毕业设计说明书-拔叉加工自动线设计

毕业设计说明书 拔叉加工自动线设计 班级：学号： 姓名： 学院： 专业： 指导教师： 2014 年 6 月 软件工程 郑军 赵朝晖 软件学院 拔叉加工自动线设计 摘要 拨叉加工小型自动线设计是本次毕业设计的主题。主要介绍内容有加工手扶拖拉机 的三种 CTZ6 型变速拨叉孔和端面的小型自动线，能同时加工三种变速拨叉，采用随行 夹具输送，并达到所要求的精度要求。该自动线加工工位是直线排列，随行夹具采用鼓 轮从自动线的下方返回，控制系统采用机械凸轮集中控制方式，并利用单片机控制输送 带运行节拍为一个生产节拍。小型自动线的控制系统亦有两种类型。一种是集中控制系 统，自动线的动力部件及辅助装置都由主分配轴上的凸轮控制；一种是分散控制系统， 各种动力部件及辅助装置各自具有独立的机械、液压或气动传动，自动线所有运动之间 的互锁，由电气系统实现。 设计的自动线加工工位是直线排列，采用随行夹具输送，而随行夹具是采用鼓轮从 自动线的下方返回。控制系统采用机械凸轮集中控制方式。除了鼓轮转位及输送带运行 外，其余所有动作均采用以液压为动力的机械凸轮集中控制。 关键词：小型自动线，拨叉加工，步行电机，随行夹具 The design of the fork processing automatic line Abstract This graduation project sets aside the fork and processes the small-scale transfer machine to design. Process three kinds of CTZ6 type small-scale transfer machines changing speed hole and terminal surface who sets aside the fork of the walking tractor in main introduction, can process three kinds and change speed and set aside the fork at the same time, adopt retinues jig to send , reach the required precision to require. This transfer machine processes the engineering one to arrange sharply, retinues jig adopts a drum of wheels to return below of the transfer machine, the control system adopts the mechanical cam to concentrate the control method, utilize the one-chip computer to control the operation beat of the conveyer belt for a beat of producing. Keywords：Small-scale transfer machine， Set aside the fork to process， Retinues jig， Produce the beat 中北大学 2014 届毕业设计说明书 第 I 页共 II 页 目录 1绪论. 1 1.1自动线概述. 1 1.2小型自动线的设计程序. 2 2拨叉加工小型自动线总体设计. 3 2.1CTZ6 拨叉加工自动线. 3 2.2自动线的生产节拍. 3 2.2.1自动线生产节拍计算. 3 2.3零件的工艺方案拟定. 3 2.3.1分析毛培情况. 3 2.3.2定位基面的选择. 4 2.4自动线的工艺过程. 4 2.4.1拨叉工序图. 4 2.4.2自动线的工艺过程. 