毕业论文设计板片原料供料系统设计.doc

毕业设计(论文)板片原料供料系统设计系 别 ：机械与电子工程系专业（班级）：机械设计制造及自动化07级3班作者（学号）：陈坤（50701013005）指导教师：陈文平（副教授，学士）完成日期： 2011年5月18日蚌埠学院教务处制目 录中文摘要1英文摘要21 引言31.1 论文研究的作用和意义31.2 自动供料装置介绍31.2.1 自动供料装置的分类和组成31.2.2 件料供料装置特点和应用范围41.2.3 自动供料装置使用要点51.3 本论文任务和章节安排52 钥匙零件加工的自动供料装置分析63 各动作实现的轨道设计83.1 单列、单层的轨道93.1.1 单列的轨道设计93.1.2 单层的轨道设计93.2 实现掉头的轨道93.3 实现翻转的轨道104 零部件的设计124.1 运动学参数的选择和计算124.1.1 物料运动状态的选择124.1.2 机械指数K及振动次数n和振幅A1的选择124.1.3 振动方向角的选择134.1.4 槽体工作面倾角的选择144.2 主振弹簧和减振弹簧的设计154.2.1 弹性元件选择和弹簧组合刚度计算154.2.2 主振弹簧刚度K的确定164.2.3 弹簧截面尺寸及弹簧最小截面的确定164.2.4 计算质量、和诱导质量M164.3 电磁铁设计184.3.1 电磁铁安装方式184.3.2 激磁方式和调节方式的选择184.3.3 铁心形式的选择194.3.4 铁心截面积ST(磁极总面积的一半)194.3.5 电磁铁安装气隙及平均工作气隙204.4 振动料斗参数选择及设计要点204.4.1 理论平均输送速度（单件物品）（mm/min）214.4.2 料槽升角214.4.3 圆筒料斗结构215 结论与展望23致辞24参考文献25板片原料供料系统设计摘 要：随着信息科技迅猛、市场经济的发展，国内、国际市场竞争日益激烈，产品更新更为迅速，尤其是随着高新科技日新月异，产品的类型、工艺外形越来越复杂，精度要求越来越高，再加上企业经营与发展必会面对劳工的短缺、人工成本上要省力化、合理化与自动化的发展趋向！传统的手工送料已经不能满足要求，这时自动送料机就应运而生。在今天现代科学技术的许多领域中，什么是送料机呢？顾名思义，送料机就是专门用于粒料、粉料、片状料、带状等材料的自动化、数控化、精确化的输送机器，是无论是轻工行业还是重工业都不可缺少的设备。传统观念，送料机是借助于机械运动的作用力加力于材料，对材料进行运动运输的机器。近代的送料机构发生了一些变化，开始将高压空气、超声波等先进技术应用于送料技术中。材料的输送、机床上（下）料、整机的装配等自动化是现代制造自动化领域里的一个重要环节。随着制造业工业化、自动化程度的提高，给料系统的要求也越来越显得重要起来。系统的给料装置的自动化程度将直接影响设备的利用率和产品的产量。不同的产品、不同的原料，供料的原理和方式差异非常大。尤其是单件物品的自动给料装置在设计中比较复杂。因其种类繁多、形状各异，目前还没有成熟的理论和方法。我们可以采用矫正方法实现理料。作为驱动动力作用的振动上料装置是一项成熟的技术；其关键环节是翻转形孔的设计和加工制作。关键字：板片原料给料；振动上料装置；矫正方法；轨道设置；送料机。Plate Material Feeding System DesignAbstract：With the rapid information technology, development of market economy, domestic and international market increasingly competitive, product updates more quickly, especially with the high-tech advances , the type of product, process more complex shape more and more high precision, coupled with the development of business will be faced with a shortage of labor, labor costs to labor saving, rationalization and automation of the development trend! The traditional hand-feeding can not meet the requirements, so automatic feeder