圍板包裝箱自動生產(chǎn)線上料與拼接裝置設(shè)計論文

1、<p><b>　　編號</b></p><p><b>　　無錫太湖學(xué)院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　題目： 圍板包裝箱的自動生產(chǎn)線上料 </p><p>　　與拼接裝置設(shè)計 <

2、/p><p>　　信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動化 專業(yè)</p><p>　　學(xué) 號： 　　　　　　　</p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： ?。毞Q：副教授 ）</p><p>　?。毞Q： ）</p><p>　　2013年5月

3、15日</p><p>　　無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）</p><p><b>　　誠 信 承 諾 書</b></p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） 圍板包裝箱的自動生產(chǎn)線上料與拼接裝置設(shè)計 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)

4、計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。</p><p>　　班 級： 機(jī)械95 </p><p>　　學(xué) 號： 0923221 </p><p>　　作者姓名： </p><p>　　2013 年 5 月 15 日</p><p><b

5、>　　摘 要</b></p><p>　　現(xiàn)如今，隨著自動化設(shè)備的普及，人工生產(chǎn)的效率相對來說越來越低，圍板包裝箱的生產(chǎn)還未開發(fā)出全自動化的設(shè)備。針對工廠內(nèi)圍板包裝箱的生產(chǎn)效率較低以及工人勞動強(qiáng)度較大的問題，通過對原有圍板箱生產(chǎn)工藝的分析以及生產(chǎn)企業(yè)的走訪調(diào)查和相關(guān)數(shù)據(jù)的搜集整理研究,提出了一種自動化生產(chǎn)圍板包裝箱的側(cè)板的方法。先進(jìn)行木板的自動上料，然后在木板的側(cè)面進(jìn)行打孔，打孔后以木銷拼接技

6、術(shù)為基礎(chǔ)，將兩塊木板進(jìn)行拼接，使木材長度可不受樹木生長高度和木料長短的限制,達(dá)到短材長用。其中，生產(chǎn)節(jié)拍各機(jī)構(gòu)的時間盡量保持相同，木銷的自動上料采用自重式的送料裝置，機(jī)架采用框架式結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)為PLC控制系統(tǒng)。新型生產(chǎn)線的應(yīng)用極大地提高了勞動生產(chǎn)率，填補(bǔ)木工機(jī)械在木材橫向拼接方面的空白,能夠大幅度降低生產(chǎn)成本,節(jié)約勞動力,使用自動線產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,增強(qiáng)了產(chǎn)品的市場競爭力。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 圍板箱；上

7、料；拼接；自動生產(chǎn)線</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Nowadays, with the popularity of automation equipment, artificial production efficiency is relatively lower, the coaming packaging has no

8、t developed a fully automated production equipment. Against the coaming packaging within the plant production efficiency is low and the worker labor intensity big problems, through the analysis of the original coaming bo

9、x production technology and production enterprise of visiting survey and collect related data research, put forward a automated production coam</p><p>　　Key words:boarding box;On the material;splicing;automa

10、tic production line </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要II</b></p><p>　　AbstractIII</p><p><b>　　目 錄V</b></p><p>&

11、lt;b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1本課題的設(shè)計內(nèi)容和意義1</p><p>　　1.2國內(nèi)外的發(fā)展概況1</p><p>　　2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計7</p><p>　　2.1 圍板的參數(shù)（單位：mm）7</p><p>　　2.2 自動線生產(chǎn)流程7</p>

12、;<p>　　2.3 生產(chǎn)節(jié)拍的確定8</p><p>　　2.4 機(jī)架結(jié)構(gòu)的確定9</p><p>　　2.5 控制系統(tǒng)的確定9</p><p>　　3木板上料裝置的設(shè)計11</p><p>　　3.1木板上料裝置的要求11</p><p>　　3.2木板上料的流程11</p>

13、<p>　　3.3升降臺的設(shè)計11</p><p>　　3.3.1運(yùn)動學(xué)分析11</p><p>　　3.3.2 動力學(xué)分析12</p><p>　　3.4 過渡輥臺設(shè)計12</p><p>　　3.4.1 過渡輥臺設(shè)計要求12</p><p>　　3.4.2 過渡輥臺結(jié)構(gòu)12</p>

14、;<p>　　3.4.3 過渡輥臺的尺寸參數(shù)計算13</p><p>　　3.5計算送料缸的受力16</p><p>　　4 鉆孔裝置設(shè)計17</p><p>　　4.1 鉆孔工作臺的總體設(shè)計17</p><p>　　4.2液壓自動鉆孔機(jī)的設(shè)計17</p><p>　　4.2.1 主軸的設(shè)計1

15、7</p><p>　　4.2.2液壓系統(tǒng)設(shè)計18</p><p>　　4.2.3 電動機(jī)的選取19</p><p>　　4.2.4傳動比的分配21</p><p>　　4.2.5齒輪傳動系統(tǒng)23</p><p>　　4.3鉆孔工序控制系統(tǒng)的設(shè)計26</p><p>　　5木銷上料裝置

16、設(shè)計29</p><p>　　5.1 木銷自動上料裝置的選擇29</p><p>　　5.2 木銷自動上料裝置的改進(jìn)29</p><p>　　6 拼接裝置設(shè)計33</p><p>　　6.1拼接的總體設(shè)計方案33</p><p>　　6.2拼接工序的定位33</p><p>　　6.

17、3拼接工序的具體設(shè)計33</p><p><b>　　7結(jié)論與展望35</b></p><p><b>　　7.1結(jié)論35</b></p><p><b>　　7.2展望35</b></p><p><b>　　致 謝37</b></p&

18、gt;<p><b>　　參考文獻(xiàn)38</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1本課題的設(shè)計內(nèi)容和意義</p><p>　　隨著我國木材深加工業(yè)的發(fā)展,木材拼接生產(chǎn)工藝技術(shù)逐漸得到了廣泛的應(yīng)用,而國外的木材拼接設(shè)備也在我國許多木材生產(chǎn)企業(yè)中大量運(yùn)用。特點(diǎn)是使木材長度可

19、不受樹木生長高度和木料長短的限制,達(dá)到短材長用[1]。然而目前國內(nèi)市場上尚未有專門用于圍板箱這種能有效利用短材的側(cè)板的拼接自動機(jī)械或者自動線,這不得不說是木材拼接應(yīng)用領(lǐng)域一個較大的缺憾。</p><p><b>　　圍板箱的結(jié)構(gòu)：</b></p><p>　　圍板箱是配合托盤使用的可折疊可拆卸的木箱,由托盤、箱體、箱蓋組成。常見的是四角圍板箱和六角圍板箱兩種,即分別由

20、4塊實(shí)木側(cè)板和6塊實(shí)木側(cè)板通過鉸鏈連接而成,見圖1.1,可對折疊和對角折疊,容易拆開和安裝,循環(huán)利用率高,可以根據(jù)內(nèi)置產(chǎn)品的高度來增添圍板的層數(shù)。</p><p><b>　　圍板箱的優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　　1．圍板箱的長、寬根據(jù)托盤的尺寸確定，使用層數(shù)可根據(jù)承載物的高度來決定，最大限度地提高箱體空間的利用率。</p><p>　　

21、2．由于無釘化作業(yè)，顯著地降低了工人在裝卸過程中發(fā)生工傷的風(fēng)險。</p><p>　　3．不存在因箱體的部分損壞而令整箱報廢的情況，對于同一尺寸，可實(shí)現(xiàn)完全互換使用。</p><p>　　4．運(yùn)輸時可將圍板折疊為雙層或四層相連接的木板結(jié)構(gòu)擺放在托盤上，大大地減少貯運(yùn)體積，有效的降低運(yùn)輸成本。</p><p>　　在循環(huán)包裝系統(tǒng)里，方便靈活的圍板箱有著無可比擬的優(yōu)勢。

