，在鋁條兩邊用丁基膠進(jìn)行密封，而在外口則用聚硫密封膠進(jìn)行外口封邊密封處理。這種中空玻璃用兩道膠來密閉中間空氣，密封效果好，是一種常用的且效果一直很好的中空玻璃。
2、膠條式中空玻璃：此種中空玻璃在國內(nèi)剛剛起步，但是制造工藝簡單，因此應(yīng)用范圍廣，推廣很快。它是近幾年開發(fā)出一種直接用橡膠條將兩層玻璃隔開的中空玻璃，在橡膠條中摻入了一定量的干燥劑，以起到干燥中間空氣的作用。次中玻璃由于不需要進(jìn)行封邊處理，只需要對玻璃進(jìn)行熱壓處理就能起到密封作用。 由于中空玻璃的隔熱、隔聲、防霜霧等性能是通過其內(nèi)部一層密封的、干燥的空氣來實(shí)現(xiàn)的，因此中空玻璃密封膠是決定中空玻璃質(zhì)量性能優(yōu)劣大案主要因素，目前，國內(nèi)使用的中空玻璃密封膠主要有聚硫類、硅酮類以及丁基膠。
中空玻璃的膠層厚度：單道密封膠層厚度為10㎜，雙道密封外層密封膠層厚度為5㎜-7㎜（見圖1），膠條密封膠層厚度為8㎜±2㎜（見圖2），特殊規(guī)格或有特殊要求的產(chǎn)品有供需雙方商定。
（圖1-1）槽鋁式中空玻璃 （圖1-2）膠條式中空玻璃
1---玻璃 1---玻璃
2---干燥劑 2---膠條
3---外層密封膠 3---鋁帶
4---內(nèi)層密封膠
5---槽鋁間隔框
由于兩種中空玻璃在工藝流程上有很多相似之處，現(xiàn)就他們的共同的工藝流程進(jìn)行簡析。
1、 玻璃切割下料：原片玻璃一般為無色浮法玻璃或其它彩色玻璃，遮陽玻璃、鋼化玻璃、夾層玻璃，厚度一般為3-12MM，上述玻璃必須符合GB11614中一級品、優(yōu)等品的規(guī)定，經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可使用。玻璃切割可由手工或機(jī)器進(jìn)行，但應(yīng)保證合乎尺寸要求。在此工序過程中，操作人員應(yīng)隨時注意玻璃表面不得有劃傷，內(nèi)質(zhì)均勻，不得有氣泡、夾渣等明顯缺陷。
2、 玻璃清洗干燥：玻璃清洗一定要采用機(jī)器清洗法，因?yàn)槿斯で逑礋o法保證清洗質(zhì)量。清洗前須檢驗(yàn)玻璃無劃傷，為保證密封膠與玻璃的粘結(jié)性，最好使用去離子水。另外為保證水循環(huán)使用，節(jié)約水資源，可對水進(jìn)行過濾，保證長期使用。清洗后的玻璃要通過光照檢驗(yàn)，檢驗(yàn)玻璃表面有無水珠、水漬及其它污漬，若有水珠、水漬及其它污漬，則需對機(jī)器運(yùn)行速度、加熱溫度、風(fēng)量、毛刷間隙進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到清洗烘干的最佳效果，洗凈烘干后的玻璃應(yīng)在1小時之內(nèi)組裝成中空玻璃，另外要保證玻璃與玻璃之間不要磨擦劃傷，最好有半成品玻璃儲存小車，把玻璃片與片之間隔開。
3、 膠條式中空玻璃及鋁條式中空玻璃的組裝：
膠條式中空玻璃組裝：
（1） 對環(huán)境的要求：膠條式中空玻璃加工溫度冬季應(yīng)在10-20度之間，夏季應(yīng)在20-30度之間為宜。
（2） 相對濕度的要求：因膠條式中空玻璃干燥劑呈粉末狀，與膠混合均勻后干燥劑發(fā)揮作用較慢，所以應(yīng)保證膠條裝配區(qū)域相對濕度稍低。
??? 鋁條式中空玻璃組裝：
（1） 對環(huán)境的要求：溫度也應(yīng)在10-30度之間
??? （2） 相對濕度的要求：此種中空玻璃對相對濕度的要求稍低一些，正常情況即可。但應(yīng)注意的是，干燥劑應(yīng)選擇正規(guī)廠家的合格產(chǎn)品，以保證干燥劑的有效使用。干燥劑開封后最好于二十四小時之內(nèi)用完，因?yàn)榫哿蚰z的透氣性較大，密封性差，因此要采用雙道密封。用丁基膠作為第一道密封，起到阻隔氣體的作用。用聚硫膠作為第二道密封，主要作用是粘結(jié)作用，其次才是隔氣作用。實(shí)踐證明，單產(chǎn)密封的中空玻璃壽命只有5年左右，而雙道密封的中空玻璃壽命可長達(dá)20年甚至40年以上，因此，發(fā)展雙道密封中空玻璃是大勢所趨。
??? 4、玻璃壓片
??? 膠條式中空玻璃壓片要注意合片玻璃邊部要對齊，壓片時在后面預(yù)留小口，讓干燥后的氣體從小口溢出，壓合后隨即封口。至此完成膠條式中空玻璃的加工。鋁條式中空玻璃，合片后鋁框外邊部和玻璃邊部應(yīng)有5-7MM的距離，用于涂第二道密封膠，聚硫膠應(yīng)均勻沿一側(cè)涂布，以防止氣泡，涂完后刮去玻璃表面殘余。至此完成鋁條式中空玻璃的加工。
5、 中空玻璃的放置：
中空玻璃的放置正確與否也會對中空玻璃的最終質(zhì)量產(chǎn)生影響，無論是在生產(chǎn)還是在運(yùn)輸或在工地存放首先堆垛架的設(shè)計(jì)要求要考慮到中空玻璃的特點(diǎn)，堆垛架要有一定的傾斜度。但底部平面與側(cè)部應(yīng)始終保持90度，從而保證中空玻璃的兩片玻璃底邊能垂直地置放在堆垛架上。另外還要注意，玻璃底部不要沾上油漬，石灰及其它容劑，因?yàn)樗鼈儗χ锌詹ＡУ牡诙烂芊饽z都會產(chǎn)生不同程度的侵蝕作用，從而影響中空玻璃的密封性能。
1.4 ProE三維軟件介紹
Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，Pro/Engineer作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。
Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，Pro/Engineer作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。
（一） Pro/Engineer
Pro/Engineer是軟件包，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實(shí)體零件及組裝造型，三維上色，實(shí)體或線框造型，完整工程圖的產(chǎn)生及不同視圖展示（三維造型還可移動，放大或縮小和旋轉(zhuǎn)）。Pro/Engineer是一個功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同的設(shè)計(jì)專用功能來實(shí)現(xiàn)，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽殼（Shells）等，采用這種手段來建立形體，對于工程師來說是更自然，更直觀，無需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計(jì)方式。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號式的賦予形體尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個參數(shù)改變，其也相關(guān)的特征也會自動修正。這種功能使得修改更為方便和可令設(shè)計(jì)優(yōu)化更趨完美。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機(jī)上或一些支持Postscript格式的彩色打印機(jī)。Pro/Engineer還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這都是通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式來實(shí)現(xiàn)，用戶更可配上 Pro/Engineer軟件的其它模塊或自行利用 C語言編程，以增強(qiáng)軟件的功能。它在單用戶環(huán)境下（沒有任何附加模塊）具有大部分的設(shè)計(jì)能力，組裝能力（運(yùn)動分析、人機(jī)工程分析）和工程制圖能力（不包括ANSI， ISO， DIN或 JIS標(biāo)準(zhǔn)），并且支持符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的繪圖儀（HP，HPGL）和黑白及彩色打印機(jī)的二維和三維圖形輸出。Pro/Engineer功能如下：
1．特征驅(qū)動（例如：凸臺、槽、倒角、腔、殼等）；
2．參數(shù)化（參數(shù)=尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）；
3．通過零件的特征值之間，載荷/邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關(guān)系來進(jìn)行設(shè)計(jì)。
4．支持大型、復(fù)雜組合件的設(shè)計(jì)（規(guī)則排列的系列組件，交替排列，Pro/PROGRAM的各種能用零件設(shè)計(jì)的程序化方法等）。
5．貫穿所有應(yīng)用的完全相關(guān)性（任何一個地方的變動都將引起與之有關(guān)的每個地方變動）。其它輔助模塊將進(jìn)一步提高擴(kuò)展 Pro/ENGINEER的基本功能。
（二）Pro/E機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真
工程師無需等待物理原型就能測試產(chǎn)品的動力行為。利用 Pro/ENGINEER 機(jī)構(gòu)動力學(xué)仿真，您可以虛擬地仿真包含運(yùn)動元件的系統(tǒng)中的作用力和加速度。而且，您可以綜合考慮諸如彈簧、電動機(jī)、摩擦力和重力等動力影響，相應(yīng)地調(diào)整產(chǎn)品性能。改善檢驗(yàn)和認(rèn)證過程并最大程度地提高設(shè)計(jì)信心，而無需承受制造昂貴原型的負(fù)擔(dān)。
與設(shè)計(jì)和分析工具完全集成，從而無需再花費(fèi)時間、精力和金錢來處理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和關(guān)聯(lián)的錯誤。
利用Pro/E機(jī)構(gòu)仿真有以下優(yōu)點(diǎn)：
? 可以創(chuàng)建虛擬樣機(jī)在桌面計(jì)算機(jī)中進(jìn)行測試，從而降低開發(fā)成本 模擬賽車懸架所受到的實(shí)際作用力。
? 能夠更快速和更早地將變更反映在產(chǎn)品中，并從桌面計(jì)算機(jī)測試中即時獲得結(jié)果。
? 通過縮短開發(fā)時間率先向市場推出更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。
