軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

I 摘 要 本文是根據(jù)無(wú)錫迪奧機(jī)械廠軸承內(nèi)外圈生產(chǎn)線改造項(xiàng)目要求，針對(duì)工人手工上料易出現(xiàn)危險(xiǎn)，且效率較低的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一套軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床上料機(jī)構(gòu)，使其能夠代替工人手工上料，保證工人操作的安全性，并提高生產(chǎn)效率。 論文根據(jù)軸承內(nèi)外圈的特點(diǎn)，對(duì)其上料機(jī)構(gòu)進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)。此上料機(jī)構(gòu)主要實(shí)現(xiàn)了坯料的自動(dòng)定位、夾緊以及工件的回放等功能。這一系列運(yùn)動(dòng)都是由氣缸驅(qū)動(dòng)獲得。本設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)部分主要包括：上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；料道設(shè)計(jì)；夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等。確定了上料機(jī)構(gòu)的具體尺寸后，利用 UG 軟件對(duì)上料機(jī)構(gòu)的零件進(jìn)行參數(shù) 化建模，并對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行虛擬裝配。然后將裝配體導(dǎo)入 UG 軟件的運(yùn)動(dòng)仿真界面，并利用軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真和動(dòng)力學(xué)仿真。分析仿真結(jié)果，得出相應(yīng)結(jié)論。最后對(duì)軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床上料機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高其穩(wěn)定性，可靠性，讓本設(shè)計(jì)能夠真正的投入到日常生產(chǎn)操作中，使其切實(shí)能夠?yàn)檩S承廠的生產(chǎn)線改造做出貢獻(xiàn)。 關(guān)鍵詞： 上料機(jī)構(gòu)；參數(shù)化建模；虛擬裝配；運(yùn)動(dòng)仿真 II Abstract This article is based on the requirements of the bearings inside and outside circle line renovation project of the wuxi dior machinery, and it aims to solve the problem that the manual feeding by workers which is dangerous for workers, and it has low efficiency, therefore a set of bearing inner and outer circle machining machine tool feeding mechanism is designed to replace the manual feeding of workers, and ensure the security of workers when operating, and improving producing efficiency. This paper provides a reasonable design of the feeding mechanism according to the characteristics of the bearing inner and outer circle. The feeding mechanism mainly achieves the following functions: the automatically positioning, clamping and artifact-play backing of the billet, etc. This series of movement is driven by cylinder. The design part of this design mainly includes: the design portion of feeding mechanism； material design； the design of Clamping mechanism； Drive systems, etc. The method is: firstly determining the dimensions of the feeding mechanism, and then using UG software for parametric modeling of parts of the feeding mechanism, after that, doing virtual assembly to the overall structure； then importing the assembly body to the motion simulation interface of UG software, and using the software to do kinematics simulation and