翻板机设计说明书

翻翻版版机机侧侧工工作作台台设设计计 翻版机侧工作台设计说明书翻版机侧工作台设计说明书 学 院 专 业 班 级 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 I 目 录 任务书 3 序言 4 一 总体方案的选择 6 二 所选方案的具体设计 9 1 总体结构的设计 11 1 PCB 输送系统 13 2 位置检测系统 14 3 信号处理系统 15 4 执行机构原理图 16 2 机械机构设计 17 1 翻转侧工作台设计 19 2 行程开关的位置选择 19 3 装置高度调节 20 3 软件部分的设计 21 1 程序流程图 22 2 PLC 梯形图 23 3 PLC 程序 23 三 相关参数的设计说明 1 翻转的时间分配 24 2 传送带的相关计算和翻转主轴的计算 24 3 电机的选择及有关参数的计算 25 四 总结体会 参考文献 26 II 任任 务务 书书 设计与任务要求 翻版机侧工作台设计 并传输到反面检查线的上面 工作的过程为 产品到达装置 的传送部分上 装置自动将产品与传送部分一起翻转 然后传动部分将产品传输出去 再 返回到原位 流程为 到位 翻转 到位 传送 翻转 到位 该过程自动 完成 III 引引 言言 飞梭弹指度 四年的大学生活接近尾声时 我们进行了为期近四个月的毕业设计 毕业设计是对大学四年来我们所学到的基础知识和专业知识的一次系统性的总结与综 合运用 同时也是培养我们分析问题和解决问题能力的良好的机会 而且毕业设计也 是大学教学的最后一个重要环节 因此 认真踏实地做好这次毕业设计不仅意味着我 们能否顺利毕业 而且对今后我们走上工作岗位后能否很出色的做好自己的工作也有 十分重要意义 另外 毕业设计还可以培养我们独立思考 开发思维和协调工作的能 力 这对今后踏入社会以后能否尽快地适应社会也有很大的帮助 机械工业的生产水 平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一 这是因为工业 农业 国防和科学技 术的现代化程度 都会通过机械工业的发展程度反映出来 人们之所以要广泛使用机 器 是由于机器既能承担人力所不能或不便进行的工作 又能较人工生产改进产品的 质量 特别是能够大大提高劳动生产率和改善劳动条件 机械工业肩负着为国民经济 各个部门提供技术装备和促进技术改造的重要任务 在现代化建设的进程中起着主导 和决定性的作用 所以通过大量设计制造和广泛使用各种各样先进的机器 就能大大 加强和促进国民经济发展的力度 加速我国的社会主义现代化建设 机械加工工艺是实现产品设计 保证产品质量 节约能源 降低成本的重要手段 是企业进行生产准备 计划调度 加工操作 生产安全 技术检测和健全劳动组织的 重要依据 也是企业上品种 上质量 上水平 加速产品更新 提高经济效益的技术 保证 然而夹具又是制造系统的重要组成部分 不论是传统制造 还是现代制造系统 夹具都是十分重要的 因此 好的夹具设计可以提高产品劳动生产率 保证和提高加 工精度 降低生产成本等 还可以扩大机床的使用范围 从而使产品在保证精度的前 提下提高效率 降低成本 当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求 企业对夹具的设 计及制造提出了更高的要求 我们这些即将大学毕业的机械工程及自动化专业的学生 要进行对本专业所学习的知识进行综合的运用和掌握 为此我们要进行毕业设计 要 自己动手进行思考问题 为社会主义现代化建设的发展贡献力量 也要从此迈出展现 自己价值的第一步 IV 通过实际学习 大量资料的查阅 并在老师的指导下完成这次设计任务 根据生产 的要求 翻版机侧工作台设计 但由于本人的水平有限 结合生产实际应用设备的能 力有限 故没有能够做到很详细的设计 而且还有许多地方有待改进 请老师给以指 导和批评 1 V 一 方案选择一 方案选择 图图 1 VI 图图 2 VII 图图 3 方案 1 的简单说明 钢板在传送带上传送 一直传送到翻板装置的 盒子 里面 传感器 1 检测到位以后 整个翻板装置开始旋转 180 碰到行程开关 2 就停止旋转 通过传送带把印制板从 盒子 里面 拉 出来 钢板随传送带传输出去 传感器 3 检测到位以后 翻板装置复位 准备下一个翻板过程 行程开关 4 用于翻板装置开始 状态的定位 VIII 图图 4 4 图图 5 5 机结构图机结构图 方案2的简单说明 该设备主要由机架 