22、這是一種標(biāo)準(zhǔn)的物流器具，損壞的頂蓋與側(cè)板很容易進(jìn)行替換，整體循環(huán)包裝系統(tǒng)的投資比較低廉，而使用壽命則可達(dá)十年之久這也是一種可靠的堅固的可以折疊的包裝系統(tǒng)。由于裝箱的靈活性、對裝載物的適應(yīng)性和重復(fù)使用性,圍板箱被廣泛運(yùn)用于機(jī)械、化工、電子、五金以及其他領(lǐng)域,此外還具有傳統(tǒng)木箱不具備的很多優(yōu)點(diǎn),因而這種產(chǎn)品在國外也特別受歡迎,運(yùn)用也很普遍。</p><p>　　常見的圍板木箱的實(shí)木側(cè)板是由整板組成,原材料資源相對較少

23、,價格較貴,造成生產(chǎn)成本很高;江蘇某公司在滿足工藝強(qiáng)度要求的情況下使用拼接板工藝,使用兩塊窄板通過木銷拼接的方式進(jìn)行拼接?，F(xiàn)今的拼接工藝主要是手工作業(yè),整個拼接區(qū)有工人10名,每天每人拼接板500片。在此種工藝條件下一般能節(jié)約成本33%,但是生產(chǎn)效率并不是很高。在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)環(huán)境下,開發(fā)圍板箱的實(shí)木側(cè)板拼接自動線具有重大的意義,填補(bǔ)木工機(jī)械在木材橫向拼接方面的空白,能夠大幅度降低生產(chǎn)成本,節(jié)約勞動力,使用自動線產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,增強(qiáng)了產(chǎn)品的市場

24、競爭力,在此特開發(fā)設(shè)計圍板包裝箱的自動生產(chǎn)線上料與拼接裝置設(shè)計。</p><p>　　1.2國內(nèi)外的發(fā)展概況</p><p>　　在20世紀(jì)50年代前，機(jī)械制造業(yè)推行的是“剛性”生產(chǎn)模式，自動化程度低，基本上是“一個工人，一把刀，一臺機(jī)床”，導(dǎo)致勞動生產(chǎn)率低下，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定；為提高效率和自動</p><p>　　圖1.1 常見的圍板形狀</p>&l

25、t;p>　　化程度，采用少品種、大批量的做法，強(qiáng)調(diào)的是“規(guī)模效益”，以實(shí)現(xiàn)降低成本和提高質(zhì)量的目的。在20世紀(jì)70年代，主要通過改善生產(chǎn)過程管理來進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本。</p><p>　　從20世紀(jì)80年代起，我國開始實(shí)行改革開放政策，引進(jìn)西方的先進(jìn)制造技術(shù)，同時與西方國家解除與廣泛的合作。機(jī)械制造裝備中較多的采用了數(shù)控機(jī)床，機(jī)器人，柔性制造單元和系統(tǒng)等高技術(shù)的集成，來滿足產(chǎn)品個性化和多樣化的要求

26、，以滿足社會各類消費(fèi)群體的不同要求。機(jī)械制造裝備普遍具有“柔性化”、“自動化”和“精密化”的特點(diǎn)，以便更好地適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)的需要，適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)和經(jīng)常更新品種的需要。隨著計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)的飛速發(fā)展，這些高新技術(shù)也被廣泛的應(yīng)用于制造業(yè)的各個領(lǐng)域，加速了制造業(yè)的發(fā)展和變革進(jìn)程。</p><p>　　制造業(yè)是國名經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，也是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的載體及使其轉(zhuǎn)化為規(guī)模生產(chǎn)力的工具與橋梁。裝備制

27、造業(yè)是一個國家綜合制造能力的集中體現(xiàn)，重大裝備研制能力是衡量一個國家工業(yè)化水品和綜合國力的重要標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在，我國正值“十一五”建設(shè)期間，國家將振興裝備制造業(yè)作為推進(jìn)工業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級的主要內(nèi)容。按照立足科學(xué)發(fā)展，著力自主創(chuàng)新、完善體制機(jī)制、促進(jìn)社會和諧的總思路，組織實(shí)施國家自主創(chuàng)新能力建設(shè)規(guī)劃和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，大力加強(qiáng)自主創(chuàng)新支撐體系建設(shè)，著力推進(jìn)重大產(chǎn)業(yè)技術(shù)與裝備的自主研發(fā)，實(shí)現(xiàn)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)由大到強(qiáng)的轉(zhuǎn)變，全面提升我國全面提升我國的自主

28、創(chuàng)新能力和國際競爭力，為調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式，實(shí)現(xiàn)全面建設(shè)小康社會的奮斗目標(biāo)奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。</p><p>　　二十世紀(jì)20年代，隨著汽車、滾動軸承、小型電動機(jī)和縫紉機(jī)等工業(yè)發(fā)展，機(jī)械制造中開始出現(xiàn)自動線[2]，最早出現(xiàn)的是組合機(jī)床自動線。在二十世紀(jì)20年代之前，首先是在汽車工業(yè)中出現(xiàn)了流水生產(chǎn)線和半自動生產(chǎn)線，隨后發(fā)展成為自動線。第二次世界大戰(zhàn)后，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家的機(jī)械制造業(yè)中，自動線的數(shù)目急劇增加。&

29、lt;/p><p><b>　　條件優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　　采用自動線進(jìn)行生產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)有足夠大的產(chǎn)量；產(chǎn)品設(shè)計和工藝應(yīng)先進(jìn)、穩(wěn)定、可靠，并在較長時間內(nèi)保持基本不變。在大批、大量生產(chǎn)中采用自動線能提高勞動生產(chǎn)率，穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動條件，縮減生產(chǎn)占地面積，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，保證生產(chǎn)均衡性，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p&g

30、t;<b>　　步驟：</b></p><p>　　1．先確定節(jié)拍時間：不論何種制品，皆在其必須完成的恰好時間內(nèi)制造。</p><p>　　2．單位流程：只針對一項產(chǎn)品，進(jìn)行單位配件的搬運(yùn)、裝配、加工及素材的領(lǐng)取。</p><p>　　3．先導(dǎo)器：制作以目視即能了解節(jié)拍時間的裝置。</p><p>　　4．U字型生產(chǎn)線：

31、將設(shè)備依工程順序逆時針排列，并由一人負(fù)責(zé)出口及入口。</p><p>　　5．AB控制：只有當(dāng)后工程無產(chǎn)品，而前工程有產(chǎn)品的情形，才進(jìn)行工程。</p><p>　　6．燈號：傳達(dá)生產(chǎn)線流程中產(chǎn)品異狀的裝置。</p><p>　　7．后工程領(lǐng)取：生產(chǎn)線的產(chǎn)品要因應(yīng)后工程的需求。</p><p><b>　　意義：</b>&

32、lt;/p><p>　　自動生產(chǎn)線在無人干預(yù)的情況下按規(guī)定的程序或指令自動進(jìn)行操作或控制的過程，其目標(biāo)是“穩(wěn)，準(zhǔn)，快”。自動化技術(shù)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、科學(xué)研究、交通運(yùn)輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)和家庭等方面。采用自動生產(chǎn)線不僅可以把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣、危險的工作環(huán)境中解放出來，而且能擴(kuò)展人的器官功能，極大地提高勞動生產(chǎn)率，增強(qiáng)人類認(rèn)識世界和改造世界的能力。</p><p>

33、<b>　　應(yīng)用范圍:</b></p><p>　　機(jī)械制造業(yè)中有鑄造、鍛造、沖壓、熱處理、焊接、切削加工和機(jī)械裝配等自動線，也有包括不同性質(zhì)的工序，如毛坯制造、加工、裝配、檢驗和包裝等的綜合自動線。</p><p>　　切削加工自動線在機(jī)械制造業(yè)中發(fā)展最快、應(yīng)用最廣。主要有：用于加工箱體、殼體、雜類等零件的組合機(jī)床自動線；用于加工軸類、盤環(huán)類等零件的，由通用、專門化

