毕业设计（论文）-一种带钢自动送料装置的设计（全套图纸三维）.pdf

本科毕业设计（论文） 题题 目目:一种带钢自动送料装置的设计 学学 院：院：_ 专专 业：业：_ 姓姓 名：名：_ 学学 号：号：_ 指导教师：指导教师：_ 2016 年年 5 月月 16 日日 I 摘要 带钢自动送料装置作为加工板材的加工设备的一种，随着机械公司的逐步增 多，带钢自动送料装置的应用越来越普遍。在经济全球化背景下，现代机械产品 向着高精度、高自动化和高可靠性发展、具有机电结合和多学科技术结合的特点， 纯机械的产品越来越少，而且更新换代速度越来越快。机械工业是一个国家的重 要产业，机械工业的发展无时不刻都在影响着国家经济的发展，人类的进步离不 开机械工业的发展。生产带钢自动送料装置的企业，必须充分考虑到在带钢自动 送料装置运行中可能出现的问题，尽量使带钢自动送料装置的自动化程度越高越 好，从而减少人工搬运工具的时间，国内带钢自动送料装置的研发及制造要与全 球号召的高效经济、安全稳定主题保持一致。带钢自动送料装置的发展与人类社 会的进步和科学技术的水平密切相关。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 本次设计的题目是带钢自动送料装置的设计，主要由机架、上下托辊组件、 张紧装置等组成，目前，国内带钢自动送料装置的研发也在朝着运行高速化、功 能复合化、控制智能化的方向发展，廉价，简单，方便成为了国内外带钢自动送 料装置的发展的主题。 关键词：带钢自动送料装置；托辊；装置；主题 II Abstract The environment of global economic development, China industries affected by other countries advanced technology at the same time, foreign enterprises and brand spread to more and more Chinese has become an opportunity. Cap pressing machine in industry through a variety of ways have been working with the relevant technology, and constantly improve their own strength and core competitiveness, and narrow the gap with developed countries. In the new market demand, update the sleeve pressing machine is a pressing matter of the moment. The production of pipe pressing machine equipment manufacturing enterprises to fully tap the potential of the market, vigorously develop the sleeves of large low cost pressing special machinery and equipment, plays a positive role in the evolution of automatic assembly, the assembly of mechanical equipment. There is a large pipe equipment on equipment safety index has strict requirements of production. With the development of science and technology, interdisciplinary mutual infiltration, mutual exchanges between the various industry, extensive use of new structure, new materials, new technology, the sleeve pressing machine is large, efficient,reliable,energysaving. Keywords： pneumatic manipulator;cylinder;pneumatic loop;value III 目目 录录 摘要 . I Abstract . II 1 引言 . 1 1.1 课题的来源与研究的目的和意义 . 1 1.2 本课题研究的内容 . 2 1.3 三维软件设计 . 5 1.4 带钢自动送料装置的分类 . 7 2 带钢自动送料装置总体结构的设计 . 