硬幣分揀器設計

1、12蘇州職業(yè)大學2 確定方案 硬幣清分機主要設計是從硬幣的分揀，計數(shù)、包裝等幾個方面進行考慮。分離步驟：具體的分揀步驟是這樣的，首先混幣通過傳輸裝置，定時定量的（定時定量的目的在于防止一次送進過多的硬幣而導致分離盤負擔過大，引起堵塞和分離不流暢）傳輸一部分混幣到圖中所示的分離盤，起先我們分離的是幣值為1角的硬幣，所以第一個傳感器擋幣塊與導軌的距離設計的要比1角的硬幣略大，比其它幣值的硬幣直徑都要小，以此為標準再經(jīng)過實驗產(chǎn)生的分離效果，我們確定一個合適的直徑，這樣一來，1角的硬幣和其它幣值的硬幣就區(qū)分了出來。 其工作原理如下：啟動電動機，電動機帶動分離盤，使得分離盤轉(zhuǎn)動，則分離盤中的硬幣作離心運

2、動，硬幣被撥到導軌中（導軌上端對應6個傳感器擋幣塊,擋幣塊與導軌的距離大小循序從上到下依次變大），然后根據(jù)硬幣的尺寸由小到大的循序?qū)鯉艍K與導軌之間的距離進行調(diào)整，從而對不同直徑的硬幣進行分離。其裝置簡圖如圖1所示 圖13 傳動設計§ 3-1 電動機的選型考慮到設計的硬幣清分機機適用對象為零售業(yè)、銀行和個體商戶戶,故電動機電壓應選用220V.再考慮到所受的載荷不大,所需動力不是很大,選用小功率的電動機.綜合各方面因素,選用YL系列電動機.YL系列電動機是新型高效節(jié)能產(chǎn)品,具有體積小、容量大,起動及運轉(zhuǎn)性能優(yōu)越等特點,符合國際標準IEC的有關規(guī)定,并實現(xiàn)同一機座號單、三相異步電動機等級

3、相同,提高了單、三相電動機的互換性和通用性,被廣泛應用于冷凍機、泵、風機、,小型機床以及農(nóng)副業(yè)和家用電器等方面. 電動機的主要參數(shù)：型號:YL801-4電壓:220V功率:0.55KW同步轉(zhuǎn)速:1500r/min頻率:50HZ效率:68%功率因數(shù):0.92外形尺寸:295165200電動機的安裝方式：選擇IBM3型§ 3-2 V帶傳動的設計 電動機V帶輪的設計 主軸V帶輪的設計一 、V帶輪的設計要求設計V帶輪時應滿足的要求有：質(zhì)量??；結(jié)構工藝性好，無過大的鑄造內(nèi)應力，質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時要經(jīng)過動平衡，輪槽工作面要經(jīng)過精細加工（表面粗糙度一般應為3.2）以減帶的磨損，各槽的尺寸和角度

4、應保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。二 、帶輪的材料 此處帶輪的材料，采用鑄鐵，材料牌號為HT200。三 、 V帶輪的結(jié)構鑄鐵制V帶輪的典型結(jié)構有以下幾種形式：實心式腹板式孔板式橢圓輪輻式. 當帶輪的基準直徑2.5d(d為軸的直徑，單位為mm)時，可采用實心式； 300mm時，可采用腹板式（當100mm時，可采用孔板式）；300mm時，可采用輪輻式。四 、 相關計算已知電動機的額定功率為0.55KW,轉(zhuǎn)速n1=1500r/min,選取傳動比為i=3.9,采用普通V帶傳動.1.確定計算功率P由參考資料1表8-6查得工作情況系數(shù) KA=1.1,故P=KAP=1.10.55=0.605KW 2

