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畢業(yè)設計（論文）
題目 軸套雙面自動切端面倒角機—總體三維及運動仿真設計
二級學院 機械工程學院
專 業(yè) 機械設計制造極其自動化
班 級 109040205
學生姓名 喬 臻 學號 10904020516
指導教師 羅宏 職稱 教 授
時 間 2013、5、21
重慶理工大學畢業(yè)論文 軸套雙面自動切端面倒角機—總體三維及運動仿真
目 錄
摘 要 ……………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract …………………………………………………………………………Ⅱ
1 緒論…………………………………………………………………………………1
2 總體設計……………………………………………………………………………1
2.1 方案分析 ………………………………………………………………………2
3 工作原理……………………………………………………………………………2
4 三維設計……………………………………………………………………………3
4.1 實現(xiàn)軟件介紹…………………………………………………………………3
4.2 三維實體造型…………………………………………………………………3
4.2.1 料倉實體三維造型…………………………………………………………3
4.2.2 振動式料盤的實體三維造型 ……………………………………………7
4.2.3 夾具機構汽缸的實體三維造型…………………………………………17
4.2.4 夾具結構的滑座實體三維造型…………………………………………24
4.2.5 夾具機構的汽缸實體三維造型…………………………………………26
4.2.6 進給加工系統(tǒng)的箱體實體三維造型……………………………………31
4.2.7 其他零件的三維造型……………………………………………………35
4.3 虛擬裝配 ……………………………………………………………………42
4.3.1 裝配綜述…………………………………………………………………42
4.3.2 裝配實例…………………………………………………………………42
5 運動仿真 …………………………………………………………………………45
5.1 運動仿真的創(chuàng)建………………………………………………………………45
6 結論 ………………………………………………………………………………48
致謝 …………………………………………………………………………………49
參考文獻 ……………………………………………………………………………50
文獻綜述 ……………………………………………………………………………51
摘 要
隨著經濟和技術的發(fā)展，企業(yè)對軸套加工的效率也越來越高。于此，本組設計了一個軸套雙面自動切端面倒角的專用機床，車兩端面和倒角只需要5秒鐘。本文用SolidWorks軟件對軸套雙面自動切端面倒角機床進行三維造型和運動仿真，模擬軸套加工的真實環(huán)境。運動結果與真實環(huán)境中軸套的加工一致，具有一定的參考性。
關鍵詞：專用機床；三維造型；運動仿真
I
Abstract
With the development of economy and technology, enterprise of shaft processing efficiency is also more and more high. In this design, the machine automatically cut end surface chamfer an axle sleeve double-side, only need 5 seconds two face and chamfer. In this paper, using SolidWorks software for axle sleeve double-side automatic cut end chamfering machine for 3D modeling and motion simulation, simulation of the real environment of shaft processing. Consistent results with the shaft sleeve machining motion in real environment, has a certain reference.
Key words: Special machine tool; modeling; simulation
II
1 緒論
計算機仿真技術是世界各國十分重視的一項高新技術。仿真是以計算機系統(tǒng)為基礎，根據(jù)用戶的要求，建立實際系統(tǒng)的數(shù)學模型，并使之轉換為仿真模型，在不同的工況下，在計算機系統(tǒng)中運行演示，從而真實地展現(xiàn)實際系統(tǒng)運行狀態(tài)的過程。它是涉及計算數(shù)學、工程控制、各種實際系統(tǒng)的專業(yè)知識，計算機軟硬件技術等多科學領域的一項綜合性高科技技術。是科學工作者、工程技術人員、運行操作人員進行系統(tǒng)分析、優(yōu)化設計、性能評估、運行試驗、教育培訓、操作訓練的有力工具。它在國防、能源、交通、航空航天等重要的軍事與非軍事領域，得到了越來越廣泛的應用。美國1992年提出的22項國家重點發(fā)展的關鍵技術報告中，計算機仿真技術被列為16項。同年提出的21項國防及軍事重點發(fā)展的關鍵技術報告中，被列為第6項。足見其在現(xiàn)代科學技術領域中的重要地位。[1]
