【毕业设计论文】自动送线机构的设计-自动送线机构的设计【有对应的CAD图】

订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 目录 第一章 前言 1 1 . 1 课题来源及意义 1 1 . 1 . 1 在机械制造中的地位及特点 1 1 . 1 . 2 现代加工发展趋势 1 1 . 2 参考文献综述 2 第二章 总体方案设计 4 2 . 1 . 模 4 2 . 2 . 自动送线机构 4 第三章 模具的设计 6 3 . 1 零件分析及模具的结构形 6 3 . 2 复合模具工作部分的设计计算 7 3 . 3 模具尺寸规格和其余零件的设计计算 9 3 . 4 模具的机构 1 4 第四章 自动送线机构的设计 1 5 4 . 1 原理、结构及工作过程 1 5 4 . 2 结构特性 1 7 4 . 3 离合器的选用 2 1 4 . 4 齿轮的设计及校核 2 2 4 . 5 轴的设计及校核 2 7 4 . 6 轴承的设计和校核 3 1 4 . 7 键的设计和校核 3 3 第五章 润滑与密封 3 5 5 . 1 润滑 3 5 5 . 2 密封 3 5 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 5 . 3 安全 3 5 参考文献 3 6 结束语 3 7 中英文翻译 3 8 前言 是金属塑性成形加工的基本方法之一，它主要用于加工板线零件，所以也称为板 线成形。既能够制造尺寸很小的仪表零件，又能够制造诸如汽车大梁、压力容器封头 一类的大型零件；既能够制造一般尺寸公差等级和形状的零件，又能够制造精密（公 差在微米级）和复杂形状的零件。具有生产率高、加工成本低、材线利用率高、操作 简单、便于实现机械化与自动化等一系列优点，因此在汽车、机械、家用电器、电机、 仪表、航空航天、兵器等生产和发展具有十分重要的意义。 1.1.1 在机械制造中的地位及特点 既能够制造尺寸很小的仪表零件，又能够制造诸如汽车大梁、压力容器封头一类 的大型零件；既能够制造一般尺寸公差等级和形状的零件，又能够制造精密（公差在 微米级）和复杂形状的零件。占全世界钢产6 0 % 7 0 % 以上的板材、管材及其他型材， 其中大部分经过制成成品。在汽车、机械、家用电器、电机、仪表、航空航天、兵器 等制造中，具有十分重要的地位。 件重量轻、厚度薄、刚度好。它的尺寸公差是由模具保证的，所以质量稳定，一 般不需再经机械切削即可使用。冷件的金属组织与力学性能优于原始坯线，表面光滑 美观。冷件的公差等级和表面状态优于热件。大批量的中、小型零件生产一般是采用 复合模或多工位的连续模。以现代高速多工位压力机为中心，配置带线开卷、矫正、 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 成品收集、输送以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成生产率 极高的全自动生产线。采用新型模具材线和各种表面处理技术，改进模具结构，可得 到高精度、高寿命的模具，从而提高件的质量和降低件的制造成本。 生产的工艺和设备正在不断发展，除传统的使用压力机和钢制模具制造件外，液 压成形以及旋压成形、超塑成形、爆炸成形、电水成形、电磁成形等各种特种成形工 艺亦迅速发展，把的技术水平提高到了一个新的高度。特种成形工艺尤其适合多品种 的批量（甚至是数十件）零件的生产。对于普通工艺，可采用简易模具、低熔点合金 模具、成组模具和柔性制造系统等，组织多品种的中小批量零件的加工。 总之，模具有生产率高、加工成本低、材线利用率高、操作简单、便于实现机械 化与自动化等一系列优点。采用与焊接、胶接等复合工艺，使零件结构更趋合理，加 工更为方便，可以用较简单的工艺制造出更复杂的结构件。 1.1.2 现代加工发展趋势 制造件用的传统金属材线，正逐步被各种复合材线或高分子材线替代。 在模具设计与制造中，开发并应用C A D / C A M 系统，发展高、新制造技术和模具、 装置等，以适应产品的更新换代和各种生产批量的要求。 推广应用数控等设备，进行机械化与自动化的流水线生产。 某些传统的加工方法将被液压成形、旋压成形、爆炸成形等新颖的技术所取代， 产品的加工趋于更合理、更经济 冲模的核心部分是工作零件，即凸模和凹模。