机械原理第9章工艺动作过程构思与运动协调设计VIP

，9.1内容摘要和基本概念9.2本章的核心、难点9.3典型示例，第9章工艺过程概念和运动协调设计，9.1内容摘要和基本概念，9.1.1内容摘要，本章介绍了工作原理设计和工艺动作设计的基本概念，根据工作原理设计中提出的工艺动作过程和每个动作的动作规则选择适当的动作形式。还介绍了机构间的协调设计和机械运动循环图的分类、功能和设计原理。1 .工作原理设计和工艺运动设计，根据机器要实现的功能(功能)设计相关工作原理，通过工作原理设计设计工艺动作的过程。这些设计内容是工作原理程序的设计。在进行功能原理设计时，首先要明确机器的整体功能，然后进行功能分解，使其成为一系列单独的工艺行为。图9-1是计算机控制的提花织物自动图案冲孔系统的扫描仪。这台机器的枪支功能是通过光学扫描设计的图像向计算机传递信息。为此，必须使用机器的高精度无差旋转原理、光学自动分色原理、计算机图像处理、计算机自动控制等先进的科学原理和光纤、步进电机、高精度加工等技术手段。图9-1图像扫描仪，1)阐明全部功能，工作原理设计应根据机器的全部功能要求，准确、简洁、合理地抽象设计对象的全部功能说明，以把握其本质。进行以下三项研究：收集相关技术信息、设计要求和用户要求。详细列出机器功能分析要求表。综合分析研究列出的功能要求，2)功能分解和工艺行为，要设计的机器往往更复杂，多种功能、使用要求或工艺要求多种工作原理组合成子功能(或称为功能要素)，然后用树功能图说明，使机器的总功能和子功能一览无遗。载入和卸载操作、钻孔、铰孔、铰孔四个工作区的专用机床设计，可分解为多个工艺操作。工序操作和树功能图如图9-2、图9-3所示。图9-2 4机床工艺运动图，图9-3 4机床树功能图，3)考虑到工作原理和工艺运动，机械功能分解时机械完成相同功能，可以应用不同的工作原理。根据工作原理，可以使用不同的工艺行为。2 .工艺和运动计划设计，1)工艺设计原则机器的工艺流程设计必须遵循机器的工艺流程设计中的以下5个原则，以满足机器的整体功能要求。工序集中原则。工艺集中原则是指工件在一个操作位置一次定位夹具，使用多刀、面、多执行元件运动在满足操作的工艺要求的同时完成加工工艺。例如，自动切片机(图9-4a，b)是使用多走刀、多面、多执行分量同时完成加工过程的。(b)自动切割机运动概况，图9-4自动切割机，工艺分散原理。工艺分散的原则是将工件的加工过程分成多个工序，在各个工作区中分别加工成不同的执行元件，以满足工件的工艺要求。例如，小型电动机的自动绝缘纸工序可分解为：进纸、切断纸、插入纸、推纸、分度等工序，每个工序分别配置执行简单工序行为的执行装置(图9-5)。图9-5自动嵌体机工艺，各工艺的工艺时间是相同的原理。对多站机器人工作周期的时间位的严格要求通常是以每个工作位置处理时间最长的工序作为机器人的时间位。要提高机器的生产效率，只要加工时间最长，就要尽力缩短工程的工作时间。为此，可以加快这一工序的速度，也可以再次分解这一工序。多种同时加工原理。多同时加工原则是在同一机器人上同时加工多个工件。也就是说，使用同一组运行机制处理多个工件。提高工作效率。减少机器工件的移动和空白时间，在设计过程中不干扰每个执行部件的正常工作和相互协调的情况下，使每个执行机构的工作移动时间相互重叠，工作移动时间和空移动时间相互重叠，从而缩短工作处理周期时间，提高机器生产率。例如，如果打印机运行时进纸(如图9-6所示)，则打印头可以向下播放。也就是说，装入的作业时间表可能与打印的作业时间表重叠。打印头不等待工件就位，而是确保打印头在通过工件之前开始工作。打印头完成打印过程后再次清空时，馈线也将一起返回，第二次推(即空笔划)可能会相互重叠。