軸套雙面自動切端面倒角機—自動上料裝置設計,軸套雙面自動切端面倒角機—自動上料裝置設計,軸套,雙面,自動,端面,倒角,裝置,設計 重慶理工大學畢業(yè)論文 軸套雙面自動切端面倒角機——自動上料裝置設計 畢 業(yè) 設 計（論文） 題目 軸套雙面自動切端面倒角機 ——自動上料裝置設計 二級學院 機械學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 109040205 學生姓名 張鐸 學號 10904020533 指導教師 羅宏 職稱 教授 時 間 2013.5.18 目 錄 摘 要……………………………………………………………………………Ⅰ Abstract…………………………………………………………………………Ⅱ 第1章 總體方案的制定………………………………………………………1 1.1設計的目的和意義…………………………………………………1 1.2確定總體方案………………………………………………………1 第2章 振動盤動力學參數(shù)的計算……………………………………………4 2.1振動盤的簡介………………………………………………………4 2.2振動盤的結(jié)構(gòu)和工作原理…………………………………………5 2.3振動盤設計原始數(shù)據(jù)………………………………………………7 2.4輸送速度的計算……………………………………………………8 2.5激振力的計算以及電磁鐵的選擇…………………………………10 2.6振動輸送參數(shù)的選擇………………………………………………14 第3章 振動盤的結(jié)構(gòu)設計……………………………………………………15 3.1料盤基本參數(shù)的設定………………………………………………15 3.2振動盤的定向方法…………………………………………………17 3.3板彈簧的設計………………………………………………………18 3.4橡膠減震膠墊的設計………………………………………………19 3.5振動盤給料控制器的設計…………………………………………21 第4章 振動盤的使用和維護……………………………………………………23 4.1振動盤的使用………………………………………………………23 4.2振動盤常見故障……………………………………………………24 4.3振動盤的維護………………………………………………………25 第5章 推料裝置和料倉的氣缸選擇…………………………………………26 3.1氣壓傳動的優(yōu)缺點…………………………………………………26 3.2氣缸的選擇…………………………………………………………28 結(jié)論……………………………………………………………………………30 致謝……………………………………………………………………………31 參考文獻………………………………………………………………………32 文獻綜述………………………………………………………………………32 摘 要 軸套的自動上料裝置，是一個既陌生又熟悉的機械系統(tǒng)，隨著加工自動化的發(fā)展，已經(jīng)成為市場中不可或缺的一部分。在使用這套系統(tǒng)之前，軸套加工時都需要工人把軸套固定在機床上，之后才能加工。在這個過程中浪費了大量的時間，同時也浪費了勞動力。這套系統(tǒng)提高了機械加工效率，解放了勞動力，同時也保證了工人的安全，所以我選擇了本課題作為畢業(yè)設計課題。 本次設計的自動上料系統(tǒng)主要包括兩大部分：軸套的自動排序和軸套的自動落料填裝，主要使用振動盤和氣缸兩大機械裝置來實現(xiàn)這個目的。通過對軸套加工現(xiàn)狀的了解，通過指導老師對本次設計背景的介紹和設計目的及要求的說明講解，通過在圖書館查看書籍、網(wǎng)絡上查詢相關(guān)資料和老師的指導下，完成了各個部分的設計。 關(guān)鍵詞：軸套 自動上料裝置 振動盤 氣缸 Abstrict Sleeves’automatic feeding device which is a set of both strange and familiar mechanical system has become an independent part of the market with the development of the process automation.Before using the system,workers need put the sleeve on the machine.There is a lot of time and labor wasted in the process.The system can improve the efficiency of the machining,librate the labors and ensure the safety of the workers.So I choose this topic as my graduation project. The design of the automatic feeding device consists of