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摘 要
自動打標機上下料機構(gòu)有著很多應用領域，比如零件，管件，鈑金，包裝，法蘭等。自動上下料機構(gòu)同樣有著很多優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，容易控制，自動化程度高，生產(chǎn)效率高，這使得上下料過程平穩(wěn)高效，并且后期投入的維護費用很少。打標機自動上下料機構(gòu)主要的基本工作原理是要把需要打標的產(chǎn)品通過吸力吸住產(chǎn)品，再通過滑臺機構(gòu)將產(chǎn)品運送到傳送帶上，最終完成自動上料任務。然后通過十字滑臺機構(gòu)在指定平面內(nèi)的運動實現(xiàn)自動下料任務。當然，整個過程的自動化少不了控制系統(tǒng)的參與，共有5個基本控制塊和兩個單元控制塊，以及最后一個總體的控制系統(tǒng)組成。它們相輔相形互相配功能合，最終實現(xiàn)了上下料機構(gòu)的自動化。
在這次的自動打標機的上下料機構(gòu)設計中，最重要的是將從機構(gòu)的運動，機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，以及自動化控制的方向來分析研究，以此來設計出符合生產(chǎn)要求的好產(chǎn)品。
關鍵詞：自動化控制；上下料機構(gòu)；工業(yè)生產(chǎn)。
Abstract
Automatic marking machine feeding mechanism has a lot of application areas, such as parts, pipe fittings, sheet metal, packaging, flanges, etc. Automatic feeding mechanism also has many advantages: simple structure, easy control, high automation, high production efficiency, which makes the process of feeding and feeding process is stable and efficient, and the latter part of the cost of maintenance is very little. Play standard machine automatic feeding mechanism mainly the basic working principle is to need marking products by suction Xizhu products, and then through a slide mechanism will transport products to the conveyor belt, the final completion of the automatic feeding task. And then through the cross slide mechanism to realize the automatic blanking task in the specified movement in a plane. Of course, the automation of the whole process can not be involved in the control system, a total of 5 basic control blocks and two unit control blocks, as well as the final overall control system. They complement each other in coordination function, finally realizes the automatic loading and unloading mechanism.
In the automatic label machine feeding mechanism design, the most important is the will from the motion of the mechanism, organization structure, and automatic control of the direction to analysis and research, in order to meet the design requirements of the production of good products.
Key words: automatic control; up and down material mechanism; industrial production.
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目 錄
摘 要 III
Abstract IV
第一章 緒論 1
第二章 4
2.1設計的題目:自動打標機的上下料機構(gòu) 4
2.2上下料機構(gòu)的功能要求及其工作原理 4
2.3數(shù)據(jù)以及相關設計的要求 4
第三章 自動上料機構(gòu)的功能原理設計 5
3.1實現(xiàn)功能的原理方法 5
3.2功能原理優(yōu)缺點的相互比較 6
3.3執(zhí)行機構(gòu)的型式分析 6
第四章 上料機構(gòu)運動規(guī)律的總結(jié)與設計 13
4.1功能分析 13
4.2上下料機構(gòu)的動作過程 13
第五章 具體方案的確定和設計 15
5.1滑臺機構(gòu) 15
5.2氣動升降裝置 18
5.3傳送帶 19
5.4吸盤裝置 20
第六章 自動下料機構(gòu)的功能原理設計 24
