鋁罐翻邊機(jī)自動(dòng)上下料裝置設(shè)計(jì)專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生：AaronJiang指導(dǎo)老師：ZhouJiping完成日期：2010.05.10yanghzou大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院中文摘要在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域里，物料的搬運(yùn)、機(jī)床的上下料、整機(jī)的裝配等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化是十分必要的。自動(dòng)上下料裝置就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動(dòng)化而設(shè)計(jì)和采用的。自動(dòng)上下料裝置使散亂的中小型的工件毛坯，經(jīng)過(guò)定向機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)定向排序，然后順序的由上下料裝置把它送到機(jī)床和工作位置去，并把工件取走。如果工件較大，形狀較為復(fù)雜，很難自動(dòng)的定向，往往用人工定向后，在由上下料機(jī)構(gòu)送到工作地點(diǎn)去。在鋁罐翻邊機(jī)中采用自動(dòng)上下料裝置，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對(duì)保障人身安全，改善勞動(dòng)環(huán)境，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本，有著十分重要的意義。為了適應(yīng)多品種大批量的自動(dòng)化鋁罐翻邊及提高生產(chǎn)效率的要求，有必要在機(jī)床上設(shè)計(jì)自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)，以便能夠自動(dòng)裝卸與輸送各種鋁罐。同時(shí)該系統(tǒng)還具有自動(dòng)定位檢測(cè)、故障診斷和報(bào)警功能，這是該機(jī)床實(shí)現(xiàn)大批量、快節(jié)拍和全自動(dòng)化加工的關(guān)鍵。關(guān)鍵詞：鋁罐，翻邊，自動(dòng)上下料AbstractInthefieldofmodernindustrialautomation,materialhandling,machineloadingandunloading,theoverallassemblyautomationisnecessary.Automaticloadingandunloadingdevicesisdesignedandandusedtoachieveautomatingtheseprocesses.Automaticloadingandunloadingequipmentmakesmallandmediumsizedworkpiecesscatteredrough,throughtargetedinstitutionstoachievedirectedsequencing,andsequenceofloadingandunloadingequipmentfromthemachinetoolandworktopositionittogo,andtheworkpieceremoved.Ifalargerpiece,whoseshapeismorecomplicatedanddifficulttoautomaticorientation,oftenwithartificialorientation,thematerialintheupperandlowerbodyissenttothedutystation.Flangingmachineinaluminumcanswithautomaticloadingandunloadingequipmentcannotonlyimproveproductqualityandyield,butalsocanprotectthepersonalsafety,improvetheworkingenvironment,reducelaborintensityandincreaselaborproductivity,savingsinrawmaterialsconsumptionandlowerproductioncosts,hasaverysignificance.Inordertomeettherequirementsofautomationofmanyvarietiesofhigh-volumealuminumflangeandimprovingproductionefficiency,itisnecessarytodesignanautomaticloadingandunloadingmachinetoolssector,toenableautomaticloadingandunloadingandtransportallkindsofaluminumcans.Atthesametimethesystemalsohasanautomaticpositioningdetection,faultdiagnosisandalarmfunctions,thisisthekeyforthemachinetoachievehigh-volume,fasttempoandfullyautomatedprocessing.Keywords:Aluminumcans,flanging,automaticloadingandunloading目錄中文摘要AbstractTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章緒論1\o"CurrentDocument"1.1翻邊機(jī)械的現(xiàn)狀與發(fā)展1\o"CurrentDocument"1.2罐體翻邊方法與技術(shù)分析2\o"CurrentDocument"1.3課題的提出與主要設(shè)計(jì