圍板包裝箱自動生產(chǎn)線上料與拼接裝置設(shè)計論文

編號 無錫 太湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目： 圍板包裝箱的自動生產(chǎn)線上料 與拼接裝置設(shè)計 信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動化 專業(yè) 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： （職稱： 副教授 ） （職稱： ） 2013年 5月 15日 無錫 太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） 圍板包裝 箱的自動生產(chǎn)線上料與拼接裝置設(shè)計 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機(jī)械 95 學(xué) 號： 0923221 作者姓名： 2013 年 5 月 15 日 II 摘 要 現(xiàn)如今，隨著自動化設(shè)備的普及，人工生產(chǎn)的效率相對來說越來越低，圍板包裝箱的生產(chǎn)還未開發(fā)出全自動化的設(shè)備。針對工廠內(nèi)圍板包裝箱的生產(chǎn)效率較低以及工人勞動強(qiáng)度較大的問題，通過對原有圍板箱生產(chǎn)工藝的分析以及生產(chǎn)企業(yè)的走訪調(diào)查和相關(guān)數(shù)據(jù)的搜集整理研究 ,提出了一種自動化生產(chǎn)圍板包裝箱的側(cè)板的方法。先進(jìn)行木板的自動上料，然后在木板的側(cè)面進(jìn)行打孔，打孔后以木銷拼接技術(shù)為基礎(chǔ)，將兩塊木板進(jìn)行拼接，使木材長度可不受樹木生長高度和 木料長短的限制 ,達(dá)到短材長用。其中，生產(chǎn)節(jié)拍各機(jī)構(gòu)的時間盡量保持相同，木銷的自動上料采用自重式的送料裝置，機(jī)架采用框架式結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)為 PLC控制系統(tǒng)。新型生產(chǎn)線的應(yīng)用極大地提高了勞動生產(chǎn)率，填補(bǔ)木工機(jī)械在木材橫向拼接方面的空白 ,能夠大幅度降低生產(chǎn)成本 ,節(jié)約勞動力 ,使用自動線產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 ,增強(qiáng)了產(chǎn)品的市場競爭力。 關(guān)鍵詞 : 圍板箱；上料；拼接；自動生產(chǎn)線 III Abstract Nowadays, with the popularity of automation equipment, artificial production efficiency is relatively lower, the coaming packaging has not developed a fully automated production equipment. Against the coaming packaging within the plant production efficiency is low and the worker labor intensity big problems, through the analysis of the original coaming box production technology and production enterprise of visiting survey and collect related data research, put forward a automated production coaming packing method of side panel. For the automatic feeding of the board first, and then in the side of the board to punch, punch pin with wood after splicing technology as the foundation, will be joining together two pieces of wood, the wood length is not limited by height and timber tree growth length, long to short of material. Among them, the production tempo agencies try to keep the same time, wooden pins gravity type of feed device for the automatic feeding, frame adopts frame type structure, the control system for PLC control system. New production line application greatly improved labor productivity, fill the blank of the woodworking machinery in the field of wood transverse splices, can greatly reduce the production cost, labor saving, using automatic line products stable quality, enhance the market competitiveness of products. Key words:boarding box；On the material；splicing；automatic production line V 目 錄 摘 要 . II ABSTRACT .III 目 錄 .V 1 緒論 . 1 1.1 本課題的 設(shè)計 內(nèi)容和意義 . 1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 . 1 2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 7 2.1 圍板的參數(shù)（單位： MM） . 7 2.2 自動線生產(chǎn)流程 . 7 2.3 生產(chǎn)節(jié)拍的確定 . 8 2.4 機(jī)架結(jié)構(gòu)的確定 . 9 2.5 控制系統(tǒng)的確定 . 9 3 木板上料裝置的設(shè)計 . 11 3.1 木板上料裝置的要求 . 11 3.2 木板上料的流程 . 11 3.3 升降臺的設(shè)計 . 11 3.3.1 運動學(xué)分析 . 11 3.3.2 動力學(xué)分析 . 12 3.4 過渡輥臺設(shè)計 . 12 3.4.1 過渡輥臺設(shè)計要求 . 12 3.4.2 過渡輥臺結(jié)構(gòu) . 12 3.4.3 過渡輥臺的尺寸參數(shù)計算 . 13 3.5 計算送料缸的受力 . 16 4 鉆孔裝置設(shè)計 . 17 4.1 鉆孔工作臺的總體設(shè)計 . 17 4.2 液壓自動鉆孔機(jī)的設(shè)計 . 17 4.2.1 主軸的設(shè)計 . 17 4.2.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計 . 18 VI 4.2.3 電動機(jī)的選取 .19 4.2.4 傳動比的分配 .21 4.2.5 齒輪傳動系統(tǒng) .23 4.3 鉆孔工序控制系統(tǒng)的設(shè)計 .26 5 木銷上料裝置設(shè)計 .29 5.1 木銷自動上料裝置的選擇 .29 5.2 木銷自動上料裝置的改進(jìn) .29 6 拼接裝置設(shè)計 .33 6.1 拼接的總體設(shè)計方案 .33 6.2 拼接工序的定位 .33 6.3 拼接工序的具體設(shè)計 .33 7 結(jié)論與展望 .35 7.1 結(jié)論 .35 7.2 展望 .35 致 謝 .37 參考文獻(xiàn) .38 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線上料與拼接裝置設(shè)計 1 1 緒論 1.1 本課題的 設(shè)計 內(nèi)容和意義 隨著我國木材深加工業(yè)的發(fā)展 ,木材拼接生產(chǎn)工藝技術(shù)逐漸得到了廣泛的應(yīng)用 ,而國外的木材拼接設(shè)備也在我國許多木材生產(chǎn) 企業(yè)中大量運用。特點是使木材長度可不受樹木生長高度和木料長短的限制 ,達(dá)到短材長用 1。然而目前國內(nèi)市場上尚未有專門用于圍板箱這種能有效利用短材的側(cè)板的拼接自動機(jī)械或者自動線 ,這不得不說是木材拼接應(yīng)用領(lǐng)域一個較大的缺憾。 圍板箱的結(jié)構(gòu)： 圍板箱是配合托盤使用的可折疊可拆卸的木箱 ,由托盤、箱體、箱蓋組成。常見的是四角圍板箱和六角圍板箱兩種 ,即分別由 4塊實木側(cè)板和 6塊實木側(cè)板通過鉸鏈連接而成 ,見圖 1.1,可對折疊和對角折疊 ,容易拆開和安裝 ,循環(huán)利用率高 ,可以根據(jù)內(nèi)置產(chǎn)品的高度來增添圍板的層數(shù)。 圍板箱的優(yōu)點： 1圍板箱的長、寬根據(jù)托盤的尺寸確定，使用層數(shù)可根據(jù)承載物的高度來決定，最大限度地提高箱體空間的利用率。 2由于無釘化作業(yè)，顯著地降低了工人在裝卸過程中發(fā)生工傷的風(fēng)險。 3不存在因箱體的部分損壞而令整箱報廢的情況，對于同一尺寸，可實現(xiàn)完全互換使用。 4運輸時可將圍板折疊為雙層或四層相連接的木板結(jié)構(gòu)擺放在托盤上，大大地減少貯運體積，有效的降低運輸成本。 在循環(huán)包裝系統(tǒng)里，方便靈活的圍板箱有著無可比擬的優(yōu)勢。