輸料自動化ppt課件

1、第八章 輸料自動化 .第一節(jié) 根本概念 一、輸料自動化的意義 在機械制造工業(yè)中，工件的傳輸時間約占整個消費過程時間的80%90%，消費中的事故、缺點，約85%是出如今工件的傳輸過程中。因此，工件的自動保送系統(tǒng)是機械制造自動化系統(tǒng)中最重要的組成部分，它包括工件自動上下料安裝、自動輸料安裝、自動轉(zhuǎn)位安裝、自動貯料安裝、隨行夾具的升降及前往安裝、自動排屑安裝等。 自動輸料安裝是將被加工工件從一個工位自動傳送到下一個工位，從一臺設(shè)備保送給下一臺設(shè)備，從而為自動線按消費節(jié)拍延續(xù)地任務(wù)提供了條件；并從構(gòu)造上把自動線的各臺設(shè)備結(jié)合成為一個整體。因此輸料安裝的自動化程度直接影響著自動線的消費穩(wěn)定性、消費效率、

2、總體規(guī)劃和構(gòu)外型式，所以它是自動線中最重要的輔助設(shè)備。尤其對于柔性制造系統(tǒng)來說，傳輸系統(tǒng)和加工系統(tǒng)的功能是不可分開的。. 二、自動輸料安裝的類型 自動輸料安裝的型式與工件的構(gòu)造和尺寸特性、自動線中設(shè)備的類型和規(guī)劃以及自動線工藝過程的特性等要素有關(guān) 。按其保送的方法和構(gòu)造，可分為重力輸料、強迫輸料和步伐式輸料 。 重力輸料安裝分為滾動輸料槽和滑動輸料槽，適用于外形簡單的中小型回轉(zhuǎn)體工件。構(gòu)造簡單，但并不非?？煽?。 強迫輸料安裝又分為鏈條式保送帶、鏈板式保送帶、機械手直接傳送及其他動力推料安裝等，它適用于大中型回轉(zhuǎn)體或畸形工件等外形較復(fù)雜工件的保送。當(dāng)無法利用工件重力保送或為了保證保送可靠性時，常

3、采用強迫輸料安裝。 步伐式輸料安裝有彈簧棘爪式、擺桿式、抬起帶走式和托盤式等，適用于加工箱體和雜件的組合機床自動線。.三、設(shè)計輸料安裝的根本要求 設(shè)計和選擇輸料安裝時，除要思索構(gòu)造簡單，任務(wù)可靠和便于布置外，還應(yīng)留意以下幾點： 1.輸料速度要高，以縮短自動線的附助時間，滿足消費節(jié)拍的要求。 2.保送的位置精度要滿足固定夾具或上料安裝的定位要求。 3.保送過程中要嚴(yán)厲堅持工件預(yù)定的方向。為此要設(shè)導(dǎo)向板、導(dǎo)向桿、托盤、托架和限位塊等機構(gòu)。 4.輸料安裝中的工件限位和導(dǎo)向機構(gòu)，在工件定位時，不應(yīng)與固定夾具系統(tǒng)干涉，運動部分不應(yīng)相碰。 5.理想的輸料安裝應(yīng)具有供料的“緩沖性(兼有貯料作用)，以使輸料安

4、裝動作不用與機床任務(wù)堅持嚴(yán)緊的節(jié)拍性，可提高自動線的任務(wù)效。 .第二節(jié) 重力輸料安裝 一、重力輸料安裝的構(gòu)外型式及特點 重力輸料安裝按其輸料槽的構(gòu)造方式，又分為滾動式輸料槽和滑動式輸料槽。 在大多數(shù)情況下，輸料槽是靠工件的重力實現(xiàn)工件傳送的，不需求其它動力源或特殊安裝。只需在無法用重力保送或為了保證運送的可靠性時，才采用強迫保送的輸料槽。同時，輸料槽往往兼有貯料功能，在一些加工中小型回轉(zhuǎn)體工件(如：盤、環(huán)、銷及短軸等)的自動線中，經(jīng)常被作為根本保送安裝。 由于受工件外形和尺寸限制，輸料槽傳送的可靠性不高，容易出現(xiàn)工件阻塞，甚至跳出槽外等缺點。 . 滑動式輸料槽多用于傳送回轉(zhuǎn)體工件，也可以傳送非