6.1功能原理設計 24
6.2十字滑臺的組成結(jié)構(gòu) 25
第七章 自動上下料機構(gòu)的總體控制原理 29
結(jié)論 31
參考文獻 32
致謝 33
II
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41
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第一章 緒論
信息時代的來臨改變了產(chǎn)品的生產(chǎn)方式和效率，但制造業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)的地位依然屹立不倒。而現(xiàn)在企業(yè)的生產(chǎn)過程中會遇到很多設備很多零件，它們各式各樣種類繁多，如果沒有一個準確的標識實在是非常不利于企業(yè)生產(chǎn)的管理和產(chǎn)品的使用。所以，為了準確的識別這些成品零件的信息，非常有必要在產(chǎn)品上打上標記等相關字符，就可以很方便的管理和使用比如汽車發(fā)動機的銘牌號，也是打的一種鋼印。作為配套的設施，自動上下料機構(gòu)應運而生。早在上個世紀產(chǎn)品上下料機構(gòu)就已經(jīng)進入到了工業(yè)生產(chǎn)之中。早期的產(chǎn)品上下料機構(gòu)大多需要人工擺放、人工下料等操作，這樣一來需要做大量的人力工作，而且有很多幾乎是重復的。這樣的打上下料方法速度慢，效率非常的低，而且特殊產(chǎn)品生產(chǎn)情況華下還會有危險。做完之后產(chǎn)品的質(zhì)量也很難控制，并且只能做相對簡單的產(chǎn)品生產(chǎn)，假如遇見了精度要求很高的情況，人工是很難完成的，遠遠滿足不了現(xiàn)代化的生產(chǎn)要求。
但是，隨著電子技術(shù)，自動控制技術(shù)等先進技術(shù)的發(fā)展與成熟，在大批量的現(xiàn)代化實際生產(chǎn)中，自動化上下料機構(gòu)也逐步的應用于實際生產(chǎn)當中，也漸漸替代了人工生產(chǎn)，是現(xiàn)在企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的最主要的方式之一。
社會在進步，科學技術(shù)亦在不斷的發(fā)展，無論工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸，還是通信、宇航等各個高新領域，自動化設備和生產(chǎn)線現(xiàn)在也是隨處可見。其起到的作用扮演的角色也越來越重要，此外自動化生產(chǎn)把工人從繁重的人工體力勞動中解放出來。人類在工業(yè)生產(chǎn)的活動過程中，發(fā)明和創(chuàng)造了各式各樣的生產(chǎn)工具，用于代替人力完成各種各樣的生產(chǎn)勞動。這亦使得機器與人類組成了一個被現(xiàn)代人稱為“人機”的系統(tǒng)。對于不同的系統(tǒng)不同的生產(chǎn)方式我們也都有了很熟悉的認知，也了解它們在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中體現(xiàn)出來的特點和它們本身所體現(xiàn)出來的特點。那么，自動化機械結(jié)構(gòu)與組成又有什么各自的特點呢？首先，我們來來研究分析“人機”系統(tǒng)完成生產(chǎn)任務的這個過程，一般由下列的一些基本流程組成：第一，將待加工產(chǎn)品送、放在機器的加工位置；第二，將在產(chǎn)品定位、夾緊；第三，啟動機器；第四，將在產(chǎn)品引向機器的執(zhí)行機構(gòu)，或這將機器的執(zhí)行機構(gòu)引向待加工產(chǎn)品；第五，機器進行加工；第六，加工完成后，使在待加工產(chǎn)品或工具退出接觸；第七，下料加工后的產(chǎn)品并送至指定位置。
由于在生產(chǎn)的產(chǎn)品的不同，所用的生產(chǎn)的方式不同，甚至產(chǎn)品相同生產(chǎn)方式也相同，但是生產(chǎn)的量不同，有的大批量有的小批量，它們的步驟也有可能不一樣，這是根據(jù)產(chǎn)品和企業(yè)的實際情況來決定的。
這些基本的步驟，有的是需要人工完成，有的是靠機器完成的。隨著社會的進步和技術(shù)的成熟以及高效率的要求，自動化是產(chǎn)品生產(chǎn)的大勢所趨，人力參與度必將越來越少。當機器在工作的過程中幾乎沒有人工參與的時候，那么這樣的機器就實現(xiàn)了“自動化”生產(chǎn)。故其在沒有人力資源或者很少的人力參與產(chǎn)品生產(chǎn)過程的情況下，設備可以根據(jù)之前的設定自動完成要求的生產(chǎn)過程，而且還可以實現(xiàn)循環(huán)生產(chǎn)的機器設備，被稱其為自動化設備。這個過程也不是完全沒有人力參與其中，在設備保養(yǎng)和生產(chǎn)的開始和結(jié)束的過程中，還是有人工的參與，只不過相對于整個產(chǎn)品的過程而言，人力參與度可以忽略不計，絕大多數(shù)是由設備自動完成的。在每一次工作的過程，首先需要人工將加工過程中所需要的物料批量的送入到料倉裝置之中。生產(chǎn)設備啟動后，首先自動上料機構(gòu)把產(chǎn)品自動上料，然后根據(jù)要求進行產(chǎn)品加工；加工完成后，產(chǎn)品自動退出；這時自動下料機構(gòu)就開始工作，將產(chǎn)品自動下料到要求上指定的位置并有規(guī)則的放置好，這就是一個產(chǎn)品上下料和加工的全部過程。然后根據(jù)周期性，下面的生產(chǎn)過程和前面的動作一樣。
從以上對自動裝備的定義可知，自動機械是一個相對的概念。因而在“人機”系統(tǒng)中，要是人參與的程度高，則機器的自動化程度低；相反的，則機器的自動化程度高。所以現(xiàn)在的產(chǎn)品生產(chǎn)總是離不開自動化的影子，這是社會發(fā)展的必然結(jié)果和要求，我們也要順應時代的潮流，不斷的改善自己保持自己的先進性和創(chuàng)造性。