這是一種標(biāo)準(zhǔn)的物流器具，損壞的頂蓋與側(cè)板很容易進(jìn)行替換，整體循環(huán)包裝系統(tǒng)的投資比較低廉，而使用壽命則可達(dá)十年之久這也是一種可靠的堅固的可以折疊的包裝系統(tǒng)。由于裝箱的靈活性、對裝載物的適應(yīng)性和重復(fù)使用性 ,圍板箱被廣泛運用于機(jī)械、化工、電子、五金以及其他領(lǐng)域 ,此外還具有傳統(tǒng)木箱不具備的很多優(yōu)點 ,因而這種產(chǎn)品在國外也特別受歡迎 ,運用也很普遍。 常見的圍板木箱的實木側(cè)板是由整板組成 ,原材料資源相對較少 ,價格較貴 ,造成生產(chǎn)成本很高 ；江蘇某公司在滿足工藝強(qiáng)度要求的情況下使用拼接板工藝 ,使用兩塊窄板通過木銷拼接的方式進(jìn)行拼接?，F(xiàn)今的拼接工藝主要是手工作業(yè) ,整個拼接區(qū)有工人 10名 ,每天每人拼接板 500片。在此種工藝條件 下一般能節(jié)約成本 33%,但是生產(chǎn)效率并不是很高。在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)環(huán)境下 ,開發(fā)圍板箱的實木側(cè)板拼接自動線具有重大的意義 ,填補(bǔ)木工機(jī)械在木材橫向拼接方面的空白 ,能夠大幅度降低生產(chǎn)成本 ,節(jié)約勞動力 ,使用自動線產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 ,增強(qiáng)了產(chǎn)品的市場競爭力 ,在此特開發(fā)設(shè)計圍板包裝箱的自動生產(chǎn)線上料與拼接裝置設(shè)計。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 在 20世紀(jì) 50年代前，機(jī)械制造業(yè)推行的是“剛性”生產(chǎn)模式，自動化程度低，基本上是“一個工人，一把刀，一臺機(jī)床”，導(dǎo)致勞動生產(chǎn)率低下，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定；為提高效率和自動 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 圖 1.1 常見的圍板形狀 化程度，采用少品種、大批量的做法，強(qiáng)調(diào)的是“規(guī)模效益”，以實現(xiàn)降低成本和提高質(zhì)量的目的。在 20世紀(jì) 70 年代，主要通過改善生產(chǎn)過程管理來進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本。 從 20 世紀(jì) 80 年代起，我國開始實行改革開放政策，引進(jìn)西方的先進(jìn)制造技術(shù)，同時與西方國家解除與廣泛的合作。機(jī)械制造裝備中較多的采用了數(shù)控機(jī)床，機(jī)器人，柔性制造單元和系統(tǒng)等高技術(shù)的集成，來滿足產(chǎn)品個性化和多樣化的要求，以滿足社會各類消費群體的不同要求。機(jī)械制造裝備普遍具有“柔性化”、“自動化”和“精密化”的特點，以便更好地適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)的需要 ，適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)和經(jīng)常更新品種的需要。隨著計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)的飛速發(fā)展，這些高新技術(shù)也被廣泛的應(yīng)用于制造業(yè)的各個領(lǐng)域，加速了制造業(yè)的發(fā)展和變革進(jìn)程。 制造業(yè)是國名經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，也是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的載體及使其轉(zhuǎn)化為規(guī)模生產(chǎn)力的工具與橋梁。裝備制造業(yè)是一個國家綜合制造能力的集中體現(xiàn)，重大裝備研制能力是衡量一個國家工業(yè)化水品和綜合國力的重要標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在，我國正值“十一五”建設(shè)期間，國家將振興裝備制造業(yè)作為推進(jìn)工業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級的主要內(nèi)容。按照立足科學(xué)發(fā)展，著力自主創(chuàng)新、完善體制機(jī)制 、促進(jìn)社會和諧的總思路，組織實施國家自主創(chuàng)新能力建設(shè)規(guī)劃和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，大力加強(qiáng)自主創(chuàng)新支撐體系建設(shè)，著力推進(jìn)重大產(chǎn)業(yè)技術(shù)與裝備的自主研發(fā)，實現(xiàn)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)由大到強(qiáng)的轉(zhuǎn)變，全面提升我國全面提升我國的自主創(chuàng)新能力和國際競爭力，為調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式，實現(xiàn)全面建設(shè)小康社會的奮斗目標(biāo)奠定堅實基礎(chǔ)。 二十世紀(jì) 20 年代，隨著 汽車 、 滾動軸承 、小型電動機(jī)和縫紉機(jī)等工業(yè)發(fā)展，機(jī)械制造中開始出現(xiàn)自動線 2，最早出現(xiàn)的是組合機(jī)床自動線。在二十世紀(jì) 20 年代之前，首先是在汽車工業(yè)中出現(xiàn)了流水生產(chǎn)線和半自動生產(chǎn)線，隨后發(fā)展成為自動線。第二次世界大戰(zhàn)后，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家的機(jī)械制造業(yè)中，自動線的數(shù)目急劇增加 。 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線上料與拼接裝置設(shè)計 3 條件優(yōu)點 ： 采用自動線進(jìn)行生產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)有足夠大的產(chǎn)量；產(chǎn)品設(shè)計和工藝應(yīng)先進(jìn)、穩(wěn)定、可靠，并在較長時間內(nèi)保持基本不變。在大批、大量生產(chǎn)中采用自動線能提高勞動生產(chǎn)率，穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動條件，縮 減 生產(chǎn) 占地面積，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，保證生產(chǎn)均衡性，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 步驟 ： 1先確定節(jié)拍時間：不論何種制品，皆在其必須完成的恰好時間內(nèi)制造。 2單位流程：只針對一項產(chǎn)品，進(jìn)行單位配件的搬運、裝配、加工及素材的領(lǐng)取。 3先導(dǎo)器：制作以目視即能了解節(jié)拍時間的裝置。 4 U字型生產(chǎn)線：將設(shè)備依工程順序逆時針排列，并由一人負(fù)責(zé)出口及入口。 5 AB 控制： 只有當(dāng)后工程無產(chǎn)品，而前工程有產(chǎn)品的情形，才進(jìn)行工程。 6燈號：傳達(dá)生產(chǎn)線流程中產(chǎn)品異狀的裝置。 7后工程領(lǐng)?。荷a(chǎn)線的產(chǎn)品要因應(yīng)后工程的需求。 意義 ： 自動生產(chǎn)線在無人干預(yù)的情況下按規(guī)定的程序或指令自動進(jìn)行操作或控制的過程，其目標(biāo)是 “ 穩(wěn)，準(zhǔn)，快 ” 。自動化技術(shù)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、科學(xué)研究、交通運輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)和家庭等方面。采用自動生產(chǎn)線不僅可以把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣、危險的工作環(huán)境中解放出來，而且能擴(kuò)展人的器官功能，極大地提高勞動生產(chǎn)率，增強(qiáng)人類認(rèn) 識世界和改造世界的能力。 應(yīng)用范圍 : 機(jī)械制造業(yè)中有鑄造、鍛造、沖壓、熱處理、焊接、切削加工和機(jī)械裝配等自動線，也有包括不同性質(zhì)的工序，如毛坯制造、加工、裝配、檢驗和包裝等的綜合自動線。 切削加工自動線在機(jī)械制造業(yè)中發(fā)展最快、應(yīng)用最廣。主要有：用于加工箱體、殼體、雜類等零件的組合機(jī)床自動線；用于加工軸類、盤環(huán)類等零件的，由通用、專門化或?qū)Ｓ米詣訖C(jī)床組成的自動線；旋轉(zhuǎn)體加工自動線；用于加工工序簡單小型零件的轉(zhuǎn)子自動線等。 設(shè)備聯(lián)結(jié) : 自動線中設(shè)備的聯(lián)結(jié)方式有剛性聯(lián)接和柔性聯(lián)接兩種。在剛性聯(lián)接自 動線中，工序之間沒有儲料裝置，工件的加工和傳送過程有嚴(yán)格的節(jié)奏性。當(dāng)某一臺設(shè)備發(fā)生故障而停歇時，會引起全線停工。因此，對剛性聯(lián)接自動線中各種設(shè)備的工作可靠性要求高。 在柔性聯(lián)接自動線中，各工序 (或工段 )之間設(shè)有儲料裝置，各工序節(jié)拍不必嚴(yán)格一致，某一臺設(shè)備短暫停歇時，可以由儲料裝置在一定時間內(nèi)起調(diào)劑平衡的作用，因而不會影響其他設(shè)備正常工作。