5、回轉(zhuǎn)體工件。但滑動式輸料槽摩擦阻力比滾動式輸料槽大，因此要求傾斜角較大，通常25。對于傾斜角較大的長型滑道，為了防止工件末速度過大產(chǎn)生沖擊，可把滑道末段做得平些或采用緩沖減速器。在某些情況下，為了減少保送時的摩擦阻力，也可采用輥道式輸料槽替代滑動式輸料槽，但輥道式輸料槽的構(gòu)造較為復(fù)雜。 . 二、滾動式輸料槽的設(shè)計 1.工件外形特性與槽寬的關(guān)系 工件外形特性(長度與直徑之比，簡稱長徑比)與槽寬的關(guān)系是影響滾動式輸料槽任務(wù)性能好壞的一個重要要素。設(shè)計滾動料槽時，要根據(jù)工件的長徑比來確定料槽內(nèi)壁寬度B；對已有料槽要根據(jù)工件長徑比和寬度來進(jìn)展可經(jīng)過性驗算。 工件在料槽中滾動時，由于存在間隙S，能夠因摩

6、擦阻力的變化或工件存在一定錐度誤差而滾偏一個角度。當(dāng)工件對角線長度C接近或小于槽寬B時，就能夠出現(xiàn)卡住或完全失去定向作用。 當(dāng)工件偏轉(zhuǎn)到兩個對角與料槽側(cè)壁相接觸時，其對角線C與垂直于側(cè)壁的OM線之間夾角為。工件能在料槽內(nèi)運動的條件是： 即 tgtg 式中：工件與側(cè)壁的摩擦角； 工件于側(cè)壁的滑動摩擦系數(shù)。 .料槽寬度：BLS式中：S間隙，mm； L任務(wù)長度，mm。 且 8-1根據(jù)三角函數(shù)的根本關(guān)系可知： 將不自鎖條件tg 代入，得出不自鎖的允許間隙： 8-2 上式闡明：允許的間隙SK與工件的長徑比(L/D)和摩擦系數(shù) 有關(guān)。 要務(wù)虛際的最大間隙SmaxSK，工件才干在料槽中可靠地經(jīng)過。否那么，不

7、能采用自重滾動式保送，而應(yīng)改用其他方式保送。 . 工件偏轉(zhuǎn)的程度還與其導(dǎo)向端面的外形有關(guān)，當(dāng)工件的導(dǎo)向端面有倒角時，會偏轉(zhuǎn)得厲害些。所以在運用上式時，應(yīng)以計算直徑Dj替代式中D。 )兩端有倒角時，其計算直徑DjD2a； b)兩端為不同直徑的階梯軸時，其計算直徑DjDa。 .2.輸料槽內(nèi)壁寬度 根據(jù)工件的外形特性與寬度關(guān)系的分析可知，料槽寬度不應(yīng)太大。否那么，當(dāng)實踐間隙超越允許間隙SK時會卡料(自鎖)或完全失去定向。但也不能太小，否那么，由于料槽構(gòu)造不良和制造誤差會使部分尺寸小于工件長度，也會產(chǎn)生卡料景象。 在實踐確定料槽寬度B時，應(yīng)思索料槽及工件的制造誤差，其計算公式如下：LSmax B LS

