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鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 2006
1前言
橡膠成形件（密封圈）是一種極大批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件，為了適應(yīng)生產(chǎn)需求，橡膠密封圈自動修剪機（又稱切邊機）的高效率、高的自動化程度是生產(chǎn)商們一直追求的目標(biāo)。目前市場上大多是半自動橡膠修剪機，人工輔助工時較長，效率仍然不高。橡膠成形件自動修剪機就是為滿足市場需求而設(shè)計的。
橡膠切邊機國內(nèi)產(chǎn)品現(xiàn)狀：
1. YB32系列鋁鑄件金屬制品切邊機適用于鋁合金金屬制品鑄造行業(yè)，金屬制品的切邊，落料等工藝，設(shè)備分別有廢料落料和成品落料孔。本機器的工作壓力、行程范圍均可根據(jù)工藝需要進行調(diào)整，在壓制后具有自動回程動作。
2. CY-21-8W真空式萬能修邊機結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計先進，操作方便，生產(chǎn)效率高，是目前修邊設(shè)備中較先進的一種。本機由機箱、主軸箱，左右刀架、輸送、傳動、電控等部件組成，并設(shè)有光電開關(guān)保證操作安全，可單、雙刀垂直、水平、角度切削，也可垂直與水平組合，垂直與角度組合，水平與角度組合，即根據(jù)產(chǎn)品形狀任意調(diào)整。本機采用進口可編程控制器，主軸配置進口變頻器，根據(jù)所加工產(chǎn)品直徑大小和線速度的不同，進行無級變速，便可達到理想的工藝要求。采用液晶顯示產(chǎn)量，方便直觀；刀架運動部件采用進口軸承，精度高、運行可靠；整機結(jié)構(gòu)合理、精確；體積小，只與電腦桌相仿。氣動部件和執(zhí)行部件采用SMC產(chǎn)品，質(zhì)量檔次高，減少維修；采用真空吸附工件，穩(wěn)定、通用性高；本機人性化設(shè)計，操作者只需放好工件，便可輕松完成加工過程，自動化程度高，既減輕勞動強度又提高生產(chǎn)效率。
目前市場上已經(jīng)有了半自動和全自動橡膠切邊兩種。而多數(shù)企業(yè)是半自動的，也有某個臺資企業(yè)采用的是全自動的切邊。然而由于橡膠密封圈的批量生產(chǎn)，對切邊機的需求也跟著擴大，因而對加工效率提出很高的要求，全自動的橡膠切邊就是為滿足市場需求而設(shè)計的。該機器的設(shè)計要求：方案合理、結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，經(jīng)濟性好，效率較高。一旦這種全自動的橡膠切邊設(shè)備大量問世就會給企業(yè)帶來很多方便，提高效率，增加企業(yè)利潤 。因此，該設(shè)備在國內(nèi)、外有會很大的市場。
本設(shè)計要求設(shè)計的橡膠成形件自動修剪機主要是能夠?qū)崿F(xiàn)全自動的工作，它包有很大的市場前景包括，自動切削，自動上、下料和自動控制。其中自動切削是要實現(xiàn)的主要功能，為了提高生產(chǎn)率，要求能夠?qū)崿F(xiàn)自動上、下料。同時保證能夠?qū)崿F(xiàn)，每分鐘切削密封圈的數(shù)量達到15—20個，切削范圍：?20—?50。
本題完成了對橡膠成形件自動修剪機夾具及傳動部分的設(shè)計。在夾具設(shè)計方面考慮到兩種設(shè)計方案：一種為機械夾緊，另一種為氣體負壓夾緊。兩種方案進行篩選后采用氣體負壓夾緊式夾具。該方案的設(shè)計合理，精度合適。在傳動部分的設(shè)計中采用的傳動方式為帶傳動。該方案結(jié)構(gòu)簡單，成本低。在傳動設(shè)計過程中，進行計算選用了合適的電機，以及在傳感器方面的選擇。該課題設(shè)計的夾具及傳動部分，方案合理，機構(gòu)緊湊。能完成橡膠成形件自動修剪機夾具及傳動部分設(shè)計指標(biāo)要求。