自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)是依照產(chǎn)品加工工藝過程，總的來說包括軟件和硬件，也就是控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)。在自動化生產(chǎn)線上，執(zhí)行機構(gòu)負責執(zhí)行控制系統(tǒng)下達的命令，按照要求進行產(chǎn)品的上料然后加工，最終成為其符合設計要求的成品而下料。在自動線生產(chǎn)的過程中，人力資源很少參與其中，僅有的工作就是為了對機器設備的使用和維護，保證生產(chǎn)設備的順利平穩(wěn)的運行和工作，其他的工作就完全由自動化設備完成。
經(jīng)過幾十年的發(fā)展，機械工業(yè)無論是產(chǎn)業(yè)的規(guī)模企業(yè)的數(shù)量、從業(yè)人員的數(shù)量、工業(yè)的總產(chǎn)值、產(chǎn)品增加值和企業(yè)利潤等，都是有了翻天覆地的變化，令世人矚目。也已經(jīng)成為國家經(jīng)濟各行業(yè)技術(shù)裝備的最為重要的保障，以及拉動經(jīng)濟社會快速發(fā)展的主要動力。經(jīng)過多年的持續(xù)高速發(fā)展，使得機械制造工業(yè)在國家經(jīng)濟社會發(fā)展中的地位作用也越來越重要。
經(jīng)過幾十年的快速發(fā)展和提升，我們的機械制造水平進步很大，同時潛力也很大。雖然和一些老牌的發(fā)達歐美和日本等國家還有很大的差距，但差距經(jīng)過我們的努力也是在越來越小了。作為世界上最大的發(fā)展中國家，和世界上獨一無二的制造大國，中國制造的水平在逐步對的提高，對世界的影響也越來越廣泛，雖然還有很多路要走，但前途是明朗和光明的。相信經(jīng)過國人的努力，本世紀中葉，中國機械制造，天下無敵。
當然我們目前面對的問題還是很多的。比如我們的制造業(yè)大而不精，同時效率低能耗高。制造業(yè)體量很大，世界數(shù)一數(shù)二，但是產(chǎn)品科技量含金量不夠，不僅和歐美日本發(fā)達國家沒法比，就是和臺灣和韓國相比，也是有些許差距的。對目前的所表現(xiàn)出來的具體的情況，故我們應該從以下幾方面著手來發(fā)展我們潛力無窮的制造業(yè)：
首先要注重人才培養(yǎng)。21世紀人才最重要這句話人人都知道，其實何止是21世紀呢，人才無論何時何地對國家而言都是最重要的。制造業(yè)是個龐大的系統(tǒng)，需要各式各樣的人才最為后盾。其實不僅是制造業(yè)，各行各業(yè)都離不開人才，培養(yǎng)具有創(chuàng)造性創(chuàng)新性的人才，是世界發(fā)展的潮流是大勢所趨。
其次就是提供足夠的資金。國家離不開人才，企業(yè)離不開資金，企業(yè)沒有資金就留不住人才。國家可以為企業(yè)提供資金支持，讓企業(yè)有更大的發(fā)展空間和發(fā)展可能。
最后就是制度上提供保障和便利。在稅收方面和補貼方面可以提供力所能及的優(yōu)惠和支持。如此這樣，相信在不久的將來我們的制造水平定將有質(zhì)的飛躍，相信其在世界制造業(yè)所站的地位也會越來越重要！
第二章
第二章
2.1設計的題目:自動打標機的上下料機構(gòu)
2.2上下料機構(gòu)的功能要求及其工作原理
自動打標機就是按照要求在產(chǎn)品上面打印出所需要的印跡。而上下料機構(gòu)就是在打標前將產(chǎn)品上料和打標后將產(chǎn)品下料的裝置，下圖是一個簡化的自動打標機及其上下料機構(gòu)的工作示意圖，產(chǎn)品由輸送帶運送到推送頭的前端。接著上料機構(gòu)需要把產(chǎn)品推放到指定要求的位置，以此為下面的打標過程做好準備。待產(chǎn)品打標完成之后，自動下料機構(gòu)把加工完的產(chǎn)品下料到指定的料倉里并整齊的擺放好。至此，產(chǎn)品一個周期的生產(chǎn)任務全部完成。
2.3數(shù)據(jù)以及相關設計的要求
1． 長200mm ， 寬200mm， 高100mm 。
2． 生產(chǎn)率10件/min。
3． 打標頭與產(chǎn)品接觸的時候，要求1秒的時間間歇。
4． 壓力500N，以此來保證產(chǎn)品的印跡清晰。
第三章
第三章 自動上料機構(gòu)的功能原理設計
3.1實現(xiàn)功能的原理方法：
氣吸原理：
圖3.1
其工作的原理是：在吸盤壓到被吸的物體之后，此時吸盤內(nèi)部的空氣會被真空泵由吸盤上面的管路抽走，使得吸盤內(nèi)部的氣壓狀態(tài)為真空的狀態(tài)。而吸盤外部的大氣壓力把吸盤穩(wěn)定的壓在被吸物體上面，幾乎形成了一個整體，從而實現(xiàn)共同的運動。
摩擦傳動原理：
圖3.2
工作的原理：摩擦輪傳動是指兩個相互緊壓的滾輪，接觸面所產(chǎn)生的摩擦力被用來傳遞力，以此來實現(xiàn)物體的運動的。
工作原理：一個物體靜止不動，施加一個推力促使該物體實現(xiàn)運動。
3.2功能原理優(yōu)缺點的相互比較
通過分析比較可以得知，氣吸對物體表面平整度與光滑度的要求非常高，因為一旦出現(xiàn)有凸凹的情況就很難做到一個真空的環(huán)境，從而不可能實現(xiàn)吸附的傳動目的，此外氣吸是需要外加氣體以及動力的，比較繁雜。
滾子摩擦傳動的結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲較低，過載的時候也可能產(chǎn)生打滑現(xiàn)象（打滑也可以保護設備中的重要零部件，防止損壞），此外傳動比是比較容易調(diào)節(jié)的，調(diào)節(jié)的范圍也很廣泛，可以實現(xiàn)無極變速的功能要求。但是，工作的過程也有打滑的現(xiàn)象，它的工作精度就會相應的受到影響，相率也相應的有所降低。此外，它的結(jié)構(gòu)尺寸往往較大，在負載也不小的情況下，往往使行程的可控制性降低。