)內(nèi)容2第二\o"CurrentDocument"2.1鋁罐翻邊機(jī)的設(shè)計(jì)與使用要求3\o"CurrentDocument"2.2原有鋁罐翻邊機(jī)的工作分析4\o"CurrentDocument"2.3翻邊機(jī)總體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)思路6\o"CurrentDocument"2.4改進(jìn)設(shè)計(jì)方案的確定6\o"CurrentDocument"第三章送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7\o"CurrentDocument"3.1送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與工作要求7\o"CurrentDocument"3.2送料機(jī)構(gòu)的工作分析與設(shè)計(jì)計(jì)算7\o"CurrentDocument"3.3夾緊氣缸及送料氣缸的確定13\o"CurrentDocument"3.4送料機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)13\o"CurrentDocument"第四章上下料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)14\o"CurrentDocument"4.1上下料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與工作要求14\o"CurrentDocument"4.2上下料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算15\o"CurrentDocument"4.3上下料氣缸的確定18\o"CurrentDocument"4.4上下料機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)19\o"CurrentDocument"第五章設(shè)計(jì)工作總結(jié)20\o"CurrentDocument"5.1取得的主要設(shè)計(jì)結(jié)果20\o"CurrentDocument"5.2存在的不足與改進(jìn)方向20\o"CurrentDocument"5.3設(shè)計(jì)心得體會(huì)20\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn)21\o"CurrentDocument"致謝22iii第一章緒論鋁罐翻邊機(jī)械的現(xiàn)狀與發(fā)展翻邊機(jī)械是用來(lái)完成鋁罐翻邊工序的機(jī)器，其種類繁多。如果就工作時(shí)鋁罐的放置方式而言,可分為臥式翻邊機(jī)和立式翻邊機(jī)；若按一次能翻邊的邊數(shù)分類,則可分為單頭翻邊機(jī)和雙頭翻邊機(jī)；就翻邊的原理來(lái)分，則應(yīng)分為液壓式翻邊機(jī)和擠壓式翻邊機(jī)；要按所加工的罐形分，又可分為圓形鋁罐翻邊機(jī)和異形鋁罐桶翻邊機(jī)。近年來(lái)，我國(guó)易拉罐市場(chǎng)年需求量達(dá)到60億只到70億只。具有其他金屬材質(zhì)易拉罐以及塑料等包裝容器不可比擬的優(yōu)勢(shì)，即質(zhì)輕、保質(zhì)期長(zhǎng)、防假冒性強(qiáng)、攜帶方便、可回收性好等。近年來(lái)易拉罐消費(fèi)以20%以上的速度持續(xù)增長(zhǎng)，啤酒和碳酸飲料一直是易拉罐的使用大戶。據(jù)包裝協(xié)會(huì)介紹，我國(guó)啤酒產(chǎn)量居世界第二位，年產(chǎn)量在1800萬(wàn)噸以上，其中用易拉罐包裝的產(chǎn)量超過(guò)5%，使用數(shù)量在15億只?20億只。經(jīng)過(guò)20年來(lái)的快速發(fā)展，我國(guó)的鋁加工業(yè)取得了舉世矚目的成就，2004年鋁軋制材產(chǎn)量達(dá)到了150萬(wàn)噸左右。但是在一些高精度鋁板帶產(chǎn)品方面我國(guó)產(chǎn)品尚不具備大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)能力。由于易拉罐用鋁帶材對(duì)材質(zhì)和內(nèi)部組織等有嚴(yán)格要求，而我國(guó)現(xiàn)階段的技術(shù)和設(shè)備水平無(wú)法滿足，所以除一小部分國(guó)內(nèi)自給外，絕大部分靠進(jìn)口來(lái)滿足。從全球范圍來(lái)看，全球鋁易拉罐市場(chǎng)主要分布在發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，其中美國(guó)又是最主要的消費(fèi)地和產(chǎn)地；鋁易拉罐的生產(chǎn)已經(jīng)比較成熟，易拉罐用鋁帶材的年需求量在400萬(wàn)噸左右，并且隨著人們消費(fèi)水平的提高和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)而不斷增加，保持平穩(wěn)增長(zhǎng)。易拉罐用鋁帶材市場(chǎng)年消費(fèi)量占到全球鋁軋制材消費(fèi)量的1/4,因此，國(guó)外易拉罐用鋁帶材生產(chǎn)和技術(shù)工藝也已比較成熟。世界主要鋁業(yè)公司現(xiàn)均已實(shí)現(xiàn)了國(guó)際化生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)，并已經(jīng)占領(lǐng)中國(guó)的易拉罐用鋁帶材市場(chǎng)。綜上所述，未來(lái)的鋁罐市場(chǎng)發(fā)展將非常迅速，也為鋁罐翻邊機(jī)械帶來(lái)了新的機(jī)遇，我國(guó)要在鋁罐市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于領(lǐng)先水平，必須加強(qiáng)科技創(chuàng)新，并對(duì)現(xiàn)有的鋁罐生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)。