双工位自动送料架设计.pdf

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1、I 摘要 波纹管技术取得了快速的发展，波纹管已广泛应用于机械、仪器、军工等领域。根据使用场合和不同的需要，波纹管对这些零部件有着不同的要求。当前，对于波纹管制造工艺技术中所使用的机械装备的研究还没有形成标准化和通用化。我国对塑料波纹管的生产及应用虽然起步较晚，但在塑料波纹管生产技术已达到或接近世界先进水平。1989年，大连塑料研究所在国内首先成功研制了双壁波纹管机组，造价仅是引进设备的四分之一左右，性能达了世界先进水平，填补了国内空白。双壁波纹管规格从 3mm到 160mm不等，外壁呈波纹状，内壁呈平滑状，由于采用了异形断面的力学结构，有良好的承受外部载荷能力；因此具有抗压、较高环刚度等机械性

2、能。管材质轻，其壁 厚为平壁管的 1/2-1/3，线密度比同规格的平壁管轻 40%-50%，节省原材料降低了成本，由于内壁呈平滑状，输送液体压头损失小，节约动能源。该成 型机组变换机头和成型模块可以生产不同规格的单壁、双壁波纹管。本文通过研究分析波纹管制造工艺技术，设计了一种应用于将波纹管卷绕送料的高质量、高效益的波纹管双工位自动送料架设备。本文对双工位自动送料架的传动系统、卷绕装置、下料装置、旋转移位装置以及该设备的总体结构进行了详尽的设计计算。本次设计采用了电机作为原动机驱动设备进行旋转移位，使用启动装置实现了下料机构，将波纹管卷绕成一定的盘状，机械设备自动卷绕的波纹管外形尺寸更加规整，操

3、作方便，可靠性高，加工效率高，实现了波纹管制造企业的机械自动化生产，对提高生产效率、降低工人劳动强度具有十分重要的现实意义。关键词：波纹管；卷绕；送料；II Abstract This article discussed in the existing processing conditions of hydraulic cylinder liner completed in the hole processing,namely the deep hole processing,puts forward the lathe reforming scheme.Briefly introduces

4、 the general situation of the deep hole,deep hole processing system composition,deep hole processing system of common device,deep hole processing of common problem.So far,the deep hole processing machine tool little,ordinary lathe dont have the function of the deep hole processing,therefore,the ordi

5、nary lathe C620-1 modified for the deep hole processing machine tools and has far-reaching significance.Key words:the deep hole processing;lathe transformation;feed mechanism;drillingIII 目录 摘要.I Abstract.II 目录.III 第 1 章 绪论.4 1.1 国内外研究现状.4 1.2 本文研究内容及方法.5 第 2 章 双工位自动送料机总体设计.7 2.1 设计任务分析.7 2.2 非标设备概述.

6、8 2.3 气动系统概述.8 2.4 拟定设计方案及传动形式.14 第 3 章 双工位自动送料架详细设计.16 3.1 气缸的选择.16 3.2 气动系统其它元件的选择.16 3.3 机械结构部分设计.18 3.4 链传动的设计.19 3.5 卷绕电机的选择.22 3.6 回转轴承的选择.23 3.7旋转移位电机的选择.24 3.8小齿轮的校核计算.25 3.9从动轴的设计计算.27 第 4 章 双工位自动送料架安装与调试.31 4.1 双工位自动送料架的安装.31 4.2 双工位自动送料架的调试.32 4.3 双工位自动送料架的使用与维护.32 总结.36 参考文献.37 本科论文 双工位自

7、动送料架 4 第 1 章 绪论 1.1 国内外研究现状 波纹管是指用可折叠皱纹片沿折叠伸缩方向连接成的管状弹性敏感元件。波纹管在机械装备业中应用广泛，主要用途是作为液体输送元件或压力测量仪表的测量元件，将压力转换成位移或力。波纹管具有弹性，在压力、轴向力、横向力或弯矩作用下能产生位移。波纹管主要包括金属波纹管、波纹膨胀节、波纹换波纹管、膜片膜盒和金属软管等。金属波纹管主要应用于补偿管线热变形、减震、吸收管线沉降变形等作用，广泛应用于石化、仪表、航天、化工、电力、水泥、冶金等行业。塑料等其他材质波纹管在介质输送、电力穿线、机床、家电等领域有着不可替代的作用。波纹管是一种带横向波纹的圆柱形薄壁弹性

8、壳体,其生产历史已有一百多年。直到第二次世界大战时期,才用作仪器、仪表的弹性敏感元件和各类管道的联结元件,现已广泛用于矿山、石油、化工、冶金、电力、热力、航海、航天等工程设备中,起密封、吸振、降噪、储能、热补偿和介质隔离作用。波纹管有多种形式,就波的形状而言,以 U 型波纹管应用最为广泛,其次还有 C型、型、矩形和 S型等;就层数而言,则分为单层和多层波纹管;另外还可以根据是否带有加强环来将波纹管分成有加强型波纹管和无加强型波纹管两种形式。一般情况下,在大变形和低压状态下较多采用 U 型波纹管,而在小变形和高压下采用有加强环的波纹管。而对于 型波纹管,在内压作用下,弯曲应力小,不易发生平面失稳

