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柱状壳体切边送料机构设计

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柱状 壳体 切边 机构 设计
资源描述:
柱状壳体切边送料机构设计,柱状,壳体,切边,机构,设计
内容简介:
柱状壳体切边送料机构设计总计:毕业论文:26页表格:3表插图:18幅指导教师韩越梅评 阅 人:李淑娴完成时间: 2017 年 5 月 21 日I摘要目前压缩机外壳切边和送料基本上是分开加工的, 工人劳动强度高而且生产效率低下; 随着全球气候不断变暖的趋向和人类社会物质生活水平的持续提高对空调系统进行降温的需求越来越高, 然而空调的压缩机外壳的制造技术并没有显著的提高从而导致压缩机加工的生产效率十分低下。论文研究的主要内容如下:对切边送料机构的整体设计方案进行细致的研究, 主要研究了在满足自动化要求前提下,机构运动原理及整体结构;通过基本的被输送零件壳体的外形分析,故本设计采用四转臂回转循环送料,四转臂采用可更换设计方便输送不同尺寸的零件,根据具体的被输送零件切换四转臂的尺寸大小,并对其运动状态进行分析。运用 SolidWorks 软件对整体结构设计进行了三维仿真设计和模拟装配, 并解决装配过程中可能遇到的问题并进行改进。本设计方案对其他机械零件的切边送料机构的设计具有一定的参考应用价值。关键词:送料;切边;机构设计;四转臂;液压缸IIABSTRACTThe compressor casing cutting and feeding basically is processed separately, high laborintensity and low production efficiency; with the continuous improvement of the globalclimate warming trend and the human society material life level of the air conditioning systemto cool the increasingly high demand, but the manufacturing technology of air conditioningcompressor shell was not significantly to improve the resulting compressor processingefficiency is very low.The main contents of this paper are as follows:A detailed research on the overall design scheme of the feeding mechanism of the cuttingedge, is mainly discussed in this paper can meet the demand of automation under the premiseof the mechanism movement principle and overall structure; through the basic shape of theshell is conveying parts analysis, so this design using four arm rotary feeding cycle, fourrotating arms can be replaced by the design of convenient transportation different size of theparts according to the conveying parts switch four rotating arms the size of concrete, and thestate of motion analysis.SolidWorks software is used to carry out the 3D simulation design and simulationassembly of the whole structure design, and to solve the problems that may be encounteredduring the assembly process and to improve them.This design has certain reference value for the design of the cutting edge feedingmechanism of other mechanical parts.Key Words:Feeding; cutting edge; mechanism design; four arm;Hydrauliccylinder- I -目录摘要.IABSTRACT.II1绪论.11.1课题选择的意义.11.2课题选择的必要性.11.3压缩机制冷系统的工作原理.12总体方案.42.1柱状壳体切边送料机构设计.42.2主体机构图.52.3压缩机壳体外形.53整体机构设计.63.1夹紧机构.63.2循环机构的设计.74电机的选择.104.1电机的选择.105主轴的设计和校核.115.1主轴的设计.115.2主轴寿命的校核.145.3键的校核.155.4轴的配合.166三维建模装配.206.1 旋转机构建模.206.2 切边机构建模.226.3 主体结构总装建模.227结论.25参 考 文 献.26附录 1:外文翻译.27附录 2:外文原文.41致谢.47柱状壳体切边送料机构设计- 1 -1绪论1.1课题选择的意义机械工业的生产水平是一个国家现代化建设的主要标志之一, 我国加入世界贸易组织以后,对于我国的机械工业的发展既是一个很好的机遇,又是一个十分严峻且困难的挑战。