汽車半軸套自動上下料機構(gòu)畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計是圍繞著CA141型汽車的后橋相配合和連接其內(nèi)的汽車半軸套筒的工藝工裝來展開的。容主要包括以下幾個方面：</p><p>　　設(shè)計零件的加工工藝、一套專用夾具，設(shè)計上料和下料機構(gòu)及其相關(guān)的液壓、電控系統(tǒng)。</p><p>　　自動化早已成為工業(yè)生產(chǎn)的主流，在成批大量生產(chǎn)

2、率很高，機動工時很短的情況下，自動上下料機構(gòu)是一項重復而復雜的工作。為了提高生產(chǎn)率，減輕體力勞動，保證安全生產(chǎn)，所以采用自動上下料機構(gòu)來代替人類的工作。一個好的上下料裝置應達到：</p><p>　　(1)提高裝備生產(chǎn)率和工人勞動生產(chǎn)率，顯著減輕工人的勞動強度。</p><p>　　(2)工作穩(wěn)定可靠，運轉(zhuǎn)噪聲小，不會損壞工件，使用壽命長。</p><p>　　(3

3、)結(jié)構(gòu)緊湊、簡單、最大限度采用標準化零件通用性好、易于制造維修成本低。</p><p>　　自動上下料機構(gòu)是本次設(shè)計中的一個重要和特殊的部分，所謂上料、下料機構(gòu)是指在相關(guān)的加工過程中實現(xiàn)自動給料和自動送料的機械裝置。它是利用機械傳動機構(gòu)與液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)相配合，實現(xiàn)自動工作循環(huán)。</p><p>　　液壓傳動具有許多優(yōu)點，如結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，反應快，承載能力大；較易實現(xiàn)無級調(diào)速，

4、調(diào)速比大；運動平穩(wěn)；易于實現(xiàn)自動化；特別是采用電—液聯(lián)合傳動時，能實現(xiàn)較復雜的自動化工作循環(huán)；具有自潤滑能力；磨損小，壽命長；液壓元件易于實現(xiàn)通用化、標準化，便于大批量生產(chǎn)。液壓傳動有如此多的優(yōu)點，因此，本次所設(shè)計的自動上下料機構(gòu)的驅(qū)動方式就采用液壓驅(qū)動，并由PLC來控制。</p><p>　　關(guān)鍵詞：CA141型汽車、液壓傳動系統(tǒng)、PLC</p><p><b>　　Abstr

5、act</b></p><p>　　This graduate design is around the automotive empress in the type of CA141 bridge matches each other to match to pack to launch with the car half stalk a that link the craft work of i

6、ts inside of.Permit to include primarily below a few aspects:</p><p>　　Designing the spare parts processes the craft, a set of appropriations tongs, designing the top anticipate with descend to anticipate or

7、ganization and its related liquids press, give or get an electric shock to control the system.</p><p>　　The automation has become the main current that industry produce early, at criticize to mass-produce th

8、e rate very high, the very short circumstance in mobile man-hour is next, the auto anticipates up and down organization is work that a repetition but complicacy. For the sake of increase rate of production, alleviate man

9、ual labor, guarantee the safety production, so the adoption anticipates the organization up and down automatically to replace human work. A good anticipate up and down the devic</p><p>　　(1) increase the mat

10、erial rate of production labor the rate of production with the worker, showing the labor strength that alleviate worker.</p><p>　　(2) the work stability is dependable, revolving the voice of is small, can&#

11、39;t damage work piece, the service life is long.</p><p>　　(3) the construction tightly packed, simple and biggest limit adoption standardizes the good and easy to manufacturing in general use in spare parts

12、 maintains the cost low.</p><p>　　The auto anticipates up and down the organization is an importance of this design inside with the special part, it is so-called to ascend to anticipate, descend to anticipat

13、e the organization is a machinery to points to realizes in relatedly process process auto give anticipate with send to anticipate automatically.It is to makes use of the machine spread to move the organization press with

14、 liquid the system and give or get an electric shock to control the system match each other to match, reali</p><p>　　The liquid presses to spread to move to have many advantages, such as construction tightly

15、 packed, the physical volume is small, the weight is light, responding quick, load the ability is big; Than realizes to have no easily the class adjust soon, adjust to compare soon big; The sport is steady ;Apt to realiz