綜合自動線、裝配自動線和較長的組合機(jī)床自動線常采用柔性聯(lián)接。 傳送系統(tǒng) : 自動線的工件傳送系統(tǒng)一般包括機(jī)床上下料裝置、傳送裝置和儲料裝置。在旋轉(zhuǎn)體加工自動線中，傳送 裝置包括重力輸送式或強(qiáng)制輸送式的料槽或料道，提升、轉(zhuǎn)位和分配裝置等。有時采用機(jī)械手完成傳送裝置的某些功能。在組合機(jī)床自動線中當(dāng)工件有合適的輸送基面時，采用直接輸送方式，其傳送裝置有各種步進(jìn)式輸送裝置、轉(zhuǎn)位裝置和翻轉(zhuǎn)裝置無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 等對于外形不規(guī)則、無合適的輸送基面的工件，通常裝在隨行夾具上定位和輸送，這種情況下要增設(shè)隨行夾具的返回裝置。 控制系統(tǒng) : 自動線的控制系統(tǒng)主要用于保證線內(nèi)的機(jī)床、工件傳送系統(tǒng)，以及輔助設(shè)備按照規(guī)定的工作循環(huán)和聯(lián)鎖要求正常工作，并設(shè)有故障尋檢裝置和信號裝置。為適應(yīng)自動線的調(diào)試和正常運行的 要求，控制系統(tǒng)有三種工作狀態(tài)：調(diào)整、半自動和自動。在調(diào)整狀態(tài)時可手動操作和調(diào)整，實現(xiàn)單臺設(shè)備的各個動作；在半自動狀態(tài)時可實現(xiàn)單臺設(shè)備的單循環(huán)工作；在自動狀態(tài)時自動線能連續(xù)工作。 控制系統(tǒng)有 “ 預(yù)停 ” 控制機(jī)能，自動線在正常工作情況下需要停車時，能在完成一個工作循環(huán)、各機(jī)床的有關(guān)運動部件都回到原始位置后才停車。自動線的其他輔助設(shè)備是根據(jù)工藝需要和自動化程度設(shè)置的，如有清洗機(jī)工件自動檢驗裝置、自動換刀裝置、自動捧屑系統(tǒng)和集中冷卻系統(tǒng)等。為提高自動線的生產(chǎn)率，必須保證自動線的工作可靠性。影響自動線工作可靠性的 主要因素是加工質(zhì)量的穩(wěn)定性和設(shè)備工作可靠性。自動線的發(fā)展方向主要是提高生產(chǎn)率和增大多用性、靈活性。為適應(yīng)多品種生產(chǎn)的需要，將發(fā)展能快速調(diào)整的可調(diào)自動線。 發(fā)展前景 : 數(shù)字控制 機(jī)床 、工業(yè)機(jī)器人和電子計算機(jī)等技術(shù)的發(fā)展，以及成組技術(shù)的應(yīng)用，將使自動線的靈活性更大，可實現(xiàn)多品種、中小批量生產(chǎn)的自動化。多品種可調(diào)自動線，降低了自動線生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)批量，因而在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，并向更高度自動化的柔性制 造系統(tǒng)發(fā)展。 維修保養(yǎng) : 自動生產(chǎn)線節(jié)省了大量的時間和成本，在工業(yè)發(fā)達(dá)的城市，自動生產(chǎn)線的維修成為熱點。自動生產(chǎn)線維修主要靠操作工與維修工來共同完成。 自動生產(chǎn)線維修的兩大方法 : 同步修理法：再生產(chǎn)當(dāng)中，如發(fā)現(xiàn)故障盡量不修，采取維持方法。使生產(chǎn)線繼續(xù)生產(chǎn)到星期天，集中維修工，操作工，對所有問題，同時修理。設(shè)備在星期一正常全線生產(chǎn)。 分部修理法：自動生產(chǎn)線如有較大問題，修理時間較常。不能用同步修理法。這時利用星期天，集中維修工，操作工對某一部分，進(jìn)行修理。待到下個星期天，對另一部分進(jìn)行修理。保 證自動生產(chǎn)線在工作時間不停產(chǎn)。另外，在管理中盡量采用予修的方法。在設(shè)備中安裝計時器，記錄設(shè)備工作時間，應(yīng)用磨損規(guī)律，來予測易損件的磨損，提前更換易損件，可以把故障以前消滅。保證生產(chǎn)線滿負(fù)荷生產(chǎn)。 自動生產(chǎn)線的保養(yǎng) : 電路、氣路、油路及機(jī)械傳動部位 (如導(dǎo)軌等 )班前班后要檢查、清理 ；工作過程要巡檢，重點部位要抽檢，發(fā)現(xiàn)異樣要記錄，小問題班前班后處理 (時間不長 )，大問題做好配件準(zhǔn)備；統(tǒng)一全線停機(jī)維修，做好易損件計劃，提前更換易損件，防患于未燃 。 在國內(nèi)，圍板箱是一款可反復(fù)循環(huán)使用的新型包裝，適用于緊固件 、金屬球、沖壓件等不規(guī)則產(chǎn)品的包裝，是出口到歐洲的產(chǎn)品包裝的不二選擇。圍板箱基本以木板為主要材料，圍板包裝箱自動生產(chǎn)線上料與拼接裝置設(shè)計 5 側(cè)板大多數(shù)都是采用模板或者大板制作，使得材料的選取過于苛刻，而且成本比較高。圍板箱的生產(chǎn)也主要以人工為主，木板加工以半自動化為主。 而國外，德國 KTP 公司可以說是制造圍板箱的代表，經(jīng)過其幾代人的努力，現(xiàn)今已經(jīng)研制出了可折疊式塑料圍板箱（見圖 1.2）。其生產(chǎn)方式也采用了全自動化的生產(chǎn)線模式，箱子規(guī)格也都已經(jīng)基本標(biāo)準(zhǔn)化，方便統(tǒng)一規(guī)格生產(chǎn)。 圖 1.2 國外先進(jìn)的圍板箱 從國內(nèi)外發(fā)展情況來看，國內(nèi)外的圍板箱生產(chǎn)具 有以下的優(yōu)缺點： （ 1）在國內(nèi)，圍板箱的規(guī)格可以根據(jù)買家的要求來制定，比較方便靈活；在國外，圍板箱的規(guī)格趨于標(biāo)準(zhǔn)化，方便一體化生產(chǎn)，銷售，物流規(guī)格可漸漸統(tǒng)一，適應(yīng)以后的發(fā)展前景。 （ 2）在國內(nèi)，圍板箱各部分不存在因箱體的部分損壞而令整箱報廢的情況，對于同一尺寸，可實現(xiàn)完全互換使用；在國外，部分圍板箱已經(jīng)趨于一體化，防水，防塵，全面保護(hù)物品，存儲較方便。 （ 3）在國內(nèi)，使用木板為主材料，成本低廉；在國外，開始使用可完全回收利用的塑料，從而減少樹木的砍伐，保護(hù)環(huán)境。 （ 4）在國內(nèi) ，圍板箱的生產(chǎn)方式采取以半自動化為主，有訂單再生產(chǎn)的方式；在國外，圍板箱的生產(chǎn)方式采取全自動化生產(chǎn)線的模式。 總的來說，國外的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)模式是可以借鑒的，但由于國內(nèi)基本情況的限制，所以在國內(nèi)圍板箱的基本材料還是以木板為主材料。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線上料與拼接裝置設(shè)計 7 2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.1 圍板的參數(shù)（單位： mm） 長木板的參數(shù)： 拼接前：長 =600，寬 =60，高 =10 拼接后：長 =600，寬 =120，高 =10 短木板的參數(shù)： 拼接前：長 =400，寬 =60，高 =10 拼接后；長 =400，寬 =120，高 =10 木銷參數(shù)：長 =60，直徑 =6 長板木板打孔位置見圖 2.1，從右邊往左，依次打孔，第一個孔距離邊是 100，再往右依次 200 打兩個孔，孔的直徑為 6。短板打孔也是如此，但是只打兩個孔。 圖 2.1 木板孔的位置 2.2 自動線生產(chǎn)流程 由于所加工的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較簡單由于所要加工的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較簡單 ,工位較少 ,采 用直線型同步順序組合自動線 ,各自動機(jī)用傳送工件裝置連接起來 ,以一 定的生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行生產(chǎn) ,無儲存裝置 ,自動線前端設(shè)置料倉，這樣生產(chǎn)率較高，產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定。流程圖見圖2.2。 圖 2.2 生產(chǎn)線流程 整個自動生產(chǎn)線的前方為自動上料裝置，自動上料裝置采用升降機(jī)構(gòu)用水平推料方式推最上面一塊板。上料輸送機(jī)將堆垛木板的托盤送至升降機(jī)并將空托盤帶回，升降機(jī)帶動托盤上升到指定高度，推板機(jī)將一層木板從升降機(jī)上推至過渡輥臺并逐疊將木板推入鉆孔工序。推板機(jī)推板時，過渡輥臺將升降機(jī)上的非動作層木板擋??；每當(dāng)推板機(jī)將一層木板推走，升降機(jī)就帶動托盤上升到指定高度，等待推板機(jī)推動 下一層木板。木板推出后會到達(dá)鉆孔工作臺，鉆孔工作臺上方的壓緊塊在氣缸的推動下壓緊木板從木板的側(cè)面進(jìn)行鉆孔，鉆孔工位完成后，由步進(jìn)電機(jī)控制輸送帶，讓木板繼續(xù)縱向移動，進(jìn)入拼接工位。到達(dá)位置后，上方輥子往下壓，并進(jìn)行逆時針運動，下方的輥子進(jìn)行順時針運動，夾住木板使木板順利的進(jìn)入到拼接工位。與此同時，在輥子夾住木板時，前方鉆孔工作臺上的壓緊裝置張開，并且退回起始位置 。 自動上料 定位鉆孔 木銷拼接 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 拼接裝置包括木銷的上料和木板的橫向側(cè)壓。在圖 2.3 內(nèi)，主要畫出了木銷自動上料的裝置，料斗下部的一排木銷通過帶槽滾筒旋轉(zhuǎn) ,不僅可以將木銷 逐根分離供給 ,而且還能防止木銷出現(xiàn)卡住的情況。