傳統(tǒng)的設計方法是首先在設計者頭腦中建立起產品的三維實體形狀后借助于正投影的方法，把頭腦的中的三維實體投影為多二維視圖。在讀圖時又需要將各個視圖的信息通過想象加以綜合，在頭腦中恢復回原來的三維實體形狀，再進行工藝設計，加工等工作。這樣一個復雜的過程，大大降低工作效率，且容易出錯。運用SolidWorks系統(tǒng)進行三維實體設計技術，采用新的三維-二維-三維的新模式，通過計算設計訓練，培養(yǎng)了空間想象力和設計思想表達能力。[2]
目前，計算機仿真技術的已經廣泛地在各個領域里：汽車制造業(yè)、工程機械、航天航空業(yè)、國防工業(yè)及通用機械制造業(yè)；所設計到的產品從龐大的卡車到照相機的快門，天上的火箭到輪船上的錨機。在各個領域里，針對各種不同的產品，虛擬模型技術都為用戶節(jié)省了開支和時間，并提供了滿意的設計方案。[3]
SolidWorks以其優(yōu)異的三維設計功能，操作簡單等一系列的優(yōu)點，極大地提高了設計效率。利用SolidWorks不僅可以生成二維工程圖，而且可以生成三維零件，實現(xiàn)零件的三維實體造型。用戶還可以利用其運動防真功能，通過運動仿真來展現(xiàn)零件加工的真實動作。
SolidWorks軟件在造型設計和仿真領域里占有一席之地，是世界銷售套數(shù)最多的三維軟件，占有率第一，顧客滿意度高，是市場快速增長的領軍者。[4]為了模擬所設計的軸套雙面自動切端面倒角機的真實工作情況和對軸套加工的直觀認識與后續(xù)機床的改進，用SolidWorks軟件對設計的軸套切端面自動倒角機的零件進行三維造型并裝配和運動仿真。
2 總體方案設計
根據(jù)本組的討論，設計方案有二
方案1：采用水平布局，以工件為原點，X方向為左右動力系統(tǒng)，由氣動滑臺、電機、主軸箱和刀盤組成。Y方向為夾具系統(tǒng)，由V型塊夾具、氣功滑臺組成。左動力頭后方為自動上料系統(tǒng)，由料倉、振動式料盤、料道、機械手組成。
方案1各機構動作順序：
振動式料盤將工件整理排序→運送到料道儲料→隔料機構將工件分隔→機械手將工件送到夾具到位→夾具夾緊→左右動力頭同時進刀到位→左右動力頭退刀到位→夾具松開→自動落料→機械手將工件送到夾具到位→循環(huán)工作
方案2：采用水平布局，以工件為原點，X方向為左右動力系統(tǒng)，由氣動滑臺、電機、主軸箱和刀盤組成。Y方向為夾具系統(tǒng)，由V型塊夾具、氣功滑臺組成。左動力頭后方為自動上料系統(tǒng)，由料倉、振動式料盤、料道、推料裝置組成。
方案2各機構動作順序：
振動式料盤將工件整理排序合格→運送到料道儲料→隔料機構將工件分隔離→自動送料機構將工件送到夾具到位→夾具夾緊→夾具送到加工位置→左右動力頭進刀→加工到位→左右動力頭退刀到位→夾具退回→夾具松開→自動落料→自動上料機構工作→循環(huán)工作
2.1 方案分析
方案1和方案2在切削方式，主運動和進給運動上保持一致。主要是自動上料機構和自動上料方式有所不同。不同點如下：
方案1采用機械手可以提高機床的自動化程度，提高加工效率。機械手占用空間小，布局更加方便。
方案2采用機構方式實現(xiàn)自動上料，振動式料盤將工件整理后由料道運送到待加工位置，料道同時也有儲料的作用。推桿將工件推到夾具中到位，同時也將工件隔開。夾具夾緊，推桿退回。推桿同時也起到隔料的作用。
最終我們小組討論決定放棄第一種方案，選擇了方案2來加以細化，將方案2進一步具體化。
3. 工作原理
控制料倉倉門的氣缸1得電，料倉門打開，貯存在料倉中的毛坯落入振盤；振動式料盤將工件整理排序，氣缸2推桿機構的氣缸得電，氣缸推桿把毛坯送入夾具中，夾具機構控制夾具的汽缸3得電，夾具夾緊毛坯，氣缸推桿退回原位；夾具機構控制滑臺滑動的的汽缸4得電，夾具滑動到加工位置，夾具機構保持靜止；控制進給加工機構的氣缸5和6得電，進給加工機構對毛坯進給加工；加工完后，進給加工機構退回原位；汽缸4得電夾具退回原位，汽缸3得電，夾具松開，自動落料。往復以上循環(huán)。裝配圖如圖1。
4 三維設計
4.1實現(xiàn)軟件簡介
SolidWorks是功能強大的三維CAD設計軟件，是美國SolidWorks公司開發(fā)的基于Windows操作系統(tǒng)的設計軟件。SolidWorks相對于其他CAD設計軟件來說，簡單易學，具有高效的。簡單的實體建模功能，并可以利用SolidWorks集成的輔助功能對設計的實體模型進行一系列計算機輔助分析，以便更好地滿足設計需要，節(jié)省設計成本，提高設計效率。[5] 不僅如此，Solidworks還是世界銷售套數(shù)最多的三維軟件，占有率第一，顧客滿意度最高，是市場快速增長的領軍者, 是集零件設計、虛擬裝配、機構仿真、模具開發(fā)、逆向工程、有限元分析等功能于一體的新一代的產品造型系統(tǒng),能夠將設計至生產全過程集成到一起,實現(xiàn)并行工程設計。于此根據(jù)本組組員所設計零件的二維圖紙，用SolidWorks軟件對設計的零件進行三維造型并用造型的三維零件裝配成機構。
4．2 三維實體造型
solidworks是以基于特征、參數(shù)化設計和單一數(shù)據(jù)庫而著稱于世,工程設計人員采用具有智能特性的特征生成模型, 如凸臺( Pad ) 、筋( Ribs) 、倒角(Chamfers)和抽殼( Shells)等,特征的參數(shù)通過符號式賦予形體尺寸,任何一個參數(shù)改變,其也相關的特征也會自動修正,這一功能特性給工程設計者提供了在設計上從未有過的簡易和靈活。