由于工藝運動的要求和線路特點，采用推括的方法原理工作可靠，效率較高，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。
3.3執(zhí)行機構(gòu)的型式分析
3.3.1執(zhí)行機構(gòu)型式設計的原則
1滿足上下料機構(gòu)的工藝動作和運動要求。
2盡量簡化相應的運動鏈，優(yōu)先考慮采用最為簡單的機構(gòu)。
3盡量減小機構(gòu)的尺寸。
4合理選擇運動副的形式。
5考慮動力源的形式。
6使上下料機構(gòu)具有良好的傳動條件和充足的動力特性。
7使生產(chǎn)設備具備調(diào)節(jié)相應運動參數(shù)的能力。
8保證機械的安全運轉(zhuǎn)與產(chǎn)品生產(chǎn)。
3.3.2機構(gòu)的選型
為了實現(xiàn)自動打標和自動上下料功能，可將功能分解為如下的三個分功能：
1. 上料功能 2．打標功能 3．下料功能
其中上料功能和下料功能是本次畢業(yè)設計的主要內(nèi)容，但需要注意的是：上料和下料的同時也需要和打標機進行配合，如此才能完成自動打標和自動上下料的完整的生產(chǎn)過程。
功能分解圖：
自動打標機及上下料機構(gòu)
自動上料功能
自動下料功能
自動打標功能
圖3.3
方案的比較與選擇
方案一:
圖3.4
機構(gòu)特點：上料和打標都采用了凸輪連桿機構(gòu)。
優(yōu)點：機構(gòu)簡單，方便制造，成本較低。
缺點：打標時會產(chǎn)生相應的慣性，此外機構(gòu)使用同一個凸輪的，這些情況會導致定位的精度不怎么準確。另外凸輪的制造的難度還是不小的，在使用的過程中磨損現(xiàn)象也很普遍。假如僅僅是為了保證一定的耐磨性，而選用其他耐磨的材料制造凸輪的話，制造成本是挺大的，性價比較低。
方案二:
圖3.5
機構(gòu)特點：上料采用6桿機構(gòu)， 打標和下料采用凸輪連桿機構(gòu)。
優(yōu)點：機構(gòu)傳動路線較短，印章的打標精度相對較高。
缺點：這種情況的對配合的要求還是不低的，如果用同一個凸輪來實現(xiàn)打標和下料的雙重功能，那么其結(jié)果是對凸輪的要求就會很高。同理，如果一個凸輪同時運行兩個桿件的話，那么桿件的合理的分布設置就會有很高的難度，從而對桿件強度的要求往往也不會很低的。最后一點，機構(gòu)中所需的桿件的挺復雜，不是很容易的制造出來，就算可以制造出來，價格往往也會不低的。
方案三:
圖3.6
機構(gòu)特點：上料所采用的是多桿機構(gòu)，應用皮帶實現(xiàn)下料的功能。
優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單易于制造，很便宜很經(jīng)濟。
缺點：此方案是這幾種方案中，配合要求最高的一個。并且對上料裝置的擺放與類型的選擇造成很大的困擾，很難實現(xiàn)批量的產(chǎn)品生產(chǎn)，人工操作的比重占了很大的一部分，所以其效率不高。
方案四：
圖3.7
機構(gòu)特點：上料的過程采用的是曲柄滑塊的機構(gòu)，產(chǎn)品的下料使用槽輪機構(gòu)來實現(xiàn)。
優(yōu)點：槽輪的具備間歇運動的特點，產(chǎn)品的加工效果比較好。此外機構(gòu)連續(xù)性強，運作相對比較的穩(wěn)定。
缺點：上料時的產(chǎn)品是人力來實現(xiàn)的，自動化程度低，效率自然而然就不高，另外人工的精度相對較低，不符合產(chǎn)品自動化加工的生產(chǎn)要求。另外，槽輪機構(gòu)的加工也不是很容易就可以實現(xiàn)的，并且在生產(chǎn)過程中存在剛性沖擊的問題。
方案五：
圖3.8
機構(gòu)特點：上料和下料均使用機械手結(jié)構(gòu)。
優(yōu)點：自動化程度高，受人為因素較小，定位準確，工作過程穩(wěn)定，應用靈活，所以它的工作效率很高。
缺點：機械手結(jié)構(gòu)復雜，制造較難，保養(yǎng)繁瑣，維修不便，所以它的使用成本和后期保養(yǎng)成本都很大，被大規(guī)模裝備使用不太現(xiàn)實。
最終選擇方案：
圖3.9
該機的機械部分主要由： 1. 氣壓升降裝置2. 吸盤機構(gòu)3. 滑臺等運動機構(gòu)組成4.輸送帶機構(gòu)5.機構(gòu)支架等。
該裝置如圖所示，其工作過程也很并不復雜，但完全能夠滿足自動化生產(chǎn)的要求，所以效率也很高的。其簡要的工作過程是：首先是產(chǎn)品的提升過程。在工作時，需要上料機構(gòu)垂直提升產(chǎn)品，從而完成保持產(chǎn)品在一個穩(wěn)定的高度，從而為下面的吸盤的吸取做好準備?？梢詺鈮貉b置等來實現(xiàn)。其次是產(chǎn)品被吸盤吸附的過程。當上料機構(gòu)的推送過程達到一定位置的時候，吸盤開始了吸附產(chǎn)品的過程。接著是水平運動過程。當字盤機構(gòu)完成推產(chǎn)品的吸附，滑臺機構(gòu)就開始水平運動，使產(chǎn)品被送到傳送帶的上方。然后是吸盤釋放產(chǎn)品過程。產(chǎn)品被送到輸送帶上面之后，吸盤釋放產(chǎn)品，使產(chǎn)品落在輸送帶上。最后是產(chǎn)品的傳送過程。產(chǎn)品在傳送帶上被送到指定的地方，從而完成了產(chǎn)品的上料過程。這是一個周期的全部內(nèi)容，下面的動作就按照這個循環(huán)周而復始的進行。
選擇該上料裝置的主要原因，也就是該裝置的優(yōu)點可以總結(jié)為以下幾點：能夠?qū)崿F(xiàn)自動化生產(chǎn)，避免了人工的參與，提高了生產(chǎn)效率。本機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小且容易制造，可操作可實現(xiàn)性強。成本較低，效率較高，裝置總體的性價比比較有優(yōu)勢?？偨Y(jié)該裝置的特點，我們可以看出本裝置完全符合生產(chǎn)要求，這也正好是我們?yōu)楹芜x擇該上料裝置的主要原因。