9、,因此特别适用高压力、小变形、大口径的场合。波纹管主要制造方法有滚压、冲压和液压成型法。在剖分模中采用液体作为成型介质的多波成型法是目前一种先进的工艺方法之一,它具有成型快、节约原材料、加工简单等优点,广泛用于中、小直径波纹管的制造。而对于大直径的波纹管,通常采用滚压法制造。随着波纹管的应用范围逐步扩大，波纹管的制造技术也日臻成熟，波纹管的力学性能研究也从工程近似计算、解析法向有限元为主的数值计算发展。近年来，我国逐步自主设计开发并使用系列化的波纹管自动化制造设备提高波纹管制造精度和生产效率，降低劳动强度，减少劳动力成本，提高自动化生产水平12。当前，就波纹管的使用前景来看，塑料波纹管市场潜力

10、巨大，商机无限。塑料波纹管一般应用在机床机械以及电箱控制柜的走线连接上，而且有塑料和它配套使用。这种管子的应用范围很广泛，塑料波纹管的生产制造工艺主要有以下几种：本科论文 双工位自动送料架 5 1、液压成形波纹管。液压成形波纹管是塑料波纹管中最常见的一种成形方法。这个方法利用的主要原理是利用管坯中的液压的压力，它是管坯在限制的环中慢慢的胀形，等到沿环开始出现曲阜之后，慢慢的压缩到我们所需要的长度。使用这种方法比较多的是小直径的波纹管。2、机械胀形波纹管 这种方法采用的是在管坯内部的扩胀的胎具，它会逐个的压成波纹形状的，初步的成形之后，再利用内外锟精压定制成功就可以了。3、沉积成形波纹管 这个工

11、艺使用的方法是电沉积方法，利用电沉积方法把波纹管的材料慢慢的沉积在芯模上，然后再将芯模溶蚀掉。这种波纹管的材料一般会使用比较柔软的纯镍金属材料，而且还是无孔的。因此这种波纹管可以耐得住高真空，也能进行焊接。但是膨胀的节柔性段不适合使用这种波纹管。主要的原因是这样成本会很高的，不实惠。4、滚压成形波纹管 滚压成形这种方法主要应用于加工一些大型的波纹管。主要的依靠管坯中的成形轮滚压成的。我们在滚压的时候可以单波纹的滚压，也可以不是单波纹的滚压，可以一次性装置好几个波纹一起滚压。1.2 本文研究内容及方法 本课题要求设计的内容为波纹管生产制造工艺流程过程中卷绕波纹管成形的双工位自动送料架的结构及控制

12、系统的设计。在确定双工位自动送料架的原理设计方案前，需要完成原理设计图；并选择双工位自动送料架有关零件部件及说明；然后完成双工位自动送料架结构设计及有关计算。双工位自动送料架是波纹管制造工艺中广泛应用的自动化生产设备，其主要作用是用于卷绕已经生产成形的波纹管，并通过切断装置将波纹管截断，使波纹管包装成形。由于波纹管具有弹性，其卷绕机构可以使用电动机带动装盘，使波纹管绕成盘状。本文所设计的双工位自动送料架的结构可分为卷绕装置、旋转移位装置、下料装置以及控制器等四个部分13。研究波纹管理生产工艺技术以及双工位自动送料架，对于提高波纹管生产自动化水平具有十分重要的意义。目前生产中使用的双工位自动送料

13、架控制系统存在着定时不准确、可靠性差、旋转移位间歇时间设置不合理等问题。研究双工位自动送料架准确控制系统，开发新技术和新产品，是本文设计中的关键技术问题。本科论文 双工位自动送料架 6 为了解决以上问题，控制系统设计为主要有两个功能，一是定时功能，在开启双工位自动送料架后，经过一定时间待切断波纹管后，双工位自动送料架自动旋转移位；二是间隔控制功能，在波纹管下料期间，每隔一定的时间将已卷绕成盘状的波纹管压紧，同时装盘每次转过所设定的角度，周而复始，直到定时间到，气缸动作，将波纹管从双工位自动送料架上卸载下来。控制器又分为机械定时、电子定时和最新的以 PLC为核心的控制器三种。由于 PLC的可编程