軸套雙面自動切端面倒角機造型的過程就是對每個零部件進行三維模型設計的過程。按照設計的要求,利用solidworks中的凸臺、旋轉、陣列、圓角等基本操作建立各個零件三維模型。當模型參數(shù)尺寸進行更改時,三維模型的形狀,也會隨之做相應的改變。進行實體造型后,零件的體積、重心及質量只要通過查看物理特性就可以列表形式表示出來,提高了設計的工作效率。
4.2.1料倉實體三維造型
(1)單擊標準工具欄中的“新建”工具，新建一個零件文件。
(2)在特征管理器設計樹中選擇“前視基準面”，單擊草圖繪制工具。
(3)單擊“邊角矩形”工具，繪制一個“原點”在矩形框內的矩形，并用單擊“智能尺寸”，根據(jù)圖紙輸入數(shù)據(jù)，如圖2所示，并單擊確定。
圖2
(4)單擊“退出草圖”，并單擊“拉伸凸臺”，高度設為100.單擊“確定”。
(5)單擊參考幾何體工具欄上的“基準面”，第一參考點“前視基準面”，距離設定為200，并勾選“反轉”，如圖3所示。
圖3
(6)右擊基準面1，單擊“草圖繪制”，單擊以原點的“邊角矩形”工具，以原點投影到“前視基準面”的點為中心畫一矩形，單擊“智能尺寸”，按圖紙輸入數(shù)據(jù)，退出草圖。如圖4。
圖4
(7)單擊“放樣”，在“輪廓”選項下單擊草圖2和面1，點擊“確定”。如圖5所示
圖5
(8)單擊“抽殼”，在“參數(shù)”欄輸入數(shù)據(jù)5，在“移除的面”欄選擇面1,單擊確定。
(9)捕捉下底面的矩形并拉伸一個高度為80的凸臺。
(10) 在特征管理器設計樹中選擇“上視基準面”，右擊選擇“草圖繪制”，按二維圖紙的數(shù)據(jù)輸入一個平心四邊形，退出草圖，拉伸高度為300的凸臺。
(11)在(10)步中的凸臺的側面編輯草圖，單擊“智能尺寸”，按圖紙所標注的數(shù)據(jù)輸入尺寸，退出草圖，單擊“拉伸凸臺”，輸入數(shù)據(jù)5,單擊確定。在以“鏡向”命令鏡向凸臺。
(12)在料倉內部底面按圖紙編輯草圖，拉伸切除至草圖尺寸，如圖6所示。
圖6
在與滑道連接的面上編輯草圖至圖紙尺寸，退出草圖，另編輯一側面的草圖，繪制一直線，退出草圖，單擊“掃描切除”，如圖7。
圖7
(13)在“前視基準面”上，繪制草圖并拉伸凸臺至圖紙尺寸。
(14)在料倉的四個邊角拉伸凸臺至圖紙尺寸。
(15)在滑道下地面繪制草圖并拉伸凸臺。
(16) 右擊設計樹中的“上視基準面”，單擊正視于；以導向塊的左側面為第一參考，單擊平行，距離輸入61.5，在該基準面上繪制草圖，尺寸按圖紙上的數(shù)據(jù)輸入，退出草圖，拉伸凸臺。
(17) 在(16)步建的凸臺基礎上繪制M16的螺紋孔。
(18) 按設計圖紙繪制各橫梁，并在底端繪制M8的螺紋孔。料倉三維零件圖
如圖8所示。
圖 8
4.2.2振動式料盤的實體三維造型
(1)單擊標準工具欄中的“新建”工具，新建一個零件文件。
(2)在特征管理器設計樹中選擇“前視基準面”，單擊草圖繪制工具
(3)以原點為中心，繪制直徑為350的圓，退出草圖，單擊“拉伸凸臺”，拉伸高度輸入160。
(4)拉伸切除凸臺至圖紙設計尺寸。
(5)在“上視基準面”上建一草圖，如圖9所示，退出草圖，單擊“旋轉”，如圖10所示。
圖9
圖10
(5)以料盤底面為第一參考，距離為61.5創(chuàng)建一基準面，如圖11所示，在該基準面上繪制一以原點為圓心的圓，退出草圖，單擊“曲線”菜單下“螺旋線/渦狀線”，彈出一圖框，如圖12所示，輸入數(shù)據(jù)，點擊“確定”。
圖11
圖12
(6)在螺旋凸臺的末端繪制草圖，如圖13，單擊智能尺寸，按圖紙設計尺寸輸入數(shù)據(jù)，退出草圖，單擊“拉伸凸臺” ，長度輸入120，單擊“確定” ， 退出草圖。
圖13
(7)在上一步繪制的凸臺末端編輯草圖，繪制如圖14所示的草圖，按圖紙設計尺寸輸入數(shù)據(jù)，退出草圖，單擊“拉伸切除”，在給定深度一欄輸入數(shù)據(jù)120，
勾選“確定” 。
圖14
(8)繪制如圖15所示的草圖，拉伸凸臺120 。
圖15
繪制如圖16所示的草圖，拉伸凸臺120 。
圖16
(9) 右擊料盤內部的凸臺，繪制草圖，捕捉原點，繪制“點”，退出草圖，在特征工具欄上單擊“異形孔向導”，如圖17，孔類型選擇柱“形沉頭孔”，
“標準”選擇為Gb，“類型”為六角頭螺栓C級GB/T5780—2000，孔規(guī)格為M14，“終止條件”為完全貫穿。單擊“位置”并選擇草圖的“點”，點擊確定。如圖18。
圖17
圖18
(10) 在料倉內部，掃描兩凸臺。如圖19 。
、
圖19
(11)單擊設計樹中基準面14，繪制草圖，如圖20所示，退出草圖；右擊滑道凸臺，繪制草圖，單擊“智能尺寸”，根據(jù)設計圖紙的設計尺寸，繪制草圖，如圖21所示，退出草圖，在特征工具欄上單擊掃描，彈出一對話框，輪廓選項選擇草圖41，路徑選項選擇草圖43，如圖22，勾選“確定”按鈕。
圖20
圖21
圖22
(12)單擊設計樹中的“前視基準面” ，單擊特征工具欄“參考幾何體”選擇“基準面” ，彈出一對話框，在第一參考欄選擇草圖43中的“點108”，如圖23，點擊“確定”。
圖23
(13)右擊滑道末端，繪制草圖，如圖24所示，退出草圖。右擊設計樹中的基準面16，繪制草圖，單擊“智能尺寸”，按設計圖紙上的尺寸輸入數(shù)據(jù)，如圖25所示，退出草圖，單擊特征工具欄中的“掃描”，彈出一對話框，如圖26，輪廓選擇草圖50，路徑選擇草圖52 ，勾選“確定” 。
圖24
圖25
圖26
(14)單擊設計樹中的“上視基準面”，單擊特征工具欄“參考幾何體”選擇“基準面”，彈出一對話框，在第二參考欄選擇草圖52中的直線4，如圖27，勾選“確定”。
圖27
(15)右擊滑道末端，繪制草圖，如圖28所示，退出草圖。右擊設計樹中的基準面20，繪制草圖，單擊“智能尺寸”，按設計圖紙上的尺寸輸入數(shù)據(jù)，如圖29所示，退出草圖，單擊特征工具欄中的“掃描”，彈出一對話框，如圖30，輪廓選擇草圖55，路徑選擇草圖54 ，勾選“確定”。