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? 利用具體的動畫式生產(chǎn)指令進(jìn)行裝配，可以避免代價(jià)高昂的制造錯誤。
? 通過利用從虛擬測試中所節(jié)省的時間來評估更多設(shè)計(jì)構(gòu)思，從而可開發(fā)出更新穎的產(chǎn)品。
? 在易于學(xué)習(xí)、直觀明了的用戶界面中工作。
第二章 總體方案與動力設(shè)計(jì)
2.1 中空玻璃打膠機(jī)方案設(shè)計(jì)
針對2X2m中空玻璃密封金屬條尺寸設(shè)計(jì)中空玻璃打膠機(jī)自動翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
所設(shè)計(jì)的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)需要實(shí)現(xiàn)四個動作：一是金屬框被夾在翻轉(zhuǎn)盤上；二是翻轉(zhuǎn)盤360度實(shí)現(xiàn)四個翻轉(zhuǎn)動作，每次旋轉(zhuǎn)90度；三是翻轉(zhuǎn)一次后，需要實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)盤升降一次；四是翻轉(zhuǎn)一次后，需要實(shí)現(xiàn)一次涂膠平移過程。
2.1.1金屬框被夾在翻轉(zhuǎn)盤上方案
可以采用氣缸夾緊或者電磁吸住。采用氣缸夾緊使結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，采用電磁吸住的方法，結(jié)構(gòu)較簡單，拆取方便，但是金屬框?yàn)殇X材，采用電磁吸附的方法不可行，只能采用氣缸夾緊的方法來實(shí)現(xiàn)金屬框被夾住。
具體可按如下方案實(shí)施：
用基本型氣缸和平行開閉型氣爪共同實(shí)現(xiàn)金屬框夾緊，伸縮，每一邊用兩組，一共八組氣爪夾緊，夾持在鋁框不涂膠的兩側(cè)，涂膠側(cè)需要把氣爪撤離，采用氣缸伸縮實(shí)現(xiàn)。
圖2-1 金屬框夾持方案
2.1.2 翻轉(zhuǎn)盤實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)動作方案
翻轉(zhuǎn)盤要實(shí)現(xiàn)180度旋轉(zhuǎn)，方案一是由普通電機(jī)帶動，通過齒輪傳動減速，再由槽輪間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)間歇旋轉(zhuǎn)。
方案二是由步進(jìn)電機(jī)做為原動機(jī)，通過蝸桿減速器減速，由控制電路控制步進(jìn)電機(jī)精確旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)90度，180度，270度旋轉(zhuǎn)。
通過步進(jìn)電機(jī)控制，能實(shí)現(xiàn)精確定位，也可以實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，便于控制，如果采用方案一朝一個方向運(yùn)動，氣缸上所連氣管會繞入軸上，因此，采用步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)180度正反旋轉(zhuǎn)更為合理。
2.1.3翻轉(zhuǎn)盤升降動作
實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)盤升降，是直線運(yùn)動，可以采用絲杠傳動，也可以采用氣缸傳動，也可以采用齒輪齒條傳動。用絲杠傳動結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)制造方便，傳動距離長，在平移的時候用起來也更好，為保持統(tǒng)一性，采用絲杠傳動。
圖2-2三種翻轉(zhuǎn)盤升降方案
2.1.4 翻轉(zhuǎn)盤平移動作
實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)盤升降，是直線運(yùn)動，可以采用絲杠傳動，也可以采用氣缸傳動，也可以采用齒輪齒條傳動。用絲杠傳動結(jié)構(gòu)簡單，傳動的距離長，采用絲杠。
綜上所述，擬定傳動方案如下：如圖所示，由氣爪夾緊機(jī)構(gòu)，氣缸伸縮機(jī)構(gòu)，步進(jìn)電機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，絲杠升降機(jī)構(gòu)，絲杠平移機(jī)構(gòu)組成。
圖2-3 總體方案
第三章 絲杠螺母傳動設(shè)計(jì)
3.1滾珠絲杠的選擇設(shè)計(jì)方法
1） 絲杠傳動形式選擇
絲杠螺母機(jī)構(gòu)又稱螺旋傳動機(jī)構(gòu)，它主要用來將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變換為直線運(yùn)動或?qū)⒅本€運(yùn)動變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動。有以傳遞能量為主的（如螺旋壓力機(jī)、千斤頂?shù)龋?，也有以傳遞運(yùn)動為主的（如工作臺的進(jìn)給絲杠），還有調(diào)整零件之間相對位置的螺旋傳動機(jī)構(gòu)等（如螺旋傳動機(jī)構(gòu)）。