5 2.4.3自动线切削用量选择. 5 2.5自动线总联系尺寸图的绘制. 6 2.5.1自动线的总体布置. 6 2.5.2自动线的主要特点. 8 2.6自动线总联系尺寸图的绘制. 9 2.6.1步距 t 的确定. 9 2.6.2机床与其他设备的联系尺寸的确定. 10 2.6.3机床间距 L 的确定. 10 2.6.4装料高度的确定. 11 2.6.5管道电气及其他装置配置. 11 2.7工序节拍的平衡. 11 2.7.1概述. 11 2.7.2平衡工序节拍. 12 2.8自动线周期表的绘制. 14 中北大学 2014 届毕业设计说明书 第 II 页共 II 页 2.8.1概述. 14 2.8.2绘制周期表. 16 2.9主要专用部件设计. 17 2.9.1中间底座. 18 2.9.2动力滑台. 19 2.9.3刚性主轴. 20 2.9.4变位油缸. 21 3电气控制部分设计. 23 3.1概述. 23 3.2系统总体设计方案. 24 3.2.1控制系统功能要求. 24 3.2.2控制主机及主要芯片的选用及控制原理框图设计. 24 4总结. 28 参考文献. 29 致谢. 30 中北大学 2014 届毕业设计说明书 第 1 页共 30 页 1绪论绪论 1.1自动线概述自动线概述 当今时代， 由于科学技术的发展,自动线生产技术在工业生产中得到了越来越广泛的 应用，在机械制造、电子等行业中已经设计和制造出大量的类型各异的自动生产线。这 些自动生产线的使用，对于提高劳动和生产率和产品的质量，改善工人劳动条件，降低 能源消耗，节约材料等方面都取得了显著的成就。 自动线生产线是在流水线的基础上发展起来的。它不仅要求线体上的各种机械加工 装置能自动地完成预定的各道上工序及工艺过程，使产品成为合格的制品，而且要求在 装卸工件定位夹紧，工件在工序间的输送，切屑的排除，甚至包装等都能自动地进行， 为了达到这一要求， 人们通过自动输送及其他一些辅助装置按工序顺序将各种机械加工 装置连成一体，并通过液压系统，气压系统和电气系统控制系统将各个部分动作联系起 来，使其按照规定的程序自动地进行工作，我们称这种自动工作的机械装置系统为自动 生产线。 自动生产线之所以称为一个系统,是因为它是建立在机械、电子、计算机、传感、驱 动、接口等技术的基础上的一门综合技术。它是从系统工程观点出发、应用这些综合技 术， 根据生产的不同需要， 对它们进行有机的组织与综合， 从而实现整体设备的最佳化。 因此，自动生产线虽然源于流水生产线与流水生产线有相似之处，但其性能已经远远超 过了流水生产线，并有许多明显的不同。最主要的特点是自动生产线具有统一的自动控 制系统，有较高的自动化程度，还具有比流水生产线更为严格的生产节奏，工件必需以 一定的生产节拍经过各个工位完成预定的加工。 图 1.1 自动线联系框图 接 口执 行 机 构 信息处 理 接 口 机 械 本 体 传感器 中北大学 2014 届毕业设计说明书 第 2 页共 30 页 由于生产的产品不同，各种类型的自动生产线的大小不一，结构、功能各异。我们 可以把它分五个部分：机械、检测、信息处理、执行机构和接口部分。它们之间的联系 如图 1.1 所示： 从功能上看，不论何种类型的自动生产线，都应具备最基本的四大功能：即运转功 能、控制功能、检测功能和驱动功能。运转功能在自动生产线中依靠动力源来提供。控 制功能的实现在自动生产线中主要由微机、单片机、可编程控制器或者其他一些电子装 置来承担。在工作过程中，传感器把信号检测出来、控制装置对其进行存贮、运算、变 换等，然后用相应的接口电路向执行机构发出命令完成必要的动作。检测功能主要由位 置传感器、 直线位移传感器、 角位移传感器等来实现。 传感器收集着生产线上各种信息。 驱动功能主要由电动机等执行机构完成。整个自动生产线的主体是机械部分。 本次设计的是 CTZ6 型拨叉加工小型自动线，用于加工手扶拖拉机的三种变速拨叉 的孔和端面。 