10 2.1 上料部分的设计 . 13 2.2 上下托辊组件的设计 . 13 2.3 机械传动部分的设计计算 . 13 2.3.1 电机的选型计算. 14 2.3.2 传动轴的设计计算. 16 2.3.3 轴承的选型计算. 18 2.3.4 键的选型计算. 19 2.3.5 压缩弹簧的设计计算 . 19 3 带钢自动送料装置中主要零件的强度校核 . 20 3.1 机架强度的校核计算 . 20 3.2 轴承强度的校核计算 . 21 4 设计总结 . 21 结论 . 22 致谢 . 23 参考文献 . 24 1 1 绪论 1.1 课题的来源与研究的目的和意义 随着五金制造业的迅速发展，设备的不断更新，市场的激烈竞争，产品的多 元化,加工工艺简化,品质,成本,效率显得由为重要,为了降低成本， 提高效率, 优化 劳动力，同时保证品质,必须改变原有设备功能,满足产品的要求,降低新增设备的 成本，降低操作员的疲劳,更好的实现自动化。 本项目研制是带钢自动送料装置的设计,满足板材大件机床无法装夹,能提 高设备的生产效率,能更好的降低成本,减少不良率,减小操作员的疲劳，同时也满 足了产品加工工艺及尺寸要求，市场竞争能力提高。 我国生产的带钢自动送料装置结构简陋，送料效率始终不高，虽然经过几十 年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水平等 的影响， 我国目前生产的带钢自动送料装置的总体水平与进口产品及港口用户的 要求仍有较大差距，带钢自动送料装置的生产也是如此，为满足市场需求，开发 出一种新型的带钢自动送料装置势在必行！ 相信此种带钢自动送料装置的出现将会大大提高棒材的送料能力和质量， 为 企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显著的进步，同时也在某 种程度上推进了机械工业的不断发展。 五金制造业市场产品的多元化样式越来越多,满足产品的加工能力的设备也 越来越多，面对市场的竞争设备费用的昂贵,利润显得渺小,目前我公司已在大力 推行更新此类设备， 目前我公司在新上的锻件本体类及其它机加件类已开始应用 此设备，使我公司的产量提高,设备得到了合理的应用,解决了一般设备无法满足 的要求。我公司还同各设备厂家紧密合作，将此设备的加工性能提升到更高一台 阶。 另外我们相信采用此类为主要加工设备的将在五金行业里应用会越来越广泛, 效率会越高。 2 1.2 本课题研究的内容 本次设计主要针对带钢自动送料装置进行设计， 从带钢自动送料装置的整体 方案出发，然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方 面： （1）到图书馆里查阅大量相关知识的资料，搜集各类带钢自动送料装置的原理 及结构，挑选相关内容记录并学习。 （2）分析带钢自动送料装置的结构与参数 （3）确定设计总体方案 （4）确定具体设计方案 （5）带钢自动送料装置的三维图的绘制、CAD 装配图、零件图的绘制。 （6）说明书的整理 1.3 三维软件设计 本论文主要研究运用 SolidWorks 对带钢自动送料装置进行设计。在设计过 程中，了解 SolidWorks 的各种功能。 通过本次设计，再次提出了利用三维软件的水平，并吸收了大量的经验，总 结出以下几点。关于图纸的绘制方面，当零件的尺寸已经给出，不考虑图纸尺寸 不合适的，基于三维零件图，装配时必须考虑的大小是合适的，因为 AutoCAD 绘图效果不好，也会引起的尺寸误差，和甚至出现欠定义大小，因此，必须通过 在这个时候对零件进行测量，进行修改，直到符合要求。该工具是方便的输入数 据映射，通过选择部分的类型，标准件，可以生成，但有时需要在工具集使用部 分可能找不到，所以在这个时候随机应变，其他部分而不是通过修改或满足要求 增加组件的使用。三维地图应该是灵活的，解决问题的方法总比问题多，当一个 方法不能正常映射，试试另一种方法，它不仅可以完成零件的生产，而且还可以 开发映射一个更好的主意，并打破了新思想的规则。 学习使用一些可以节省时间的命令，如镜像，阵列，能省则省” 。在装配过 沉重，曾给了我一个很大的障碍，是要花很多时间去找出为什么。在一个活跃的 子组件，虽然活动范围会产生干扰，可以设置该复合物的活动范围，如先进的范 围内，和角度范围，即使在这个范围内不影响母配体，不能设置。因为一旦设定 的范围内，在父组件将被视为完全定义的组件模型，它将冲突分总成，将无法完 3 成装配。看地图是最重要的任务是理解零件图，图表工具，没有工具是没有法律 的零件图，所以不要急着写，想通过零件的结构，并认为通过线图，这是重中之 重，映射。部分建模，一般应的特点进行深入分析，找出零件是由几个特点，摆 脱所有的形状特点，它们之间的连接相对位置、表面，然后按主次特征造型的关 系， 按一定的顺序。 一个复杂的部分， 有许多简单的功能， 通过切除或重叠相交。 