料斗下方，設(shè)置有槽式上料器，上料器有三個容納木銷的的槽，接受從料斗落下的木銷。不僅有上料的作用，還有定位的作用，當(dāng)木銷向左運動時，木銷會被送到與木板對應(yīng)的孔的位置。木銷具體的拼接如圖 2.4 所示，當(dāng)木銷被送到對應(yīng)位置的時候，木板由于側(cè)面的氣缸提供的側(cè)壓力進(jìn)行橫向運動，從而進(jìn)行拼接。 為了使工件加工后符合圖紙的技術(shù)要求，就必須保證工件的加工精度。這樣就要求我們在安裝夾緊工件時不但要保證工件的位置正確，而且要保證工件的位置準(zhǔn)確，并使工件在整個加工過程中始終保持這一正確 位置，以便消除任何影響工件加工精度的移動或轉(zhuǎn)動的自由度，確保工件的尺寸精度和位置精度。工件的專用夾具就是根據(jù)工件加工的特定工序而設(shè)計，安裝時只要工件靠牢夾具的定位元件，并用夾緊機(jī)構(gòu)將其夾緊就可迅速可靠地保證工件占有正確的位置。 圖 2.3 拼接工序 2.3 生產(chǎn)節(jié)拍的確定 生產(chǎn)線的節(jié)拍是指連續(xù)完成相同的兩個產(chǎn)品之間的間隔時間。即指完成一個產(chǎn)品所需的平均時間。生產(chǎn)工藝平衡即是對生產(chǎn)的全部工序進(jìn)行平均化，調(diào)整各作業(yè)負(fù)荷，以使各作業(yè)時間盡可能相近。通過平衡生產(chǎn)線，可以提高操作者及設(shè)備的工作效率；可以減少 單間產(chǎn)品的工時消耗，降低成本；可以減少工序的在制品，真正實現(xiàn)有序流動；可以在平衡的生產(chǎn)線基礎(chǔ)上實現(xiàn)單元生產(chǎn)，提高生產(chǎn)應(yīng)變能力，應(yīng)對市場變化。 生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍 it可根據(jù)公式（ 2.1）計算圍板包裝箱自動生產(chǎn)線上料與拼接裝置設(shè)計 9 160NTti (2.1) 式中， T 為年基本工時，一般規(guī)定，按一班制工作時為 2360h/年，按 兩班制工作時為 4650h/年； 1 為復(fù)雜系數(shù)，一般取 0.65-0.85，復(fù)雜的生產(chǎn)線因故障導(dǎo)致開工率低些，應(yīng)取低值，簡單的生產(chǎn)線則取高值； N 為生產(chǎn)線加工工件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件數(shù) /年）。 ppqnN 211 （ 2.2） 式中， q 為產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺數(shù) /年）； n 為每臺產(chǎn)品所需生產(chǎn)線加工的工件數(shù)量（件 數(shù) /臺）；p1為備品率； p2 為廢品率。 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)及自動線形式 ,按照工件傳送的平穩(wěn)性的原則確定圍板的實木側(cè)板拼接自動線的生產(chǎn)節(jié)拍為 3 部分 :自動上料、定位鉆孔和木銷拼接 ,在時間上確保上料、鉆孔、拼接各部分耗時相等 ,使自動線的生產(chǎn)率達(dá)到最大化 3。 2.4 機(jī)架結(jié)構(gòu)的確定 考慮到生產(chǎn)工藝要求及廠房面積 ,圍板的實木側(cè)板拼接自動線有效工作高度設(shè)計在 1 m,長度控制在 3 m以內(nèi)。為了縮短自動線的長度 ,考慮推送機(jī)構(gòu)的氣缸放在工作臺下面 ,同時安裝放大行程機(jī)構(gòu) ,縮短氣缸的行程 ,從而縮短自動線的長度。機(jī)架、料倉 、氣缸架均采用型材組焊的形式拼成框架式結(jié)構(gòu) 4。 2.5 控制系統(tǒng)的確定 控制部分經(jīng)比較選擇 PLC控制 5。若用單片機(jī)控制 ,單片機(jī)的制造工藝決定了其對工作環(huán)境要求較高。當(dāng)單片機(jī)運行一定時間后 ,元器件工作會出現(xiàn)不穩(wěn)定 ,可靠性差等情況。當(dāng)用其驅(qū)動步進(jìn)控制器時就會出現(xiàn)丟步和失步的情況 ,從而影響加工送料精度 ；若采用電氣控制，電路將十分復(fù)雜，成本較高，有點大材小用 ；而 PLC控制 ,結(jié)構(gòu)較簡單 ,成本也不高 ,尺寸精度也能滿足要求。 PLC是專為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)計的控制器件 ,具有功能強(qiáng) ,應(yīng)用面廣的等諸多優(yōu)點。由于采取 了先進(jìn)的抗干擾技術(shù) ,即便在較差的環(huán)境下工作 PLC也具有很強(qiáng)的可靠性 6。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線上料與拼接裝置設(shè)計 11 3木板上料裝置的設(shè)計 3.1 木板上料裝置的要求 機(jī)床上下料裝置是將待加工工件送到機(jī)床上的加工位置和將已加工工件從加工位置取下的自動或半自動機(jī)械裝置，又稱工件自動裝卸裝置。大部分機(jī)床上下料裝置的下料機(jī)構(gòu)比較簡單，或上料機(jī)構(gòu)兼有下料功能，所以機(jī)床的上下料裝置也常被簡稱為上料裝置。按照自動化程度，機(jī)床的上下料裝置分為人工上下料裝置和自動 上下料裝置兩類。人工上下料通常借助傳送滾道或起重機(jī)等設(shè)施，通過人工操作進(jìn)行機(jī)床的上下料，主要適用于單件小批生產(chǎn)或大型外形復(fù)雜的工件。相反，在大批量的生產(chǎn)重，為了提高生產(chǎn)效率、降低勞動強(qiáng)度，通常采用自動化的上下料裝置，如料倉式，料斗式或機(jī)器人等。而我所設(shè)計的是自動化的上下料裝置。 機(jī)床的上料裝置的設(shè)計原則： （ 1）上下料時間要符合生產(chǎn)節(jié)拍的要求，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)率。 （ 2）上下料工作力求平穩(wěn)，盡量減少沖擊，避免工件產(chǎn)生變形或損壞。 （ 3）上下料裝置要盡可能結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，維護(hù)方便。 （ 4）上下料裝置 應(yīng)有一定的結(jié)構(gòu)范圍，盡可能地滿足各種不同工件的上下料需求。 3.2 木板上料的流程 木板上料裝置主要是由上料輸送機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、推板機(jī)構(gòu)、過渡輥臺四部分組成其工作流程如圖 3.1所示。上料輸送機(jī)將堆垛木板的托盤送至升降機(jī)并將空托盤帶回，升降機(jī)帶動托盤上升到指定高度，推板機(jī)將一層木板從升降機(jī)上推至過渡輥臺并逐疊將木板推入鉆孔工序。推板機(jī)推板時，過渡輥臺將升降機(jī)上的非動作層木板擋?。幻慨?dāng)推板機(jī)將一層木板推走，升降機(jī)就帶動托盤上升到指定高度，等待推板機(jī)推動下一層木板。 圖 3.1上料裝置 3.3 升降 臺的設(shè)計 3.3.1 運動學(xué)分析 該木板上料機(jī)升降裝置為雙層結(jié)構(gòu) ,每一層的結(jié)構(gòu)、運動特性和受力特點完全相同。為簡化計算所以取單層結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析 ,其運動簡圖如圖 3.1.2 所示。由圖 3.1.2 可知 :驅(qū)動力 F作用在 D 處 , A 點速度垂直向上 ,記為 hV, D 點速度水平向左 ,記為 lV。此機(jī)構(gòu)為平面機(jī)構(gòu) ,分析速度時可用速度瞬心法求解。記 AD、 BC 桿長均為 L,AC 桿的瞬心角速度為 ,AC 的瞬心為 B 點。 所以 A 點的運動速度為 半成品木板堆 托盤 輸送機(jī)構(gòu) 推板機(jī)構(gòu) 升降臺 過度輥臺 鉆孔工序 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 cosLVh （ 3.1） D 點的速度為 tgVLV hl s in （ 3.2） 由此可知 , D 點水平速度 l如果保持定速 ,則 AB 的升降速度 hV與 有關(guān)。而若使 AB 的升降速度 hV為勻速 ,則水平傳動速度 lV應(yīng)為可調(diào)速度。 下面以該上料機(jī)采用的升降機(jī)構(gòu)為例分析計算。已知參數(shù) :單層行程 mmh 500 ,最低位置101 ,最高位置502 。由式 (3.2)可知 : (1)當(dāng) A 取最小值 10時 , hV為最大值 5.671 lV； (2)當(dāng) A 取最大值 50時 , h為最小值 0.840 l。 又由)sin(sin 12 Lh可以計算出 L=844.6mm,即 AD、 BC 桿的長度均為 844.6mm。 3.3.2 動力學(xué)分析 仍然以單層機(jī)構(gòu)為研究對象 ,假設(shè)其中的各約束為理想約束。已知載荷力 Q,水平推力F。根據(jù)虛位移原理 ,作用于該質(zhì)點系的所有主動力在任何虛位移中所做的虛功之和為零。即 0)( ziizyiiyxiix FFF （ 3.3） 由圖 2 可得 s inc o s0LyqLxFQF yQXF （ 3.4） 變分計算得 s inLxF （ 3.5） cosLyQ 將式 (3.5)代入式 (3.4)并整理得 QctgF 由此可知載荷 Q、角度 與水平驅(qū)動力 F 的關(guān)系。 3.4 過渡輥臺設(shè)計 3.4.1 過渡輥臺設(shè)計要求 在木板自動上料系統(tǒng)中，過渡輥臺是銜接升降機(jī)、推板機(jī)和翻板輸送機(jī)的橋梁，應(yīng)滿足木板貯放和準(zhǔn)確推擋非動作層木板兩大基本功能。對貯放功能 的設(shè)計要求主要是應(yīng)具有足夠的承載能力、保證小摩擦阻力和對木板導(dǎo)向。