轴类零件端面标记机结构设计【含CAD图纸和说明书】
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轴类零件端面标记机作 者 姓 名 专 业 机械设计制造及其自动化 指导教师姓名 专业技术职务 目 录摘 要 2 第一章 标记机的工装夹持机构设计 31.1工装设计方案的选择 31.1.1三爪卡盘设计方案 31.1.2摩擦轮设计方案 31.2机构零部件设计、选择 41.2.1电机的选择 41.2.2轴承的选择 41.2.3摩擦轮位置的设计 51.2.4夹紧气缸的选择 5第二章 标记机的位置调整机构设计 62.1快速进退机构设计62.1.1 拖动气缸的选择 62.1.2 导轨的选择 72.2高度调节机构设计9 第三章 总 结 11致 谢 12参考文献 13 摘 要在制造业信息化过程中，产品的标识已经被越来越多得企业采用，像汽车、摩托车、航空航天、船舶、石油机械、工程机械、钢铁、工具制造、军工产品、消防、模塑等行业，对各种材质的工件进行字符、图形等永久性标记。文章针对轴类零件端面标记机的系统组成，系统参数出发，结合易恒科技有限公司的具体项目，对轴类零件端面标记机的工装夹持系统，标记机位置调节固定装置等几方面的设计进行了阐述。关键词：轴类零件 端面标记 摩擦轮传动 夹持机构 气动标记机 ABSTRACTIn information-based process of manufacturing industry, the marking of the product already drive more and more get the business enterprise adoption, be like the professions, such as automobile, motorcycle, aviation aerospace, ships, petroleum machine, engineering machine, steel, the tool manufacturing, soldier work product, fire fight and the mold .etc., carry on the permanent sex marking of character list, sketch.etc. to the work piece of various material.The article constitutes to the system that the stalk spare parts carries to face the marking machine, the system parameter set out, combining the concrete item of the yiheng science and technology limited company, packing to clip to hold the system to the work that the stalk spare parts carry to face the marking machine, the marking flight places to regulate to equipped to wait several designs to carry on to elaborate fixedlyKey words：The stalk spare parts ; The face marking; Friction round transmission; Rescue agencies; Pneumatic marking machines 第一章 标记机的工装夹持机构设计1.1工装设计方案的选择轴类零件端面标记机的夹具设计是为轴类零件打标识时专门设计的夹具，利用单字标记机延零件端面圆周弧线打印标记的标记机。结构简单、紧凑，操作方便 迅速。单字标记机固定，只能在固定位置进行单字标记，要打印圆弧形标记就需要轴类零件进行旋转，在一个字打完之后，零件旋转一个固定角度，再进行标记。我们需要将轴类零件固定并能够转动。根据轴类零件的基本尺寸：长度范围：80350mm。直径：40140mm。的加工要求，设计了两种夹具方案1、三爪卡盘方案；2.摩擦轮方案。1.1.1三爪卡盘设计方案 三爪卡盘是机床上常用的工装，用它夹持轴的一端带动整个轴的旋转，可以实现轴的旋转。但使用三爪卡盘时零件的装卸比较麻烦且浪费时间，零件的地位也不容易掌握，以及三爪卡盘的固定及重量等因素决定了它只适合安装较短的轴类或盘类工件，所以此方案被否决。