要达到节省劳动动力降低生产成本的目的,只有实现机械自动化生产,增快制造速度,才能使我国的经济发展速度得到有效的提升,增加我国的人均收入,只有提速社会主义现代化的建设,才能从根本上减小我国与发达国家的差距。压缩机的用量成逐年上升的趋势,我国的压缩机从九十年代的 90%不怎么畅销,而今年已经拥有了庞大的生产线,而且产量是九十年代的几十倍。虽然有产量有了大幅度的提高,但是我们的压缩机还是供不应求。所以,我们要求拥有自动的生产线,使机器自动化生产。本设计的外壳切边送料机构就是实现了外壳切边的自动化。1.2课题选择的必要性由于国内民众生活质量水平的不断提高, 所以民众对高水平生活品质的需求也就越来越高。民众在追求舒适的生活环境的同时,空调电器的需求也就逐渐增大了。压缩机是空调电器的心脏,则压缩机的需求量也就增大了。在国外制造商先进的制造技术和制造设备的劣势下, 国外的产品对我们的市场竞争环境造成非常巨大的影响。只有提升国内整体的机械制造的自动化生产水平,才能在与国外制造商互相竞争中取得长久的立足之地。柱状壳体切边送料机构的作用:(1)实现柱状壳体制造加工的自动送料功能。(2)大幅度降低工人作业的劳动强度,为企业降低大量的生产成本。(3)实现了本机构的自动化。从发达国家的工业发展历程可以看出,完成机械行业的自动化生产制造,尤其是实现具有现代高灵敏度的现代化机械,不仅指出了现代化生产的发展方向,同时也可以获得巨大的经济效益。1.3压缩机制冷系统的工作原理1.3.1 压缩机柱状壳体切边送料机构设计- 2 -压缩机起着压缩和输送制冷剂的作用,相当于制冷系统的“心脏”是一个非常重要的零件;压缩的机原理是压缩机从电网吸收电能,将外部空气转化为高温高压空气,并且压缩机在进入和排出的过程中,不会发生相位变化 1。即:低压、低温气体 压缩机高温、高压气体1.3.2 冷凝剂冷凝剂是一个换热设备。 其作用是吸收压缩机所排出的高压过热气体的热能进而使其液化。在冷凝过程中,制冷剂发生的物理变化过程如下:过热气体来自压缩机(饱和空气气液两相共存饱和液体过冷液体(进入储液器)1.3.3 蒸发器蒸发器也是一种交换热量的机构。液态制冷剂在蒸发器中通过吸收被冷却区域内的热能,从而冷却需要被冷却的区域,降低目标区域温度。所以蒸发器通常是被放在被降温区域中。饱和液体饱和液体和气体饱和气体过热气体1.3.4 膨胀阀膨胀阀有很多种类,现在主要运用的是热力膨胀阀,它的原理是通过感温包感应蒸发器制冷剂的蒸汽过热度大小,来改变膨胀伐的开启度,从而自动实现制冷剂的流量调节。通过其调节作用,使流入蒸发器的制冷剂流量始终与负荷相匹配,保证制冷剂蒸发器有合适的过热度。这样既能充分利用蒸发器的传热面积,又防止压缩机吸气带液造成压缩机高温现象。在膨胀阀内部流动过程中,制冷剂没有物理变化,但是压力降低,因此其过程可表示为:高压液体节流低压液体(含少量蒸发气体)以上四部分,是构成制冷系统的基本元件,因此称为制冷系统的四大部件。在各个部件之间,配上连接管道 和阀门等,就构成一个最基本的制冷系统。在最基本的制冷系统中,制冷剂经过两次物相变化,又分别经过高、低压的转换。1.3.5 滚动转子式压缩机滚动转子式压缩机主要由滚动转子、气缸、滑动片及背部的弹簧、偏心曲轴、轴承、排气消音器、电动机定子、电动机转子、壳体、进气管、气液分离器、平衡块、滚动转子等组成。在气缸 4 的空腔,与柱面相切的柱状滚动转子 3。装置于气缸体内的滑片 7柱状壳体切边送料机构设计- 3 -其中一端和转子 3 直接接触。从而划分出 l,h 相互封闭的空腔。当转子与气缸的切点转过吸气口 1 时,L 空间与吸气口相通即开始吸气。它的容积随着转子回转而增大,气体由吸气口不断地吸入;当转子转到与气缸顶部相切时,即达到图 1.1 中 V 点时,滑片 7断面上升至最高点,L 空间容积达到最大值。吸气过程结束。随着转子回转,L 空间的气体转变 H 空间中。当转子在转过角,即越过吸气口时,H 空间容积随着转子回转而减下气体开始受到压缩而压力上升,直到超过排气腔内的压力,并足以克服排气阀片 5的弹力时,便开启排气阀,气体开始排出气缸。从开始压缩气体到开始排气,即为压缩过程。当转子与气缸切点到达排气口 D 点角范围内的气体持续不断的膨胀,且不断向吸骑腔流去,气缸内的整体压力持续降低到吸气压力。可以得出,滚动转子式的压缩机在完成吸气、排气、膨胀的过程中,偏心转子旋转 720 度在滑片两侧,容积的工作过程相差 360 度,因此,气流的流动速度较为缓慢,压力损失小 2。1-吸气口 2-压缩机偏心轴 3-滚动转子 4-气缸 5-排气阀片 6-排气口 7-滑片图 1.1滚动转子式压缩机工作原理柱状壳体切边送料机构设计- 4 -2总体方案2.1柱状壳体切边送料机构设计送料机构设计之前,必须考虑到场合与需求,对于本文的外壳切边自动送料机构需要考虑以下几点:(1)必须和电源和压缩空气管连接。(2)电源须用截面至少四平方厘米的三相电缆加地线。(3)电压为 380V。(4)压力大于 0.6MPa。2.1.1 工作过程方位 1:初始方位方位 2:从初始方位下降,下降到夹紧机构能够夹紧壳体的的方位 2,并通过四悬臂夹紧机构夹紧壳体。