14、性，不仅定时准确，间隔时间和投料持续时间可随时调整，而且有一定的智能性，操作简便，维护方便，可随时对间隔时间以及卷绕持续时间进行调整。13 本科论文 双工位自动送料架 7 第 2 章 双工位自动送料机总体设计 2.1 设计任务分析 本次课题以波纹管制造技术中卷绕送料工艺为研究对象，设计一种将波纹管卷制成盘状的一种高质量、高效益的卷绕送料非标设备。本文对双工位自动送料架的传动系统、旋转移位装置、下料装置以及卷绕送料机的总体结构进行了详尽的设计计算。本次设计采用了较为简单的传动形式，在该结构中旋转移位装置通过一个电机驱动，卷绕装置也使用电机作为原动机，并通过链传动将动力传递到卷筒上，将波纹管按照一

15、定的规则卷绕成形。卷绕的波纹管理规格整齐，精度可靠，操作方便，加工效率，实现了波纹管制造企业的机械自动化生产，对提高生产效率、降低工人劳动强度具有十分重要的现实意义。接到设计任务需求以后，可以明确本设备所需要设计的是一台非标机械设备，顾名思义，即区别于普通通用机械设备，是没有标准的设备，是根据实际功能进行全新设计或者改进设计的设备。非标设备具有市场需求量小，专业用途大等特点。而本文的设计重点在于实现波纹管卷绕送料的设计。根据本次设备设计的任务，可将设计认为分为两个方面的设计，即机械传动系统部分、气动系统部分设计，本设备气动系统部分运动机构较为简单，只有上下料动作，仅需一个气缸即可完成。机械结构

16、运动机构较为复杂，不仅要完成自身的旋转移位，还要完成卷绕波纹管理的动作，具体的动作形式可通过PLC控制系统进行控制。气压传动和控制是生产自动化和机械化最有效的手段之一，一般地，气动系统具有以下优点：1、气动装置结构简单，轻便，安装维护均非常简便，使用安全。2、气动系统采用空气作为动力，非常清洁，成本低廉。3、输出力及工作速度非常容易调节，且速度快。4、可靠性及寿命都很高，通常一个亚德客的电磁阀的寿命可以达到3000万次。5、空气具有可压缩性，因而可储存能量，实现集中供气，在一定条件下气动装置具有自保持能力。6、气动控制具有防火、防爆、防潮灯能力，更适合在高温环境工作。在了解了各种控制系统的优缺

17、点之后，本次设计决定采用 PLC和气动系统的控制方式对设备进行控制。本科论文 双工位自动送料架 8 2.2 非标设备概述“非标设备”就是非标准设备，不是按照国家颁布的统一的行业标准和规格制造的设备，而是根据自己的用途需要，自行设计制造的设备。且外观或性能不在国家设备产品目录内的设备。“非标设备”就是非标准设备，不是按照国家颁布的统一的行业标准和规格制造的设备，而是根据自己的用途需要，自行设计制造的设备。且外观或性能不在国家设备产品目录内的设备。非标设备具有广泛的应用，其设计步骤和所需要的几个条件主要有以下几个方面。一、完全的了解消化加工产品的基本要求，找出所有能提高产品质量的方法和工艺，特别要

18、考虑其它先进的生产工艺。二、对已在老式工艺生产的产品。放下你的架子，不仅仅和技术人员沟通，要找实际的操作制造工人沟通，了解实际生产过程中的问题和想法，常常会有意想不到的收获的。三、分析初步设计方案所需要的条件。产品生产工艺、制定设备技术参数、明确所能承受的综合制造成本、对比传统制造工艺的综合性能等，尽可能详细。四、初步设计方案，主要要体现设备的可行性和制造成本。五、设备的设计：1、明确产品的加工流程。优化合并多余的步骤，制定最合理的加工流程图。2、选择理想的加工方位。注意事项：安全、人性化、设备的清洁、设备组合的可能性等。本人认为是非标设备设计最主要的步骤，已经体现了设备的优和差。3、主功能件

19、和辅助功能件的设计，计以第 2条为基本依据。注意：各功能件的寿命、维护以更换易损件不影响设备性能为依据。4、功能件的合理组合。注意事项：合理的考虑升级的可能性和通用性。我们毕竟不希望专用专用，其它一无用处的。5、设备主体的设计，以设备钢性为依据，美观为理念。6、线路和管路的布置。别让他破坏了设备的美观。7、设备的优化，不用多说了，最需要时间但很多设计者最不愿意花时间和精力的地方。要求在设备完工那一天还需不断优化。8、控制部分，时间很充足，不容忽视的关键部分。设计简快明了大方，避免控制故障率。设备的有些控制故障真的是很冤枉。9、简单实用的控制面板。如果用不锈刚雕刻，美观耐用。2.3 气动系统概述

