轻型薄片零件取料时防粘连技术的研究

XX 大学航空制造工程学院创新能力综合训练研 究 报 告题 目： 总体方案的研究 所属课题： 轻型薄片零件取料时的 防粘连技术的研究 学 院： 航空制造工程学院 专业名称：机械设计制造及其自动化 班级学号：学生姓名：合 作 者：指导教师：轻型薄片零件取料时的防粘连技术的研究摘要：在工件的加工装配过程中，充分利用自动化机构是十分有必要的。自动送料取代人工送料很大程度上提高了生产效率，但也存在着许多要解决的问题。防粘连就是其中一个要解决的。本文针对轻型薄片零件夹取时如何保证一次只抓取一片而不是多片进行研究。是采用振动盘振动机构进行抓取，还是采用真空吸片进行夹取，通过对比分析采用振动盘比较好。 检测装置使用传感器通过 PLC控制检测，可以进一步保证送料的精准、 稳定、高效率。关键词: 自动送料 防粘连 轻型薄片零件 振动盘 真空吸片 传感器 PLC主要创新点1. 本次设计中采用了对比分析的方法，针对振动盘和真空吸片机构进行比较分析，最终选用最优的机构。2. 对于检测装置中的传感器的选用，通过分析各种传感器的优缺点来选择。目 录1.引言.42.研究方法.53.研究结果及分析.63.1 防粘连机构的设计73.2 检测装置的设计.84.结论.95.总结.106.参考文献.111 引言 （一级标题采用小三号宋体，加粗）冲压成形的冲压件具有重量轻、厚度薄、刚性好和质量稳定等一系列优点，冲压设备被广泛使用。但由于传统的冲床控制采用接触器、继电器控制，手工送料的方式丁所以往往存在着效率低、速度慢、精度不能保证、安全存在隐患等方面的一系列问题，虽然购置新的数控设备可以解决这一问题，但往往资金投入较大，小型企业难以承受，若能在保留原有机床的基本功能基础上，对其进行适当的改造与改进，不失为一种好的方法。一方面可以节约资金，另一方面也不会使原来的机床闲置浪费，基于此种思想，自动送料冲床产生了。但是这其中也存在着许多问题。在自动化加工、装配生产线中，能自动完成将工件向加工或装配机械供给并上料的装置，称为自动送料装置。统计表明，在工件的加工装配过程中，工件的供给、上料、下料及搬运等工序所需费用约占全部费用的 1/3 以上，所费工时约占全部工时的 2/3 以上，而且绝大多数的事故都发生在这些工序中。尤其是在成批大量生产的场合，当要求生产率很高且机动工时很短时，上下料是一项重复而繁重的作业。所以，为了担高生产率、减轻作业者的劳动强度，保证安全生产，实现送料自动化是很有意义的。自动上料装置通常由供料器、隔离机构、分路机构、合路机构、上料机构及输送机构等所组成。其中，供料器、隔离机构及上料机构是其最基本的三个组成部分。各机构之间的连接通常使用料道或其它输送机构。在实际应用中，上述各机构往往不是彼此独立的，有时一个机构既能将工件隔离又能将其分路，或既能将工件隔离又能上料。本文主要针对上料机构中的防粘连机构进行了研究。2 研究方法 本次创新设计采用的研究方法有：1.观察法 2.调查法 3.文献法 4.经验总结法。研究了轻型薄片零件取料时的防粘连技术问题。针对防粘连选用的机构和检测装置进行研究。2.1 防粘连机构研究按机构的控制方式分有：1. 机械式；2. 电气式；3. 液压与气压式；4. 组合式。该课题的研究只是针对振动盘与真空吸片机构进行对比分析，要求结构简单，经济实用。综合各方面选取最优的机构。