六件拉鏈拉頭自動裝配機設(shè)計.doc

前言六件拉鏈拉頭自動裝配機設(shè)計前言拉鏈自從問世以來，已經(jīng)有了一百多年的歷史，其作用及地位是不可代替的。拉鏈雖然是小商品，但市場很大，世界上人均約需5條拉鏈，這個數(shù)字是非常驚人的。我國拉鏈的年產(chǎn)量約占世界總年產(chǎn)量的548，出口量約占總進出口貿(mào)易的2.l，數(shù)量比較大。拉鏈的應(yīng)用越來越廣泛，涉及服裝、玩具、醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域，而且發(fā)展勢頭被看好?，F(xiàn)在，拉鏈市場的競爭將越來越白熱化，誰擁有先進的技術(shù)，誰就將擁有市場。拉鏈的一個重要的組成部分是拉鏈頭，拉鏈頭按照零件的多少可以分為四件拉鏈頭和六件拉鏈頭。四件拉鏈頭主要包括本體，拉片，銅馬和帽蓋。六件拉鏈頭包括本體、拉片、拉片環(huán)、銅馬、彈簧和鉚釘。 四件拉鏈頭的裝配一共包括四道工序：1本體的定位；2拉片的裝配；3銅馬的裝配；4帽蓋的裝配以及沖壓固緊。六件拉鏈頭裝配相比較復(fù)雜包括至少六道工序：1.本體定位；2.彈簧安裝；3.拉片和拉片環(huán)安裝；4.拉片整體定位安裝；5.銅馬；6.鉚釘安裝及沖壓固緊。雖然國內(nèi)生產(chǎn)的拉鏈數(shù)量比較多，但是我國目前還沒大規(guī)模實現(xiàn)四件拉鏈頭的自動裝配。六件的更是沒有能實現(xiàn)自動裝配，大都還是手工進行裝配的，生產(chǎn)效率非常低，產(chǎn)品質(zhì)量得不到保證。如果實現(xiàn)了六件拉鏈頭自動裝配，生產(chǎn)效率將可以大大提高，而且產(chǎn)品質(zhì)量也可以上一個檔次，其意義是十分重大的。雖然目前有不少科研單位和高校在研究六件拉鏈頭自動裝配，但是市場上還沒有出現(xiàn)六件拉鏈頭自動裝配機。本畢業(yè)設(shè)計在這方面作了試探性的研究和初步的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 拉鏈結(jié)構(gòu)輕巧方便耐用，深受人們面歡、但如果僅僅依靠手工裝配，生產(chǎn)效率低下，產(chǎn)品質(zhì)量得不到保證，將遠遠不能滿足市場的需要，在殘酷的市場競爭中終將被淘汰。另外，實現(xiàn)自動裝配以后，還可以大大降低工人的勞動強度，把工人繁重和枯燥的重復(fù)勞動中解放出來。因此，實現(xiàn)拉鏈的自動裝配勢在必行。鑒于此，本人在傅蔡安老師的指導(dǎo)下，積極收集資料，并且參觀了四月份在無錫舉辦機床床展，從中受到了一定的啟發(fā)，為設(shè)計六件拉連頭自動裝配機做準備。然而，由于國內(nèi)尚未有廠家生產(chǎn)過這種六件拉鏈頭自動裝配機并且廠家對四件裝配機技術(shù)保密，因此我沒能接觸觀察到四件裝配機的具體結(jié)構(gòu)，沒有找到有直接價值的信息?？梢哉f我的設(shè)計工作是在沒有任何參考資料的情況下進行的，遇到了很多的困難，相對于我而言難度是非常大的。但在我及傅蔡安老師的共同努力下，查閱相關(guān)資料，做了很多實驗之后，還是取得了很大的進展。通過思考提出了很多方案以及很多有價值的設(shè)想；然后通過繼續(xù)思考討論、比較和論證，最終確定了一套比較成熟的方案。雖然，由于時間倉促、水平有限，這套方案還是有很多缺點和經(jīng)不起考驗的地方，顯得很不成熟，但這是我這三個月來努力的成果，懇請各位老師批評指正，不吝賜教。這套自動裝配線方案的設(shè)計生產(chǎn)速度可以達到每分鐘裝配120個拉頭，相當于20個工人每分鐘的手工裝配量，它的生產(chǎn)效率是人工裝配所不能比的。正如無錫利錫拉鏈制造有限公司的戈總所說的：“提供最令顧客滿意的產(chǎn)品和服務(wù)來提升中國人的尊嚴和人類的幸福！”我們將盡最大的努力來完成這次的設(shè)計任務(wù)。由于本人水平有限缺、乏實際經(jīng)驗，難免會有一些不足之處，敬請指出并加以改正，本人將深表謝意。下面將詳細闡述我整個畢業(yè)設(shè)計的過程。