絲杠螺母機(jī)構(gòu)有滑動摩擦機(jī)構(gòu)和滾動摩擦機(jī)構(gòu)，滑動絲杠螺母機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，制造成本底，具有自鎖功能，但其摩擦阻力矩大，傳動效率底（30%-40%）。滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，但其最大優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力矩小，傳動效率高（92%-98%）其具有螺旋槽的絲桿與螺母之間裝有中間傳動元件——滾珠。絲杠與螺母相對運(yùn)動的組合情況有四種基本形式：螺母固定絲杠轉(zhuǎn)動并移動；絲杠轉(zhuǎn)動螺母移動；螺母轉(zhuǎn)動絲杠移動；絲杠固定螺母移動并轉(zhuǎn)動。
滾珠絲杠副是由絲杠、螺母、滾珠等零件組成的機(jī)械元件，其作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動或?qū)⒅本€運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動，它是傳統(tǒng)滑動絲杠的進(jìn)一步延伸發(fā)展。
2）滾珠循環(huán)方式的選擇
滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。內(nèi)循環(huán)方式的滾珠在循環(huán)過程中始終與絲杠表面保持接觸。內(nèi)循環(huán)方式的優(yōu)點(diǎn)是滾珠循環(huán)的回路短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸也較小。其不足是反向器加工困難、裝配調(diào)整也不方便。外循環(huán)方式中的滾珠在循環(huán)反向時，離開絲杠螺紋滾道，在螺母體內(nèi)或體外做循環(huán)運(yùn)動。因?yàn)樵摻z杠用于焊接機(jī)器人工作站，其往復(fù)運(yùn)動較頻繁，負(fù)載不大。內(nèi)循環(huán)中的螺紋預(yù)緊螺母式滾珠絲杠結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、容易制造，精度符合要求，所以選用此方式。
3）精度等級的選擇
根據(jù)JB/T3162.2-91標(biāo)準(zhǔn)，對滾珠絲杠副的精度分成六個等級，即 C，D，E，F(xiàn)，G，H級。最高精度為C級，最低精度為H級；而JB/T3162.2-1991為1，2，3，4，5，7，10共七個等級，最高為1級，最低為10級。
<500
500～1000
1000～1500
1500～2000
2000～2500
2500～3000
3000～3500
3500～4000
4000～5000
5000～6000
12
3,4,5
7,10
16
1,2
3,4,5
7,10
20
1,2
3,4,5
7,10
25
1,2
3,4,5
7,10
32
1,2
3,4,5
7,10
40
1,2
3,4,5
7,10
50
1,2
3,4
5
7,10
63
1,2
3,4
5
7,10
80
1,2
3,4
5
7,10
100
1,2
3,4
5
7,10
4）間隙的調(diào)整與預(yù)緊方式選擇
滾珠絲杠副在負(fù)載時，其滾珠與滾道面接觸點(diǎn)處將產(chǎn)生彈性變形。換向時，其軸向間隙會引起空回，這種空回是非連續(xù)的，既影響傳動精度，又影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用中，有五種調(diào)整預(yù)緊系統(tǒng)方法雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式，雙螺母螺紋預(yù)緊式，雙螺母齒差調(diào)整預(yù)緊式，彈簧式自動調(diào)整預(yù)緊式，單螺母變位導(dǎo)程自頂緊式和單螺母滾珠過盈預(yù)緊式。雙螺母螺紋調(diào)整預(yù)緊式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單剛度高、預(yù)緊可靠，使用中調(diào)整方便。
5）支撐方式選擇
絲杠的軸承組合及軸承座以及其它剛性零件的連接不足，將嚴(yán)重軸承絲杠副的傳動精度和剛度。為了提高軸向剛度，常用以推力軸承為主的軸承組合來支承絲杠，當(dāng)軸向載荷較小時，也可用角接觸球軸承來支承絲杠。支承方式有單推—單推式，雙推--雙推式，雙推—簡支式，雙推--自由式。如下圖：
其中雙推—簡支式兩端可預(yù)拉伸安裝，預(yù)緊力小，軸承壽命較高，適用于中速傳動精度較高的長絲杠傳動系統(tǒng)。
6）潤滑和密封方式的設(shè)計(jì)選擇