第四章 上料機構(gòu)運動規(guī)律的總結(jié)與設計
第四章 上料機構(gòu)運動規(guī)律的總結(jié)與設計
4.1功能分析
自動上料機構(gòu)工作過程：
1 料倉底座的氣壓裝置將保持一定高度。
2 吸盤吸取產(chǎn)品。
3滑臺機構(gòu)把產(chǎn)品送到傳送帶上方。
4吸盤釋放產(chǎn)品，產(chǎn)品落在傳送帶上。
5輸送帶將產(chǎn)品輸送，完成上料全部過程。
自動上下料機構(gòu)的傳動系統(tǒng)，是由若干個傳動鏈組成的，通過各個傳動鏈將原動機的運動形式轉(zhuǎn)變成為執(zhí)行機構(gòu)所需要的運動形式。傳動方案我們確定了之后，而且要開始進行傳動鏈的設計，那么執(zhí)行機構(gòu)和原動機的運動的參數(shù)此時就應該確定了。這些運動參數(shù)是設計自動機械機構(gòu)的原始運動形式和參數(shù)。不同的運動形式對應有著不同的運動參數(shù)。在上下料機構(gòu)的運動形式中，我們平時最為常見的有回轉(zhuǎn)和直線兩種運動方式。這也是平時很復雜的運動通常分解成的兩種運動方式了。
為了實現(xiàn)上下料機構(gòu)的自動上下料的運動功能，可由凸輪，連桿，導軌，滑塊，支架共同配合，實現(xiàn)產(chǎn)品的自動上下料，同時還要滿足與打標機有一秒的時間接觸，以及產(chǎn)品的生產(chǎn)效率為每分鐘10件的具體要求。
4.2上下料機構(gòu)的動作過程
（1）產(chǎn)品的提升過程。在工作時，需要上料機構(gòu)垂直提升產(chǎn)品，從而完成保持產(chǎn)品在一個穩(wěn)定的高度，從而為下面的吸盤的吸取做好準備。可以氣壓裝置等來實現(xiàn)。
（2）產(chǎn)品被吸盤吸附的過程。當上料機構(gòu)的推送過程達到一定位置的時候，吸盤開始了吸附產(chǎn)品的過程。
(3)水平運動過程。當字盤機構(gòu)完成推產(chǎn)品的吸附，滑臺機構(gòu)就開始水平運動，使產(chǎn)品被送到傳送帶的上方。
（4）吸盤釋放產(chǎn)品過程。產(chǎn)品被送到輸送帶上面之后，吸盤釋放產(chǎn)品，使產(chǎn)品落在輸送帶上。
（5）產(chǎn)品的傳送過程。產(chǎn)品在傳送帶上被送到指定的地方，從而完成了產(chǎn)品的上料過程
4.3上料機構(gòu)的動作過程簡圖
圖4.1
第五章 具體方案的確定和設計
第五章 具體方案的確定和設計
5.1滑臺機構(gòu)
1、實現(xiàn)上料功能的機構(gòu)是氣壓升降裝置和吸盤裝置以及支架和傳送帶相互配合來共同完成的。其中支架上的滑臺機構(gòu)是連接吸盤實現(xiàn)平移的核心部件，是設計中最重要的地方。
2、實現(xiàn)下料任務的自動下料機構(gòu)是有兩個滑臺機構(gòu)組成的十字滑臺機構(gòu)，此機構(gòu)可以在指定的平面內(nèi)運動，實現(xiàn)自動下料的功能。
3、按照工藝的動作要求擬定運動循環(huán)圖。
4、送料夾緊機構(gòu)、和輸出機構(gòu)型號的選擇。
5、本設計運動方案的確定前應該考慮多種方案，盡量提供多種可能性。然后進行方案的對比，最后用較優(yōu)的方案作為最終的選擇方案。
6、根據(jù)選定的執(zhí)行機構(gòu)的運動形式及其運動參數(shù)，以此來確定機械傳動扽最終的方案，最后還要畫出具體的傳動方案圖紙。
7、也要對機械傳動系統(tǒng)以及執(zhí)行機構(gòu)用得到的尺寸進行必要的核實計算。
8、系統(tǒng)機械運動方案簡圖按照要求進行繪制。
9、對執(zhí)行機構(gòu)進行必要的運動分析。
10、傳動機構(gòu)的比較與選擇：
機械系統(tǒng)中，傳動機構(gòu)就像介質(zhì)一樣傳遞著力和運動形式，起到了中介的作用，也是機械機構(gòu)設計中不可缺少的機構(gòu)。常見的傳動機構(gòu)有很多，主要有：摩擦傳動機構(gòu)，帶輪傳動機構(gòu)以及齒輪傳動機構(gòu)。上述傳動機構(gòu)各自的特點如下：
（1）摩擦傳動：摩擦傳動的主要原理是通過兩構(gòu)件之間的摩擦力來傳遞力和運動的。它的主要優(yōu)點是機構(gòu)簡單制造方便，亦可以實現(xiàn)無級變速。同時，在發(fā)生過載情況的時候，兩輪間會發(fā)生打滑現(xiàn)象，起到了過載保護的效果，避免了不必要的麻煩和損壞。但是，這種傳動也有很大的缺點，那就是傳動的不精確。同時，兩輪在工作過程中始終是處在壓緊的狀態(tài)下（傳動要有一定要求的摩擦力的），故兩個輪子非常容易發(fā)生疲勞損壞的現(xiàn)象的。此外，傳動的機械效率也是比較低下的。
（2）帶輪傳動：這種傳動主要是通過摩擦力來實現(xiàn)傳動的作用的，其主要優(yōu)點是機構(gòu)非常簡單所以也很造價低廉，工作過程比較平穩(wěn)等等。通常用于兩軸間距離較遠的傳遞方式，此外和摩擦輪轉(zhuǎn)動一樣也有過載保護特性，有效避免過載產(chǎn)生的問題。但是由于不能盡量避免帶與帶輪之間產(chǎn)生的相對滑動的現(xiàn)象，所以它的傳動的精度也是比較低的。還有就是帶與帶輪間需要有滿足要求的摩擦力，這個必會將增加帶輪軸中的壓力，這樣會加大對軸承軸頸的磨損消耗使機械效率大大降低。
