拨叉加工自动线设计Word格式.docx
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2.6.3机床间距离
的确定..........................................12
2.6.4装料高度的确定...............................................12
2.6.5管道、电气及其它装置配置.....................................12
2.7工序节拍的平衡.....................................................13
2.7.1概述..........................................................13
2.7.2平衡工序节拍..................................................13
2.8自动线周期表的绘制.................................................15
2.8.1概述.........................................................15
2.8.2绘制周期表...................................................16
2.9主要专用部件设计..................................................16
2.9.1驱动装置.....................................................16
2.9.2中间底座.....................................................17
2.9.3动力滑台.....................................................18
2.9.4刚性主轴.....................................................19
2.9.5变位油缸.....................................................21
第3章电气控制部分设计.............................................22
3.1概述...............................................................22
3.2系统总体设计方案...................................................22
3.2.1控制系统的功能要求.............................................22
3.2.2控制主机及主要芯片的选用及控制原理框图设计.....................23
3.2.2.1芯片选择.................................................23
3.2.2.2系统运行原理.............................................24
3.2.2.3控制电路.................................................24
总结........................................................................26
鸣谢........................................................................26
参考文献....................................................................27
拨叉加工小型自动线设计
中文摘要
本次毕业设计是拨叉加工小型自动线设计。
主要介绍加工手扶拖拉机的三种CTZ6型变速拨叉的孔和端面的小型自动线,能同时地加工三种变速拨叉,采用随行夹具输送,并达到所要求的精度要求。
该自动线加工工位是直线排列,随行夹具采用鼓轮从自动线的下方返回,控制系统采用机械凸轮集中控制方式,并利用单片机控制输送带运行节拍为一个生产节拍。
关键词:
小型自动线;
拨叉加工;
随行夹具;
生产节拍;
专用部件。
Abstract
Thisgraduationprojectsetsasidetheforkandprocessesthesmall-scaletransfermachinetodesign.ProcessthreekindsofCTZ6typesmall-scaletransfermachineschangingspeedholeandterminalsurfacewhosetsasidetheforkofthewalkingtractorinmainintroduction,canprocessthreekindsandchangespeedandsetasidetheforkatthesametime,adoptretinue'
sjigtosend,reachtherequiredprecisiontorequire.Thistransfermachineprocessestheengineeringonetoarrangesharply,retinue'
sjigadoptsadrumofwheelstoreturnbelowofthetransfermachine,thecontrolsystemadoptsthemechanicalcamtoconcentratethecontrolmethod,utilizetheone-chipcomputertocontroltheoperationbeatoftheconveyerbeltforabeatofproducing.
Keywords:
Small-scaletransfermachine;
Setasidetheforktoprocess;
Retinue'
sjig;
Producethebeat;
Special-purposepart.
引言
毕业设计是机械设计制造及其自动化专业教学计划的一个重要组成部分,是各教学环节的继续深化和检验,其实践性和综合性是其他教学环节所不能替代的,通过毕业设计使学生获得综合训练,对培养学生的实际工作能力具有十分重要的作用。
毕业设计还是高等学校工科学院学生毕业前进行的全面综合训练,是培养学生综合运用所学知识与技能解决实际问题的教学环节,是学生在校获得的最后训练机会,也是对学生在校期间所获得知识的体验。
这次设计的题目是:
拨叉加工小型自动线设计。
让学生对车间的小型自动线的加工过程,以及经济型数控机床得到进一步的深入。
第1章绪论
1.1自动线概述
当今时代,由于科学技术的发展,自动线生产技术在工业生产中得到了越来越广泛的应用.在机械制造、电子等行业中已经设计和制造出大量的类型各异的自动生产线。
这些自动生产线的使用,对于提高劳动和生产率和产品的质量,改善工人劳动条件,降低能源消耗,节约材料等方面都取得了显著的成就。
自动线生产线是在流水线的基础上发展起来的。
它不仅要求线体上的各种机械加工装置能自动地完成预定的各道上工序及工艺过程,使产品成为合格的制品,而且要求在装卸工件定位夹紧,工件在工序间的输送,切屑的排除,甚至包装等都能自动地进行.为了达到这一要求,人们通过自动输送及其他一些辅助装置按工序顺序将各种机械加工装置连成一体,并通过液压系统,气压系统和电气系统控制系统将各个部分动作联系起来,使其按照规定的程序自动地进行工作,我们称这种自动工作的机械装置系统为自动生产线.