two main parts:the automatic sorting and automatic blanking filling of sleeves.The vibration plate and cylinder are mainly used to achieve this goal.By understanding the processing status of sleeves and teacher’s introduction,by looking for books in the school library and relevant information on the Internet,with the guidance of the teacher,I have completed various parts of the design. Key words:sleeves;automatic feeding device;vibration plate;cylinder 第1章 總體方案的制定 1.1設計的目的和意義 隨著科學技術(shù)的發(fā)展，機器的自動化程度越來越高，極大地提高了生產(chǎn)效。軸套雙面切端面自動倒角機—自動上料裝置的設計，就是為了在大批量的生產(chǎn)過程中完成對軸套的自動上料，滿足上料速度的要求，能夠減少工人的勞動強度，是一種對勞動力的解放，對工人的自身安全也有了一定的保障，一定程度上減少了加工事故的發(fā)生，是人性化的一種體現(xiàn)。自動上料裝置可以保證零件持續(xù)穩(wěn)定快速地到達被加工的位置，極大地提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動成本，能夠獲得更大的效益。 隨著社會的不斷進步與發(fā)展，2l世紀正是我國全面地實現(xiàn)信息化、工業(yè)化和高科技化的嶄新時代。自動化將會給我們帶來生產(chǎn)效率的大幅度提高，以及社會發(fā)展的穩(wěn)定與進步。工業(yè)自動化是現(xiàn)代先進工業(yè)科學的核心技術(shù)，是工業(yè)現(xiàn)代化的物質(zhì)基石，是工業(yè)現(xiàn)代化的重要標志。當前，不斷研究和探討我國工業(yè)電氣自動化的發(fā)展和戰(zhàn)略目標，有著極其深遠的現(xiàn)實意義和時代意義。同時，本設計通過對機械設計制造及其自動化專業(yè)大學本科四年的所學知識進行整合完成一個特自動上料裝置的設計，能夠比較好地體現(xiàn)機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)生的理論研究水平，實踐動手能力以及專業(yè)精神和態(tài)度，具有較強的針對性和明確的實施目標，能夠?qū)崿F(xiàn)理論和實踐有機地結(jié)合起來。 1.2確定總體方案 方案一：使用機械手。 圖1-1 優(yōu)點：1.節(jié)約人工、減輕工人的工作勞動力； 2.安全性高； 3.提高效率； 4.穩(wěn)定生產(chǎn)； 5.擺脫人工操作的惰性。 缺點：1.精度過高； 2.制造成本過高； 3.活動范圍有限 方案二：采用振盤、料倉以及推料裝置的組合。 圖1-2 優(yōu)點：1.節(jié)約人工、減輕工人的工作勞動力； 2.安全性高； 3.提高效率； 4.穩(wěn)定生產(chǎn)； 5.結(jié)構(gòu)簡單； 6.制造成本低。 缺點：1由于有輸送距離和提升高度，對送料有一定影響； 2.工作過程中會產(chǎn)生一定的磨損 以上對比了兩種方案的優(yōu)缺點，再參考了被輸送物料的性質(zhì)，決定采用第二種方案。 第2章振動盤動力學參數(shù)的計算 2.1振動盤簡介 振動盤是一種自動組裝或者自動加工機械的輔助送料裝備，最早是由振動給料機演變而來的。振動盤下面誘惑哥脈沖電磁鐵，可以使料斗垂直方向振動，由傾斜的板簧帶動料斗繞其垂直軸做扭擺振動。料斗內(nèi)零件，由于受到這種振動，而沿螺旋軌道上升，直到送到出料口。其工作目的是通過振動將無序工件自動有序定向排列整齊、準確地輸送到下道工序。目前，振動盤廣泛應用于電子、五金、塑膠、鐘表業(yè)、電池、食品、連接器、醫(yī)療器械、醫(yī)藥、食品、玩具、文具、日常用品的制造等各個行業(yè)，是解決工作自動化設備供料的必須設備。振動盤除滿足產(chǎn)品的定向排序外還可用于分選、檢測、計數(shù)包裝等，是一種現(xiàn)代化高科技產(chǎn)品。 震動盤的料斗分為筒形料斗、螺旋、線料斗、錐形料斗、等分線料斗五種。底盤有正拉底盤、側(cè)拉底盤、壓電式底盤、精密底盤四種?？刂破鞣譃槠胀刂破?、分極控制器、調(diào)頻控制器、帶緩啟動控制器、數(shù)顯調(diào)頻控制器五種。 這種料斗裝置的主要優(yōu)點： （1）送料和定向過程中沒有機械的攪拌、撞擊、和強烈的摩擦作用，因而工作穩(wěn)定。對于軸套這種料斗是很合適的，因此我們采用振動盤作為篩選排序裝置。 （2）結(jié)構(gòu)簡單，易于維護，比較耐用。 （3）通用性強。 振動盤在使用中的缺點和局限性： (1)工作中有噪聲，以致擾亂周圍工作環(huán)境。