翻板架 翻板电机 同步链条 翻板架转 动轴等部分组成 通过转动轴 带动翻板架顺时针方向转动 转过90 时 印刷板由 水平位置翻转到垂直位置 完成翻板动作 继续再转过90 翻板架又转到水平位置 准备接料 翻转下一片印刷板 通过翻板架将阴极板送到输送链条上 输出电机工作 通过同步链条驱动轴带动同步主动链轮转动 再带动同步从动链轮转动 输出主动链 轮随同步从动链轮一起转动 输出主动链轮带动输出链条运动 通过输出链条将悬挂 IX 在其上的印刷板带出 滑落到接钢板的料架上 完成翻板工作 通过对传统和新型翻板出料机进行分析比较 本设计的优点 1 用步进电机驱动翻板架旋转进行翻板 这一翻板工作是间歇动作 步进电机具有 频繁启动的优点 而且传动系统简单 动作可靠 使用寿命长 维护检修容易 制造 加工成本低 2 翻板架只沿着顺时针方向转动 可以不断将位于水平位置的阴极板翻转到垂直位 置 进行阴极板的翻板 不改变步进电机的旋转方向 可以提高步进电机的使用寿命 3 翻板架为具有完全对称结构的 A 形 重心和旋转中心重合 不存在偏心 转 动时不产生附加的动负荷 转动平稳可靠 4 翻板工作由对称的两支架交替完成 所以每翻一片印刷板 翻板架只需旋转90 提高了翻板的效率 而且翻板架的运动由步进电机驱动 翻转角实现了数字控制 5 出料时 通过出料链条带动印刷板移动 采用机械传动 结构简单 动作可靠 维护 检修容易 生产 制造成本低 两个方案的比较 两个方案的比较 方案 1 原理简单 翻板装置也比较简单 但可靠性比较差 翻板装置在上升过程中 印制板有可能滑下 而且印制板翻转后会失去支撑点而直接 摔 在传送带上 有可 能损坏印制板上的元件 方案 2 原理也很简单 翻板装置相对比较复杂 安装精度要求比较高 但可靠性 比较好 传送过程相对比较平稳 对元件 X 的保护也比较周到 而且可以通过对翻板装置的 盒子 的修改来达到传送不同形状 的印制板 扩展性较好 由于采用了步进电机驱动翻板架转动 翻转角实现了数字控制 且翻板架为完全 对称的结构 不存在偏心 因此转动时不产生附加动负荷 而且工作时 翻板架始终 沿一个方向旋转 出料通过输送链条完成 因此印刷板加工翻板机具有结构简单 工 作平稳可靠 装配维护容易 制造成本低的特点 本设计具有明显的实用价值 经济 价值和推广价值 最终方案的选取 由于方案 1 存在有可能损坏元件的致命缺点 而方案 2 也具有 较好的扩展性 故本次设计采用方案 2 为基本方案 并确定基本方案的总体流程图 如图 6 图 6 XI 三 设计说明三 设计说明 1 翻板机的具体结构 总体结构可以参考附件的翻板机装配图 板形状的改良 底部为一个 328 246 mm 的平板型 印制板上元件离印制板边缘的 距离为 8 mm 设定印制板的厚度为 3 mm 为了便于定位 如图 4 所示 在 8 mm 的边 缘上打上两个孔 XII 图 7 传送带的设计 由于定位和安装的需要 该装置把传送带分成了输入和输出两段 而且如图 8 所示 输入和输出部分的形状也不一样 输入段为常用的传送带 输出段 是用于承载已经翻转了的印制板 为了保护板上的元件 需要中间留空 在输入和输 出的传送带两边都需要加上与印制板边缘孔相配合的小凸台 并且输出段传送带上的 小凸台还是把印制板从 盒子 里面 拉 出来的主动力 XIII 图 8 翻板装置 盒子 的设计 盒子 的尺寸必须与印制板的尺寸相配合 而且要保 证翻转过程中印制板不会掉出来 也不会因为碰到 盒子 边缘而损坏上面的元件 盒子 采用可装拆更换设计 翻转不同的印制板只需更换相应的 盒子 盒子 采用矩形槽设计 便于装拆更换 上面的两个螺栓用于定位 如图 9 所示 XIV 图 9 翻转主轴的设计 如图 10 所示 翻转主轴中间长方形部分要有与 盒子 相配合的 矩形槽 两端是圆轴 一端长 一端短 短的一端只安装轴承 长的一端除了安装轴 承还要开一键槽 用于安装带轮 XV 图 10 传感器位置的确定 该设计采用 PLC 控制 位置精度要求比较高 如图 11 所示 在 翻转主轴的两个极限位置分别安放行程开关 1 2 以保证翻转主轴的起停位置 在位 置 A 中安装行程开关 3 当印制板送进 盒子 接触行程开关 3 翻转主轴开始转动 在位置 B 中安装行程开关 4 检测印制板是否完全离开 盒子 XVI 图 11 电机的设计 传送带输入段和输出段分开 应当由两个电机分别带动 但输入段和 输出段有同步的要求 所以选择有一个功率较大的电机直接带动两个传送带 