2課題方案論證
2.1橡膠密封圈的分析：
圖 2-1
TC4型號的橡膠密封圈是由NOK公司生產(chǎn)的，材料為丁腈橡膠（NBR）。由圖片圖 2-1可以看出密封圈內(nèi)有鐵圈骨架支撐。注塑出來的密封圈外徑有毛邊，內(nèi)有內(nèi)唇。切削時要求切掉外邊的毛邊和里邊的內(nèi)唇。使內(nèi)，外的尺寸精確。
{丁腈橡膠（NBR）} 尺寸
規(guī)格 軸徑 外徑 寬 ～ 軸徑 外徑 寬
TC4 12 25 7 50 68 9
2.2夾具部分方案
2.3傳動部分方案
在傳動設(shè)計部分，傳動方式采用了帶傳動，方案結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
2.3.1自動上，下料部分的方案
上料主要是將毛坯送到加工位置。上料部分分為理料和上料兩個部分。理料主要是為了能讓工件順利地到達上料地點，從而能夠保證上料的順利進行，通過一定的振動料斗振動，將工件按要求的順序送出，通過一定的送料，隔料裝置，順利的到達，上料器。
理料可以采用的方案有：
1. 自動料斗振動，沿滾道送到上料；
2. 通過皮帶輸送料。
上料可以采用的方案有：
1. 通過機械手上料；
2. 通過連桿推料；
3. 通過吸盤吸料。
2.3.2自動切削部分的方案
刀具方案：1.刀具轉(zhuǎn)而工件不轉(zhuǎn)；
2.工件旋轉(zhuǎn)而刀具不轉(zhuǎn)。
主軸部分：1.夾具的方案設(shè)計；
2.主軸的方案設(shè)計。
傳動部分：1.電機的選擇方案設(shè)計；
2.帶的選擇的方案設(shè)計。
3 夾具部分的設(shè)計
3.1夾具結(jié)構(gòu)的設(shè)計
1.夾具總方案的提出和確定
由密封圈的視圖3-1, 圖3-2：可以看出：由于橡膠有彈性，必須從上邊切入才能保證它沒有毛刺及切削精確。而夾緊則只能通過橡膠密封圈中間的縫隙來夾緊。工件的夾緊有兩個可以考慮的方案：如圖3-3，圖3-4。
圖3-1 圖3-2
提出兩個方案：
方案一：采用機械的夾緊方法
圖3-3
即通過彈簧墊片插入縫隙在撐開，依靠摩擦力加緊方案見上圖3-3。
方案二：氣體負壓夾緊 （即吸附式夾緊）
圖3-4
此方案夾緊力比較大，也可以用于無骨架的密封圈的夾緊。但是結(jié)構(gòu)相對來說比較復(fù)雜。它通過夾具中的進氣孔來實現(xiàn)吸附夾緊。
考慮到要自動上、下料，并且很容易處理切削出來的廢料，我們采用第二種方案。
2.夾具的具體結(jié)構(gòu)
(1) 設(shè)計要求：由主軸通氣，能實現(xiàn)吸氣加緊，同時能夠吹氣把切削出來的廢料吹掉。并且可以保證很高的旋轉(zhuǎn)精度。同時還可以根據(jù)不同的系列來更換夾具。
( 2) 設(shè)計如圖：
圖3-5 圖3-6
夾具：主要用于夾緊工件。如圖3-5，圖3-6，有一個小的錐度，以便于工件的定位。他是依靠上端面和圓周定位的。
圖3-7 圖3-8
分氣裝置：如圖3-7，圖3-8看出它可以將氣流分成兩個部分。
圖3-9
連接部分：它是分氣裝置和支主軸連結(jié)的橋梁，也是整個夾具的一個底座。如圖3-9他依靠圓錐度和主軸進行連接。
圖3-10
擋氣部分：如圖3-10在吸氣的時候擋住夾具的中間的孔，使它不能吸氣，如果中間吸氣就會產(chǎn)生變形，產(chǎn)生過切現(xiàn)象，形成廢品。但是旁邊的小孔可以吸氣。吹起時候，可以把它吹上去，從而可以吹掉切削廢料。
(3) 夾具裝配圖圖3-11：
圖3-11
說明：如圖3-11，吹氣時4依靠皮碗將2的出氣口吸住，使之不能通氣，從而保證吸氣都是由小孔吸入，此來減少吸氣量。吹氣時候，將4 頂起，這樣就了可以把切下來的廢料吹走，同時也可以把密封圈吹走。
（4）吹氣量的計算：
由機械設(shè)計手冊可以知道，空氣在管道中的流速為m/s，要吹起來的是切掉的毛邊和內(nèi)唇，要求吹到5mm，毛邊重量估計在5g左右，根據(jù)能量守恒來計算需要的壓縮空氣量：
（3-1）
m= k g
（3-2）
=/1.293
=
=+
=
所以，每分鐘所需要的吹氣量是