圖0六件拉鏈頭自動裝配機設(shè)計第一章 六件拉鏈頭自動裝配機總體方案設(shè)計1.1分析零件1.1.1本體本體是拉鏈頭的主體，其余零件都是安裝到它上面的，如圖（1）（2）。由圖可以看出拉鏈頭本體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其輪廓為不規(guī)則形狀，而且零件尺寸小，因此本體的定位和加緊就比較困難。這樣在設(shè)計拉練頭自動裝配機的過程之中應(yīng)充分考慮這些特點。圖1圖21.1.2 拉片拉片在拉鏈裝配起著重要的作用，拉片安裝的好壞直接關(guān)系到拉鏈是否成功。從圖中可以看出拉片零件十分復(fù)雜，但最主要的是拉片的定位和拉片的落料的方式，選擇合理的落料方式和正確的定位方式是裝配中的重點。圖3圖41.1.3 拉片環(huán)拉片和拉片環(huán)要首先進行裝配固緊，然后才能作為一個部件與本體定位裝配。如圖可以知道拉片環(huán)尺寸很小裝配時定位較困難。因此拉片和拉片環(huán)定位精度要求較高。這是機構(gòu)設(shè)計中要著重考慮的問題。圖5圖61.1.4 銅馬從圖中可以看出該零件比較小巧，厚度僅為0.3mm，并且外形不規(guī)則給定位帶來很大的不便。它是拉鏈裝配中最困難的一環(huán)。選擇合理的落料方式和如何把它放入本體之中是在裝配中最值得推敲的一部分。圖7圖81.1.5彈簧彈簧是拉鏈頭上最小的零件，長4mm，直徑0.8mm。對裝配精度要求很高，機構(gòu)要求設(shè)計的比較精巧，要能夠保證彈簧準確落在彈簧座內(nèi)。這是彈簧裝配機構(gòu)設(shè)計的重點。圖91.1.6 鉚釘鉚釘和彈簧一樣是六件拉鏈頭上最小的零件之一，長度不足四毫米，最小直徑僅為一毫米。這么小的零件要想準確插入鉚釘孔，除了要選擇合適的體位外，還要求有精度足夠高的裝配機構(gòu)。同時如何將鉚釘固緊也是一個著重要分析的問題。將鉚釘定位和鉚釘緊固用同一個機構(gòu)實現(xiàn)還是分步用兩個機構(gòu)實現(xiàn)也是一個需要討論分析的問題。圖101.2 裝配方案的選擇與確定六件拉鏈頭自動裝配機目前國內(nèi)尚未研制成功。這是因為在六件拉鏈頭裝配機的設(shè)計過程中最關(guān)鍵的部分是拉鏈頭的各部分的裝配方法，尤其銅馬安裝方法。由于其裝配零件尺寸小、裝配難度大，故設(shè)計難度較大。為了解決這個問題，在傅老師的指導(dǎo)下我們在這次裝配方案設(shè)計過程中特別引用了“形態(tài)分析法”。形態(tài)分析法是一種系統(tǒng)搜索和程式化求解的創(chuàng)造技法，是由美國加州理工學(xué)院教授、美籍瑞典天文物理學(xué)家F茲維基1942年提出的。茲維基利用他提出的形態(tài)分析法，分析了火箭的各主要組成要素及其可能具有的各種形態(tài)，在一周內(nèi)就得到了576種不同的火箭構(gòu)造方案，其中包括大量獨創(chuàng)性技術(shù)方案，從而名聲大振。形態(tài)分析法的原理是，將發(fā)明課題分解為若干個相互獨立的基本因素，找出實現(xiàn)每個因素功能要求的所有可能的技術(shù)方式，然后加以排列組合，經(jīng)過綜合分析選出獨創(chuàng)性方案。形態(tài)分析法實際上是用了數(shù)學(xué)中的排列組合而進行的枚舉分析法。形態(tài)分析法的操作程序流程圖如下：確定研究課題 要素提取 形態(tài)分析 編制形態(tài)表形態(tài)組合 方案優(yōu)選下面我就用“形態(tài)分析法”分析拉鏈頭裝配方案：1.2.1 研究課題：六件拉鏈頭裝配方案。1.2.2 要素提?。壕褪谴_定發(fā)明對象的主要組成即基本要素。確定的基本要素在功能上是相對獨立的。本研究課題的基本要素有六個，即 P1本體 P2拉片P3拉片環(huán) P4銅馬 P5 彈簧 P6鉚釘 1.2.3 形態(tài)分析：即按照發(fā)明對象對諸要素所要求的功能，列出各要素全部可能的全部形態(tài)（技術(shù)手段）。