小型自动线亦称微型自动线，其主要特征是自动线的所有工位，都安置在一个整体 机座上，因而结构紧凑，体积小。在工艺特点方面，与回转台式小型组合机床相类似， 适合于加工工序不太多的小型工件。但配置的灵活性和工艺的灵活性上要比回转台式小 型组合机床优越，在结构和控制系统工程上则有自动线的特征。 1.2小型自动线的设计程序小型自动线的设计程序 设计程序可概括如下： 1 订工艺方案，并绘制工序图及加工示意图； 2 拟订全线的主自动线方案； 3 确定自动线的总体布局，绘出自动线的总联系尺寸图； 4 绘制自动线周期表； 5 对设有充分把握的某些程序、先进工艺及结构，进行必要的试验工作等。 中北大学 2014 届毕业设计说明书 第 3 页共 30 页 2拨叉加工小型自动线总体设计拨叉加工小型自动线总体设计 2.1CTZ6 拨叉加工自动线拨叉加工自动线 这条小型自动线用于加工手扶拖拉机的三种变速拨叉的孔和端面。拨叉型号为 CTZ6，材料为可锻铸铁 KT350-10，按两班制工作，年产量为 100000 件/年。 2.2自动线的生产节拍自动线的生产节拍 根据年生产纲领的大小计算出自动线的生产节拍，再与同类产品的流程生产线的节 拍对比，作为是否建立自动线的参考。 2.2.1自动线生产节拍计算自动线生产节拍计算 N T tj 60 (2-1) )1 ( 21 PPQnN (2-2) 式中 j t -自动线的生产节拍（分/件） ； T-年基本工时（小时/年） ，一班制 2360 时/年，两班制 4650 时/年；本设计按两 班制； N -自动线对象产品（零件）的年产纲领（件/年） ； -自动线的负荷率，0.650.85，复杂取低值，简单取高值；本设计取 0.75； Q-产品的年产量（台/年） ；本设计为 100000（台/年） ； n-每台产品包含对象产品（零件）的数量（件/台） ；n=1； 1 P -备品率；本设计取 10%， 2 P -废品率；本设计取 8%； 故有 )/(118000%)8%101 ( 1100000年件N )/(77. 175. 0 118000 465060 件分 j t 2.3零零件的工艺方案拟定件的工艺方案拟定 2.3.1分析毛培情况 由于零件过于复杂，因而采用铸造的方法，工件的材料是 KT350-10，其中抗拉强 度为 350Mpa,延伸率为 10%。 中北大学 2014 届毕业设计说明书 第 4 页共 30 页 2.3.2定位基面的选择 由于拨叉的形状不规则，在自动线上加工没有合适的输送基面，为了实现工序间的 输送可采用随行夹具。随行夹具是利用底面两销孔和定位销来实现定位，利用各机床的 固定夹具来实现随行夹具的定位夹紧。 （一面两销孔） 三种拨叉在随行夹具上是以板面和圆柱外端定位，消除五个自由度。工件由圆柱外 端面夹紧。 2.4自自动线的工艺过程动线的工艺过程 2.4.1拨叉工序图 图 2.1 是在自动线上加工的三种拨叉的工序图。加工表面是孔和端面。 a)副变速拨叉 b)快挡拨叉 中北大学 2014 届毕业设计说明书 第 5 页共 30 页 c)倒挡拨叉 图 2.1 三种拨叉的工序图 2.4.2自动线的工艺过程 输送方向 图 2.2 自动线的工艺过程 图中表示自动线共有八个工位，其中工位 1 用于装卸工件，4、5、8 为空工位。 工序 1（工位 2） ：双面钻13 孔，每面只钻到全深的三分之一，并粗刮端面。 工序 2（工位 3） ：从一面将13 孔钻通。 工序 3（工位 6） ：扩孔到13.8 并倒角。 工序 4（工位 7） ：铰孔到 021. 0 0 14 ，精刮定位用的端面。 2.4.3自动线切削用量选择 切削速度： min/30mv 合理的切削用量，是保证自动线加工质量和生产效率的重 要因素之一， 同时也是设计自动线时用于计算切削力、 切削功率和切削时间的必要数据， 是设计机床、夹具、刀具的依据。为了便于正确选择切削用量，需先认识切削用量对切 削加工的影响，并了解自动线切削用量的选择特点。 