圖28
圖29
圖30
(16)在于滑到接觸的凸臺添加圓角。振盤三維實體圖如圖31所示。
圖31
4.2.3夾具機構底座的實體三維造型
(1)單擊標準工具欄中的“新建”工具，新建一個零件文件。
(2)在特征管理器設計樹中選擇“前視基準面”，單擊草圖繪制工具。
(3)按設計的二維圖紙，繪制草圖，單擊“智能尺寸”，按設計圖紙的設計尺寸輸入數(shù)據(jù)，如圖32所示。退出草圖，在特征工具欄上單擊“拉伸凸臺”，終止條件為兩側對稱，深度為52，單擊“確定”。
圖34
(6)右擊設計樹中的“上視基準面”，正視于，右擊小凸臺繪制草圖，繪制一點，單擊“智能尺寸”，按設計圖紙標注的尺寸輸入數(shù)據(jù)，如圖35所示，退出草圖，單擊特征工具欄中的“異形孔向導”，孔類型下選擇直螺紋孔，孔規(guī)格選擇M8，終止條件為給定深度，盲孔深度為22.25，螺紋線深度為16，單擊確定。單擊特征工具欄中的“鏡向”命令，“鏡向面/基準面” 選擇“前視基準面”，“要鏡向的特征”選擇M8螺紋孔11，單擊確定，如圖37所示。
圖35
圖36
圖37
(7) 右擊設計樹中的“前視基準面”，正視于，右擊長凸臺左側面繪制草圖，運用特征工具欄中的“異形孔向導”、“切除拉伸”、“鏡向”命令生成設計圖紙中的螺紋孔。三維造型如圖38所示。
圖38
(8) 右擊設計樹中的“前視基準面”，正視于，右擊長凸臺繪制草圖，單擊“智能尺寸”，按設計圖紙標注的尺寸輸入數(shù)據(jù)，如圖39所示，退出草圖，拉伸切除凸臺，如圖40所示。
圖39
圖40
(9)右擊設計樹中的“前視基準面”，正視于，右擊左上凸臺繪制草圖，并按設計草圖標注的尺寸輸入數(shù)據(jù)，如圖41所示，單擊特征工具欄中的“拉伸凸臺”命令，拉伸厚度為2，擊確定。單擊鏡向命令，以前視基準面為鏡向面，要鏡向的特征選擇凸臺-拉伸4，單擊確定。右擊設計樹中的“上視基準面” ，正視于，右擊底座底面繪制草圖，繪制如圖42的草圖，退出草圖，單擊特征工具欄中的“拉伸凸臺” ，拉伸厚度設為30 ，單擊確定。右擊底座繪制草圖，捕捉并繪制矩形，如圖43所示，退出草圖，在特征工具欄中單擊“拉伸切除” ，完全貫穿。
圖41
圖42
圖43
(10)拉伸底面的凸臺的長度，拉伸高度為46，以“前視基準面”為鏡向面，鏡向凸臺-拉伸6。建立一個與底座左側面平行且距離為151.885的基準面，右擊設計樹中的“前視基準面” ，正視于，右擊斜形凸臺繪制草圖，如圖44所示，拉伸切除凸臺，完全貫穿，在直角處添加一半徑為5圓角。
圖44
(11)右擊設計樹中的“上視基準面” ，正視于，右擊底面凸臺繪制草圖，并按設計草圖標注的尺寸輸入數(shù)據(jù)繪制草圖，如圖45所示，退出草圖，右擊特征工具欄中的“異型孔向導” ，成形M6的螺紋，完全貫穿，單擊確定。鏡向螺紋，如圖46所示。
圖45
圖46
4.2.4 夾具機構的滑座實體三維造型
(1)單擊標準工具欄中的“新建”工具，新建一個零件文件。
(2)在特征管理器設計樹中選擇“前視基準面”，單擊草圖繪制工具。
(3)按設計的二維圖紙，繪制草圖，單擊“智能尺寸” ，按設計圖紙的設計尺寸輸入數(shù)據(jù)，如圖47，退出草圖，單擊特征工具欄中的“拉伸凸臺”命令，終止條件為兩側對稱，厚度回60 ，單擊確定。
(4)右擊設計樹中的“前視基準面” ，右擊凸臺繪制草圖，如圖48，退出草圖，拉伸凸臺，高度為25，繪制邊線的圓角，半徑為2 。以前視基準面為鏡向面，鏡向凸臺，如圖49。
圖47
圖48
圖49
(5)右擊設計樹中的“上視基準面” ，正視于，右擊中間凸臺繪制草圖；繪制一“點” ，如圖50所示，退出草圖。單擊特征工具欄“異型孔導向” ，成形為盲孔深度為6，螺旋線深度為4的M6螺紋孔。分別以前視基準面，右視基準面為鏡向面，鏡向螺紋孔。如圖51 。
圖50
圖51
4.2.5夾具機構汽缸的實體三維造型
(1)單擊標準工具欄中的“新建”工具，新建一個零件文件。在特征管理器設計樹中選擇“前視基準面” ，單擊草圖繪制工具，繪制草圖。以原點為中心，繪制一矩形框，單擊“智能尺寸” ，按設計圖紙的設計尺寸輸入數(shù)據(jù)，如圖52所示。退出草圖，在特征工具欄上單擊“拉伸凸臺” ，終止條件為兩側對稱，深度為20，單擊“確定”。
圖52
(2)右擊設計樹中的“前視基準面” ，正視于，右擊凸臺繪制一以原點為原心，半徑為23的圓，退出草圖，右擊特征工具欄中的“拉伸凸臺” ，給定深度為5。單擊“確定” 。右擊該凸臺，繪制以原點為圓心，直徑為35的圓的草圖，退出草圖，拉伸切除，終止條件為完全貫穿。
(3)以凸臺的另一面繪制草圖，草圖如圖53所示，退出草圖，拉伸凸臺，拉伸距離為35 。以該面為基準面繪圖，以原點為圓心，直徑為61畫圓，退出草圖，拉伸切除，完全貫穿。又以該面為基準面繪制一圓環(huán)，拉伸凸臺，拉伸距離為160 。
圖53
(4)單擊“前視基準面”，正視于，在矩形凸臺上繪制草圖，如圖54所示。
退出草圖，單擊“異型孔向導” ，生成盲孔深度為48.5,螺紋線深度為36的M18螺紋孔。以上視基準面和右視基準面為鏡向面鏡向M18的螺紋孔。如圖55所示。
圖54
圖55
(5)以凸臺-拉伸3拉伸的凸臺的末端為基準面繪制一正方形，如圖56所示，拉伸凸臺，拉伸長度為40，在此拉伸凸臺的末端繪制以原點為圓心的直徑為61的圓的草圖，退出草圖，拉伸切除，拉伸距離為40。
圖56
(6)如圖57所示，在該凸臺上繪制一圓環(huán)，拉伸凸臺，拉伸長度為155。以圓環(huán)的末端為基準面繪制以原點為中心，邊長為80的正方形，拉伸凸臺，拉伸長度為25。單擊設計樹中的“前視基準面”，以小凸臺為基準面繪制草圖，如圖59所示，退出草圖，單擊“異型孔向導”，生成盲孔深度為400，螺紋線深度為390的M8螺紋孔。以上視基準面和右視基準面為鏡向面鏡向M8的螺紋孔。