方位 3:从方位 2 上升到方位 1,然后四悬臂旋转 90 度到达方位 3。方位 4:从方位 3 下降到方位 4,置于卡盘上后夹紧机构放开壳体,并在此位置进行切边。方位 5:完成切边后夹紧机构重新将壳体夹紧,然后上升至方位 1,四悬臂旋转 90度,夹紧机构放开完成送料。自动送料机构我采用油压驱动的四转臂回转机构。并采用油压进行驱动,使得本机构传动更加的平稳。无论是升降还是回转都需要较高的精度,而且本机构对液压控制部件的密封性由较高的要求。柱状壳体切边送料机构设计- 5 -2.2主体机构图图 2.1 主体机构图2.3压缩机壳体外形压缩机壳体外形及加工部位如下图:图 2.2 压缩机外壳柱状壳体切边送料机构设计- 6 -3 整体机构设计本设计是要实现外壳切边的自动送料, 所以我采用四转臂的循环旋转运动来实现这个功能,整体机构主要分为夹紧机构和循环机构两部分,本设计机构的夹紧机构和循环机构都是靠电机带动液压泵作为动力源驱动机构的精确和正常工作。 整体机构具体的设计与计算如下:3.1夹紧机构3.1.1 夹紧机构的结构设计夹紧机构也是通过液压缸进行工作的, 首先液压缸后面的进油孔进油推动活塞向夹紧方向移动,前进中带动夹块移动,夹住压缩机的外壳,但是油的压力不要1.定位螺母2.夹块3.内六角螺钉4.端盖5.活塞6.液压缸7.双头六角螺栓 8.六角锁紧螺母图 3.1 夹紧机构柱状壳体切边送料机构设计- 7 -过大,以免夹紧过大损伤了压缩机的外壳;夹住后将通过回转机构将外壳移动到加工位置,油缸旁边的后退油管开始进油,使活塞向后退方向移动。这样夹紧机构就完成了一个工作过程。结合压缩机外壳的形状(图 2.2),夹紧机构设计如图 3.1。夹紧机构在夹紧过程中,一定要控制好夹紧力的大小,夹紧力不能过大夹伤压缩机外壳,则夹块选择聚合类材料。此类材料有如下特点:(1)摩擦系数大,热固性好,尺寸稳定性好。(2)韧性高,刚性差,吸水性差,冲击强度高。(3)耐腐蚀,化学性质稳定,不导电,抗老化。(4)强度高、硬度高、耐热性好。3.2循环机构的设计旋转机构是外壳切边自动送料机构的重要组成部分, 它的工作状态的好坏将直接影响到整个机构的工作,所以旋转机构的设计将直接影响到以后生产中的进程。外壳切边自动送料的循环机构是由油压缸推动的每推动一次旋转臂转过 90 度的角度,循环机构旋转 90 度是靠气缸的活塞伸出的长度和前面的调整螺母来实现的。3.2.1 机构的循环过程机构的整体循环过程都由液压控制,其过程是:首先由液压缸和旋转板联结并推动旋转板,旋转板和爪联结并带动其转动,然后爪和切除板一起转动,内六角螺钉将切除板固定,从而带动循环臂做回转运动。当切除板运动 90 度之后,液压缸反向进油做反向运动,液压缸活塞重新回到初始状态。柱状壳体切边送料机构设计- 8 -1.支撑面板2.轴3.爪4.切除板5.可调螺母6.液压缸7.支撑销钉图 3.2 循环运动机构柱状壳体切边送料循环机构设计的计算如下:循环机构的心轴距离液压缸定位销钉 565.7mm,液压缸连接处距离心轴 109.6mm,初始时候油缸和支撑板的夹角为 6,回转板两个连接出之间的夹角为 140,旋转板与液压缸相夹角度为 140根据公式计算出液压缸的长度为:abcba2cos222(3-1)液压缸的初始长为:cos222aabbc(3-2)带入数据得出:mm470c 循环机构旋转 90之后,a、b 长不变,角增大 90a:循环机构心轴至液压缸定位销钉的间距b:液压缸连接处至循环机构心轴的间距c:连接处至定位销钉的间距柱状壳体切边送料机构设计- 9 -:a、b 之间的夹角旋转 90 度之后:124906140180c 长度为:cos222abcba(3-3)代入数据计算得:mm35.551c 液压缸外伸长度 l 为:cc l代入数据得:mmmmmm35.8147035.551l因为实际生产中的外伸长度可能和计算的外伸长度有一些误差, 因此可以用调整螺母进行实际生产中的微调。由液压行程开关来控制液压缸的外伸长度,这样一来使得循环旋转机构在上下和旋转运动过程中能保证比较高的运动精度。如图 3.2 循环运动机构主要由液压缸、旋转板,爪、切除板等部分构成。旋转板:旋转板是联结液压缸和爪的零件,对其加工精度有较高的要求。图 3.3旋转板爪:爪与旋转板联结,然后旋转板和液压缸相连,通过液压缸推动爪,从而带动切除板运动。柱状壳体切边送料机构设计- 10 -图 3.4爪切除板:切除板和旋转臂连接,通过爪传递过来的机械能使旋转臂运动。旋转臂通过内六角螺钉和切除板相固定。图 3.5切除板4电机的选择4.1三相异步电动机选取三 相 异 步 电 动 机 是 一 种 能 将 电 能 转 换 成 机 械 能 设 备 , 在 液 压 驱 动运 动 过 程 中 通 常 用 三 相 异 步 电 动 机 作 为 动 力 源 , 而 且 三 相 异 步 电 动 机具 有 易 于 控 制 、 运 行 稳 定 、 惯 量 大 的 特 性 。首先需要估算电机的机械负载,使电机满足功率和扭矩的要求。三相异步电动机的计算过程如下:壳体被夹紧机构夹紧时,壳体的最大质量为kg4,壳体与夹块之间的摩擦系数为4 . 0,所以夹紧力计算得:柱状壳体切边送料机构设计- 11 -N984 . 048 . 9M9.8F夹紧机构中,油缸活塞直径为25mm=,则所需要油的压力为:a199025. 014. 3984422KPFP液压油管直径为:mm10D三相异步电机转速为:min/3000rn 由此电机功率计算公式如下:kwpsvp8 . 7500005. 