dynamics simulation. Thereafter, analyzing the simulation results, and getting the corresponding conclusions. Finally the optimization design of bearing inner and outer circle machining machine tool feeding mechanism is done, to improve its stability, reliability, and to make the design truly enter into the daily production operation, make it practical and able to contribute to bearing factory production line modification. Key words: feeding agencies； parametric modeling； virtual assembly； motion simulation V 目 錄 摘 要 . I Abstract . II 目 錄 . V 1 緒論 . 1 1.1 上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容和意義 . 1 1.2 上料機(jī)構(gòu)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 . 1 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 . 2 2 總體方案設(shè)計(jì) . 4 2.1 上料機(jī)構(gòu)的類(lèi)型 . 4 2.2 設(shè)計(jì)方案 . 5 2.2.1 設(shè)計(jì)要求 . 5 2.2.2 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 . 6 2.2.3 上料機(jī)構(gòu)各部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算 . 7 2.3 本章小結(jié) . 14 3 基于 UG 的上料機(jī)構(gòu)三維建模與虛擬裝配 . 15 3.1 UG 軟件介紹 . 15 3.2 三維建模 . 16 3.2.1 主要部件及其相互關(guān)系 . 16 3.2.2 主要零部件的三維建模 . 16 3.3 上料機(jī)構(gòu)的虛擬裝配 . 21 3.3.1 基于 UG 的高級(jí)裝配功能 . 21 3.3.2 上料機(jī)構(gòu)的虛擬裝配 . 22 3.4 本章小結(jié) . 24 4 基于 UG 的運(yùn)動(dòng)仿真 . 25 4.1 運(yùn)動(dòng)仿真的工作界面 . 25 4.1.1 UG 的接口問(wèn)題 . 25 4.1.2 打開(kāi)運(yùn)動(dòng)仿真主界面 . 26 4.1.3 運(yùn)動(dòng)仿真工作界面介 紹 . 26 4.2 上料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真 . 27 4.2.1 連桿特性的建立 . 28 4.2.2 運(yùn)動(dòng)副特性的建立 . 30 4.2.3 施加運(yùn)動(dòng) . 31 4.2.4 分析驗(yàn)證 . 33 4.3 本章小結(jié) . 34 5 結(jié)論與展望 . 35 5.1 結(jié)論 . 35 5.2 不足之處與展望 . 35 VI 致 謝 . 36 參考文獻(xiàn) . 37 軸 承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 緒論 1.1 上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容和意義 本課題來(lái)源于無(wú)錫迪奧機(jī)械廠生產(chǎn)線改造項(xiàng)目。 本論文的主要內(nèi)容包括： (1)根據(jù)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)要求，提出軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床上料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案，并對(duì)各個(gè)零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)。 (2)對(duì)軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床上料機(jī)構(gòu)利用 UG 軟件進(jìn)行三維建模。 (3)對(duì)軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床上料機(jī)構(gòu)進(jìn)行虛擬裝配，對(duì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行干涉檢驗(yàn)，并進(jìn)一步完善樣機(jī)。 (4)將裝配部件導(dǎo)入 UG 軟件運(yùn)動(dòng)仿真界面，并在 UG 中對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析，檢驗(yàn)所選取方案及其模型的合理性，并對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的意義： 軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床上料機(jī)構(gòu)是利用壓縮空氣作為動(dòng)力源，取之不盡，用之不竭，可以節(jié)約能源， 氣體不易堵塞流動(dòng)通道，用過(guò)后可隨時(shí)排出，不污染環(huán)境，成本較低，維護(hù)保養(yǎng)容易，氣動(dòng)動(dòng)作迅速，反應(yīng)快，氣動(dòng)機(jī)械手與氣動(dòng)夾具相互配合工作，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)控車(chē)床的自動(dòng)連續(xù)工作，從而提高了零件的加工成本，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床上料機(jī)構(gòu)作為前沿的產(chǎn)品和自動(dòng)化生產(chǎn)線更新的需求，可以大量代替單調(diào)重復(fù)或要求高精度的工作，并提供多機(jī)床看管的可能性，因此能夠大大的提高公司的勞動(dòng)生產(chǎn)率。 1.2 上料機(jī)構(gòu)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 上料是加工必備之步驟，因此上料是機(jī)械設(shè)備中必要之工序，并且上料在國(guó)內(nèi)用途較為廣泛。 1、機(jī)械冶 金工業(yè)用途 物流產(chǎn)業(yè)如今將產(chǎn)業(yè)效率提高到了一定的程度，因此對(duì)于物料運(yùn)輸這一塊過(guò)程，在機(jī)械產(chǎn)業(yè)鏈中是不可或缺的一部分，也是成為提高生產(chǎn)效率的有效手段之一。 傳送帶式 (功用包括提升、加料、整物件運(yùn)輸、刪選、檢驗(yàn)、抽取、出倉(cāng)等 )適用于各種貨物運(yùn)輸與協(xié)調(diào)，因其處于平面?zhèn)魉?，但作用面積及其占地面積非常巨大，所以用在空曠且運(yùn)輸通暢的廠房之中較為合適。加上振動(dòng)機(jī)構(gòu)，或者將傳送裝置曲線化，可以進(jìn)行檢測(cè)及其檢驗(yàn)工作。而其主要技術(shù)參數(shù)決定其具體適用方面，角度及其長(zhǎng)度，速度及其平穩(wěn)度。 因此使用范圍由“平面輸送”到“斗式運(yùn)輸”方 式，關(guān)于適用環(huán)境我們便可根據(jù)自己的使用條件加以調(diào)節(jié)，這也是一種趨勢(shì)，節(jié)約資源、空間、時(shí)間，所以如此看來(lái)，傳送帶機(jī)械設(shè)備跟其他機(jī)械設(shè)備相同，同樣具有靈活性的特點(diǎn)。 螺旋輸送設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)復(fù)雜，難于設(shè)計(jì)，而又適合密封，密封以便于防止塵埃，所以在條件要求苛刻的、無(wú)塵密封式機(jī)械設(shè)備易于使用，利于推力及其密封包裝的摩擦來(lái)達(dá)到運(yùn)輸目的。適用性廣泛，但其比較適用于細(xì)小的零件的傳送。傳送距離較傳送帶而言較為無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 短，而設(shè)備事故處理由于封閉性限制，設(shè)計(jì)方法具有很大的控制性，所以選擇時(shí)應(yīng)注意。 氣壓流體傳輸方式限制較為苛刻，一般用在顆 ?？蓱腋∥锛?，或?yàn)榱黧w物件，機(jī)械結(jié)構(gòu)需要密封，清理較為繁瑣，而且需要確定定期更換腐蝕物件重要性。 有關(guān)其他運(yùn)輸機(jī)、傳送機(jī)在機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用，是對(duì)適合場(chǎng)合特定環(huán)境的特有機(jī)械，礦車(chē)、鋼索等上料機(jī)構(gòu)改裝后會(huì)具有傳動(dòng)系統(tǒng)的特征，因此是分類(lèi)的集合。 2、農(nóng)業(yè)等日常生活用途 日常生活中，傳輸上料為生活不可或缺之模式。而機(jī)械設(shè)備，便是將其簡(jiǎn)單化，將其人性化，將其細(xì)致準(zhǔn)確化的必要手段。從人力到物力，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程是單一繁瑣而耗時(shí)的，通過(guò)傳輸設(shè)備使此種勞動(dòng)機(jī)械化，節(jié)約化，實(shí)效化。 傳送帶為農(nóng)業(yè)最為常用之手段，其占地廣，輸送距離 長(zhǎng)能夠適用多種作用的上料功用，例脫皮、加工、檢驗(yàn)、提升種種功用，是令人力節(jié)約化的有力設(shè)備。而日常生活中，提供作為改變事物傳統(tǒng)定義的傳輸機(jī)械設(shè)備，令人更為節(jié)省勞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間舒適活動(dòng)的便有：自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道等便捷行走攀登的傳輸設(shè)備。電梯也屬于廣義上的運(yùn)輸機(jī)構(gòu)，因此傳送機(jī)構(gòu)幫助日常生活的行走、攀爬、檢驗(yàn)、運(yùn)輸?shù)确矫尕暙I(xiàn)巨大。 3、其他用途 既然有其他必定是人們少于接觸的領(lǐng)域，最近看了一篇關(guān)于大陸架淺海開(kāi)采石油礦井類(lèi)運(yùn)輸系統(tǒng)，石油運(yùn)輸油管輸送設(shè)備，其實(shí)細(xì)細(xì)歸類(lèi)應(yīng)算上是氣壓流體類(lèi)運(yùn)輸體系統(tǒng)，但這里講的是新型用 途，所以就不詳細(xì)追究關(guān)于適合新型運(yùn)輸材料的系統(tǒng)的歸類(lèi)問(wèn)題了。 