經(jīng)研究分析本體主要有七種形態(tài)、銅馬主要有五種形態(tài)、拉片主要有六種形態(tài)、拉片環(huán)主要有五種形態(tài)、彈簧有三種形態(tài)、鉚釘主要有四種形態(tài)。1.2.4 編制形態(tài)表將上訴的分析結(jié)果編入形態(tài)表內(nèi)。要素以i表示,要素的形態(tài)以j表示，每個要素的具體形態(tài)用符號Pi j表示。本研究課題的具體形態(tài)分析表如表（1）所示。表（1） 要素i形態(tài)j12345612345671.2.5 形態(tài)組合按照對發(fā)明對象的總體功能要求，分別將各要素的不同形態(tài)方式進行組合而獲得盡可能多的合理設(shè)想（組合數(shù)目N=要素的形態(tài)數(shù)的乘積）。本研究課題的形態(tài)可按P11 P21 P31 P41 P51 P61、P12 P21 P31 P41 P51 P61、P13 P21 P31 P41 P51 P61、P17 P26 P36 P45 P53 P64進行組合，可組出N=765534=12600種裝配方案?？紤]其中的裝配可能性，選取七種最有效的適用的裝配方案，即P11 P25 P32P42 P51 P64、P14 P24 P31 P43 P53 P66、P12 P22 P35 P42 P51 P64 、P13 P22 P34 P42 P51 P63 、P14 P24 P35 P42 P53 P63 、P15 P25 P34 P44 P51 P64 、P17 P26 P35 P45 P53 P63 ，分別稱為方案一至方案七1.2.6 優(yōu)選 在拉鏈頭的裝配中最關(guān)鍵的是銅馬、拉片和拉片環(huán)如何裝進本體之中。另外由于拉鏈頭的尺寸很小，其裝配機也屬于輕工自動化機械，因此在優(yōu)選時應(yīng)考慮使自動裝配機的傳動鏈簡短，執(zhí)行機構(gòu)要有足夠的精度和力學(xué)性能，整機要具有較高的可靠性。現(xiàn)在就從這幾方面對上述七種裝配方案進行優(yōu)選。先從拉片的裝配過程來優(yōu)選，上述幾種方案中方案七（即P17 P26 P35 P45 P53 P63）是不適用的。這是因為拉片和拉片環(huán)是有交叉的，所以這兩者應(yīng)該在本體外面時裝好后，再一起裝入本體中；再者，從銅馬裝配過程來優(yōu)選，方案二、六（即P14 P24 P31 P43 P53 P66、 P15 P25 P34 P44 P51 P64）是不合理的。試驗證明如果拉片銅馬是自由落體掉入本體內(nèi)的，即使這個下落距離非常小，也會因為碰撞造成裝配問題，如彈出或傾斜。而我們設(shè)計的這種裝配機可靠性是非常關(guān)鍵的，不會允許出現(xiàn)這種誤差。所以，拉片應(yīng)先與銅馬裝入本體，而銅馬應(yīng)該由一根桿推進靠重力落入本體內(nèi)?？梢钥闯?，方案三（P12 P22 P35 P42 P51 P64）不符合要求。方案五（P14 P24 P35 P42 P53 P63）的本體倒放，給其他零件的定位和裝配造成困難，也是不符合要求的。再從拉片和本體之間的安裝夾角方面來考慮，因拉片的安裝夾角直接關(guān)系到銅馬能否順利落入本題和最終拉頭能否順利的在推桿作用從隨行夾具中推出，這就必須要使拉片的位置相對于本體要有合適的角度以便給銅馬的安裝留有空間，同時還要方便出料。從這一方面考慮七種方案之中只有第一、三種方案（P11 P25 P32P42 P51 P64 、P12 P22 P35 P42 P51 P64）是適合的。這是因為其拉片的安裝位置相對于本體是斜放著的，這正好給后面的裝配工序留有有利的空間位置。而其余幾種方案的拉片與本體處于平行的位置，這就要在進行下一道工序之前把拉片轉(zhuǎn)過角度以留出空間位置，這就增加了工序的復(fù)雜性。綜上所述方案一（P11 P25 P32P42 P51 P64）最優(yōu)。工序1圖11工序2圖12工序3圖13工序4圖14工序5圖15工序6圖16圖11-圖16所示，就是放案一的具體的裝配方式。