罐體翻邊方法與技術(shù)分析鋁罐翻邊是鋁罐制造工藝流程中重要的一環(huán)，鋁罐的制造融合了冶金、化工、機(jī)械、電子、食品等諸多行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)，其主要制造工藝流程如下：卷料輸送一卷料潤(rùn)滑一落料、拉伸一罐體成形一修邊一清洗/烘干一堆垛/卸一涂底色一烘干一彩印一底涂一烘干一內(nèi)噴涂一內(nèi)烘干一罐口潤(rùn)滑一縮頸一旋壓縮頸。在工藝流程中，落料、拉伸、罐體成形、修邊、縮徑、旋壓縮徑/翻邊工序需要模具加工，其中翻邊工序需要使用鋁罐翻邊機(jī)。鋁罐翻邊機(jī)的工作原理是通過(guò)模具的沖壓作用，將鋁罐口的外邊緣適當(dāng)?shù)胤?。技術(shù)要求翻邊口應(yīng)均勻平齊，避免波浪邊、折疊、嚴(yán)重刮傷等缺陷。課題的提出與主要設(shè)計(jì)內(nèi)容鋁罐是各種溶劑、飲料等液狀物體罐裝的主要容器，型號(hào)規(guī)格多，需求量大。鋁罐的制造主要是通過(guò)鋁板的拉伸成型、切口、翻邊、縮口等工藝進(jìn)行生產(chǎn)加工。本課題主要針對(duì)某企業(yè)生產(chǎn)的翻邊機(jī)存在工作穩(wěn)定可靠性差，自動(dòng)化程度低，設(shè)備外觀不美等問(wèn)題，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，在對(duì)鋁罐設(shè)計(jì)制造過(guò)程的了解基礎(chǔ)上，運(yùn)用所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)、液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)、電氣及控制技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)等知識(shí)進(jìn)行鋁罐翻邊機(jī)機(jī)自動(dòng)上下料裝置的設(shè)計(jì)，要求該裝置應(yīng)穩(wěn)定高，可靠性好，自動(dòng)化程度高。從而促進(jìn)企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，降低企業(yè)成本，提高企業(yè)效益，以適應(yīng)企業(yè)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，及時(shí)應(yīng)對(duì)國(guó)內(nèi)外客戶的訂貨需求。第二章鋁罐翻邊機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案2.1鋁罐翻邊機(jī)的設(shè)計(jì)與使用要求2.1.1本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：（一）適用的鋁罐加工尺寸罐口直徑：中30mm-^92mm罐身長(zhǎng)度：40mm-320mm罐身壁厚：0.5mm-1.5mm（二）加工設(shè)備設(shè)計(jì)要求1）翻邊時(shí)的生產(chǎn)率能根據(jù)鋁罐的直徑大小來(lái)分別設(shè)定：中55mm以下為65個(gè)/分鐘左右，中55mm-中68mm之間為47個(gè)/分鐘左右，中68mm-中92mm之間為36個(gè)/分鐘左右；2）翻邊完后鋁罐口應(yīng)保持平整不變形；3）設(shè)備工作過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；4）性能穩(wěn)定，造型美觀；5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠，符合人體工程學(xué)原理，制造成本盡可能低。2.1.2對(duì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求（包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等）：（1）完成鋁罐翻邊機(jī)的加工工藝分析、功率計(jì)算及聯(lián)系尺寸圖等；（2）完成鋁罐翻邊機(jī)總體結(jié)構(gòu)裝配圖；、（3）完成鋁罐翻邊機(jī)自動(dòng)上下料裝置部件及其全部零件的設(shè)計(jì)圖紙；（4）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和主要工藝文件各一份。

2.2原有鋁罐翻邊機(jī)的工作分析2.2.1原有鋁罐翻邊機(jī)工作實(shí)物圖和原理圖圖2-1原有鋁罐翻邊機(jī)工作實(shí)物圖鋁罐圖2-2原有鋁罐翻邊機(jī)工作原理示意圖原有鋁罐翻邊機(jī)工作過(guò)程為：擋板向下打開(kāi)使一個(gè)鋁罐落到料槽上一一動(dòng)模向前進(jìn)行翻邊——翻邊后動(dòng)模帶動(dòng)鋁罐后退，鋁罐落到下料板中動(dòng)模繼續(xù)后退，當(dāng)擋塊遇到凸輪時(shí)通過(guò)杠桿使擋板向下使一個(gè)鋁罐落到料槽上。2.2.2原有翻邊機(jī)自動(dòng)上下料裝置存在的缺陷1）鋁罐翻邊機(jī)上料裝置上料時(shí)，鋁罐可能會(huì)在上料板中卡住，無(wú)法順利上料，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。發(fā)生這種現(xiàn)象的原因是，上料板的角度不夠大，鋁罐可能由于傾斜卡住，無(wú)法順利滑落。圖2-2上料板上料示意圖2）鋁罐翻邊機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)太過(guò)繁瑣。定狀態(tài)，在這時(shí)候?qū)︿X罐進(jìn)行翻邊動(dòng)模有可能不能對(duì)準(zhǔn)鋁罐中心而使鋁罐報(bào)廢。