2.1.1 振动盘机械式常用有的振动盘，振动盘上有个脉冲电磁铁，可以使料斗垂直方向上下振动，由于弹片的倾斜，使料斗绕其旋转轴作摇摆振动，料斗内零件，由于受到这种振动从而使粘连在一起的工件掉落回堆料装置中。这种装置比较容易实现，而且制作成本不高。能够有效的在自动送料中起到防粘连的作用。2.1.2 真空吸片为了达到将薄片零件一片一片的分开抓取的目的，曾经试图用电磁吸片，但是由于零件导磁，无法保证每次吸取一片，而且要增加退磁工序。因此，比较可行的是真空吸片。但是为此要解决以下两个问题；一是吸头要有足够的吸力，以克服两片零件间阻止分开的作用力，若吸头吸力垂直于零件表面，要克服的阻力是由粘着力和零件重量产生的摩擦力，经实测，后者约为 1/41/5。二是保证从料堆中堆叠在一起的各零件中每次只吸一片而不是多片。克服多片之间的粘着力，这是一个关键问题。2.2 检测装置研究为了防止工件的粘连，保证每次夹取的零件为一片，最后必须进行检测才能送到下一个工序中。具体检测可以考虑检测工件的厚度，用厚度检测器传感器检测，针对不合格工件做出相应的报警和控制信号。当检测到工件尺寸不是一片零件的尺寸时则送回，通过振动敲打之后再检测，若还是不对则直接报警停止。若是正确则送到下一工序。用传感器测量置于传送带上工件厚度尺寸，即判定工件是否符合规定误差，传送带由步进电机驱动，要求具备测量数据记录和打印功能，并对不合格工件给出相应的报警和控制信号。1.电容式：结构简单，非接触测量，灵敏度高，分辨率也高，但是容易受电磁干扰，受温度影响大，存在寄生电容等缺点2.电涡流：结构简单，灵敏度高，抗干扰能力强，不受油污等介质影响，非接触测量，寿命长存在交流零电位信号，不易用于高频测量3.超声波：能定点及连续测量物位，并提供遥控信号，能实现非接触测量，寿命长，主要用于测量液位，但是其成本相比前者要昂贵4.压电式：结构简单，信噪比大，工作可靠，质量轻，应变片受力的最初阶段接触电阻随压力变化而产生非线性误差，影响灵敏度在生产车间油污较多，而且要求灵敏度要高，所以综合考虑选用电涡流传感器作为检测装置比较好。3 研究结果及分析3.1 防粘连机构设计 （二级标题采用四号宋体，加粗）工件的上料通常是指将定向羊列好的工件装入加工机械夹具中的作业，是自动上料装置中最为复杂的一环。上料机构的设计，关键在于根据工件的形状、重量、特性及加工机械的夹具等选择最适当的上料方法。薄片工件的上料通常是较为困难的。首先必须保证薄片工件在料道中具有正确的姿势，避免重迭或倾倒；其次还必须解决如何夹持的问题。本图所示的机构是能有效地进行薄片工件上料的一例。该机构的动作顺序是：（1）气缸 1 推动载有气缸 3 与料道 5 的滑座 2 向前运动，使工伯的中心位于上料杆 6 与弹簧夹头 8 的轴线上；（2）上料杆支座 7左移，当上料杆 6 接近工件时，气缸 3 动作将挡板 4 打开；上料杆 6 靠真空将工件吸附；图 1 整体机构示意图1、3气缸 2滑座 4挡板 5料道 6上料杆7上料杆支座 8弹簧夹头（3）上料杆支座 7 右移，取出工件之后，气缸 3 立即动作将挡板 4 关闭；（4）气缺缸 1 带动滑座 2 后退复位；（5）上料杆支座 7 再次左移，将工件插入弹簧夹头 8；（6）上料杆支座 7 右移回到初始位置。3.2 检测装置设计为了克服传送带不够平整或运行过程中上下波动的影响，在传送带的上、下两侧对称地设置了两个特性完全相同的涡流传感器 L1 和 L2。L1 和 L2 与被测工件表面之间的距离分别为 d1 和 d2。若被测工件厚度不变，则被测工件上、下表面之间的距离总有 d1+d2=k(常数)的关系存在。