34、或?qū)Ｓ米詣訖C(jī)床組成的自動線；旋轉(zhuǎn)體加工自動線；用于加工工序簡單小型零件的轉(zhuǎn)子自動線等。</p><p><b>　　設(shè)備聯(lián)結(jié):</b></p><p>　　自動線中設(shè)備的聯(lián)結(jié)方式有剛性聯(lián)接和柔性聯(lián)接兩種。在剛性聯(lián)接自動線中，工序之間沒有儲料裝置，工件的加工和傳送過程有嚴(yán)格的節(jié)奏性。當(dāng)某一臺設(shè)備發(fā)生故障而停歇時，會引起全線停工。因此，對剛性聯(lián)接自動線中各種設(shè)備的工作可靠

35、性要求高。</p><p>　　在柔性聯(lián)接自動線中，各工序(或工段)之間設(shè)有儲料裝置，各工序節(jié)拍不必嚴(yán)格一致，某一臺設(shè)備短暫停歇時，可以由儲料裝置在一定時間內(nèi)起調(diào)劑平衡的作用，因而不會影響其他設(shè)備正常工作。綜合自動線、裝配自動線和較長的組合機(jī)床自動線常采用柔性聯(lián)接。</p><p><b>　　傳送系統(tǒng):</b></p><p>　　自動線的工

36、件傳送系統(tǒng)一般包括機(jī)床上下料裝置、傳送裝置和儲料裝置。在旋轉(zhuǎn)體加工自動線中，傳送裝置包括重力輸送式或強(qiáng)制輸送式的料槽或料道，提升、轉(zhuǎn)位和分配裝置等。有時采用機(jī)械手完成傳送裝置的某些功能。在組合機(jī)床自動線中當(dāng)工件有合適的輸送基面時，采用直接輸送方式，其傳送裝置有各種步進(jìn)式輸送裝置、轉(zhuǎn)位裝置和翻轉(zhuǎn)裝置等對于外形不規(guī)則、無合適的輸送基面的工件，通常裝在隨行夾具上定位和輸送，這種情況下要增設(shè)隨行夾具的返回裝置。</p><p

37、><b>　　控制系統(tǒng):</b></p><p>　　自動線的控制系統(tǒng)主要用于保證線內(nèi)的機(jī)床、工件傳送系統(tǒng)，以及輔助設(shè)備按照規(guī)定的工作循環(huán)和聯(lián)鎖要求正常工作，并設(shè)有故障尋檢裝置和信號裝置。為適應(yīng)自動線的調(diào)試和正常運(yùn)行的要求，控制系統(tǒng)有三種工作狀態(tài)：調(diào)整、半自動和自動。在調(diào)整狀態(tài)時可手動操作和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)單臺設(shè)備的各個動作；在半自動狀態(tài)時可實(shí)現(xiàn)單臺設(shè)備的單循環(huán)工作；在自動狀態(tài)時自動線能連續(xù)

38、工作。</p><p>　　控制系統(tǒng)有“預(yù)?！笨刂茩C(jī)能，自動線在正常工作情況下需要停車時，能在完成一個工作循環(huán)、各機(jī)床的有關(guān)運(yùn)動部件都回到原始位置后才停車。自動線的其他輔助設(shè)備是根據(jù)工藝需要和自動化程度設(shè)置的，如有清洗機(jī)工件自動檢驗裝置、自動換刀裝置、自動捧屑系統(tǒng)和集中冷卻系統(tǒng)等。為提高自動線的生產(chǎn)率，必須保證自動線的工作可靠性。影響自動線工作可靠性的主要因素是加工質(zhì)量的穩(wěn)定性和設(shè)備工作可靠性。自動線的發(fā)展方向主

39、要是提高生產(chǎn)率和增大多用性、靈活性。為適應(yīng)多品種生產(chǎn)的需要，將發(fā)展能快速調(diào)整的可調(diào)自動線。</p><p><b>　　發(fā)展前景:</b></p><p>　　數(shù)字控制機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人和電子計算機(jī)等技術(shù)的發(fā)展，以及成組技術(shù)的應(yīng)用，將使自動線的靈活性更大，可實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量生產(chǎn)的自動化。多品種可調(diào)自動線，降低了自動線生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)批量，因而在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛

40、，并向更高度自動化的柔性制造系統(tǒng)發(fā)展。</p><p><b>　　維修保養(yǎng):</b></p><p>　　自動生產(chǎn)線節(jié)省了大量的時間和成本，在工業(yè)發(fā)達(dá)的城市，自動生產(chǎn)線的維修成為熱點(diǎn)。自動生產(chǎn)線維修主要靠操作工與維修工來共同完成。</p><p>　　自動生產(chǎn)線維修的兩大方法:</p><p>　　同步修理法：再生產(chǎn)當(dāng)

41、中，如發(fā)現(xiàn)故障盡量不修，采取維持方法。使生產(chǎn)線繼續(xù)生產(chǎn)到星期天，集中維修工，操作工，對所有問題，同時修理。設(shè)備在星期一正常全線生產(chǎn)。</p><p>　　分部修理法：自動生產(chǎn)線如有較大問題，修理時間較常。不能用同步修理法。這時利用星期天，集中維修工，操作工對某一部分，進(jìn)行修理。待到下個星期天，對另一部分進(jìn)行修理。保證自動生產(chǎn)線在工作時間不停產(chǎn)。另外，在管理中盡量采用予修的方法。在設(shè)備中安裝計時器，記錄設(shè)備工作時間

42、，應(yīng)用磨損規(guī)律，來予測易損件的磨損，提前更換易損件，可以把故障以前消滅。保證生產(chǎn)線滿負(fù)荷生產(chǎn)。</p><p><b>　　自動生產(chǎn)線的保養(yǎng):</b></p><p>　　電路、氣路、油路及機(jī)械傳動部位(如導(dǎo)軌等)班前班后要檢查、清理 ；工作過程要巡檢，重點(diǎn)部位要抽檢，發(fā)現(xiàn)異樣要記錄，小問題班前班后處理(時間不長)，大問題做好配件準(zhǔn)備；統(tǒng)一全線停機(jī)維修，做好易損件計劃

43、，提前更換易損件，防患于未燃。</p><p>　　在國內(nèi)，圍板箱是一款可反復(fù)循環(huán)使用的新型包裝，適用于緊固件、金屬球、沖壓件等不規(guī)則產(chǎn)品的包裝，是出口到歐洲的產(chǎn)品包裝的不二選擇。圍板箱基本以木板為主要材料，側(cè)板大多數(shù)都是采用模板或者大板制作，使得材料的選取過于苛刻，而且成本比較高。圍板箱的生產(chǎn)也主要以人工為主，木板加工以半自動化為主。</p><p>　　而國外，德國KTP公司可以說是制

44、造圍板箱的代表，經(jīng)過其幾代人的努力，現(xiàn)今已經(jīng)研制出了可折疊式塑料圍板箱（見圖1.2）。其生產(chǎn)方式也采用了全自動化的生產(chǎn)線模式，箱子規(guī)格也都已經(jīng)基本標(biāo)準(zhǔn)化，方便統(tǒng)一規(guī)格生產(chǎn)。</p><p>　　圖1.2 國外先進(jìn)的圍板箱</p><p>　　從國內(nèi)外發(fā)展情況來看，國內(nèi)外的圍板箱生產(chǎn)具有以下的優(yōu)缺點(diǎn)：</p><p>　　（1）在國內(nèi)，圍板箱的規(guī)格可以根據(jù)買家的要求來