1.1.2摩擦轮设计方案 摩擦轮传动是两个相互压紧的滚轮，通过接触面间的摩擦力传递运动和动力的。可以利用摩擦轮传动的方式来实现零件的转动。由于其结构简单，制造容易，运转平稳，噪声低。只有两个摩擦轮支撑加工零件，上面用气缸带动的滚轮压紧。零件装卸容易，气缸压紧，不用工人手工长时间操作，定位简单，用顶针定位，既能够完成定位，又不影响零件标记时转动。虽摩擦轮传动并不是很准确，但通过用伺服电机的闭环控制，能够使加工精度仍在允许的范围内。制造摩擦轮的材料应该是：弹性模量大，摩擦系数高，接触疲劳强度和耐磨性好，吸湿小（对非金属材料），价廉并易于加工。对于摩擦轮尺寸较大，转速较低的开式传动以及结构复杂的摩擦轮常采用铸铁与铸铁（或钢）相配的轮面，为提高轮面硬度可采用冷铸或进行表面硬化处理。利用摩擦轮的传动方式来带动零件转动，需要足够的摩擦力，我们可以通过选择摩擦轮的材料来增大摩擦系数从而带来足够的摩擦力。要求较高的摩擦系数和低噪声时，可采用铸铁（或钢）与皮革、布质酚醛层压板、压制石棉纤维、弹胶体等材料覆盖的轮面，但其接触硬度低。圆柱摩擦轮传动特点：（1） 结构简单，制造容易。 （2） 压紧力大，宜用于小功率传动。 （3） 为减小压紧力，可将轮面之一用非金属材料作覆面。1.2机构零件设计1.2.1电机的选择选择的电机是用来带动摩擦轴转动，属于纯滚动，所需电机的功率并不大。每打一个字后，轴需转过一个小角度。所以电机要能够低转速输出，需要减速器。这就用到了微特电动机。选用TYV系列高精度微型特种减速电动机。TYV系列高精度微型特种减速电动机采用高新技术，具有齿轮减速、涡轮减速、直线往复等多种结构，并可配电子无级调速、阻尼制动、电磁刹车等功能，适用于交流、直流多种电压，是一种高效、节能、低噪声的微特减速电动机。该系列产品按国际标准结合用户要求研制，具有设计新颖、结构紧凑、安装方便，减速比大，体积小，输出转矩大及运行可靠等特点。产品广泛应用于各种类型的生产设备中，是较理想的机电一体化微特减速装置。选型号：TYV4-30； 它的主要技术参数：极数P4； 功率：30W； 电压：3220; 频率：50Hz； 电流：0.4A； 启动转矩：460/mN*m； 额定转矩：248/mN*m; 额定转速：1400/r*min-11.2.2轴承的选择滚动轴承在承受载荷并有相对回转运动的零部件间工作，是机械中重要的基础件。滚动轴承一般由带滚道的套圈、组成的滚动体和隔离引导滚动体的保持架组成，具有承载、定位、减摩等功能。滚动轴承的选择要考虑很多影响因素：1） 滚动轴承的使用性能滚动轴承的使用性能主要需要考虑轴承的承载能力、寿命与可靠性、滚动轴承的速度特性、摩擦力矩、滚动轴承的运转精度、振动和噪声、调心性能等各方面因素。2） 滚动轴承的类型选择选择滚动轴承的类型应考虑其工作条件（包括载荷情况、高速性能、调心性能），安装性能和经济性。3） 滚动轴承的精度选择滚动轴承的精度选择包括滚动轴承的公差等级选择和滚动轴承的游隙选择从以上的几个方面考虑，结合实际加工零件的直径极限尺寸从40mm140mm，摩擦轴的外套需60mm，中心轴的直径是25mm根据以上数据选轴承的内径为20mm。轴承代号：6004； d20mm；D42mm； B12mm的深沟球轴承两个。1.2.3摩擦轮的位置设计根据任务书所描述的标记机的加工范围：轴类零件直径从40mm到140mm，所以两摩擦轮的距离应小于40mm。取轴类零件直径的中间值90mm，取由三个轴的中心形成一个正三角形，摩擦轮的直径取60mm，则两摩擦轮之间最小距离为15mm,符合加工要求。 1.1.4夹紧气缸的选择气压传动其优点是以空气为工作介质，工作介质获得比较容易用后的空气排到大气中，方便处理，不必设置回收空气的容器和管道。因空气的黏度很小（约为液压油动力黏度的万分之一）其流动阻力损失也很小，所以便于集中供气、远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样严重污染环境。与液压传动相比，气压传动动作迅速、反应快、维护简单、工作介质清洁、不存在介质变质等问题。工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境中，比液压、电子、电气控制优越。成本低，过载能自动保护。近年来，气动技术结合了电子技术、液压、机械、电气传动的众多优点，因而其发展异常迅速。1） 在机械工业中，如组合机床的程序控制、轴承的加工、零件的检测、汽车制造、农用机械的生产线上、木工机械设备和工业机器人中已得到广泛应用。2） 在冶金工业中，金属的冶炼、烧结、冷轧、热轧、线材、板材的打捆、包装、连铸连轧的生产线上已有大量的应用。