is made. Today, modern science and technology in many areas, what is the feeder it? As the name implies, is dedicated feeder pellets, powder, sheet material, ribbon and other materials, automation, numerical control, precision delivery of the machine is either light or heavy industry are essential equipment. To traditional values, feeding is augmented by means of mechanical movement of the force in the materials, transportation of materials exercise machine. Modern feed mechanism has changed, and began to high-pressure air, ultrasonic and other advanced technology to feed technology.Material conveying, machine tool (below) materials, machines assembling and automation is modern manufacturing automation field important segment. As manufacturing industrialization, automation degree rise, feeding system requirements also appears more and more important, rise. System of the automation of feeding device will directly influence the utilization ratio of equipment and product yield. Different products, different raw material, the principle and methods for material difference is very big. Especially the piece goods be automatic feeding device in the design is more complex. Because of its various kinds and shapes, and there were no mature theory and method. We can use correction method to Richard material. As the drive force vibration feeding device is a mature technology; its key link is the flip the design and processing type whole production. Key words: plate material feeding; Vibration feeding device; Correction methods; Rail Settings; Tape feeder. 1 引 言1.1 论文研究的作用和意义材料的输送、机床上（下）料、整机的装配等自动化是现代制造自动化领域里的一个重要环节。随着制造业工业化、自动化程度的提高，给料系统的要求也越来越显得重要起来。系统的给料装置的自动化程度将直接影响设备的利用率和产品的产量。不同的产品、不同的原料，供料的原理和方式差异非常大。尤其是单件物品的自动给料装置在设计中比较复杂。因其种类繁多、形状各异，目前还没有成熟的理论和方法。自动供料装置和工业机器人，就是为了实现这些工序的自动化而设计和采用的。1.2 自动供料装置介绍自动供料装置是一种把散乱的中、小型零件通过定向机构的定向排列，再经供料机构的隔料器、上料机构等环节按要求的次序送到工作位置的装置。工件较大或形状复杂难以进行自动定向的，则由人工定向后，再由供料机构送到工作位置。在成批大量生产中，要求生产率很高、机动工时短，供料工作重复而繁重。