滾珠絲杠副可用防塵密封圈或防護(hù)套密封來防止灰塵及雜質(zhì)進(jìn)入滾珠絲杠副，使用潤滑劑來提高其耐磨性及傳動效率，從而維護(hù)其傳動精度、延長其使用壽命。密封圈有接觸式和非接觸式兩種，將其裝在滾珠螺母的的兩端即可。接觸式密封圈用具有彈性的耐油橡膠或尼龍等材料制成，因此有接觸壓力并產(chǎn)生一定的摩擦力矩，但其防塵效果好。
為使?jié)L珠絲杠副能充分發(fā)揮機(jī)能，在其工作狀態(tài)下，必須潤滑，潤滑方式主要有以下兩種：
（1）脂潤滑：潤滑脂的給脂量一般是螺母內(nèi)部空間容積的1/3，部分滾珠絲杠副出廠時在螺母內(nèi)部已加注GB7324-94 2#鋰基潤滑脂；
（2）油潤滑：潤滑油的給油量標(biāo)準(zhǔn)如表16所示，但是隨行程、潤滑油的種類、使用條件（熱抑制量）等的不同而有所變化。請注意使用。在這里選用潤滑油。潤滑油的給油量標(biāo)準(zhǔn)（間隔3分鐘）
軸 頸 (mm)
給油量 (cc)
4～8
0.03
10～14
0.05
15～18
0.07
20～25
0.10
28～32
0.15
36～40
0.25
45～50
0.30
55～63
0.40
70～100
0.50
100～160
0.60
3.1升降絲杠副設(shè)計(jì)
轉(zhuǎn)盤及執(zhí)行操作臂質(zhì)量，升降臺質(zhì)量 ，最快速度，滑臺移動最大距離，軸向移動誤差小于等于，使用壽命，
絲杠副的工作載荷：
（1） 絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算：
滾動絲杠摩擦系數(shù)：
滾動絲杠摩擦力：
設(shè)：讓滑臺在0.1秒內(nèi)加速到0.06 m/s
由
即
牽引力：
總工作負(fù)載：
設(shè)傳動效率：
軸向載荷計(jì)算公式：
式中----載荷系數(shù)，按下表查得，取=1.1
載荷性質(zhì)
無沖擊平穩(wěn)轉(zhuǎn)動
一般運(yùn)動
有沖擊和振動運(yùn)轉(zhuǎn)
1~1.2
1.2~1.5
1.5~2.5
----硬度系數(shù)，按下表查得，取=1.0
滾道實(shí)際硬度HRC
≥58
55
50
45
40
1.0
1.11
1.56
2.4
3.85
----精度系數(shù)，按下表查得，取=1.0
精度系數(shù)
C、D
E、F
G
H
1.0
1.1
1.25
1.43
求得載荷
（2）根據(jù)壽命條件計(jì)算額定動載荷，初選導(dǎo)程，可得
（3）根據(jù)必須的額定動載荷選擇絲杠副尺寸，由≥查啟東市華森公司絲杠標(biāo)準(zhǔn)手冊得如下規(guī)格：
考慮各種因素，初選FEZD4105—3內(nèi)循環(huán)浮動式墊片預(yù)緊滾珠絲杠副，其中：
公稱直徑：
導(dǎo)程：
螺旋角：
滾珠直徑：
圈數(shù)×列數(shù)：1×3
螺紋滾道半徑：=0.52=0.52×3.5= 1.82
偏心距：=0.707(-/2)=0.707×(1.82-3.5/2)=0.049
絲杠底徑：=+2-2 = 40+2×0.049-2×1.82=36.46
（4）穩(wěn)定性驗(yàn)算：
假設(shè)為雙推-簡支（F-S），因?yàn)榻z杠較長，所以用壓桿穩(wěn)定來求臨界載荷
=
式中 ----絲杠的彈性模量，對于鋼=206GPa；
----絲杠危險(xiǎn)截面的軸慣性轉(zhuǎn)矩，
==；
----長度系數(shù)，兩端用鉸接時，=2/3；
取絲杠長： =2.1
所以 ===8.9×
故 ＞＞[S]=2.5～3.3(參考下表)，絲杠是安全的不會失穩(wěn)。
臨界轉(zhuǎn)速驗(yàn)證：高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，需要驗(yàn)算其是否會發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速，要求絲桿的最高轉(zhuǎn)速＜。
臨界轉(zhuǎn)速可按公式計(jì)算：
=9910=9910×≈2843
＞=1440，所以不會發(fā)生共振。
支撐方式
有關(guān)系數(shù)
雙推—自由
F—O
雙推—簡支
F—S
雙推—雙推
F—F
穩(wěn)定系數(shù)[S]
3～4
2.5～3.3
----
長度系數(shù)
2
2/3
----
臨界轉(zhuǎn)速系數(shù)
1.875
3.927
4.730
（5）剛度驗(yàn)算：滾珠絲杠在工作負(fù)載F(N)和轉(zhuǎn)矩T(Nm)共同作用下引起每個導(dǎo)程的變形量為
式中 A----絲杠的截面積，A=；
----絲杠的極慣性矩，=；
----鋼的切變模量，對于鋼=83.3GPa；
----轉(zhuǎn)矩(Nm)，,其中為摩擦角，這里取，即
=1606.6××1.283Nm
按最不利的情況，即取，則
絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導(dǎo)程誤差為
通常要求絲杠的導(dǎo)程誤差應(yīng)小于其傳動精度的1/2，即
該絲杠的導(dǎo)程誤差滿足上式要求，所以器剛度可滿足要求。
（6）效率驗(yàn)算：滾珠絲杠副的傳動效率為
=
要求在90%~95%之間，所以該絲杠副能滿足使用要求。