所以部分建模，序列特征是很重要的，虽然不同的建模过程可以构造出相同的实 体部分，但其建模过程和实体结构的稳定性有直接的影响，实体模型可以修改应 用程序， 可理解性和实体模型。 特别是在二维图纸， 我们只能看到元器件的布局， 并用虚线给说的内部特征，除了部分的相贯线，这条线各特征在路口出现。在选 秀过程中零件，必须选择第一个草图平面，这是非常重要的，决定了后续的模型 飞机的命令，使用简单的说，一个圆柱形围成一个圈，然后绘制，也可以作为一 个长方体旋转，虽然他们的结果都是一样的，但草图平面和命令的使用。如果我 们想要一个轴，那么我们应该选择第二个方法以及。 由于该零件的设计不规则零件，用于为拉伸和旋转命令，许多零部件都是对 称的，所以为了节省时间，提高效率，通常用于指挥镜特性。 一个完整的工程图纸应该包含以下 4 个方面。 一组视图：一组视图（包括视图，剖面，断面，局部视图）是正确的，完整的， 对各部分的结构和形状表达清楚。 尺寸：尺寸的确定和零件的形状各部分的位置 技术要求：表明部分的一些要求必须在制造和检验完成，如表面粗糙度，尺寸公 差，形位公差，材料和热处理的方法和指标。 标题栏：注明产品名称，材料，数量，拉伸比和拉伸，等。 单击新建图标以显示新的文件系统，SolidWorks 文件”对话框中，单击“选项” 对话框中的组件，你可以进入装配工作模式，进行以后的设计工作。 1.4 带钢自动送料装置的分类 带钢自动送料装置是一些轻工行业不可缺少的设备。传统观念，带钢自动送 料装置是借助于机器运动的作用力加压于刀模，对材料进行送料加工的机器。近 代的带钢自动送料装置发生了一些变化，开始将高压水束、超声波等先进技术用 4 于皮革冲切技术中，但人们仍然将这些设备归纳在带钢自动送料装置类的设备 中。 自动化程度高的裁断设备有:由电脑控制的动头式带钢自动送料装置、激光 带钢自动送料装置(振荡刀具)、高压水束送料机和电脑带钢自动送料装置等。另 外，意大利和英国 USM 公司生产一种投影带钢自动送料装置，这种设备的下料 台上设有振荡型刀具及目视观察装置，用于对皮革进行轮廓扫描，或在皮革上进 行投影以引导下料工安排下料样板在皮革上的套排。 目前在中国市场上有各种型号由国内外不同厂家生产的带钢自动送料装置， 现根据其产品性能，我们建议您从以下几个方面进行对比选择： 一、根据它们的传动方式、结构和用途分类如下： 1、按照传动形式分： A、机械传动带钢自动送料装置：是比较老型的机器。 机械传动式带钢自动送料装置 B、液压传动带钢自动送料装置：是现代比较通 用的带钢自动送料装置。 C、全自动滚压式带钢自动送料装置：用三文治的方法进行加工整张皮料或者纺 织品等。 D、电脑控制水束带钢自动送料装置：是现代比较先进的带钢自动送料装置，无 须使用刀模，根据输入程序进行裁断。冲切源为高压水束发生器。 E、 电脑控制超声波带钢自动送料装置： 控制形式与水束带钢自动送料装置相似， 冲切源为超声波发生器。 2按照结构方式分： A、摇臂式带钢自动送料装置：冲切部件为可以摆动的摇臂，适合于天然材料的 冲切。 B、龙门式带钢自动送料装置：冲切部件为可以沿着横梁左右移动的冲切头，刀 模可以固定在冲切头上，也可以放在被加工物上。大型、电脑控制的龙门带钢自 动送料装置冲头上安装着可以旋转的刀模架，可以根据程序排版，选择相应的刀 具；当然相应需配备自动送料机构。 C、平板式带钢自动送料装置：它与龙门式带钢自动送料装置的区别在于横梁直 接进行冲切，没有可以移动的冲切头。平板带钢自动送料装置又分为：横梁固定 5 或横梁可前后移动及工作台滑板可前后移动的两大类。 D、 四柱式精密带钢自动送料装置 ：双油缸，四立柱自动平衡连杆结构。 3、按照加工部件用途分： A、专用带钢自动送料装置：适合于泡罩加工的吸塑带钢自动送料装置。 B、卧式带钢自动送料装置：适合于加工轮胎材料。 带钢自动送料装置的相关图片如下图 1，图 2 所示： 图 1 图 2 6 2 带钢自动送料装置总体结构的设计 2.1 上料部分的设计 本次设计的带钢自动送料装置主要由机架、 上下托辊组件、 张紧装置等组成， 通过人工将等待送料的带钢放在送料装置的机架上面，然后按下启动按钮，电机 启动，在上下托辊的加持力的作用下，带钢被自动送料。由于送料部分有挡铁， 所以就对下料的长度定长了。 本次设计的带钢自动送料装置的总体方案图如下图 3 所示： 7 图 3 8 2.2 上下托辊组件的设计 本次设计的上下托辊组件主要由上下托辊，传动轴，轴承，弹簧等组成，其 具体结构图纸如下： 2.3 机械传动部分的设计计算 2.3.1 电机的选型计算 已知整个送料装置的总重量 150KG,其他重量 50KG，我们取总重量为 200Kg，带钢的移动速度为 12r/min。