01992当旋转机构进行回转时,旋转油缸给回转机构的力为:NTF6 .14912318400123旋转机构中,油缸活塞直径为25mm=,则所需要油的压力为:KPaFP304025. 06 .1494421已知油管直径mm10D,电机转速min/3000rn ,故计算电机功率得:a12500005. 030422KPPSVP因为两个部分共用一个电机,所以电机的功率应以较大的为主。由于在机械传动中有一部分的能量要被损耗掉, 所以电机的功率应选择的比计算的大一些约 10%到 15%则电机的功率应为:kwPP8 .131215. 115. 12由于本机构的设计都是由油压泵进行驱动的,则本机构采用 Y 系列三相异步电动机。因为本机构对电机无调速的要求,又选出鼠笼三相异步电动机,又因为本机构的功率大于3kw,所以电动机采用三角形联结。结合计算结果保证电机满足机械性能要求,以及电机本身运行稳定、使用简单结构的特点,查阅相关资料选取的电机型号如下:表 4.1选取电机数据型号功率(kw)转速(r/min)效率(%)工作电流(A)2-Y160M2152930 8929.4压缩机外壳小的时候所需要电机功率要比大的外壳的电机功率小, 所以在加工小的压缩机外壳时候需要对电动机进行调速,来达到小外壳时的夹紧力。5主轴的设计和校核5.1主轴的设计柱状壳体切边送料机构设计- 12 -(1)主轴材料的选择本设计选取的材料是进行调制处理的 45#钢。MPaMPaMPaMPasb140,255,295,59011(2)拟定主轴轴端直径32 . 09550000dnPWTtt(5-1)其中,t:许用扭转切应力(单位 MPa)T:轴受的扭矩(单位MMN)d:计算截面处轴的直径(单位:mm)P:轴传递的功率(单位:KW)T:轴所受扭矩(单位:MMN)t:扭转切应力(单位:MPa)Wt:轴抗扭截面系数(单位:3mm)表 5.1轴常用材料的t和 A0轴的材料Q235-A、20Q275、354540Cr、 35SiMn/MPat15-2520-3525-4535-550A149-126135-112126-103112-97根据表 5.1 选取轴0A=126又由公式:9550000P/n=T带入数据计算得:0.62kW=P0.58kw=0.930.62= Pd,48.774mm100.58126=nPA=d330考虑到键槽会削弱轴的强度,取轴端直径增大7%5%,所以取用轴的直径至少为60mm。轴承利用轴肩固定的方式进行轴向固定,,轴肩定位的长度 h 通常取用为:0.1)d(0.07=h,d 为与零件相配合处的轴的直径。由于主轴是固定在机体上的所以主轴的形状为上细下粗。设计结构如下图表示:柱状壳体切边送料机构设计- 13 -图 5.1主轴(3)按照扭合成强度条件的方式进行计算轴在做回转运动时收到的扭矩非常小,所以可以直接忽略不计。画出扭矩图如下所示:图 5.2受力简图图 5.3扭矩图壳体与轴的滑动摩擦系数为:0.3=壳体与轴的接触面积为HA=S其中, H:接触处长度A:接触底面周长轴上所受的力:SN=Fr736N=其中,:滑动摩擦系数根据轴的结构图以及扭矩图中可以看出轴的危险截面。 现将计算出的危险截面 T 的值列于下表 5.2柱状壳体切边送料机构设计- 14 -表 5.2危险截面数据载荷危险截面扭矩 T18400 Nmm对危险截面进行校核:公式如下:WTM22)(5-2)其中,W:轴的抗弯截面系数(单位:3mm)T:主轴所受的扭矩(单位:mmN )W:主轴的抗弯截面系数(单位:3mm):主轴的计算应力(单位:aMP)截面为圆形的轴,333mm5 .15621 . 032dWd,当折合系数取用 0.7 时,带入数据计算得:11.77MPa,MPa1020,故满足要求。5.2轴承寿命的校核由上面扭矩的计算可以知道,轴承受最大的径向力为736NFr;机器微震动,轴向力最大为NFa100,预计计算寿命为8000h=L(1)求比值0.133=100/736=Fa/Fr(5-3)根据表 13-6濮良贵,纪名刚机械设计M 北京:高等教育出版社,2001,查表得出滚针轴承 e 值最大值是 0.44,所以:eFFra。(2)计算当量动载荷 P,由公式:arPYFXFfP(5-4)根据表 13-6,2 . 10 . 1Pf,选用1.2=fp表 5.3载荷系数 fp载荷性质fp举例无冲击或微冲击10.1.2电机、水泵根据表 13-5,1=X,0=Y,带入数据计算得:柱状壳体切边送料机构设计- 15 -883.2N=100)0+736(11.2=P(3)计算轴承基本额定动载荷值,公式如下:61060hnLPC 带入数据计算得:NC2 .529910600600602 .88336(4)根据设计手册相关设计要求,选取6000N=C的轴承。该轴承的基本额定静载荷为:NC22000。该轴承的验算过程如下所示:按照公式(13-5),验算该轴承的寿命,如下所示:)(60106PCnLh带入数据计算得:hhL80008306)9006000(60060103h。故满足设计要求。5.3键的校核5.3.1 键的校核:键的强度也要满足要求, 如果强度不够, 可以采用双键, 这时应考虑键的合理布置;两个键最好相隔 180 度;双键的强度大概为单键的 1.5 倍。如果轮毂允许也可以适当加长,也可以相应地加长键的长度,以提高单键的连接承载能力。但是一般采用的键长不宜超过(1.61.8)d.必要是加大轴径或改用其他的连接方式。选用的是 A 型平键(GB/T 1096-1979),与带轮联接处键的尺寸为501118Lhb。