從上面分析來看，“形態(tài)分析法”是以全面搜索的周全思維為指導(dǎo)，對發(fā)明課題的主要變數(shù)(即主要組成部分)及其各種形態(tài)進行分析和列舉，然后通過形態(tài)組合，網(wǎng)羅所有方案，從中找出獨創(chuàng)性和實用性強的設(shè)想。通過“形態(tài)分析法”列出拉鏈頭的各主要組成部分的形態(tài)組合并加以分析優(yōu)化，優(yōu)選出了最佳方案。解決了拉鏈頭裝配方案太多過于復(fù)雜的難題，縮短了分析設(shè)計時間，給余后裝配機的總體設(shè)計帶來了有利條件。第二章 六件拉鏈頭自動裝配機工作方式的確定自動裝配機的形式多種多樣，總體上有單工位自動裝配機和多工位自動裝配機之分。單工位自動裝配機是指這樣的裝配機器，它只有單一的工位，沒有傳送工具的介入，只有一種或幾種裝配操作。這種裝配機的應(yīng)用多限于只由幾個零件組成而且不要求有復(fù)雜的裝配動作的簡單部件。這種裝配機的工作效率可以達到每小時3012000個裝配動作。多工位自動裝配機顧名思義有多個工位，它的適應(yīng)性更廣。由于六件拉鏈頭的零件較多且有的零件裝配過程較麻煩，所以選擇多工位的自動配機構(gòu)較為合理。多工位自動裝配機的組織形式也是多種多樣的。由于設(shè)計方案的不同,所以運動方式不同,工作方式也不同,所選用的動力源也不一樣.下面就簡要介紹幾種多工位自動裝配工作方式。2.1 圓形回轉(zhuǎn)臺式這種方式是節(jié)拍（間歇運動）的產(chǎn)生很重要，可以通過凸輪、馬耳它機構(gòu)或伺服電機等實現(xiàn)間歇運動。圓盤間歇運動使拉鏈頭通過不同的工位的工作臺來完成裝配。分析可知至少需要六個工位才能裝配完成。如圖17示意:：圖172.2 環(huán)形縱向節(jié)拍式這種方式是以電動機驅(qū)動環(huán)形輸送線，隨行夾具在輸送線上沿莫一方向循環(huán)。當隨行夾具行至縱向工作面時，在推抓和定位銷的作用下多個隨行夾具同時被限定在不同工位上，各零件的裝配同時進行。推抓在汽缸的作用下移位，又在彈簧力的作用下復(fù)位。定位銷由凸輪機構(gòu)控制。如圖18示意：；: 圖182.3 往復(fù)式 這種方式是以汽缸桿的伸縮運動來帶動導(dǎo)軌上的滑塊,使之往復(fù)運動,從而在不同工位完成裝配過程,因此它的動力源是汽缸。 如圖19示意：圖19以上三種方案各有優(yōu)缺點，經(jīng)與指導(dǎo)老師分析討論：拉鏈在應(yīng)用中屬于低值易耗產(chǎn)品，產(chǎn)量極大，所以裝配準確率和生產(chǎn)率成為選取工作臺形式的決定因素。另外考慮設(shè)備的適應(yīng)范圍、可改裝性和經(jīng)濟性。環(huán)形縱向節(jié)拍式最符合六件拉鏈頭裝配要求。雖然它有著自身的缺點，但這是可以克服的。環(huán)形縱向節(jié)拍式機構(gòu)明朗，加長縱向工作面可設(shè)計成更多工位（12工位甚至更多）。它無圓盤式轉(zhuǎn)動慣量的影響，不用減輕工作臺重量，增加了裝配機的穩(wěn)定性，減少了震動料斗對其的影響。綜上所述：選擇方案(2)為設(shè)計基礎(chǔ)進行設(shè)計。由于六件拉鏈頭的拉片和拉片環(huán)要交叉固緊，若拉片和拉片環(huán)分步裝入本體再固緊，就會增加隨行夾具和裝配機構(gòu)的復(fù)雜度，所以將拉片和拉片環(huán)在進入本體前就完成交叉固緊。這樣就減少了一個工位。第三章 六件拉鏈頭自動裝配機主要部件結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)是將總體設(shè)計中的方案進行結(jié)構(gòu)化，即確定為實現(xiàn)產(chǎn)品的功能要求所需的部件和零件的材料、形狀、尺寸、精度、布局以及加工方法。在爭得傅老師的同意我只著重設(shè)計了隨行夾具、每個工位的步裝機構(gòu)和整機的外觀造型。由于時間的倉促和工作量的巨大，對流水線部分只作了局部試探性結(jié)構(gòu)闡述。本裝配機的震動料斗部分由史朝婿同學(xué)負責(zé)完成，本章節(jié)不進行這部分內(nèi)容說明。1. 