8、min B L (mm) 8-3式中：Smax料槽與工件間的最大間隙； Smin為保證工件在料槽中滾送所必需的最小間隙，可以L為公稱尺寸， 按H8/h8H11/h11級配合間隙選取； B料槽寬度的制造公差，mm； L工件長度公差，mm。 寬度B確定后，還應(yīng)該用下式進(jìn)展可經(jīng)過性驗算。即應(yīng)滿足：SmaxSK 8-4. 3.側(cè)板高度 輸料槽側(cè)板的高度與產(chǎn)生的阻力有關(guān)，側(cè)板愈高，在一定范圍內(nèi)那么阻力愈大。但也不能做得過低，否那么，假設(shè)工件在較長的輸料槽中，以較大的加速度滾到終點碰撞前面的工件時，能夠跳出槽外或產(chǎn)生歪斜而卡住后面的工件。普通引薦：(0.51)D 。 2. 4.輸料槽的傾斜角 輸料槽的傾斜

9、角愈是影響輸料的穩(wěn)定性和可靠性的主要要素之一。傾斜角過大時，工件滾動的速度愈大，易產(chǎn)生沖擊、歪斜及跳出槽外等不良后果。同時也會引起機床間輸料高度差增大，浪費能源，規(guī)劃不合理。而傾斜角過小時，易出現(xiàn)停滯景象。特別是在料槽中貯滿工件的情況下，工件相互擠壓在一同，接觸點處運動方向相反，產(chǎn)生較大的滑動摩擦阻力，因此易停滯不向下滾動。 傾斜角度的大小取決于料槽支承板和工件外表的質(zhì)量。 假設(shè)支承板精度較高，工件經(jīng)過精加工，普通57； 假設(shè)支承板精度普通，工件經(jīng)過粗加工，取710； 假設(shè)支承板精度很低，工件為毛坯或外表有缺陷，那么取1015。.三、滑動式輸料槽的設(shè)計 滑動式輸料槽的截面外形有各式各樣，其滑動

10、摩擦阻力各不一樣。為了能運用與平面摩擦力類似的計算公式 F等W 來計算滑動摩擦阻力，這里引入了“等效摩擦系數(shù)的概念。 1.V型滑動輸料槽 工件在V型滑槽中滑動，要比平底滑槽遭到更大的摩擦阻力。 設(shè)工件的分量為W，工件對V型槽邊的正壓力分別為N1和N2。. 工件與料槽之間的滑動摩擦系數(shù)為，那么每邊的摩擦阻力為： 總的摩擦阻力為： (85) 為寫成與平面摩擦力類似的公式，那么有： F等W (86) 由(85)式和(86)式求得： (87) 由力平衡關(guān)系式，可得： 求解出N1和N2代入(87)式，得V型滑槽的等效摩擦系數(shù)為： (88). 假設(shè)90(即V型槽對稱線與地面垂直)，那么： (89) 由(8

11、8)式及(89)式可知，其半角愈小，等愈大，即滑動摩擦阻力愈大，工件保送穩(wěn)定性愈好，定向精度愈高。通常取4560，重而大的工件取60；對輕小件可取45，即采用規(guī)范角鐵制造。 V型輸料槽的傾斜角料槽，普通應(yīng)為等效摩擦系數(shù)所確定的摩擦角等的1.41.5倍，即：料槽(1.41.5)等 (810)式中：等等效摩擦角， 。.2.雙軌滑動式輸料槽 雙軌滑動式輸料槽可以看成是形輸料槽的一種特殊方式，如下圖。只需經(jīng)過幾何關(guān)系找出sin和sin，代入(88)式，即可求出等。 由幾何關(guān)系得： 那么得： (811)式中：B兩導(dǎo)軌間間隔，mm； h兩導(dǎo)軌的高度差，mm； D工件直徑，mm； d導(dǎo)軌的直徑，mm。 假設(shè)