還有的特別用途，個(gè)人覺(jué)得是醫(yī)用化學(xué)用途，運(yùn)輸材料具有特定性質(zhì)，此性質(zhì)關(guān)系到污染程度及其成活率，所以運(yùn)輸需要特有材質(zhì)與環(huán)境保護(hù)，上料的概念個(gè)人認(rèn)為體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)與運(yùn)輸過(guò)程之中，相信這個(gè)過(guò)程不僅僅需要人員心思縝密，還需要準(zhǔn)確精密的設(shè)備來(lái)保證，而這段上料的設(shè)備主要依靠的動(dòng)力源仍然可以是電力與點(diǎn)擊回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，例如機(jī)械手臂 1。 上料機(jī)構(gòu)國(guó)外的發(fā)展現(xiàn)狀： 機(jī)械手上料機(jī)構(gòu)首先是從美國(guó)開(kāi)始研制的。 1958 年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)械手。它的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體 上安裝一個(gè)回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂，頂部裝有電磁塊的工件抓取機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教形的。 1962 年，美國(guó)聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上又試制成一臺(tái)數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。 1962 年美國(guó)機(jī)械制造公司也實(shí)驗(yàn)成功一種叫 Vewrsatran 機(jī)械手。 1978 年美國(guó) Unimate公司和斯坦福大學(xué)，麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種 Unimate-Vicarm 型工業(yè)機(jī)械手，裝有小型電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差小于 1 毫米。聯(lián)邦德國(guó) KnKa 公司還生產(chǎn)一種電焊機(jī)械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。日本是工業(yè)機(jī)械發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國(guó)家。自 1969 年美國(guó)引用兩種機(jī)械手后大力從事機(jī)械手的研究。 1.3 上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的要求 本課題應(yīng)該達(dá)到以下幾個(gè)要求： (1)分析原始材料，查閱相關(guān)資料，收集整理有關(guān)上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、成型工藝、設(shè)備、機(jī)械加工等的資料。 軸 承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3(2)對(duì)機(jī)床進(jìn)行系統(tǒng)分析和功能分析，并在此基礎(chǔ)上確定上料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。 (3)完成上料機(jī)構(gòu)的零件設(shè)計(jì)以及整體設(shè)計(jì)，對(duì)各個(gè)上料機(jī)構(gòu)的所有零件進(jìn)行三維建模與虛擬裝配。 (4)對(duì)上料機(jī)構(gòu)的裝配體進(jìn)行分析。 (5)對(duì)上料機(jī)構(gòu)的裝配體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析，得出結(jié)論，分析其運(yùn)動(dòng)過(guò)程。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 2 總體方案設(shè)計(jì) 2.1 上料機(jī)構(gòu)的類(lèi)型 1、臥式平行四桿上料機(jī)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu) 該上料機(jī)構(gòu)采用臥式平行四桿機(jī)構(gòu)，減少了頂桿與導(dǎo)套間的力矩，使頂桿運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)。它較好的解決了將水平直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為垂直直線運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題。因?yàn)樗阶矖U可以脫離撥叉，該機(jī)構(gòu)調(diào)整起來(lái)十分方便。相對(duì)齒輪齒條而言，該機(jī)構(gòu)造價(jià)低廉，調(diào)整方便，對(duì)環(huán)境要求低。實(shí)踐證明該機(jī)構(gòu)安全可靠，簡(jiǎn)便實(shí)用 2。 工件水平放置，上料機(jī)構(gòu)用氣缸推動(dòng)自動(dòng)上料，并通過(guò)模具加以整形。