即： mm s G = mg = 200 10 = 2000N V = 1 - 2m/min = 16.6 - 33.3/ 具体的电机设计计算如下: 1、确定运行时间 9 本次设计加速时间 01 (t - t ) 60 = Vl l Vl负载速度（m/min） 有速度可知每秒上升 50mm， 0.033 1.2=1.2 360 = ls 电机转速 电机 = Vl n PB 2 400 /min 0.005 电机 = Vl nr PB 3.负载转矩 0.3 10 200 0.005 1.73 . 220.9 = B gMP TLN m 式中： 4.电机转矩 启动转矩 1 2()2636.9(0.00032) 1.25 . 6060 1.2 + = S NM JMJLJM TN m t 必须转矩 ()2.36.=+=TMTLTS SN m S 为安全系数，这里取 1.0。 根据以上得出数据，我们选用电机型号为 160BL-A，此无电机厂家为机电产 品。根据电机的特性曲线以及参数表如下： 10 根据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用电机型号 92BL-4030H1-LK-B，电机额定功率为 0.37KW，额定转矩为 7.62N.m，最大转矩为 9N.m。 11 2.3.2 传动轴的设计计算 轴作为机器的一个关键组成部分，其为各类传动部件的安装，传动的扭矩和 旋转运动围绕轴进行，而且经过轴承和机架连接。为了满足定位轴上的紧固件和 容易加工和装配的轴类零件和拆卸，通常轴设计成阶梯轴。轴系的零件是由轴和 它上边的零部件构成一个装配体系，研究轴的过程中不仅要研究轴体自己的数 据，还要将系统里的全部零碎部件融合在一起。 传动轴是自动送料装置的最关键零件， 对于保证自动送料装置正常运转和提 高自动送料装置行驶能力有着重要的意义。 传动轴设计首先是确定它的受力情况。自动送料装置行驶时，由于制造、安 装、检修等原因，常会出现传动轴压在张紧座下口的情况。我们就按传动轴处于 最不利的这种情况，作为传动轴受力状态，并且按承受最大扭矩 max F和正常扭矩 F 两种集中载荷（图 4.9）计算传动轴的强度。 用图解可以求得 0 R F 和 max0 R F对 O 点的力矩 2 0L FM Rp = 2max0 max0 LFM R = 将 p M 和 maxP M分解到动锥平面和垂直于进动平面的力矩 coscos 2 0 PRP MLFM= coscos maxmax0 2maxpRp MLFM= sinsin 2 0 pR B p MLFM= sin maxmaxp B p MM= 式中 偏心套给传动轴的反力 0 R F 与进动平面的夹角，一般 =152 5。 此外， 动锥在进动平面内还作用着旋回力矩 S M 和重力矩 00sin GlMG=， 故 GsPP MMMM+= GSpP MMMM+= maxmax B pB MM= B pB MM maxmax = 所以，动锥上各力对 O 点的总力矩为： 12 22 BrO MMM+= 2 max 2 maxmaxBrO MMM+= O M 和 maxo M被传动轴套给传动轴下端的实际反力 O R F和 maxo R F对 O 点的力矩 所平衡，所以： 2 LMF OR = 2max max LMF OR = 已知 0 R F 或 max R F后，把动锥的传动轴看成悬臂梁，则其危险断面上的弯曲应 力为 u Ru dF= 3 1 . 0 0 uRu dlF1 . 0 3 1max max0 = 对于强度限为 5065MPa 的优质钢， u =100120MPa； u =200240MPa。 利用上述方法，可以求得传动轴危险断面 bb 的直径 1 d。然后，根据自动 送料装置的进动角 0 、张紧座的结构尺寸大小以及传动轴与张紧座上下口间隙， 便可决定传动轴下端直径 2 d的值。传动轴上部与动锥内孔相配合部位的轴向的 尺寸， 可按设计确定的破碎腔椎体部分尺寸并参考实际资料确定。传动轴与椎体 内孔相配合部位的直径，可参考实际资料确定。 2.3.3 轴承的选型设计 （1）滚动轴承的选择 滚动轴承为深沟球轴承 5206， 862= r C KN， 1490= or C KN， 83. 0=e ， 8 . 0 1 =Y 。 （2）寿命验算 轴承所受支反力合力 74.150502.136813.629 2222 =+=+= BZBYB RRR N 对于深沟球轴承，派生轴向力互相抵消。 0= Ba F ， 57.712= aCa FF N 得， e R F B Ba )的 弹簧。合金弹簧钢一般含 0.45%0.70%的碳和一定量的 Si，Mn，Cr，V，W 及 B 等合金元素。合金元素的加入改善弹簧钢的抗松弛性能，提高钢的韧性，同时 显著提高钢的淬透性和使用温度，适用于制造较大截面，较高温度下使用的弹簧 弹簧钢丝标准、适用范围及工艺特点。 我国弹簧钢丝标准是参照 ISO 和 JIS 标准，分钢类制定的。现行国家及行业 推荐标准包括碳素弹簧钢丝标准 6 个， 合金弹簧钢丝标准 4 个， 标准明细如表 2。 碳素弹簧钢丝现行国家和行业推