【《芯轴及油线结构设计及工作过程分析案例》3500字】

PAGE5芯轴及油线结构设计及工作过程分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u29743芯轴及油线结构设计及工作过程分析案例 1258591.1总体结构设计 166531.2关键零部件设计 7215361.3整体装配设计 10总体结构设计根据产品的要求，本课题从大方向上把握4大步骤，分别为上料，传输，加工，下料。全部的芯轴油线激光加工自动组装单元总共由3大部分组成，分别为上料系统，传输加工系统，收集系统。上料系统由送料转盘，送料盒子，电动机，底座，传动轴，红外线感应光电开关组成。其中比较重要的就是送料转盘，送料转盘类似于一个齿轮，但齿根部分是一个圆弧形，该圆弧的直径为6mm，并且该送料转盘的厚度为8mm.这于我采用直径为6mm,长度为8mm的芯轴是十分匹配的。送料转盘的中间开一个圆形和一个槽，方便电动机通过传动轴来带动送料转盘旋转。送料盒子内部的2块斜板的斜度不宜过大，并且斜板和送料转盘的尽量紧贴，但不要干涉。最大间距不应超过芯轴的直径，一般控制在3mm以内。这样可以保证送料转盘在工作过程中不会有芯轴直径掉落而引起混乱[3];送料盒子的背部也应开一个直径6mm的圆，方便连接送料转盘和电动机的传动轴通过，并且送料盒子的底部也应该开一个宽6.1~6.2mm，深8.1mm的口子，方便芯轴的掉落。稍微留有余量，防止芯轴在掉落过程中卡住。口子的下部装有一个功率为60W的对射式红外线感应光电开关的接收器，用来和每辆小车上的红外线发射器产生对射。底座采用上窄下宽的设计，并且对底座的下部可以适当的采取镂空的措施，这样可以在保证稳定性的同时又能减轻送料系统的重量。图3.1总装配体图3.2送料系统其中最核心的就是传输加工系统的部分。该部分由内链片，外链片，长套筒，短套筒，棘轮底座，送料小车，滑轨，底座，棘轮，棘轮轴，小车底座，电动机，支架，激光器，红外线感应光电开关的发射器等组成。由零件可知，本课题采用的是链传动，因为链传动能在低速，重载的不良环境下工作，而且链传动的传动效率较高，一般最高可达0.95~0.97。链条由内外链节交替组合而成。在内链片的外边各有2个外突的小块，在小块中装有内螺纹，用来和送料小车连成一体[6];送料小车上装有两个红外线发射器，当其中一个发射器与送料盒子口子处的红外线接收器产生共鸣时，会产生一个电信号，使棘轮停止转动，等待送料系统掉落一根芯轴到小车上。当另外一个红外线发射器与送料滑梯下方的红外线接收器产生共鸣时，也会产生一个电信号，使棘轮停止转动内链片互相用长套筒连接，在内链片和外链片相隔一个短套筒，由一根直径为2mm的轴连接起来[3];链条由2个棘轮带动，一个为主动轮，一个为从动轮。棘轮的中间开了一个直径为2mm的孔，方便轴通过棘轮与机架和电动机相连。机架分为棘轮机架和中间机架，总体的要求只要合理，一般在保证强度的前提下，要保证稳定性。中间的机架上装有一个滑动槽，用于送料小车的滑动，主要的作用为整个链条传动提供重力支持。本设计在中间机架的上下都开有螺纹孔，现实中一旦不能满足工作要求，也可以在机架的下方再装一个滑动槽，共同提供链传动的重力支持。中间机架的顶部装了可伸缩的支撑架，这样可以根据切割芯轴的直径大小的不同进行调节，可以适用在多种规格的芯轴油线的激光切割中[4];支撑架的上方安装了激光器。图3.3YAG脉冲激光器本设计可以采用的激光器的功率为500W，频率为300Hz的YAG脉冲激光器。由范安辅，徐天华的《激光技术物理》以及其他的一些网上资料可知，YAG脉冲激光器一般由激光棒，泵浦灯，聚光器和谐振腔组成，具有比较高的激光功率而且光束质量也比较好，是迄今使用最广泛的固体激光器。图3.4内链节（外加送料小车）图3.5外链节图3.6棘轮底座图3.7链条加棘轮本课题最后一个系统也就收集系统。收集系统主要由推手支撑架，推手支撑住，推手，收料滑梯组成。由推手支撑架，推手组成的推手系统安装在收集端的一个支撑架上。推手中线的高度一般与芯轴的中线的高度一致。这样当PLC根据指令把芯轴运送到推手之前时，推手能自动推出，把已经加工好的芯轴推到送料滑梯上。推手的长度一般略大于芯轴的长度[4];由于本设计的芯轴长度为8mm,故本课题的推手长度为8.5mm左右。