3） 在轻工、纺织、食品工业中，缝纫机、彩色电视机、洗衣机、电冰箱、纺织机械、皮鞋制革、卷烟、食品加工等生产线上已得到广泛应用。4） 在化工、军工企业中，对于化工原料的输送、有害液体的灌装、炸药的包装、石油钻采等设备上已有大量应用。5） 交通运输中，列车的制动闸、车辆门窗的开闭，气垫船、鱼雷的自动控制装置等气动的应用很广。6） 在航天工业中，因气动装置除能承受辐射、高温外还能承受大的加速度，所以在近代的飞机、火箭、导弹的控制装置中逐渐得到广泛应用。根据题目要求，夹紧轮用的气缸为QGJ系列夹紧气缸，前法兰式，其技术规格：缸径/mm405063使用温度范围/-560最大行程/mm50，75，100，125，150工作介质空气工作压力/MPa0.051.0第二章 标记机的位置调整机构设计2.1快速进退机构设计当一个零件加工结束时,需要标记机能够离开标记位置，以便于零件的装卸，这就需要有一个快速进退机构带动标记机。当零件装好后快速进入标记位置，当零件标记完成后快速离开便于更换加工零件。所以这个快速进退机构就是由气缸与导轨组成的。2.1.1 拖动气缸的选择.选用的是利用普通双向气缸作为动力装置，圆柱型导轨作为支撑导向机构，气缸带动固定在导轨上的标记机，实现快速进退的目的。根据题目要求，选择的气缸是双作用气缸中的普通气缸，利用压缩空气使活塞向两个方向运动，活塞行程可根据实际需要选定，双向作用的力和速度不同。选择QGA系列基本型气缸，它是无缓冲气缸，是QGA系列的改进型。其基本参数为：型号缸径 DKKdBEEDDAMWHZLHGTGEQGA32s32M101.251224M101M6142290334482.1.2 导轨的选择1） 导轨的作用按运动学原理，所谓导轨就是将运动构件约束到只有一个自由度的装置。这一个自由度可以是直线运动或者是回转运动。导轨主要用来支承和引导运动部件沿一定的轨迹运动并承受运动部件的重量和工作载荷。两个作相对运动的部件构成一对导轨副，其中不动的配合面称为固定导轨或静导轨，运动的配合面称为运动导轨或动导轨。导轨装置，在机械中是使用频率较高的零部件之一。没有不使用导轨的金属切削机床；在测量机、绘图机上，导轨是它们的工作基准；在其他机械中，例如轧机、压力机、纺织机等也都离不开导轨的导向。由此可见导轨的精度、承载能力和使用寿命等都将直接影响机械的工作质量。2） 导轨应满足的要求1. 导向精度导向精度是指动导轨沿静导轨运动时其运动轨迹的准确程度。影响导向精度的主要因素有：导轨的几何精度、导轨的结构类型、导轨副的接触精度、表面粗糙度、导轨和支承件的刚度、导轨的油膜厚度、油膜刚度、导轨和支承件的热变形等。几何精度 直线运动导轨的几何精度一般包括：导轨在竖直平面内的直线度（简称A项精度），导轨在水平平面内的直线精度（简称B项精度），两个导轨面间的平行度或两导轨面间横向某长度的扭曲值（简称C项精度），其精度要求可以用导轨全长上的误差 或单位长度上的误差表示接触精度 精刨、精磨和刮研的导轨面表面接触精度，可采用着色法进行检查。用接触面所占的百分比或2525mm面积内的接触点数来衡量。2. 精度保持性导轨精度的保持性主要取决于导轨的耐磨性和导轨材料的尺寸稳定性。耐磨性与导轨副的材料匹配情况、受力情况、加工精度、润滑方式及防护装置的性能等因素有关，导轨及其支承件的残余应力等会影响导轨的精度的保持性。3. 移动灵敏度和定位精度移动灵敏度指工作台完成一次移动能达到的最短距离。定位精度指工作台按要求由运动状态停止在某一指定点的能力。灵敏度和定位精度与导轨类型、摩擦特性、运动速度、传动系统刚度、移动件质量等因素有关。4. 低速运动的平衡性导轨低速运动的平衡性，指导轨在低速运动或微量移动时不发生爬行现象。它与导轨的结构、导轨副材料匹配、润滑剂性质和导轨运动传动系统的刚度等因素有关。5. 抗振性和稳定性抗振性主要指抗受迫振动的能力，而稳定性是指抗自激振动的能力，对于闭环控制的数控机床，不仅要求导轨的起动、制动跟踪灵敏度高，还要求有适当的粘滞阻尼特性，以防止在起动、制动过程中发生不稳定现象。6. 刚度导轨受力后的变形将影响部件之间的相对位置和导轨精度，这对于高精度机械和仪器尤为重要。导轨变形有导轨本体的变形和动导轨与静导轨接触部位的接触变形，应分别考虑。7. 结构工艺性在满足设计要求的前提下，应尽量做到加工、装配和维修方便，成本低廉等。8. 对温度变化的适应能力环境温度变化和局部热源产生的不均匀的温度场，都会引起导轨变形，导轨应有较好的适应能力。3） 导轨的类型、特点和应用导轨类型主要特点应用普通滑动导轨（滑动导轨）1.结构简单，使用维修方便2.未形成完全液体摩擦时低速易爬行3.磨损大、寿命低、运动精度不稳定普通机床、冶金设备上应用普遍塑料导轨1. 动导轨表面贴塑料软带等与铸铁或钢导轨搭配，摩擦系数小，且动、静摩擦系数相近。