自动生产线之所以称为一个系统,是因为它是建立在机械、电子、计算机、传感、驱动、接口等技术的基础上的一门综合技术。
它是从系统工程观点出发、应用这些综合技术,根据生产的不同需要,对它们进行有机的组织与综合,从而实现整体设备的最佳化。
因此,自动生产线虽然源于流水生产线与流水生产线有相似之处,但其性能已经远远超过了流水生产线,并有许多明显的不同。
最主要的特点是自动生产线具有统一的自动控制系统,有较高的自动化程度,还具有比流水生产线更为严格的生产节奏,工件必需以一定的生产节拍经过各个工位完成预定的加工。
由于生产的产品不同,各种类型的自动生产线的大小不一,结构、功能各异。
我们可以把它分五个部分:
机械、检测、信息处理、执行机构和接口部分。
它们之间的联系如图1-1所示:
图1-1自动线联系框图
从功能上看,不论何种类型的自动生产线,都应具备最基本的四大功能:
即运转功能、控制功能、检测功能和驱动功能。
运转功能在自动生产线中依靠动力源来提供。
控制功能的实现在自动生产线中主要由微机、单片机、可编程控制器或者其他一些电子装置来承担。
在工作过程中,传感器把信号检测出来、控制装置对其进行存贮、运算、变换等,然后用相应的接口电路向执行机构发出命令完成必要的动作。
检测功能主要由位置传感器、直线位移传感器、角位移传感器等来实现。
传感器收集着生产线上各种信息。
驱动功能主要由电动机等执行机构完成。
整个自动生产线的主体是机械部分。
本次设计的是CTZ6型拨叉加工小型自动线,用于加工手扶拖拉机的三种变速拨叉的孔和端面。
小型自动线亦称微型自动线,其主要特征是自动线的所有工位,都安置在一个整体机座上,因而结构紧凑,体积小。
在工艺特点方面,与回转台式小型组合机床相类似,适合于加工工序不太多的小型工件。
但配置的灵活性和工艺的灵活性上要比回转台式小型组合机床优越,在结构和控制系统工程上则有自动线的特征。
大多数小型自动线的加工工位都是直线排列的,而且采用随行夹具。
根据随行夹具的返回方式不同,这种自动线有两种配置形式,一种是随行夹具从自动线下方返回;
另一种是随行夹具水平返回,自动线呈矩形框式。
小型自动线的控制系统亦有两种类型。
一种是集中控制系统,自动线的动力部件及辅助装置都由主分配轴上的凸轮控制;
一种是分散控制系统,各种动力部件及辅助装置各自具有独立的机械、液压或气动传动,自动线所有运动之间的互锁,由电气系统实现。
本设计的自动线加工工位是直线排列,采用随行夹具输送,而随行夹具是采用鼓轮从自动线的下方返回。
控制系统采用机械凸轮集中控制方式。
除了鼓轮转位及输送带运行外,其余所有动作均采用以液压为动力的机械凸轮集中控制。
摘自[1]
1.2小型自动线的设计程序
设计程序可概括如下:
1订工艺方案,并绘制工序图及加工示意图;
⑵拟订全线的主自动线方案;
⑶确定自动线的总体布局,绘出自动线的总联系尺寸图;
⑷绘制自动线周期表;
⑸对设有充分把握的某些程序、先进工艺及结构,进行必要的试验工作等。
第2章拨叉加工小型自动线总体设计
2.1CTZ6型拨叉加工自动线
这条小型自动线用于加工手扶拖拉机的三种变速拨叉的孔和端面。
拨叉型号为CTZ6,材料为可锻铸铁KT350-10,按两班制工作,年产量为100000件/年。
2.2自动线的生产节拍
根据年生产纲领的大小计算出自动线的生产节拍,再与同类产品的流程生产线的节拍对比,作为是否建立自动线的参考。
2.2.1自动线生产节拍计算(见[1])
(2-1)
(2-2)
式中
-----自动线的生产节拍(分/件);
-----年基本工时(小时/年),一班制2360时/年,两班制4650时/年;
本设计按两班制;
-----自动线对象产品(零件)的年产纲领(件/年);