3.2主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計
（1）設(shè)計要求：中間空，能夠通氣，要有較高的旋轉(zhuǎn)精度（即圓跳動要?。Ｗ詈檬亲岆姍C和主軸連接在同一平面內(nèi)，這樣既可以減少徑向力，又可以提高旋轉(zhuǎn)精度， 考慮到需要保證氣路暢通，這樣就只能選用選轉(zhuǎn)連接器進行連接。
（2）旋轉(zhuǎn)連接器的選擇：
如圖所示旋轉(zhuǎn)連接器
圖3-13
根據(jù)軸的直徑來選擇旋轉(zhuǎn)連接器的配號。
由圖3-12可以看出旋轉(zhuǎn)連接器只能由一端進出氣，這樣電機和主軸同軸就無法實現(xiàn)，所以選用皮帶輪進行傳動，為了提高旋轉(zhuǎn)精度，轉(zhuǎn)速，滿足軸向力，采用四個軸承支撐，兩個深溝球軸承，和一對角接觸軸承。
（3）軸承的選用和校核
1．軸承壽命計算：
選定了軸承類型后，決定軸承尺寸是根據(jù)主要的時效形式進行計算，疲勞點蝕是疲勞壽命計算的主要依據(jù)，塑性變形是靜強度計算的主要依據(jù)。對一般工作條件下作回轉(zhuǎn)的滾動軸承處進行接觸疲勞壽命計算外，還要做靜強度計算。高速軸承由于發(fā)熱易造成粘著磨損和燒傷，除計算壽命外，還要核驗極限轉(zhuǎn)速。
此外，決定軸承工作能力的因素還和軸承組合的合理結(jié)構(gòu)、潤滑和密封等，他們對保證軸承正常工作起重要的作用。
軸承的主要失效形式，疲勞點蝕；
塑性變形；
磨損；
其他失效形式。
軸承壽命計算：
根據(jù)軸的軸徑選擇深溝球軸承6206：d=30mm. Cr=19.5kN Cor=11.5 kN
由帶輪的計算可以知道徑向力F=121.5 N 軸向力 F=300 N
查工作手冊6206 的Cr=19.5kN C0r=11.5 kN Fa/Cor=11.5/300=0.026
根據(jù)機械設(shè)計手冊：
Y=0 X=1
所以：
P=FpFr （3-3）
計算兩軸承的內(nèi)部力和軸向載荷
當(dāng)：
Fa/Fre時候
徑向當(dāng)量Pr= Fr=121.5 N
徑向當(dāng)量靜載荷Por= Fr=121.56 N
計算軸承壽命
（3-4）
= 3.44h
按照要求，工作時間是?
所以所選軸承符合標(biāo)準(zhǔn)。
2 軸承的安裝方法：
?軸承安裝的好壞與否，將影響到軸承的精度、壽命和性能。因此，請充分研究軸承的安裝，即請按照包含如下項目在內(nèi)的操作標(biāo)準(zhǔn)進行軸承安裝。?清洗軸承及相關(guān)零件，（對已經(jīng)脂潤滑的軸承及雙側(cè)具有油封或防塵蓋、密封圈的軸承安裝前無需清洗）。檢查相關(guān)零件的尺寸及精加工情況，?安裝方法。軸承的安裝應(yīng)根據(jù)軸承結(jié)構(gòu)，尺寸大小和軸承部件的配合性質(zhì)而定，壓力應(yīng)直接加在緊配合的套圈端面上，不得通過滾動體傳遞壓力。
a 軸承內(nèi)圈與軸是緊配合，外圈與軸承座孔是較松配合時，可用壓力機將軸承先壓裝在軸上，然后將軸連同軸承一起裝入軸承座孔內(nèi)，壓裝時在軸承內(nèi)圈端面上，墊一軟金屬材料做的裝配套管（銅或軟鋼）。
b 通過加熱軸承或軸承座，利用熱膨脹將緊配合轉(zhuǎn)變?yōu)樗膳浜系陌惭b方法。是一種常用和省力的安裝方法。此法適于過盈量較大的軸承的安裝。
c 推力軸承的周全與軸的配合一般為過渡配合，座圈與軸承座孔的配合一般為間隙配合，因此這種軸承較易安裝，雙向推力軸承的中軸泉應(yīng)在軸上固定，以防止相對于軸轉(zhuǎn)動。
??? 軸承的安裝方法，一般情況下是軸旋轉(zhuǎn)的情況居多，因此內(nèi)圈與軸的配合為過盈配合，軸承外圈與軸承室的配合為間隙配合。
角接觸軸承既可以承受軸向載荷又可以承受徑向載荷，為了提高剛度和承載能力，可以采用多個組合。如圖所示是基本的三種安裝方式：圖背對背的安裝，圖是面對面的安裝，圖是同向組。這三種安裝方式，兩個軸承都共同承擔(dān)徑向載荷，圖2和圖3又可以承受雙向軸向載荷，圖4只能承受一個方向的軸向載荷，但是承載能力較大，軸向剛度較高。這種軸承還可以三聯(lián)組配或四聯(lián)組配。