圖57
圖59
(7)拉伸凸臺繪制一凸臺，如圖60所示。在該凸臺的兩側面中興拉伸切除直徑為4，長度為20的圓孔，在凸臺的前后面拉伸切除直徑為6，長度為15的圓孔，如圖61。
圖60
圖61
4.2.6 進給加工系統(tǒng)箱體的實體三維造型
(1)單擊標準工具欄中的“新建”工具，新建一個零件文件。
(2)在特征管理器設計樹中選擇“前視基準面” ，單擊草圖繪制工具，繪制草圖。以原點為中心，繪制一矩形框，單擊“智能尺寸” ，按設計圖紙的設計尺寸輸入數(shù)據(jù)，如圖61所示。退出草圖，在特征工具欄上單擊“拉伸凸臺” ，終止條件為兩側對稱，深度為20，單擊“確定”
圖61
(3)右擊設計樹中的“右視圖基準面” ，正視于，在該凸臺上繪制一個以原點為圓心，直徑為80的圓，拉伸切除，拉伸深度為100。在凸臺的另一面，繪制一原點為圓心，直徑為64草圖，拉伸切除，終止條件為成形到一面。
(4) 右擊設計樹中的“前視圖基準面” ，正視于，在正視于的面上繪制一矩形，單擊“智能尺寸” ，按設計圖紙的標注尺寸輸入數(shù)據(jù)，如圖62，退出草圖，拉伸凸臺，拉伸長度為22。以“前視基準面”為鏡向面，鏡向該凸臺。、
圖62
(5)右擊凸臺，單擊草圖，繪制一矩形，用智能尺寸修改草圖尺寸，修改后的草圖如圖63所示，退出草圖，單擊特征工具欄上的“異型孔向導”，生成M10的螺紋孔。以“前視基準面”為鏡向面，鏡向M10的螺紋孔。
圖63
(6)右擊設計樹中的“右視圖基準面” ，正視于，在箱體頂面繪制草圖，如圖64所示，退出草圖，單擊特征工具欄上的“異型孔向導” ，生成盲孔深度為27.50，螺紋線深度為20的M10螺紋孔。以“前視基準面”為鏡向面，鏡向兩M10的螺紋孔。
圖64
(7)正視于Φ64的異型孔，在該面上繪制草圖如圖65所示，退出草圖，單擊特征工具欄上的“異型孔向導”，如圖65所示，生成一盲孔深度為23.50，螺線深度為16的M10螺紋孔。以“右視基準面”和“原點”建立基準軸2,以基準軸2為陣列軸，陣列6個M10的螺紋孔。同理，正視于Φ80的異型孔，在該面上繪制草圖如圖67所示，退出草圖，單擊特征工具欄上的“異型孔向導”，生成一盲孔深度為23.50，螺線深度為16的M10螺紋孔。以該基準軸2為陣列軸，陣列6個M10的螺紋孔。
圖65
圖66
箱體的三維造型完成，如圖68所示。
圖67
圖68
4.2.7 其他零件的三維造型
(1)料倉氣缸零件的三維造型氣缸支撐架，如圖69
圖69
氣缸鎖緊螺母，如圖70
圖70
氣缸推桿，如圖71
圖71
氣缸推桿，如圖72
圖72
(2)夾具機構零件的三維造型。
夾具1，如圖73
圖73
夾具1，如圖74
圖74
夾具支板，如圖75
圖75
夾具汽缸連接零件，如圖75-76
圖75
圖76
夾具支座，如圖77
圖77
（1） 進給系統(tǒng)零件的三維造型馬達，如圖78
圖78
工字型支座，如圖79
圖79
端蓋，如圖80-81
圖80
圖81
帶輪，如圖82-83
圖82
圖82
錐套，如圖83
圖83
主軸，如圖84
圖85
刀盤，如圖86
圖86
刀具刀盤連接零件，如圖87-1、87-2
圖87-1
圖87-2
刀具，如圖88
如圖88
滑動導軌，如圖89
圖89
床身，如圖90
圖90
4．3 虛擬裝配
4.3.1 裝配綜述
裝配是將組件通過組織，定位，組成具有一定功能的產品模型的過程，裝配操作不是將組件復制到裝配體中去，而是在裝配體中對組件進行引用，一個組件可以被多個裝配引用，也可以被一個裝配體引用多次，當零件被修改時，裝配部件也隨之改變。solidworks是一個參數(shù)化組裝管理系統(tǒng),能提供用戶自定義手段去生成一組組裝系列及可自動地更換零件。軸套雙面自動切端面倒角機是一個復雜的裝配體,包含自動上下料裝置、推桿機構、夾具機構、加工進給系統(tǒng)、標準件等,根據(jù)已經建立的三維零件模型,按照各零部件裝配位置關系,利用平行、重合、同軸心等約束關系,在工作臺上建立總裝配體。
4.3.2 裝配實例
(1)新建一個裝配體，在開始裝配體中添加零件，進入繪圖界面的第一個零件自動固定，添加完零件后，添加配合，按照所需要的配合，進行零件裝配。
(2)夾具機構裝配體,如圖91-1,91-2所示。
圖91-1
圖92-2
(2)料倉裝配體,如圖91-3所示。
圖91-3
(2)振動式料盤裝配體,如圖91-4所示
圖91-4
(3)進給加工系統(tǒng)裝配體,如圖91-4所示
圖91-4
(4)氣缸推桿機構裝配體,如圖91-5所示
圖91-5
(5)總裝配體,如圖91-6、91-67、91-8所示
圖91-6
圖91-7
圖91-8
5 運動仿真[6]
運動仿真模塊（motion simulation）是CAE應用軟件，是基于運動機構的模型，分析其運動規(guī)律，運動仿真模塊自動復制主模塊的裝配文件，并建立起一系列的不同的運動仿真，每個運動仿真均可獨立的修改，而不影響裝配主模型，一旦完成優(yōu)化設計方案，即可直接更新裝配主模型以反應優(yōu)化設計結果。
仿真步驟一般為：首先，用solidworks進行三維造型、裝配；其次，轉到“Motion 分析”，裝配約束將自動轉化為仿真模型約束；最后，添加必要的重力、接觸，材料以及其它約束，建立仿真模型，就可以模擬機械運行狀況，對機器進行運動和動力分析。
5.1 運動仿真的創(chuàng)建
在本次運動仿真中，由于整個裝配體的零件太多，運動仿真的計算量太大，
計算機運行時間較長，涉及到的冗余比較多，故把整個裝配體的零件簡化，整個裝配體的運動仿真簡化為推桿機構、夾具機構、進給系統(tǒng)的相互動作的運動仿真。