为了减少加工的辅助时间，选用硬质合金刀具，同时考虑毛坯的材料为 KT350-10， 中北大学 2014 届毕业设计说明书 第 6 页共 30 页 其硬度在 120-163HB 之间，见1可选用刀具以及切削用量如下： 工序 1：用硬质合金钻头，双面钻直径 mm13 孔，每面只钻到全深的三分之一 转速： min/400rn 每转进给量： rmmS/07. 0 0 每分进给量： min/28mmSm 工序 2：用硬质合金钻头，钻通孔 切削速度： min/28mv 转速： min/680rn 每转进给量： rmmS/14. 0 0 每分进给量： min/2 .95 mmSm 工序 3：用硬质合金钻头，扩孔 切削速度： min/29mv 转速： min/680rn 每转进给量： rmmS/24. 0 0 每分进给量： min/2 .163 mmSm 工序 4：用硬质合金钻头，铰孔 切削速度： min/12mv 转速： min/270rn 每转进给量： rmmS/8 . 0 0 每分进给量： min/216mmSm 2.5自动线总联系尺寸图的绘制自动线总联系尺寸图的绘制 2.5.1自动线的总体布置 如图 2.3 所示： 中北大学 2014 届毕业设计说明书 第 7 页共 30 页 图 2.3 CT26 自动线总体布置图 1回转鼓轮 2滑台 3主轴箱 4随行夹具 5驱动装置 6主输送装置 7气动扳手 8机座 9中间底座 10液压箱 11冷却泵箱 12返回输送油缸 如图所示，全线共有八个工位，其中四个为加工工位，有动力滑台和刚性主轴 箱各五个。除了液压箱和电气柜以外，其它部件都安装在整体铸铁机座上。随行夹 具在线上是直线排列，彼此相互紧靠。随行夹具的输送步距为 300mm，当顺次经过 各个工位之后，自动线未端的回转鼓轮将随行夹具转到下面，由返回输送装置从机 座中间送回线首，线首的回转鼓轮再将随行夹具转上来以备装料。 随行夹具的主输送装置、回转鼓轮、返回输送装置之间的关系如图 2.4 所示： 中北大学 2014 届毕业设计说明书 第 8 页共 30 页 随行夹具运动方向 随行夹具运动方向 V V VVV VVV V V 输送油缸 鼓轮2 返回输送油缸 鼓轮1 鼓轮回转油缸 图 2.4 随行夹具输送系统图 2.5.2自动线的主要特点 1 自动线可以同时加工三种拨叉，随行夹具分成三组，其上装有不同的信号挡块， 在输送过程中，通过无触点开关发出不同的信号，控制工位 2 上的复位，以适应三种拨 叉不同的孔深。 但是随行夹具总共有十四个，三组中有一组为四个，其余二组各为 5 个，这样加工 出来的三种拨叉的数量不等，在均衡生产上还存在问题。 2 自动线采用了机械凸轮集中控制方式。自动线除了采用鼓轮转位及输送带运行以 外，其余所有动作均采用以液压为动力的机械凸轮集中控制，减少了各动作间的信号连 锁、电气、液压元件的数量。自动线的外形整齐、美观、动作间的互锁关系更加稳定可 靠。 集中控制的传动系统图如图 2.5 所示： 如图 2.5，它靠一个带有齿条 12 的双向油缸 1 经齿轮 2 带动主分配轴 3 转动。在主 分配轴上装有两个用于控制对随行夹具进行插销、拨销的凸轮 4，一个用于控制对随行 夹具进行夹紧、松开的凸轮 5；四个圆锥齿轮 6 分别经过圆锥齿轮联轴器等带动各个加 工工位上用于控制滑台进给运动的凸轮 7。 主分配轴 3 只能作回转运动， 回转角度约 3600 左右。自动线每完成一个节拍，主分配轴 3 摆动一次。随行夹具的定位夹紧及动力滑台 中北大学 2014 届毕业设计说明书 第 9 页共 30 页 的快进、工进的程序是由各凸轮的曲线和各凸轮在分配轴上的安装位置来保证的，而动 力滑台的进给速度和定位夹紧动作速度的调节是靠各工位上进给凸轮的曲线及通过调 整油缸 1 的移动速度来实现的。 故这种传动系统比完全用机械集中传动具有一定的灵活 性。 3 自动线上的扩铰工位,刀具采用套装式扩铰结构， 使支承点靠近工件， 从而提高了 加工精度。 