確定性原則a) 功能分配確定：每個結(jié)構(gòu)承擔(dān)一個或幾個局部功能。b) 工作原理確定：保證能量、力、物料、信號的正確走向和轉(zhuǎn)變。c) 工況及載荷確定：若因缺少工況和載荷的明確資料而不得不先 作一些假設(shè)。應(yīng)校核穩(wěn)定性。2. 簡單性原則：要求簡化、簡明、簡要、簡便、簡潔。a) 零部件數(shù)目少；b) 工作面數(shù)目少；c) 幾何形狀簡單；d) 操作簡單；e) 制造、檢測容易；f) 安裝與調(diào)整簡潔等。3. 安全性原則a) 部件的可靠性；b) 冗余配置；c) 有限損壞。3.1 隨行夾具設(shè)計圖20圖21如上圖所示，該隨行夾具依據(jù)確定性原則，簡單性原則，安全性原則設(shè)計，該夾具可以滿足本體，拉片，銅馬，蓋帽的落料和定位。本體從水平方向進入本體槽并定位。進入到下一個工位時，彈簧在重力的作用下從夾具頂面的圓孔自由落體到本體定位。進入下一工位時，拉片滑入拉片扶板內(nèi)以及將拉片固定在扶板內(nèi)不能左右移動。再進入下一工位時，銅馬在推桿的作用下沿隨行夾具頂面的縫隙前行，當?shù)竭_隨行夾具的中間時自上落下定位。在到了第五工位時，鉚釘在導(dǎo)桿作用下進入鉚釘孔，隨后沖緊。 從整體上看，這個隨行夾具設(shè)計簡單，但可以滿足各方面的設(shè)計要求，符合設(shè)計原理。 3.2 步裝機構(gòu)的設(shè)計3.2.1 本體步裝機構(gòu)設(shè)計從整體裝配方案中，得知本體是水平進入隨行夾具中的，又從簡化、簡明、簡要、簡便、簡潔的簡單性原則出發(fā)，我設(shè)計了這種讓本體垂直落入滑道內(nèi)再通過一個彎曲的滑道，靠慣性進入隨行夾具體內(nèi)。但是，這種滑道要求本體零件的精度比較高，如果本體零件的精度不高，那本體零件就不能在滑道中舒暢在隨行夾具穿過，同時也要求滑道本身在制造過程中，精度要求也要很高，否則本體零件也不能在滑道中舒暢地穿過。在與隨行夾具的連接時，要讓滑道的開口一致，以防本體在進料的過程中由于開口不一致而讓本體不能進入隨行夾具中。根據(jù)本體的結(jié)構(gòu)特點本著簡明、簡單的原則設(shè)計了簡單的有效的隔料機構(gòu)構(gòu)。本體步裝機構(gòu)的結(jié)構(gòu)如下圖所示:圖22主要零件如下：1. 隔料機構(gòu)托臺圖232. 滑道圖253.汽缸支架圖253.2.2 彈簧步裝機構(gòu)設(shè)計彈簧是圓柱形的相對來講隔料機構(gòu)、送料機構(gòu)、導(dǎo)向和定位都比較方便。首先隔料機構(gòu)討論，彈簧是圓柱狀物體，我們可以把它類比著子彈。它的隔料機構(gòu)可以仿照子彈的彈夾進行設(shè)計。初步構(gòu)想如下圖：圖26圖27從上圖可以看出，彈簧在垂直滑道中一字壘疊，水平管道只能容下一個彈簧通過。當推桿將前一個彈簧向前推送的時候，推桿阻擋了下一個彈簧的下落到水平管道里（如圖26）。而當推桿完成前一個彈簧的送料任務(wù)后復(fù)位時，水平管道的位置被空下，下一個彈簧在重力的作用下自然落到水平管道里。推桿繼續(xù)完成下一個推送任務(wù)（如圖27）。在這部分設(shè)計的時候尺寸要把握的很到位。由前面的方案選擇可知彈簧是以豎直的姿態(tài)進如本體的進行裝配的。如何將彈簧矯正到豎直狀態(tài)也是本機構(gòu)需要解決的問題。通過認真分析，同是得到傅老師的認可，我設(shè)計了一個可靠性很高的簡單部件。示意圖（圖28）如下：圖28為了保證彈簧準確落到你本體的彈簧孔中，必須保證本體在隨行夾具中準確定位。由于前一工位中本體是靠慣性進入隨行夾具的，并沒有推緊。所以在這一工位必須增加一個推緊裝置才能保證本道工位及此后工位的裝配動作的順利完成。彈簧步裝機構(gòu)的結(jié)構(gòu)如下圖所示:圖29主要零件如下：1. 垂直矯正滑道圖302. 水平料道圖313. 垂直料道傾斜一定角度是為了減緩彈簧下落的速度，以便減少彈簧下落時的錯誤形態(tài)的幾率，使彈簧下落到低端時保持水平。圖324. 