5、.選取帶型 根據(jù)P，n 由參考資料1圖8-9確定選用Z型 3.確定帶輪基準直徑 由1表8-3和表8-7取主動輪基準直徑 d=71mm則從動輪基準直徑 d=i d=3.971=276.9mm 根據(jù)參考資料1表8-7 取d=280mm 按參考資料1式(8-13)驗算帶的速度 V=m/s=5.57<35m/s 帶的速度合適 4.確定V帶的基準長度和傳動中心距 根據(jù) 0.7(dd1+dd2)<a<2(dd1+dd2), 即245.7< a<702 圖3-30導軌的幾何角度 （1）導軌在垂直平面和水平面內(nèi)的直線度 如圖3-30a、b所示，理想的導軌面與垂直平面A-A或水平面

6、B-B的交線均應為一條理想直線，但由于存在制造誤差，致使交線的實際輪廓偏離理想直線，其最大偏差量即為導軌全長在垂直平面（圖3-30a）和水平面（圖3-30b）內(nèi)的直線度誤差。 （2）導軌面間的平行度 圖3-30c所示為導軌面間的平行度誤差。設V形導軌沒有誤差，平面導軌縱向有傾斜，由此產(chǎn)生的誤差即為導軌間的平行度誤差。導軌間的平行度誤差一般以角度值表示，這項誤差會使運動件運動時發(fā)生“扭曲”。 2、運動輕便、平穩(wěn)、低速時無爬行現(xiàn)象。導軌運動的不平穩(wěn)性主要表現(xiàn)在低速運動時導軌速度的不均勻，使運動件出現(xiàn)時快時慢、時動時停的爬行現(xiàn)象。爬行現(xiàn)象主要取決于導軌副中摩擦力的大小及其穩(wěn)定性。為此，設計時應合理選

7、擇導軌的類型、材料、配合間隙、配合表面的幾何形狀精度及潤滑方式。 3、耐磨性好。導軌的初始精度由制造保證，而導軌在使用過程中的精度保持性則與導軌面的耐磨性密切相關。該導軌的主要作用是引導硬幣流出，：所受摩擦力主要是來自于硬幣，硬幣與導軌之間要不斷的重復摩擦，所以導軌需要耐磨性很好，而且導軌受到一定的的沖擊力導軌表面的粗糙度及硬度、潤滑狀況和導軌表面壓強的大小。4、對溫度變化的不敏感性。即導軌在溫度變化的情況下仍能正常工作。導軌的選材選用45號鋼。表面要鍍化學鎳。 5、足夠的剛度。在載荷的作用下，導軌的變形不應超過允許值。當剛度不足不僅會降低導向精度，還會加快導軌面的磨損。因此導軌的尺寸設計為長

8、度397mm，寬度為4mm。材料為45#鋼，保證在硬幣流通的載荷下保證足夠的剛度。6、結(jié)構工藝性好。導軌的結(jié)構應力求簡單、便于制造、檢驗和調(diào)整，從而降低成本。該導軌的外形簡單。為簡單的矩形。 本次設計的硬幣清分機的，因此對于導軌的材質(zhì)要求為45#鋼。此外導軌的表面要足夠光滑，所以導軌的裝配面及兩工作面鍍好需要再次拋光處理，去除表面的銳邊及毛刺。因為導軌引導硬幣的流通，所以經(jīng)受一定的沖擊力。所以固定的方式要求要高。導軌表面加工5個沉頭定位孔，以保證導軌的穩(wěn)定性。五 轉(zhuǎn)盤的加工設計 工藝設計     盤類零件的數(shù)控加工工藝設計，最重要的是將有相互行位公差要求

9、的加工面安排在一道工序內(nèi)，在一次裝夾下完成加工，消除二次裝夾誤差。     1、精加工（圖1）圖1 轉(zhuǎn)盤    若用圖2所示的立式多刀自動車床加工，加工工藝為：     （1） 精車大平面。安排左、右其中一個刀架車平面，另一個刀架車內(nèi)孔（170mm、28mm）。     （2）再精車基準A面。安排左、右其中一個刀架車平面，另一個刀架車內(nèi)孔（60mm）和外圓（75mm）。圖2 立式多刀自動車床    該工藝受機床動作功能限制75mm孔與28mm孔不