4 电气部分采用硅晶体 TTL 集成电路及 NPN 晶体管组成的 PCZ-1 型程控箱进行程 序控制。 发信元件采用 2J1-24 型晶体管无触点行程开关。 电气控制箱上设有边光显示装 置，在加工过程中以灯光显示文字和图形。电气控制部分的设计详见第 3 章。 12 8 8 10 11 6 7 9 5 4 3 2 1 图 2.5 集中控制的传动系统图 1油缸 2齿轮 3主分配轴 4端面凸轮 5圆柱凸轮 6锥齿轮 7进给圆柱凸轮 8立式滑台 9卧式滑台 10夹紧楔块 11夹紧销 12齿条 2.6自动线总联系尺寸图的绘制自动线总联系尺寸图的绘制 自动线总联系尺寸图，主要解决自动线中机床之间、机床与辅助装置之间以及辅助 装置之间的相互关系。它是设计自动线各个部件的依据，也是检查各个部件相互关系的 重要资料。 2.6.1步距 t 的确定 如图 2.6 所示： 中北大学 2014 届毕业设计说明书 第 10 页共 30 页 图 2.6 输送带步距图 输送带步距， 是指输送带上两个棘爪之间的距离,在确定输送带的步距时， 既要考虑 机床之间有足够的距离，又要尽量缩短自动线的长度。一般通用输送带步距取为 350 1700mm，见1可按下式确定其大小： 21 llAt(2-3) 式中 A-工件沿输送方向的长度（mm） ； 21 ll 及 -后备量及前备量（mm） 。其大小与输送带的型号有关，本设计采用带棘 爪和摆杆的步伐式工件输送带，且取棘爪高度为 H=15mm。 查 2 得 后备量： mml18 1 前备量： mml49 2 根据已确定的输送带步距t，可以选择输送装置的行程长度 滑 L ： 滑 L =t+ 1 l (2-4) 又根据随行夹具的尺寸及输送带的结构，决定输送带的步距为 300mm，则 滑 L 为 滑 L =300+18=318（mm） 2.6.2机床与其他设备的联系尺寸的确定 为了安全起见，相邻的运动部件之间的间距，可小于 250mm，或大于 600mm，如 果必需取在 250600mm 的范围时，应考虑设置防护罩。 对于需要调整而不动的相邻部件之间的间距，一般取 700mm。如果其中之一是运 动部件，则这距离还应加大。 中北大学 2014 届毕业设计说明书 第 11 页共 30 页 2.6.3机床间距 L 的确定 两台机床之间的距离尺寸L，见 1 可按下式求出： tnL) 1( (2-5) 式中 t -输送带的步距（mm） ； n-两台机床之间的空工位数； 2 与 3、6 与 7 之间没有空工位，则有： mmttL318) 10( 3 与 6 之间的空工位n=2，则有： mmtL9543183) 12( 设置空工位的目的，主要是为了便于自动线的调整与看管。是否设空工位或者空工 位数应设多少，要根据工件大小及具体情况而定。 2.6.4装料高度的确定 对于组合机床自动线， 装料高度是指机床底平面至固定夹具上定位面之间的高度尺 寸。本设计是对于较小的工件，装料高度可适当增加，且采用垂直下方返回随行夹具的 自动线，装料高度还可适当增加至 1300mm。 2.6.5管道电气及其他装置配置 为了对自动线进行集中控制，自动线要设置中央操纵台。操纵台上除了要有主令控 制装置，工作状态选择开关，控制全线和各工艺设备动作的按钮和开关外，还应当有反 映自动线工作状态的信号装置及故障寻检系统。为了便于单机调整，在每台机床及需要 经常调整的主要设备上，还应当调整按钮或按钮盒，在自动线全长上要均匀分布一些紧 急停止按钮。 2.7工序节拍的平衡工序节拍的平衡 2.7.1概述 自动线所需的工序及其加工顺序确定了以后，还可能出现各工序的生产节拍不相等 的情况，如有的工序节拍比自动线生产纲领所要求的节拍 j t 长，这些工序将不能完成生 产任务；而另外一些工序的节拍又比 j t 短得多，这些工序的设备不满，将不能充分发挥 其生产效能。