两传感器的输出电压之和为 2Uo，数值不变。如果被测工件厚度改变量为 L，则两传感器与被测工件之间的距离也改变一个 L，两传感器输出电压此时为 2Uo U。 U 经放大器放大后，通过指示仪表即可指示出被测工件的厚度变化值。 被测工件厚度给定值与偏差指示值的代数和就是被测工件的厚度。图 2 电涡流传感器当步进电机带动传送带到待测位置时，传送带会短时间停留，这时传感器的上层金属薄片轻轻压下至刚接触工件为止， L1、L2 各自与上下金属薄片之间就会产生涡流效应，从而引起 L1、L2 的变化。在接口电路中，L1 的变化引起了，电桥的不平衡输出经线性放大和检波，再经 F/V 转换，就可以输出一个与被测量成比例的电压图 3 反射式电涡流测厚原理框图同理，L2 也输出一个这样的电压值，两个电压值在加法器内进行运算后输出到减法器，我们给减法器给定一个标准参考电压，这两个电压在减法器里继续运算，输出后的电压经 A/D 转换后输入微机。当电压值低于或大于某个值的时候，微机控制其该电压值输入到报警器，报警器报警的同时把信号输出到控制电路，从而让控制电路控制相关设备去除不合格的工件；当电压值在某个值范围内时，由微机控制该信号输入到数字显示表中，从而检验该工件为合格品。图 4 调频式接口电路4 结论在当今工业发达国家，自动上料装置在各类制造业中比比皆是，生产过程的自动化不仅大大提高了生产率，把人们从繁重的劳动中解脱出来；而且对提高产品质量，降低成本、促进产业结构的合理化起到了积极的作用。随着电子技术的发展，现在自动上料装置中已越来越多的采用传感器等电子设备，这样不仅能提高精度，而且能减小设备大小、降低成本，这已是未来的发展趋势。而针对自动上料装置中的防粘连是必不可少的，防粘连的机构设计中，对于真空吸片，真空吸头的要求比较高，而且造价也比较高。所以改设计中选用的是振动盘式防粘连机构，该机构结构简单，制造容易，操作也比较简单，而且精度不错。而检测装置则选用电涡流传感器通过检测工件的厚度进行检测，做到准确无误的自动上料送料，提高生产效率，从而提高效益。5 总结本次课程设计的课题比较难，对于防粘连的技术以前从来没有接触过，对这方面的知识也不了解。一开始根本不知道怎么下手，后来通过网上观看相关的视频，查阅资料文献以及在指导老师的帮助下，开始慢慢的着手做相关的设计，设计的时间比较久，但最后还是比较好的完成这次创新设计。在这次创新设计我学到了很多，对于一个自己未知的问题，我们必须从网上搜集相关的资料，提高我查找资料的能力，而且这次的设计和毕业设计也是比较相似，都是自己不熟的东西，在课本上不能直接找到的。通过这次的创新设计我相信在明年的毕业设计中我也可以很好的完成，不会再那么的迷惘，不会面对题目而无从下手。我觉得这次设计很有必要，对毕设有很大的帮助。这次的创新设计结束了，在此我要感谢知道老师在设计过程中对我的帮助，以及同学对我的帮助。没有你们我也不能完成这次设计。最后再次感谢！6 参考文献1 Chen H B, Wang Y C. Stress Rate Integral Equations on Elastoplastieity J. Acta Mechanica Sinica， 1996, 12(1): 36-39.2 张澜庭, 毛大立. 吴建生. 金属间化合物在工业中的应用J. 上海金属, 1999, 21(2): 11-14.3 孙岩, 刘瑞岩, 张俊善, 等. NiAl 基金属间化合物的研究