为了提高生产率、减轻体力劳动、保证安全生产，采用自动化供料装置是行之有效的方法。工业机器人是近三十多年来迅速发展起来的应用技术。它集中了机械工程、电子工程、计算机工程、自动控制工程以及人工智能等多种学科的最新研究成果，代表了机电一体化的最高成就，是当代科学技术发展最活跃的领域之一，也是我国科技界跟踪国际高技术发展的重要方面。随着时代的发展，智能型工业机器人将更多地出现，其应用场合也不断扩大，如在加工或装配作业中，将更多地采用工业机器人。虽然工业机器人在诸多一些场合得到应用，但是其配套性较差、使用效率较低、不能适应工作级作业变化以及因其为多体结构而造成的工作精度较低，也是选用工业机器人时要考虑的重要因素。故而，在对一些小型加工零件，特别是板片形状的小型加工零件，因其用量大，再加上成本等一系列问题，实际加工中往往采用自动供料装置，以避免手工整理原料。下面对于自动供料装置的分类、特点以及应用作简要的介绍。1.2.1 自动供料装置的分类和组成在国内外的自动供料装置的种类繁多。从供给物料的连续性上看，可以分为间歇式给料系统和连续式给料系统；从供给物料的方式上看有体积式给料系统和质量(重量)式给料系统：从给料器的工作原理上分可以分为失重式给料和增重式给料；从供给物料的特性上看可以分为粉料、粒料(固态)、液体、混合体的给料。而按工件的种类及结构分类，可分为棒料供料装置；件料供料装置；卷料供料装置；板料供料装置。按供给物料的连续性分类，可以分为间歇式给料系统和连续式给料系统。按供给物料的方式分类，可分为体积式给料系统和质量(重量)式给料系统。按给料器的工作原理分类，可分为失重式给料和增重式给料。按供给物料的特性分类，可分为粉料、粒料(固态)、液体、混合体的给料。以件料供料装置为例，该装置可分为料斗式自动供料装置和料仓式自动供料装置之分。它们的组成和各部分的作用见表1。表1-1 自动供料装置的组成及其作用组成主要作用料斗式料仓式料斗接受、储存成堆散乱的工件必有无定向机构使散乱的工件定向排列必有无料道靠自重将工件自定向机构运送到储料仓、或作工序间运送工作有可能有料仓储存已定向的工件、调剂供求平衡有必有隔料器隔离单个零件，使之逐件给料有有上料机构把已定向的工件按一定的生产节拍和位置送装到工作地点去必有必有剔除器剔除定向不正确或多余的工件可能有无搅拌器搅拌工件、增加定向率或工件堵塞可能有一般无安全装置当发生故障时自动停车保障安全、或当定向储存的工件过多时，自动停车减少损耗可能有一般无驱动装置带动定向机构或其他部分运转有有1.2.2 件料供料装置特点和应用范围 料斗式自动供料装置特点：散乱的工件成批倒入料斗，从定向排列到工作地点全部自动完成。应用：用于形状简单、重量不大，但批量很大、生产率很高、工序时间很短的工件，如各种标准紧固件、轴承、仪器、五金、钟表、无线电零件等。2 料仓式自动供料装置特点：工件靠人工排列然后才靠机构自动送到工作地点。应用：用于用量虽大，但因重量、尺寸或几何形状的特点而难以自动定向排列的工件，如曲轴、连杆等工件，或者单件工序时间较长，人工定向排列一批工件后可以工作很长时间，采用更高自动化程度的料斗式上料装置已无必要的情况。1.2.3 自动供料装置使用要点1 供料装置的构造应可能简单可靠，并避免因夹紧位置不正确或送料长度不足等原因产生废品或发生事故。2 供料装置应有一定的调整范围。对于棒料供料机构应能根据加工工件的直径和长度进行调整，件料供料机构应能适应一定尺寸范围内结构相似的工件。3 满足工件的一些特殊要求，例如对一些轻薄零件或易碎的零件，其夹紧卡爪应采用较软的材料且夹紧力应能进行调整，以保证被夹持工件变形小和不破碎。1.3 本论文任务和章节安排本论文的主要任务是设计一个加工板片形状零件的自动供料系统，主要包括振动上料器的整体设计及其相关的零部件。设计任务包括以下几个方面：对于加工钥匙零件的自动供料装置的问题分析，在第二章中实现。各个动作实现的轨道设计，在第三章中实现。电振机机体（主要指运动参数及主要零部件）的设计，在第四章中实现。本论文的结论和展望，在第五章中实现。2 钥匙零件加工的自动供料装置分析对于小型加工零件的板片形状的加工因其用量大，需要进行自动给料和理料，以避免手工整理原料。尤其是钥匙加工，钥匙毛坯料的自动理料是解决用量大、排列形态强的零件的重要环节。目前多数厂家采用手工理料，用工量大，劳动强度高、效率低。正如粉状、粒状等固态物料的实时、精准计量一直是固态给料领域的难题一样，定量和定向问题也一直是困扰异型板片零件理料的难题。解决小型的、异型状的板片供料系统（装置），尤其是它们的定向是克服这一问题的关键。