因此，必须平衡各工序的节拍，使实际的节拍与 j t 相等或稍短一些，才能 中北大学 2014 届毕业设计说明书 第 12 页共 30 页 使自动线取得良好的经济效果。自动线所需要的设备台数，在按工艺流程初步选定了以 后，也需要经过平衡工序节拍来核实或适当增减，才能最后确定下来。 2.7.2平衡工序节拍 首先要按拟订的工艺流程，计算出每一工序的工作循环时间 g t ，见1按下式进行： g t = q t + f t （min）(2-6) (min) m cr q S llL t (2-7) 式中 g t -工作循环时间（min） ； q t -基本工艺时间（min） ，包括切入几切出时间； L-工件行程长度（min） ， （即被切削层长度） ； r l 、 c l -分别为切入、切出行程长度（mm） ； m S -动力部件的进给量（mm/min） ； f t -与 q t 不重合的辅助时间（min） ，可取为 0.30.5min； 1 工序 1：双面钻13 孔,每面只钻到孔深的 1/3。 2 采用通用麻花钻头 2 108 ，主偏角 59 r K 。 由3 2 2 rr ctgK D l(2-8) 钻中心孔和盲孔时， c l =0。 式中D-孔径13mm。 故得:mmctglr9 . 5259 2 13 已知:L=mm2370 3 1 min/28mmSm 则有： min03. 1 28 09 . 523 q t 中北大学 2014 届毕业设计说明书 第 13 页共 30 页 取 min5 . 0 f t 故： min53. 15 . 003. 1 g t 3 工序 2：从一面将13 孔钻通。 采用通用麻花钻头 2 108 ，主偏角 59 r K 。 同工序 1 式(2-8)所得， mmlr9 . 5 钻通孔时， mmlc3 (一般取 14mm)。 已知:L= mm472370 min/2 .95 mmSm 则有： min59.0 2 .95 39 .547 q t 取 min5 . 0 f t 故： min09. 15 . 059. 0 g t 4 工序 3：扩孔13 至13.8，并倒角。 采用锥柄扩孔钻(GB1141-84，莫氏号为 2)，主偏角 60 r K 。 由3得 2 2 1 rr ctgK dD l (2-9) 式中 D-扩、铰后的孔径(mm)； 1 d -扩、铰前的孔径(mm)； 扩钻和扩孔时， mmlc3 (一般取 24mm)。 已知： L= mm70 中北大学 2014 届毕业设计说明书 第 14 页共 30 页 min/2 .163 mmSm 则有： 取 min5 . 0 f t 故： min96. 05 . 046. 0 g t 5 工序 4：铰孔至 021. 0 0 14 。 采用直柄机用铰刀(GB1132-84)，主偏角 15 r K 。 同工序 3 式(2-9)所得： mmctglr37. 2215 2 8 .1314 由3表 2.5-8，其切出长度根据切削深度，取 mmlc15 。 已知：L= mm70 min/216mmSm 则有： 取 min5 . 0 f t 故： min90. 05 . 040. 0 g t 可见， 每一个工序的工作循环时间 g t 都比自动线生产节拍短， 故不存在限制性工序。 2.8自动线周期表的绘制自动线周期表的绘制 2.8.1概述 自动线的周期表列出自动线各台机床及辅助装置的动作顺序、动作时间、自动线的 节拍。绘制工作循环周期表要从第一段的第一个运动开始，而且各机构的动作应按一定 的顺序进行的，它们之间有着严格的互锁要求。 先要计算出自动线的基本工艺时间和辅助时间（见1） 。 1 基本工艺时间 q t ： min89. 1 q t 2 输送带向前时间 带前 t ： 中北大学 2014 届毕业设计说明书 第 15 页共 30 页 制 滑前 滑 带前 t V L t （2-10） 式中 滑 L -输送带行程长度（mm） ； 滑前 V -输送带传动装置移动速度， （一般取 滑前 V 16m/min） ； 制 t -输送带传动装置行程终了制动时间。 （当 滑前 V 小于 6m/min 时，行程终了可以 不用制动或用很小一段制动距离；当移动速度为 716m/min 时，制动时间取 制 t =0.0150.03min） 。 取 min/6mV 滑前 ， 0 制 t ， mL318. 0 滑 。 故有： min053. 00 6 318. 0 带前 t 输送带向后时间， 一般与基本工艺时间重合， 返回终点时用缓冲器缓慢， 消除冲击， 减慢时间可不计。 3 工件定位夹紧时间：一般取 0.030.1min，现取 0.06min。 定位销松开时间：取 0.04min。 4 动力滑头的快速行程时间： 快进时间 快进 t ： (min) 快 向前 快进 V L t （2-11） 快退时间 快退 t ： (min) 快 向后 快退 V L t （2-12） 式中： 向前 L -动力滑头快进向前行程长度（mm） ； 向后 L -动力滑头快退向后行程长度（mm） ； 快 V -动力滑头快速行程速度（m/min） ； 现取 mmL120 向前 ， mmL150 向后 ， min/4mV 快 中北大学 2014 届毕业设计说明书 第 16 页共 30 页 2.8.2绘制周期表 图 2.7 所示是拨叉全自动线的周期表。 由于本自动线是采用 IPC（工业控制计算机）控制系统，输送带运行的间隙时间必 需根据自动线上加工时间最长的工序确定。此自动线分为四段加工工序，第一段加工工 序时间最长。 （粗、精刮端面的时间包含在第一段和第四段工序中） 。 自动线的动作循环如图所示，自动线有四个工段，其动作顺序为：按下启动按钮， 自动线循环开始,输送带向前移动到终点， 同时给四段机床发出定位夹紧信号， 定位夹紧 后，给动力滑台发出快进信号，动力滑台快进并自动转换为工作进给，第四段首先加工 完并快速退回原位，给夹具发出拔销、松开的信号。 当第四段返回的原位后，给第三段输送带发出向前信号并等待，同时第三段加工完 并快速退回原位，给夹具发出拔销、松开的信号；第三段退回原位后，给第三段输送带 发出向前信号并等待。同时第二段加工完并快速退回原位，给夹具发出拔销、松开的信 号；第二段退回原位后，给第二段输送带发出向前信号并等待。等第一段加工完后并快 速退回，给夹具发出拔销、松开的信号；第一段退回原位同时给输送带发出向前信号。 这时自动线又重复前述动作，进入下一次自动循环。两次输送带前进的时间间隙为 1.77 分，由于第一段的加工时间最长，其余三段即使加工完了还必须处于等待状态，等 第一段加工完毕后才进入下一循环。 中北大学 2014 届毕业设计说明书 第 17 页共 30 页 节拍1.77分 0.053 1.09 0.0375 0.04 0.04 0.0375 0.0375 0.04 0.0375 0.04 1.53 0.03 0.06 0.053 0.053 0.06 0.03 0.053 0.06 0.03 0.96 0.053 0.06 0.03 0.90 快速退回 加 工 快速向前 定位夹紧 拔销松开 向 后 向 前 快速退回 加 工 快速向前 拔销松开 定位夹紧 向 后 向 前 快速退回 加 工 快速向前 拔销松开 定位夹紧 向 后 向 前 快速退回 加 工 快速向前 拔销松开 定位夹紧 向 后 向 前 夹 具 C4 动力滑头 C3 动力滑头 夹 具 C2 动力滑头 夹 具 工件 输送带 工件 输送带 工件 输送带 C1 动力滑头 夹 具 工件 输送带 四 段 三 段 二 段 一 段 图 2.7 拨叉自动线循环周期表 2.9主要专用部件设计 驱动装置 驱动装置是集中控制机构的动力源，如图 2.8 所示： 油缸的活塞杆 1 上有齿条，经齿轮 2 带动分配轴 3 回转。活塞杆的行程可以保证分 配轴 3 回转一整周。但实际上分配轴不一定要回转一整周。其回转行程和端点位置可以 用油缸两端的螺钉调整。分配轴 3 上装有凸轮 4，通过滚子 5 带动板件 6 沉分配轴的轴 向移动。