而對準(zhǔn)確推擋非動作層木板功能的設(shè)計要求則主要是針對能防止木板堆垛傾斜情況以及保證足夠的剛度。 3.4.2 過渡輥臺結(jié)構(gòu) 由過渡輥臺的設(shè)計要求可知，過渡輥臺應(yīng)由機(jī)架、輥臺和擋板裝置組成。機(jī)架采用焊接式，其上安裝導(dǎo)向板為木板移動導(dǎo)向；輥臺采用輥子組合而成，用于貯放木板并配合推板機(jī)推板；擋板裝置是過渡輥臺的核心部分之一，用于推擋升降機(jī)上的非動作層木板。圍板包裝箱自動生產(chǎn)線上料與拼接裝置設(shè)計 13 圖 3.1.2升降臺簡圖 3.4.3 過渡輥臺的尺寸參數(shù)計算 過渡輥臺的傳輸 方式有以下幾種：（ 1）牽引鏈條傳動式 :其缺點是傳動噪音大 ,且輸送機(jī)線路在水平面內(nèi)彎曲半徑大。（ 2）電動輥子式 :其缺點是要實現(xiàn)積放功能要有復(fù)雜的電氣控制 ,且不能較好地保證積放位置的準(zhǔn)確性 ,另外電動輥子成本昂貴。牽引鋼絲繩和輥子接觸傳動式 :其輸送線路雖可水平彎曲 ,但缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ,因為要保證鋼絲繩和輥子間有足夠大的摩擦力 ,必須在沿線安裝有足夠多的張緊輪。（ 3）牽引平皮帶和輥子接觸傳動式 :其缺點是輸送線路不能在水平面內(nèi)彎曲 ,另外沿線也需要足夠多的壓緊輥子 ,實現(xiàn)輥子的積放功能所需結(jié)構(gòu)復(fù)雜。（ 4）通軸式摩擦輪或傘齒輪 傳動式 :其缺點是傳動噪音大 ,且安裝精度要求高 ,制造成本亦較大。這邊我們選取的是第一種，牽引鏈條傳動式。 （ 1）輥子長度 對于木板來說，在不影響正常運輸和安全的條件下，直線段輥子長度的計算公式如下所示 : BBLg 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 其中 :gL: 輥子長度， mm B: 件貨寬度， mm : 寬度裕量 ( 50 100) ， mm 取 B =60mm，查表 3.4.1 得gL =100mm。 表 3.4.1 棍子長度（ mm） 輥子長度 100 125 160 200 250 325 400 500 630 800 1000 1250 1400 1600 1800 2000 （ 2）輥子間距 輥子間距應(yīng)該滿足運行中貨物穩(wěn)定性要求，即一般情況下按照下式選取 : 3/LP 其中 : L 貨物長度 對要求平穩(wěn)的物品LP )5/14/1(， 取 mmLP 1504/ 查表 3.4.2 可取 P=160mm 表 3.4.2 棍子間距（ mm） 輥子間距 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 （ 3）輥子直徑 輥子軸徑與輥子的承載能力有關(guān)，可按照下式選取FF F: 作用在單個貨物上的載荷， N； )/( 21 nkkmgF 其中 : m: 單件貨物的重量 lK: 單列輥子的有效支承系數(shù)，與貨物的地面特性及輥子平面度有關(guān)，一般可取 l=0.7，對于底部剛性很大的貨物可取 lK=0.5。 NnkkmgF 4417.0 8.9121 選取輥子直徑為 50mm。 表 3.4.3 棍子直徑的選取 輥子直徑 50 60 76 89 108 輸送速度（ m/s） 0.1 , 0.125 , 0.16 , 0.2 , 0.25 , 0.32 電機(jī)功率（ kw） 0.25 , 0.37 , 0.55 , 0.75 0.37 , 0.55 , 1.1 單個輥子允許載荷 輥子長度（ mm） 1000 0.3 0.7 1.0 2.9 5.0 1250 0.75 2.0 3.9 （ 4）過渡輥臺高度 根據(jù)升降臺的參數(shù)和表 3.4.4，選取過渡輥臺高度為 630mm 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線上料與拼接裝置設(shè)計 15 表 3.4.4 棍臺高度（ mm） 過渡輥 臺高度 400 450 500 560 630 710 800 900 1000 （ 5）機(jī)架長度 由于木板的參數(shù)規(guī)格最長的是 600mm，而且有導(dǎo)軌長度，根據(jù)表 3.4.5，選取機(jī)架長度為 1000mm。 表 3.4.5 機(jī)架長度（ mm） 機(jī)架長度 1000 1500 2000 3000 6000 （ 6）輸送速度的選取 輥子輸送機(jī)的輸送速度是根據(jù)生產(chǎn)率和工藝要求確定的。重力式輥子輸送機(jī)的速度不能大于 2m/s，否則物件在轉(zhuǎn)彎處會飛出輸送機(jī)，有利的速度為 0.3ms 0.5m/s。 驅(qū)動型輥子輸送機(jī)的最大速度不允許超過 1. 5m/s，過高的速度產(chǎn)生噪聲和磨損，鏈驅(qū)動輥子輸送機(jī)的速度，以 0. 5 為宜。根據(jù)過渡輥臺的要求，這里選取輸送速度為 0. 32m/s。 （ 7）動力式輥子輸送機(jī)計算 單鏈傳動，連續(xù)單鏈驅(qū)動輥子輸送機(jī)鏈條的牽引力 :F = fL( Dr Ds) ( Wm+ Wc + RdCd + RiCi) + 0. 25LW 式中 : f 摩擦系數(shù) ； L 輸送機(jī)長度， m； Dr 輥子直徑， m； Ds 輥子鏈輪節(jié)圓直徑， m； Wm 單位長度物件重力， N / m； Wc 鏈條重力， N / m； Rd 傳動輥子包括鏈輪不包括心軸的重力， N； Cd 輥子輸送機(jī)每米內(nèi)傳動輥子數(shù) ； Ri 從動輥子不包括心軸單件重力， N； Ci 輥子輸送機(jī)每米內(nèi)從動輥子數(shù) ； W 每米鏈條的重力， N。 由于 Wm 遠(yuǎn)大于 Wc + RdCd + RiCi，故粗略計算 :F = fL( Dr Ds) + 0. 25LW 查表 3.4.6 選取 f =0.035 表 3.4.6 摩擦系數(shù) 每個輥子上的總載荷（包括輥子自重）N 物品與輥子接觸的表面 光滑金屬 木板 硬紙板 115450 0.03 0.035 0.05 451900 0.025 0.03 0.045 900 0.02 0.025 0.05 f 取 0.035， Dr=0.5， Ds=0.25， Wm=2000 mN ， W=6N 計算得 F=89N 1000KFovP 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 式中 P-電動機(jī)功率， KW； K 功率安全系數(shù)， K = 1.2 1.5； Fo 單鏈傳動限力式輥子輸送機(jī)積放狀態(tài)下鏈條最大牽引力， N； 輸送速度， 0.3m/s； 驅(qū)動裝置效率， = 0.65 0.85。 取 =0.32m/s K =1.5 =0.7 計算得 P=0.08KW，查表 3.4.3 選取電機(jī)功率為 0.37KW。 3.5 計算送料缸的受力 送料缸在推進(jìn)工件時，工件受料斗上面所堆積工件重量的壓力而在所推進(jìn)工件的上、下兩面產(chǎn)生摩擦阻 力 , 每個工件的重量為 0.5 kg，故摩擦阻力為 Ff=2Q 總 f 2 50.2=2(N)，送料缸所受最大軸向力為 F 缸 2+5 =7(N)，力很小 ,則將其運動近似為空載運動。 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線上料與拼接裝置設(shè)計 17 4 鉆孔裝置設(shè)計 4.1 鉆孔工作臺的總體設(shè)計 鉆孔工作臺的流程圖如下： 圖 4.1.1 鉆孔工作臺的流程 木板輸送到鉆孔工作臺上，對木板進(jìn)行定位，因為模板的規(guī)格參數(shù)不可能一模一樣，有的長有的短，對木板的定位要求比較嚴(yán)格，如果從中心進(jìn)行定位的話， 首先是比較復(fù)雜，其次，下一工序拼接的定位要與現(xiàn)在的定位一樣，所以從中心定位的方法雖然可取但是無形中增加了定位的難度以及后續(xù)鉚接的難度。 除了中心定位，我們還可以對邊進(jìn)行定位，木板是縱向輸送過去的，鉆孔是從木板的側(cè)面往里面鉆，所以，我們可以從木板的短邊進(jìn)行孔的定位。當(dāng)木板過去的時候，用一塊擋板將其擋住，另外一端用液壓缸將木板縱向壓緊。因為木板要從側(cè)面進(jìn)行鉆孔，所以木板在 Z軸方向也要進(jìn)行壓緊，壓緊方式也同樣選擇氣缸的方式。 4.2 液壓自動鉆孔機(jī)的設(shè)計 由于木板參數(shù)的限制，木板只能橫向鉆孔，所以現(xiàn)在設(shè)計了一臺臥式 液壓自動鉆孔機(jī) ,包括鉆孔機(jī)構(gòu) ,主軸箱及卡緊油缸 ,床身及油路系統(tǒng) 7。這里著重介紹鉆孔機(jī)構(gòu) ,卡緊油缸及油路系統(tǒng)。鉆孔機(jī)構(gòu)如圖 4.2.1。該機(jī)床的鉆孔機(jī)構(gòu)包括鉆頭卡緊及驅(qū)動部分。鉆頭通過鉆卡直接安裝在液壓油缸上 ,油缸上有導(dǎo)軌在基座的導(dǎo)軌上滑動 ,活塞桿通過支架固定在底座上 ,液壓油由活塞桿端部及后缸蓋進(jìn)入油缸 ,推動油缸運動 ,或進(jìn)給鉆孔或退出 8。 圖 4.2.1 液壓自動鉆孔機(jī) 根據(jù)生產(chǎn)要求，自動鉆床的動作流程如下：啟動（電源及控制模塊）主軸快進(jìn)主軸工進(jìn)主軸停留主軸快退主軸快退停止主軸電機(jī)和液壓 泵電機(jī)停轉(zhuǎn)。鉆床的主運動是主軸的旋轉(zhuǎn)運動，由電動機(jī)經(jīng)皮帶輪傳給主軸，但進(jìn)給運動采用液壓傳動。 4.2.1 主軸的設(shè)計 在鉆床的切削加工過程中，主軸作高速的旋轉(zhuǎn)運動和直線進(jìn)給運動，由于液壓缸活塞桿不宜作高速的旋轉(zhuǎn)運動，因此主軸采用套裝結(jié)構(gòu)：主軸由軸承支承在活塞桿內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運上料臺輸送木板 木板的定位夾緊 木板的自動鉆孔 輸送到拼接工序 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 動，活塞和活塞桿由液壓驅(qū)動完成進(jìn)給運動，如圖 4.2.2 所示。 