在国内外的自动给料装置种类很多。在我国，机械振动式给料机是给料设备中常用的一种。它广泛应用在冶金、煤炭、电力、化工、建材、轻工和粮食等行业中, 与其他设备配套, 实现给料、喂料、配料、定量包装和流程自动化作业。相对来说，国外在零散的板片加工过程中，技术则比较先进。从上个世纪七十年代开始已经向更高的、全面的自动化、智能化方向发展。通常采用有智能化电子眼识别技术。即利用行进中的零件通过电子识别技术来进行产品分类；另一种采用的是多工位连续加工技术。即多工位加工的集成，也就是零件不脱离加工机器，一次装夹，多种加工的技术。这些方法要求设备技术化高，投入量大。对于向我们所设计的产品对象以及我们国家中小型企业的生产不是很合适。故而，综合国内外的发展状况以及我国自身的情况，在实际加工过程中，还是要选择机械振动给料装置来实现板片原料的自动供料。根据工件的特点：尺寸小、板片状、不对称、批量大，采用电磁振动给料机作为理料单元的驱动装置，结构如图2-1所示。图2-1 振动式料斗给料机目前，轻工业生产中应用的电振机主要有直线料槽往复式图2-2(a)和螺旋料斗扭动式图2-2(b)两种形式。前者料槽作往复直线运动，适合于不需定向排队的轻小物料的供送；后者简称振动料斗，带有螺旋槽的圆形料斗作扭动振动，适合于不需定向排队的单件物品的供送。 1-料斗 2-衔头 3-主振弹簧 4-振壳体 5-线圈 6-弹簧图2-2 电磁振动给料机这两种类型的电振机都由三个主要部分组成： 槽体部分：包括料槽或料斗1、衔铁2、主振弹簧3。 电磁激振器部分：包括激振器壳体4、铁心及线圈5、配置等。 减振器部分：包括心座支撑弹簧或悬挂弹簧6。电振机是利用电磁力驱动和机械共振原理进行工作的，它与其它供料机相比有以下一些优点： 无电动机和变速传动机构，没有摩擦运动部体，结构简单，不需润滑，而且重量轻，便于维护。 供料速度可调，可适应多种物料，调整方便。 靠微小振动使物料单方向运动，无强烈搅拌、撞击、摩擦等现象，故集体不易损坏，使用寿命长。 电振机是在近共振状态下工作的，所需激振力较小、节能。 电振机可与电子秤联动实现定量给料的自动控制。电振机具有下述缺点： 不适合处理黏性较大或带有油污、水渍的轻薄片状物料。 设计或调整不合适是会产生较大振动和噪声。3 各动作实现的轨道设计 对于某型号的钥匙加工零件，简图如图3-1(a)中所示，详细的尺寸图则如图3-1(b)所示，材料为铝合金。它在制造过程中由板条料冲下坯料，到串成34把为一串的制品需要经过6道工序，即：下料、压印商标、铣正面导槽、铣反面齿槽、成串、配齿等。其中前5道工序之间都需要把前一工序加工后的制品，经整理后为下一道工序供料。因此整个加工制造中原料的用量大，若使用人工理料则劳动强度高，环节复杂。 (a)简图 (b)尺寸图 图3-1 钥匙零件该零件的各工序之间的供料要求是一样的情况：前一工序完工后退出的零件都是杂乱无章的，进入下一道工序时则要求必须是排列整齐、同一方向、同一正反且装入集料器，以备下一工序使用。那么，该理料装置在整理工件时要能够完成的动作是：排列实现工件的单列、单层；同向实现工件大小头朝向一致；同面实现工件正面或反面相同的队列。这类零件的理料装置设计的关键问题就在于工件的定向轨道的设计。在设计中，轨道的结构是关键。设计总方案中，将4道整理工序分别设计。工件在行进中采用通用轨道，进入定向区域位置时采用带有定向形孔的镶片插件轨道来实现。要达到能够使零散的工件实现定向有序排列，关键的是用于工件定向的镶片中形孔的设计。为了提高效率，我们确定定向过程实现方案中采用的整理顺序流程如下： 单 列 单 层 掉 头 翻 身 确定了整理流程后，下面就是对各个镶片插件轨道的设计。3.1 单列、单层的轨道对于钥匙零件这类的板片料实现单层、单列行进排列比较容易。3.1.1 单列的轨道设计单列的轨道设计成缺口轨道，位置设置在斗盘与螺旋轨道的入口处，即轨道的前端部；长度约4倍于工件，以多余工件能顺利脱落轨道为宜。其结构如图3-2所示。此段轨道可取长度：3.1.2 单层的轨道设计单层的轨道设计成带有刮板的轨道，位置设置在单列后，刮拨板距离轨道1.5倍左右的工件厚度，采用的是排挤法。其结构如图3-3所示。此段轨道长度可取：而这两个动作之间的过渡轨道可取23倍的工件长度，故取： 图3-2 单列缺口轨道 图3-3 单层刮板装置3.2 实现掉头的轨道单列、单层工件在轨道中行进大小端朝向有两种姿态：大端在前小端在后，或小端在前大端在后。根据工件大小端不对称、重心偏大端的特性，选择整理后工件大端在前的方案。