因此必須合理地設計和調(diào)整，使之減小和避免噪聲。 (2)必須保持料斗中潔凈的工作環(huán)境，長時間工作后，必須給予清理，否則將影響送料速度和工作效果。 2.2振動盤結(jié)構(gòu)及工作原理 以電磁振動底座為例，主要由以下幾部分組成，如圖所示 1-銜鐵及上底座 2-板彈簧 3-電磁鐵 4下底座 圖2-1 1.銜鐵：銜鐵焊接在一塊鋼板上，鋼板通過螺釘和上底座連接，料斗通過螺釘與上底座連接。 2.板彈簧：板彈簧作為振盤的儲能裝置，主要由65Mn材料制成，板彈簧一端固定在下底座上，另一端固定在上底座上組成彈性系統(tǒng)，將垂直振動方向的振動轉(zhuǎn)變?yōu)檎癖P繞其垂直軸做扭擺運動的重要工件，材料的好壞會影響振動盤的工作性能。 3.電磁鐵：通電后產(chǎn)生吸引力，是振盤振動的原動力。 4.下底座：通常用鑄鐵或者鑄鋼鑄造而成，起到固定板彈簧和電磁鐵的作用，同時作為平衡質(zhì)量使用。 振動盤的工作原理 1-料盤 2-上底座 3-銜鐵 4-氣隙 5-板彈簧 6-電磁鐵 7-下底座 圖2-2 如圖所示，由料盤、上底座、銜鐵、板彈簧的一部分以及料盤中的物料等構(gòu)成質(zhì)量；由電磁鐵板彈簧的一部分以及下底座共同構(gòu)成質(zhì)量。質(zhì)量和質(zhì)量由板彈簧連接在一起，形成一個振動的彈性系統(tǒng)。振動料斗有工作平穩(wěn)，消耗功率小的特點。 圖2-3 電磁鐵的電流一般是經(jīng)過半波整流的。未經(jīng)整流之前的電流如圖a所示，經(jīng)過半波整流后，在正半周內(nèi)有電壓（圖b）加在電磁線圈上的，此時線圈就有電流通過，在電磁鐵和銜鐵之間產(chǎn)生一對大小相等的脈沖電力，見圖c，從而互相吸引。此時料盤向下運動，有成角度的板彈簧是料盤繞其中線做微小的旋轉(zhuǎn)運動，彈簧板發(fā)生變形，進而儲存部分勢能，在負半周，線圈沒有電流通過，電磁鐵吸引力消失，彈簧板的勢能就會釋放，銜鐵朝相反方向離開，料盤向上運動并且繞其中線做反向旋轉(zhuǎn)運動。料盤的料道與激振力作用線間有一定的夾角，當料盤振動加速度的垂直分量大于重力加速度時，，料盤的物料被連續(xù)拋起，并按拋物線的軌跡向前進行跳躍運動。振動盤振動頻率很高，振幅很小，物料被拋起的高度也很小，所以只能看見物料在振動盤中向前流動。 2.3振動盤設計原始數(shù)據(jù) 本次設計的振動盤基本參數(shù)如下： 1. 物料名稱：軸套（D=27.14，d=21.68，L=18.20） 2. 輸送量：12個/分鐘 3. 工作方式：連續(xù) 4. 雙振幅：0.5mm 5. 振動頻率：50Hz 6. 料槽料道斜角： 7. 結(jié)構(gòu)形式：料盤采用板彈簧支撐 2.4輸送速度的計算 槽體的位移為： 式中 ——槽體的振幅 ——振動頻率 ——時間 槽體的速度為： 槽體的加速度為： 產(chǎn)生拋擲運動的條件： 得 令 表示拋擲的特性，故命名為拋擲指數(shù)。K表示機械振動的強度，故命名為機械指數(shù)。由此得產(chǎn)生拋擲運動的時間： 當時，物料在整個振動周期中附于槽底，不可能被拋起，只有相對滑動，為振動盤的工作狀態(tài)。 當時，，這時物料的起跳點和落下點重合。 當時，物料被連續(xù)拋擲，在槽體加速度垂直分量等于 重力加速度負值的瞬間，物料被開始拋起，沿拋物線軌跡向前運動，經(jīng)過一定時間此運動過程重復進行，物料又被拋起，沿著拋物線方向向前運動。通過物料的連續(xù)跳躍來實現(xiàn)物料連續(xù)向前運動。 理論的輸送速度為： 式中 ——重力加速度（)； ——振動頻率（Hz）； ——振動方向角（）； ——跳躍系數(shù)（上式中?。?當時為物料落到槽上當即被拋起； ——物料運動周期與槽振動周期的比值（上式中?。? P為正整數(shù) 考慮到物料性質(zhì)及其他因素的影響后得到的實際輸送速度為： 式中 ——修正系數(shù)（上式中?。? 振動盤的供料能力： 式中 Q——供料能力（KN/h） B——槽的寬度（m） H——卸料端料層高度（m） R——物料容量（） 2.5激振力的計算 振動盤的結(jié)構(gòu)經(jīng)過簡化，可以看做是一個雙子有毒的雙質(zhì)點強迫振動系統(tǒng)，其原理如圖。圖中稱為前質(zhì)量（或有效質(zhì)量），為后質(zhì)量（或平衡質(zhì)量）。板彈簧分屬于。 圖2-4 在振動盤的振動系統(tǒng)中，一般存在以下幾個力： 彈簧反力，他是阻止位移的，力的方向與位移相反。 彈簧系統(tǒng)的內(nèi)阻力，其大小與彈簧的位移速度成正比。以上兩力同時作用在兩個質(zhì)點上，大小相等，方向相反。 外阻力，它與振動質(zhì)量的運動速度成正比。 慣性力，其方向與加速度相反。 激振力，它是同時作用在兩個質(zhì)點上，大小相等，方向相反。 綜上所述，振動盤的雙質(zhì)點振動系統(tǒng)中的諸力可以用以下微分方程式表示： 式中 、——振動質(zhì)點的質(zhì)量； ——由平衡位置算起，質(zhì)點的各自位移； ——外阻力系數(shù)； c——內(nèi)阻力系數(shù)； k——彈簧剛度； ——起始相位角。 