45、制定，比較方便靈活；在國外，圍板箱的規(guī)格趨于標(biāo)準(zhǔn)化，方便一體化生產(chǎn)，銷售，物流規(guī)格可漸漸統(tǒng)一，適應(yīng)以后的發(fā)展前景。</p><p>　?。?）在國內(nèi)，圍板箱各部分不存在因箱體的部分損壞而令整箱報廢的情況，對于同一尺寸，可實(shí)現(xiàn)完全互換使用；在國外，部分圍板箱已經(jīng)趨于一體化，防水，防塵，全面保護(hù)物品，存儲較方便。</p><p>　?。?）在國內(nèi)，使用木板為主材料，成本低廉；在國外，開始使用可

46、完全回收利用的塑料，從而減少樹木的砍伐，保護(hù)環(huán)境。</p><p>　?。?）在國內(nèi)，圍板箱的生產(chǎn)方式采取以半自動化為主，有訂單再生產(chǎn)的方式；在國外，圍板箱的生產(chǎn)方式采取全自動化生產(chǎn)線的模式。</p><p>　　總的來說，國外的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)模式是可以借鑒的，但由于國內(nèi)基本情況的限制，所以在國內(nèi)圍板箱的基本材料還是以木板為主材料。</p><p><b>　

47、　2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　2.1 圍板的參數(shù)（單位：mm）</p><p><b>　　長木板的參數(shù)：</b></p><p>　　拼接前：長=600，寬=60，高=10</p><p>　　拼接后：長=600，寬=120，高=10</p><p><b&g

48、t;　　短木板的參數(shù)：</b></p><p>　　拼接前：長=400，寬=60，高=10</p><p>　　拼接后；長=400，寬=120，高=10</p><p>　　木銷參數(shù)：長=60，直徑=6</p><p>　　長板木板打孔位置見圖2.1，從右邊往左，依次打孔，第一個孔距離邊是100，再往右依次200打兩個孔，孔的直徑

49、為6。短板打孔也是如此，但是只打兩個孔。</p><p>　　圖2.1木板孔的位置</p><p>　　2.2 自動線生產(chǎn)流程</p><p>　　由于所加工的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較簡單由于所要加工的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較簡單,工位較少,采 用直線型同步順序組合自動線,各自動機(jī)用傳送工件裝置連接起來,以一定的生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行生產(chǎn),無儲存裝置,自動線前端設(shè)置料倉，這樣生產(chǎn)率較高，產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)

50、定。流程圖見圖2.2。</p><p><b>　　圖2.2生產(chǎn)線流程</b></p><p>　　整個自動生產(chǎn)線的前方為自動上料裝置，自動上料裝置采用升降機(jī)構(gòu)用水平推料方式推最上面一塊板。上料輸送機(jī)將堆垛木板的托盤送至升降機(jī)并將空托盤帶回，升降機(jī)帶動托盤上升到指定高度，推板機(jī)將一層木板從升降機(jī)上推至過渡輥臺并逐疊將木板推入鉆孔工序。推板機(jī)推板時，過渡輥臺將升降機(jī)上的

51、非動作層木板擋住；每當(dāng)推板機(jī)將一層木板推走，升降機(jī)就帶動托盤上升到指定高度，等待推板機(jī)推動下一層木板。木板推出后會到達(dá)鉆孔工作臺，鉆孔工作臺上方的壓緊塊在氣缸的推動下壓緊木板從木板的側(cè)面進(jìn)行鉆孔，鉆孔工位完成后，由步進(jìn)電機(jī)控制輸送帶，讓木板繼續(xù)縱向移動，進(jìn)入拼接工位。到達(dá)位置后，上方輥?zhàn)油聣?，并進(jìn)行逆時針運(yùn)動，下方的輥?zhàn)舆M(jìn)行順時針運(yùn)動，夾住木板使木板順利的進(jìn)入到拼接工位。與此同時，在輥?zhàn)訆A住木板時，前方鉆孔工作臺上的壓緊裝置張開，并且

52、退回起始位置。</p><p>　　拼接裝置包括木銷的上料和木板的橫向側(cè)壓。在圖2.3內(nèi)，主要畫出了木銷自動上料的裝置，料斗下部的一排木銷通過帶槽滾筒旋轉(zhuǎn),不僅可以將木銷逐根分離供給,而且還能防止木銷出現(xiàn)卡住的情況。料斗下方，設(shè)置有槽式上料器，上料器有三個容納木銷的的槽，接受從料斗落下的木銷。不僅有上料的作用，還有定位的作用，當(dāng)木銷向左運(yùn)動時，木銷會被送到與木板對應(yīng)的孔的位置。木銷具體的拼接如圖2.4所示，當(dāng)木銷

53、被送到對應(yīng)位置的時候，木板由于側(cè)面的氣缸提供的側(cè)壓力進(jìn)行橫向運(yùn)動，從而進(jìn)行拼接。</p><p>　　為了使工件加工后符合圖紙的技術(shù)要求，就必須保證工件的加工精度。這樣就要求我們在安裝夾緊工件時不但要保證工件的位置正確，而且要保證工件的位置準(zhǔn)確，并使工件在整個加工過程中始終保持這一正確位置，以便消除任何影響工件加工精度的移動或轉(zhuǎn)動的自由度，確保工件的尺寸精度和位置精度。工件的專用夾具就是根據(jù)工件加工的特定工序而設(shè)

54、計，安裝時只要工件靠牢夾具的定位元件，并用夾緊機(jī)構(gòu)將其夾緊就可迅速可靠地保證工件占有正確的位置。</p><p><b>　　圖2.3拼接工序</b></p><p>　　2.3 生產(chǎn)節(jié)拍的確定</p><p>　　生產(chǎn)線的節(jié)拍是指連續(xù)完成相同的兩個產(chǎn)品之間的間隔時間。即指完成一個產(chǎn)品所需的平均時間。生產(chǎn)工藝平衡即是對生產(chǎn)的全部工序進(jìn)行平均化，

55、調(diào)整各作業(yè)負(fù)荷，以使各作業(yè)時間盡可能相近。通過平衡生產(chǎn)線，可以提高操作者及設(shè)備的工作效率；可以減少單間產(chǎn)品的工時消耗，降低成本；可以減少工序的在制品，真正實(shí)現(xiàn)有序流動；可以在平衡的生產(chǎn)線基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)單元生產(chǎn)，提高生產(chǎn)應(yīng)變能力，應(yīng)對市場變化。</p><p>　　生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍可根據(jù)公式（2.1）計算</p><p><b>　　(2.1)</b></p>

56、<p>　　式中，T為年基本工時，一般規(guī)定，按一班制工作時為2360h/年，按兩班制工作時為4650h/年； 為復(fù)雜系數(shù)，一般取0.65-0.85，復(fù)雜的生產(chǎn)線因故障導(dǎo)致開工率低些，應(yīng)取低值，簡單的生產(chǎn)線則取高值；N為生產(chǎn)線加工工件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件數(shù)/年）。</p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　式中，q為產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺數(shù)/

57、年）；n為每臺產(chǎn)品所需生產(chǎn)線加工的工件數(shù)量（件數(shù)/臺）；p1為備品率；p2為廢品率。</p><p>　　根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)及自動線形式,按照工件傳送的平穩(wěn)性的原則確定圍板的實(shí)木側(cè)板拼接自動線的生產(chǎn)節(jié)拍為3部分:自動上料、定位鉆孔和木銷拼接,在時間上確保上料、鉆孔、拼接各部分耗時相等,使自動線的生產(chǎn)率達(dá)到最大化[3]。</p><p>　　2.4 機(jī)架結(jié)構(gòu)的確定</p><p