可调底座螺栓 为了满足装置高度 20 mm 可调的要求 底座安装了六个可调螺栓 2 翻板机的电气控制设计 总体电气控制设计可以参考附件的电气控制图 电气控制图的简单说明 2 2 12 2 1 流程图流程图 本系统采用了可变成控制器直接进行控制 系统的流程如下 到位 翻转 到位 传送 翻转 到位 进行控制流程图的编辑如下 XVIII 启动 输入版 版是否到位 N 翻转电机逆时针旋 转 Y 翻转是否到位 N Y 输出板 是否完全输出 N Y 翻转电机顺时针 旋转 翻转是否到位 N Y 说 明 输入传送带运动将版送入 盒子 循环的起始点 板是否触碰到 盒子 底部的行程开 关 ST1 翻转电机运动 将板翻转并转向输出 端 翻转部分是否触碰到形成开关 ST3 板从 盒子 里输出 到达输出传送 带 是否释放了行程开关 ST4 输出延时 空的 盒子 从输出端翻转回输入端 是否触碰行程开关 ST2 下一个循环开始 延时 1s 图 7 XIX 2 2 22 2 2 程序编辑程序编辑 翻转电机受 PLC 直接控制 输入电机由行程开关 ST2 直接控制 无须经 PLC 控制 输出电机启动时就运行 不受 PLC 控制 由于该系统的控制比较简单 所以选择三菱 F 40M 型 PLC 性能参数为 I O 40 点 80 点 内存 890B 内部继电器 193 个 记时 计数器 32 个 该系统含有四个行程开关 控制顺序如图 7 PLC 的主电路与 PLC 外部接线 见电气控制图 指令语句如下 LD 401 OUT 100 LD 404 AND 100 OR 431 ANI 432 OUT 431 LD 400 OR 432 ANI 435 OUT 432 LD 402 ANI 434 OUT 435 LD 403 XX ANI 433 OUT 434 OUT 450 K 1 LD 450 OR 433 ANI 100 OUT 433 END 3 翻板机相关参数的计算和说明 传送带输入段 输出段以及翻转的时间分配 运送传送带的速度范围是 200 20000mm min 因为规定生产节拍为 20 考虑到传送 带上要放置两块印制板 传送距离也比较长 故确定印制板从放上传送带 到达行程 开关 3 的时间为 11 秒 翻转主轴正反转的时间都是 3 秒 盒子 接触行程开关 2 后 停留时间为 3 秒 如图 12 满足生产节拍 20 传送带的传送速度 滚筒转速和翻转主轴转速的计算 A 传送带的传送速度和滚筒的转速 由于输入 输出段由一个电机带动来实现同步运送 只需考虑 盒子 接触行程开关 2 后停留的 3 秒内 印制板能否完全离开 盒子 盒子宽约为 150mm 带的传送速度 理论值为 v b t 150mm 3s 50mm s 0 05m s 取 v 0 06m s 滚筒转速 n1 60v 2 r 16r min B 翻转主轴的转速 翻转时间为 3 秒 旋转角度为 180 n2 0 5 转 3s 0 5 转 0 05min 10r min 传送带输入段和输出段的长度与宽度计算 确定滚筒半径为 r 30mm 为了使传输连续不停顿 带长应该为相邻两印制板距离的整 数倍 取放置印制板的时间间隔为 9 秒 则相邻印制板距离 D v t 9s 50mm s 450mm 可 XXI 以得到带长的几何关系 如图 12 nD 2 r 2L 其中 L 长度应该取小直 从图上可 以看出 L D 0 5b 625mm 所以算出 n 3 2 取整 n 4 所以输出段带长 S nD 1800mm 两滚筒中心距 L 0 5 nD 2 r 805 8mm 同理 输出段 L 2b 492mm 所以算出 n 2 6 取整 n 3 输出段带长 S 1350mm 滚筒 中心距 L 580 8mm 另外输出段中间留空 带两边宽度取 6mm 图 12 电机的选择及有关参数的计算 A 带动传送带的电机 由于电机带动的是传送带 传动带上的负载基本恒定 所以按 照带恒定负载时电动机容量选择 即 PN PL PL T n 9550 并且选取 Y 系列三相异步 电动机 最大负载扭矩应该满足 TL max 0 8Tmax 通过对印制板重量和滚筒尺寸的计算 算出输入输出总扭矩 设传送带摩擦系数为 0 4 带上保持运送两块印制板 印制板每 块 10Kg 重 滚筒半径为 30mm 转速为 16r min TL max 10 2 9 8 0 4 0 03 2 4 7N m Tmax TL max 0 8 5 88 N m PL T n 9550 