10、能在同一工序內(nèi)完成，需正反兩次裝夾加工，由于重復定位誤差及夾具制造誤差的存在，很難穩(wěn)定滿足產(chǎn)品兩孔的同軸度要求。     為滿足產(chǎn)品設計要求，穩(wěn)定控制產(chǎn)品質(zhì)量，可采用如圖3的數(shù)控車床加工，工藝設計上利用數(shù)控車床的自動換刀功能采用內(nèi)孔背鏜刀用程序控制從A面加工28mm內(nèi)孔，將75mm、28mm安排在同一道工序內(nèi)加工完成。避免重復定位誤差及夾具制造誤差對加工精度的影響，保證產(chǎn)品0.03mm的同軸度要求。圖3 立式數(shù)控車床           2、工裝設計   

11、  數(shù)控車床的主要裝夾工具是卡盤，設計使用時應重點考慮卡盤的定心精度，避免工件夾緊變形和抬起現(xiàn)象。     (1)、保證定心精度因為裝盤的加工面與裝夾面有較高的同軸度要求，卡盤的卡爪一般要在設備本身 經(jīng)過“自車”來保證定位面與主軸軸線同心度?！白攒嚒睍r應盡量模擬在加工狀態(tài)下自車，卡爪“自車”后的圓弧面直徑應與工件的卡緊外圓直徑盡量一致。另外，“自車”反爪時 最好漲緊一個輔具。3、保證端面跳動精度工件的軸向定位支撐可以通過調(diào)整或“自車”來保證定位點“共面”。但是傳統(tǒng)結(jié)構的三爪卡盤，卡爪要在卡爪座內(nèi)移動，必然要存在一定的滑動間隙。在夾緊過程中，不可避免的會產(chǎn)

12、生 。工件“抬起”現(xiàn)象。當工件要求加工面與定位面之間有較嚴的跳動要求時，統(tǒng)結(jié)構的三爪卡盤是很難保證裝夾精度的。為保證內(nèi)孔、外圓的同軸度要求必須將它們安排在同一道工序內(nèi)完成（大平面向上裝夾）?？墒枪ぜ婕庸面時，要保證圖示跳動要求，加工時必須保證工件的定位面緊貼卡盤的軸向定位面。若采用傳統(tǒng)結(jié)構的三爪盤裝夾很難滿足加工要求。因此，應采用帶有“向下拉力”的卡盤，工件夾緊時，有一個向下的分力將工件緊貼定位面。4、機床結(jié)構的選擇方案：     (1) 臥式“簡易數(shù)控車床”（如圖10）。這種機床采用平床身的布局，機床的制造工藝性好，便于導軌面的加工。水平床身配上水平放置的

13、刀架，可提高刀架的運動精度。但是水平床身由于下部空間小，故排屑困難。從結(jié)構尺寸上看，刀架水平放置使滑板橫向尺寸較長，從而加大了機床寬度方向的結(jié)構尺寸。該設備的主要特點是具備兩軸聯(lián)動功能并且設備價格便宜。但是之所以稱其為“簡易數(shù)控車床”是因為它的主軸不能無級調(diào)速、刀架裝刀數(shù)量較少、快移速度慢、無自動排屑機構，床身整體結(jié)構比數(shù)控臥式車床的剛性差、加工精度低。但是該設備經(jīng)過多年改進，技術成熟、運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，加工精度可達IT7IT8，可用于零件的粗加工、半精加工和簡單的型面加工。圖10 臥式簡易數(shù)控車床    (2) 臥式數(shù)控車床（如圖11）。這類機床結(jié)構一般有斜床身結(jié)構和平

14、床身斜滑板結(jié)構兩種布局。導軌傾斜的角度小，排屑不便；傾斜角度大，導軌的導向性及受力情況差。其傾斜角度的大小還直接影響機床外形尺寸高度與寬度的比例。綜合考慮以上因素，中小規(guī)格的數(shù)控車床，其床身的傾斜度以60°為宜。其中平床身斜滑板結(jié)構。圖11 臥式數(shù)控車床    一方面具有水平床身工藝性好的特點，另一方面機床又具有斜床身結(jié)構寬度方向的尺寸小、排屑方便、機床占地面積小，外形美觀，容易實現(xiàn)封閉式保護等優(yōu)點。這兩種布局形式被中、小型數(shù)控車床所普遍采用。在選擇時，整體斜床身結(jié)構的剛性略高于平床身斜滑板結(jié)構，設備價格也略高一些。當存在重切削加工內(nèi)容時最好選用整體斜床