圖 2.1 即為其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，圖 2.2 為其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和工件圖。 圖 2.1 自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 圖 2.2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng) 簡(jiǎn)圖和工件圖 2、碗槽開(kāi)啟式上料機(jī)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu) 碗槽開(kāi)啟式上料機(jī)構(gòu)通過(guò)兩組平行的長(zhǎng)軸安裝在托架上，碗槽靠軸承座固定在長(zhǎng)軸上，兩個(gè)連接桿的一端分別與兩組長(zhǎng)軸相連，另一端與減速機(jī)。電機(jī)相連，電機(jī)頻繁啟動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)碗槽的開(kāi)啟。 圖 2.3 為碗槽開(kāi)啟式上料機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。其支架結(jié)構(gòu)為焊接結(jié)構(gòu)，用以托住托架；支架與托架的連接板用螺栓緊固，兩組平行的沿軋制線左右均布的長(zhǎng)軸，由軸承座固定在托架上。軸 承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5長(zhǎng)軸與長(zhǎng)軸之間靠花鍵套連接，用于傳遞扭矩。每三個(gè)碗槽一組用軸承座與長(zhǎng)軸固定，為便于碗槽開(kāi)啟，軸承座內(nèi)部裝有銅套。兩個(gè)連接桿一端用關(guān)節(jié)軸 承與長(zhǎng)軸相連，另一端與偏心輪相連，以實(shí)現(xiàn)左、右碗槽分別開(kāi)啟，偏心輪裝在減速機(jī)上，減速機(jī)為雙出軸，每根出軸上裝有一個(gè)偏心輪，每個(gè)偏心輪內(nèi)部裝有兩盤(pán)軸承，偏心輪上帶有增量式編碼器，用于控制開(kāi)啟的角度，左、右碗槽中間帶有自循環(huán)冷卻水槽，用于降低碗槽及軋件的溫度。工作時(shí)軋件經(jīng)倍尺剪切后，由剪后夾送錕夾送至碗槽，碗槽開(kāi)啟使軋件落在矯直板上，倍尺剪后設(shè)有鋼導(dǎo)向器，使軋件能順利進(jìn)入左、右碗槽 3。 圖 2.3 碗槽開(kāi)啟式上料機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 2.2 設(shè)計(jì)方案 2.2.1 設(shè)計(jì)要求 軸承內(nèi)外圈一般是在常溫下利用模具沖壓鋼板 而成，其加工工藝的特點(diǎn)是：沖壓加工靠模具和設(shè)備完成加工過(guò)程，工件形狀和尺寸精度、表面質(zhì)量均能得到保證，能加工復(fù)雜的軸承內(nèi)外圈，生產(chǎn)效率高，成本低，但模具制造復(fù)雜、周期長(zhǎng)。 沖壓軸承內(nèi)外圈的加工一般包括沖裁、彎曲、拉延、成形等工藝，其中成形加工有縮口、翻邊、脹形、整形、校形等。軸承內(nèi)外圈其沖壓工藝過(guò)程主要有： 剪料：按工藝計(jì)算毛坯尺寸在龍門(mén)剪床上剪切所需要的條料。 切料、成形、沖裝置孔：借助復(fù)合模在壓力機(jī)上一次完成切料、成形、沖裝置孔。 車(chē)端面：在車(chē)床上采用專(zhuān)用夾具夾緊軸承內(nèi)外圈，車(chē)削端面，一般 0.3 0.5mm。 擴(kuò)張：借助擴(kuò)張模具在壓力機(jī)上將軸承內(nèi)外圈內(nèi)腔擴(kuò)大一些。 輔助工序：竄光、酸洗、清理和涂油包裝 4。目前軸承廠工人生產(chǎn)內(nèi)外圈均為手動(dòng)上無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 料。手動(dòng)上料不僅工作效率低，而且隨著勞動(dòng)時(shí)間增加、勞動(dòng)強(qiáng)度增加，工人在疲憊的生產(chǎn)中，疏忽大意，容易產(chǎn)生誤操作，造成肢體損傷等一些事故的發(fā)生。如圖 2.4 所示。 本文研究的軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床上料機(jī)構(gòu)主要用在軸承內(nèi)外圈車(chē)端面的工序中，要求其能夠代替工人直接用手將內(nèi)外圈安裝到高速模具上的工作，而通過(guò)送料機(jī)構(gòu)完成向高速機(jī)床的上料任務(wù)。上料裝置以一定的速度和頻率不斷地將內(nèi)外圈 送到高速機(jī)床上。在生產(chǎn)中，工人只需將內(nèi)外圈毛坯放置在上料機(jī)構(gòu)的料道上。與以往手工上料相比，可以大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和危險(xiǎn)系數(shù)，同時(shí)提高公司的生產(chǎn)效率，降低成本。 圖 2.4 工人手動(dòng)上料過(guò)程 2.2.2 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 通過(guò)上文對(duì)兩種上料機(jī)構(gòu)的介紹，因?yàn)榭紤]到機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)便性、經(jīng)濟(jì)性、工作環(huán)境等多種因素，所以選用第一種上料機(jī)構(gòu)。 上料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路可以用框圖形式更加直觀地表達(dá)，如圖 2.5 所示。 