2.3翻邊機(jī)總體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)思路1）針對(duì)輸料不穩(wěn)定問(wèn)題的原因即上料板角度過(guò)小，增加上料板角度靠近垂直，使鋁罐在重力作用下不會(huì)傾斜，能夠順利滑落。2）選擇別的動(dòng)力裝置代替曲柄連桿機(jī)構(gòu)，減少動(dòng)力傳動(dòng)過(guò)程的中間環(huán)節(jié)，使動(dòng)力直接作用于動(dòng)模。3）設(shè)計(jì)一個(gè)加緊裝置在翻邊前自動(dòng)夾緊鋁罐，保證鋁罐的穩(wěn)定，翻邊后又能松開(kāi)至落料位使鋁罐落料。2.4改進(jìn)設(shè)計(jì)方案的確定1）對(duì)上料板的改進(jìn)設(shè)計(jì)一個(gè)坡度大的上料板，避免鋁罐上料時(shí)的不穩(wěn)定性，提高生產(chǎn)效率2）對(duì)送料機(jī)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)一個(gè)送料機(jī)構(gòu)，包括送料氣缸，托料手和上料板，使其能夠?qū)崿F(xiàn)間歇式送料。3）提高鋁罐翻邊時(shí)穩(wěn)定性的改進(jìn)設(shè)計(jì)一個(gè)定模，在送料后對(duì)鋁罐加緊，配合動(dòng)模對(duì)鋁罐的翻邊。4）對(duì)上料機(jī)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)一個(gè)上料機(jī)構(gòu)，包括推送桿、推蓋、上料氣缸等，保證順利上料及盡量減少第一次上料與第二次上料間的時(shí)間。同時(shí)將上料機(jī)構(gòu)和翻邊機(jī)構(gòu)共用一個(gè)氣缸。第三章送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與工作要求1）送料機(jī)構(gòu)要求作間歇送進(jìn)，比較簡(jiǎn)單，由行程開(kāi)關(guān)控制。2）以氣缸作為動(dòng)力源，從動(dòng)件（執(zhí)行構(gòu)件）作前后往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，其大致運(yùn)動(dòng)規(guī)律具有快速遞進(jìn)、和快速返回及準(zhǔn)確定位等特性。3）機(jī)構(gòu)應(yīng)具有較好的傳力性能。4）推桿到達(dá)工作段之前，送料機(jī)構(gòu)已將坯料送至待加工位置。5）送料的生產(chǎn)率能根據(jù)鋁罐的直徑大小來(lái)分別設(shè)定：中55mm以下為65個(gè)/分鐘左右，中55——中68mm之間為47個(gè)/分鐘左右，中68——中92mm之間為36個(gè)/分鐘左右；6）行程速度變化系數(shù)K力.5。7）送料距離H=45~60mm。8）機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動(dòng)系數(shù)8不超過(guò)0.05。對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力分析時(shí)，為方便起見(jiàn)，所需參數(shù)值建議按如下方式選?。?）設(shè)連桿機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件均為等截面均質(zhì)桿，其質(zhì)心在桿長(zhǎng)的中點(diǎn)，而曲柄的質(zhì)心則與回轉(zhuǎn)軸線重合。2）設(shè)各構(gòu)件繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量按2kg?m2/m計(jì)算。3）傳動(dòng)裝置的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（以曲柄為等效構(gòu)件）設(shè)為30kg?m2。3.2送料機(jī)構(gòu)的工作分析與設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1送料機(jī)構(gòu)的工作分析送料機(jī)構(gòu)應(yīng)保證送料后方便上料機(jī)構(gòu)進(jìn)行上料，及上料后鋁罐翻邊動(dòng)作的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，且第一個(gè)料翻邊結(jié)束后，第一個(gè)料的下料和第二個(gè)料的送料、上料中間的過(guò)程應(yīng)是快速的。又由于該送料機(jī)構(gòu)的負(fù)載并不大，且速度要求較快，因而確定該送料機(jī)構(gòu)采用氣動(dòng)執(zhí)行元件作為動(dòng)力裝置。圖3-1氣缸氣動(dòng)執(zhí)行元件是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或沖擊動(dòng)作。氣動(dòng)執(zhí)行元件分為氣缸和氣馬達(dá)兩大類。氣缸用于提供直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)，輸出力和直線速度或擺動(dòng)角位移。根據(jù)本課題要求，選擇使用氣缸。1、普通氣缸工作原理圖3—2普通雙作用氣缸1，13—彈簧擋圈2一防塵圈壓板3一防塵圈4一導(dǎo)向套5一桿側(cè)端蓋6一活塞桿7一缸筒8一緩沖墊9一活塞10—活塞密封圈11—密封圈12—耐磨環(huán)14一無(wú)桿側(cè)端蓋氣缸包括單作用式和雙作用式氣缸。雙作用氣缸指兩腔可以分別輸入壓縮空氣，實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng)的氣缸。其結(jié)構(gòu)可分為雙活塞桿式、單活塞桿式、雙活塞式、緩沖式和非緩沖式等。此類氣缸使用最為廣泛，常用于無(wú)特殊要求的場(chǎng)合。圖3-2為最常用的雙作用普通氣缸的基本結(jié)構(gòu)，氣缸一般由缸筒、前后缸蓋、活塞、活塞桿、密封件和緊固件等零件組成。缸筒7與前后缸蓋固定連接。有活塞桿側(cè)的缸蓋5為前缸蓋，缸底側(cè)的缸蓋14為后缸蓋。在缸蓋上開(kāi)有進(jìn)排氣通口，有的還設(shè)有氣緩沖機(jī)構(gòu)。前缸蓋上，設(shè)有密封圈、防塵圈3,同時(shí)還設(shè)有導(dǎo)向套4,以提高氣缸的導(dǎo)向精度?；钊麠U6與活塞9緊固相連?；钊铣忻芊馊?0，11防止活塞左右兩腔相互漏氣外，還有耐磨環(huán)12以提高氣缸的導(dǎo)向性；帶磁性開(kāi)關(guān)的氣缸，活塞上裝有磁環(huán)。活塞兩側(cè)常裝有橡膠墊作為緩沖墊8。根據(jù)送料工作要求，本課題選擇雙作用氣缸。2、氣缸的技術(shù)參數(shù)