工作平臺圖333.2.3 拉片和拉片環(huán)步裝機構(gòu)設(shè)計 由第二章節(jié)分析可知拉片和拉片環(huán)要在本體外事先裝配好再作為一個整體進入本體進行定位裝配。這樣就增加了機構(gòu)設(shè)計的難度和復(fù)雜度，必須有合理的布局、精巧的機構(gòu)、準確的定位和可靠輸料機構(gòu)才能達到設(shè)計要求。 我首先從拉片和拉片環(huán)的裝配入手。由形態(tài)分析可知二者水平定位固緊較容易實現(xiàn)。拉片、拉片環(huán)從隔料機構(gòu)自由落到導(dǎo)向槽，在推桿的作用下拉片先落到定位槽，然后拉片環(huán)被推桿推進拉片的缺口，此時拉片、拉片的定位已經(jīng)完成。再由垂直往下的沖頭固緊。再者就是裝配完成的拉片整體如何定位到本體中，經(jīng)過研究分析我設(shè)計了如下的結(jié)構(gòu)：將上面所闡述的拉片定位槽低面設(shè)計為可控的間隙開合的活動托板，這樣在沖頭固緊拉片后活動托板開啟，拉片裝配體順勢落下。再經(jīng)過斜面料道導(dǎo)向作用后拉片裝配體很自然的滑入隨行夾具。從而定位在夾具上進入下一裝配工位。 原理示意圖如下：圖34描述的時沖頭沖壓前拉片環(huán)未裝入拉片時的情況。圖35描述的是沖頭沖壓后托板退出，拉片裝配體瞬間下落的情景。本圖可知拉片裝配體下落后沿斜面只有一種形態(tài)即拉片環(huán)朝下。圖34圖35拉片、拉片環(huán)步裝機構(gòu)的結(jié)構(gòu)如下圖所示:圖36主要零件如下：1. 沖頭支撐座圖372. 總支撐圖383. 拉片隔料機構(gòu)支撐架圖394.拉片及拉片環(huán)裝配水平導(dǎo)向圖405.拉片環(huán)隔料圖413.2.4 銅馬步裝機構(gòu)設(shè)計 六件拉鏈頭的銅馬與傳統(tǒng)的四見拉鏈頭的銅馬相比機構(gòu)不是太復(fù)雜。仿照彈簧裝配的隔料機構(gòu)進行設(shè)計。原理示意如下圖：圖42這部分機構(gòu)相對比較簡單，三維設(shè)計圖如下：圖43主要零件：支架圖443.2.5 鉚釘步裝機構(gòu)設(shè)計六件拉鏈頭的鉚釘很小，將其插入本體的鉚釘孔中是一個比較困難的事?？梢砸宰杂上侣涞姆绞铰涞奖倔w的鉚釘孔中也可以通過導(dǎo)桿將其推送到鉚釘孔。經(jīng)過與導(dǎo)師的商量以及前面形態(tài)分析和隨行夾具的設(shè)計，我選擇了第二種方案。根據(jù)初步構(gòu)想 如下圖所示：圖45鉚釘進入鉚釘孔后，接著是將鉚釘沖緊。如下：圖46 推桿和沖頭都要與鉚釘孔在一條軸線上才能工作，如果這樣的話就會與隨行夾具產(chǎn)生沖突。如何解決這個問題是一個關(guān)鍵。為此我設(shè)計了一個可以升降的工作臺，保證這個方案的順利進行。設(shè)計結(jié)果如下圖所示：圖47主要零件：1. 總支架圖482. 總托臺圖493. 橫架托臺圖504. 橫架圖515.推桿滑道圖526. 總支架端蓋圖533.2.6 出料機構(gòu)設(shè)計出料機構(gòu)是整個裝配中要求最不高的，因為其需要完成的動作簡單。這就注定其結(jié)構(gòu)不會復(fù)雜。我也本著簡單、方便加工的原則進行設(shè)計。具體如下圖：圖54主要零件：1. 承套座圖552. 汽缸支座圖563. 推桿承套圖57第四章 六件拉鏈頭自動裝配機零部件的選擇與計算零部件的選擇是十分重要的，它對于整個機器的裝配與工作影響都很大。在六件自動裝配機中，特別是汽缸、傳感器和電機等的選擇使用是非常關(guān)鍵的。4.1 氣缸的選擇 在電子技術(shù)高速發(fā)展的今天，電氣控制有機器設(shè)備的靈魂之稱。氣動技術(shù)之所以仍首先被廣泛利用和獲得持續(xù)發(fā)展的主要原因，是它本身句有的獨特的優(yōu)點。1：以空氣為工作介質(zhì)，取之不盡；2：對過載敏感性小；3：使用壽命長；4：耐高溫性強；5：制造成本低；由于以上幾個優(yōu)點，我們就以選擇氣缸來實現(xiàn)推料和沖壓。氣缸的選擇氣缸設(shè)計是以氣缸活塞桿的輸出推力為基準的，活塞桿輸出的推力必須足以克服外力。在我的畢業(yè)設(shè)計中，我的氣缸是根據(jù)外力的大小來選擇的。