軸 承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 圖 2.5 總體設(shè)計(jì)思路框圖 軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床上料機(jī)構(gòu)的上料工作應(yīng)由裝料系統(tǒng)和送料系統(tǒng)兩部分完成，工人將工件放入裝料系統(tǒng)，工件由自身重力滑入夾具，當(dāng)工件就位后， PLC 控制送料系統(tǒng)將工件送向高速車(chē)床的工作臺(tái)上。下文主要對(duì)方案中的各部件做具體分析和設(shè)計(jì)計(jì)算，力求做出一套能夠切實(shí)代替工人手工上料的、高效的上料機(jī)構(gòu)。 2.2.3 上料機(jī)構(gòu)各部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1、上料機(jī)構(gòu)外形輪廓確定 目前，軸承廠的生產(chǎn)設(shè)備主要采用自動(dòng)化機(jī)床。該機(jī)床主要用于印刷、造幣、電機(jī)制造等行業(yè)，它是提高機(jī)床精度，降低工件成本，提高生產(chǎn)率的理想工作機(jī)器。床身采用開(kāi)式結(jié)構(gòu)，剛性超負(fù)荷保險(xiǎn)，干式組合摩擦離合器與制動(dòng)器，采用氣囊平衡缸。采用集中 稀有統(tǒng)一潤(rùn)滑、電氣采用 PLC 控制。當(dāng)行程次數(shù)超過(guò) 250 次 /分時(shí)，可選配電腦電子凸輪控制器，該控制器可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停止死點(diǎn)功能?？裳b配光保護(hù)裝置，可搭配開(kāi)卷、校平。自動(dòng)送料裝置，實(shí)現(xiàn)壓力機(jī)自動(dòng)化作業(yè)，能夠替代進(jìn)口的產(chǎn)品。軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床，如圖 2.6 所示。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 圖 2.6 軸承內(nèi)外圈專(zhuān)用機(jī)床 軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)如表 2-1 所示。 表 2-1 軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床的技術(shù)參數(shù)表 項(xiàng)目 要求 最大工件回轉(zhuǎn)直徑 80mm 最大車(chē)削長(zhǎng)度 50mm 中心高 180mm 主軸頭行程 10mm 主軸錐 孔 -安裝基準(zhǔn)孔 100mm 主軸孔徑 30mm 主軸轉(zhuǎn)速范圍 1200-1700 機(jī)床輪廓尺寸 1200X550X1760 主軸線與機(jī)床邊緣間距 275mm 主軸線距地面高度 1046mm 床頭箱長(zhǎng)度 327mm 由表 2-1 可知，軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床的輪廓尺寸為，軸承內(nèi)外圈直徑為 80mm，上料機(jī)構(gòu)底座下表面與工作臺(tái)表面平齊，所以確定夾具高度為 167mm；考慮到安裝空間和可靠性等因素，確定底座尺寸為 mmmmmm 18165360 ，上料機(jī)構(gòu) L 型板的尺寸為 mmmmmm 300150315 。 2、上料機(jī)構(gòu)距離確定 上料機(jī)構(gòu)必須安裝在專(zhuān)用機(jī)床工作臺(tái)之外，由此可以確定機(jī)構(gòu)到專(zhuān)用機(jī)床工作臺(tái)中心的上料距離必須大于 160mm。根據(jù)夾具裝置實(shí)際尺寸和越過(guò)物料所需要的最小距離，確定自動(dòng)上料每次行程在 180mm，其數(shù)值可以在后續(xù)仿真中進(jìn)一步確定。 3、夾具裝置設(shè)計(jì) 軸 承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 9(1)夾緊手指的尺寸設(shè)計(jì) 夾緊手指的夾持誤差不超過(guò) 1.5mm； 工件半徑 mmR 402/80 ； 取手指長(zhǎng)度為 2 倍的工件平均半徑 mmRL CP 802 ，這時(shí)夾持誤差最小。 取夾角為 1202 ，偏轉(zhuǎn)角 按最佳偏轉(zhuǎn)角確定： 8.4360s i n120/75a r c c o ss i n/a r c c o s LR mmLR 8.938.43c o s60s i n150c o ss i n1 min0max RRR mmRR 28s i n1s i n/c o s21s i n/1 21m a x2m a x21 mmRR 26s i n/c o s21s i n/1 21m a x2m i n21 mm27 夾持誤差滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 (2)彈簧選擇 應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力，力量過(guò)大會(huì)損壞工件，力量過(guò)小則工件容易脫落。所以在確定握力時(shí)，除了考慮工件重量外，還應(yīng)考慮傳送或操作過(guò)程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)，以保證工件夾持安全可靠 5。由上述材料可知，內(nèi)外圈直徑為 80mm。再根據(jù)夾具尺寸，所以選擇普通圓柱螺旋拉伸彈簧，長(zhǎng)度不大于 80mm。 (3)定位元件 工件以平面為定位基準(zhǔn)，在夾具上定位的主要形式是支承定位。當(dāng)毛坯質(zhì)量不高，或不同批的毛坯尺寸差別較大時(shí)，使用可調(diào)支承調(diào)節(jié)支承點(diǎn)位置。在產(chǎn)品系列化情況下，用同一夾具加工結(jié)構(gòu)相 同而尺寸規(guī)格不同的零件時(shí)，也可以通過(guò)適當(dāng)調(diào)整支承來(lái)完成。根據(jù)以上所述，選擇定位元件為可調(diào)定位銷(xiāo)。在機(jī)械手將毛坯送至夾緊裝置加工的過(guò)程中，毛坯的定位需限制 5 個(gè)自由度，所以要加上上料 V 形鐵加以定位。 (4)導(dǎo)向桿的設(shè)計(jì) 不同配置和不同導(dǎo)向截面形狀，其摩擦阻力不同，要根據(jù)具體情況進(jìn)行估算。該自動(dòng)上料機(jī)械手機(jī)構(gòu)采用的導(dǎo)向桿截面形狀為圓柱狀，導(dǎo)向桿安裝在夾具的后部，起導(dǎo)引作用。啟動(dòng)時(shí)，導(dǎo)向裝置的摩擦阻力較大，計(jì)算如下： 0MA baFLG 總 aLGFb /總 (2.1) 0Y ab FFG (2.2) aaLGF a / 總 (2.3) 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 baba FFFFF 摩摩摩 (2.4) aaLGF /2 總摩 (2.5) 式中： 總G 參與運(yùn)動(dòng)的零部件所受的重力； L 手臂參與運(yùn)動(dòng)的零部件的總量的重心到導(dǎo)向支撐前端的長(zhǎng)度； a 導(dǎo)向支撐的長(zhǎng)度； 當(dāng)量 摩擦系數(shù)，其值與導(dǎo)向支撐的截面形狀有關(guān)，對(duì)于圓柱面： 57.127.12/4 ， (其中， 是摩擦系數(shù)，對(duì)于靜摩擦且無(wú)潤(rùn)滑時(shí)，銅對(duì)青銅取 為 0.1 0.15，銅對(duì)鑄鐵取 18.0 0.3)。 4、驅(qū)動(dòng)裝置的選 取 選擇哪一種驅(qū)動(dòng)裝置，要根據(jù)上料機(jī)構(gòu)的工作要求，性能規(guī)范，控制功能，維護(hù)的復(fù)雜程度，運(yùn)動(dòng)的功耗，性能與價(jià)格比以及現(xiàn)有條件等綜合因素加以考慮。目前主要有三類(lèi)驅(qū)動(dòng)裝置可供選擇，分別為液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、電力驅(qū)動(dòng)。 (1)液壓驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn) 功率質(zhì)量比大，即在同等功率下，液壓裝置的體積小，質(zhì)量??；無(wú)極調(diào)速；工作平穩(wěn)，與電器裝置配合，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操縱和自動(dòng)控制；易于過(guò)載保護(hù)；標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度較高，通用性好，便于選擇使用，縮短設(shè)計(jì)、制造周期 6。 (2)氣壓驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn) 氣壓傳動(dòng)使用的壓縮空氣取自大氣，無(wú)傳動(dòng)介 質(zhì)成本。將用過(guò)的氣體直接排入大氣，不會(huì)污染環(huán)境；壓縮空氣的工作壓力較低，對(duì)元件材料和制造精度的要求較低；空氣的黏度很小，在管路流動(dòng)過(guò)程中的壓力損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于液壓傳動(dòng)，壓縮空氣便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)程傳輸；使用方便、安全、維護(hù)簡(jiǎn)單。 (3)電力驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn) 可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度 ,從而達(dá)到調(diào)速的目的 .誤差不會(huì)長(zhǎng)期積累 ,控制性能好 .與其它驅(qū)動(dòng)相比 ,電力驅(qū)動(dòng)是系統(tǒng)性與通用性最強(qiáng)的 ,它還是一種無(wú)污染的清潔能源 ,它的低成本和使用上的方便都是其他方式無(wú)法比擬的。 通過(guò)分析各類(lèi)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)，充分論證合理性 、可行性、經(jīng)濟(jì)性及可靠性后，最終選用氣壓驅(qū)動(dòng) 7。 5、氣缸的設(shè)計(jì) (1)負(fù)載率的概念 負(fù)載率 Q=氣缸實(shí)際負(fù)載 /氣缸理論輸出力 其中 Q 是一個(gè)選擇值，與氣缸的負(fù)載性能、密封狀況及運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。其選取原則是速度愈小， Q 值越大，反之則小。對(duì)于慣性負(fù)載和以下等速度運(yùn)動(dòng)的氣缸 Q 值選取 0.5 較合適，當(dāng)系統(tǒng)對(duì)氣缸無(wú)確定速度要求時(shí)， Q 值取 0.8，氣缸高速運(yùn)動(dòng)時(shí) Q 值一般為 0.35 以下。確定了氣缸負(fù)載率 Q，即可確定氣缸的理