即如果工件大端在前行进不作整理动作；如果小端在前则进行调头整理起姿态。大端在前是经过推算和实验而得出的。在这种姿态下工件的前行速度比小端在前略快，即前爬性能好，且错误率低。掉头整理轨道采用上下层变轨的翻转结构。如图3-4(a)、(b)所示。 (a)大端前行整理 (b)小端前行整理 图3-4 掉头整理其工作原理：当大端前行时遇到缺口，由于重心位置及重力作用自行滑入下层轨道；如果是小端在前行进，受重力平衡影响，小端将搭上缺口的上斜面继续前行。当重心点进入缺口失去平衡，在惯性力与滑落扶板的共同作用下产生翻转，落入下层轨道达到掉头效果。因为段轨道需要使用上下层，故而该段轨道设计为上下两层。3.3 实现翻转的轨道经实现了大小端一致的工件需要将它们按同一个“面”（正面或反面）排列后才能进入设置在出口处的集料装置中。实现翻转的原理同样利用工件的重心，同时充分利用工件上突起的定位钮。如图3-5所示。本道整理设定“反面”向上为通过的“正确”姿态。 (a)通过姿态 (b)翻转姿态 (c)双层轨道连接图3-5 翻转轨道形口图3-5(a)为工件的通过姿态；图3-5(b)为翻转姿态。当处于“正面”的工件行进到该形口上时，由于重力影响以及其外形与形孔相吻合，工件通过形孔口失去平衡下落进入下层轨道。因惯性作用和设置的姿态扶板图3-5(c)中圆弧将产生翻身使“反面”朝上，与上层工件一致。翻转孔形口结构的设计是整机设计的关键和难点。为了保证工件紧贴料筒内壁行进，加之料斗工作时的运动为上下轴向运动和回转周向运动组合，工件运动具有离心力。该部分轨道采取正角，取，如图3-5(c)所示；形孔口与大端对应的圆弧部分通过钳工手工扩孔，略成椭圆形，长度比工件大端的圆直径长约1mm；小端部的形孔口也作长度方向扩伸，便于工件下落；在上下层之间设置的弧形姿态扶板的作用是利于工件滑入下层轨道而不产生跳跃，该部位的下层轨道尺寸略为宽一些。为了尽量减少错误率，上层轨道安排两道翻转形孔。实验表明形孔口修整合适，两层就可以了。出料口设置两个，分别与上下层轨道相匹配。因为段轨道也需要使用上下层，故而该段轨道也设计为两圈。这里需要说明的是，轨道的宽度都是一样的，取工件宽度1.21.5倍。而且在工件整理的4道工序中，各道工件的形态要求也是基本相同的。但是，由于加工过程中有材料的切除，各道工序加工之后工件的重心有变化。因此对于翻转形孔口的形状和大小，根据它们的不同工序的实际状态作相应的休整，在试车时修正确定。4 零部件的设计物料在轨道中运动的工作原理如下图4-1所示：图4-1 物料在料槽中的输送4.1 运动学参数的选择和计算影响电振机工作性能的运动参数有抛掷指数、机械指数K、振动次数n、振幅A1、振动方向角、工作面倾角、物料输送速度以及电振机生产率Q。下面就上述各参数的选择和计算问题进行讨论。4.1.1 物料运动状态的选择物料做滑行运动的特点是物体不离开工作面向前滑动，因此物料与工作面互相冲击。它的优点是噪声小，对易碎性物料有较好的适应性，缺点是工作面较易磨损。要想获得较高的输送速度必须采用较大的振幅，但电振机的振幅大小受电磁铁工作气隙的限制不可能很大，因此电振机几乎不可能采用滑行运动这种方式。物料做抛掷运动时物料和槽体工作面接触时间很短，大部分时间呈跳离状态，所以它的优点是工作面磨损较小，并能获得较高的输送速度，缺点是当出现较强烈的抛掷时物料容易被损坏，而且提高了对机体强度的要求。所以一般电振机都采用中速 抛掷运动，抛掷指数的选择范围为D=2.53.3。为了便于计算，选择D=3。4.1.2 机械指数K及振动次数n和振幅A1的选择机械指数K的选择主要受机体材料强度及物体刚度限制，通常取在K=46，极少数可达K=10。振动次数n一般根据电振机激磁方式来决定，交流激磁电振机取n=6000次/min，半波整流电振机n=3000次/min，降频电振机n=1500次/min，其它频率电振机则根据具体情况来确定。槽体振幅A1是根据物料的运动状态来决定的，其值可由下式求出：在选择振动次数n和振幅A1时应满足许用机械指数的要求，通常按下式验算电振机的机械指数，许用机械指数一般取=510。4.1.3 振动方向角的选择振动方向角的选择应有两个原则，一是要尽量提高输送速度，二是要考虑物料性质的要求。在振动幅度与振动次数确定的情况下（即K值一定）物料输送速度v是随着振动方向角的变化而变化的，对应于最大输送速度的角称为最佳振动方向角。当选择有抛掷运动工作状态时，槽体在不同倾角下对应于每一个机械指数有一个最佳的振动方向角。图4-2中所示就是不同的倾角下最佳振动方向角与机械指数K的关系曲线。图4-2 最佳振动方向角与机械指数K的关系由图可知，最佳振动方向角。