58、>　　考慮到生產(chǎn)工藝要求及廠房面積,圍板的實(shí)木側(cè)板拼接自動線有效工作高度設(shè)計在1 m,長度控制在3 m以內(nèi)。為了縮短自動線的長度,考慮推送機(jī)構(gòu)的氣缸放在工作臺下面,同時安裝放大行程機(jī)構(gòu),縮短氣缸的行程,從而縮短自動線的長度。機(jī)架、料倉、氣缸架均采用型材組焊的形式拼成框架式結(jié)構(gòu)[4]。</p><p>　　2.5 控制系統(tǒng)的確定</p><p>　　控制部分經(jīng)比較選擇PLC控制[5]。

59、若用單片機(jī)控制,單片機(jī)的制造工藝決定了其對工作環(huán)境要求較高。當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行一定時間后,元器件工作會出現(xiàn)不穩(wěn)定,可靠性差等情況。當(dāng)用其驅(qū)動步進(jìn)控制器時就會出現(xiàn)丟步和失步的情況,從而影響加工送料精度;若采用電氣控制，電路將十分復(fù)雜，成本較高，有點(diǎn)大材小用;而PLC控制,結(jié)構(gòu)較簡單,成本也不高,尺寸精度也能滿足要求。 PLC是專為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)計的控制器件,具有功能強(qiáng),應(yīng)用面廣的等諸多優(yōu)點(diǎn)。由于采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù),即便在較差的環(huán)境下工作P

60、LC也具有很強(qiáng)的可靠性[6]。</p><p>　　3木板上料裝置的設(shè)計</p><p>　　3.1木板上料裝置的要求</p><p>　　機(jī)床上下料裝置是將待加工工件送到機(jī)床上的加工位置和將已加工工件從加工位置取下的自動或半自動機(jī)械裝置，又稱工件自動裝卸裝置。大部分機(jī)床上下料裝置的下料機(jī)構(gòu)比較簡單，或上料機(jī)構(gòu)兼有下料功能，所以機(jī)床的上下料裝置也常被簡稱為上料裝置。

61、按照自動化程度，機(jī)床的上下料裝置分為人工上下料裝置和自動上下料裝置兩類。人工上下料通常借助傳送滾道或起重機(jī)等設(shè)施，通過人工操作進(jìn)行機(jī)床的上下料，主要適用于單件小批生產(chǎn)或大型外形復(fù)雜的工件。相反，在大批量的生產(chǎn)重，為了提高生產(chǎn)效率、降低勞動強(qiáng)度，通常采用自動化的上下料裝置，如料倉式，料斗式或機(jī)器人等。而我所設(shè)計的是自動化的上下料裝置。</p><p>　　機(jī)床的上料裝置的設(shè)計原則：</p><p

62、>　?。?）上下料時間要符合生產(chǎn)節(jié)拍的要求，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)率。</p><p>　?。?）上下料工作力求平穩(wěn)，盡量減少沖擊，避免工件產(chǎn)生變形或損壞。</p><p>　?。?）上下料裝置要盡可能結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，維護(hù)方便。</p><p>　?。?）上下料裝置應(yīng)有一定的結(jié)構(gòu)范圍，盡可能地滿足各種不同工件的上下料需求。</p><p

63、>　　3.2木板上料的流程</p><p>　　木板上料裝置主要是由上料輸送機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、推板機(jī)構(gòu)、過渡輥臺四部分組成其工作流程如圖3.1所示。上料輸送機(jī)將堆垛木板的托盤送至升降機(jī)并將空托盤帶回，升降機(jī)帶動托盤上升到指定高度，推板機(jī)將一層木板從升降機(jī)上推至過渡輥臺并逐疊將木板推入鉆孔工序。推板機(jī)推板時，過渡輥臺將升降機(jī)上的非動作層木板擋?。幻慨?dāng)推板機(jī)將一層木板推走，升降機(jī)就帶動托盤上升到指定高度，等待推板

64、機(jī)推動下一層木板。</p><p><b>　　圖3.1上料裝置</b></p><p><b>　　3.3升降臺的設(shè)計</b></p><p>　　3.3.1運(yùn)動學(xué)分析</p><p>　　該木板上料機(jī)升降裝置為雙層結(jié)構(gòu),每一層的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動特性和受力特點(diǎn)完全相同。為簡化計算所以取單層結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,

65、其運(yùn)動簡圖如圖3.1.2所示。由圖3.1.2可知:驅(qū)動力F作用在D處, A點(diǎn)速度垂直向上,記為, D點(diǎn)速度水平向左,記為。此機(jī)構(gòu)為平面機(jī)構(gòu),分析速度時可用速度瞬心法求解。記AD、BC桿長均為L,AC桿的瞬心角速度為,AC的瞬心為B點(diǎn)。</p><p>　　所以A點(diǎn)的運(yùn)動速度為</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>&l

66、t;b>　　D點(diǎn)的速度為</b></p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　由此可知, D點(diǎn)水平速度如果保持定速,則AB的升降速度與有關(guān)。而若使AB的升降速度為勻速,則水平傳動速度應(yīng)為可調(diào)速度。</p><p>　　下面以該上料機(jī)采用的升降機(jī)構(gòu)為例分析計算。已知參數(shù):單層行程,最低位置°,最

67、高位置°。由式(3.2)可知:</p><p>　　(1)當(dāng)A取最小值10°時,為最大值5.671;</p><p>　　(2)當(dāng)A取最大值50°時,為最小值0.840。</p><p>　　又由可以計算出L=844.6mm,即AD、BC桿的長度均為844.6mm。</p><p>　　3.3.2 動力學(xué)分析&l

68、t;/p><p>　　仍然以單層機(jī)構(gòu)為研究對象,假設(shè)其中的各約束為理想約束。已知載荷力Q,水平推力F。根據(jù)虛位移原理,作用于該質(zhì)點(diǎn)系的所有主動力在任何虛位移中所做的虛功之和為零。即</p><p><b>　?。?.3）</b></p><p><b>　　由圖2可得</b></p><p><b

69、>　　（3.4）</b></p><p><b>　　變分計算得</b></p><p><b>　?。?.5）</b></p><p>　　將式(3.5)代入式(3.4)并整理得</p><p>　　由此可知載荷Q、角度與水平驅(qū)動力F的關(guān)系。</p><p&g

70、t;　　3.4 過渡輥臺設(shè)計</p><p>　　3.4.1 過渡輥臺設(shè)計要求</p><p>　　在木板自動上料系統(tǒng)中，過渡輥臺是銜接升降機(jī)、推板機(jī)和翻板輸送機(jī)的橋梁，應(yīng)滿足木板貯放和準(zhǔn)確推擋非動作層木板兩大基本功能。對貯放功能的設(shè)計要求主要是應(yīng)具有足夠的承載能力、保證小摩擦阻力和對木板導(dǎo)向。而對準(zhǔn)確推擋非動作層木板功能的設(shè)計要求則主要是針對能防止木板堆垛傾斜情況以及保證足夠的剛度。&l

71、t;/p><p>　　3.4.2 過渡輥臺結(jié)構(gòu)</p><p>　　由過渡輥臺的設(shè)計要求可知，過渡輥臺應(yīng)由機(jī)架、輥臺和擋板裝置組成。機(jī)架采用焊接式，其上安裝導(dǎo)向板為木板移動導(dǎo)向；輥臺采用輥?zhàn)咏M合而成，用于貯放木板并配合推板機(jī)推板；擋板裝置是過渡輥臺的核心部分之一，用于推擋升降機(jī)上的非動作層木板。</p><p>　　圖3.1.2升降臺簡圖</p><