圖3-14
圖3-15
主軸受彎，希望在軸承上產(chǎn)生一個，盡量大的支反力矩以抵抗彎曲變形。支反力矩的力臂就是接觸線與軸心交點之間的距離，從圖上可以看出來，背靠背的力臂比面對面的力臂要長， 運轉(zhuǎn)時，由于軸承的外圈裝在殼體內(nèi)，散熱條件比內(nèi)圈好，所以內(nèi)圈的溫度要高于外圈，徑向膨脹的條件是使過盈增加，但是背靠背組配時候，軸向膨脹系數(shù)將使過盈減少。
因此，基于上述原因，在主軸上要求背靠背安裝。
3軸承的預(yù)緊
軸承的預(yù)緊是指在裝配的過程中，通過某種方法在軸承中產(chǎn)生被保持某中形式的預(yù)緊載荷，預(yù)緊載荷的作用是使軸承消除間隙，并使?jié)L動體和坐圈的接觸點處產(chǎn)生預(yù)緊變形。通過預(yù)緊可以使?jié)L動軸承在工作載荷作用下具有較高的剛度和旋轉(zhuǎn)精度。如果被預(yù)緊的軸承是向心軸承，（腳接觸軸承和圓錐滾子軸承），則預(yù)緊載荷通常為軸向載荷，如果被預(yù)緊的軸承是向心軸承（通常為圓柱滾子軸承），則預(yù)緊力為徑向力載荷，預(yù)緊力的作用是會使?jié)L動軸承摩擦阻力增大，工作壽命降低，預(yù)緊結(jié)構(gòu)在使用中要嚴(yán)格控制預(yù)緊力的大小。
向心推力軸承的得一般預(yù)緊方法：
圖3-16
4軸和磨具的連接方式：
過盈聯(lián)結(jié)裝配前軸的內(nèi)徑小于軸的外徑，裝配后孔的直徑被撐緊變大，軸的直徑被壓縮變小，軸和孔之間的變形是配合面之間產(chǎn)生徑向力 ，在和可以包括轉(zhuǎn)距和軸向力。
優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、對中性好、承載的能力高、不需要附加其他的零件就可以實現(xiàn)州和軸轂的軸向何徑向固定，在振動條件下能夠可靠的工作；但是對配合精度要求較高的、承載能力和裝配產(chǎn)生的材料應(yīng)力對實現(xiàn)過盈量很敏感，裝卸也比較的麻煩。
圖3-17
5軸端擋圈的選取及作用
軸端擋圈用于軸承零件的軸端固定，他常與軸肩和圓錐面結(jié)合使用，可以承受較大的力。與圓錐面結(jié)合使用，如下圖所視：可以使軸和軸的零件之間保持較高的同軸度。 軸端擋圈可以用螺母固定，也可用螺栓和螺釘固定。螺紋連接的防松方法可采用彈簧墊圈片防松也可以次采用防松墊片、防松銷、和串聯(lián)鋼絲防松。
4 傳動部分的設(shè)計
4.1電機的選擇和計算
（一）電機的選用標(biāo)準(zhǔn)
電動機類型的選擇基本依據(jù)是滿足生產(chǎn)機械對脫動系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)特性要求的前提下， 力求結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，維護方便和價格低廉。
選擇的一般標(biāo)準(zhǔn)：
a. 對于不要求調(diào)速、對起動性易無較高要求的生產(chǎn)機械，應(yīng)優(yōu)先考慮是鼠籠式異步電機。若要求啟動的轉(zhuǎn)距較大，則可以選用高速起動轉(zhuǎn)距的鼠籠式異步電機電機 。
b. 對于要求經(jīng)常啟動，制動，切夫在轉(zhuǎn)距大的又有一定調(diào)速功能的生產(chǎn)機械，因改選涌線繞式異步電機，對于周期性波動載荷的機械 ，為了消除尖峰負載，一般用電擊帶動飛輪工作。
c. 對于只需要幾種速度的電機，而不要無極調(diào)速的機械，為了簡化機械結(jié)構(gòu)，可以選用多速異步電機，
d. 對于要求恒速穩(wěn)定工作的機械，應(yīng)該優(yōu)先選用同步電機。
e. 對于需要大轉(zhuǎn)距的電機，常用支流串勵或交流串勵。
f. 對于要求大范圍的無極調(diào)速，且只要求啟動，制動，正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機械，則可以選用代調(diào)速的直流電機。