图9-6自动打印机图，2)流程中需要考虑的几个问题，加工对象的材料特性，需要实现的流程要求等。齿轮的加工要根据齿面的材料使用不同的加工方法。淬火轴和淬火轴的过程不相同。机器的工艺数量和工艺转移过程中采用的运动形式。冰淇淋包装机的工序可以分解为12个工序。图9-7a和b所示。图9-7(a)从冰淇淋盒、1、2、3、4、5、6、1、2-从纸盒中取出纸盒，然后打开纸盒。3-塞，冰淇淋包装机的过程可以分解为：4-合上前盖，5、6-合上后盖，将下盖卡入耳孔。图9-7(b)冰淇淋包装机工艺图，7，8，9，10，11，12，7-打开前盖，8-冰淇淋填充，9，10-关闭前盖和后盖，11，12-将耳塞放入孔后流程过程是完成每个流程任务的顺序。图9-7所示的冰淇淋包装工艺流程。完成同一工序的工艺路线可以是多种类型。3)工艺路线类型，直线类型。物料的移动路线是直线，根据移动方式可以分为垂直和水平。自动冲孔的阵列版本的运动路径。梯子类型。物料的移动方法既有垂直方向，也有水平方向。圆弧型。材料的运动遵循圆弧的轨迹。扭曲糖果包装工艺路线。组合型。材料的运动由圆弧运动和直线运动组成。在牙膏的充电包装生产线上，牙膏充电时，在圆形轨道上行走，在包装时经常在直线轨道上行走。4)根据工艺要求确定运动规律运动规律或工艺动作选择要尽可能简单。例如，图9-8所示的计算机绘图仪可以将复杂的曲线运动规律分解为x，y方向，从而通过计算机的命令绘制各种y=f(x)曲线。把复杂的运动规律分解成旋转、摆动或移动等比较简单的运动方法。图9-8纸张移动型绘图仪，根据机器的功能要求配置运动规律。执行机构的运动协调设计执行机构的运动协调设计确保每个执行机构的运动按照工艺运动过程要求进行顺序协调，执行机构的运动协调设计必须满足以下要求：执行机构的执行元件动作必须符合流程要求。执行机制的执行组件行为确保了空间同步。要提高机器生产率，必须使各执行机构的运行周期尽可能一致。在一个执行机构工作结束后，到另一个执行机构工作开始的点为止，要以适当的时间间隔避免干涉。执行机构的运动调整设计可以从图9-9所示的以下方面描述，其中每个执行机构的运动随时间调整：根据生产工艺路线方案，该分压器需要实现5个动作。图9-9分料压片机，将料斗移入模具型腔，准备将盆景装入型腔，推出已经成型的精制。料斗振动，料斗粉末筛分腔。冲床向下压时，为了防止空腔排出，将冲床沉到一定深度。上下冲床，下冲床朝上，将粉末加压一段时间，使精炼顺利。上冲床快速逸出，将已经成型的工件精制推进腔内，完成压井工艺。机器各执行机构的操作过程和优先级必须这样进行。在进纸过程中，冲孔不能用材料体压入，冲孔头只能在材料屏不在上下冲孔之间时加压。因此，送纸和上下冲孔之间的运动，根据时间有严格的调整配合要求。否则就无法实现机器的粉末压制工艺。2)执行机构的运动在空间上进行了调整，3)执行机构的运动速度进行了调整，在齿轮齿或插齿刀的风扇运动必须保持恒定速度比的情况下，也存在零件运动之间必须保持严格速度比关系的机械要求。4)当多个执行机构完成一个执行操作时，执行机构动作的调整配合，如图9-10所示。完成冲孔过程需要两个执行机构的组合运动。一种是曲柄摇杆机构中的摇杆(板金打击)的上下摆动，驱动安装在其上的滑块(冲孔)也上下移动。二是以电磁铁动作，带电枢的曲柄在电磁吸力的作用下往复摆动，驱动滑块(冲床)，沿着钣金的引导线进行往复运动。显然，两个机构的运动必须正确调整。、5)为了执行机构的协调运动和机器的程序控制，为了严格机器整个工作循环中的每个过程动作，每台机器都有特殊的程序控制系统，机器的程序控制系统可以分类如下：凸轮轴的指定方法。图9-11所示的电阻盖机器人的过程。辅助凸轮轴法。例如，机器的进纸、夹子等机构的空笔划实现。曲轴法。图9-12所示的微电机自动嵌体造纸机工艺的实现。