72、p>　　3.4.3 過渡輥臺的尺寸參數(shù)計算</p><p>　　過渡輥臺的傳輸方式有以下幾種：（1）牽引鏈條傳動式:其缺點(diǎn)是傳動噪音大,且輸送機(jī)線路在水平面內(nèi)彎曲半徑大。（2）電動輥?zhàn)邮?其缺點(diǎn)是要實(shí)現(xiàn)積放功能要有復(fù)雜的電氣控制,且不能較好地保證積放位置的準(zhǔn)確性,另外電動輥?zhàn)映杀景嘿F。牽引鋼絲繩和輥?zhàn)咏佑|傳動式:其輸送線路雖可水平彎曲,但缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,因為要保證鋼絲繩和輥?zhàn)娱g有足夠大的摩擦力,必須在沿線安

73、裝有足夠多的張緊輪。（3）牽引平皮帶和輥?zhàn)咏佑|傳動式:其缺點(diǎn)是輸送線路不能在水平面內(nèi)彎曲,另外沿線也需要足夠多的壓緊輥?zhàn)?實(shí)現(xiàn)輥?zhàn)拥姆e放功能所需結(jié)構(gòu)復(fù)雜。（4）通軸式摩擦輪或傘齒輪傳動式:其缺點(diǎn)是傳動噪音大,且安裝精度要求高,制造成本亦較大。這邊我們選取的是第一種，牽引鏈條傳動式。</p><p><b>　　（1）輥?zhàn)娱L度</b></p><p>　　對于木板來說，

74、在不影響正常運(yùn)輸和安全的條件下，直線段輥?zhàn)娱L度的計算公式如下所示:</p><p>　　其中:: 輥?zhàn)娱L度，mm</p><p>　　B: 件貨寬度，mm</p><p>　　: 寬度裕量( 50 ～100) ，mm</p><p>　　取 B =60mm，查表3.4.1 得 =100mm。</p><p>　　表3.

75、4.1棍子長度（mm）</p><p><b>　?。?）輥?zhàn)娱g距</b></p><p>　　輥?zhàn)娱g距應(yīng)該滿足運(yùn)行中貨物穩(wěn)定性要求，即一般情況下按照下式選取:</p><p>　　其中: L———貨物長度</p><p><b>　　對要求平穩(wěn)的物品，</b></p><p&g

76、t;　　取查表3.4.2可取 P=160mm</p><p>　　表3.4.2棍子間距（mm）</p><p><b>　　（3）輥?zhàn)又睆?lt;/b></p><p>　　輥?zhàn)虞S徑與輥?zhàn)拥某休d能力有關(guān)，可按照下式選取</p><p>　　[F]: 作用在單個貨物上的載荷，N;</p><p>　　其中

77、: m: 單件貨物的重量</p><p>　　: 單列輥?zhàn)拥挠行еС邢禂?shù)，與貨物的地面特性及輥?zhàn)悠矫娑扔嘘P(guān)，一般可取 =0.7，對于底部剛性很大的貨物可取=0.5。</p><p>　　選取輥?zhàn)又睆綖?0mm。</p><p>　　表3.4.3棍子直徑的選取</p><p><b>　?。?）過渡輥臺高度</b><

78、/p><p>　　根據(jù)升降臺的參數(shù)和表3.4.4，選取過渡輥臺高度為630mm</p><p>　　表3.4.4棍臺高度（mm）</p><p><b>　　（5）機(jī)架長度</b></p><p>　　由于木板的參數(shù)規(guī)格最長的是600mm，而且有導(dǎo)軌長度，根據(jù)表3.4.5，選取機(jī)架長度為1000mm。</p>

79、<p>　　表3.4.5機(jī)架長度（mm）</p><p>　?。?）輸送速度的選取</p><p>　　輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)的輸送速度是根據(jù)生產(chǎn)率和工藝要求確定的。重力式輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)的速度不能大于 2m/s，否則物件在轉(zhuǎn)彎處會飛出輸送機(jī)，有利的速度為 0.3ms ～ 0.5m/s。驅(qū)動型輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)的最大速度不允許超過1. 5m/s，過高的速度產(chǎn)生噪聲和磨損，鏈驅(qū)動輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)的速度，以≤0.

80、5為宜。根據(jù)過渡輥臺的要求，這里選取輸送速度為0. 32m/s。</p><p>　?。?）動力式輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)計算</p><p>　　單鏈傳動，連續(xù)單鏈驅(qū)動輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)鏈條的牽引力:F = fL( Dr \ Ds) ( Wm+ Wc + RdCd + RiCi) + 0. 25LW</p><p>　　式中: f———摩擦系數(shù);</p><p>

81、;　　L———輸送機(jī)長度，m;</p><p>　　Dr———輥?zhàn)又睆剑琺;</p><p>　　Ds———輥?zhàn)渔溳喒?jié)圓直徑，m;</p><p>　　Wm———單位長度物件重力，N / m;</p><p>　　Wc———鏈條重力，N / m;</p><p>　　Rd———傳動輥?zhàn)影ㄦ溳啿话ㄐ妮S的重力，N;&l

82、t;/p><p>　　Cd———輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)每米內(nèi)傳動輥?zhàn)訑?shù);</p><p>　　Ri———從動輥?zhàn)硬话ㄐ妮S單件重力，N;</p><p>　　Ci———輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)每米內(nèi)從動輥?zhàn)訑?shù);</p><p>　　W———每米鏈條的重力，N。</p><p>　　由于 Wm 遠(yuǎn)大于 Wc + RdCd + RiCi，故粗略計算:F

83、 = fL( Dr \ Ds) + 0. 25LW</p><p>　　查表3.4.6選取 f =0.035</p><p>　　表3.4.6摩擦系數(shù)</p><p>　　f取0.035，Dr=0.5，Ds=0.25，Wm=2000，W=6N</p><p><b>　　計算得F=89N</b></p>&

84、lt;p>　　式中P------電動機(jī)功率，KW；</p><p>　　K———功率安全系數(shù)，K = 1.2 ～ 1.5;</p><p>　　Fo———單鏈傳動限力式輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)積放狀態(tài)下鏈條最大牽引力，N;</p><p>　　ν———輸送速度，0.3m/s;</p><p>　　η———驅(qū)動裝置效率，η = 0.65 ～ 0.85。

85、</p><p>　　取 ν =0.32m/s K =1.5 η =0.7 </p><p>　　計算得P=0.08KW，查表3.4.3選取電機(jī)功率為0.37KW。</p><p>　　3.5計算送料缸的受力</p><p>　　送料缸在推進(jìn)工件時，工件受料斗上面所堆積工件重量的壓力而在所推進(jìn)工件的上、下兩面產(chǎn)生摩擦阻力, 每個工件

86、的重量為 0.5 kg，故摩擦阻力為 Ff=2Q 總·f＝2×5×0.2=2(N)，送料缸所受最大軸向力為 F 缸＝2+5 =7(N)，力很小,則將其運(yùn)動近似為空載運(yùn)動。</p><p><b>　　4 鉆孔裝置設(shè)計</b></p><p>　　4.1 鉆孔工作臺的總體設(shè)計</p><p>　　鉆孔工作臺的流程圖如

87、下：</p><p>　　圖4.1.1鉆孔工作臺的流程</p><p>　　木板輸送到鉆孔工作臺上，對木板進(jìn)行定位，因為模板的規(guī)格參數(shù)不可能一模一樣，有的長有的短，對木板的定位要求比較嚴(yán)格，，如果從中心進(jìn)行定位的話，首先是比較復(fù)雜，其次，下一工序拼接的定位要與現(xiàn)在的定位一樣，所以從中心定位的方法雖然可取但是無形中增加了定位的難度以及后續(xù)鉚接的難度。</p><p>

88、　　除了中心定位，我們還可以對邊進(jìn)行定位，木板是縱向輸送過去的，鉆孔是從木板的側(cè)面往里面鉆，所以，我們可以從木板的短邊進(jìn)行孔的定位。當(dāng)木板過去的時候，用一塊擋板將其擋住，另外一端用液壓缸將木板縱向壓緊。因為木板要從側(cè)面進(jìn)行鉆孔，所以木板在Z軸方向也要進(jìn)行壓緊，壓緊方式也同樣選擇氣缸的方式。</p><p>　　4.2液壓自動鉆孔機(jī)的設(shè)計</p><p>　　由于木板參數(shù)的限制，木板只能橫向