以上兩式相加，可得： 這就是說，每個質(zhì)量所產(chǎn)生的慣性力的瞬時值與外阻力之和，在任何時候都等于零。 為了簡化計算起見，可以認為輸送物料所產(chǎn)生的外阻力平均分布在兩個質(zhì)點上，大小相等，方向相反，即： 這樣可得： 如以帶入上式可得： 式中分別為質(zhì)體1和質(zhì)體2的振幅。 質(zhì)量料盤+物料+上底座+銜鐵+板彈簧折算質(zhì)量 =4.6kg+6kg+2.5kg+0.9kg+0.1kg=14.1kg 質(zhì)量下底座+電磁鐵+板彈簧折算質(zhì)量+橡膠減震座 =13.4kg+2.1kg+0.1kg=15.6kg 折算質(zhì)量 主振彈簧剛度： 式中 ——角頻率（rad/s）； z——調(diào)諧系數(shù)（z取0.9）； M——計算質(zhì)量（kg）。 得： k=900753.58（N/m) 把簡化為單質(zhì)量的強迫振動系統(tǒng)，其方程式為： 方程的特解為： 其中 ，取b=0.05-0.07 式中 x——相對位移（m）； F——激振力幅（N）； ——共振放大系數(shù)； ——激振力之后位移的相位角； Z——調(diào)諧系數(shù)； B——衰減系數(shù)。 激振力為板彈簧最大變形與彈簧剛度之積： 取b=0.07，則： 式中 A——相對振幅（m）； z——調(diào)諧系數(shù)（z取0.9）； b——衰減系數(shù)； K——板彈簧剛度（N/m）。 則電磁鐵吸力為： 所以選擇功率為96W 震動重量為12kg的電磁鐵。 圖2-5 2.6振動輸送參數(shù)的選擇 機械指數(shù)K的確定 設備的機械指數(shù)K主要受機械零件強度和結(jié)構(gòu)剛度限制。輸送距離長，輸送量大的振動輸送機，為提高設備利用系數(shù)，使設備不過于龐大復雜并能長期工作。通常動力系數(shù)K=4-6,。在選用振動次數(shù)n與振幅時，應滿足振動強度【K】的要求。【K】一般為5-10，所以按照下式驗算振動盤的振動強度： 所以機械系數(shù)K取5。 拋擲系數(shù)的選擇 對于各種振動機械，拋擲系數(shù)的選擇范圍是不相同的。對于大多數(shù)長距離大產(chǎn)量的振動輸送機，拋擲系數(shù)通常為1.4-2.5；對于振動盤，由于長度較短，為了獲得較大的輸送速度，拋擲系數(shù)的選擇范圍為2.5-3.3。物料在拋擲狀態(tài)下運動，由于物料與料槽底部接觸時間較短，大部分時間處于空中運行狀態(tài)，所以對槽體磨損較小。振動盤采用中速拋擲狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，振動輸送率較高，能耗少，對機體強度和剛度要求不太高。 第3章 振動盤的結(jié)構(gòu)設計 3.1料盤基本參數(shù)的確定 料斗的結(jié)構(gòu)形式最常用的有螺旋槽的圓柱形料斗和圓錐形料斗兩種 ,圓柱形料斗因其結(jié)構(gòu)工藝性好應用比較廣泛 ,料斗的基本尺寸如圖所示 。 圖3-1 (1)料斗直徑D。料斗直徑就是指料斗圈直徑,它的大小取決于件料尺寸和件料的裝載量,一般希望D小一些,從而使料斗結(jié)構(gòu)緊湊些,但不宜過小，過小將影響裝載量和較長件料的上料,一般取 Dmin=(8～12)L料(L料為件料的最大外形尺寸mm;料斗圈的壁厚也盡可能薄一些,一般壁厚多為1～3 mm ,對塑料料斗也盡可能小于8～10mm )。取D=400mm。 （2）螺旋槽結(jié)構(gòu)形式和主要參數(shù)。螺旋槽與料壁所構(gòu)成的料斗圈通常有整體或和鑲焊式兩種 ,整體式是料斗壁與螺旋槽原為同一坯料加工制出 ,而鑲焊式則是將螺旋槽鑲?cè)肓隙繁谏锨谐傻穆菪疾壑泻咐?也可直接將螺旋槽焊在料斗圈的光滑內(nèi)壁上。螺旋槽的截面形狀 ,根據(jù)件料的結(jié)構(gòu)形狀和定向方法有所不同 ,,常見的有如圖所示的幾種 圖3-2 斜角γ是便于件料輸送和定向用的。螺旋槽的螺旋升距t:當料斗直徑一定時 , t的變化將影響螺旋槽的螺旋升角λ的變化,故在決定 t時應同時考慮λ的變化 , 另外還要注意不要使兩個重疊在一起的件料同時在槽上行進,一般取t = 1. 5 h料+δ(h料-件料在螺旋槽中的定向高度 mm,δ-螺旋槽的厚度mm ) 。 螺旋槽的螺旋升角λ:λ的大小影響件料的沿螺旋向上行進的難易程度 ,在一定程度上也影響著送料速度 ,一般取λ在 1°～3°范圍內(nèi)。升距t、升角λ及料斗直徑 D 三者之間具有如下的幾何關(guān)系 ,即 tgλ = t/πD。當其中兩個參數(shù)確定后 , 即可算出另外一個參數(shù) ,通常在圖紙上只標注D和t,而不標λ。取λ=1。 螺旋槽的寬B:B的大小影響料斗在一定容量條件下的尺寸,自然也影響著料斗的重量 ,一般不宜太寬 ,通常為B= b料+ ( 2～5) mm ,式中b料為件料在螺旋槽上定向送出的寬度或直徑。取B=25mm。 螺旋圈數(shù)n:n的選取主要應考慮件料由料斗底部爬上螺槽后,在螺旋槽上定向所需的長度,當需要多次定向時,螺旋槽的長度應長一些,另外,還應考慮件料倒入料斗后堆積的件料對料斗底部的影響,螺旋槽的螺旋圈數(shù)建議取為1. 