打開總裝配體文件，單擊繪圖區(qū)左下方的標簽，切換到“運動算例1”選項卡。單擊“算例類型”選擇“Motion分析”。單擊MotionManager工具欄中的“引力”，設置參數(shù)如圖92-1所示。分別給推桿機構、夾具機構，中的推桿添加一個直線“馬達” ，“運動”選擇為數(shù)據(jù)點，輸入的數(shù)據(jù)則根據(jù)動作的不同而輸入不同的數(shù)據(jù)，圖92-2，是推桿機構中氣缸推桿動作的數(shù)據(jù)；圖92-3，是夾具機構中上汽缸推桿動作的數(shù)據(jù)，圖92-4，是夾具機構中汽缸推桿動作的數(shù)據(jù)，，圖92-5，是進給系統(tǒng)中氣缸推桿動作的數(shù)據(jù)，橫軸是推桿運動的時間（s），縱軸是推桿運動的位移（mm）。
圖92-1
圖92-2
圖92-3
圖92-4
圖92-5
與軸套相接觸的零件都要添加“接觸” 。
單擊MotionManager工具欄中的“計算”， 開始運動仿真。初始位置如圖92-6所示。
圖92-6
6 結論
分別分析軸套運動的時間和X方向的線性位移與Y方向的線性位移。分析仿真結果如圖92-7、92-8所示。
圖92-7 X方向的線性位移
圖92-8 Y方向的線性位移
軸套仿真運動結果表明：軸套經推桿機構運動從原點進給到夾具處軸套移動的線性位移為94mm，夾具加緊毛坯，夾具與毛坯一起運動到待加工處，移動了250mm，進給系統(tǒng)進給加工毛坯，待加工后，進給系統(tǒng)退回原位，夾具機構退回原位，加工后的軸套自動掉落。整個過程用時5s，與設計預期相符。
致 謝
四個月過去了，我的畢業(yè)設計也差不多完工了，回顧這段時間，感覺還是很充實的，這讓我學到了許多的知識，這其中還真的要感謝我們的指導老師羅宏老師，還要感謝張晉西老師和本組的同學對我的幫助。在做課題的過程中，遇到的困難不少，但我還是克服了。平時遇到一些難題就先和同學們一起探討，在和同學們討論無果的情況下再和老師共同研討，一起解決難題。羅老師真的給了我很大的幫助。他給我們提供很多的參考資料，讓我們從中學到了許多的知識。能夠順利完成畢業(yè)設計，離不開羅老師辛勤的付出。這此畢業(yè)設計，給我們增加了一些經驗，這在以后的工作中會帶來更多的幫助。
通過這次練習，讓我學到了許多的和人相處的能力，也學到了更多關于電腦操作技能，鍛煉了我的雙手，豐富了自己的大腦，真的要好好感謝我們的指導老師，感謝他對我悉心的指導。
參考文獻：
[1] 宋陪林，虛擬模型；機械工程的一門新技術，2003
[2] 繆朝東，SolidWorks在機械制圖教學中的應用研究，重慶工業(yè)高等專科學校學報，2004.3(6)：37-39
[3] 余澤通，楊彬彬，宋長源，其于SolidWorks的齒輪泵工作原理動態(tài)仿真研究，河南科技學院報，2008.3（9）：85—87
[4] 張晉西.郭學琴.機械仿真設計.2006年 北京 清華大學出版
[5] 麓山文化.SolidWorks 2112 中文版 從入門到精通.2012年 北京 機械工業(yè)出版社
[6] 陳超群.胡其登. SolidWorks Motion 運動仿真教程.2012年 北京 機械工業(yè)出版社
50
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振動盤的結構和工作原理…………………………………………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 振動盤的結構設計……………………………………………………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)絡上查詢相關資料和老師的指導下，完成了各個部分的設計。
關鍵詞：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
隨著科學技術的發(fā)展，機器的自動化程度越來越高，極大地提高了生產效。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，是工業(yè)現(xiàn)代化的物質基石，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，能夠實現(xiàn)理論和實踐有機地結合起來。
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；
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；
5.結構簡單；
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，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、調頻控制器、帶緩啟動控制器、數(shù)顯調頻控制器五種。
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）結構簡單，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振動盤結構及工作原理