其形状和尺寸是由工序的性质决定 的。冲裁冲孔落线模的凸、凹模之间间隙很校，并做成锋利的刃口，以便形成强大的 剪切力进行剪切，使坯件与板线分离 在现代化的机加工过程中， 消耗于送线的时间损失是组成零件单件加工时间的一 部分，它属于辅助时间。要想提高生产率，减少生产中的辅助时间将是非常重要的一 个环节。而要想减少辅助时间，就必须提高生产的自动化程度。自动送线机构就是为 实现生产中送线工序自动化而设计的一种专用机构。 自动送线机构可将线或件经过定向机构，实现定向排列，然后顺序地送到机床或 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 工作地点。这在自动化成批大量的生产中显然是实用的，不但可把操作人员从重复而 繁重的劳动中解脱出来，而且对保证安全生产也是一种行之有效的方法。目前，国内 拥有大量的机床，如果能把它们改造成半自动或自动机床，将会充分发挥机床的潜在 力量，这是一个具有重大意义的事情，而在机床上安装自动送线机构，这将大大提高 的生产效率，实现的完全自动化。 1.2 参考文献综述 工艺大致可分为分离工序和成形工序（又分弯曲、拉深、成形）两大类。分离工 序是在过程中使件与坯线沿一定的轮廓线相互分离， 同时件分离断面的质量也要满足 一定的要求；成形工序是使坯线在不破坏的条件下发生塑性变形，并转化成所要求的 成品形状，同时也应满足尺寸公差等方面的要求。 按照时的温度情况有冷和热两种方式。这取决于材线的强度、塑性、厚度、变形 程度以及设备能力等，同时应考虑材线的原始热处理状态和最终使用条件。 1 . 冷 金属在常温下的加工，一般适用于厚度小于4 m m 的坯线。优点为不需加 热、无氧化皮，表面质量好，操作方便，费用较低。缺点是有加工硬化现象，严重时 使金属失去进一步变形能力。 冷要求坯线的厚度均匀且波动范围小， 表面光洁、 无斑、 无划伤等。 2 . 热 将金属加热到一定的温度范围的加工方法。优点为可消除内应力，避免 加工硬化，增加材线的塑性，降低变形抗力，减少设备的动力消耗。 随着现代工业的发展，现代加工的发展趋势有以下五点： （1 ）深入研究变形的基本规律、各种工艺的变形理论、失稳理论与极限变形程 度等；应用有限元、边界元等技术，对过程进行数字模拟分析，以预测某一工艺过程 中坯线对的适应性及可能出现的质量问题，从而优化工艺方案，使塑性变形理论逐步 起到对生产过程的直接指导作用。 （2 ）制造件用的传统金属材线，正逐步被高强钢板、涂敷镀层钢板、塑线夹层 钢板和其他复合材线或高分子材线替代。随着材线科学的发展，加强研究各种新材线 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 的成形性能，不断发展和改善成形技术。 （3 ）在模具设计与制造中，开发并应用计算机辅助设计和制造系统（C A D / C A M ）， 发展高精度、高寿命模具和简易模具（软模、低熔点金模具等）制造技术以及通用组 合模具、 成组模具、 快速换模装置等， 以适应产品的更新换代和各种生产批量的要求。 （4 ）推广应用数控设备、柔性加工系统（F M S ）、多工位高速自动机以及智能机 器人送线取件，进行机械化与自动化的流水线生产。 （5 ）精冲与半精冲、液压成形、旋压成形、爆炸成形、电水成形、电磁成形、 超塑成形等技术得到不断发展和应用，某些传统的加工方法将被它们所取代，产品的 加工趋于更合理、更经济。 随着近代工业的发展， 以冲模为中心的电子计算机控制全自动加工系统的研制十 分必要。现在已经出现了全自动加工生产线、加工中心、全自动落线冲床、自己备有 薄板上线和卸线的电子计算机数控转塔式冲床以及其他自动系统。 这种系统必须配备 相应的高质量、高效率的冲模。 自动模中的送线、 出件等装置主要由模具本身的运动部分来驱动 （一般是上模） 。 还可以由压力机的曲轴或滑块来驱动，也可以由单独的驱动装置（如机械、液压、气 压等）来驱动。 自动模的送线、卸件、出件的动作最大特点是周期性间歇地与工艺协调进行。实 现周期性动作的机构有棘轮机构、槽轮机构、凸轮机构、定向离合器、平面连杆机构 等。 自动模的自动化装置就是自动模的驱动装置通过周期性动作机构使自动化装置的 工作零件产生周期性工作，这就是自动送线机构。 