因主轴对称,所以选择传递扭矩的一端校核。键联接强度校核按表 5-3-16 公式计算,式中各参数为:采用键连接所传递的扭矩 T 计算得:mNT2 . 960058. 09550键的工作面压强计算如下:aMPdklTp7 .37135 . 2152 . 920002000所以: p7 .37aMP其中, k:轮毂和的接触高度(单位:mm)l:键的长度(单位:mm)d:轴的直径(单位:mm)T:负载的扭矩(单位:N.mm)故键连接强度满足设计要求。柱状壳体切边送料机构设计- 16 -5.3.2 键的特点:键的特点有:没有轴向的固定作用,方便使用时的拆装维护,结构简单,通常使用螺钉将其固定在轴上。中间的螺纹孔用于起出键。常用于轴上零件沿轴移动量不大的情况,比如变速箱中的滑移齿轮。5.4轴的配合各轴段配合及表面粗糙度选择如下 13:孔的最大尺寸为50.075mm,最小为50.030mm。轴的基本尺寸为50,最小尺寸49.980mm,最大尺寸50.025mm。轴配合公差Tf计算过程如下:es)-(EI-ei)-(ES|=|Xmin-Xmax| Tf带入数据计算得:mf90595T所以可得:T+TTdDf其中,TD:与孔配合所允许公差Td:与轴配合所允许公差由标准公差数值表 GB1800-79,查阅得出:74=IT9 46=II8 30=IT7与轴配合相关的计算过程如下所示14:壳体与主轴上端配合的计算壳体孔和主轴之间的过度配合已知孔的基本尺寸为50 最大尺寸为:如果孔、轴公差都选 7 级,则配合公差m90m60=IT72=Tf,虽然没有超过其要求的允许尺寸值,但是不符合 6、7、8 级的孔与 5、6、7 级的轴相配合的规定。如果孔选 IT9,轴选 IT8 其配合公差为 Tf=IT9+IT8=74+46=12090m已超过了配合公差的允许值,故不符合配合的要求。柱状壳体切边送料机构设计- 17 -若选孔 IT8,轴选 IT7 其配合公差30+46=Tfm9076=Tf虽然距离允许值减少较多给加工带来一定的困难,但是配合精度有一定的储备,而且选用标准规定的公差等级。即:m45IT8TDm30=IT7=Td由于本设计采用的是基孔制,所以其公差带号为50H8、0=EI、m46=ES。由于本设计采用基孔制且为间隙配合,因此需要从 ah 之间选用基偏差作为轴的上偏差,且轴的基本偏差必须满足以下要求:Xmines-EI=XminXmaxei-ES=XmaxXmaxei-ES=Xmax其中,Xmin:最小间隙允许量Xmax :最大间隙允许量由以上式子解得:Xmin-EIesXmax-IT7+ESes由已知量ES、EI、IT7、Xmax、Xmin带入上述公式解得:m-5=5-0 esm-35=95-60=95-IT72es所以-5es35-根据基本尺寸50与m-5esm35-,查阅表79-GB1800得出轴的基本偏差代号为 f,所以轴的公差代号为50f7轴承与轴或销的配合如下:柱状壳体切边送料机构设计- 18 -已知孔的基本尺寸为20 最大尺寸为 20.020mm,最小为 20.000 mm。轴的最大尺寸为 20.020mm,最小尺寸为 20.000mm 基本尺寸为20。配合公差Tf的允许量计算过程如下所示:es)-(EI-ei)-(ES|=|Xmin-Xmax| Tf带入数据计算得:mm40202040=Tf所以:T+TTdDf其中,TD:和孔配合允许的公差Td:和轴配合允许的公差查阅表79-GB1800得出:33=IT8 21=II7 13=IT6如果孔、轴公差都选 7 级,则配合公差m40m42=IT72=Tf,超过其要求的允许尺寸值,是不符合要求的,同时也违背 5、6、7 级轴和 6、7、8 级孔的配合要求。(1)如果选 IT9 的孔,选 IT8 的轴,其配合公差为:IT7+IT8=Tf计算得:5421+33=fT所以m40m54=fT所以不符合配合要求。(2)如果选 IT7 的孔,选 IT6 的轴,计算出配合公差为:m4034=21+13=Tf即使距离允许值减少较多给加工带来一定的困难,然而配合精度有一定的储备,加之公差等级是标准规定。所以:m21=IT7=TDm13=IT6=Td柱状壳体切边送料机构设计- 19 -因为采用的是基孔制,所以基准孔的公差带号是:50H8、0=EI、m46=ES。由于采用的是间隙配合,因此须从 ah 之间取用的基本偏差作为上偏差,而且轴的基本偏差必须满足一下要求:Xmines-EI=XminXmaxei-ES=Xmax IT7=T=ei-Esd其中,Xmin:最小间隙允许量;Xmax:最大间隙允许量;由上式解得:Xmin-EIesXmax-IT7+ESes把已知量Xmin、Xmax、IT7、EI、ES的具体数值带入上式解得:m-20=20-0 esm-35=40-42=40-IT72es所以m-2esm20-根据基本尺寸必须满足50以及m-5esm35-的要求,查表79-GB1800得出轴的基本偏差代号为 f,然而滚动轴承容易损坏,而且轴承的内外圈都非常薄,况且在大多数机构中其内圈是同轴一起转动的,壳体和轴承的外圈是相互固定的,为满足轴承内圈和轴一起转动,且保证接触面之间不会发生错位运动而使轴承磨损,轴径和内圈的装配必须要求有一定的过盈量,同时还要保证之间的过盈量不能过大或者过小,来保证日后方便维护,以及内圈不会因为所受应力过大从而使轴承损伤和变形。为兼顾传递扭矩和方便日后方便维护的目的, 在标准中将轴承的上偏差取用为 0, 下偏差取用为负数,同时将轴承的内圈平均直径的公差带设置在 0 以下。 