由于拉鏈頭的各個零件都比較小，所以用的外力也比較小。我選的氣缸是根據(jù)日本CKD株社的氣動元件書選擇的，它的氣缸本身體積小，質(zhì)量小，這樣就工作方便，可靠。圖58圖594.2 傳感器的選擇傳感器是將機電一體化系統(tǒng)中被檢測對象的各種物理變化量變化為電信號的一種變換器。它主要被用于檢測機電一體化系統(tǒng)自身與作業(yè)對象，作業(yè)環(huán)境的狀態(tài)，為有效的控制機電一體化系統(tǒng)的動作提供信息。傳感器的種類很多，按其作用可分為檢測機電一體化內(nèi)部狀態(tài)的內(nèi)部信息傳感器和檢測作業(yè)對象和環(huán)境的外部信息傳感器。機電一體化系統(tǒng)對檢測傳感器的基本要求：1：體積小。重量輕，對整機的適應(yīng)性好；2：精度和靈敏度高，響應(yīng)快，穩(wěn)定性好；3：安全可靠，壽命長；4：便于與計算機連接；5：不容易受被測對象的影響，也不影響外部環(huán)境；6：對環(huán)境條件適應(yīng)能力強；7：現(xiàn)場處理簡單，操作性能好；8：價格便宜；考慮各種要求，故選擇磁敏傳感器。4.3 振動料斗的選擇自動上下料裝置，是自動機床和自動線設(shè)計中復(fù)雜程度高而且難度較大的重要組成部分之一。自動上下料裝置所完成的工作，是將散亂的工件經(jīng)過定向機構(gòu)，實現(xiàn)定向排列，然后順次地把它安裝到機床夾具上，并在加工完成后從夾具中卸下工件。自動上下料裝置還可用于將工件定向整理后送至裝配位置。自動上下料裝置中，自動上料裝置發(fā)展很快，已成為一個獨立的部分，通常又稱為自動供料器。自動上料裝置的結(jié)構(gòu)形式在很大程度上取決于工件的毛坯形式及其原材料。毛坯有卷料、板料，棒料和件料等多種形式，故自動上料裝置也是多種多樣的。在自動上料裝置中，用于卷料、板料及棒料的裝置往往是屬于機床的專用部件，我們這里不作介紹。拉鏈頭的四個零件都屬于件料，所以本章著重介紹在生產(chǎn)實踐中使用性能較好的件料自動上料裝置。件料自動上料裝置大致可分為料倉式和料斗式兩大類。料倉式上料裝置是將已經(jīng)整理好的工件放在貯料器中進行上料的裝置。這種上料裝置雖然需用人工來完成工件的定向整理，但其結(jié)構(gòu)簡單，且工作可靠性較高。它適用于批量較大且因重量、尺寸及幾何形狀特殊等原因而難于進行自動定向整理的工件，或者使用于單件工序時間較長，人工定向整理一批工件可供機床加工很長時間的場合。 料斗式上料裝置一般可以自動地實現(xiàn)雜亂工件的定向整理，并將之送至工作地點，因此能進一步減輕工人的勞動強度，便于多機床管理。這種上料裝置多用于工件形狀簡單，體積和重量不大，而且工序時間短、要求頻繁上料的情況。鑒于拉鏈頭的裝配和生產(chǎn)情況，我們決定采用料斗式上料裝置。下面我們將這種介紹這種裝置。料斗式上料裝置與料倉式上料裝置的主要不同之處在于，后者只能完成將已定向整理好的工件由貯料器向機床供料的功能，面前者則可對貯料器中的雜亂（未定向）的工件進行自動整理后再將之送至機床來實現(xiàn)自動定向供料?？梢?，如何實現(xiàn)定向整理是料斗式上料裝置設(shè)計中關(guān)鍵的問題。料斗式上料裝置主要由貯料器、定向機構(gòu)、輔料槽、隔料器及上下料機構(gòu)組成，其中貯料器與定向機構(gòu)統(tǒng)稱之為料斗。4.3.1 工作原理振動式料斗是最常用的一種自動定向上料料斗，其工作原理與機械傳動的料斗不同，它借助于電磁力或其它驅(qū)動力所產(chǎn)生的微小振動，巧妙地利用振動與摩擦，使工件在慣性力和摩擦力的綜合作用下向前運動，并在運動過程中實現(xiàn)自動定向。常用的振動式料斗有兩種，圓形振動料斗和直進式振動料斗，其中，前者的應(yīng)用更廣泛。在圓形振動料斗中，工件堆放在圓形貯料器底部，在微小振動的作用下，沿貯料器內(nèi)壁上的螺旋形軌道向上運動，并在運動過程中實規(guī)定向整理，定向正確的工件從貯料器上部的出料口進入輸料槽中。圖604.3.2 定向方法自動裝配過程中，供料系統(tǒng)的重要功能是對零件的自動定向調(diào)整。