1）氣缸的輸出力氣缸理論輸出力的設(shè)計(jì)計(jì)算與液壓缸類似，可參見(jiàn)液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算。雙作用單活塞桿氣缸推力計(jì)算如下：TOC\o"1-5"\h\z理論推力（活塞桿伸出）『口=土口（3-1）理論拉力（活塞桿縮回）Ft2=A2p（3-2）式中F、F——?dú)飧桌碚撦敵隽Γ∟）；t1t2A「A2——無(wú)桿腔、有桿腔活塞面積（m2）；p—?dú)飧坠ぷ鲏毫Γ≒a）。實(shí)際中，由于活塞等運(yùn)動(dòng)部件的慣性力以及密封等部分的摩擦力，活塞桿的實(shí)際輸出力小于理論推力，稱這個(gè)推力為氣缸的實(shí)際輸出力。氣缸的效率門是氣缸的實(shí)際推力和理論推力的比值，即F(3-3)(3-4)"—(3-3)(3-4)t所以f=n（A1p）氣缸的效率取決于密封的種類，氣缸內(nèi)表面和活塞桿加工的狀態(tài)及潤(rùn)滑狀態(tài)。此外，氣缸的運(yùn)動(dòng)速度、排氣腔壓力、外載荷狀況及管道狀態(tài)等都會(huì)對(duì)效率產(chǎn)生一定的影響。2）負(fù)載率乃從對(duì)氣缸運(yùn)行特性的研究可知，要精確確定氣缸的實(shí)際輸出力是困難的。于是在研究氣缸性能和確定氣缸的出力時(shí)，常用到負(fù)載率的概念。氣缸的負(fù)載率乃定義為P=氣缸的實(shí)際負(fù)載Fx100%氣缸的理論輸出力Ft（3-5）氣缸的實(shí)際負(fù)載是由實(shí)際工況所決定的，若確定了氣缸負(fù)載率。，則由定義就能確定氣缸的理論輸出力，從而可以計(jì)算氣缸的缸徑。對(duì)于阻性負(fù)載，如氣缸用作氣動(dòng)夾具，負(fù)載不產(chǎn)生慣性力，一般選取負(fù)載率6為0.8；對(duì)于慣性負(fù)載，如氣缸用來(lái)推送工件，負(fù)載將產(chǎn)生慣性力，負(fù)載祁的取值如下6<0.65當(dāng)氣缸低速運(yùn)動(dòng)，v<100mm/s時(shí)；6<0.5當(dāng)氣缸中速運(yùn)動(dòng)，v=100?500mm/s時(shí)；8<0.35當(dāng)氣缸高速運(yùn)動(dòng)，v>500mm/s時(shí)。氣缸耗氣量氣缸的耗氣量是活塞每分鐘移動(dòng)的容積，稱這個(gè)容積為壓縮空氣耗氣量，一般情況下，氣缸的耗氣量是指自由空氣耗氣量。氣缸的特性氣缸的特性分為靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。氣缸的靜態(tài)特性是指與缸的輸出力及耗氣量密切相關(guān)的最低工作壓力、最高工作壓力、摩擦阻力等參數(shù)。氣缸的動(dòng)態(tài)特性是指在氣缸運(yùn)動(dòng)過(guò)程中氣缸兩腔內(nèi)空氣壓力，溫度，活塞速度、位移等參數(shù)隨時(shí)間的變化情況。它能真實(shí)地反映氣缸的工作性能。3、氣缸的選型及計(jì)算、氣缸的選型步驟氣缸的選型應(yīng)根據(jù)工作要求和條件，正確選擇氣缸的類型。氣缸缸徑。根據(jù)氣缸負(fù)載力的大小來(lái)確定氣缸的輸出力，由此計(jì)算出氣缸的缸徑。氣缸的行程。氣缸的行程與使用的場(chǎng)合和機(jī)構(gòu)的行程有關(guān)，但一般不選用滿行程。氣缸的安裝形式。氣缸的安裝形式根據(jù)安裝位置和使用目的等因素決定。一般情況下，采用固定式氣缸。在需要隨工作機(jī)構(gòu)連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)(如車床、磨床等)，應(yīng)選用回轉(zhuǎn)氣缸。在活塞桿除直線運(yùn)動(dòng)外，還需作圓弧擺動(dòng)時(shí)，則選用軸銷式氣缸。本課題采用固定式氣缸。氣缸的緩沖裝置。根據(jù)活塞的速度決定是否應(yīng)采用緩沖裝置。由于本課題要求活塞速度較快，采用緩沖裝置磁性開(kāi)關(guān)。當(dāng)氣動(dòng)系統(tǒng)采用電氣控制方式時(shí)，可選用帶磁性開(kāi)關(guān)的氣缸。、氣缸直徑計(jì)算氣缸直徑的設(shè)計(jì)計(jì)算需根據(jù)其負(fù)載大小、運(yùn)行速度和系統(tǒng)工作壓力來(lái)決定。首先，根據(jù)氣缸安裝及驅(qū)動(dòng)負(fù)載的實(shí)際工況，分析計(jì)算出氣缸軸向?qū)嶋H負(fù)載F，再由氣缸平均運(yùn)行速度來(lái)選定氣缸的負(fù)載率。，初步選定氣缸工作壓力(一般為0.4MPa?0.6MPa)，再由F/9，計(jì)算出氣缸理論出力Ft，最后計(jì)算出缸徑及桿徑，并按標(biāo)準(zhǔn)圓整得到實(shí)際所需的缸徑和桿徑。、氣缸使用壓力參數(shù)以及缸徑尺寸根據(jù)氣缸推力拉力的大小要求，選定氣缸使用壓力參數(shù)以及缸徑尺寸氣缸推力計(jì)算公式：F1=0.25nD2P（4-1）氣缸拉力計(jì)算公式：F2=0.25n（D2-d2）P（4-2）公式式中：D-氣缸活塞直徑（cm）d-氣缸活塞桿直徑（cm）P-氣缸的工作壓力（kgf/cm2）F1，F(xiàn)2-氣缸的理論推拉力（kgf）?