这时所需的轴径公差带从基孔制的标准中选取,这样以来,轴承内圈与轴的配合要紧一些即一些过度配合在这里变成过盈配合有些间隙配合变为过度配合则轴的基本偏差应为 g,故轴承的公差代号为20g6。本机构的其它配合可以依此类推。柱状壳体切边送料机构设计- 20 -6三维建模及装配6.1旋转机构建模循环旋转机构是完成壳体自动切边的重要机构,主要功能是:夹持壳体并做上升和旋转运动,将壳体放在切边机构的卡盘上,在切边机构完成切边和去毛刺之后,再将壳体夹持再一次通过上升和旋转运动将加工完成的壳体放在送料的装置上, 循环旋转机构的运动贯穿整个切边送料的过程。主要包括的零件有:四转臂、夹紧机构、旋转轴、爪、切除板、旋转板、液压缸、液压缸固定座、定位轴等,该部分机构的装配图如下图所示:图 6.1旋转机构柱状壳体切边送料机构设计- 21 -图 6.2旋转机构图 6.3 旋转机构柱状壳体切边送料机构设计- 22 -6.2切边机构建模切边机构是对壳体进行切边,由液压系统控制两组刀具,一组刀具进行切边,另一组刀具负责去毛刺,从而保证壳体高质量的加工,同样切边机构也是自动化完成,节省了大量的劳动力,降低生制造成本。组成切边机构的主要零件有:两组刀具、刀具固定座,定位轴、液压缸、液压缸固定座、机床卡盘等。其三维建模如下图所示:图 6.4切边机构装配图6.3主体结构总装建模主体结构总装结构图如下所示:柱状壳体切边送料机构设计- 23 -图 6.5主体结构图 6.6主体机构柱状壳体切边送料机构设计- 24 -图 6.7 主体结构柱状壳体切边送料机构设计- 25 -7结论本文阐述了外壳切边送料机构的工作原理,并简要介绍了压缩机的工作原理,提出了基于液压驱动的具有自动功能的外壳切边送料机构, 并做了机械部分的设计以及主要零件的检验和校核计算,保证设计相关数据正确性。本文分别对柱状壳体切边送料机构的循环旋转转机构, 夹紧机构进行了设计和检验计算,而且对重要部分零件进行了分析,设计。电动机是本设计机构的动力源,用于支持液压缸的正常工作, 液压缸则是本设计的直接动力用于驱动夹紧机构和循环旋转机构准确工作,并配有完善的液压控制系统。运用三维建模软件 solidworks 进行主体结构建模,对其进行装配,并在装配过程中发现可能会遇到的问题,通过分析出现相关问题的原因,对设计内容不断的完善,最终得到比较完备整体设计方案。本机构有如下的特点:(1)采用液压作为本机构的驱动源,保证了机构运动的精确性。(2)结构设计灵活,四转臂旋转一周完成四个工位。本机构结构灵活,能够实现自动化的生产,在将来的机械工业发展中,可以取代一些高强度劳动力的机械工作,使我国工业在一定程度上得到进一步的完善发展。柱状壳体切边送料机构设计- 26 -参 考 文 献1孙恒,陈作模.机械原理M.第八版.北京:高等教育出版社.2013.52濮良贵,陈国定.机械设计M.第九版.北京:高等教育出版社.2013.53关慧贞,冯辛安.机械制造装备设计M.第三版.北京:机械工业出版社.2011.15 大连理工大学工程图学教研室.机械制图M.第六版.北京:高等教育出版社.2007.76杨练根.互换性与技术测量M.华中科技大学出版社2010.17 秦曾煌.电工学M.第七版:北京:高等教育出版社.2012.68 陈炎嗣.直接切边模结构M.机械工业出版社.2010.49 徐丽春.自动上下料通用机械手系统设计与研究J. 液压与气动. 2013(08)10卢秉恒.机械制造技术基础M.第三版.北京:机械工业出版社.2008.311 苏江,杨志刚,田丰君,沈燕虎.惯性式压电振动送料器J. 农业机械学报. 2013(08)12沈燕虎.基于垂直驱动的压电振动送料器结构设计分析与试验研究D.吉林大学.2014.12.113成大先. 机械设计手册M.第五版.北京:化学工业出版社.2010.114 平海涛,姬鹏飞.摆杆式送料机构设计J. 安阳工学院学报. 2014(04)15 卢志芳,杨琳.摆动式转接料装置的分析与设计应用J. 机械研究与应用.2016(05)16刘鸿文.材料力学.M.第五版.北京:高等教育出版社.2013.517李健.齿轮送料工业机器人研制.D.哈尔滨工业大学.2015.7.118 王晓燕.机电一体化产品的可靠性设计分析J. 中国高新技术企业. 2014(01)19 孙长义,吴海涛,刘泓滨.基于 ADAMS 的步进送料机主运动机构运动仿真J. 新技术新工艺. 2014(05)20王雷、李明、杨成刚,魏书平.工业送料机构设计、建模与 PLC 控制J.重庆理工大学学报(自然科学).2015(07)21Antonio C. Caputo、Pacifico M. Pelagagge、 Paolo Salini.Selection of assemblylines feeding policies based on parts features.J.IFAC-PaperOnLine2016.7(5)22S.Udhayakumar、P.V.Mohanram、S.Deepak,P.Goballakrishnan.Development ofSensorless Part Feeding System for Handling Asymmetric Parts.J.TheInternational Journal for manufacturing Science and Production 2009.10(3)- 27 -附录 1:外文翻译选择基于零件特征的装配线进料策略摘要本文探讨了零件特征(即单位尺寸和成本)对总交货量的影响组装线工作站的材料成本,被视为直接选择进料的标准,每种零件类型采用的方法。