首先要考慮到電機能夠提供夫在所需要瞬時轉(zhuǎn)距和轉(zhuǎn)速，從偏于安全的角度來說，就是能夠提供克服峰值負載所需需要的功率。其次，當(dāng)電機的工作周期可以和發(fā)熱時間常數(shù)相比較時，必修考慮到電機的熱定額問題，通常用負載的均方根功率作為電機發(fā)熱的基礎(chǔ)。
（二）電機的計算
（1）如果要求電機在峰值負載轉(zhuǎn)距下，不斷的驅(qū)動負載，則電機的功率為：
（4-1）
是負載值力矩（N.M）
電機負載峰值轉(zhuǎn)距（r/s）
傳動裝置的效率，初步估算是取 =1.7-0.9
因為切削橡膠密封時候的切削力估計在F=20N 電機的轉(zhuǎn)速在2000 r/min 橡膠密封圈的直徑是40mm.，最大的直徑是100 mm.所以可以計算出電機在轉(zhuǎn)動時候的峰值力矩：
=200.05=1（N.M）
取=0.9
帶入公式（4-1）：
可以得到：
=0.419（KW）
根據(jù)電機的參數(shù)來初步選擇電機：YEJ、YDEJ系列制動三相異步電動機是Y系列電動機的派生產(chǎn)品，該電機設(shè)計新穎，結(jié)構(gòu)獨特，制動器采用最先進的交流制動技術(shù)。具有制動力矩調(diào)節(jié)范圍大，并可實現(xiàn)二級調(diào)速，具有快速制動及制動可靠等優(yōu)點，廣泛適用于各種升降機械、傳送機械、冶金化工設(shè)備及輕、重工系統(tǒng)中要求快速停車，準(zhǔn)確定位的場所.
YDEJ系列變極制動三相異步電動機
圖4-1
電機改變速度時候 ，各級的接法。
如圖4-2所示：
圖4-2
根據(jù)圖4-1，選用電機系列為YDEJ變極制動801-2/4
（2）電機的發(fā)熱校核：
對于連續(xù)工作的負載不在的電機，要求在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，負載轉(zhuǎn)距在額定范圍內(nèi)。
圖4-3
常用的矩形波負載的計算公式：
（4-2）
是折算到電機軸上的負載方均根轉(zhuǎn)距
可以得到：電機=0.5657 N.M
所以選用的電機的額定轉(zhuǎn)距
〉=K1K2=1.21.050.5657=0.7127
而：=2.2 N.M
所以所選電機符合要求：
即：Y系列三項異步電機
Y801-2 同步轉(zhuǎn)速3000 PN=0.75KW 最大轉(zhuǎn)距：2.2 N.M M=16 kg
4.2帶傳動的設(shè)計與計算
（一）帶傳動的簡介：
帶傳動是一種摩擦傳動，由具有彈性和柔性的帶繞在帶輪上所產(chǎn)生的摩擦來傳遞運動和動力，中要用在中，小功率的傳遞中，傳遞平穩(wěn)，噪聲小。與其他傳動相比較，帶傳動是一種比較經(jīng)濟的傳動方式，帶的彈性和柔性時代具有以下的優(yōu)點：
1.運行平穩(wěn)、能夠緩沖沖擊載荷、
2.機構(gòu)簡單、對制造精度要求較低，特別是中心距離比較大的地方、
3.不用潤滑，維護的成本低、
4.過載時候會打滑 ，從而保護其他零件。
但是傳動還有其他的缺點：
1.帶存在彈性滑動，是傳動效率比較低，傳動不會像嚙合那么準(zhǔn)確；帶的壽命短
2.在傳遞同樣大的圓周力時候，軸上的壓軸力和輪廓尺寸比嚙合時候傳動的大。
選用普通的V帶，帶傳遞功率的能力比平帶要大，它的工作面是兩個側(cè)面，帶的鍥角都是40度，張緊后產(chǎn)生橫向的伸縮變形，平帶的工作面是內(nèi)側(cè)。普通V承載層的材料是膠簾布或是膠繩芯，窄V帶和普通的V帶相比，當(dāng)高度增加相同時候，窄帶增加的高度時普通帶的1.3倍，傳遞的功率比普通的要大，適合于大功率且結(jié)構(gòu)緊湊的場合。
（二）帶傳動的選擇計算
由上邊的計算可以知道：電機功率P=0.75(KW) ，轉(zhuǎn)速n1=2825r/min
1.確定計算功率
由機械設(shè)計書表5-8查的工作情況系數(shù)： KA = 1.0
Pc= KAP=1.00.75=0.75kw
2.選擇帶輪型號：選擇普通的V，型號為A =75