5 ～3. 5 圈。螺旋槽的表面應光滑平整,無凹殼凸起及毛刺,以利于件料在其上行進。特別是料槽起始處與料斗底板相接的地方應修整平滑,使之無縫隙,無凹殼凸臺,否則件料不易爬上螺旋槽而影響料斗的送料率。取n=3. （3）料斗高度H料斗高度H 的大小,主要決定于所選取的螺旋槽升距t,螺旋槽的圈數(shù)n以及出料口的高度等。一般宜小于三到四倍螺旋槽升距,即H <(3～4) t。取H=155mm 3.2 振動盤的定向方法 在振動式料斗中，是以剔除法來進行定向的。一般都在螺旋料道的最上一層，根據(jù)工件的形狀特性和定向要求，安裝一些剔除構(gòu)件，或?qū)⒛骋欢瘟系篱_出缺口、槽子，或做出斜面等，將不符合定向要求的工件剔除，使之重新落入料斗底部，而讓正確定向的工件通過。這樣的結(jié)果就能滿足都干的定向問題。 圖3-3 在振動式料斗中，是以剔除法來進行定向的。一般都在螺旋料道的最上一層，根據(jù)工件的形狀特性和定向要求，安裝一些剔除構(gòu)件，或?qū)⒛骋欢瘟系篱_出缺口、槽子，或做出斜面等，將不符合定向要求的工件剔除，使之重新落入料斗底部，而讓正確定向的工件通過。 圖(a)為凸緣定向分選結(jié)構(gòu)，通過在料斗內(nèi)壁適當位置設置一段凸緣，容許大頭向下的正立物品順利通過，倒立、側(cè)臥者則被剔除并落回料斗，實現(xiàn)定向分選。圖(b)和圖(c)適用于王冠瓶蓋及有凸緣瓶蓋的定向分選。圖(b)為限制板結(jié)構(gòu)，限制板與螺旋輸送道間的距離只容許一個瓶蓋自由通過，重疊的蓋受阻并被分隔開，下面的蓋從限制板下通過，上面的蓋受限制板的阻擋而落回料斗，未能分離開的重疊蓋都落回料斗。圖(c)是拱橋結(jié)構(gòu)，一般設置在限制板結(jié)構(gòu)之后，適用于蓋口向上的送料場合，方位合乎要求的蓋通過拱橋結(jié)構(gòu)繼續(xù)前進，不合要求的蓋從剔除孔落回料斗。圖(d)和圖(e)為缺口結(jié)構(gòu)，適用于小杯、小蓋、小盒等的定向分選，通常直接在輸送槽或道上開設特定形狀的缺口，蓋口朝上者可通過，蓋口朝下者剔除回料斗。圖(f)為凸塊結(jié)構(gòu)，適用于高度大于直徑的圓柱或圓筒形蓋、塞的分選。在螺旋輸送道上高度大于物件直徑但小于物件高度的位置處設置特殊形狀的凸塊，物件直立者輸送至凸塊處即被推倒或剔除回料斗。為使圓柱形物品沿輸送道前進時，其中心線與輸送道中心線方向一致，將設置凸塊結(jié)構(gòu)之后的螺旋輸送道逐步減小寬度，這樣，不符合定向的又被除，實現(xiàn)二次定向分選 擋條是常用于保證零件單項縱向的機構(gòu)，剔除靜置其他零件之上的零件。它還用于剔除那些直立方向上移動的零件。如果零件楔形擠入擋條下，使用這種機構(gòu)將會出現(xiàn)阻塞，這種阻塞機構(gòu)與零件的幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)。據(jù)曲線圖可以確定最大可接受擋條斜角，它與由阻塞角表示的零件幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)。 通過的零件層與擋條之間的最大間隙近似等于零件的厚度。可以確定其最小間隙，它是輸送速度的函數(shù)。當值達時，對進給速度的影響可以忽略不計。 2.8板彈簧的設計 振動器板彈簧一般有優(yōu)質(zhì)彈簧鋼65Mn材料制成的板彈簧片疊裝而成。板彈簧經(jīng)過淬火后，要求硬度HRC=40-42，熱處理后板彈簧不允許有扭曲、裂紋、夾渣、錘痕等缺陷；表面脫碳層厚度不得超過板彈簧厚度的1/100； 板彈簧疊片兩端用螺栓壓緊，其中一端與底盤用螺栓連接，另一端與上底盤連接。當振動時，板彈簧兩端有相對平移，所以在計算彈簧剛度時應考慮壓不緊系數(shù)。有材料力學彎曲變形知識可知，若忽略板彈簧本身質(zhì)量，視兩端為固定梁，兩端受一對大小相同，方向相反的力，其撓度為 式中： P——作用力（N） I——板彈簧的有效長度（m） E——鋼的拉伸彈性系數(shù)， J——慣性矩（） b——板彈簧寬度（m） h——板彈簧的厚度（m） 彈簧剛度： 由彈簧疊片，并考慮到壓緊系數(shù)，則彈簧板束總剛度為： 式中： k——彈簧片總剛度（N/m） ——壓緊系數(shù)，與彈簧板厚度和片數(shù)有關(guān)，一般 板彈簧的有線長度為140mm，寬度20mm，厚度2mm。 主振彈簧剛度： 為不壓緊系數(shù)，取=1.25， 取板彈簧片數(shù)為12片。 2.9橡膠減震膠墊的設計 在振動設備的設計中，橡膠或橡膠金屬零件可用作減震器或者激振器的主彈簧。它與金屬彈簧相比有以下的特點：可以塑模成所需的形狀和尺寸；可以隨意選擇三個方向的彈簧剛度；改變橡膠彈簧的內(nèi)部構(gòu)造，可以大幅度地改變彈簧剛度；此外由于相較具有較大的內(nèi)摩擦，在共振或者近共振工作時，其振幅不易出現(xiàn)浪涌現(xiàn)象。 