-----自动线的负荷率,0.65~0.85,复杂取低值,简单取高值;
本设计取0.75;
-----产品的年产量(台/年);
本设计为100000(台/年);
-----每台产品包含对象产品(零件)的数量(件/台);
n=1;
-----备品率;
本设计取10%;
-----废品率;
本设计取8%;
故有
2.3零件的工艺方案的拟订
2.3.1分析毛坯情况
由于零件过于复杂,因而采用铸造的方法,工件的材料是KT350-10,其中抗拉强度为350Mpa,延伸率为10%。
2.3.2定位基面的选择
由于拨叉的形状不规则,在自动线上加工没有合适的输送基面,为了实现工序间的输送可采用随行夹具。
随行夹具是利用底面两销孔和定位销来实现定位,利用各机床的固定夹具来实现随行夹具的定位夹紧。
(一面两销孔)
三种拨叉在随行夹具上是以板面和圆柱外端定位,消除五个自由度。
工件由圆柱外端面夹紧。
2.4自动线的工艺过程
2.4.1拨叉工序图
此处省略
NN
NNNNN
NNN
字
图2-7拨叉自动线循环周期表
2.9.2中间底座
中间底座安装在主输送带下面相应于加工工位地方,共有两个,一个在工位2和3;
一个在工位6和7(见图2-4)。
它是安装卧式动力滑台的基础部件,其中还装有随行夹具的定位和夹紧机构。
其结构如图2-9所示:
如图2-9,其原理为:
轴1通过拨爪2控制定位销3。
在轴1端部固装着法兰4,法兰盘5空套在轴1上,4与5之间用一个Φ5mm的销6相联。
盘5上的圆柱销7插在凸轮(图2-8中的9和10)的曲线槽中。
凸轮转动时使定位销3插入或拨出。
销6用作保险环节,在出现偶然故障时剪断销6,使定位机构不受损坏。
随行夹具的夹紧是由两根长杆8通过端部螺纹与驱动装置上的两根圆杆(2-8中的7)相联接,
当长杆8被拉向左移(见图2-9中的B-B)时,装在长杆8上的挡环9通过弹簧10推动楔块
11,使顶销12向上,把随行夹具压紧在两个定位平面N上。
由于楔块11的斜角很小,故具
图2-8自动线驱动装置
1—活塞杆2—齿轮3—分配轴4—凸轮5—滚子6—板件7—圆杆
8—联轴套9、10、11—凸轮12—节流阀
有自锁功能。
当长杆8右移时,挡环13直接失去楔块11,使之松开随行夹具。
实践证明,只要弹簧10选择得当,本设计夹紧机构的工作是可靠的。
在分配轴14装着两个锥齿轮,通过锥齿轮16、轴17和浮动联轴节18驱动每个动力滑台的传动凸轮。
中间底座上部的滑座15是随行夹具的支承件,随行夹具在它上面滑行、定位和夹紧。
下部的压板19,是随行夹具的返回导轨。
2.9.3动力滑台
如图2-10是动力滑台的结构图:
如图2-10所示,滑座的两端面N与中间底座的侧面M(见(图2-9))相接合。
联轴器
1与中间底座的浮动联轴器想接合,将主分配轴的运动传给轴2,再经离合器3、轴4使凸轮5回转,凸轮的曲线槽推动滚子6,通过支座7、丝杆8使滑台产生进退运动。
转动长轴
图2-9中间底座的结构
1—轴2—拨爪3—定位销4—法兰5—法兰盘6—销7—圆柱销
8—长杆9—档环10—弹簧11—楔块12—顶销
9可以使离合器3脱开,这时转动法兰10可以使凸轮5转动,从而对滑台台进行手动调整。
离合器3是不对称的双齿端齿盘,即在整个圆周上只有一个位置可以合上,因而当离合器合上后,凸轮5与主分配轴的相位关系就不需要再进行调整。
松开夹紧块11,转动丝杆8,可以改变滑台与支座7的相对位置,即调整滑台的原始位置。
滑座的后面装有无触点行程开关12和挡铁13,挡铁随凸轮一起回转,因而可用来发出主分配轴的位置信号。
滑台各导轨面通过润滑油泵集中供油润滑。
润滑油从油管14流到滑台后台端分油器15内,再分两路经节流阀流向导轨。