20、 气动技术，全称气压传动与控制技术，是生产过程自动化和机械化的最有效手段之一，本科论文 双工位自动送料架 9 具有高速高效、清洁安全、低成本、易维护等优点，被广泛应用于轻工机械领域中，在食品包装及生产过程中也正在发挥越来越重要的作用。气动系统由气压发生器、气源处理元件、控制元件、执行元件和辅助元件组成，典型气压传动系统如图1 所示。气压发生装置即能源元件，它是获得压缩空气的装置，其主体部分是空气压缩机或真空泵，它将原动机供给的机械能转换成气体的压力能。空气压缩机有容积式和速度式两种，真空泵有回转式和喷射式两种。气动系统的能量元件一般设在距控制、执行元件较远的压气机站内，用管道远距离输送。近年来

21、也有小型低噪音压缩机或增压泵设置在控制、执行元件的近旁，实行单机单泵供给或局部加压。回转式真空泵一般安装在控制和执行元件近旁，而喷射式真空泵一般尽量安装在吸盘真空执行元件附近，以减少真空容积，节省空气消耗量。气源处理元件主要是净化压缩空气的净化器，有过滤器、干燥器等。控制元件是用来调节和控制压缩空气的压力、流量和流动方向，以便使执行机构按要求的程序和性能工作。控制元件分为压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀和逻辑元件。本科论文 双工位自动送料架 10 压力控制阀包括调压阀、溢流阀、顺序阀等。流量控制阀简单分为节流阀和速度控制阀两种。发现控制阀可分为单向型和换向型两种。逻辑元件分为气动逻辑元件和射

22、流逻辑元件，实现“是”、“与”、“或”、“非”等逻辑功能。气动执行元件是以压缩空气为工作介质，将压缩空气的压力能转换成机械能的能量转换装置。执行元件分为实现直线运动的直线气缸、实现摆动的摆动气缸和实现回转运动的气动马达三大类。1、气动控制元件是用来调节和控制压缩空气的压力、流量和流动方向，以便使执行机构按要求的程序和性能工作。2、控制元件分为压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀和逻辑元件。3、通过控制压缩空气的压力可以控制执行元件的输出力、控制流量可以控制执行元件的运动速度、控制流动方向可以控制执行元件的运动方向。辅助元件包括消除噪声的消声器，提供系统冷却的冷却器，还有连接元件的管件和所必须的仪

23、器、仪表如压力表等。采用气动技术具有显著的优缺点，其主要优点有：1、系统的组装、维修以及元件的更换比较简单（相对液压）。2、易于实现直线运动（相对电、机械）。3、执行元件运动速度快。4、价格低。5、气压具有较高的自保持能力。6、即使压缩机停止运行，阀关闭，气动系统仍可维持一个稳定的压力。7、可安全可靠地应用于易燃、易爆场所。其缺点有：1、刚度低：由于空气有压缩性，气缸的动作易受负载变化和外部干扰的影响。2、稳定性差(体现在速度变化大，位置控制和速度控制精度低)。3、和液压传动相比，输出力小。随着工业机械化和自动化的发展，气动技术越来越广泛地应用于各个领域里。例如汽车制造业、气动机器人、医用研磨

24、机、电子焊接自动化，家用充气筒，喷漆气泵等，特别是成本低廉结构简单的气动自动装置已得到了广泛的普及与应用，在工业企业自动化中位于重要的地位。本科论文 双工位自动送料架 11 气动技术应用的最典型的代表是工业机器人。代替人类的手腕、手以及手指能正确并迅速的做抓取或放开等细微的动作。除了工业生产上的应用之外，在游乐场的过山车上的刹车装置，机械制作的动物表演以及人形报时钟的内部，均采用了气动技术，实现细小的动作。液压可以得到巨大的输出力但灵敏度不够；另一方面要用电能来驱动物体，总需要用一些齿轮，同时不能忽视漏电所带来的危险。而与此相比，使用气动技术即安全又对周围环境无污染，即使在很小的空间里，也可以

25、实现细小的动作。如果尺寸相同，其功率能超过电气。与此特性所带来的需求完全相一致的就是半导体产业。在生产线上，实现前进、停止、转动等细小简单的动作，在自动化设备中不可或缺。在其它方面，如制造硅晶片生产线上不可缺少的电阻液涂抹工序中使用的定量输出泵以及与此相配合的周边机器。另外，虽然气动技术在各工业部门已经获得了广泛应用，但是，在许多应用之间还是存在着相当大差异的。就应用气动技术来说，最基本条件就是要有一台空气压缩机，对已有用于其它用途的空气压缩机的地方，应用气动技术就更方便些。特别是在-些非生产加工部门，如畜牧业、种植业或服装业，情况更是如此。在机器设备制造领域中，大多数场合都有空气压缩机，且气