使用實心圓柱橡膠減震座， 則： 則壓縮方向上的彈簧剛度為： 上式中： ——受力面積（） ——自由面積（） s——受力面積與自由面積之比，稱為形狀因素 ——形狀系數(shù) ——豎直方向的橡膠彈簧系數(shù) E——橡膠靜態(tài)彈性系數(shù) 減震橡膠的撓曲量一般取15%，其靜力撓曲量為： （mm） 橡膠的邵氏硬度 當邵氏硬度取時，所需減震器荷重為： 動載的撓曲量為： 2.10振動盤給料量控制器的設計 振動盤的振幅就是調(diào)節(jié)她得給量，所謂振動盤的調(diào)節(jié)特性就是指改變點參數(shù)引起給料量變化的特性。 振動盤調(diào)節(jié)給料量的方法有兩種，一是改變激振力，二是改變激振頻率。 1. 改變激振力 隨著電壓的變化給料量變化很大，這是因為振幅正比于電壓的平方，對于要求給料量穩(wěn)定的系統(tǒng)不可不注意電流電壓波動的影響?？煽毓枵{(diào)節(jié)器也屬于這一類型，通過改變可控硅整流器的開放角度就可以調(diào)節(jié)振幅。由于這個辦法簡單可行，而且調(diào)節(jié)范圍廣，所以得到廣泛的應用。 2. 改變激振電源頻率調(diào)節(jié)物料量 利用變頻電源改變激振頻率。由于頻率增加使得單個物料的跳躍次數(shù)增加，振幅不變時輸送量也會增加。在激振力幅值不變時由于調(diào)諧指數(shù)的變化也會使振幅有所增加。應當注意變頻電源為保證激振力不變，需保持電壓與頻率的比值不變。 振幅調(diào)節(jié)器的幾種類型 1.調(diào)壓型振幅調(diào)節(jié)器 如圖所示，利用調(diào)壓器調(diào)節(jié)電壓，經(jīng)過半波整流供給振動盤。由于調(diào)壓容器的限制，只用于小型振動盤。這種調(diào)節(jié)器比較簡單，調(diào)節(jié)范圍大，但是不宜實現(xiàn)自動控制。 圖3-4 2.可變電阻調(diào)節(jié)器 如圖所示，通過改變電阻值，改變電振機線圈輸入電壓，從而調(diào)節(jié)振幅，這種調(diào)節(jié)器的損耗比較大，一般用于小型振動盤。 3. 可變電感調(diào)節(jié)器 本調(diào)解器調(diào)節(jié)特性平滑，損耗小，但是功率因數(shù)低. 4. 可變電容調(diào)節(jié)器 本調(diào)節(jié)器特性均勻性差，但功率引因數(shù)高，只用于微型振動盤。 5. 可控硅整流調(diào)節(jié)器 利用可控硅半波整流調(diào)節(jié)器控制方案是比較理想的。其優(yōu)點： （1） 調(diào)節(jié)范圍大，可以從零調(diào)到額定值。 （2） 能實現(xiàn)閉環(huán)自動控制，大大簡化自動控制系統(tǒng)，并且可以達到很高的精度。 （3） 成本低，體積小。 所以選用可控硅整流調(diào)節(jié)器。 第4章 振動盤的使用和維護 4.1振動盤的使用 振動盤雖然運轉(zhuǎn)安全、使用可靠、操作容易、維護簡單，但實踐證明，一旦出了故障，若不及時停機并予以排除，也會在短時間內(nèi)損壞。因此，工作人員和維護人員需要掌握振動盤的性能，嚴格執(zhí)行操作規(guī)程，做到及時維護，才能保證振動盤長期正常運轉(zhuǎn)。 1. 開機前注意事項 （1）檢查振動盤周圍是否有影響振動的因素，一旦發(fā)現(xiàn)，應立即排除。 （2）檢查振動盤身情況是否正常：所有螺母是否緊固（彈簧緊固螺母尤為重要）；焊縫等有無裂紋等等；振動盤是否放置水平。 （3）檢查各種控制裝置的完整性、靈敏性和可靠性。 （4）檢查出料口和料盤內(nèi)情況是否符合要求。 2. 開機時注意事項 （1）啟動是否正常，啟動時電壓調(diào)整按鈕應調(diào)制0檔。 （2）開機后有無不正常噪音和振動異常現(xiàn)象。 （3）給料狀態(tài)是否均勻、連續(xù)、松散、準確。 3. 運轉(zhuǎn)時注意事項 （1）觀察振動是否正常。 （2）觀察給料是否穩(wěn)定。 （3）檢查螺母有無松動，有無異常噪音。 （4）檢查電磁鐵是否唱過允許溫升。 4振動盤的使用 （1） 接通振動盤的轉(zhuǎn)換開關(guān)，信號燈亮，振動盤接入電網(wǎng)，振動盤啟動后調(diào)節(jié)電壓控制器，便可以調(diào)節(jié)給料量到需要值，并開始穩(wěn)定工作。通常電位器在啟動前都是振幅最小甚至在零工位，然后逐漸增加到需要值，也可以直接在需要值工位啟動，或者在需要值工位停機。新投產(chǎn)的振動盤，工作一段時間后，應再次檢查各個需要緊固的螺母是否緊固。 （2） 向電子秤等定量給料時，可在電氣線路上設計成以時間繼電器控制先進行約80%-95%的大流量粗給料，然后切換為小流量的精給料，直至大道需要值，發(fā)出信號指令，自動停機。 （3） 采用在料盤設置傳感器，在料空或者假空料停機時，及時發(fā)出料空信號。 4.2振動盤的常見故障 振動盤作為作為工業(yè)自動化中進行自動化排序，然后自動化加工裝配的必備品，有著十分廣泛的應用。當振動盤發(fā)生故障時必然會影響工作效率。 振動盤常見故障不工作的原因可能有： 1.電源電壓不足 2.線圈燒斷 3.控制器保險絲燒斷 4.線圈與骨架間隙過小或過大 5.