（3）齒輪傳動：齒輪傳動在平常生產(chǎn)生活中的應用很是廣泛，大家也會經(jīng)常在生活中看到或者多多少少的接觸到。它所適應的速度和傳遞功率的范圍非常廣，圓周速度能夠達到300mm/S，功率也可以達到1000000KW，并且可以適用于平衡軸、相交軸以及交錯軸之間的傳動。其主要的不足之處是：需要專門的制造設備，其成本相對就比較高；精度低時它的噪聲和震動也是比較大的；不適用于距離較大的傳動形式等等。同樣，齒輪的類型也是非常的多，按照兩齒輪軸線的相對位置以及齒輪線形狀可將其分為： 平行軸齒輪傳動，相交軸圓錐齒輪傳動以及交錯軸齒輪傳動等等。在閉式傳動中，齒輪與軸承全部封閉在剛性箱體的內(nèi)部。外界的雜質(zhì)很難進入其中，所以有著良好潤滑條件和清潔條件，應用因此也是比較廣泛的。而開式齒輪傳動就是完全外露，灰塵和雜物容易落入嚙合區(qū)，雖然可以保證良好的潤滑條件，但是齒輪面容易磨損。半開式齒輪擁有簡單的防護罩，較開式齒輪工作條件改善很多，但是也不可避免有灰塵等雜質(zhì)的落入。所以，開式傳動與半開式傳動多被用于低速傳動和要求不是很高的生產(chǎn)場合。
傳動形式的選擇及其原因：
（1）摩檫傳動的精確性較低，在傳遞的過程中也不是很穩(wěn)定的，故不使用摩擦傳動的方式。
（2）在自動上料和下料的過程中，各機構(gòu)間需要有一定的距離。而使用齒輪帶傳動可以滿足上述的要求，而且傳送帶傳動過程平穩(wěn)，操作使用也很方便。
經(jīng)綜合分析與比較，我們最終選擇絲杠滑臺傳動作為上下料機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)的最終的傳動方式。
圖5.1
導軌
導軌主要設計用來引導物體按照所設置的軌跡運動的機構(gòu)，并且還起到了承重的作用。在機械行業(yè)應用廣泛，機床中也都會有導軌的影子。導軌的種類很多樣式也各式各樣，大小根據(jù)實際生產(chǎn)應用情況也不盡相同。大的能做的很大，小的也可以做的很小，主要就是根據(jù)實際情況來覺得。在此，我們就大致把最常見的導軌舉例給大家，并且大概的介紹它的各自所具備的特點等等，其內(nèi)容如下：
滾動直線導軌及其優(yōu)點：
1)滾動直線導軌副，是指在滑塊與導軌之間加入適當?shù)匿撉?，從而使滑塊與導軌之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦。如此這樣，運動摩擦阻力會明顯的減小，從而使其隨動性變的很好，這樣可以極大的提高數(shù)控系統(tǒng)的回應速度和靈敏度。
2)驅(qū)動功率大幅度下降，只相當于普通機械的十分之一．
3)適應高速直線運動，其瞬時速度比滑動導軌提高約10倍。
4)能實現(xiàn)高定位精度和重復定位精度．
5)能實現(xiàn)無間隙運動，提高機械系統(tǒng)的運動剛度。
6)在成對使用導軌副的時候，有可能會產(chǎn)生“誤差均化效應”。會導致加工精度降低，從而降低了基礎件的制造難度。
7)簡化了機械結(jié)構(gòu)的設計和制造。
滑動導軌及其種類形式：
三角形導軌：該導軌在磨損后可以自動補償，所以他的導向精度較高。它的截面角度的設計，是由載荷大小和導向要求共同決定的，一般情況下為90°。要想增加承載的接觸面積，同時減小比壓，則應該在導軌高度不變的情況下，選用較大頂角的（通常為110°～120°）。而為提高導軌的導向性，則應該使用較小的頂角了（60°）。假如說導軌上在兩個方向上所受到的分力相差很大的話，就應該采用不對稱三角形，這樣可以使力的作用方向盡可能的垂直于導軌面，起到保護導軌的效果。
矩形導軌：優(yōu)點有很多;結(jié)構(gòu)簡單，很容易制造檢驗，修理的話也是很方便的。導軌接觸面比較寬，所以承載力也較大，接觸面的剛度也很高，所以這種應用最廣泛最常見。但它的缺點也很明顯：它的導向精度是沒有三角形導軌高并且磨損后不能自動補償，是需要做相應的調(diào)整的。
燕尾形導軌：燕尾形導軌的調(diào)整夾緊較為簡單方便，而且它的高度小，結(jié)構(gòu)也較為緊湊。但它的摩擦力較大而且剛度較差。主要適用于對運動的速度要求不高，并且受力不是很大的場合。
圓形導軌：容易制作，容易達到配合要求的，但一旦磨損就不可以進行調(diào)整間隙?？梢栽趫A柱表面開鍵槽或加工出平面，以防止回旋轉(zhuǎn)動，但是不能接受很大的扭矩。主要被用于承受軸向載荷的場合。
5.2氣動升降裝置
這里的氣動升降裝置主要起到始終將即將要吸取的產(chǎn)品保持在一個固定的高度的作用，以便于吸盤每次都可以穩(wěn)定無誤的吸取。為了實現(xiàn)這個功能，氣壓裝置要放在料倉的底部，氣壓裝置頂起板材，板材帶著產(chǎn)品上升。
為了實現(xiàn)自動化，就需要對氣壓裝置設置控制器，已達到所需的運動要求。另外，當所有產(chǎn)品都吸取完了之后，氣動裝置應該回到料倉最底層，為下一循環(huán)的工作做好準備。
圖5.2
5.3傳送帶
傳送帶結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，但在上料過程中也起到了重要作用。但要注意的是，本產(chǎn)品打標有時間要求，所以在傳送帶帶速的設計上要和打標的時間配合，滿足生產(chǎn)的要求。
此外，對傳送帶擺放的位置也要和吸盤互相照應，確保吸盤可以準確的將產(chǎn)品放在傳送帶上。當然，傳送帶的高度要適中，即不能太高，以免與吸盤發(fā)生干涉，也不能太低，防止產(chǎn)品落位有大的偏差。
圖5.3
5.4吸盤裝置
上料過程采用真空橡膠吸盤來實現(xiàn)的，如圖。而其吸力來自負壓閥。而負壓閥的結(jié)構(gòu)簡圖我們?nèi)鐖D可見。
圖5.4
圖5.5
氣動原理簡圖：
圖5.6
當壓縮空氣通入負壓閥時，由于產(chǎn)生的流量是不變的，所以當閥孔截面減小時流速會很快的增大。根據(jù)流體力學中的貝努力的方程，我們就可以找出產(chǎn)生負壓的理論依據(jù)：
其中---------流體中某截面上的靜壓能
---------流體中某截面上的動壓能
Z------------流體中某截面上的勢能
C------------常數(shù)
-----------液體的重度
此公式表明，在忽略一些次要因素影響的情況下，流體中任意一截面上的靜壓能，動能與勢能之和為一常數(shù)。在圖5中的截面 I 與截面 Ⅱ中，首先忽略 與 的微小差異。再考慮
因 ?。肌?