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成質量；由電磁鐵板彈簧的一部分以及下底座共同構成質量。質量和質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過半波整流的。未經整流之前的電流如圖a所示，經過半波整流后，在正半周內有電壓（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. 結構形式：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)（上式中取） 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
振動盤的結構經過簡化，可以看做是一個雙子有毒的雙質點強迫振動系統(tǒng)，其原理如圖。圖中稱為前質量（或有效質量），為后質量（或平衡質量）。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點上，大小相等，方向相反。
外阻力，它與振動質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點上，大小相等，方向相反。
綜上所述，振動盤的雙質點振動系統(tǒng)中的諸力可以用以下微分方程式表示：
式中 、——振動質點的質量；
——由平衡位置算起，質點的各自位移；
——外阻力系數(shù)；
c——內阻力系數(shù)；
k——彈簧剛度；
——起始相位角。
以上兩式相加，可得：
這就是說，每個質量所產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生的外阻力平均分布在兩個質點上，大小相等，方向相反，即：
這樣可得：
如以帶入上式可得：
式中分別為質體1和質體2的振幅。
質量料盤+物料+上底座+銜鐵+板彈簧折算質量
=4.6kg+6kg+2.5kg+0.9kg+0.1kg=14.1kg
質量下底座+電磁鐵+板彈簧折算質量+橡膠減震座
=13.4kg+2.1kg+0.1kg=15.6kg
折算質量
主振彈簧剛度：
式中 ——角頻率（rad/s）；
z——調諧系數(shù)（z取0.9）；
M——計算質量（kg）。
得： k=900753.58（N/m)
把簡化為單質量的強迫振動系統(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構剛度限制。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?！綤】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 振動盤的結構設計
3.1料盤基本參數(shù)的確定
料斗的結構形式最常用的有螺旋槽的圓柱形料斗和圓錐形料斗兩種 ,圓柱形料斗因其結構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,從而使料斗結構緊湊些,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）螺旋槽結構形式和主要參數(shù)。螺旋槽與料壁所構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入料斗壁上切成的螺旋凹槽中焊牢,也可直接將螺旋槽焊在料斗圈的光滑內壁上。螺旋槽的截面形狀 ,根據(jù)件料的結構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。升距t、升角λ及料斗直徑 D 三者之間具有如下的幾何關系 ,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，安裝一些剔除構件，或將某一段料道開出缺口、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，安裝一些剔除構件，或將某一段料道開出缺口、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)為凸緣定向分選結構，通過在料斗內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)為限制板結構，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)是拱橋結構，一般設置在限制板結構之后，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構繼續(xù)前進，不合要求的蓋從剔除孔落回料斗。圖(d)和圖(e)為缺口結構，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)為凸塊結構，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，將設置凸塊結構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，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，使用這種機構將會出現(xiàn)阻塞，這種阻塞機構與零件的幾何結構有關。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構有關。
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?？梢源_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)質彈簧鋼65Mn材料制成的板彈簧片疊裝而成。板彈簧經過淬火后，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，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；改變橡膠彈簧的內部構造，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節(jié)她得給量，所謂振動盤的調節(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{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節(jié)振幅。由于這個辦法簡單可行，而且調節(jié)范圍廣，所以得到廣泛的應用。