經(jīng)上述計(jì)算驗(yàn)證，F(xiàn)NZD4105-3各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求，可以選用。
3.2 平移絲杠副設(shè)計(jì)
轉(zhuǎn)盤及執(zhí)行操作臂質(zhì)量，升降臺質(zhì)量 ，下滑臺質(zhì)量最快速度，滑臺移動最大距離，軸向移動誤差小于等于，使用壽命，
絲杠副的工作載荷：
（1） 絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算：
滾動絲杠摩擦系數(shù)：
滾動絲杠摩擦力：
設(shè)：讓滑臺在0.1秒內(nèi)加速到0.06 m/s
由
即
牽引力：
總工作負(fù)載：
設(shè)傳動效率：
軸向載荷計(jì)算公式：
按上表查得，取=1.1，=1.0，=1.0
求得載荷
（2）根據(jù)壽命條件計(jì)算額定動載荷，初選導(dǎo)程，可得
（3）根據(jù)必須的額定動載荷選擇絲杠副尺寸，由≥查啟東市華森公司絲杠標(biāo)準(zhǔn)手冊得如下規(guī)格：
考慮各種因素，初選FNZD4005—3內(nèi)循環(huán)浮動式墊片預(yù)緊滾珠絲杠副，其中：
公稱直徑：
導(dǎo)程：
螺旋角：
滾珠直徑：
螺紋滾道半徑：=0.52=0.52×3.5= 1.82
偏心距：=0.707(-/2)=0.707×(1.82-3.5/2)=0.049
絲杠底徑：=+2-2 = 40+2×0.049-2×1.82=36.46
（4）穩(wěn)定性驗(yàn)算：
假設(shè)為雙推-簡支（F-S），因?yàn)榻z杠較長，所以用壓桿穩(wěn)定來求臨界載荷
=
式中 ----絲杠的彈性模量，對于鋼=206GPa；
----絲杠危險(xiǎn)截面的軸慣性轉(zhuǎn)矩，
==；
----長度系數(shù)，兩端用鉸接時，=2/3；
取絲杠長： =2.7
所以 ===5.44×
故 ＞＞[S]=2.5～3.3(參考上表)，絲杠是安全的不會失穩(wěn)。
臨界轉(zhuǎn)速驗(yàn)證：高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，需要驗(yàn)算其是否會發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速，要求絲桿的最高轉(zhuǎn)速＜。
臨界轉(zhuǎn)速可按公式計(jì)算：
=9910=9910×≈1719.8
＞=1440，所以不會發(fā)生共振。
（5）剛度驗(yàn)算：滾珠絲杠在工作負(fù)載F(N)和轉(zhuǎn)矩T(Nm)共同作用下引起每個導(dǎo)程的變形量為
式中 A----絲杠的截面積，A=；
----絲杠的極慣性矩，=；
----鋼的切變模量，對于鋼=83.3GPa；
----轉(zhuǎn)矩(Nm)，,其中為摩擦角，這里取，即
=209.46××0.189Nm
按最不利的情況，即取，則
絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導(dǎo)程誤差為
通常要求絲杠的導(dǎo)程誤差應(yīng)小于其傳動精度的1/2，即
該絲杠的導(dǎo)程誤差滿足上式要求，所以器剛度可滿足要求。
（6）效率驗(yàn)算：滾珠絲杠副的傳動效率為
=
要求在90%~95%之間，所以該絲杠副能滿足使用要求。經(jīng)上述計(jì)算驗(yàn)證，F(xiàn)NZD 4005-3各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求，可以選用。 第四章 伸縮氣缸與氣爪的選型
4.1氣缸氣爪選擇方法
1）類型的選擇
? ? 根據(jù)工作要求和條件，正確選擇氣缸的類型。要求氣缸到達(dá)行程終端無沖擊現(xiàn)象和撞擊噪聲應(yīng)選擇緩沖氣缸；要求重量輕，應(yīng)選輕型缸；
? ? 要求安裝空間窄且行程短，可選薄型缸；有橫向負(fù)載，可選帶導(dǎo)桿氣缸；要求制動精度高，應(yīng)選鎖緊氣缸；不允許活塞桿旋轉(zhuǎn)，可選具
? ? 有桿不回轉(zhuǎn)功能氣缸；高溫環(huán)境下需選用耐熱缸；在有腐蝕環(huán)境下，需選用耐腐蝕氣缸。在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需要活塞桿伸出端安
? ? 裝防塵罩。要求無污染時需要選用無給油或無油潤滑氣缸等。
2）安裝形式???
? ? 根據(jù)安裝位置、使用目的等因素決定。在一般情況下，采用固定式氣缸。在需要隨工作機(jī)構(gòu)連續(xù)回轉(zhuǎn)時（如車床、磨床等），應(yīng)選用回轉(zhuǎn)氣缸。在要求活塞桿除直線運(yùn)動外，還需作圓弧擺動時，則選用軸銷式氣缸。有特殊要求時，應(yīng)選擇相應(yīng)的特殊氣缸。
3）作用力的大小
? ? 即缸徑的選擇。根據(jù)負(fù)載力的大小來確定氣缸輸出的推力和拉力。一般均按外載荷理論平衡條件所需氣缸作用力，根據(jù)不同速度選擇不
? ? 同的負(fù)載率，使氣缸輸出力稍有余量。缸徑過小，輸出力不夠，但缸徑過大，使設(shè)備笨重，成本提高，又增加耗氣量，浪費(fèi)能源。在夾具設(shè)計(jì)時，應(yīng)盡量采用擴(kuò)力機(jī)構(gòu)，以減小氣缸的外形尺寸。
4）活塞行程