建立不同物料进料成本模型后进程进行参数化分析, 了解在可用的供应替代品之间是否存在经济盈亏平衡点由零件的相关属性假设的值。这可以映射每个送料策略的区域更方便,并且在经济基础的情况下还允许一种快速的方法为每个部分选择最佳的进料方式。关键词:物料搬运错误,起重,装配线,零件进给,线路存储,及时。1 绪论在工作站供应零件是主要的装配线设计师面临的问题经理。有几种方法可用,每种都是具有明显的优点和缺点,配件是经常采用的方法将零件运送到装配线。在一个配套策略组装一个单位所需的所有部件产品被放置在一个或多个试剂盒容器中。 套件是在储存室准备并交付给装配线, 在行的开始 (旅行套件概念) 或到具体工作站 (固定工具包) ,根据生产计划。作为连续群带供应政策也普遍存在,每个不同的部分编号在单独的容器中提供给组件线。这允许每个的股票需要的部件类型在工作站上连续保持。小时间的集装箱可能会在及时(JIT)中移动时尚从超市存储区通过拖轮列车在工作站之间进行牛奶运行。否则大容纳大量数量的容器简单地储存在该容器中,线路并定期补充(线性储存,LS)。每政策提出利弊,所以不可能一般说明进料政策明显优于其他方式。成本问题,个案具体要求和约束可能在组装系统中有利于其他选项。因此,选择最佳零件进料方式是 a 相关决策问题。这往往是一个问题定性判断,受产品和生产的影响系统结构,操作限制,公司具体实践和传统,但它强烈影响组装系统的表现。其实,虽然是基本的权衡是劳动力成本与空间占用和 WIP 持有成本,甚至额外的因素,如质量控制程度和组装支持,流量控制和可见性问题,人体工程学,材料安全,淘汰,兼容性产品种类繁多,混合变化频繁,易于使用的实施等,可能有利于一个政策方面另一个在具体的制造环境中。不过,华和约翰逊(2010)指出,进料政策文献,选择令人困惑,研究显示对比导致类似的制造环境。因此,许多行业都不确定每一个地点和时间应使用系统类型,- 28 -并可以切换多次从连续供应,不确定哪个是最适合他们的环境。标准之间进行选择已经开发了替代零件送料方法文学,但现有的方法不是穷尽的或者是很难在车间应用,经常依据数学优化方法。 布德和马克(1992)开发了一个 Kitting vs LS 描述模型。法西奥(2014)比较了肯庭和 JIT 解决方案,甚至考虑混合政策,而 Sali 等人(2015)比较肯庭,LS 和测序解决方案。 巴尼等人(2009)比较手推车到工作站,托盘到工作台和工具箱装配线方法。卡普特和普拉格(2011)建议采用基于 ABC 类的方法开发混合动力进料策略包括肯庭,JIT 和 LS。线性 Caputo 等人已经使用了编程(2015c)至为其分配不同的馈送策略(即肯庭,LS 或 JIT)每个单一项目,以尽量减少总运输成本,和由黎曼等人(2012)在 Kitting 和 LS 之间进行选择。根据详细的成本模式(包括所有政策选择)选择材料供应系统的一种系统方法,并且不够适用于车间应用。为了给这个问题提供一个更实际的解决方案,在本文中,通过开发合适的经济模型来探讨相关和可测量部件特征(即单位体积,重量和成本)对零件进料成本的影响。这样可以根据基本零件属性来确定成本盈亏平衡点, 以便映射每个饲料政策更方便的区域其他选择。因此,只有在不利用复杂的全局优化程序的情况下,才能依靠对相关零件特征的检查,即时快速地进行供货政策的选择。本文的结构如下:首先针对三种考虑的政策制定了基于其相关属性估算每种零件类型的进料成本的经济模型。然后,通过改变每个部分属性的值来进行参数分析,以便确定替代策略之间的成本盈亏平衡点(如果有的话)。还对容器尺寸变化的影响进行了考察,并提供了多维度决策空间的样本图,以评估每个方案直接选择供方政策的方便区域,结果讨论结束。2.部分送料策略的成本建模在本文中,我们假设单个模型装配线必须供给部件,以获得预定义的日常生产量 D(单位/天)。成本估算的时间范围是一天。我们计算将零件类型提供给使用该仓库的通用工作站的总体成本,该位置距离仓库一定距离。如果配套套件从位于的起落区域交付仓库 I / O 站到线路的第一站,然后它们与组装的产品一起行进(旅行工具包)。在 JIT政策材料中,使用专用于每个组件类型的单独容器中的提前期 LT 进行重新配置。所需的容器数量,取决于零件的日常消耗量和补充量 LT。在线放养每个车站每个不同的组件都使用独立的容器(通常为一个),按照所采集的容器容量和零件消耗率的时间间隔定期补充。恒速车辆或步行操作员用于运输工具包和组件容器。然而,不同类型的车辆和集装箱尺寸可用于不同的送料方式。空容器返回中央仓库进行补货。包括在模型中的成本项目是人员成本(这包括运营商分批散装纸箱和拾取仓库中的组件,将材料运送到工作站, 以及工作人员在线准备和拣选时间) , 投资成本 (集装箱, 储物架和运输车辆) ,WIP 持有成本(与车站平均库存水平成比例)和与工作站累积库存所占用的占地面积和具体楼面面积成本。我们定义 CM p 等效劳动力成本(/天),CE p 等效投资成本(- 29 -/天),C WIP p 工作持有成本(/天),CS p 占空间占用成本(/天),当策略 p 被选择以递送组件时,p = 1,2,3策略标识符。即,在 kitting 策略中,在 LS 策略 p = 2 和JIT 策略 p = 3 中 p = 1。2.1 人力成本计算2.1.1 配套政策在配套政策中,相当数量的套件容器要求持有单位最终物品的零件取决于容器体积(V C)或其允许重量(p max)以及单位重量(p),体积(v)和所考虑部件类型的每单位最终产品的零件消耗量(n)。管理零件进行日常生产所需的总容量(每天使用一次)总数为 d。