26、动技术已有应用，每个应用项目在本质上也有许多相似之处。我国气动行业通过产品结构调整，改善经营管理，自 20 世纪 90 年代后期开始，一直保持着良好的经济运行态势，生产稳步、持续增长。由于它具有节能、无污染、高效、低成本、安全可靠、结构简单等优点，广泛应用于各种机械和生产线上。气动技术应用面的扩大是气动工业发展的标志。气动元件的应用主要为两个方面：维修和配套。过去国产气动元件的销售要用于维修，近几年，直接为主要配套的销售份额逐年增加。国产气动元件的应用，从价值数千万元的冶金设备到只有 12百元的椅子。铁道扳岔、机车轮轨润滑、列车的煞车、街道清扫、特种车间内的起吊设备、军事指挥车等都用上了专门开

27、发的国产气动元件。这说明气动技术已“渗透”到各行各业，并且正在日益扩大。气动技术的发展逐渐与电子技术结合，大量使用传感器，气动元件智能化。气动行业的发展也是趋向于保护环境、提高产品的性能、降低成本，同时由于性能的提高和成本的降低又助于节省能源从而利于环境保护，其关键在于提高气动行业的自动化水平，使其产品更加优越，所以气动行业的发展方向大致为：1、机电气一体化一体化一体化一体化 2、高压、小型化 3、高效、低成本 4、无油化 5、高寿命、高可靠性 6、集成化、复合型、多功能 本科论文 双工位自动送料架 12 7、高速化 随着气动产品越来越多地应用于生物工程、医药、原子能、微电子、机器人等各行业，

28、相应地提出了许多新的要求，因此大力发展新材料、铸造技术、表面热处理、密封技术、计算机技术、传感技术等许多基础技术越来越受到人们的重视。带开关的气缸国内已普遍使用，开关体积将更小，性能更高，可嵌入气缸缸体；有些还带双色显示，可显示出位置误差，使系统更可靠。用传感器代替流量计、压力表、能自动控制压缩空气的流量、压力，可以节能并保证使用装置正常运行。气动伺服定位系统已有产品进入市场。该系统采用三位五通气动伺服阀，将预定的定位目标与位置传感器的检测数据进行比较，实施负反馈控制。气缸最大速度达 2m/s、行程 300mm时，系统定位精度0.1mm。日本试制成功一种新型智能电磁阀，这种阀配带有传感器的逻辑

29、回路，是气动元件与光电子技术结合的产物。它能直接接受传感器的信号，当信号满足指定条件时，不必通过外部控制器，即可自行完成动作，达到控制目的。它已经应用在物体的传送带上，能识别搬运物体的大小，使大件直接下送，小件分流。1、体积更小，重量更轻，功耗更低 在电子元件、药品等制造行业中，由于被加工件体积很小，势必限制了气动元件的尺寸，小型化、轻型化是气动元件的第一个发展方向。国外已开发了仅大拇指大小、有效截面积为0.2mm2 的超小型电磁阀。能开发出外形尺寸小而流量较大的元件更为理想。为此，相同外形尺寸的阀，流量已提高 23.3倍。有一种系列的小型电磁阀，其阀体宽仅 10mm，有效面积可达 5mm2；

30、宽 15mm,有效面积达 10mm2等。国外电磁阀的功耗已达 0.5W，还将进一步降低，以适应与微电子相结合。2、执行元件的定位精度提高刚度增加，活塞杆不回转，使用更方便 为了提高气缸的定位精度，附带制动机构和伺服系统的气缸应用越来越普遍。带伺服系统的气缸，即使供气压力和所负的载荷变化，仍可获得0.1mm 的定位精度。在国际展览会上，各种异型截面缸筒和活塞杆的气缸甚多，这类气缸由于活塞杆不会回转，应用在主机上时，无须附加导向装置即可保持一定精度。此外还开发了不少带各种导向机构的气缸和气缸滑动组件，例如具有两根导向杆的气缸、双活塞杆双缸筒气缸等。3、更高的安全性和可靠性 从近几年的气动技术国际标

31、准可知，标准不仅提出了互换性要求，并且强调了安全性。管接头、气源处理外壳等耐压试验的压力提高到使用压力的45倍，耐压时间增加到 515min，还要在高、低温度下进行试验。如果贯彻这些国际标准，国内的缸筒、端盖、气源处理铸件和管接头等都难达到标准要求。除耐压试验处，结构上也作了某些规定，如气源处理的透明壳外部规定要加金属防护罩。本科论文 双工位自动送料架 13 4、向高速、高频、高响应、高寿命方向发展 为了提高生产设备的生产效率，提高执行元件的工作速度势在必行。现在我国的气缸工作速度一般在 0.5m/s以下。根据日本专家预测，五年以后大部分的气缸工作速度将提高到12m/s，有的要求达 5m/s。