89、鉆孔，所以現(xiàn)在設(shè)計了一臺臥式液壓自動鉆孔機(jī),包括鉆孔機(jī)構(gòu),主軸箱及卡緊油缸,床身及油路系統(tǒng)[7]。這里著重介紹鉆孔機(jī)構(gòu),卡緊油缸及油路系統(tǒng)。鉆孔機(jī)構(gòu)如圖4.2.1。該機(jī)床的鉆孔機(jī)構(gòu)包括鉆頭卡緊及驅(qū)動部分。鉆頭通過鉆卡直接安裝在液壓油缸上,油缸上有導(dǎo)軌在基座的導(dǎo)軌上滑動,活塞桿通過支架固定在底座上,液壓油由活塞桿端部及后缸蓋進(jìn)入油缸,推動油缸運(yùn)動,或進(jìn)給鉆孔或退出[8]。</p><p>　　圖4.2.1液壓自動鉆

90、孔機(jī)</p><p>　　根據(jù)生產(chǎn)要求，自動鉆床的動作流程如下：啟動（電源及控制模塊）→主軸快進(jìn)→主軸工進(jìn)→主軸停留→主軸快退→主軸快退停止→主軸電機(jī)和液壓泵電機(jī)停轉(zhuǎn)。鉆床的主運(yùn)動是主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，由電動機(jī)經(jīng)皮帶輪傳給主軸，但進(jìn)給運(yùn)動采用液壓傳動。</p><p>　　4.2.1 主軸的設(shè)計</p><p>　　在鉆床的切削加工過程中，主軸作高速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和直線進(jìn)給

91、運(yùn)動，由于液壓缸活塞桿不宜作高速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，因此主軸采用套裝結(jié)構(gòu)：主軸由軸承支承在活塞桿內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，活塞和活塞桿由液壓驅(qū)動完成進(jìn)給運(yùn)動，如圖4.2.2所示。</p><p>　　由于工件材料是木板，所以擬定工件材料為切削性能較好的 Q235 鋼[9]，查《金屬切削手冊》，選擇進(jìn)給量 f=0.2mm/r，其對應(yīng)的切削速度 V=32m/min；根據(jù)計算，得切削轉(zhuǎn)矩為 M=13.5 N·m、軸向切削力為 ，

92、主軸傳遞的功率為 P=1.25kW。主軸材料選用 45 鋼，根據(jù)功率 P求得主軸最小直徑 dmin=13mm。根據(jù)主軸的結(jié)構(gòu)要求，選定前軸頸直徑為 40mm，后軸頸直徑為 35mm。 </p><p>　　圖4.2.2主軸的結(jié)構(gòu)簡圖</p><p>　　1. 鎖緊螺母 2.墊 圈 3.液壓缸蓋</p><p>　　4.深溝球軸承 5.墊圈 6.推力球軸</

93、p><p>　　承 7.主軸 8.活塞桿 9.液壓缸筒</p><p>　　4.2.2液壓系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　(1)負(fù)載分析</b></p><p>　　液壓缸的負(fù)載由五部分組成，即工作阻力、摩擦阻力、慣性力、密封阻力和背壓力[10]。</p><p>　　因為是臥式鉆床，所以液壓缸

94、的負(fù)載不包括重力。根據(jù)工作要求，快進(jìn)行程為 60mm，工進(jìn)行程為 30mm，主軸快進(jìn)、快退速度為 3m/min，工進(jìn)速度為 0.17m/min，加速、減速時間 Δt=0.2s；取主軸長度 l=550mm，可求得主軸重力為 55N?？紤]到軸上零件和活塞桿的重力，現(xiàn)取整個主軸組件的重力G=200N，由此計算出慣性力：</p><p><b>　?。?.1）</b></p><

95、p>　　式中 Δv 為從靜止到 3m/min 的速度變化量。</p><p>　　工作阻力即軸向切削力 =2595N；摩擦阻力在機(jī)械效率中考慮，取機(jī)械效率η=0.9；快進(jìn)時，在不考慮背壓的情況下，主軸在重力的作用下自動下移；工進(jìn)時，液壓缸要克服工作阻力和摩擦阻力，此時重力起到動力作用，為了使液壓缸有足夠的液壓作用力，計算時取重力的一半代入公式[11]。主軸系統(tǒng)各運(yùn)動階段的計算公式及負(fù)載大小如表4.1 所示（

96、由于慣性力很小，未列入加減速階段的負(fù)載）。</p><p>　　表4.1液壓缸各階段運(yùn)動負(fù)載表</p><p>　　(2)主軸液壓缸主要參數(shù)的確定</p><p>　　根據(jù)負(fù)載大小初選工作壓力為 =3MPa；為了防止自動鉆床在完成工進(jìn)后主軸突然前沖，在回油路上安裝背壓閥[12]，背壓力為 =0.8MPa；快速運(yùn)動時背壓取0.5MPa。如圖 3 所示，根據(jù)活塞桿內(nèi)安裝

97、的軸承尺寸及活塞桿的直徑系列，取活塞桿直徑 d=100mm，由此計算出液壓缸的內(nèi)徑為： </p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　根據(jù)液壓缸內(nèi)徑尺寸系列取 D=125mm。</p><p>　　選擇缸筒固定式雙桿活塞缸[13]，驗算有效工作面積 A是否大于或等于保證最小穩(wěn)定速度（0.17m/min）時的有效面積：&l

98、t;/p><p>　　A>，滿足設(shè)計要求。式中 為流量閥的最小穩(wěn)定流量，=0.05L/min.</p><p>　　主軸液壓缸各運(yùn)動階段的壓力、流量和功率如表 4.2 所示。</p><p>　　4.2.3 電動機(jī)的選取</p><p>　　1 類型和結(jié)構(gòu)型式的選擇</p><p>　　三相交流異步電動機(jī)[14]的結(jié)

99、構(gòu)簡單、價格低廉、維護(hù)方便，可直接接于三相交流電網(wǎng)中，因此在工業(yè)上應(yīng)用最為廣泛，設(shè)計時應(yīng)優(yōu)先選用。</p><p>　　表4.2液壓缸各運(yùn)動階段的壓力、流量和功率</p><p>　　Y系列電動機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式三相異步電動機(jī)，具有效率高、性能好、噪聲低、振動小等優(yōu)點(diǎn)，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī)械上[15]。</p><p>　　在

100、經(jīng)常啟動、制動和反轉(zhuǎn)的工作場合，要求電動機(jī)的裝懂慣量小和過載能力大，應(yīng)選用起重及冶金用YZR和YZ系列電動機(jī)。</p><p><b>　?。补β实拇_定</b></p><p>　　電動機(jī)的容量（功率）選擇是否合適，對電動機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。當(dāng)容量小于工作要求時，電動機(jī)不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動機(jī)長期過載而損壞；若過量則價格高，并會造成浪費(fèi)。</p

101、><p>　　電動機(jī)容量主要由電動機(jī)運(yùn)行時的發(fā)熱條件決定，而發(fā)熱有與其工作情況有關(guān)。對于長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、載荷不變或變化很小、常溫下工作的機(jī)械，選擇電動機(jī)時只要使電動機(jī)的負(fù)載不超過其額定值，電動機(jī)便不會過熱。也就是可按電動機(jī)的額定功率等于或略大于所需電動機(jī)的功，在手冊中選取相應(yīng)的電動機(jī)型號[16]。這類電動機(jī)功率計算如下述步驟：</p><p>　　1）工作機(jī)所需功率（KW）</p>