有零件卡在線圈與骨架間 6.振動盤與控制器間的連線斷裂 7.振動盤抵住硬物，頂盤或底盤碰到其他設備 振動盤常見振動乏力或過慢，零星地或不規(guī)則地送料，可能是由于： 1. 彈簧斷裂 2.電網(wǎng)波動 3.機器節(jié)奏過快導致零件從振盤滑落。 4.臺面不水平 5.盤與底座緊固螺絲不緊或位置不對。 6.線圈氣隙應盡可能小 7.盤內(nèi)有雜物 8.控制器需要重新調(diào)整以適應電網(wǎng)波動。 9.底板過薄 10.零件問題：超差、彎曲、含油等 11.安裝臺面有缺陷，缺少硬度。如果懸吊于設備臺面，會造成振動過弱，臺面厚度應該至少達到1-1/2"，這樣才不會吸振，圓柱式撐腳必須配備三角支撐片。 12.底盤調(diào)整不當 13.物料變更，應當重新修整盤面并重調(diào)底盤 14.零件過多 4.3振動盤的維護 1.在振動盤投入運轉(zhuǎn)的第一周內(nèi)，所有的緊固裝置都必須重新擰緊。若電源裝置在工作周期內(nèi)有變化，則電磁鐵與銜鐵之間氣隙需要重新調(diào)整。 在投入運轉(zhuǎn)的第二周內(nèi)，必須重復檢查2-3次，以后則定期進行周期性的重復檢查. 2. 振動盤在運行時，鐵芯與銜鐵不得有碰撞，長期碰撞將會使鐵芯、銜鐵、線圈以及其他機件損壞。發(fā)現(xiàn)碰撞現(xiàn)象應及時調(diào)節(jié)電位器降低電流，直到不碰撞為止。 3. 在運行中，如發(fā)現(xiàn)噪聲突然增大或者有尖叫聲，應及時檢查鐵芯是否發(fā)生碰撞，板彈簧是否斷裂。更換板彈簧時，所更換的新彈簧必須與原彈簧規(guī)格一致。 4. 在運行中，不允許以超過運送物料的能力所需要的振動強度進行振動，以免造成機件損壞。 5. 振動盤在無負荷狀態(tài)下，不要長期以最大振幅運行。 第5章 推料裝置和料倉的氣缸選擇 5.1氣壓傳動的優(yōu)缺點 氣壓傳動，是以壓縮空氣為工作介質(zhì)進行能量傳遞和信號傳遞的一門技術(shù)。氣壓傳動的工作原理是利用空壓機把電動機或其它原動機輸出的機械能轉(zhuǎn)換為空氣的壓力能，然后在控制元件的作用下，通過執(zhí)行元件把壓力能轉(zhuǎn)換為直線運動或回轉(zhuǎn)運動形式的機械能，從而完成各種動作，并對外做功。由此可知，氣壓傳動系統(tǒng)和液壓傳動系統(tǒng)類似，也是由四部分組成的，它們是： (1) 氣源裝置 是獲得壓縮空氣的裝置。其主體部分是空氣壓縮機，它將原動機供給的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的壓力能； (2)控制元件 是用來控制壓縮空氣的壓力、流量和流動方向的，以便使執(zhí)行機構(gòu)完成預定的工作循環(huán)，它包括各種壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥等； (3)執(zhí)行元件 是將氣體的壓力能轉(zhuǎn)換成機械能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。它包括實現(xiàn)直線往復運動的氣缸和實現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運動或擺動的氣馬達或擺動馬在等； (4)輔助元件 是保證壓縮空氣的凈化、元件的潤滑、元件間的連接及消聲等所必須的，它包括過濾器、油霧器、管接頭及消聲器等。 二、氣壓傳動的優(yōu)缺點 氣動技術(shù)在國外發(fā)展很快，在國內(nèi)也被廣泛應用于機械、電子、輕工、紡織、食品、醫(yī)藥、包裝、冶金、石化、航空、交通運輸?shù)雀鱾€工業(yè)部門。氣動機械手、組合機床、加工中心、生產(chǎn)自動線、自動檢測和實驗裝置等已大量涌現(xiàn)，它們在提高生產(chǎn)效率、自動化程度、產(chǎn)品質(zhì)量、工作可靠性和實現(xiàn)特殊工藝等方面顯示出極大的優(yōu)越性。這主要是因為氣壓傳動與機械、電氣、液壓傳動相比有以下特點。 1、氣壓傳動的優(yōu)點 (1)工作介質(zhì)是空氣，與液壓油相比可節(jié)約能源，而且取之不盡、用之不竭。氣體不易堵塞流動通道，用之后可將其隨時排人大氣中，不污染環(huán)境； (2)空氣的特性受溫度影響小。在高溫下能可靠地工作，不會發(fā)生燃燒或爆炸。且溫度變化時，對空氣的粘度影響極小，故不會影響傳動性能； (3)空氣的粘度很小(約為液壓油的萬分之一)，所以流動阻力小，在管道中流動的壓力損失較小，所以便于集中供應和遠距離輸送； (4)相對液壓傳動而言，氣動動作迅速、反應快，一般只需0．02～0．3s就可達到工作壓力和速度。液壓油在管路中流動速度一般為1～5m／s，而氣體的流速最小也大于10m／s，有時甚至達到音速，排氣時還達到超音速； (5)氣體壓力具有較強的自保持能力，即使壓縮機停機，關(guān)閉氣閥，但裝置中仍然可以維持一個穩(wěn)定的壓力。液壓系統(tǒng)要保持壓力，一般需要能源泵繼續(xù)工作或另加蓄能器，而氣體通過自身的膨脹性來維持承載缸的壓力不變； (6)氣動元件可靠性高、壽命長。