3.驗算帶輪速度：
（4-3）
=11.1(m/s)
帶的傳送速度2—25(m/s)在之間
所以所選的帶符合要求
4.計算從動帶輪的基準(zhǔn)直徑
取
則：
=110.25
按照帶輪基準(zhǔn)直徑選取112mm
5.確定中心距和基準(zhǔn)長度
=112+75=187 mm
所以：
取=200 mm
有公式確定帶長：
（4-4）
695.4 mm
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)來選擇=710 mm
則：實際的中心距是：
=214.6 mm
6.校核小帶輪包角：
有公式可以知道：
=170.1120
所以包角滿足要求。
7.確定帶輪的根數(shù)
（4-5）
由機械設(shè)計書可以查處
=1kw
=0.26 kw
=0.98
=1.03
=0.59
所以取z =1
即單根皮帶傳遞。
8.帶傳動的張緊力和壓軸力。
張緊力：
（4-6）
=61.01(N)
壓軸力：
(4-7)
=121.56(N)
（三）中心距的調(diào)整
由于帶有張緊力，這樣就有了徑向力，然而在切削的時候，要徑向力比較小，切削的精度要求較高，所以要調(diào)整帶的中心距。電機和主軸是通過皮帶連結(jié)的起來的，要考慮當(dāng)有失效的時候要進行調(diào)整中心距，他的調(diào)整方法主要是通過調(diào)節(jié)電機和主軸中心距的距離來實現(xiàn)的。
如圖所示：
圖4-4
4.3自動裝卸料的機械手設(shè)計
4.3.1自動上料結(jié)構(gòu)設(shè)計
機械手是一種能模仿人的某些工作機能 ，按要求的程序，軌跡，實現(xiàn)爪取和搬運工件，或完成某個勞動作業(yè)的機械化，自動化的裝置。國際稱之為操作機，機械手。機械手只能完成比較簡單的爪取，搬運，及上，下料，常常作為機械設(shè)備的輔助裝置。因此具有一定的專用性，，所以又成專業(yè)機械手。在加工之前機械手將待加工工件從料件搬運到加工位置，當(dāng)加工完了后，機械手又將工件從加工位置送到卸料位置，在從料架上將下一個待加工工件送到加工位置。如此反復(fù)循環(huán)進行搬運裝卸工作。
根據(jù)機械手動作的要求提出三個方案如下圖：
圖4-5 圖4-6
圖4-7
方案一如圖4-5：氣缸可以上下運動，機械手一個用來爪了一個用來卸料，相對來說動作比少，安裝的空間要求太大，易于和刀架產(chǎn)生干涉。
方案二如圖4-6：通過旋轉(zhuǎn)氣缸來進行控制機械手的旋轉(zhuǎn)，直線氣缸控制上下，用三指機械手進行爪取，安裝的空間要求不大，而且定位的精度比較高。
方案三如圖4-7：此方案是采用凸輪控制，需要從主軸引出動力或加裝電機。相對來說比較復(fù)雜，且旋轉(zhuǎn)的角度比較小。
經(jīng)過比較：采取方案二。
4.3.2機械手末端方案：
（1）方案的提出：
圖4-8 圖4-9
方案一：采用兩邊都是氣爪的方案 方案二： 采用一個氣爪一個電磁鐵的方案。
對于第一個方案如圖4-8,采用兩個氣爪，即兩個氣爪可以同時上下料，這樣效率比較的高，但是實行起來比較復(fù)雜 ，要加上吹氣和擋氣機構(gòu)。從經(jīng)濟性來說，價格比較的高。
對于方案二如圖4-9，整體來說是一個氣爪一個吸盤，氣爪用來上料，吸盤用來下料，這個方案和一相比可能效率會低一些，但是，總體結(jié)構(gòu)簡單，很容易實現(xiàn)。從經(jīng)濟性來說，比第一個的成本要低。因此：采用第二種方案 。
（2）機械手選擇：
下邊的圖片是機械手的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和須選擇的依據(jù)：
圖4-10
標(biāo)準(zhǔn)機械手有多種類型：
（1）三點氣爪：精度最高，保持力最大。
（2）平行氣爪：抓取力大，尺寸緊湊，重復(fù)精度高。
（3）旋轉(zhuǎn)氣爪：在整個抓取得角度范圍內(nèi)，抓取力恒定，氣爪手指科張開180°角。
（4）擺動氣爪：在整個抓取得范圍內(nèi)抓取力恒定，氣爪手指科張開40°角。
經(jīng)過比較，我們采用三點氣爪。