102、<p>　?。?.3） 或 （4.4）</p><p>　　式中，為工作機(jī)的阻力，N；為工作機(jī)的線速度，m/s；為工作機(jī)的阻力矩，N·m；為工作機(jī)軸的轉(zhuǎn)速，r/min；為工作機(jī)的效率，帶式輸送機(jī)可選取=0.96，鏈板式輸送機(jī)可選取=0.95.</p><p>　

103、　2）電動機(jī)至工作機(jī)的總效率（串聯(lián)時）</p><p><b>　?。?.5）</b></p><p>　　式中，…,為傳動系統(tǒng)中各級傳動機(jī)構(gòu)、軸承以及聯(lián)軸器的效率[17]。各類機(jī)械傳動的效率見表3.1。</p><p>　　表4.3 機(jī)械傳動效率概略值</p><p>　　3）所需電動機(jī)的功率（kW）</p>

104、;<p>　　所需電動機(jī)的功率由工作機(jī)所需功率和傳動裝置的總效率按下式計算：</p><p><b>　?。?.6）</b></p><p><b>　　4）電動機(jī)額定功率</b></p><p>　　按來選取電動機(jī)型號。電動機(jī)功率裕度的大小應(yīng)視工作機(jī)構(gòu)的負(fù)載變化狀況而定。</p><p&

105、gt;<b>　　3 轉(zhuǎn)速的確定</b></p><p>　　額定功率相同的同類型電機(jī)，有幾種不同的同步轉(zhuǎn)速[18]。一般常用、市場上供應(yīng)最多的是同步轉(zhuǎn)速為1500r/min和1000r/min的電動機(jī)，設(shè)計時優(yōu)先選用。如無特殊需求，則不選同步轉(zhuǎn)速為3000r/min和750r/min的電動機(jī)。</p><p>　　根據(jù)選定的電動機(jī)類型、結(jié)構(gòu)、功率和轉(zhuǎn)速，從標(biāo)準(zhǔn)中查出

106、電動機(jī)的型號后，將其型號、額定功率（kW）、滿載轉(zhuǎn)速（r/min），以及電動機(jī)的安裝尺寸、外形尺寸和軸伸連接尺寸等記下以備后用。</p><p>　　4.2.4傳動比的分配</p><p>　　電動機(jī)選定后根據(jù)電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)的轉(zhuǎn)速即可確定傳動系統(tǒng)的總傳動比i，即</p><p><b>　　(4.7)</b></p>&

107、lt;p>　　1傳動比分配的一般原則</p><p>　　1）各級傳動比可在各自薦用值的范圍內(nèi)選取。各類機(jī)械傳動的傳動比薦用值和最大值見表3.2。</p><p>　　表4.4 各類機(jī)械傳動的傳動比</p><p>　　2 傳動比分配的參考數(shù)據(jù)</p><p>　　1）帶傳動與一級齒輪減速器[19]：設(shè)帶傳動的傳動比為，一級齒輪減速器的

108、傳動比為i，應(yīng)使，以便使整個傳動系統(tǒng)的尺寸較小，結(jié)構(gòu)緊湊。</p><p>　　2）二級圓柱齒輪減速器：為了使兩個大齒輪具有相近的浸油深度，應(yīng)使兩級的大齒輪具有相近的直徑（低速級大齒輪的直徑應(yīng)略大一些，使高速級大齒輪的齒頂圓與低速軸之間有適量的間隙）.設(shè)高速級的傳動比為，低速級的傳動比為，減速器的傳動比為i，對于二級展開式圓柱齒輪減速器，傳動比可按下式分配：</p><p><b&g

109、t;　?。?.8）</b></p><p>　　對于同軸式圓柱齒輪減速器，傳動比可按下式分配：</p><p><b>　　（4.9）</b></p><p>　　但應(yīng)指出，齒輪的材料、齒數(shù)及寬度亦影響齒輪直徑的大小。欲獲得兩級傳動的大齒輪直徑相近，應(yīng)對傳動比，齒輪的材料、齒數(shù)、模數(shù)和齒寬等作綜合考慮。</p><

110、;p>　　3）圓錐—圓柱減速器 設(shè)減速器的傳動比為i,高速級錐齒輪的傳動比為，傳動比可按下式分配：</p><p><b>　?。?.10）</b></p><p><b>　　3傳動參數(shù)的計算</b></p><p>　　機(jī)器傳動系統(tǒng)的傳動.參數(shù)主要是指各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩，它是進(jìn)行傳動零件設(shè)計計算的重要依據(jù)[

111、20]?，F(xiàn)以圖3.7所示二級圓柱齒輪減速器，說明機(jī)器傳動系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速、功率及轉(zhuǎn)矩的計算。</p><p>　　1）各軸的轉(zhuǎn)速n（r/min）</p><p>　　高速軸I的轉(zhuǎn)速 </p><p>　　中間軸II的轉(zhuǎn)速 </p><p>　　低速軸III的轉(zhuǎn)速

112、 （4.11）</p><p>　　滾筒軸IV的轉(zhuǎn)速 </p><p>　　式中：為電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速； 為高級傳動比；為低級傳動比。</p><p>　　圖3.7 二級圓柱齒輪減速器簡圖</p><p>　　2）各軸的輸入功率P（kW）</p><p&g

113、t;　　高速軸I的輸入功率 </p><p>　　中間軸II的輸入功率 </p><p>　　低速軸III的輸入功率 （4.12）</p><p>　　滾筒軸IV的輸入功率 </p><p

114、>　　式中：為電動機(jī)的額定功率（kW）；為聯(lián)軸器的效率；為一對軸承的效率；為高速級齒輪傳動的效率；為低速級齒輪傳動的效率。</p><p>　　3）各軸的輸入轉(zhuǎn)矩T（N·m）</p><p>　　高速軸I的輸入轉(zhuǎn)矩 </p><p>　　中間軸II的輸入轉(zhuǎn)矩 </p><p

115、>　　低速軸III的輸入轉(zhuǎn)矩 （4.13）</p><p>　　滾筒軸IV的輸入轉(zhuǎn)矩 </p><p>　　4.2.5齒輪傳動系統(tǒng)</p><p>　　齒輪傳動[21]是機(jī)械傳動中最重要的傳動之一，形式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞動率可達(dá)數(shù)十千瓦，圓周速度可達(dá)200m/s。齒

116、輪傳動特點(diǎn)，第一效率高，在常用的機(jī)械傳動中，以齒輪傳動效率為最高，如一級圓柱齒輪的傳動效率可達(dá)99%，這對大功率的傳動十分重要，因為即使效率只有百分之一，也有很大的經(jīng)濟(jì)利。第二結(jié)構(gòu)緊湊，在同樣的使用條件下，齒輪傳動所需要的空間尺寸一般較小。第三工作可靠、壽命長，設(shè)計制造正確合理，使用維護(hù)良好的齒輪傳動，工作十分可靠，壽命可達(dá)一、二十年，這也是其他機(jī)械傳動所不能比擬的。第四，傳動比穩(wěn)定，傳動比穩(wěn)定往往是對傳動性的基本要求。齒輪傳動獲得廣泛

117、應(yīng)用，也就是由于具有這一特點(diǎn)。但是齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格較貴，且不適用于距離過大的場合。設(shè)計齒輪傳動在具體的工作情況下，必須有足夠的、相應(yīng)的工作能力，以保證在整個工作壽命期間不至于失效。齒輪的失效形式常見的有，齒面折斷，和工作齒面磨損，點(diǎn)蝕，膠合及塑性變形等。針對各種工作情況以及上述各種失效形式，都應(yīng)該確立相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則。由于目前對于齒面磨損和塑性變形，尚未建立起廣為工程實(shí)際使用中而行之有效的計算方法和設(shè)計數(shù)據(jù)，所以目前設(shè)