由于工件材料是木板，所以擬定工件材料為切削性能較好的 Q235 鋼 9，查金屬切削手冊，選擇進(jìn)給量 f=0.2mm/r，其對應(yīng)的切削速度 V=32m/min；根據(jù)計算，得切削 轉(zhuǎn)矩為 M=13.5 N m、軸向切削力為 NFf 2595，主軸傳遞的功率為 P=1.25kW。主軸材料選用 45 鋼，根據(jù)功率 P 求得主軸最小直徑 dmin=13mm。根據(jù)主軸的結(jié)構(gòu)要求，選定前軸頸直徑為 40mm，后軸頸直徑為 35mm。 圖 4.2.2 主軸的結(jié)構(gòu)簡圖 1. 鎖緊螺母 2.墊 圈 3.液壓缸蓋 4.深溝球軸承 5.墊圈 6.推力球軸 承 7.主軸 8.活塞桿 9.液壓缸筒 4.2.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計 (1)負(fù)載分析 液壓缸的負(fù)載由五部分組成，即工作阻力、摩擦阻力、慣性力、密封阻力和背壓力 10。 因為是臥式鉆床，所以液壓缸的負(fù)載不包括重力。根據(jù)工作要求，快進(jìn)行程為 60mm，工進(jìn)行程為 30mm，主軸快進(jìn)、快退速度為 3m/min，工進(jìn)速度為 0.17m/min，加速、減速時間 t=0.2s；取主軸長度 l=550mm，可求得主軸重力為 55N。考慮到軸上零件和活塞桿1 2 3 4 5 6 7 8 9 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線上料與拼接裝置設(shè)計 19 的重力，現(xiàn)取整個主軸組件的重力 G=200N，由此計算出慣性力： NtvFm 1 （ 4.1） 式中 v 為從靜止到 3m/min 的速度變化量。 工作阻力即軸向切削力 fF=2595N；摩擦阻力在機(jī)械效率中考慮，取機(jī)械效率 =0.9；快進(jìn)時，在不考慮背壓的情況下，主軸在重力的作用下自動下移；工進(jìn)時，液壓缸要克服工作阻力和摩擦阻力，此時重力起到動力作用，為了 使液壓缸有足夠的液壓作用力，計算時取重力的一半代入公式 11。主軸系統(tǒng)各運動階段的計算公式及負(fù)載大小如表 4.1 所示（由于慣性力很小，未列入加減速階段的負(fù)載）。 表 4.1 液壓缸各階段運動負(fù)載表 運動階段 計算公式 負(fù)載大小 /N 主軸快進(jìn) GF 180 主軸工進(jìn) /)( GFF f 2772 主軸快退 /GF 222 (2)主軸液壓缸主要參數(shù)的確定 根據(jù)負(fù)載大小初選工作壓力為 1P=3MPa；為了防止自動鉆床在完成工進(jìn)后主軸突然前沖，在回油路上安裝背壓閥 12，背壓力為 b=0.8MPa；快速運動時背壓取 0.5MPa。如圖 3 所示，根據(jù)活塞桿內(nèi)安裝的軸承尺寸及活塞桿的直徑系列，取活塞桿直徑 d=100mm，由此計算出液 壓缸的內(nèi)徑為： mmPP FdDb123)4( 2112 （ 4.2） 根據(jù)液壓缸內(nèi)徑尺寸系列取 D=125mm。 選擇缸筒固定式雙桿活塞缸 13，驗算有效工作面積 A 是否大于或等于保證最小穩(wěn)定速度（ 0.17m/min）時的有效面積 minA： 222 4 4 1 64 )( mmdDA 2m inm inm in 2 9 4 mmVqA A i，滿足設(shè)計要求。式中 minq為流量閥的最小穩(wěn)定流量， minq=0.05L/min. 主軸液壓缸各運動階段的壓力、流量和功 率如表 4.2 所示。 4.2.3 電動機(jī)的選取 1 類型和結(jié)構(gòu)型式的選擇 三相交流異步電動機(jī) 14的結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維護(hù)方便，可直接接于三相交流電網(wǎng)中，因此在工業(yè)上應(yīng)用最為廣泛，設(shè)計時應(yīng)優(yōu)先選用。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 表 4.2 液壓缸各運動階段的壓力、流量和功率 工作階段 計算公式 進(jìn)油壓力MPapl / 背壓力MPaph / 輸入流量1min/ Lq 輸入功率KWP/ 主軸快進(jìn) qpPVAqAFPP hl1/ 0.46 0.5 13.25 0.1 主軸工進(jìn) qpPVAqAFPP h11 / 1.43 0.8 0.75 0.02 主軸快退 qpPVAqAFPP h11 / 0.55 0.5 13.25 0.12 Y 系列電動機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式三相異步電動機(jī)，具有效率高、性能好、噪聲低、振動小等優(yōu)點，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī)械上 15。 在經(jīng)常啟動、制動和反轉(zhuǎn)的工作場合，要求電動機(jī)的裝懂慣量小和過載能力大，應(yīng)選用起重及冶金用 YZR 和 YZ 系列電動機(jī)。 功率的確定 電動機(jī)的容量（功率）選擇是否合適，對電動機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。當(dāng)容量小于工作要求時，電動機(jī)不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動機(jī)長期過載而損壞；若過量則 價格高，并會造成浪費。 電動機(jī)容量主要由電動機(jī)運行時的發(fā)熱條件決定，而發(fā)熱有與其工作情況有關(guān)。對于長期連續(xù)運轉(zhuǎn)、載荷不變或變化很小、常溫下工作的機(jī)械，選擇電動機(jī)時只要使電動機(jī)的負(fù)載不超過其額定值，電動機(jī)便不會過熱。也就是可按電動機(jī)的額定功率 mP等于或略大于所需電動機(jī)的功 dP，在手冊中選取相應(yīng)的電動機(jī)型號 16。這類電動機(jī)功率計算如下述步驟 ： 1）工作機(jī)所需功率 wP（ KW） )1 0 0 0/( wwww vFP （ 4.3） 或 )9 5 5 0/( wwww nTP （ 4.4） 式中， wF為工作機(jī)的阻力， N；v為工作機(jī)的線速度， m/s；T為工作機(jī)的阻力矩， N m；wn為工作機(jī)軸的轉(zhuǎn)速， r/min； w為工作機(jī)的效率，帶式輸送機(jī)可選取 w=0.96，鏈板式輸送機(jī)可選取 w=0.95. 2）電動機(jī)至工作機(jī)的總效率 （串聯(lián)時） n .321 （ 4.5） 式中，, 321 , n為傳動系統(tǒng)中各級傳動機(jī)構(gòu)、軸承以及聯(lián)軸器的效率 17。各類機(jī)械傳動的效率見表 3.1。 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線上料與拼接裝置設(shè)計 21 表 4.3 機(jī)械傳動效率概略值 傳動類別 精度、結(jié)構(gòu)及潤滑 效率 圓柱齒輪傳動 7 級精度（油潤滑） 0.98 8 級精度（油潤滑） 0.97 開式傳動（脂潤滑） 0.94-0.96 錐齒輪傳動 7 級精度（油潤滑） 0.97 8 級精度（油潤滑） 0.95-0.97 開 式傳動（脂潤滑） 0.92-0.95 蝸桿傳動 自鎖（油潤滑） 0.40-0.45 單頭（油潤滑） 0.7.-0.75 雙頭（油潤滑） 0.75-0.82 四頭（油潤滑） 0.82-0.92 滑動軸承 潤滑不良 0.94（一對） 正常潤滑 0.97（一對） 液體摩擦 0.99（一對） 滾動軸承 球軸承 0.99（一對） 滾子軸承 0.98（一對） V 帶傳動 0.96 滾子鏈傳動 0.96 螺旋傳動（滑動 ） 0.30-0.60 螺旋傳動（滾動） 0.85-0.95 聯(lián)軸器 彈性、齒式 0.99 3）所需電動機(jī)的功率 dP（ kW） 所需電動機(jī)的功率由工作機(jī)所需功率和傳動裝置的總效率按下式計算： /wd PP （ 4.6） 4）電動機(jī)額定功率 m 按 dmPP 來選取電動機(jī)型號。電動機(jī)功率裕度的大小應(yīng)視工作機(jī)構(gòu)的負(fù)載變化狀況而定。 3 轉(zhuǎn)速的確定 額定功率相同的同類型電機(jī)，有幾種不同的同步轉(zhuǎn)速 18。一般常用、市場上供應(yīng)最多的是同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min 和 1000r/min 的電動機(jī)，設(shè)計時優(yōu)先選用。如無特殊需求，則不選同步轉(zhuǎn)速為 3000r/min 和 750r/min 的電動機(jī)。 根據(jù)選定的電動機(jī)類型、結(jié)構(gòu)、功率和轉(zhuǎn)速，從標(biāo)準(zhǔn)中查出電動機(jī)的型號后，將其型號、額 定功率 mP（ kW）、滿載轉(zhuǎn)速 m（ r/min），以及電動機(jī)的安裝尺寸、外形尺寸和軸伸連接尺寸等記下以備后用。 4.2.4 傳動比的分配 電動機(jī)選定后根據(jù)電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速 mn和工作機(jī)的轉(zhuǎn)速 wn即可確定傳動系統(tǒng)的總傳動比 i，即 wm nni / (4.7) 1 傳動比分配的一般原則 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 1）各級傳動比可在各自薦用值的范圍內(nèi)選取。各類機(jī)械傳動的傳動比薦用值和最大值見表 3.2。 表 4.4 各類機(jī)械傳動的傳動比 2 傳動比分配的參考數(shù)據(jù) 1）帶傳動與一級齒輪減速器 19：設(shè)帶傳動的傳動比為 di，一級齒輪減速器的傳動比為 i，應(yīng)使iid，以便使整個傳動系統(tǒng)的尺寸較小，結(jié)構(gòu)緊湊。 