? ? 與使用的場合和機(jī)構(gòu)的行程有關(guān)，但一般不選滿行程，防止活塞和缸蓋相碰。如用于夾緊機(jī)構(gòu)等，應(yīng)按計(jì)算所需的行程增加10～20㎜的余量。
5）活塞的運(yùn)動速度
? ? 主要取決于氣缸輸入壓縮空氣流量、氣缸進(jìn)排氣口大小及導(dǎo)管內(nèi)徑的大小。要求高速運(yùn)動應(yīng)取大值。氣缸運(yùn)動速度一般為50～800㎜/s。
? ? 對高速運(yùn)動氣缸，應(yīng)選擇大內(nèi)徑的進(jìn)氣管道；對于負(fù)載有變化的情況，為了得到緩慢而平穩(wěn)的運(yùn)動速度，可選用帶節(jié)流裝置或氣—液阻尼缸，則較易實(shí)現(xiàn)速度控制。選用節(jié)流閥控制氣缸速度需注意：水平安裝的氣缸推動負(fù)載時，推薦用排氣節(jié)流調(diào)速；垂直安裝的氣缸舉升負(fù)載時，推薦用進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速；要求行程末端運(yùn)動平穩(wěn)避免沖擊時，應(yīng)選用帶緩沖裝置的氣缸。
4.2 伸縮氣缸選型
伸縮氣缸運(yùn)動參數(shù)
氣缸所承受重力2Kg
伸縮行程
伸縮速度
最大加速度1m/s2
1）所要克服的摩擦阻力
f=2Kg100.17=3.4N
2）氣缸的直徑
本氣缸主要帶動移動板伸縮，氣缸必須克服涂膠滾刷阻力和活塞桿工作時的總阻力，其公式為:
式中: - 活塞桿上的推力，N
- 滾刷阻力，N
- 氣缸工作時的總阻力，N
- 氣缸工作壓力，Pa
在設(shè)計(jì)中，必須考慮負(fù)載率的影響，則:
由以上分析得氣缸的直徑:
代入有關(guān)數(shù)據(jù)，可得
所以:
查亞德客氣缸手冊，選擇TCM系列三軸氣缸TCM20x250S,a其缸徑為25mm，行程為250mm.
圖4-1 伸縮氣缸
活塞桿直徑校核，按公式
有:
其中，[]
則:
滿足實(shí)際設(shè)計(jì)要求。
4.2 氣爪選型
氣爪運(yùn)動參數(shù)
氣爪夾緊金屬框所需推力115N
2）氣缸的直徑
在設(shè)計(jì)中，必須考慮負(fù)載率的影響，則:
由以上分析得氣缸的直徑:
代入有關(guān)數(shù)據(jù)，可得
所以:
查亞德客氣缸手冊，選擇TCM系列三軸氣缸FHZ20,a其缸徑為20mm，
圖4-2 氣動手指
第五章 步進(jìn)電機(jī)選型
5.1 升降步進(jìn)電機(jī)選擇
5.1.1 負(fù)載等效轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算
（1）工作臺是移動部件，其移動質(zhì)量折算到滾珠絲桿軸上的轉(zhuǎn)動慣量
滾軸絲杠的等效轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算（絲杠材料選用鋼材）
（2）折算到電機(jī)上的總等效轉(zhuǎn)動慣量(電機(jī)與絲杠直聯(lián))
=+ = 1.23 + 4= 5.23
5.1.2 步進(jìn)電機(jī)的選擇
（1）初步選擇混合式步進(jìn)電機(jī)（BYG系列）四相八拍，步距角為1.5的反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)。
取安全系數(shù)K=1.3，則電機(jī)所需輸出轉(zhuǎn)動慣量
J0=
初選電機(jī)型號：110BYG4601
技術(shù)參數(shù)：步距角為1.5，四相八拍，轉(zhuǎn)矩13，轉(zhuǎn)動慣量11.3
電機(jī)傳動比公式： 已知所選，電機(jī)直聯(lián)
=0.01mm
可得脈沖當(dāng)量：誤差0.05，可選此電機(jī)。
電機(jī)步矩角運(yùn)算公式：
（2）電機(jī)轉(zhuǎn)矩驗(yàn)算
查表得，齒輪傳動效率：,絲杠傳動效率
總的傳動效率：
傳遞功率：1280×0.033=42
電機(jī)所需功率：
轉(zhuǎn)矩：
5.2 平移步進(jìn)電機(jī)選擇
5.2.1 負(fù)載等效轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算
（1）工作臺是移動部件，其移動質(zhì)量折算到滾珠絲桿軸上的轉(zhuǎn)動慣量
滾軸絲杠的等效轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算（絲杠材料選用鋼材）
（2）折算到電機(jī)上的總等效轉(zhuǎn)動慣量(電機(jī)與絲杠直聯(lián))
=+ =1.5 + 4.87=6.37
5.2.2 步進(jìn)電機(jī)的選擇
（1）初步選擇混合式步進(jìn)電機(jī)（BYG系列）四相八拍，步距角為1.5的反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)。
取安全系數(shù)K=1.3，則電機(jī)所需輸出轉(zhuǎn)動慣量
J0=
初選電機(jī)型號：110BYG4601
技術(shù)參數(shù)：步距角為1.5，四相八拍，轉(zhuǎn)矩13，轉(zhuǎn)動慣量11.3
電機(jī)傳動比公式： 已知所選，電機(jī)直聯(lián)