4.1.4 槽体工作面倾角的选择料槽的安装既可向上倾斜送料（角为“+”），也可以向下倾斜送料（角为“-”）。当料槽向下倾斜安装时为避免槽体受到过于严重的磨损，角不能过大，一般取；当料槽向上倾斜安装时，角如果过大将使输送速度降低，故一般取。4.1.5 弹簧安装角振动料斗的弹簧上端如固结在料斗直径D圆周上，则弹簧安装角，为了减小结构尺寸，常把弹簧固结点设在料斗直径内某一点上，如下图4-2所示。由于固结点的改变，角也应作相应的改变才能保证工件仍具有与固结点改变前相同的振动效果。图4-2 振动料斗安装几何示意图图4-2所示弹簧固结点从A点移到D点，为保证料槽上的工件仍具有相同的振动效果就必须保证A、D两点具有相同的垂直升降量h和相同的逆转角。当弹簧固结于A点时，激振力方向为AC，每振动一次的垂直升降量设为h=BC，转角为，此时，所以即当弹簧固结于D点时，根据等效条件，具有相同的升降量h和转角，可作出DEF，所以具有相同作用的激振力方向应为DF方向，于是弹簧应与DF垂直，由此可得，所以有式中r与R分别为固结点在D点和A点的半径。它具有相同的h值，则有因此可得到改变固结点后的弹簧安装角值：当r=R时，。弹簧安装方向应该向螺旋升角的反方向倾斜，而且弹簧的水平投影应切于料斗底部的固结点所在圆。 当向上倾斜输送时，当向下倾斜输送时。对于整个圆筒型振动上料器来说，除了最重要的轨道设计之外，还有零部件的设计，主要指圆筒料斗、电磁衔铁和板弹簧、底盘等的设计。4.2 主振弹簧和减振弹簧的设计4.2.1 弹性元件选择和弹簧组合刚度计算电振机的弹性元件包括主振弹簧和减振弹簧，根据工作需要可选用板弹簧、圆柱螺旋弹簧或橡胶弹簧。板弹簧是有单片或多片优质弹簧钢（如60Si2Mn）板叠装而成的，其片数可以增减，以此改变固有频率达到给定的频率比，这就叫“调谐”。板弹簧增减方便，易于调谐，但因受板弹簧挠度和弯曲应力的限制，此类激振器的相对振幅不大，一般A2mm，而且弹簧总质量较大。圆柱螺旋弹簧是用弹簧钢丝绕制后经热处理而成，其刚度为一定值不能调整，对此类电振机一般采用增减配重的办法来进行调谐。因螺旋弹簧允许有较大的变形，故允许的相对振幅较大，一般为A=2.5-3mm，其结构紧凑，质量较轻。橡胶弹簧是近年来出现的弹簧类型，由于橡胶填剂和制造工艺的不同，这类弹簧分为多种且性能也各不相同。弹簧橡胶的特点是质量轻，内阻大，振幅稳定。但因橡胶弹簧的振幅较小，只适用于中小型电振机且大多数用于作为减振弹簧。故而，综合各类因素，选择板弹簧作为主振弹簧，选择橡胶弹簧作为减振弹簧，并且对于板弹簧的组合方式选择并联。4.2.2 主振弹簧刚度K的确定主振弹簧采用板弹簧。主振弹簧的刚度是根弹簧并联后的组合刚度为式中 弹簧根数； M诱导质量。4.2.3 弹簧截面尺寸及弹簧最小截面的确定对于板弹簧可以按两端安全紧固的梁来计算截面，由材料力学可知此时对于矩形截面板弹簧截面惯性矩，弹簧的截面尺寸或既可计算得出。弹簧的最小长度应以它所能承受的最大应力不超过许用对称循环弯曲疲劳应力为准，故最大应力式中 M最大弯曲力矩，； Y弹簧挠度，可按下式决定：W抗弯截面模数，板弹簧4.2.4 计算质量、和诱导质量M料斗的扭转振动是由垂直方向的线位移和水平方向的角位移合成的，因此料斗方向的惯性力为料斗在水平方向的惯性力为式中 料斗振动方向上的加速度； 料斗各分散质量相对中心轴的转动惯量总和； 料斗中心到弹簧固结点的距离；激振力方向与水平面夹角；料斗自身质量与物料结合质量之和。根据料斗折算前后惯性力相等的等效原则来求料斗的计算质量，也就是与激振力方向的投影之和应等于计算质量在此方向的惯性力。由则可得同理可得基座计算质量：所以诱导质量：4.3 电磁铁设计4.3.1 电磁铁安装方式电振机所需电磁铁可由若干种安装方式，如图4-3(a)所示为垂直安装在基座中央。这种安装调试方便，结构紧凑，造价低廉，且所需电磁力较大，适应于小功率电振机。电磁铁还可以倾斜安装，即垂直于主振弹簧如图4-3(b)所示，也可以水平安装如图4-3(c)所示。这两类常为多个电磁铁同时安装，必须将多个电磁铁并联连接使其同步工作，气隙大小也必须相等，故安装调整较难，结构较复杂庞大、造价高。但所需电磁力较小，适用于料斗大、上料速度高、需要吸力较大的电振机。（a） （b） （c）图4-3 电磁铁安装方式4.3.2 激磁方式和调节方式的选择根据对电振机工作频率和振幅的要求来选择激磁方式，目前采用的激磁方式主要有以下几种：（1）交流激磁 振动频率为6000次/min，机体双振幅一般不大于1mm，故所需电磁铁气隙小，漏磁少，电流也小。