所以 ＜
又因 已接近大氣壓，即相對壓力近于0，所以 的相對壓力是負值。即產(chǎn)生一定的真空度。因為產(chǎn)生的空氣壓力是有局限性的（一般工廠通用0.8MPa )，此外管路也有可能不是完全密封的情況，所以有可能得到的負壓還不可以滿足所需的真空狀態(tài)。但是，因為作用于φ120 的吸盤上的吸力可以達到15Kg左右，所以用于一般的產(chǎn)品上料，這樣的吸力完全滿足要求了。特別的，是本機采用吸取上料的前半部分，料倉會撐起支撐起產(chǎn)品，這樣開始吸盤所受的力很少很少，這對于產(chǎn)品的上料平移具有很好的條件支撐。
上料機構(gòu)的負壓也有的是根據(jù)真空泵而產(chǎn)生的，這樣的話雖然吸盤中的真空度能大一些，吸力也更大很多，但成本要增加很多，所以在都可以滿足條件的情況下，真的沒有必要了。
5.5上料機構(gòu)的自動化控制
上料系統(tǒng)要想安全順利有條不絮的進行，除了對硬件的嚴格要求外，對各個機構(gòu)間配合控制系統(tǒng)的軟件要求也很高。具體來說就是：吸盤的控制，滑臺的控制，氣壓上升裝置控制，甚至是傳送帶的帶速控制，這幾個板塊間的自動化控制和它們?yōu)榱烁门浜系目傮w控制。只有這樣，才能滿足井然有序的生產(chǎn)要求，才能，才能實現(xiàn)最大的生產(chǎn)效率。
上料機構(gòu)的自動化控制系統(tǒng)的原理圖：
圖5.7
第六章 自動下料機構(gòu)的功能原理設計
第六章 自動下料機構(gòu)的功能原理設計
6.1功能原理設計
自動下料機構(gòu)的設計相對于自動上料機構(gòu)的設計來說要簡單很多，它的運動的過程也不復雜，就是把已經(jīng)打標好的產(chǎn)品有序的規(guī)律的放入料倉的過程。根據(jù)這個運動過程，我們可以把自動下料機構(gòu)的原理設計大體上分為兩個思路：1.料倉的位置不變，產(chǎn)品落下的軌跡變化；2.產(chǎn)品落下的軌跡固定，料倉的位置按照要求變化。當然，還有兩種位置都發(fā)生變化的方式，但是這個過程復雜，在實際的生產(chǎn)過程中完全沒有必要，所以這個情況，我們在這就不考慮了。
兩種方法的比較：都能實現(xiàn)下料的要求，但比較后我們發(fā)現(xiàn)還是第二種方法更好一點，原因是料倉的體積較大，那么產(chǎn)品的軌跡的位移就很大，而且位移次數(shù)也很多很多，假如料倉有200件產(chǎn)品，那么就需要200的位移。原理說是可以實現(xiàn)的，但太復雜效率也不高，所以我們在這里就選擇了第二種方案了。通俗地講就是讓料倉動起來，這個過程大家都知道是個平面運動的過程，而要實現(xiàn)平面內(nèi)的運動，簡單的來說用兩個方向就可以實現(xiàn)了，那就是橫向和縱向。有了這兩個方向的運動，平面內(nèi)的任何一點都可以到達了。這種方式非常簡單而且容易實現(xiàn)，我們用最常見的十字滑臺就可以了，就能夠滿足自動下料的要求了。
我們把料倉固定放在十字滑臺上，在配上相應的自動控制系統(tǒng)，進而料倉可以在平面內(nèi)運動，從而達到自動下料的要求了。
所以，其自動下料原理的核心結(jié)構(gòu)內(nèi)容即為十字滑臺機構(gòu)，其十字滑臺機構(gòu)如圖所示:
圖6.1
如圖所示，十字滑臺機構(gòu)可以實現(xiàn)在橫向和縱向的運動，進而在整個平面內(nèi)的任何一點都可以實現(xiàn)，在最上層的平臺上加上料倉，就可以實現(xiàn)產(chǎn)品的自動下料的要求了。其原理簡單，構(gòu)造方便，易于實現(xiàn)，是我們最終選擇這種方案的充分理由。
6.2十字滑臺的組成結(jié)構(gòu)
十字滑臺機構(gòu)主要由底座，電機座，線軌跡，滑臺面，軸承座，絲桿等等組成。
其構(gòu)成如下圖所示：
圖6.2
圖6.3
圖6.4
6.3下料機構(gòu)的自動化控制
要實現(xiàn)自動下料的功能要求，必然要進行控制系統(tǒng)的設置。首先要進行橫向的控制系統(tǒng)的設置，或者縱向控制系統(tǒng)的設置，再進行下料機構(gòu)總體的設置，達到對橫向和縱向相互配合相互聯(lián)系的要求，準確無誤統(tǒng)一高效的完成自動下料的生產(chǎn)任務。
下料機構(gòu)的自動化控制原理圖：
圖6.5
通過十字滑臺橫向運動和縱向運動的交叉運動，實現(xiàn)了下料機構(gòu)在整個平面內(nèi)的運動，從而實現(xiàn)了自動下料的要求，實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)。所以這個設計方案是合理可靠的，同時效率也高經(jīng)濟性也很好。
在此，需要注意的是上料機構(gòu)和下料機構(gòu)間也是需要產(chǎn)生聯(lián)系的，這樣才能上料和下料的配合這工作，避免產(chǎn)生不必要的干涉，所以我們要考慮在上料機構(gòu)和下料機構(gòu)間也要安置一個總的控制器，協(xié)調(diào)各個機構(gòu)間的穩(wěn)定工作。
圖6.6