工作人员必须在仓库的仓库位置挑选部件,以供应接头区域,放置各个部件进入套件容器,并将容器移动到线路的起点。到达零件存储位置并返回到起动区域的平均时间为(t r / s)。达到存储位置,操作人员可以选择足够多的部件来完成 Q 单独的套件(Q 整数和1),或者检索存储在附近位置的 Q 个不同的零件类型,以避免多次跳闸。选择和组装一个零件类型的单位所需的平均时间是 t pick,包括零件的计数/加权,以确保套件中包含正确的数字;在插入试剂盒之前(即切割测量,包装去除,清洁和质量控制)中部件的准备;套件准备(以正确的顺序插入零件,并在正确的外壳插槽中,包括正确的定位控制)。零件类型的相当数量的每日移动(从仓库到具有完整容器的线和从空行到仓库的空容器)的日移动量为 2 n cont D /。 (= V L/ V C,其中 V L 是车辆的装载体积,V C 是容器容积),是由物料搬运车辆同时输送的容器的数量。我们假设每个行程涉及 k 个操作员,并且单程行程时间是 L / VV,基于工厂布局估计(L 是起落区域和第一个工作站之间的距离)和物料搬运车辆平均速度(VV )。在工作站上通过线路操作员选择组件所需的时间(n D)2 L WSK / V O 也可以根据物料搬运政策而变化。在这种情况下,V O 是操作员行走速度,需要将 2 次行程L WSK 从组装位置行进到工作站的工具箱存储点。搜索正确部分的时间被忽略,因为部件已经订购并正确提交给选择器。根据上述假设,假设每个操作员每天工作时间为 h小时,并具有效率op,则可以计算准备和移动考虑部分所需的等效数量套件所需的日常工作人员的等效数量。那么工人的工资时间 C op(/天)就可以计算总体人力成本。- 30 -这里,零件属性,即单位体积和重量在相关情景参数是容器体积和运输距离的同时,扮演角色确定对象。2.1.2 线路存储策略在 LS 或 JIT 策略中,专用于零件类型的容器从仓库或 JIT 策略中的超市区域移动到使用该零件的工作站。主要区别是容器的大小和由此产生的处理频率。在这两种情况下,适合容器的零件的等效数量为 Z = min(V C / v; p max / p)。显然,对于任何给定的零件类型,根据与每个策略相关联的容器尺寸和重量限制,Z 会发生更改。因此,在JIT 或 LS 中每天向车站移动的等效容器的数量(零)缓冲液储备变为(D n / Z)。因此,(D n /Z)是每日补充旅行的当量数。在 LS 通常为= 1 的情况下。单程行程时间到达距离仓库距离 L WS 的工作站为 L WS / V V。我们假设需要一个时间 t fr 来对仓库中的散装容器进行分段,以便将要处理的零件容器填满该行。如果整个 SKU 或托盘被移动到 t t = 0 的行 t 在工作站上拾取零件的时间是(n D)(t pb + 2 L BWS / VO),其中L BWS是从组装位置到存储点的单向步行距离tpb是从批量存储中搜索和挑选每个零件所需的时间。因此,LS 政策中的等值人员成本是:2.1.3 JIT 政策在 JIT 政策中,这个成本项目的结构是相似的,但必须考虑超市的补充。此外,零件容器从超市移动到使用执行牛奶运行的拖拉机列车的工作站,即连接超市的长度为 LMR 的闭环路径与要访问的一组站。考虑到在工作站选择组件的时间,由于两种类型的容器都可能存储在附近,因此已经维护了用于 LS 箱的相同值 t pb 和 L BWS,并且在这两种情况下都使用专用容器在组件以随机方式放置。 如果仓库和超级市场之间的距离为L WH,而且,在仓库和超市之间同时移动WH 集装箱,(D n / ZWH)是补充超市- 31 -与零件类型所需的每日行程的相当数量通常WH 1,这表示超市中由给定项目的库存消耗的额外百分比空间。3参数分析为了评估组件属性如何影响处理策略分配,通过改变零件属性的值,即单位成本,单位体积和单位重量,以及比较总成本来进行参数分析。分析还旨在验证零件特征是否可以确定成本盈亏条件。我们假设情景变量是由用户预定义的,即单位工作人员成本或等效的车辆和存储空间成本, 但是我们也改变容器体积, 这也可能影响处理频率和成本。图 1,图 2 和图 3 分别显示单位成本,单位体积和单位重量对部分饲料成本的影响。考虑部件特征的标称值为单位重量= 0.8 kg;单位体积= 400cm 3(1085cm);单位成本3.3 欧元;最终项目 n = 1 的零件多重性。参数值的采用值如表 1 所示。一般来说,与部件单位成本成正比的保持成本与劳动力成本相关性要低得多, 而成本则受组件尺寸和体积的影响。这也解释了图 1 的结果。- 35 -表 1 数值应用的参数值- 36 -图 1.总饲料成本与项目单位成本由于处理成本较低,LS 政策最初成本较低,但对项目单位成本非常敏感。 这导致了一个盈亏平衡点对 Kitting。 由于减少了 WIP 量,尊重 LS,Kitting 和 JIT 政策对单位项目成本几乎不敏感。 因此, 只有在单位成本高的情况下, LS 在经济上处于不利地位。JIT 在这方面具有优势,这得益于较低的处理成本方面的有利组合,而且存储成本低。- 37 -图 2.总饲料成本与项目单位数量当单位体积变化(图 2)时,由于在单位体积增加时,较高的处理成本(跳闸频率增加)和较低的持有成本(较少的 WIP)之间的补偿,LS 成本仍然相当稳定。在肯庭和 JIT 的情况下,当单位零件数量增长时,材料处理频率和成本呈线性增长,而保持成本起着重要作用。单位成本不是相关
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