型號是：HGD-32
氣動連接尺寸：M5 外部抓取圖示
活塞直徑 32mm
最大抓去直徑 41mm
每個手指的抓取力：150N
可以滿足我們的要求。
同時，可以增加氣指。如如圖4-11所示：：
圖4-11
當(dāng)改變系列時候用改變氣指的方法來實現(xiàn)
（3）電磁鐵吸力的計算：
按照吸力的公式：
（4-8）
==1.0T
計算線圈的砸數(shù)：
(4-9)
=15484
求初始勵磁電流：
(4-10)
=0.589 (A)
4.3.3旋轉(zhuǎn)氣缸的選擇：
擺動汽缸是一種用于在小于360°角度的范圍內(nèi)作往復(fù)擺動的汽缸，它是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)化機械的裝置 ，輸出力矩是機構(gòu)實現(xiàn)往復(fù)擺動，常用的擺動氣缸的最大擺動角度是90°、 180 °、 270°三種規(guī)格。
圖4-12
擺動氣缸輸出軸承受扭矩，對沖擊的耐力小，一次，如果擺動汽缸速度較快或受到去動物體的沖擊作用，將容易損壞，故需要安裝緩沖機構(gòu)，或安裝制動器。擺動氣缸按照結(jié)構(gòu)特點可以分為葉片式和活塞式。
如圖圖4-13所示的是擺動汽缸圖：
圖4-13
我們選用行程是100的DSL-25-100-270P-S20 的擺動氣缸，可以旋轉(zhuǎn)180°。
4.4傳感器的選擇：
4.4.1光電傳感器的選擇
圖4-14
在滾道上選用透過式感應(yīng)頭
零件進入送出料盤的監(jiān)測,即使安裝好后光軸仍可以輕易調(diào)整
圖4-15
在夾具內(nèi)選用PS58，直徑是3.8mm的感測頭，用來檢測700mm以外的目標(biāo)物,也可以埋入,因而提供較為廣泛的用途。
4.4.2：電磁式傳感器的選擇
電磁式傳感器可以選用SME（接觸式）或SMT(電磁式)型號的傳感器：SME（接觸式）包含一個舌簧開關(guān)，當(dāng)磁場靠近時候，舌簧開關(guān)閉和從而產(chǎn)生開關(guān)信號，主要是用來切換高載電流的場合。SMT(電磁式) 由振蕩電路構(gòu)成，當(dāng)磁場靠近時候，流過的電流發(fā)生變化，從而產(chǎn)生開關(guān)信號，SMT主要用在連接到控制器得應(yīng)用場合，控制器處理信號。
根據(jù)擺動氣缸和氣爪選擇的要求，所以選用 SMT(電磁式)的
型號是: SMT-8-K-LED-24
4.4.3：行程開關(guān)
圖4-16
如圖4-16所示，根據(jù)擺動氣缸的要求，8號安裝槽進行選擇
選用SMT-8-PS-LED-24 型號。
類型：插頭M8 如圖所示
安裝類型是：夾入傳感器 溝槽。
開關(guān)電流是：100mA
開關(guān)電壓：10-30VDC
材料：殼體：PET 夾緊塊:不銹鋼 電纜：PUR
圖4-17
4.4.4緩沖器的選擇:
緩沖器有兩種，一是內(nèi)部緩沖，二是外部緩沖，我們采用外部緩沖主要是為了在接近時候降低速度，從而保證精確度。它主要用來吸收多余的沖擊能量，并降低機械撞擊的噪音。
圖4-18
如圖4-18根據(jù)光洋的緩沖器選擇軟件計算出來緩沖器應(yīng)該選用YSR-7-5-C系列 ，緩沖器備用件 353634
5結(jié)論
本課題是針對目前橡膠自動修剪機效率問題而設(shè)計的。修剪機的創(chuàng)新主要在于可以全自動的完成修剪任務(wù)。在本課題中夾具設(shè)計采用了氣體負壓加緊式夾具。該夾具的夾緊力比較強，適用于無骨架密封圈的夾緊。該夾具設(shè)計合理，精度合適。在傳動部分設(shè)計中采用的傳動方式是帶傳動。該方案結(jié)構(gòu)簡單，成本低。經(jīng)過一系列傳動設(shè)計完成該設(shè)計課題的要求。
對該課題的設(shè)計讓我對機械制圖有了進一步了解。
如圖5-1所示：
方案改進：設(shè)計完成后對圖進行整改發(fā)現(xiàn)如下問題：
原始的設(shè)計是將旋轉(zhuǎn)
連接器與主軸并列排
放。主軸轉(zhuǎn)動是會產(chǎn)
生徑向力。因此將旋