2）二級圓柱齒輪減速器：為了使兩個大齒輪具有相近的浸油深度，應(yīng)使兩級的大齒輪具有相近的直徑（低速級大齒輪的直徑應(yīng)略大一些，使高速級大齒輪的齒頂圓與低速軸之間有適量的間隙） .設(shè)高速級的傳動比為 1i，低速級的傳動比為 2i，減速器的傳動比為 i，對于二級展開式圓柱齒輪減速器，傳動比可按下式分配： ii 4.13.11 （ 4.8） 對于同軸式圓柱齒輪減速器，傳動比可按下式分配： iii 21 （ 4.9） 但應(yīng)指出，齒輪的材料、齒數(shù)及寬度亦影響齒輪直徑的大小。欲獲得兩級傳動的大齒輪直徑相近，應(yīng)對傳動比，齒輪的材料、齒數(shù)、模數(shù)和齒寬等作綜合考慮。 3）圓錐 圓柱減速器 設(shè)減速器的傳動比為 i,高速級錐齒輪的傳動比為 1i，傳動比可按下式分配： ii 25.01 （ 4.10） 3 傳動參數(shù)的計算 機(jī)器傳動系統(tǒng)的傳動 .參數(shù)主要是指各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩，它是進(jìn)行傳動零件設(shè)計計算的重要依據(jù) 20?，F(xiàn)以圖 3.7 所示二級圓柱齒輪減速器，說明機(jī)器傳動系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速、功率及轉(zhuǎn)矩的計算。 1）各軸的轉(zhuǎn)速 n（ r/min） 高速軸 I 的轉(zhuǎn)速 mnnI 中間軸 II 的轉(zhuǎn)速 1III / inn 低速軸 III 的轉(zhuǎn)速 212III I I / iininn m （ 4.11） 滾筒軸 IV 的轉(zhuǎn)速 IIIIV nn 式中： mn為電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速； 1i 為高級傳動比； 2i為低級傳動比。 平帶傳動 V 帶傳動 鏈傳動 圓柱齒輪傳動 錐齒輪傳動 蝸桿傳動 單級薦用值i 42 42 52 53 32 4010 單級最大值maxi 5 7 6 8 5 80 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線上料與拼接裝置設(shè)計 23 圖 3.7 二級圓柱齒輪減速器簡圖 2）各軸的輸入功率 P（ kW） 高速軸 I 的輸入功率 cmPP I 中間軸 II 的輸入功率 gPP 1III 低速軸 III 的輸入功率 gPP 2IIIII （ 4.12） 滾筒軸 IV 的輸入功率 gcPP IIIIV 式中： mP為電動機(jī)的額定功率（ kW）； c為聯(lián)軸器的效率；g為一對軸承的效率； 1為高速級齒輪傳動的效率； 2為低速級齒輪傳動的效率。 3）各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 T（ N m） 高速軸 I 的輸入轉(zhuǎn)矩 1II /9550 nPT 中間軸 II 的輸入轉(zhuǎn)矩 IIIIII /9550 nPT 低速軸 III 的輸入轉(zhuǎn)矩 I I II I II I I /9550 nPT （ 4.13） 滾筒軸 IV 的輸入轉(zhuǎn)矩 IVIVIV /9550 nPT 4.2.5 齒輪傳動系統(tǒng) 齒輪傳動 21是機(jī)械傳動中最重要的傳動之一，形式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞動率可達(dá)數(shù)十千瓦，圓周速度可達(dá) 200m/s。齒輪傳動特點，第一效率高，在常用的機(jī)械傳動中，以齒輪傳動效率為最高，如一級圓柱齒輪的傳動效率可達(dá) 99%，這對大功率的傳動十分重要，因為即使效率只有百分之一，也有很大的經(jīng)濟(jì)利。第二結(jié)構(gòu)緊湊，在同樣的使用條件下，齒輪傳動所需要的空間尺寸一般較小。第三工作可靠、壽命長，設(shè)計制造正確合理，使用維護(hù)良好的齒輪傳動 ， 工作十分可靠，壽命可達(dá)一、二十年，這也是 其他機(jī)械傳動所不能比擬的。第四，傳動比穩(wěn)定，傳動比穩(wěn)定往往是對傳動性的基本要求。齒輪傳動獲得廣泛應(yīng)用，也就是由于具有這一特點。但是齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格較貴，且不適用于距離過大的場合。設(shè)計齒輪傳動在具體的工作情況下，必須有足夠的、相應(yīng)的工作能力，以保證在整個工作壽命期間不至于失效。齒輪的失效形式常見的有，齒面折斷，和工作齒面磨損，點蝕，膠合及塑性變形等。針對各種工作情況以及上述各種失效形式，聯(lián)軸器 I II III 聯(lián)軸器 工作機(jī) IV 電動機(jī) 減速器 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 都應(yīng)該確立相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則。由于目前對于齒面磨損和塑性變形，尚未建立起廣為工程實際使用中而行之有效的計算方 法和設(shè)計數(shù)據(jù)，所以目前設(shè)計一般使用的齒輪傳動時，通常只按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度兩個準(zhǔn)則進(jìn)行計算 22。根據(jù)設(shè)計要求和準(zhǔn)則，擬選擇所選擇的齒輪系統(tǒng)的材料為 45 或 40 rC,調(diào)制后表面淬火。 齒輪計算相關(guān)公式： 分度圓直徑計算： 3 2132.2 HEdZTuuKd （ 4.14） 由計算公式（ 3.12）進(jìn)行計算 計算齒輪轉(zhuǎn)矩： n PT5105.95 （ 4.15） 試選載荷系數(shù) 3.1tK， 計算齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩， mmNnPT 751151 10303.930 2.2105.95105.95 表 3.3 圓柱齒輪的 齒寬系數(shù) 裝置狀況 兩支相對齒輪做對稱分布 兩支承相對于小齒輪做不對稱分布 小齒輪做懸臂布置 d 9.0 7.0 6.04.0 查表 3.3 選取齒寬系數(shù) 1d。 表 3.4 彈性影響系數(shù) EZ 齒輪材料 彈性模量aMPE/ 配對齒輪材料 灰鑄鐵 球墨鑄鐵 鑄鋼 鍛鋼 夾布塑膠 4108.11 4103.17 4102.20 4106.20 4107875.0 鍛鋼 162.0 181.4 188.9 189.8 56.4 鑄鋼 161.4 180.5 188 球墨鑄鐵 156.6 173.9 灰鑄鐵 143.7 由表 3.4 查得材料影響系數(shù)： 218.189 MPaZ E 由資料查得按齒面硬度 23查得齒輪的強(qiáng)度接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPa600m ax 。 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) hnjLN 60 （ 4.16） 計算得應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 811 102 9 6.1153 0 0821306060 hjLnN 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線上料與拼接裝置設(shè)計 25 查 資料取接觸疲勞系數(shù) 90.0HNK 計算接觸疲勞 許用應(yīng)力，取失效概率 24為 1%，安全系數(shù)系數(shù) 1S ，由下面公式得 接觸疲勞需用應(yīng)力： SK HNH lim ， (4.17) 計算得： aHNH MPSK 5406009.0l i m 計算齒輪分度圓直徑td1，代入 H中的較小值 即： mmuuKdHEdtZT 1805.522893.123.2132.2 3 29321 計算圓周速度 v smndv t /28.01 0 0 060 301801 0 0 060 11 計算齒寬 b 齒寬： td db , (4.18) 計算得： mmdb td 1 8 01 8 011 模數(shù) mmzdm tt 511 齒高 mmmh t 25.1125.2 計算齒寬齒高之比： 1625.11180 hb 齒面載荷系數(shù)： HHVA KKKKK (4.19) 計算齒輪的載荷系數(shù)為 HHVA KKKKK =1.594 按照實際的載荷系數(shù)校正分度圓直徑： 3 tt KKdd (4.20) 齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計公式： 3 212 FSaFadYYZKTm （ 4.21） 計算齒輪的 FSaFaYY 并加以比較 013.01 11 F SaFaYY ； 016.02 22 F SaFaYY 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 所以 mmm 61.4016.0241 10303.9549.12 29 對比計算結(jié)果，由直面接觸強(qiáng)度計算的模數(shù) m，大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小取決于彎曲彎曲強(qiáng)度所決定的承載應(yīng)力，而齒面接觸強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可由于彎曲強(qiáng)度計算的模數(shù) 2.05，并就接近標(biāo)準(zhǔn)整圓取 m=5.0mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 1d =180mm，算出齒輪的齒數(shù) 385 64.1 9 211 mdz 這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸強(qiáng)度要求，又滿足了齒根彎曲強(qiáng)度要求，結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。 