12、兩導(dǎo)軌在同一程度面內(nèi)，h0，那么： 8-12 . 用雙軌滑道保送帶肩部的工件時，為使工件在輸料過程中，肩部不致相互疊壓而卡住，應(yīng)使：K1.1 (813)式中：工件肩部的高度。 假設(shè)使(813)式成立，必需盡量減小桿部傾斜角。為減小角，應(yīng)盡能夠增大S。由圖b可知，兩支承點間間隔S為：SBh (mm)式中：B兩導(dǎo)軌內(nèi)壁之間間隔，mm；h導(dǎo)軌板厚度(或圓導(dǎo)軌直徑)，mm。 設(shè)d為桿部直徑，普通取B1.1d，那么：S1.1dh (mm) 要減小L應(yīng)增大S，所采取的方法不應(yīng)該是增大B，因增大B易使工件失去導(dǎo)向而擠在內(nèi)壁上，使滑動發(fā)生困難。而應(yīng)使導(dǎo)軌板加厚，并使導(dǎo)軌板削成斜面，如圖c所示。此外在料槽出口處

13、還應(yīng)設(shè)置剔除器(圖中d)。 . 當(dāng)工件肩部較厚時，不應(yīng)采用肩部重疊法傳送，而應(yīng)按并列法傳送，此時不存在肩部疊壓問題。為使柄部下滑中不發(fā)生較大的搖擺，可在肩部上方設(shè)置可調(diào)壓板。.第三節(jié) 強迫輸料安裝 當(dāng)無法采用自重滾動保送或為了提高輸料的可靠性時，往往采器具有動力驅(qū)動安裝的強迫輸料安裝。鏈條式保送帶就是其中一種典型的強迫輸料安裝。本節(jié)以鏈條式保送帶和鏈板履帶式保送帶為例，引見強迫輸料安裝的任務(wù)原理及構(gòu)造特點。 . 一、鏈條式保送帶1.鏈條式保送帶的構(gòu)造及任務(wù)原理 . 保送中小工件時，V形塊應(yīng)做成整塊的，裝在同一鏈節(jié)上；保送粗大工件時，將V型塊分成兩個半塊，分裝在跨鏈節(jié)上。也可采用一條長板開有等距

14、的V型槽口，它固定不動，而鏈條及撥爪運動，靠撥爪推開工件沿V型槽口逐漸前進(jìn)。 對于沿工件徑向傳送工件的鏈帶，其V型塊間間隔應(yīng)盡量小，以便能儲存較多的工件。但必需思索上下料機械手抓放的張開位置。 對于沿工件軸向傳送的鏈帶，其V型塊的間距t可由下式計算：t = (L+S)/2 (mm) 式中：L工件的長度，mm； S工件之間的間隙，mm。. 2. 鏈條式傳送帶的運動型式 1)往復(fù)運動型 兼有輸料和貯料功能。它由電動機或液壓馬達(dá)驅(qū)動，鏈條可做往復(fù)運動。料道上設(shè)有料空、料滿、前進(jìn)、后退等多個行程開關(guān)，實現(xiàn)“步進(jìn)貯料、“快進(jìn)貯料、“快退接料和“步進(jìn)供料等多種運動。 這種類型保送帶，控制系統(tǒng)較復(fù)雜，但輸料

15、效率高。 . 2)單向循環(huán)運動型 鏈條保送帶作延續(xù)循環(huán)運動，不論保送帶上有無工件，一直運動。僅用于傳送工件，效率不高。 3)步進(jìn)運動型 經(jīng)過油缸、齒輪齒條及棘輪棘爪機構(gòu)，驅(qū)動保送帶作步進(jìn)運動。這種類型保送帶，多設(shè)在自動線的線首及線尾，或設(shè)在非經(jīng)過式的中間料倉處，用于步進(jìn)供料，或步進(jìn)貯料。 . 二、鏈板履帶式保送帶 鏈板履帶式保送帶是由一節(jié)節(jié)帶齒的鏈板組成。鏈板上外表磨光，靠其摩擦力傳送工件。鏈板下面有齒，與驅(qū)動鏈輪相嚙合，帶動封鎖式鏈板作單向循環(huán)運動。為防止鏈帶下垂，用兩條光滑托板支承起來。在鏈板帶上面設(shè)置分路擋板機構(gòu)，實現(xiàn)分料、合料、撥料、限位等運動。 鏈板履帶式保送帶構(gòu)造簡單，動作可靠，貯