32、气缸工作速度的提高，不仅要求气缸的质量提高，而且结构上也要相应改进，例如要配置油压吸震器以增加缓冲效果等。电磁阀的响应时间将小于 10ms，寿命提高到 5000 万次以上。美国有一种间隙密封的阀，由于阀芯悬浮在阀体内，相互不接触，在无需润滑下，寿命高达 2 亿次。5、各种异型截面缸筒和活塞杆的气缸甚多 这类气缸由于活塞杆不会回转，应用在主机上时，无须附加导向装置即可保持一定精度。此外还开发了不少带各种导向机构的气缸和气缸滑动组件，例如具有两根导向杆的气缸、双活塞杆双缸筒气缸等。气缸筒外形已不限于圆形、而是方形、米字形或其它形状，在型材上开了导向槽、传感器和开关的安装槽等，让用户安装使用更方便。

33、多功能化，复合化.为了方便用户，适应市场的需要开发了各种由多只气动元件组合并配有控制装置的小型气动系统。如用于移动小件物品的组件，是将带导向器的两只气缸分别按 X 轴和 Z 轴组合而成。该组件可搬动 3kg重物，配有电磁阀、程控器，结构紧凑，占有空间小，行程可调整。又如一种上、下料模块，有七种不同功能的模块形式，能完成精密装配线上的上、下料作业，可按作业内容将不同模块任意组合。还有一种机械手是由外形小并能改变摆动角度的摆动气缸与夹头的组合件，夹头部位有若干种夹头可选配。6、普遍使用无油润滑技术，满足某些特殊要求 由于环境污染以及电子、医疗、食品等行业的要求，环境中不允许有油，因此无油润滑是气动

34、元件的发展趋向，同时无油润滑可使系统简化。欧洲市场上油雾器已属淘汰的产品，普遍做到了无油润滑。此外，为了满足某些 特殊要求，除臭、除菌和精密过滤器正在不断开发，过滤精度已达 0.10.3 m，过滤效率已达 99.9999%。针对某些特殊要求，改进和开发气动产品，即可占领一块市场，获得不小的经济效益，这已被大家共识。济南华能气动元器件公司为铁路编组和轮轨润滑的特殊要求开发了气缸和阀，受到了铁道部门的关注。使用新材料，与新技术相结合.国外开发了膜式干燥器，该干燥器利用高科技的反渗析薄膜滤去压缩空气中的水分，有节能、寿命长、可靠性高、体积小、重量轻等特点、适用于流量不大的场合。以聚四氟乙稀为主体的复

35、合材料制造的气动密封件能耐热（260），耐寒（-55）和耐磨，其使用场合越来越多。为了提高质量，真空压铸、氢氧爆炸去毛刺等新技术正在气动元件制造中逐步推广。便于保养、维修和使用.国外正在研究使用传感器实现气动元件及系统具有故障预报和自诊断功能。本科论文 双工位自动送料架 14 2.4 拟定设计方案及传动形式 由前所述，在对波纹管卷绕送料的过程中，拟采用电机传动与气动系统共同完成机构的主要运动，在拟定气动传动系统的动作和性能要求时，要考虑一下几个方面：1）在机械设备中，明确气压传动需要完成的动作，各个执行机构的运动形式及动作幅度，在本设计中，主要完成下压的直线运动，动作形成不大，20-50mm足

36、够。2）气压装置的布置形式、空间布局、重量和外形尺寸的限制等；3）执行机构载荷形式和大小，本设计中执行机构是主要的载荷施加者，为了使波纹管卷绕送料，需要较大载荷，因而应选择较大的气缸直径才能满足要求。4）执行机构的运动速度，速度变化范围以及对运动平稳性的要求；在本设计中，运动速度要求不高，速度变化范围也不大，可以考虑选择较小的气压气源；5）各执行机构的动作顺序，彼此之间的联锁关系，实现这些运动的操作或控制方式；本设计中，运动机构只有一个直线下压运动形式，不存在联锁关系，对运动的控制方式较为简单。6）自动化程度、效率、温升、安全保护、制造成本等方面的要求；本设计中，由于波纹管属于大批量生产，因而

37、对生产效率的要求较高，为了保护操作者的安全，要考虑安全方面的因素，本气动系统为降低成本，可尽可能选择使用标准件组成。7）工作环境方面的要求，具体到本文中，温度、湿度、振动、冲击、防尘、抗燃性能等要求均不高。另外，在设计气动系统时要考虑主机的功能、用途流程等，力求气动系统的设计更切合实际应用。基于以上几个方面的考虑，对双工位自动送料架运动机构，可以选择直接使用亚德客公司的 MA 型迷你气缸作为执行机构的动力源。可以极大地节省空间，并可产生较大压力，工作可靠。对气动系统的气源可以选择 0.4MPa的气压，既可以满足要求，安全性也能得到基本保证。本气动系统的执行动作较为简单，可以直接使用一个电磁阀控