之后芯轴沿着滑梯滑下，收集完成。送料滑梯的宽度一般也要略大于芯轴的长度，这样方便推手把芯轴推入到送料滑梯。与此同时，送料滑梯的下方装有一个反射式的红外线发射器，这个发射器可以和每辆装在送料小车上的反射式红外接收器产生共鸣。一旦送料小车上的红外线接收器收到送料滑梯下发的红外线发射器发出的红外线时，他就会产生一个微弱的电信号，这个电信号通过放大电路等传到带动棘轮的电动机里，最终来实现整个传输系统的启停。图3.8推手装置局部图图3.9送料滑梯关键零部件设计本课题中内链节小车装配体是由两个内链片，两个长套筒，小车底架和送料小车组成。两个内螺纹有一个内径为2mm的长套筒隔开[11];两个内链片的中间部分有一个外凸的小正方形块。该小正方形块开有内螺纹，可以和小车底座形成螺纹副。小车安装在小车底座上，可以在小车的中心部位开一个孔，打通到底座的内部，再进行攻丝，然后用螺钉连接。在螺纹连接时，最好加入弹簧垫片来保证送料小车和底座之间能紧密连接而不产生移动。因为假设送料小车和底座之间有移动，就会会上料过程有比较大的影响。最终可能会影响整台机器设备的工作效率。送料小车的直径基本契合加工芯轴的直径，并且长度也稍微大于芯轴的长度，这样可以保证芯轴在送料盒子中跌落到送料小车上时不至于被卡住[9];并且送料小车的上部和侧面都安装有反射式红外接收器，用于和送料盒子以及滑梯下方的反射式红外发射器产生共鸣，从而来有效控制送礼小车的停止和启动。有利于整个工作过程的有效进行。图3.10反射式红外传感器本课题中红外光电反射式传感器主要用于探测有无接近的物体[7];由于使用的是红外线，所以抗干扰能力非常好，精度也比较好，提高了整套设备的工作效率。这种红外光电反射式传感器的工作原理主要是红外发射光电管发出的红外线经过发射被送料小车上的红外接收光电管接收。当送料小车上的红外接收光电管接收到由红外发射光电管发出来的光信号后，把光信号转变成电信号。因为由光信号直接转变来的电信号比较微弱，所以还会经过后续电路的放大，整形和译码，最后由电动机带动送料转盘转过四分之一个圆，允许一根芯轴的掉落。图3.11反射式红外传感器图3.12反射式红外传感器原理图3.本课题中送料盒子的设计也比较讲究。从上到下，送料盒子内部有2个小的送料滑梯。送料滑梯的矿都一般就是芯轴的长度。当然，也可以稍微长于芯轴的长度。与此同时，滑梯的角度不宜过大，否则会造成芯轴直接堆积在送料转盘上，造成转盘负担过大，工作效率下降。滑梯角度也不宜过小。过小的角度可能会使芯轴不宜滑落，或者滑落速度过慢，也会造成工作效率的下降。经过查找资料以及一些相对比较简单但实用的实验，得出最好的角度一般在20到30度之间。以23度为最佳。2个送料滑梯与送料转盘的间距不能过大。最大不能超过芯轴的直接[6];在本课题中，也就是间距不得超过8mm。过大的间距可能会造成芯轴直接跌落至送料盒子出口，从而直接跌倒小车上。造成整台设备的紊乱和失效。送料小车的后背开有一个直径为2mm的圆，用来通过带动轴，使电动机可以通过带动轴去带动送料转盘的转动。送料盒子的外部有一块稍微高于2个送料滑梯的挡板，一直于连接到送料盒子的出口。和送料盒子的底部距离一般稍微大于芯轴的长度，但不可以过大。最大不能超过两倍的芯轴长度，否则芯轴有可能会直接掉落从而使整台机器失效。在本课题设计中，距离以9mm为最佳。图3.13送料盒子内部图整体装配设计在本课题设计中，共分为3大工作系统。3大工作系统的装配又可以分为内部和外部。我将一一来回答。首先是上料系统。从上而下，电动机通过传动轴带动送料转盘转动。传动轴和送料齿轮有类似于键一样的装置来带动。送料盒子内部的两个小型的送料滑梯与送料齿轮构成间隙配合。底座的下部进行镂空处理，在保证稳定性和强度的前提下，尽量减轻底座的重量。与此同时，底座和送料盒子采用螺纹连接装配。采用螺纹配合时，最好垫上弹簧垫片，使两者的螺纹之间产生相互作用力，使螺纹连接不容易松动。上料系统和传输加工系统没有具体的装配连接。主要是送料盒子的口子必须尽量靠前但不超过激光加工器。其次是传输加工系统。从上至下，激光加工器，激光加工器的支座，机器的底座之间用槽连接装配。内链节和外链节用链连接组成链条。棘轮和链条通过齿轮连接配合。特别要注意的时，棘轮和链