2. 改變激振電源頻率調節(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。
振幅調節(jié)器的幾種類型
1.調壓型振幅調節(jié)器
如圖所示，利用調壓器調節(jié)電壓，經過半波整流供給振動盤。由于調壓容器的限制，只用于小型振動盤。這種調節(jié)器比較簡單，調節(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，從而調節(jié)振幅，這種調節(jié)器的損耗比較大，一般用于小型振動盤。
3. 可變電感調節(jié)器
本調解器調節(jié)特性平滑，損耗小，但是功率因數(shù)低.
4. 可變電容調節(jié)器
本調節(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. 可控硅整流調節(jié)器
利用可控硅半波整流調節(jié)器控制方案是比較理想的。其優(yōu)點：
（1） 調節(jié)范圍大，可以從零調到額定值。
（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。
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，啟動時電壓調整按鈕應調制0檔。
（2）開機后有無不正常噪音和振動異?，F(xiàn)象。
（3）給料狀態(tài)是否均勻、連續(xù)、松散、準確。
3. 運轉時注意事項
（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） 接通振動盤的轉換開關，信號燈亮，振動盤接入電網(wǎng)，振動盤啟動后調節(jié)電壓控制器，便可以調節(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.盤內有雜物
8.控制器需要重新調整以適應電網(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.底盤調整不當
13.物料變更，應當重新修整盤面并重調底盤
14.零件過多
4.3振動盤的維護
1.在振動盤投入運轉的第一周內，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有變化，則電磁鐵與銜鐵之間氣隙需要重新調整。
在投入運轉的第二周內，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進行能量傳遞和信號傳遞的一門技術。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)行元件把壓力能轉換為直線運動或回轉運動形式的機械能，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換成機械能的一種能量轉換裝置。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
氣動技術在國外發(fā)展很快，在國內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)，它們在提高生產效率、自動化程度、產品質量、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)氣動裝置結構簡單，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。在結構尺寸相同的情況下，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），又因結構尺寸不宜過大，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。
氣動技術發(fā)展趨勢 社會需求永遠是推動技術發(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繼續(xù)努力的永恒目標，也是氣壓氣動產品參與市場競爭是否取勝的關鍵。
由于氣壓技術廣泛應用了高技術成果，如自動控制技術、計算機技術、微電子技術、磨擦磨損技術、可靠性技術及新工藝和新材料，使傳統(tǒng)技術有了新的發(fā)展，也使液壓系統(tǒng)和元件的質量、水平有一定的提高。盡管如此，走向二十一世紀的氣壓技術不可能有驚人的技術突破，應當主要靠現(xiàn)有技術的改進和擴展，不斷擴大其應用領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
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 論
經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。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
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