上述出力計(jì)算適用于氣缸速度50?500mm/s的范圍內(nèi)?氣缸橫向水平使用時(shí)，考慮慣性因素，實(shí)際出力與理論出力基本相等?選定氣缸的行程：確定工作的移動(dòng)距離，考慮工況可選擇滿行程或預(yù)留行程。當(dāng)行程超過(guò)推薦的最長(zhǎng)行程時(shí)，要考慮活塞桿的剛度，可以選擇支撐導(dǎo)向或選擇特殊氣缸。?選定氣缸緩沖方式：根據(jù)需要選擇緩沖形式，無(wú)緩沖氣缸，固定緩沖氣缸，可調(diào)緩沖氣缸3.2.2設(shè)計(jì)計(jì)算參考參數(shù)：罐口直徑：^48mm；罐身長(zhǎng)度：100mm；罐身壁厚：1mm；密度:2.7g/cm3；計(jì)算得質(zhì)量約0.15kg，重約1.5N。1）、上料板設(shè)計(jì)上料板的設(shè)計(jì)是自動(dòng)送料的關(guān)鍵。原有翻邊機(jī)上料板易出現(xiàn)卡料的情況，經(jīng)研究分析，如下圖所示上料板能順利出料。但上料板角度不能過(guò)大也不能過(guò)小，本課題設(shè)計(jì)翻邊機(jī)上料板與機(jī)床臺(tái)面夾角為75°，長(zhǎng)350mm，可容納48mm以內(nèi)鋁罐通過(guò)。2）托料手設(shè)計(jì)由送料機(jī)構(gòu)與鋁罐的尺寸相關(guān)關(guān)系，和托料手送料應(yīng)具有穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)要求確定送料機(jī)構(gòu)中托料手的尺寸參數(shù)。其中料槽面直徑為90mm，長(zhǎng)100mm。3）送料氣缸設(shè)計(jì)計(jì)算已知鋁罐等運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量為m=1kg,工件與導(dǎo)軌間的摩擦系數(shù)日=0.25,氣缸行程s為45mm,經(jīng)0.6s時(shí)間工件運(yùn)動(dòng)到位，系統(tǒng)工作壓力p=0.4MPa,試選定氣缸直徑。解：氣缸實(shí)際軸向負(fù)載F=pmg=0.25x1x10=2.5N氣缸平均速度V=s/t=45/0.6=75mm/s選定負(fù)載率9=0.65則氣缸理論輸出力f=f/9=2.5/0.65=3.9N雙作用氣缸理論推力口1?F=—兀D2-p

14氣缸直徑D=30mm按標(biāo)準(zhǔn)選定氣缸缸徑為40mm。3.3送料氣缸的確定選定氣缸缸徑為40mm,工作壓力0.4Mpa,行程范圍100mm則選用氣缸型號(hào)為QGB40X100-FQG聯(lián)合設(shè)計(jì)系列B緩沖形式（A：無(wú)緩沖；B：有緩沖）40X100氣缸內(nèi)徑X行程F安裝形式（F：法蘭式；S：尾部單耳；C：腳架式；B：中間擺動(dòng)式）3.4送料機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)由上料板、送料氣缸、托料手、檢測(cè)開(kāi)關(guān)組成。上料板里存放待由人工放入的鋁罐，托料手料槽中一直會(huì)有一個(gè)待翻邊的鋁罐。當(dāng)上料氣缸將托料手推到前位后，推送桿將鋁罐送至松開(kāi)全中位的定模中，定模加緊鋁罐，進(jìn)行翻邊。然后送料氣缸帶動(dòng)托料手退回全后位，第一次送料完成，儲(chǔ)料槽中會(huì)有一個(gè)鋁罐因?yàn)樽灾刈詣?dòng)落到料槽中，接著進(jìn)行第二次送料。章上下料機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1上下料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與工作要求4.1.1上下料機(jī)構(gòu)上下料機(jī)構(gòu)指將待加工工件送裝到機(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(dòng)或半自動(dòng)機(jī)械裝置。又稱工件自動(dòng)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(jiǎn)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(jiǎn)稱為上料裝置。機(jī)床上下料裝置是自動(dòng)機(jī)床的一個(gè)組成部分。半自動(dòng)機(jī)床加設(shè)上下料裝置后可使加工循環(huán)連續(xù)自動(dòng)進(jìn)行成為自動(dòng)機(jī)床。在翻邊機(jī)中加裝上下料裝置，能顯著地提高生產(chǎn)效率和減輕體力勞動(dòng)。4.1.2設(shè)計(jì)與工作要求本課題需要通過(guò)機(jī)電氣一體化將翻邊動(dòng)模的沖壓機(jī)構(gòu)和上下料機(jī)構(gòu)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)使送料、上料、定模加緊、翻邊、下料等運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化要求，形成具有柔性的自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)。對(duì)上下料機(jī)構(gòu)工作要求如下：1）上料機(jī)構(gòu)要求作間歇上料，由行程開(kāi)關(guān)控制。2）為了保證料的準(zhǔn)確性，后位到中位時(shí)采用快速，中位到前位則用低速。這樣就保證了送料過(guò)程中鋁罐不會(huì)因過(guò)大的速度慣性而偏移最終送料位置。3）機(jī)構(gòu)應(yīng)具有較好的傳力性能。4）推送桿到達(dá)前位時(shí)上料機(jī)構(gòu)已將坯料送至待加工位置。5）上料的生產(chǎn)率能根據(jù)鋁罐的直徑大小來(lái)分別設(shè)定：中55mm以下為65個(gè)/分鐘左右，中55——中68mm之間為47個(gè)/分鐘左右，中68——中92mm之間為36個(gè)/分鐘左右；6）行程速度變化系數(shù)K21.5。