通常，所要組裝的零件一般是要逐個分離，以一定方向和姿態(tài)準確地進入組裝位置。由于零件復(fù)雜、多變，定向要求各有所異，目前對料斗軌道已研制出一些標準化定向元件，可以單獨使用，也可以組合使用。零件在料斗中沿著定向元件靈活運動，而不得在排列過程中引起阻塞。定向元件有不同截面形狀的傳輸軌道、擋板、豁口、槽穴、護板、凸脊、臺階、空氣噴嘴等。他們所設(shè)計與改進不能完全在圖紙上策劃，而是要在實際中改進。零件傳輸排列的過程是：消除零件重疊 排列零件變換零件姿態(tài) 保持零件姿態(tài) 分離 確定零件位置，如下圖表示。圖614.3.3 基本特性為便于設(shè)計和使用振動式料斗時參考，其基本特性可歸納如下：振動式料斗在共振區(qū)或亞共振區(qū)工作，可以獲得較高的驅(qū)動效率。當激振頻率一定時，振幅的增加將引起送料速度的增高；當頻率發(fā)生改變時，若改變振幅的大小使不變，則送料速度與頻率成反比變化。應(yīng)注意的是，振幅在其垂直方向上的分量過大時將使工件輸送失去穩(wěn)定性。送料軌道的傾角越小則送料速度越高。由于料斗底部的工件具有較高的送料速度，故軌道上的工件往往受到底部工件的推擠而向前運送。工件與軌道之間的摩擦系數(shù)越大則送料速度越高。對于普通軌道材料，最好是在其上涂覆橡膠等材料來加大摩擦系數(shù)。若摩擦系數(shù)變化，最好振動方向角也隨之調(diào)整。要避免油漬、水漬等粘附在軌道和工件上，以保證送料的正常進行。為降低負載對料斗送料特性的影響，要適當?shù)卦龃罅隙分С袕椈傻膭偠?，并相?yīng)提高料斗的驅(qū)動功率而使送料速度不變。盡量使料斗中負載量保持恒定也是穩(wěn)定送料速度的有效方法。4.4 輸送線間歇分割器的選擇計算隨行夾具安裝在環(huán)形輸送線上，要讓隨行夾具在每個工位都能停止一會以便裝配進行除了要有限位和定位機構(gòu)外，最關(guān)鍵的是要有間歇運動。而產(chǎn)生間歇運動的方法有很多，有圓柱凸輪間歇傳動、馬爾它槽輪和星形傳動、盤形凸輪間歇傳動、棘輪棘抓傳動壓縮氣驅(qū)動和伺服電機驅(qū)動等。而目前生產(chǎn)此類機構(gòu)的廠家有很多，比如：昆山美力特精密機械有限公司。該生產(chǎn)的間歇分割器是凸輪間歇分割機構(gòu)。選擇該公司生產(chǎn)的45DH型號的分割器驅(qū)動輸送線。外觀如下：圖62分割器選擇計算：圖63間歇分割定位等份：N設(shè)定周期為2秒，主動軸轉(zhuǎn)速：凸輪曲線變形正弦曲線 因此 負載扭矩：1.靜扭矩（慣性矩）：(a) 主動齒輪重量：節(jié)圓直徑=180mm那么主動齒輪慣性矩：（b）輸送帶慣性矩： 從動齒輪慣性矩： 傳動軸慣性矩： 鏈輪慣性矩： 鏈條慣性矩 隨行夾具慣性矩 拉鏈頭的慣性矩忽略所以輸送帶總慣性矩輸送帶有效慣性矩 總慣性矩：+=0.331+24=24.331()輸出軸最大角加速度：靜扭矩（慣性矩）：摩擦扭矩：（a）輸送帶上的摩擦扭矩：（b）輸送帶的有效摩擦扭矩：工作扭矩：在間歇分割運動時沒有作功，因此0負載扭矩：+312.4+75.43+0387.83（kg.cm）3.88（kg.m）實際負荷的扭矩：，安全系數(shù)2*3.88*27.76從動軸扭矩： 注：從動軸啟動負載扭矩視為0，因此0360/6 * 1/120 *0.99*8.38+0=4.14計算電機功率：P假設(shè)電機效率為60那么P=0.28(HP)以上計算的值為啟動時的最大功率，而實際運轉(zhuǎn)所需的功率為計算值的1/2。第五章 整體效果六件拉鏈頭自動裝配機的開發(fā)與設(shè)計是一個復(fù)雜的系統(tǒng)項目，憑一人之力很難完成。本畢業(yè)設(shè)計只是針對六件拉鏈頭自動裝配機的部分作了研究和探討，提出了一些想法和方案。若要完成整個六件拉鏈頭自動裝配機設(shè)計，還有很多事情要做。下面對整體外觀用CATIA軟件進行了模擬和渲染。圖64圖65小 結(jié) 在完成上述研究的過程中，不僅是對過去所學(xué)知識的應(yīng)用，更讓我熟悉和掌握了研究