轉(zhuǎn)連接器放在主軸的
中間部分，通過在主
軸側(cè)面打孔來進行通
氣，這樣電機可以通
過聯(lián)軸器和軸連結(jié)，
從而減少徑向力。這
樣傳動軸沒有徑向力，
傳動的精度很高，可
以使用電磁離合器不
停的進行停轉(zhuǎn)。
，
圖5-1
參考文獻
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[11] 邱宣懷，機械設(shè)計[M]，第四版，高等教育出版社出版，1997
致謝
經(jīng)過十幾周緊張的畢業(yè)設(shè)計，我們?yōu)槲覀兊乃哪甑拇髮W(xué)生活畫上一個圓滿的句號了。
畢業(yè)設(shè)計是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)教學(xué)計劃的一個重要組成部分，是各教學(xué)環(huán)節(jié)的繼續(xù)深化和檢驗，其實踐性和綜合性是其他教學(xué)環(huán)節(jié)所不能替代的，通過畢業(yè)設(shè)計使學(xué)生獲得綜合訓(xùn)練，對培養(yǎng)學(xué)生的實際工作能力具有十分重要的作用。畢業(yè)設(shè)計是我們大學(xué)里的最后一次練兵，同時也可能是我們一生中最后的一次作業(yè)，它為即將通上工作崗位的我們提供了一次非常難得的練習(xí)的機會。它要求我們綜合運用大學(xué)四年里所學(xué)的知識，在老師的指導(dǎo)下，去將一個能實際應(yīng)用的東西做出來，這個要求已經(jīng)不僅僅停留在書本理論知識就能應(yīng)付的了，它同時需要很強的動手的能力。
通過這次畢業(yè)設(shè)計，綜合運用機械設(shè)計課程設(shè)計和機電一體化傳控制理論及其它專業(yè)課程的理論與實踐知識，進一步了解和掌握了機械設(shè)計的特性，以及可編程控制技術(shù)和實際的應(yīng)用，增強了分析和解決實際問題的能力。在機械設(shè)計方面，通過學(xué)習(xí)運用標(biāo)注、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料等，進而增強了對機械設(shè)計的認識。把在課本中學(xué)到的一些理論知識與實際設(shè)計結(jié)合起來，做到學(xué)以致用，理論聯(lián)系實踐。在查閱各種手冊的過程中，對各種機構(gòu)有了一定的認識，豐富了設(shè)計理念。在機電一體化方面，對可編程控制系統(tǒng)有了新的認識和理解。運用PLC和機電傳動兩門課程的知識，配合所學(xué)的知識，使自己在“電”的方面有了顯著提高。 這次畢業(yè)設(shè)計讓我學(xué)會了面對一個課題該如何一步一步的將它做出來。這個設(shè)計讓我把以前學(xué)的東西進一步融合在一起。為我走上工作崗位，邁出了堅實的一步。但是由于經(jīng)驗不足，做事往往考慮得不是很全面，思路不是很開闊，在我的設(shè)計中會有或多或少的考慮不足或是欠周到的地方。
我的畢業(yè)設(shè)計是在陳老師耐心的輔導(dǎo)和同學(xué)的幫助下才能圓滿結(jié)束。在此，我要衷心的感謝陳杰來導(dǎo)師的指導(dǎo)，還要感謝所有老師和同學(xué)在這四年來對我的教導(dǎo)和幫助。衷心的感謝你們！
附錄
1 總裝圖 XJQBJ50/305.00 A0
2 電機裝配圖 XJQBJ50/305.09 A2
3 氣抓裝配圖 XJQBJ50/305.09-01 A1
4 箱體 XJQBJ50/305.09-05 A1
5 主 軸 XJQBJ50/305.09-15 A3
6 軸套 XJQBJ50/305.09-18 A3
7 主軸裝配圖 XJQBJ50/305.09-21 A1
8 夾具 XJQBJ50/305.09-24 A4
9 分氣法蘭盤 XJQBJ50/305.09-37 A4
10 連接器 XJQBJ50/305.09-38 A4
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