16、料較多，容易實現(xiàn)“分料及“合料。其缺陷是磨損較快，需定期調(diào)整或改換。這種保送帶屬于自動流動式傳送安裝，通用性好。國外已把它定為規(guī)范傳送安裝之一。 .第四節(jié) 步伐式輸料安裝 步伐式輸料安裝是組合機床自動線的典型工件保送安裝。在加工箱體類零件的自動線以及帶隨行夾具的自動線中，運用非常普遍。 一、步伐式輸料安裝類型及特點 常用的步伐式保送安裝有彈簧棘爪式、擺桿式、抬起帶走式及托盤式等四種。 1. 彈簧棘爪式保送帶 2.擺桿式保送帶 3.抬起帶走式保送安裝 4.托盤式保送安裝 .1. 彈簧棘爪式保送帶.彈簧棘爪式保送帶設(shè)計時應(yīng)留意以下幾點： (1)在一節(jié)保送帶上，最好只安裝一臺機床加工工位的棘爪。假設(shè)

17、在一節(jié)保送帶上裝有兩臺機床的棘爪，那么不但要求棘爪間具有準(zhǔn)確的間隔，而且機床安裝時的中心間隔要求也很嚴(yán)，這是不合理的。 (2)由于整個保送帶比較長，思索到制造及安裝工藝性，普通都把它做成假設(shè)干節(jié)，用結(jié)合板聯(lián)成整體。結(jié)合板普通固定在前一節(jié)保送帶上，安裝調(diào)好后打銷固定。保送帶中間的棘爪，普通都做成等距的，爪間距為3501600mm。自動線的首端及末端棘爪，與其相鄰棘爪之間的間隔，根據(jù)要求可做得比保送步距短一些，但至少可包容一個工件，普通首端棘爪間距不小于310mm；末端棘爪間距不小于155mm。 (3)調(diào)整保送帶時，保送帶向前到達(dá)終點，工件應(yīng)比規(guī)定的定位安裝位置滯后0.30.5mm。定位時以定位銷

18、錐端引進(jìn)錐孔，把工件拉到準(zhǔn)確位置，以防慣性超距而影響精度。 (4)由于棘爪式保送帶不便于在工件的前方設(shè)置擋快，所以向前保送速度普通不宜大于16m/min，并應(yīng)在終點前3060mm處設(shè)行程節(jié)流閥減速，以防慣性前沖影響精度。.2.擺桿式保送帶.3.抬起帶走式保送安裝 此種保送安裝，動作與構(gòu)造較復(fù)雜，驅(qū)動安裝普通為兩套，分別實現(xiàn)“抬起和“帶走兩種動作。 多用于不便采用直接保送的畸形件或軟質(zhì)資料工件，適宜狹長型工件的橫置保送，可節(jié)省隨行夾具。 要求固定夾具上下方向敞開，以便保送帶及工件經(jīng)過。 .4.托盤式保送安裝 托盤保送也是一種步伐保送，但和普通步伐保送不同，工件不是在支承板上滑動，而是放在托盤中由步伐保送帶運走。托盤中設(shè)有工件定位元件，但沒有夾緊機構(gòu)。托盤只起保送工件的作用，不影響工件加工精度，托盤精度要求不高；在構(gòu)造上，托盤是固定在保送帶上的。它可與保送帶一同前往，不需另設(shè)前往安裝，使自動線總體規(guī)劃緊湊。 托盤保送適用于保送畸形工件、需求維護基面的軟質(zhì)工件與精加工工件。也