不易爬行，抗磨损性能好2. 贴塑工艺简单3. 刚度较低，耐磨性差，容易蠕变主要应用于中、大型机床压强不大的导轨，应用日趋广泛镶钢、镶金属导轨1. 在支承导轨上镶装有一定硬度的钢板或钢带，提高导轨耐磨性（比灰铸铁高510倍），改善摩擦或满足焊接床身结构需要2. 在动导轨上镶有青铜之类的金属防止咬合磨损，提高耐磨性。运动平稳、精度高镶钢导轨工艺复杂，成本高。常用于重型机床如立车、龙门铣床的导轨上滚动导轨1. 运动灵敏度高、低速运动平稳性好，定位精度高2. 精度保持性好，磨损少、寿命长3. 刚性和抗振性差，结构复杂、成本高，要求良好的防护广泛应用于各类精密机床、数控机床、纺织机械等动压导轨1. 速度高（90m/min600m/min），形成液体摩擦2. 阻尼大、抗振性好3. 结构简单，不需要复杂供油系统，使用维护方便4. 油膜厚度随载荷与速度而变化，影响加工精度，低速重载易出现导轨面接触主要用于速度高、精度要求一般的机床主运动导轨静压导轨1. 摩擦系数很小，驱动力小2. 低速运动平稳性好3. 承载能力大，刚性、吸振性好4. 需要一套液压装置，结构复杂，调整困难各种大型、重型机床，精密机床、数控机床的工作台根据设计题目要求，对比各种不同导轨之间的特点，最后选择圆柱形滚动导轨作为快速进退机构的导轨。2.2高度调节机构设计对不同直径的零件标记时，标记机的高度需要作相应的调整。从而使标记机能够适应各种直径的轴类零件的标记要求。由于批量标记，同一批次的零件的高度相同，不需调节，不同批次零件标记时才需要调整标记机的高度调节机构，所以设计的高度调节机构不需频繁改动，用手动调整。为此需要设计一个可以调节高度的机架。要满足机架设计的一般要求：1） 在满足强度和刚度的前提下，机架的重量应要求轻、成本低。2） 抗振性好。把受迫振动振幅限制在允许范围内。3） 噪声少。4） 温度场分布合理，热变形对精度的影响小。5） 结构设计合理，工艺性良好，便于铸造、焊接和机械加工。6） 结构力求便于安装与调整，方便修理和更换零部件。7） 有导轨的机架要求导轨面受力合理、耐磨性良好、8） 造型好。使之既适用经济，又美观大方。 它属于金属焊接机架，由几块钢板焊接而成，底部焊上与气缸螺纹连接的半月形挡快，中间的空用来固定标记机，可以进行高度调节。为了防止固定标记头后影响标记的稳定性，再焊上两快加强筋，防止标记时标记头颤动。第三章 总结经过一个多月来的毕业设计时间，一套完整的轴类零件端面标记机已经基本展现在我们的面前。我由于属于与校外企业挂钩作设计，因此我的实习工作主要是学习企业中已有的产品样式，同我所要做的设计工作结合起来。在实习期间我接触到各种标记机的结构、原理等大体框架。通过这些日子的实习，使我发现自己在零件图和不同零部件用途上所存在的一些问题。通过向所在单位老师的请教，明白了一些实际工程中易用到的零部件及零件的绘图表示方法。我所设计的是轴类零件端面标记机，轴类零件一般较长，标记机在轴向跨度较大，在校进行设计期间，通过对机械设计手册和机械设计师手册的学习，掌握了这两种工具书的学习方法，并通过它们选择、设计出各种已有的和没有的零件。一、 标记机的工作范围及一般技术参数设计的标记机是从事轴类零件的端面标记工作，所使用的标记机为单字标记机，只能在小范围进行单字的标记工作，标记轴类零件的长度范围在80mm350mm之间。直径在40mm140mm之间；打印深度：0.011mm（视材质而定）；打印速度：每秒35个字符（字高5mm）；打印范围：平面：11080mm2、20080mm；圆周面：10120；电源：AC220V 10%，50Hz；压缩空气：0.40.6MPa；耗气量：3L/S；功耗：400W；温度：140；相对湿度：90；整机重量：约80Kg。二、 标记机的工作原理整个标记机是由底座支架；加工零件的工装夹持机构（包括电动机，夹紧气缸，夹紧轮，摩擦支撑轮等零件）；标记机标记头的位置调整机构（包括导轨，普通双向气缸，高度调节支架等）等组成。当工件放到摩擦轮支架上时，由顶针定位，同时夹紧气缸带动夹紧轮下降，将轴类零件固定住，并提供一定的压力来增大摩擦力。由气缸带动的固定在导轨上的标记机高度调节支架，将标记机快速送达由丝锥限定的位置，开始标记。当标记头按程序标记完一个字符后，由伺服电机通过同步齿形带传动，带动摩擦主动轮转动，使零件转过一定角度后停止。这时标记头开始标记第二个字符，以此循环进行，完成对轴类零件端面的标记工作。三、 标记头的性能、打印内容：中英文字符、阿拉伯数字、特殊字符、图形等。、可进行固定字符、流水号、VIN、时间
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