38、制，为保证波纹管生产过程中劳动者的安全，需要选择先导式电磁阀，对于气源的的处理，可以选择相应的减压阀和过滤阀组成的两联件。对于旋转移位装置，由于设备自身重量较重，本文通过使用电机作为原动机，通过齿轮传动的形式使设备自身旋转，设备主体部分安装在一个大型的带齿的回转轴承上，回转支承是一种能够承受综合载荷的大型轴承，可以同时承受较大的轴向、径向负荷和倾覆力矩。对波纹管的卷绕装置，本文采用电机通过链传动的方式驱动，链传动是通过链条将具有特殊齿形的主动链轮的运动和动力传递到具有特殊齿形的从动链轮的一种传动方式。链传动安装方便，可以实现较大尺寸距离之间的传动，且无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，本科论

39、文 双工位自动送料架 15 工作可靠，效率高；传递功率大，过载能力强，相同工况下的传动尺寸小；所需张紧力小，作用于轴上的压力小；能在高温、潮湿、多尘、有污染等恶劣环境中工作。本科论文 双工位自动送料架 16 第 3 章 双工位自动送料架详细设计 3.1 气缸的选择 工作压力是确定执行元件结构参数的主要依据，它的大小影响执行元件的尺寸和成本，甚至整个系统的功能。工作压力选择太高，执行元件和系统的结构紧凑，但是对元件的强度、刚度及密封要求较高，且要采用较高的压力的气源，反之，如果工作压力太低，则增大了执行元件及整个系统的尺寸，结构变得庞大，所以应根据实际情况选取适当的工作压力。执行元件的工作压力可

40、以根据总负载的大小或主机设备类型进行选取。本文所设计的气动夹具执行机构，可采用企业气源作为动力，通常压力为 0.5-0.8MPa，因本系统要求不高，选定气源压力为0.5MPa；执行气缸选择双作用气缸，最大负载即使波纹管理护板翻转所需要的压力，查阅相关资料和波纹管材料，考虑护板支架的重心位置及力的作用点的关系，负载自重约为 G=4kg，可以估计所需负载压力大小为 F=160N，综合考虑机构的其它效率因素、安全因素等，取 F=500N，按下式计算气缸缸径：644 5008.93.14 0.5 10Fdmmp 式中：F：气缸活塞杆上的推力，N；P：气缸的工作压力，MPa；d：气缸缸杆直径，mm;根据

41、亚德客气缸样本手册，将气缸缸径数值进行圆整为标准直径，取 d=10mm，则可选择气缸缸径 D=32mm；气缸型号为：MA32；根据前述执行机构对护板零件的移动距离可知，为了便于护板零件的翻转和提高生产效率，翻转护板所需要的气缸工作行程选择为50mm；3.2 气动系统其它元件的选择 由于只有一个气缸，气缸的前进和后退速度可取相同，因而简化了气动传动系统原理图。各执行机构的调速，选择使用排气节流方式，即都在电磁阀的排气口安装单向调节阀进行调节，结构简单，操作效果好。既可以调节气缸气动速度，也可以调节气缸全行程的速度。为简化气路，减少电磁阀的数量，气缸采用液压缓冲器，可以省去电磁阀和切换节流阀本科论

42、文 双工位自动送料架 17 或行程节流阀的气路阻尼元件。电磁阀的接口直径，可以根据工作气缸的尺寸行程、速度和接口形式确定压缩空气流量，与选用的电磁阀在压力状态下的公称使用流量相适应来确定。具体气路元件的选择如下表：序号 名称 型号规格 数量 1 气缸 MA32-50-S 1 2 速度控制阀 AS3201F-03-08 2 3 电磁阀 SY5120-5LZD-03 1 4 过滤器+油雾分离器+减压阀三联件 AC30-03DG 1 5 直通接头 KQ2H10-03 3 6 直通接头 KQ2H08-03 2 根据选定的气路元件，可以绘制气动系统原理图如下：图 3.1 双工位自动送料架气动系统 本科论

43、文 双工位自动送料架 18 3.3 机械结构部分设计 图 3.2 双工位自动送料架总装图(1)底板及底部框架 底板是双工位自动送料架最重要的基础零件，其主要功能在于连接和支承各部件，并使各运动部件按照设计要求进行运动。本设计中底板采用了优质的 Q235 钢制造而成，具有较高的抗震性和稳定性。由于设备自身重量较重，在底板的底部使用槽钢焊接成底部基础框架，更增加了设备的稳定性能，有效降低了成本。(2)电机安装架 其功能在于安装固定电机，从而满足波纹管卷绕的要求。电机安装架采用优质 Q235 钢焊接构成，并在两边焊接加强筋板，增加了机械强度，和气缸在动作过程中的稳定性。由于采用链传动形式，电机安装架