由于振幅小，因此适用于给料量小的场合。当采用这种激磁方式时，可以通过变阻器或调压器对振幅进行调节。电阻调节的缺点是功率损耗大，易引起工作点漂移。调压器调节的缺点是控制设备笨重，造价高。这两种方式均不能进行自动调节。（2）半波整流激磁 振动频率为3000次/min，机体双振幅一般为11.75mm，由于工作频率比交流激磁降低1/2，故所需的弹簧刚度和数量均为前一种的1/4左右。由于振幅大，所以输送速度也比前者提高，但因电磁铁气隙大，故使漏磁增加，电流增大，功率因素降低。这种激磁方式常采用调压或调电阻进行振幅调节，常用于小型电振机。（3）半波加全波整流激磁 振动频率为3000次/min，机体双振幅一般为11.5mm，通常用调压器调节直流电流的方式进行振幅调节，这种激磁方式比半波整流激磁方式的功率因素高，但由于电路较复杂，电磁铁容易饱和，控制设备笨重，因不能进行自控而被可控半波整流方式所取代。（4）可控半波整流激磁 振动频率为3000次/min，机体双振幅为11.75mm。由于直接用可控硅进行振幅调节，因而控制设备体积小，重量轻，造价低，振幅的调节范围大，并易于实现自动控制，所以近十年来得到了迅速发展，其缺点是功率因素低。4.3.3 铁心形式的选择合理的铁心结构可以使硅钢片材料消耗和加工工时大为减少，并有利于安装调节。常用的电磁铁心形式有3种（图4-12）1激磁通 2主磁通 3衔铁 4线圈 5铁芯图4-4 电磁铁铁心形式“”型铁心 结构简单，漏磁少，但不紧凑，从经济性考虑常用于大型电振机。“”型铁心 结构较紧凑，便于安装，但漏磁较大，用于小型电振机。“H”型铁心 结构较复杂，调节较困难，但弹簧不产生静变形，目前只在少数电振机中采用。4.3.4 铁心截面积ST(磁极总面积的一半)式中 电磁激振力幅值(N)； C1电磁激振力幅值与基本电磁力的比值，见表4-1； A0电振机特征数，见表4-1；C2电路内电阻对电磁力影响系数，C2=0.80.95；C3磁力线扩张系数，通常C3=1.021.05；最大许用磁通密度，通常为1.21.8T，劣质硅钢片（D41D44）去较小值，优质硅钢片（D31D33）取较大值。表4-1 C1与A0值参数交流激磁半波整流半波加全波整流可控半波整流C10.5242A001214.3.5 电磁铁安装气隙及平均工作气隙平均工作气隙=(1.21.3)A，即当衔铁和铁心相对运动到最接近的极限位置瞬间，二者应有0.20.3间隙。电磁铁安装间隙，应为平均工作气隙与平均电磁力作用下的相对位移之和：式中 K主振弹簧刚度； F0平均电磁力，可由基本电磁力和激振力幅值求出。根据，基本电磁力，可以求出表4-2中的值。表4-2 F0的计算参数参数交流激磁半波整流半波加全波整流可控半波整流特征数A0012平均电磁力F0注：二次谐波力幅，可控硅触发角4.4 振动料斗参数选择及设计要点振动料斗的结构特点为：料斗呈圆盆形，底部为圆锥形隆起，料斗内壁有升角为的螺旋料槽轨道。物料在振动过程中从底部沿料槽有序地螺旋上升，出料口在料斗上部。主振弹簧是料斗底部沿切向倾斜均布的弹簧板。在电磁力的作用下，料斗作扭转式上下振动，物料也就受到沿切向且与水平成角的作用力，料斗展开后，物料的受力和运动也是与直线料槽基本相同的。从振动系统来看，振动料斗也是双质体强迫振动系统，它的力学模型如右图4-13所示。此振动系统向单质体振动系统的简化及动 图4-5 振动料斗的力学模型力学参数的选择原则上也与直线往复式相同，但振动料斗缺少一组减振弹簧K1.并且料斗是同步的往复垂直运动和往复定轴转动所构成的复合运动，因此应该用转动惯量计算回转运动的惯性力。4.4.1 理论平均输送速度（单件物品）（mm/min）式中Q所要求的单件产品供料生产率(件/min)； l工件沿前进方向的长度(mm)； h上料系数(或称产品充满系数)，h=0.60.9。4.4.2 料槽升角当工件在料槽内排列长度有一定要求时，角过小，会增加料槽圈数或料筒直径，过大会影响上料速度。一般取，通常取，料槽与物料摩擦因数大者可取较大值。4.4.3 圆筒料斗结构图7 料斗结构为满足各道工序使用的通用性，降低成本，料斗为组合式。筒壁材料选用铸铝，筒底材料为铸铁；筒内螺旋料槽轨道采用镶嵌式结构。筒内底部另安装一个可更换的斗盘。斗盘在装置中是为了使工件快速地进入轨道。斗盘材料采用铸铝。根据工件材料与底盘材料之间的摩擦关系，经实验推算斗盘锥角取值为170。锥顶角取这个值，在激振频率为50Hz下，工件既能够快速分散到盘边缘，也不会出现拥挤且能够顺利入轨。