机电耦合程序控制方法。电子控制方法。目前使用最广泛的编程控制器(PLC)是工业环境中使用的数字操作的电子系统。图9-11电阻压力盖自动机机械运动图，图9-12自动嵌入机的机构系统图，在本例中，主轴用作固定部件。图9-13直线运动周期图，4 .机械运动周期图设计，1)机械运动周期图的类型，也称为机械运动周期图，机械操作周期图分为3种形式，如图9-13所示。图9-14是单缸四冲程内燃机的工作周期图。曲轴是标准部件，用工作循环转动2圈。圆形运动循环图，如图9-14所示。在饼干包装机工作循环图中，水平轴表示固定零件的角，垂直轴表示执行构件的角。两个元件不能同时位于区域MAB中，以避免m点处发生干涉。图9-15笛卡尔坐标运动循环图，笛卡尔坐标运动循环图，如图9-15所示。2)机器运动周期图的设计点，以过程起点作为机器操作周期的起点，确定在操作周期图中启动操作的执行机制的机构运动周期图，并按过程运动顺序列出其他执行机制。不在分配轴上的控制构件(通常是凸轮)，应将对应于该运动的中心角度转换为对应于分配轴的拐角。为了缩短机器工作周期的周期，提高生产率，使各执行机构的动作尽可能一致。按顺序执行任务的执行构件必须结束之前执行构件的工作日程，以后与执行构件的工作日程开始后，必须有一定的时间间隔和空间裕度，才能防止两个机构在动作的连接点发生干涉。为了减少速度和冲击等，在不影响过程动作要求和生产率的情况下，应尽量增加与每个执行机构的工作行程相对应的中心角度。3)确定机械运动周期图的设计阶段和方法，确定执行器的运动周期时间Tp。确定构成执行器运动周期的每个段。首次绘制执行器组件的运动周期图。完成执行器设计后，修改最初画的运动循环图。执行机构的协调设计。9.1.2基本概念，1 .工艺路线、工艺路线参与加工物料的供应路径、加工物料的转移路径和成品的输出路径。3.机器运动周期图，机器的运动周期也称为机器的运动周期图，是展示各执行机构之间有序、相互约束、协调的运动关系的示意图。2 .进程程序、进程程序完成每个进程操作的顺序。9.2本章的要点、难点、本章的要点、本章的难点、工作原理体系的设计；工程和运动规律设计，机械运动周期图设计，图9-16打印机制，示例9-1打印机制工作原理(图9-16)。打印头在控制系统的控制下完成产品的打印。请绘制打印机的运动循环图。解决方案：1)确定打印头运动循环如果给定打印机构的生产批量为4500个单位/类，理论比例为Qt=4500/(860)个单位/min=9.4个单位/min所需Qt=10个单位/min，则打印设备的运行周期时间为TP=lTk打印头向下接近产品；Ts打印头打印产品滞留；Td打印头向上返回运动；T0打印头停留在初始位置。例如，TP=tk ts TD t0。3)根据运动周期内每个段的时间和分配轴角度确定过程要求，打印头需要停留在产品中的时间如下：Ts=2s相应的Tk和Td最初由执行机构的可能运动规则确定。tk=2s，Td=1s表示t0=1s，4)绘制执行机构的运动周期图将上述计算结果绘制为笛卡尔坐标循环图，如图9-17所示。图9-17打印机的循环图构成了系统的运动循环图，该系统具有两个或多个执行组件时，将它们的运动周期绘制为相同的图。s、f、0901 8027000、f1、F2、F3、F4、1)功能分析，功能要求：自动刀具交换和，示例9-2机械功能分解和C1325自动车床刀架机械驱动系统，如图9-18所示。分析功能分解，创建运动周期图。功能要求：自动换刀，轴向进给，图9-18C1325自动车床刀架机械传动系统，功能分解：；刀架每次旋转60。先将前刀架放回右侧，使工具不干涉工具和工件。定位加工精度保证的定位销，前拉；前进，后退不工作时，正确实现预定的前进和后退运动。退刀：压力弹簧12推杆13百孔齿轮6机架7活动支架