7）送料距離H=45~60mm。8）機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動(dòng)系數(shù)8不超過(guò)0.05。自動(dòng)上下料功能模塊設(shè)計(jì)要求根據(jù)數(shù)控磨床及自動(dòng)上下料的要求與特點(diǎn)，自動(dòng)上下料應(yīng)具備多種功能。具體如下：系統(tǒng)初始化PLC初始化程序首先將所有的輸出0、計(jì)時(shí)器T、寄存器R、標(biāo)識(shí)M等清空置零。然后設(shè)置系統(tǒng)的基本狀態(tài)，如允許NC程序運(yùn)行、啟動(dòng)液壓系統(tǒng)等等。復(fù)位控制在啟動(dòng)機(jī)床后或者急停時(shí)，可以按復(fù)位按鈕使上下料機(jī)構(gòu)自動(dòng)復(fù)位到初始位置，并且讓機(jī)床自動(dòng)回零。手動(dòng)控制當(dāng)需要對(duì)不同尺寸的鋁罐或者對(duì)上下料機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，可以手動(dòng)控制上下料的各氣缸動(dòng)作來(lái)進(jìn)行操作調(diào)試。自動(dòng)控制系統(tǒng)處于正常狀態(tài)時(shí)，按下加工鍵，即可使整個(gè)機(jī)床進(jìn)入自動(dòng)加工循環(huán)過(guò)程中，直到按下停止鍵或者遇到急停情況。PLC急?？刂飘?dāng)按下急停按鈕、氣缸出現(xiàn)動(dòng)作故障或者是CNC內(nèi)部出現(xiàn)故障等情況時(shí)，均可導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)急停狀態(tài)。此時(shí)PLC程序會(huì)根據(jù)不同的報(bào)警條件進(jìn)行不同的急停處理，并顯示故障信息和報(bào)警。PPLC互鎖控制系統(tǒng)如果在非正常狀態(tài)下動(dòng)作，則有可能發(fā)生干涉。通過(guò)PLC對(duì)可能發(fā)生干涉的動(dòng)作進(jìn)行互鎖控制，使其相互制約，從而可避免損壞設(shè)備或發(fā)生事故。例如上料氣缸在前位時(shí)，送料氣缸不能動(dòng)作；在自動(dòng)加工時(shí)禁止手動(dòng)操作等等。由于提高了系統(tǒng)的安全性能，故可以有效地預(yù)防操作者按錯(cuò)鍵或者隨意按鍵而造成事故發(fā)生。機(jī)床上電后，PLC程序一直循環(huán)掃描執(zhí)行。它獲取外界輸人信號(hào)，根據(jù)機(jī)床數(shù)據(jù)和各種標(biāo)志位的判別來(lái)實(shí)現(xiàn)M、S等輔助功能，決定軌跡運(yùn)動(dòng)或循序動(dòng)作的條件是否滿足，完成手動(dòng)或自動(dòng)動(dòng)作的控制。另外，還用來(lái)增加對(duì)機(jī)床工作過(guò)程中出錯(cuò)的報(bào)警和處理信息的屏幕提示。當(dāng)系統(tǒng)在復(fù)位完畢后，可以進(jìn)行手動(dòng)操作或者進(jìn)入自動(dòng)加工循環(huán)過(guò)程。同時(shí)軟件在自動(dòng)送料一一上料一一定位檢測(cè)——定模加緊——翻邊一一下料循環(huán)過(guò)程中設(shè)置了一個(gè)循環(huán)計(jì)時(shí)器，它用來(lái)記錄一個(gè)加工循環(huán)所用的時(shí)間。在加工過(guò)程中，如果循環(huán)時(shí)間超過(guò)設(shè)定的值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)認(rèn)為上下料機(jī)構(gòu)的動(dòng)作有故障而產(chǎn)生急停報(bào)警。4.2上下料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算參考參數(shù)：罐口直徑：(p48mm；罐身長(zhǎng)度：95mm；罐身壁厚：1mm；密度：2.7g/cm3；計(jì)算得質(zhì)量約0.15kg，重1.5N。1、推蓋設(shè)計(jì)如圖2、推送桿桿設(shè)計(jì)3、筒套設(shè)計(jì)4、定模設(shè)計(jì)4-1推蓋4-2推送桿4-3筒套4-5定模5、下料板設(shè)計(jì)6、夾緊氣缸設(shè)計(jì)已知工件等運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量為m=1kg,工件與導(dǎo)軌間的摩擦系數(shù)日=0.25，氣缸行程s為10mm，經(jīng)0.2s間工件運(yùn)動(dòng)到位，系統(tǒng)工作壓力p=0.4MPa,試選定氣缸直徑。解：氣缸實(shí)際軸向負(fù)載F=皿g=0.25x1x10N=2.5N氣缸平均速度V=s/t=10/0.2=50mm/s選定負(fù)載率9=0.65則氣缸理論輸出力f=f/9=2.5/0.65N=1.2N3.8雙作用氣缸理論推力

F=一兀D2?p