在滑座周围铸有一圈沟槽,用心收集多余的导轨润滑油,以维护机座的整洁。
2.9.4刚性主轴
为了使自动线的结构紧凑,省去钻模板而采用了刚性主轴,其结构如图2-11所示:
自动线上所用刚性主轴有两种结构形式,一种如图2-11a所示,是用于扩孔和铰孔的刚性主轴。
在主轴内部制成小油缸,其活塞杆是一个套装主轴。
扩孔时套装主轴先伸出,进入
工件前面的导向中(图2-2工位6)以增加刚性。
铰孔时,铰刀装在套装主轴上,使之相对于刚性主轴来说有一定的浮动性。
另一种如图2-11b所示,设有伸缩的套装主轴,用于钻孔
和粗刮端面。
图2-10动力滑台
1—联轴器2—传动轴3—离合器4—轴5—凸轮6—滚子7—支座8—丝杆9—长轴10—法兰11—夹紧块12—行程开关13—挡块14—油管15—分油器
图2-11刚性主轴
2.9.5变位油缸
在自动线上加工的三种拨叉,其孔的长度不同。
在工位2(第1工序)上从两端面各钻孔长的三分之一,对于每一种拨叉,此不通孔的深度不同。
但是滑台进给凸轮升程是恒定的,所以必须相应改变滑台的原始位置来适应钻削不同的孔深。
在工位2的滑台上装有变位油缸,来实现这一控制要求。
变位油缸的结构如图2-12所示:
为了使滑台能够实现变位,须装图2-10中的丝杆8与滑台脱开联接。
将变位油缸固定在滑台1(图2-12)上,联接杆9则以六角端部与丝杆头部的内六角孔相联接。
这样,当进给凸轮回转时,系通过滚子、支座、丝杆(见图2-10)、联接杆9、联接板8、以及整个油缸带动滑台进退。
当管道A、B和C具有不同的进、回油状态时,变位油缸就会带着滑台移动,使之处在不同的原始位置上。
根据滑台所要求的原始位置,油缸的工作状态如表2-1所示:
图2-12变位油缸结构图
1—滑台2—油缸盖3—小活塞4—缸体5—浮动活塞6—油缸盖
7—活塞杆8—联接板9—联接杆
表2-1变位油缸工作状态
钻孔深度
滑台相对位置
进油
回油
处于最后端位置
B
C、A
滑台向前15mm
滑台向前24mm
C
A、B
第3章电气控制部分设计
3.1概述
随着工业自动化水平的提高,对电器的控制要求愈来愈精确。
用微机对电机实施精确位移和速度控制有极大的优越性。
数控电机运行系统是由IPC(工业控制计算机)发出命令,通过与单片机之间的通信,使单片机产生控制电机运转的脉冲波形,使电机正转、反转、快转、慢转和停止等,还可自成系统自动运行。
本设计自动线控制系统方框图如图3-1所示:
图3-1自动线控制系统方框图
其原理如图示:
通过差动变压器转换成电压信号,经交流放大器放大并整流后储存在由场效应管组成的储存器中,将切换信号保持一个工作节拍。
储存器的输出电压控制零值鉴别器,当储存器的输出电压大于零值鉴别器的翻转电压时,零值鉴别器便控制钻床的进刀继电器动作,作好钻削的工作准备。
当钻削完毕后碰到碰头装置,向输送带发出向前信号,输送带驱动器进行工作。
其余的加工阶段实行并行控制。
本设计对钻削动力滑头的两个主要驱动电机进行电气控制设计,实现快进、快退、工进和停止等运动。
3.2系统总体设计方案
3.2.1控制系统的功能要求:
⑴电机1和电机2进给伺服运动控制;
⑵行程控制;
⑶键盘及显示;
⑷面板管理;
⑸其他功能:
光电隔离、功率放大、报警急停、复位等;
3.2.2控制主机及主要芯片的选用及控制原理框图设计
3.2.2.1芯片选择
本控制电路芯片采用8031单片机控制,该控制电路包括:
CPU、扩展程序存储器和数据存储器、扩展可编程接口芯片一片、译码器一片、地址锁存器一片、键盘和显示线路、光电隔离和功率放大电路、报警电路、急停和复位等电路、面板管理电路。
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