0 01Kw 通过查表 选择 Y801 4 型电机 其额定功率为 0 55Kw 满载转速 1390r min 同步转速 1500r min B 带动翻转主轴的电机 由于电机带动的是翻转主轴 负载大小有规律变动 所以按 照重复短时工作制的电动机容量选择 设定 盒子 为 5Kg 印制板为 10Kg 则 TL XXII max 15 9 8 0 2 29 4N m PL T n 9550 0 03Kw 由于是通过重复短时工作制计算 tp tp t0 6 11 Ps PL aN 1 2 0 04Kw 通过查表 选择 YZR112M 6 型电机 其 额定功率为 1 1Kw 转速 912r min 连接各个电机的减速器传动比的计算与减速器类型的选择 A 连接到传送带上的减速器 总传动比 i 1500 16 93 75 所以选择齿轮 蜗杆二级 减速器 B 连接到翻转主轴上的减速器 总传动比 I 912 10 91 2 所以选择齿轮 蜗杆二级 减速器 翻转主轴的轴承选择及有关参数的计算 翻转主轴理论上只受到径向力的作用 但由于装置位置精度要求高 所以选择深沟球 轴承 其型号配合翻转主轴两端直径 选择 6006 四 总结体会四 总结体会 毕业设计是培养学生综合运用所学知识 发现 提出 分析和解决实际问题 锻 炼实践能力的重要环节 是对学生实际工作能力的具体训练和参考过程 XXIII 回顾这次毕业设计 从选题到定稿 从理论到实践 在这段毕业设计期间里 可 以说得是苦多于甜 通过本次毕业设计 不仅巩固了以前所学过的知识 而且学到了 很多在书本上所没有学到过的知识 对我来说 收获最大的是方法和能力 那些分析和解决问题的方法与能力 在 整个设计过程中 我发现我们这些学生最最缺少的是经验 没有感性的认识 空有理 论知识 有些东西很可能与实际脱节 在孙朋山 张舒两位老师的指导下 我终于完 成了 1P68F 下箱体工序卡及第一道机加工夹具的设计 从开始接到题目到拟订工艺方 案路线 再到设计说明书的完成 每走一步对我来说都是新的尝试与挑战 这也是我 在大学期间独立完成的最大的项目 在这段时间里 我学到了很多知识也有很多感受 从对工艺的略知 对工艺规程等相关设计很不了解的状态 我开始了独立的学习和试 验 查看相关的资料和书籍 让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰 使自己非常稚嫩的 设计一步步完善起来 每一次改进都是我学习的收获 每一次试验的成功都会让我兴 奋好一段时间 从中我也充分认识到了拟订出一道最佳工艺方案的重要性 工艺方案 的优化将直接影响产品的精度和经济性等 但在此次设计中也暴露出了自身的很多的 不足之处 对以前所学过的理论知识理解得不够深刻 掌握得不够牢固 对相关机械 手册查阅也未能够很好的掌握 最严重的是理论与实践不能够很好的相结合 这些都 以待改进 通过这次毕业设计 我懂得了理论与实际相结合是很重要的 只有理论 知识是远远不够的 只有把所学的理论知识与实践相结合起来 从理论中得出结论 才能真正为社会服务 从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力 这次毕业设计使我受益匪浅 为我今后的学习和工作打下了一个坚实而良好的基 础 在此衷心感谢各位工程师傅的帮助和指导 通过这次设计总结了以前学习的机电一体化和机械设计方面的知识 做到了将机 械与电气的渗透 设计过程中遇到了各种各样的问题 并最终得到了解决 在后期设计和制作中 我还发现方案一中采用气压传动在大工业生产中还是可行 的 可以由多组翻转机构采用一台空气压缩机统一供气的方式 这样能最大限度的提 高动力源的利用率 加上方案一的同时输入输出的工作方式 生产想效率上也是很可 观的 当然 对我这次的单机组设计上 这样的效率并不是那么的理想化 在传感器 XXIV 的选择上 还可以全部采用光敏传感器 提高系统的精度 避免误差的产生 具体设计中由于经验上的不足和与实际生产的接触太少 有些地方选材和机构上 显得与实践脱节 这需要在今后的学习工作中提高和改进 总的来讲 这次课程设计 是对我机电相关领域知识的一次很好的锻炼 对以后的工作也有帮助和提高 五 五 结结 论论 毕业论文是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会 通过这次比 较完整的车六面轴组合车床设计 我摆脱了单纯的理论知识学习状态 和实际设计的 结合锻炼了我的综合运