其基本尺寸计算如下：（1） 螺旋料斗螺距t 当升角已定时，螺距t越大则料斗直径越大，为紧凑尺寸，t以不让两个重叠工件同时通过为宜，且需考虑到振动上料器振动是引起的振幅。式中 h工件在料槽上的高度（mm） s料槽板厚度，一般取46mm故综上，考虑到振幅的影响，取t=25mm。（2） 料斗外径D外 当t、已定时，料斗外径为D外=D中+b+2e=+b+2e=350+25+210=395400式中 D中料斗中径，D中= （mm）,取D中=350 b料槽水平宽度，一般比工件宽度或者直径大几毫米e料斗壁厚（3） 料斗高度H 在保证料斗有一定容量的前提下，尽量取小些，以减轻工件间的相互挤压，便于工件分离并滑向料槽，一般取H=（0.30.5）D外，故取H=160。5 结论与展望异形零件供料系统的设计主要考虑两个关键技术，一个是定量，另一是定向。定量问题一般实现起来比较容易，无非是增加输送速度，或增加台套数，或增加工位来解决；而由于零件的形状各异，定向问题解决存在着一定的难度。解决零件定向的方法也有多种。例如：比较简便的、常用的剔除法，将不符合形态的零件剔除。本设计中，因零件是板片形状的，而且外形轮廓差别不大，剔除的实现也存在着难度，出错率高，整理效率较低；本案中的零件也可以采用“电子眼”进行识别整理，即通过零件在输送道上的四种姿态由电子装置识别、分检。但设备制造相对复杂，投入成本高而回报率低。本案中采用矫正方法实现理料。作为驱动动力作用的振动上料装置是一项成熟的技术；其关键环节是翻转形孔的设计和加工制作。形孔处理不好将直接影响矫正率，增大出错率；影响矫正率的另外一个因素是零件上的毛刺和碎屑。如果在工件装入料斗前进行去毛刺，以及在轨道上设置若干排屑孔可以解决问题。我国振动给料机顺应国外给料机发展模式: 振动给料机可靠耐用, 维护量少, 生产效率高, 便于自动化管理; 大型化可提高处理能力, 适应高产高效集约化生产需要,实现微机自动化控制、动态分析与监控技术相结合; 拓展各机型的适用范围, 以满足不同物料运输的需要, 降低动力消耗和噪声,更加环保和人性化设计。但是, 我们不难发现, 一种设备的发展并不是孤立的, 而是与整个民族工业发展息息相关, 我们要倍加呵护。由于我国各地经济发展不平衡, 先进技术应用还要经过一个艰苦的认识过程, 传统观念的封闭与经济欠发达地区的财力都会影响我国振动给料设备的发展。因此, 要想使我国的给料设备赶超世界水平, 还有待各方面的共同努力。致 辞前后经历了半年的漫长时间，我的毕业论文板片原料供料系统设计终于完成了，这意味着大学生活即将结束。在大学阶段，我在学习上和思想上都受益非浅，这除了自身的努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。在本论文的写作过程中，我的导师陈文平老师倾注了大量的心血，从选题到开题报告，从写作提纲，到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循循善诱，在此我表示衷心感谢。感谢机械电子工程系的各位领导和老师，在我学习期间给予了我许多帮助和支持。同时也要感谢宿舍的室友、班级的同学、朋友对我的支持与鼓励。参 考 文 献1 郑祖斌 主编通用机械设备M北京：机械工业出版社，2005.8：324-2622 周堃敏 主编机械系统设计高等教育出版社2009.4：3 陈文平介绍一种板料理料装置J机械制造1996（5）：42 4 尚久洁 等自动机械设计M北京：中国轻工业出版社2006,25 韩建海 主编工业机器人M华中科技大学出版社（中国武汉）2009.9：12-286 机械工程师手册第二版编辑委员会编机械工程师手册（第二版）M北京：机械工业出版社2000.57 机械工程手册，电机工程手册 编辑委员会编机械工程手册，第10卷，机械化自动化M北京：机械工业出版社1982.38 濮良贵 纪明刚 主编机械设计高等教育出版社2006.59 哈尔滨工业大学理论力学教研室理论力学高等教育出版社2002.810 王运池国内振动给料设备的现状与发展煤质技术，2003.7(29)11 焦永权，李庆军，孙立新.双节圆振筛在入仓原煤2次筛分中的应用J.煤质技术,2003.7(31)12 闻邦椿、刘峰翘、刘杰.振动筛 振动给料机 振动输送机的设计与调试，化学工业出版社，1989.2，219-33813 朱辉 等画法几何及工程制图M上海科学技术出版社2007.8：80-10214 西北工业大学机械原理及机械零件教研室编机械设计M 2006.5：388-396袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