=0.01mm
可得脈沖當(dāng)量：誤差0.05，可選此電機(jī)。
電機(jī)步矩角運(yùn)算公式：
（2）電機(jī)轉(zhuǎn)矩驗(yàn)算
查表得，齒輪傳動效率：,絲杠傳動效率
總的傳動效率：
傳遞功率：1930×0.033=63.69
電機(jī)所需功率：
轉(zhuǎn)矩：
第六章 Pro/E三維建模
6.1 零件建模
6.1.1 升降平臺建模
利用Pro/E平臺的拉伸命令、倒圓角命令、打孔命令即可創(chuàng)建出升降平臺。
圖6-1 升降平臺
6.1.2 基架底座建模
利用Pro/E平臺的拉伸命令、掃描命令即可創(chuàng)建出基架底座焊接件模型。
圖6-2 基架底座
6.1.3 軸承座建模
利用Pro/E平臺的拉伸命令、旋轉(zhuǎn)、打孔命令即可創(chuàng)建出基架底座焊接件模型。
圖6-3 軸承座模型
6.1.4 軸建模
利用Pro/E平臺的拉伸命令、旋轉(zhuǎn)、打孔命令即可創(chuàng)建出基架底座焊接件模型。
圖6-4 軸
6.1.4 基座建模
利用Pro/E平臺的拉伸命令、旋轉(zhuǎn)、打孔命令即可創(chuàng)建出基架底座焊接件模型。
圖6-5 基座建模
6.1.5 滑移平臺建模
利用Pro/E平臺的拉伸命令、旋轉(zhuǎn)、打孔命令即可創(chuàng)建出滑移平臺焊接件模型。
圖6-6 滑移平臺
6.1.6 導(dǎo)套模型建模
利用Pro/E平臺的拉伸命令、旋轉(zhuǎn)、打孔命令即可創(chuàng)建出導(dǎo)套模型。
圖6-7 導(dǎo)套
6.2 虛擬裝配
應(yīng)用前述建立的各零件的三維圖型進(jìn)行虛擬裝配，首先進(jìn)行子裝配，完成子裝配工作后，進(jìn)行總裝配。零件裝配好了以后，進(jìn)行裝配體的干涉檢查，以便確定裝配體中各零件之間是否存在實(shí)體邊界沖突(即干涉)、沖突發(fā)生在何處、進(jìn)而為消除沖突做好準(zhǔn)備。一般對零件較多或裝配要求較嚴(yán)格的裝配體，應(yīng)該裝配好—個零件就進(jìn)行一次裝配檢查，這樣可以及時發(fā)現(xiàn)錯誤，及時修正。
圖6-6 伸縮氣缸及氣爪夾持組件
圖6-7 減速箱組件
圖6-8 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)模型
圖6-8 總裝配圖
結(jié)論
1.中空玻璃打膠機(jī)自動翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)金屬框條被夾緊，X、Y、Z三自由度移動，繞Y軸旋轉(zhuǎn)等動作。
2.考慮到自動翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)X方向移動，Y方向移動的距離比較長，采用滾珠絲杠副進(jìn)行傳動。
3.金屬框用基本型氣缸和平行開閉型氣爪共同實(shí)現(xiàn)夾緊，伸縮，每一邊用兩組，一共八組氣爪夾緊，夾持在鋁框不涂膠的兩側(cè)，涂膠側(cè)需要把氣爪撤離，采用氣缸伸縮實(shí)現(xiàn)。
4.到翻轉(zhuǎn)盤翻轉(zhuǎn)由步進(jìn)電機(jī)配蝸桿減速器實(shí)現(xiàn)，由控制電路控制步進(jìn)電機(jī)精確旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)90度，180度，-90度、-180度旋轉(zhuǎn)。通過步進(jìn)電機(jī)控制，能實(shí)現(xiàn)精確定位，實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，防止氣管繞入翻轉(zhuǎn)軸。
5.中空玻璃打膠機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，自動化程度高，生產(chǎn)成本較低，適合現(xiàn)代自動化生產(chǎn)需求。
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致謝
論文完成之際，借此一頁，向所有關(guān)愛我和給予過我?guī)椭膸熼L、朋友和親人表示忠心的感謝!
首先，感謝我的老師。在整個課題開展過程中，老師給予了我很多啟發(fā)與指導(dǎo)并督促我們盡快高質(zhì)的完成。老師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、在科學(xué)研究中敏捷的思維和敏銳的洞察力、勤懇的敬業(yè)精神以及在為人師表中表現(xiàn)出的高尚人格，將使我受益終生。
其次，感謝我的家人。沒有他們的無私奉獻(xiàn)與支持，就沒有我大學(xué)四年學(xué)業(yè)的完成。謝謝，你們辛苦了。
最后要感謝我的同學(xué)們，最美好的大學(xué)四年時光我們一同走過。特別是在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時間，大家互相幫助，共同進(jìn)步。什么叫歲月？歲月就是多年以后我們再一起回首，依然那么青春美好。祝大家以后事業(yè)扶搖直上，生活洋洋灑灑。
再次由衷的感謝大學(xué)四年教過我的老師，陪伴我四年生活成長的同學(xué)朋友。再見我的大學(xué)！