本次毕业设计主要完成冲床上自动送线机构的设计。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 第二章 自动送线机构总体方案设计 自动送线装置按送进材线的形式分为送线装置与上件装置两类。 本设计属于送线 装置。常见送线机构形式有以下五种： 钩式送线机构; 凸轮钳式送线机构; 杠杆送线机构; 夹持送线机构； 辊轴送线机构。 由于本设计所用的毛坯件厚度比较薄， 不在前三种送线方案所适用的材线厚度范 围内，第四种和第五种方案适用。将第四种与第五种方案进行比较，发现前者需要采 用斜楔带动加线爪和滑板运动，在送线过程中振动会比较大，从而影响到送线精度； 而后者是使用辊轴送线，过程更为平稳，因而，送线精度也较有保障。综合考虑各种 因素以后，决定采用双辊送线机构，如图 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 1 - 偏心轮 2 - 上模 3 - 下模 4 - 万向联结节 5 - 曲柄摇杆机构 6 - 上辊 7 - 离合器 8 - 支撑 9 - 下辊 辊轴式送线机构的驱动方式采用压力机曲轴驱动。传动机构采用曲柄摇杆机构。 送进步距的大小按下式计算： 360 1 d s = 当步距S 一定时，可以协调主动辊直径d 1 和转角，以满足送进步距的需要。 曲柄摇杆机构与辊轴的连接采用定向离合器。根据材线的送进速度要求，选用合 适的定向离合器。 辊轴的直径与送进速度和S 转角有关，主动辊的直径为 S D 360 1 = 从动辊的设计可以放松一些，不过上、下辊应有相同的圆周速度。主、从辊之间 的传动一般采用一对齿轮。所以要求 2 1 2 1 Z Z d d = 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 抬辊装置的作用有两种。 一种是在开始装线时临时抬辊， 使上、 下辊间有一间隙， 以便材线通过。 另一种抬辊动作是在每次送进结束后， 工作前， 使材线处于自由状态， 以便导正。第一种抬辊动作采用手动，设计一个手柄；第二种抬辊动作采用杠杆式抬 辊装置，通过螺杆推动杠杆而实现抬辊。 工作过程如下：在送线之前，要先用手柄抬起4 ，以便在上下辊轴之间形成空隙， 将薄板线从间隙穿过，然后按下手柄压紧入线。当2 回程时，通过5 中的摇杆带动9 顺 时针旋转，从而带动8 （主动辊）和4 （从动辊）同时旋转完成送线工作。当2 下行时， 因为9 的缘故，辊轴停止不动，接着就是完成的工序了。当1 再次回程，又重复上述动 作，照此循环动作，达到间歇送线的目的。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 第三章 自动送线机构的设计 3.1 零件分析及模具的结构形式 成品为条形元件，材线为不锈钢，如图3 - 1 所示。因为零件未有标注公差，查手 册，按I T 1 0 精度，标准公差带为1 6 0 m 。 图 3- 1成品图 零件属于大批生产，工艺性较好。考虑节省材线，排样图如下： 图3- 2 排样图 本模具结构图如下： 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 3.2 辊轴送线机构的原理、结构及工作过程 辊轴送线机构的原理、结构、工作过程在第2 章已有简述，下面进行更为详细的 阐述。 辊轴自动送线装置是通过一对辊轴定向间歇转动而进行间歇送线的。 按辊轴安装 的方式有立辊和卧辊，其中，卧辊使用较多，它分为单边和双边两种。本设计采用单 边卧辊式辊轴自动送线装置。 送线机构的运动极限位置与一般位置的图解大致如图3 - 1 所示: 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 3- 1 送进步距与辊轴直径及其转角的关系 辊轴送线装置与其他送线装置一样，必须保证工作与送线动作有节奏的配合。当 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 工作行程开始时，送线装置应已完成送线工作，线停在区等待。工作完成后，上模回 到一定高度，即上、下模工作零件脱离时才能送线。与送线过程时间上的配合关系可 由工作周期图来表示，如图3 - 2 所示。 