第七章 自動下料機構(gòu)的總體控制原理
第七章 自動上下料機構(gòu)的總體控制原理
在前兩章我們提到了上料機構(gòu)的控制原理和下料機構(gòu)的控制原理，現(xiàn)在我們需要在在上料機構(gòu)和下料機構(gòu)間設置一個總體控制裝置，以此來協(xié)調(diào)上料機構(gòu)和下料機構(gòu)間的工作動作，起到總體調(diào)節(jié)配合的作用，確保自動上下料工作的平穩(wěn)高效的運行，達到生產(chǎn)的具體要求。
第五章我們設計了自動上料機構(gòu)的控制系統(tǒng)，以此來實現(xiàn)自動上料機構(gòu)的自動化上料要求，達到自動化上料的生產(chǎn)的目的。
上章也就是第六章，第六章我們設計了自動下料機構(gòu)的控制系統(tǒng)，以此來實現(xiàn)自動下料機構(gòu)的自動化下料要求，達到自動化下料的生產(chǎn)的目的。
所以本章也是我們最后的工作就是把上料機構(gòu)和下料機構(gòu)的控制系統(tǒng)串聯(lián)起來，形成一個統(tǒng)一的整體，從而達到上料工作和下料工作配合統(tǒng)一的目的，使上下料的整體工作平穩(wěn)順利的進行。
所以，根據(jù)這個思路，我們就可以設計出上下料機構(gòu)的總體控制原理，在此就不進行過多的文字闡述，那么我就直接用其原理圖來表示了，其原理圖如圖所示：
圖7.1
從原理圖我們可以知道，上下料機構(gòu)的控制系統(tǒng)分為6個小塊，兩個大塊，和一個總體控制系統(tǒng)，它們彼此協(xié)調(diào)相互作用彼此作用，缺一不可相輔相成，共同組成了上下料機構(gòu)的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了自動上下料的生產(chǎn)控制要求，達到所期望的生產(chǎn)目的。
結(jié)論
結(jié)論
本次畢業(yè)設計讓我成長了很多也懂得了很多，不僅是知識上還有態(tài)度上心靈上。通過本次畢業(yè)的設計，我們系統(tǒng)的復習并掌握了大學所學的相關專業(yè)知識，同時也深深的感受到了學習的重要性，此外也領會到了設計也是一種學習的機會和方式。在本次的設計當中，我需要把產(chǎn)品自動打標機的上下料機構(gòu)設計出來。在研究過程中，針對自動化和機構(gòu)的設計的難點進行了學習鉆研。在設計的具體操作上采取了一系列的合理的措施，保證了生產(chǎn)的設計要求。
在本次的設計過程中，我綜合的運用了系統(tǒng)的設計方法以及相關的設計制圖軟件，當然也應用了相關的設計資料和文獻（包括手冊、標準和規(guī)范等）。在本此外，在本次的設計過程中，也運用到了所學的基本理論知識，正確解決工件的設計和繪制的問題。選擇合理的設計方案，需要進行必要的設計計算，并且根據(jù)課題設計出符合要求的具體方案。
最后，在本次畢業(yè)設計中自己雖然學到了很多知識和技巧，但也確實存在一定的不足之處，我覺得這都是本次畢業(yè)設計的價值所在。所以，通過本次的畢業(yè)設計，在以后的職業(yè)生涯中應該加倍的努力，以腳踏實地穩(wěn)扎穩(wěn)打的心態(tài)去辦好每一件事，努力實現(xiàn)自己的人生價值和社會價值。
參考文獻
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致謝
致謝
首先，這次的畢業(yè)設計是在我的畢業(yè)導師李曉暉老師的無微不至的關懷和細心慷慨的指導教育下完成的。李老師態(tài)度嚴格，治學精神嚴謹，但不失平易近人的生活態(tài)度和工作作風，已經(jīng)深深的感化和激勵著我們。李老師給予了我良好的課題條件和必要的幫助，讓我從本次的設計中得到了特別好的鍛煉。同時，在生活態(tài)度上以后的工作的價值觀上也為我矯正了很多，我也一直謹遵教誨，在此表示深深的感謝。此外，老師也教會了我們許多的專業(yè)知識和相關的機構(gòu)設計方法和設計理念。再次向李老師致以誠摯的感謝和崇高的敬意。希望李老師無論在工作上還是生活上都一帆風順。
時光如梭白駒過隙，轉(zhuǎn)眼便到了大學畢業(yè)的時刻，雖說天下沒有不散的宴席但還是感覺舍不得，有很多話想對同學和老師說。離校的日子越來越靠近了，畢業(yè)論文的寫作也已經(jīng)進入了尾聲，答辯后大家就各奔東西了，在這個過程中有太多需要感謝的人。剛開始接觸到這個設計題目的時候自己也是沒有任何的思路想法，后來經(jīng)過同學室友的談論和老師的指點開導，慢慢的有了自己的想法，再經(jīng)過完善，形成了一個成熟可行的設計方案，同時也獲得了老師和同學們的認同。
此外，還是要感謝的那就是我的大學，我的校園生活。大學給予了我很多很多，我的知識我的價值觀人生觀，我的快樂我的回憶，我的青春我的刻骨銘心。沒有大學沒有校園就不會遇到我那可愛的室友敬愛的老師，還有很多的朋友。有人說不上大學的人生是不完美的，我很贊同，這是一段回憶一段快樂，一段刻骨銘心一段人生旅程。這段旅程結(jié)束，我們即將進入下一站，走之前我會揮揮手，我會說感謝,感謝！