44、上电机的安装固定孔采用腰圆孔安装，可实现一定范围内的调节，使链条张紧。(3)链传动机构 大、小链轮它们分别固定于卷筒上和电机轴上，是波纹管卷绕成型的主要功能部件，由本科论文 双工位自动送料架 19 于其经常使用，采用优质不锈钢制造而成，增加了其耐磨性。(4)护板翻转气缸 护板翻转气缸采用了迷你气缸，安装在卷筒内部，有效节约了设备空间，其作用在于使护板在下料时翻转下，方便下料，在卷绕时再将护板翻转在卷筒上。(5)回转轴承 在双工位自动送料架的结构中，由于设备自身重量较重，产生的压力较大，要实现设备自身的旋转移位，并保持设备的稳定性和旋转精度十分重要。因此对设备的旋转移位装置选择使用了一个大型的回

45、转轴承，其精度非常高，可以达到 0.001mm，可同时抗倾覆力，保持了设备自身的稳定性要求，且回转轴承的外圆具有齿，本身也可看做是一个大的齿轮，可以通过电机驱动齿轮传动的方式使设备自身回转。3.4 链传动的设计 链轮传动的优点是挠性大，链轮片齿数可以很少，因而直径小，结构紧凑，其缺点是对冲击的敏感性大，突然破断的可能性大，磨损也较快。另外，不能用于高速，通常速度小于 0.1米/秒（用于星轮），速度小于 1 米/秒，用于光轮卷筒。片式关节链的优点：挠性较焊接链更好，可靠性高，运动较平稳。缺点：有方向性，横向无挠性，比钢丝绳重，与焊接链差不多，成本高，对灰尘和锈蚀胶敏感。根据最大工作载荷及安全系数

46、计算链条的破坏载荷,PPFF以来选择链条，max,PFFs PF 破坏载荷（N）Fmax链条最大工作载荷（N）S 安全系数（按机械设计手册2 8.175 选取）选择片式关节链中的传动用短节距精密磙子链 结构和特点：由外链节和内链节铰接而成。销轴和外链板、套筒和内链板为静配合；销轴和套筒为动配合；磙子空套在套筒上，可以自由转动，以减少啮合时的摩擦和和磨损，并可以缓和冲击，故选择单排短节距磙子链。根据 GB/T1815002000 滚子链传动选择指导 是链传动设计选择标准。此标准等同采用 ISO10823。1)链轮齿数 本科论文 双工位自动送料架 20 小链轮齿数 取1Z=19，传动比 i=2 大

47、链轮齿数 2Z=i1Z=219=38取 38 2)实际传动比 i=21ZZ=3819=2 3)链轮转速 初选小链轮线速度1V=0.1m/s，估选小链轮直径d=160mm，则大链轮直径D=id=2160=320mm 由大链轮和小链轮在同一轴上，故大链轮上的线速度2V=1VDd=0.12=0.2m/s，则与电机相连的小链轮的线速度3V=2V=0.2m/s 则其转速为1n=212VR=0.2280=30m/s 则大链轮转速为2n=1ni=302=15r/min 4)修正功率cp 小链轮传递功率为P=2.4kW 故cp=2.41.41=3.36kW 式中参数：查机械设计手册表14.2-4，工况系数1f

48、=1.4，主动链轮齿数系数2f=1，5)链条节距P 由修正功率cp=3.36kW和小链轮转速1n=30r/min，根据机械设计手册 2，查取链节距P=16A，即 P=25.4mm 6)初选中心距0pa 因结构上未限定，咱取0pa=35 7)链长节数0X 0X=20pa+122zz+3opfa=23525622+34.6835=114.49 本科论文 双工位自动送料架 21 取0X=114节，式中3f=26225()2=34.68 8)链条长度 L L=01000X p=11425.41000=2.9m 9)理论中心距 A A=P021(2)aXZ Z K =25.4（2 114-62-25）0

49、.24645=883mm 式中，aK=0.24645，由机械设计手册2 插值法求得 10)实际中心距 a=a-a=883-0.004883=880mm 11)与电动机相连的链轮上链的转速 v=1 160 1000z n p=19 3025.460 1000=0.241m/s 12)有效圆周力 F F=1000pv=10002.40.241=10000N 13)作用于轴上的拉力QF 1.20QAFK F=1.21 10000=12000N 14)润滑方式的确定 根据链号 16A和链条速度 V=2.1m/s，由图 14.2-5，选用润滑范围 3 即油池润滑或油盘飞测润滑，15)链条标记 根据计算结

50、果，采用单排 16A滚子链，节距为 25.4mm，节数为 114节，其标记为：16A-1114.GB/T1243-1997 本科论文 双工位自动送料架 22 链条参数为：节距：25.4pmm 滚子直径：111.91dmm 内链节内宽：112.57bmm 销轴直径：25.96dmm 套筒孔径：35.93dmm 链条通道高度：118.34hmm 内链板高度：218.08hmm 外中链板高度：315.62hmm 过渡链节尺寸：17.9lmm 29.14lmm 0.1cmm 排距：22.78tpmm 内链节内宽：217.75bmm 外链节内宽：317.81bmm 销轴全宽：426.9bmm 3.5 卷