14氣缸直徑D=30mm按標(biāo)準(zhǔn)選定氣缸缸徑為40mm。7、上料氣缸設(shè)計(jì)上料機(jī)構(gòu)中主要的作用力是鋁罐與料槽之間的摩擦力，因此應(yīng)根據(jù)該摩擦力確定氣缸。氣缸帶動(dòng)推桿推動(dòng)鋁罐在料槽上運(yùn)動(dòng)。由鋁罐設(shè)計(jì)要求，已知鋁罐等運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量為m=2kg,鋁罐與托料手槽和定模之間的摩擦系數(shù)^=0.25，氣缸行程s為300mm,經(jīng)0.6s時(shí)間工件運(yùn)動(dòng)到位，系統(tǒng)工作壓力p=0.4MPa,試選定氣缸直徑。解：氣缸實(shí)際軸向負(fù)載F=pmg=2x0.15x10N=3N氣缸平均速度V=s/t=300/0.6=500mm/s選定負(fù)載率9=0.35則氣缸理論輸出力F=F/9=3/0.35N=8.57N雙作用氣缸理論推力「1—F=—nD2?pi4氣缸直徑D=45mm按標(biāo)準(zhǔn)選定氣缸缸徑為50mm。4.3夾緊氣缸及上料氣缸的確定選定加緊氣缸缸徑為40mm，工作壓力0.4Mpa，行程范圍100mm則選用氣缸型號(hào)為QGB40X100-FQG聯(lián)合設(shè)計(jì)系列B緩沖形式（A：無(wú)緩沖；B：有緩沖）40X100氣缸內(nèi)徑X行程40X100氣缸內(nèi)徑X行程F安裝形式（F：法蘭式；S：尾部單耳；C：腳架式；B：中間擺動(dòng)式）選定上料氣缸缸徑為50mm，工作壓力0.4Mpa，行程范圍300mm則選用氣缸型號(hào)為QGB40x300-FQG聯(lián)合設(shè)計(jì)系列B緩沖形式（A：無(wú)緩沖；B：有緩沖）50X300氣缸內(nèi)徑X行程F安裝形式（F：法蘭式；S：尾部單耳；C：腳架式；B：中間擺動(dòng)式）4.4上下料機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)該自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)分為2個(gè)部分：自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)、自動(dòng)下料機(jī)構(gòu)。自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)：由上料氣缸、推送桿、筒套、推蓋、支架、檢測(cè)開(kāi)關(guān)，定模等組成。當(dāng)送料機(jī)構(gòu)將托料手送至前位后，上料氣缸帶動(dòng)推送桿將料槽中的鋁罐快速頂入已松開(kāi)的定模至中位。然后上料氣缸以低速將其頂?shù)角拔?，?dòng)模將鋁罐夾緊，上料過(guò)程結(jié)束，然后上料氣缸快速退回全后位，并帶動(dòng)動(dòng)模進(jìn)行翻邊，。自動(dòng)下料機(jī)構(gòu)：由定模，檢測(cè)開(kāi)關(guān)、下料板組成。翻邊完畢后，推送桿向前。然后夾緊氣缸將定模松開(kāi)至下料位，鋁罐落入下料板里，完成自動(dòng)下料過(guò)程。本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)基本原理如圖。第五章設(shè)計(jì)工作總結(jié)5.1取得的主要設(shè)計(jì)結(jié)果1)、對(duì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題成果(包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等)：(1)完成鋁罐翻邊機(jī)的加工工藝分析、功率計(jì)算及聯(lián)系尺寸圖等；完成鋁罐翻邊機(jī)總體結(jié)構(gòu)裝配圖；完成鋁罐翻邊機(jī)自動(dòng)上下料裝置部件及其全部零件的設(shè)計(jì)圖紙；編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和主要工藝文件各一份。5.2存在的不足與改進(jìn)方向托料手和定模尺寸固定，無(wú)法放置和加緊不同直徑的鋁罐。所以不同的鋁罐需換不同的托料手和定模。改進(jìn)方向：將托料手和定模換成機(jī)械夾手，從而對(duì)于不同的鋁罐均可加緊。當(dāng)鋁罐長(zhǎng)度不同時(shí)，無(wú)法對(duì)其上料位置進(jìn)行自動(dòng)修正。改進(jìn)方向：在定模前加一檢測(cè)裝置，檢測(cè)鋁罐前面與定模的相對(duì)位置，從而確定鋁罐的翻邊位置，適應(yīng)各種長(zhǎng)度的鋁罐。5.3設(shè)計(jì)心得體會(huì)為期一個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，也就意味著我的大學(xué)生活即將結(jié)束，但在這一個(gè)學(xué)期的時(shí)間里我學(xué)到了很多知識(shí)和技能。作為一名機(jī)械電子專業(yè)的本科生，我在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生活中，系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了機(jī)械及其相關(guān)專業(yè)的個(gè)門課程。為了更深入的理解并掌握大學(xué)所學(xué)內(nèi)容，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題選擇了由ZhouJiping老師指導(dǎo)的鋁罐翻邊機(jī)自動(dòng)上下料裝置的設(shè)計(jì)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我掌握了做科學(xué)研究的基本方法和思路，為今后的工作打下了基礎(chǔ)，現(xiàn)將感受總結(jié)如下：首先，對(duì)于各種工具軟件的熟練使用是科學(xué)研究中所必不可少的。在設(shè)計(jì)過(guò)程，查閱了很多機(jī)械類相關(guān)的工具書(shū)，這些工具書(shū)是做好機(jī)械設(shè)計(jì)工作必須的。其次，對(duì)于外文資料的翻譯與理解。由于我國(guó)科技水平的限制以及英語(yǔ)在世界范圍內(nèi)的普及，前沿的科技文獻(xiàn)都是用英語(yǔ)給出的，給我們非英語(yǔ)國(guó)家造成了一定的不便。這就要求我們?cè)诳蒲泄ぷ髦斜仨毮軌蚩焖贉?zhǔn)確的閱讀理解并翻譯英文文獻(xiàn)資料。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我所接觸的文獻(xiàn)資料主要是由英文給出的，這在很大程度上鍛煉了我對(duì)外文資料的閱讀理解水平，從一定