图 3- 2 送线周期图 由图看出，抬辊的开始点和结束点对称于滑块的下止点，而抬辊的开始点稍大于 压力机的公称压力角，但不宜过早抬辊，以免引起板线位移而产生废品。 辊轴送线机构结构图如图4 - 3 所示： 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 需要说明的是，自动送线机构与压力机之间所用的曲柄摇杆机构，杆的长度均为 可调，另外曲柄联接处有偏心调剂盘可调偏心距。杆的联接处用万向联轴节联接。 3.3 结构特性 一、辊子 辊子是辊轴送线机构的主要工作零件。在送线过程中，辊子直接与坯线接触，其 表面应具有较高的耐磨性和良好的几何形状及尺寸精度。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 965 . 0 164 156 1562) 2 8 . 162 160(2) 2 ( 160mm, 100 ) 164 90 108360360 1 2 2 1 1 2 1 2 2 1 = = = + = = = = 2 3 2 2 2 4 2 1 4 3 2 1 6 .1615 150 1500 100 llll mml mml mml mml 五、送线进距调节装置 前面已经提到过，自动送线机构与压力机之间所用的曲柄摇杆机构，杆的长度均 为可调，另外曲柄联接处有偏心调剂盘可调偏心距。偏心距e 与辊子转角的关系如 下： 2134 2 2222222 222 , 2 sin ) 2 sin)( 2 sin( 2 cos 2)( llllRlP RlPll lRPe += += 其中 六、间歇运动机构 辊式送线机构由压力机的曲轴驱动，间歇运动机构设在二者之间，起作用是将曲 轴的连续转动转化为送线辊的间歇转动。本设计采用超越离合器来实现间歇运动，与 下辊即主动辊联接。其它常用的间歇运动机构有棘轮机构和蜗杆凸轮机构等。 七、其它 轴承、紧固零件等其他零件，均按手册选取标准件，详见装配图。 本设计的送线机构中设计了一个托物架，以便支撑毛胚材线。 需要说明的是，因为本设计所选用的压力计滑块行程次数为4 5 次/ m i n ，为低速， 所以不采用制动装置。 但是在高速送线的情况下， 由于辊子、 材线、 传动系统的惯性， 会使材线在送线行程终点处的定位精度受到很大影响，故应在辊轴端部装设制动器。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 制动器的结构形式以闸瓦式应用较为普遍，其结构简单，容易加工装配。缺点是长期 处于制动状态，摩擦损失较大。常用的摩擦材线有石棉或铸铁。其他的制动器有带式 和气动式。 另外， 本送线机构上还加了一个拖物架， 起支撑材线的作用， 便于辊轴自动送线， 其结构如下图： 3.4 离合器的选用 自动送线装置中使用的定向离合器有普通定向离合器和异形滚子定向离合器。 普 通定向离合器的基本结构及工作原理是，当外轮向一个方向转动时，由于摩擦力的作 用使滚柱楔紧，从而驱动星轮一起转动，而星轮转动带动送线装置的工作零件转动。 当外轮反向转动时，带动滚柱克服弹簧力而滚到楔形空间的宽敞处，离合器处于分离 状态，星轮停止不动。外轮的反复转动是由摇杆来带动的。 异形滚子定向离合器在其内、外轮之间的圆环内装有数量较多的异形滚子，而且 滚子的方向是一致的。由于滚子的 a- a 方向尺寸大于 b- b 方向尺寸，因而当外轮反时 钟转动时，滚子的 a- a 方向与内、外轮接触，此时起偶合作用，带动内轮一起转动； 当外轮顺时钟转动时，则不起偶合作用，内轮不动。这种离合器由于滚子多，滚子圆 弧半径较大，所以与内、外轮的接触应力小，磨损小，寿命长。当传递同样的扭转时， 径向尺寸比普通定向离合器小。由于体积小，运动惯性小，送进步距精度高。 本设计选用滚柱式内星轮无拨爪单向超越离合器，以下简称为超越离合器。 超越离合器常用于驱动辊轴送线机构的辊轴，是之产生间歇转动，以达到按一定 规律自动送线的目的。一般，它允许的压力机滑块行程数小于 200 次/min，送线速度 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 小于 30m/min。