板 6 上紧固着两根圆杆 7，它通过端部螺纹与中间底座上用于夹紧随行夹具的 拉杆(见下面图 2.9 中的杆 8)相联，用以控制随行夹具夹紧和松开。分配轴 3 两端的联轴 套 8 上还装着两个控制定位销的凸轮 9 和 10。 凸轮 11 作用在行程节流阀 12 上， 用以控 中北大学 2014 届毕业设计说明书 第 18 页共 30 页 制驱动装置油缸活塞的移动速度。 分配轴 3 通过联轴套 8 与加长轴联接后，还要传动各个动力滑台（见图 2.5） ，因而 要承受较大的扭矩。其受力情况与动力滑台的切削负载、摩擦阻力、以及驱动滑台的凸 轮压力角有关，设计时应作具体分析，按承受最大扭矩的情况验算分配轴的刚度。 图 2.8 自动线驱动装置 1活塞杆 2齿轮 3分配轴 4凸轮 5滚子 6板件 7圆杆 8联轴套 9、10、11凸轮 12节流阀 2.9.1中间底座 中间底座安装在主输送带下面相应于加工工位地方， 共有两个， 一个在工位 2 和 3； 一个在工位 6 和 7（见图 2.4） 。它是安装卧式动力滑台的基础部件，其中还装有随行夹 具的定位和夹紧机构。其结构如图 2.9 所示： 如图 2.9，其原理为:轴 1 通过拨爪 2 控制定位销 3。在轴 1 端部固装着法兰 4，法兰 盘 5 空套在轴 1 上， 4 与 5 之间用一个5mm 的销 6 相联。 盘 5 上的圆柱销 7 插在凸轮(图 2.8 中的 9 和 10)的曲线槽中。凸轮转动时使定位销 3 插入或拨出。销 6 用作保险环节， 在出现偶然故障时剪断销 6，使定位机构不受损坏。 中北大学 2014 届毕业设计说明书 第 19 页共 30 页 随行夹具的夹紧是由两根长杆 8 通过端部螺纹与驱动装置上的两根圆杆(2.8 中的 7) 相联接，当长杆 8 被拉向左移(见图 2.9 中的 B-B)时，装在长杆 8 上的挡环 9 通过弹簧 10 推动楔块 11，使顶销 12 向上，把随行夹具压紧在两个定位平面 N 上。由于楔块 11 的斜角很小，故具有自锁功能。当长杆 8 右移时，挡环 13 直接失去楔块 11，使之松开 随行夹具。实践证明，只要弹簧 10 选择得当，本设计夹紧机构的工作是可靠的。 在分配轴 14 装着两个锥齿轮,通过锥齿轮 16、轴 17 和浮动联轴节 18 驱动每个动力 滑台的传动凸轮。 中间底座上部的滑座 15 是随行夹具的支承件，随行夹具在它上面滑行、定位和夹 紧。下部的压板 19，是随行夹具的返回导轨。 图 2.9 中间底座的结构 1轴 2拨爪 3定位销 4法兰 5法兰盘6销 7圆柱销 8长杆 9档环 10弹簧 11楔块 12顶销 2.9.2动力滑台 如图 2.10 是动力滑台的结构图： 如图 2.10 所示，滑座的两端面 N 与中间底座的侧面 M（见（图 2.9） ）相接合。联 轴器 1 与中间底座的浮动联轴器想接合，将主分配轴的运动传给轴 2，再经离合器 3、 中北大学 2014 届毕业设计说明书 第 20 页共 30 页 轴 4 使凸轮 5 回转，凸轮的曲线槽推动滚子 6，通过支座 7、丝杆 8 使滑台产生进退运 动。转动长轴 9 可以使离合器 3 脱开，这时转动法兰 10 可以使凸轮 5 转动，从而对滑 台台进行手动调整。离合器 3 是不对称的双齿端齿盘，即在整个圆周上只有一个位置可 以合上，因而当离合器合上后，凸轮 5 与主分配轴的相位关系就不需要再进行调整。松 开夹紧块 11， 转动丝杆 8， 可以改变滑台与支座 7 的相对位置， 即调整滑台的原始位置。 滑座的后面装有无触点行程开关 12 和挡铁 13，挡铁随凸轮一起回转，因而可用来 发出主分配轴的位置信号。 滑台各导轨面通过润滑油泵集中供油润滑。润滑油从油管 14 流到滑台后台端分油 器 15 内，再分两路经节流阀流向导轨。在滑座周围铸有一圈沟槽，用心收集多余的导 轨润滑油，以维护机座的整洁。 图 2.10 动力滑台 1联轴器 2传动轴 3离合器