4.3 鉆孔工序控制系統(tǒng)的設(shè)計 4.3.1 選擇閥及液壓回路設(shè)計 首先送料缸換向選用兩位四通電磁閥 25,能滿足送料要求 ；夾緊缸換向選用兩位四通電磁閥 ,在夾緊工件時 ,能一直保持一定的壓力 ；鉆削缸換向選用三位四通電磁閥。由于鉆削缸的壓力小于夾緊缸的壓力 ,故在鉆削支路上接一個減壓閥 ,以保證夾緊力在切削過程中不下降。由于鉆削缸垂直安裝 ,為使得運動平穩(wěn) ,采用液壓缸出口節(jié)流調(diào)速回路。以泵的額定壓力 613MPa、流量 316L/min 為基準(zhǔn)選擇各種電磁換向閥、溢流閥、減壓閥、調(diào)速閥等元件 ,元件的具體型號不一一敘述。為節(jié)約能源 ,鉆削缸快進(jìn)采用差動回路 26。 具體設(shè)計的液壓回路 見圖 4.3.1 所示。 圖 4.3.1 液壓傳動回路 4.3.2 電氣控制回路設(shè)計 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線上料與拼接裝置設(shè)計 27 該自動鉆床工作循環(huán)過程如前所述 ,由于送料桿和夾緊桿同時伸出到位時會產(chǎn)生干涉 ,所以要等送料缸退回才能夾緊 ,但為了節(jié)約時間 ,在送料缸剛好退出干涉位置時 ,夾緊缸就動作 ,使得夾緊與送料缸后退同步?？刂苹芈?27具體設(shè)計步驟如下 : (1)繪制各液壓缸位移順序圖 ,如圖 4.3.2 (a)所示 ,其中 A為送料缸 , B為夾緊缸 , C 為鉆削缸。 (2)以行程開關(guān)壓下為 1,彈起為 0,繪制開關(guān)信號圖 ,如圖 4.3.2 (b)所示。 (3)由于在第 4 步和第 7 步有兩組相同的信號 ,故將所有信號分成兩級 ,圖 4.3.2 (c)所示。 (4)以 0y1 為觸發(fā)信號 ,繪制開關(guān)動作圖 ,如圖 4.3.2 (d)所示。在第 7 步因為和第 4 步信號相同所以在該組加 1 個繼電器 K 常開觸點。 (5)繪制線圈 (電磁鐵、繼電器 )通斷電圖 ,注意在 I 級和 II 級交界處增加一個繼電器通電 ,以便進(jìn)行分級的轉(zhuǎn)換 ,在 II 級結(jié)束時繼電器斷電 ,如圖 4.3.2 (e)所示。 (6)若采用 PLC 控制 28,則根據(jù)圖 4.3.2(d) ，圖 4.3.2 (e) 梯形圖 ,如圖 4.3.3 所示 ,以三菱FX2 系列 PLC 為例 29,符號說明如下 : 輸入 : SB1- X0； a0-X1； a1-X2； a2-X3； b0-X4； b1-X5； c0-X6； c1-X7； c2-X10； SB2-X11。 輸出 : YA-Y0； YB-Y1； YC1-Y2； YC2-Y3； YC0-Y4； YD-Y5。 繼電器 : K3-M0；K5-M1；K6-M2； K7 可省略。 圖 4.3.2 液壓傳動回路動作圖 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 28 圖 4.3.3 PLC 梯形圖 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線上料與拼接裝置設(shè)計 29 5 木銷上料裝置設(shè)計 5.1 木銷自動上料裝置的選擇 木銷的自動上料裝置有很多，其中比較常見的有以下幾種： 方案一、利用木銷自重的上料裝置 此裝置是長度和直徑一定的木銷自動上料的簡易機(jī)構(gòu)。如圖 5.1.1 所示 ,料斗底部帶槽圓盤間歇旋轉(zhuǎn) ,木銷因自重落入圓盤槽中 ,與料斗分離并且向下運送 ,進(jìn)入直線送料器。這種方案原理比較簡單，應(yīng)用比較廣泛，雖然是用振動器解決了木銷之間的干涉，但是震動會影響工作臺的精度。 方案二、木銷水平送出裝置 此裝置如圖 5.1.2 所示。在水平放 置的料斗底板上 ,因為設(shè)有與坯料同樣形狀的穴槽 ,所以用油缸水平往復(fù)運動可取出逐個落入此穴槽的木銷。木銷由往復(fù)送料板送落在固定板上 ,由傳遞臂投入投入箱 ,然后再分配給各裝置。如果在料斗底板上面設(shè)幾個槽 ,即可使料斗內(nèi)的木銷圓滑地分離。這種方案其實也是使用的自重式原理，但是沒有解決木銷互相之間的干涉，容易發(fā)生空送料的情況。 方案三、垂直貯藏的垂直送料裝置 木銷供給料斗普通多為水平貯藏式 ,然而圖 5.1.3 卻為用垂直貯藏的垂直送料的一個例子。垂直貯藏料斗內(nèi)的銷子通過壓鐵 ,用壓縮彈簧向木銷的出口方向推壓 ,通 過滑塊 B 的往復(fù)移動 ,使木銷成一列進(jìn)入料槽 ,再由滑塊 A 將木銷逐個分離供給。對滑塊 B 的滑動距離精度沒有嚴(yán)格要求 ,而對滑塊 A 要用擋塊等使滑動距離準(zhǔn)確。 方案四、用帶槽滾筒的木銷供給裝置 此裝置如圖 5.1.4 所示。用皮帶輸送機(jī)解除料斗內(nèi)木銷互相之間的干涉。帶槽的滾筒具有逐根分離供給的作用。設(shè)計中把皮帶輸送機(jī)的速度設(shè)為低速 ,另外 ,帶槽滾筒也為低速旋轉(zhuǎn)或間歇旋轉(zhuǎn)。這種裝置送料比較準(zhǔn)確，完美的解決了木銷互相之間的干涉，但是機(jī)械磨損較大，成本比較高。 5.2 木銷自動上料裝置的改進(jìn) 綜合以上四種方案，方案一的廉價性 和精確性較之其他幾種方案都要好一些，我將方案一改成如圖 5.1.5，將振動器去除，取消了在料斗與帶槽滾筒之間的滑道，通過帶槽滾筒的轉(zhuǎn)動來解決木銷互相之間的干涉，這樣，既解決了工作臺加工精度的問題，還節(jié)省了一定的成本。 當(dāng)帶槽滾筒轉(zhuǎn)動時，木銷從料倉內(nèi)落入滾筒的成形槽內(nèi)，靠滾筒的轉(zhuǎn)動將木銷送到滑道中。滾筒的外圓面用來隔離料倉中的木銷。滾筒上的成形槽可以很多，圓盤每轉(zhuǎn)一周能送出相當(dāng)多的木銷。因此，滾筒能在低速下保證平穩(wěn)地工作，并能保 證高的生產(chǎn)率和避免木銷因此受到?jīng)_擊而損壞。 在圖 5.1.5 中，我們還可以看到在滑道的下方設(shè)置了一個槽式上料器，槽式上料器上有三個穴槽，用來接收從滑道落下的木銷。當(dāng)上料器向左運動時，木銷會被送到拼接位置。此時，滑道中的其他木銷被上料器的上表面隔住。穴槽之間的距離以及位置與木板上的孔相對應(yīng)，這樣不僅起到上料的作用，而且起到了定位的作用。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 30 圖 5.1.1 自重式 圖 5.1.2 水平送出式 料斗 振動器 滾筒 缺口 滑動面 木銷 料斗 往復(fù)送料板 固定板 傳遞臂 投入箱 至分配裝置 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線上料與拼接裝置設(shè)計 31 圖 5.1.3 垂直送出式 圖 5.1.4 帶槽滾筒式 把手 壓縮彈簧 壓鐵 滑塊 B 滑塊 A 滑道 限位擋塊 料斗 木銷 三角皮帶 皮帶輸送機(jī) 缺口 滑動面 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 32 圖 5.1.5 改進(jìn)后的裝置 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線上料與拼接裝置設(shè)計 33 6 拼接裝置設(shè)計 6.1 拼接的總體設(shè)計方案 上文已經(jīng)略微介紹過了拼接的方式，本自動生產(chǎn)線所采用的拼接方式是傳統(tǒng)的木銷拼接。一開始，考慮到現(xiàn)在所流行的拼接工藝，我所采用的拼接方式是指接方式，就是比較常見的是拼接方向相反的縱向拼接木材的齒形榫拼接。根據(jù)我們所采用的木板是實木側(cè)板，一般會用到指接材，它是將木材縱向接長的一種有效方法 ,即在木材端部經(jīng)機(jī)械加工成齒形榫頭 ,在兩個待接的齒形榫斜面上涂布粘接劑 ,通過兩端加壓完成插接膠合。但是指接材會有膠水含量 ，有一定污染，而且用指接對木材的要求也比較高。在進(jìn)行指接前，要對木板分別進(jìn)行開榫開槽，無形中增加了成本，而且經(jīng)過測試，指接后的木板有一定幾率會因為涂膠的不均勻而發(fā)生拼接脫落的情況。后來經(jīng)過思考，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的木銷拼接方式更加適合。 傳統(tǒng)的木銷拼接在這邊相比較指接方式有以下幾大優(yōu)點： （ 1）傳統(tǒng)木銷拼接方式純粹采用廢木料所制造出來的木銷，污染極低； （ 2）傳統(tǒng)木銷拼接方式無需再購買自動開榫機(jī)器，只需要幾臺鉆孔機(jī)就可以解決問題了； （ 3）在計算好木銷拼接位置后，木銷拼接發(fā)生脫落的情況極少。 6.2 拼接工序的定位 在鉆孔裝置內(nèi)已經(jīng)提到過本次拼接工序的定位方式，定位方式跟鉆孔一樣采用對短邊進(jìn)行定位。因為木銷是要跟孔對齊的，所以定位方式要完全一樣。所以在此就不多做介紹了。 6.3 拼接工序的具體設(shè)計 如圖 6.3.1，在木板的右邊設(shè)置擋料板，木板移動到此位置停下，完成對木板的定位。與此同時，木銷也要送到指定位置。木板停下后，對木板側(cè)面施加壓力，使木板完成拼接。 現(xiàn)在所面臨的問題是在拼接的過程中，怎么樣避免拼接工作臺及木板與槽式上料器之間的干涉。 設(shè)計剛開始時，是準(zhǔn)備將拼 接工作臺設(shè)置成一個可以在 X,Y軸上運動的可升降工作臺。首先槽式上料器將木銷送到指定位置，木板開始進(jìn)行橫向進(jìn)給運動，當(dāng)進(jìn)給到木銷兩端剛插入到木板孔內(nèi)的時候，工作臺開始上升，槽式上料器退回起始位置。拼接工作臺繼續(xù)進(jìn)行橫向進(jìn)給運動，使木銷完全插入木板內(nèi)部，完成拼接工序。 但是在模擬的時候，發(fā)現(xiàn)這種方案比較難以控制每個步驟的時間，而且對每個步驟的時間要求還極其的苛刻，所以這種方案理論可行，實際操作很復(fù)雜，所以不可取。 經(jīng)過思考，要解決木板與槽式上