15、身結(jié)構。臥式數(shù)控車床比較適宜軸類零件及直徑較?。?lt;300mm）重量較輕（<10kg）的盤類零件的加工。 (3) 立式數(shù)控車床。與臥式數(shù)控車床最大的區(qū)別是主軸與水平方向垂直，適宜直徑較大、較重的盤類、輪轂類工件，工件裝卸方便、定位可靠，便于組成加工自動線。另外德國埃馬克公司研制的倒置式數(shù)控車，是對傳統(tǒng)結(jié)構的一種革新，它更有利于組成自動線，實現(xiàn)自動上下料。但是此類設備價格較高，一般轎車用的盤類零件由于批量大、直徑小比較適宜選用。 考慮到轉(zhuǎn)盤的精度要求較高，且批量小，直徑小。但是本著降低生產(chǎn)成本的目的，最終選定如圖11的臥式數(shù)控車床。    2、刀塔結(jié)構的選

16、擇     圖12為立式刀塔，該結(jié)構刀具的安裝數(shù)量較多，適宜加工工件高度不高盤類零件。若加工類似輪轂這樣需要鏜深孔的工件，則適宜選擇圖13所示的臥式刀塔，因為刀具懸深較長，選擇立式刀塔，刀具的干涉半徑較小，裝刀的數(shù)量將受到限制。為避免干涉，實際裝刀數(shù)量將減少。圖12 立式刀塔圖13 臥式刀塔因為該盤的高度適中，鏜孔深度一般，最終確定選用選用圖12所示立式刀塔。六 傳感器的選用該機器選用的計數(shù)傳感器為光感傳感器，光電傳感器是指能夠?qū)⒖梢姽廪D(zhuǎn)換成某種電量的傳感器。光敏二極管是最常見的光傳感器。光敏二極管的外型與一般二極管一樣，只是它的管殼上開有一個嵌著玻璃的窗口，以便

17、于光線射入，為增加受光面積，PN結(jié)的面積做得較大，光敏二極管工作在反向偏置的工作狀態(tài)下，并與負載電阻相串聯(lián)，當無光照時，它與普通二極管一樣，反向電流很小（µA），稱為光敏二極管的暗電流；當有光照時，載流子被激發(fā)，產(chǎn)生電子-空穴，稱為光電載流子。在外電場的作用下，光電載流子參于導電，形成比暗電流大得多的反向電流，該反向電流稱為光電流。光電流的大小與光照強度成正比，于是在負載電阻上就能得到隨光照強度變化而變化的電信號。當一個硬幣被擋幣塊擋住，碰到傳感器落下后，會將光信號傳輸給傳感器，然后光感傳感器再把光信號轉(zhuǎn)換為電信號。最終將計數(shù)的結(jié)果通過液晶數(shù)碼管體現(xiàn)出來，即實現(xiàn)硬幣的計數(shù)。七 機架的設計1、對于機架的工況要求：保證機架上安裝的零部件能順利運轉(zhuǎn)，機架的外形或內(nèi)部結(jié)構不致有阻礙運動件通過的突起；設置執(zhí)行某一工況所必需的平臺；保證上下料的要求、人工操作的方便及安全等。為此應保證機架鈑金材料表面的平整度。2、材料的選用：因為所設計的硬幣清分機對于機架工作時承受的的重力、夾緊力、摩擦力、慣性力和工作載荷等不是很高，因為裝卸搬運方便，所以機架的重量要輕，成本要低。因此該機器的機架選材為鋁板。表面鍍鎳。3、聯(lián)接固定方式：該機架的聯(lián)接固定方式選用普通的螺栓聯(lián)接方式。前后