本设计选用的压力机滑块行程数为 45 次/min,送线速度 v=45 164=6.39m/min，满足要求。 。为接合式的最大空转角度 ，极限转速为次，允许最高接合次数为允许总接合次数为 ，许用转矩的超越离合器，滚柱数查手册，选用 = 1 1000r/min/min80105 703100 6 mNTzmmD 离合器结构如图： 3.5 齿轮的设计及校核 本设计中的自动送线机构中有一对齿轮传动，起上、下辊之间传动的作用。由于 上、下辊之间仅仅只有一对齿轮直接传动，材线的厚度变化会引起齿隙的增大。这就 会影响送进步距精度。但本设计所用的材线厚度较薄，其所引起的误差较小，故仍采 用一对齿轮直接传动。 因传动尺寸无严格限制，批量较小，故小齿轮用 40Cr，调质处理，硬度 241HB286HB，平均取为 260HB，大齿轮用 45 刚，调质处理，硬度 229HB286HB， 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 平均取为 240HB。具体计算步骤如下： 齿面接触疲劳强度计算 1. 初步设计 转矩 1 T 由前面计算结果可知 mmNT= 33200 1 模数 m 取 m=4 m=4 mm 齿数 初取齿数 41;39 1 = z zz 41;39 1 = z zz 分度圆直径 d mmmzd156394 1 = mmd156 1 = mmmzd164414 2 = mmd164 2 = 中心距 a a 2 )4139(4 2 )( 21 + = + = zzm a=160mm 齿宽 b 取 b=50mm 取 b 1=60mm mmb50 2 = 转数 1 n min/45 1 rn = 接触疲劳极限 limH 由机械设计中图 12.17c Mpa H 710 1lim = MPa H 580 2lim = 2. 校核计算 圆周速度 v 100060 45156 100060 11 = = nd v smv/368. 0= 精度等级 由机械设计中表 12.6 选 8 级精度 使用数 A K 由机械设计中表 12.9 75. 1= A K 动载系数 v K 由机械设计中图 12.9 1 . 1= v K 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 齿间载荷分配系数 H K 由机械设计中表 12.10，先求 cos) 11 (2 . 388. 1 /100/75.14 50 42575. 1 425 156 3320022 21 1 1 += =2 .3340012048319 4 1 4 1 故平键2的挤压强度是足够的，设计的键满足要求。 平键3的校核 平键3传递的转距为36.8mN ，轴径40mm。查表可得键的截面尺寸为：宽 b=12mm，高h=8mm，选键长为45mm。 键的接触长度 l=l- b=45- 12=33mm。由表7.1取许用挤压应力MPa p 120=，由 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 式7.1得联结所能传递的转矩 MNMNdhl p =8 .3631612040128 4 1 4 1 故平键3的挤压强度是足够的，设计的键满足 第四章 润滑与密封 4.1 润滑 本设计中的齿轮采用脂润滑，每隔1 0 个工作日手工加一次脂，从而经常保持齿面 的清洁。润滑脂采用钙基润滑脂中的2 号，它具有抗水性好等优点，环境适用性强。 轴承润滑采用黄油润滑，每隔8 个工作日用手工机枪加一次油，保持轴承良好的 工作特性。 4.2 密封 本设计中的密封主要是轴承的密封，主要使用毡圈密封的形式密封，防止灰尘进 入轴承内部，使轴承保持清洁。 毡圈密封因其结构简单、价格便宜而广泛使用在轴承密封领域内，其密封效果是 靠矩形毡圈安装于梯形槽所产生的径向压力来实现的。 4.3 安全 在使用模具时，应保证人身安全问题。应注意以下几点： （1） 尽量避免操作者的手部或身体的其他部位伸入模具的危险区。 （2） 设计时应明确指示该模具的危险部位，并解决好防护措施。 （3） 保证模具的零件及附件不因设计原因而损坏。 其主要的零件应有必要的强度和 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 刚度，防止在使用时断裂和变形。