電氣元件可運行百萬次，而氣動元件可運行2000～4000萬次； (7)工作環(huán)境適應性好，特別是在易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射、振動等惡劣環(huán)境中，比液壓、電子、電氣傳動和控制優(yōu)越； (8)氣動裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低，維護方便，過載能自動保護。 2、氣壓傳動的缺點 (1)由于空氣的可壓縮性較大，氣動裝置的動作穩(wěn)定性較差，外載變化時，對工作速度的影響較大； (2)由于工作壓力低，氣動裝置的輸出力或力矩受到限制。在結(jié)構(gòu)尺寸相同的情況下，氣壓傳動裝置比液壓傳動裝置輸出的力要小得多。氣壓傳動裝置的輸出力不宜大于10—40kN； (3)氣動裝置中的信號傳動速度比光、電控制速度慢，所以不宜用于信號傳遞速度要求十分高的復雜線路中。同時實現(xiàn)生產(chǎn)過程的遙控也比較困難，但對一般的機械設備，氣動信號的傳遞速度是能滿足工作要求的； (4)噪聲較大，尤其是在超音速排氣時要加消聲器。 (5)由于空氣具有可壓縮性，因此工作速度穩(wěn)定性稍差。但采用氣液聯(lián)動裝置會得到較滿意的效果。 (6)因工作壓力低（一般為0.31.0MPa），又因結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大，總輸出力不宜大于10～40kN。 (7)氣動裝置中的氣信號傳遞速度在聲速以內(nèi)比電子及光速慢，因此，氣動控制系統(tǒng)不宜用于元件級數(shù)過多的復雜回路。 氣動技術(shù)發(fā)展趨勢 社會需求永遠是推動技術(shù)發(fā)展的動力，降低能耗，提高效率，適應環(huán)保需求，機電一體化，高可靠性等是氣壓氣動技術(shù)繼續(xù)努力的永恒目標，也是氣壓氣動產(chǎn)品參與市場競爭是否取勝的關(guān)鍵。 由于氣壓技術(shù)廣泛應用了高技術(shù)成果，如自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、磨擦磨損技術(shù)、可靠性技術(shù)及新工藝和新材料，使傳統(tǒng)技術(shù)有了新的發(fā)展，也使液壓系統(tǒng)和元件的質(zhì)量、水平有一定的提高。盡管如此，走向二十一世紀的氣壓技術(shù)不可能有驚人的技術(shù)突破，應當主要靠現(xiàn)有技術(shù)的改進和擴展，不斷擴大其應用領(lǐng)域以滿足未來的要求。 3.2氣缸的選擇 氣缸的選擇步驟如下： 1.選擇缸徑 2.預選行程 3.選擇磁性開關(guān) 4.選擇安裝方式 5.選擇其他附件 本設計中選擇的氣缸型號為SMC CM2L25 50 和 SMC CM2L25 100 如圖所示： 圖5-1 實物圖如下： 圖5-2 結(jié) 論 經(jīng)過以上的分析和計算，確定了軸套雙面自動切端面倒角機——自動上料裝置的基本機構(gòu)。最終根據(jù)設計圖進行加工以及制造，可以按照一定的速度進行給料。 自動上料裝置分成三部分： 1. 料倉裝置。用來儲存物料，主要有料倉、氣缸以及支架構(gòu)成。 2. 振動盤。對物料進行定向、選擇，以及自動上料，主要由料盤、上底座、銜鐵、電磁鐵、板彈簧以及下底座構(gòu)成。 3. 推料裝置。把物料推送到夾具中，來完成最后的上料過程。主要由氣缸、推桿以及底座構(gòu)成。 致 謝 首先，我要感謝重慶理工大學對我四年的培養(yǎng)，讓我學到了許許多多的知識，感謝各位老師在這四年里對我的關(guān)懷與照顧，在此致以我深深的謝意。 本論文從選題到最后定稿成文，本校羅宏老師一直給予了悉心指導，羅老師那種嚴謹求實的作風，廣博深邃的洞察力，孜孜不倦的開拓精神和敬業(yè)精神令我深受啟迪和教益，謹向我的指導老師羅宏老師致以深深的謝意。 我國古代有句成語叫做“管中窺豹，略見一斑”，本文也正是從實際生產(chǎn)需求出發(fā)，代表了這個年代對機械設備的一種需求。但是，由于本人水平有限，在理論的描述、資料的運用等方面難免有不當、不深，不周之處，有些觀點也尚欠成熟，敬請各位老師批評指正。 最后，我還要向所有曾經(jīng)幫助過我的同學和朋友們致敬。你們的鼓勵和幫助永遠是我前進的動力。 參 考 文 獻 [1] 成大先.《機械設計手冊》1-3卷.2002年 化學工業(yè)出版社 [2] 張佩勤.《自動裝配與柔性裝配技術(shù)》.1998年 機械工業(yè)出版社 [3] 杰弗里布思羅伊德.《裝配自動化與產(chǎn)品設計》（第2版）.2009年 機械工業(yè)出版社 [4] 裘愉.《組合機床》.1995年 機械工業(yè)出版社 [5] 關(guān)慧貞.《機械制造裝備設計》.2010年 機械工業(yè)出版社 [6] 楊裕根.《現(xiàn)代工程圖學》.2008年 北京郵電大學出版社 [7] 電磁振動給料編寫組.《電磁振動給料機》.1972年 機械工業(yè)出版社 [8] 楊曙東.《液壓傳動與氣壓傳動》（第三版）.2007年 華中科技大學出版社 31