16、e automation; Adopt to give or get an electric shock especially the — liquid unites to spread to move, can realize complicated automation work circulation; Have from the lubrication ability;</p><p>　　Key wor

17、ds: CA141 type car , liquid presses system, PLC</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計是學生的最后一個教學環(huán)節(jié)，全國高教機械設(shè)計及制造專業(yè)教學指導委員會第三次會議記要指出，“畢業(yè)設(shè)計題目應該以產(chǎn)品（或工程）設(shè)計類題目為主，尤其要鼓勵去工廠從高真實產(chǎn)品設(shè)計”。在實際工程設(shè)計中，學生

18、可以得到所學過的理論基礎(chǔ)，技術(shù)基礎(chǔ)，專業(yè)課全面的訓練，為將來做好機械設(shè)計工程師的工作，提供全面的鍛煉機會。</p><p>　　我們這次畢業(yè)設(shè)計題目，是結(jié)合老師的具體研制項目設(shè)立的，我們在實習廠所參觀的并以以往設(shè)備為參考，結(jié)合所學機械各方面知識，在老師指導下，查閱許多手冊，經(jīng)過不斷的改進，最終設(shè)計出了此次沖底專用機構(gòu)，從而避免了加工質(zhì)量差，生產(chǎn)效率低，設(shè)備昂貴的問題。</p><p>　　

19、我此次畢業(yè)設(shè)計的任務是汽車半軸套自動上下料機構(gòu)，在崔廣臣老師的輔導下，對原有的結(jié)構(gòu)進行了改進，從而可以減少勞動強度。計算正確，五張零號圖紙，符合工作量的要求。</p><p>　　通過這次畢業(yè)設(shè)計，我在計算，制圖，公差與技術(shù)測量，機械原理，機械設(shè)計，金屬材料與熱處理，機械制造工藝，液壓傳動系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)方面的知識都受到全面的綜合訓練，在機電液的結(jié)合方面使我受益匪淺。特別是崔廣臣老師在工作中對我的耐心輔導，他對

20、學生強烈的責任感和嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，無不給我以深刻的影響。</p><p>　　由于類似的大型課題第一次接觸，經(jīng)驗能力方面的欠缺，錯誤之處一定存在，懇請各位老師給予批評指正。</p><p><b>　　目　　錄</b></p><p>　　摘要………………………………………………………………………………………1　</p><

21、p>　　Abstract…………………………………………………………………………………...2前言………………………………………………………………………………………4第一章 半軸套加工工藝………………………………………………………………...1</p><p>　　1.1 零件的分析………………………………………………………….………………1</p><p>　　1.1.1 零件的作

22、用 ………………………………………………………….. …………1</p><p>　　1.1.2 零件的結(jié)構(gòu)特點……………………………………………………….………....1</p><p>　　1.1.3 零件的材質(zhì)……………………………………………………………………….1</p><p>　　1.2 毛坯的確定…………………………………….………………………………

23、……1</p><p>　　1.2.1毛坯加工方法的確定……………………………….................................................1</p><p>　　1.2.1毛坯加工方法的確定………………………………………….. ………………….1</p><p>　　1.2.2毛坯尺寸及加工總余量的確定………………………………

24、……………………1</p><p>　　1.2.3 毛坯的重量計算……………….…………………………………………………1</p><p>　　1.3工藝規(guī)程……….................................…….…………………………………………..2</p><p>　　1.3.1定位基準的選擇…………………………………………………………………

25、..2</p><p>　　1.3.2不同工藝路線的分析比較………………………………………………………...2</p><p>　　1.4 選擇機床設(shè)備及工藝裝備……………………………………………………………3</p><p>　　1.5 確定機械加工余量，工序尺寸及其公差……………………………………………3</p><p>　　1.6 填寫

26、工藝卡片和機械加工工序卡……………………………………………………5第二章 機床夾具設(shè)計…………..………………………………………………………..6 2.1 機床夾具概論………………………………………………………………………..6</p><p>　　2.1.1 機床夾具概論…………………………………………………………………………….6</p><p>　　2.1.2 工件的安裝………………

27、……………………………………………………………….6</p><p>　　2.1.3 機床夾具的功用………………………………………………………………………6</p><p>　　2.1.4機床夾具的組成……………………… ………………………………………………..6</p><p>　　2.2 夾具設(shè)計的基本要求 …………………………………………………………………..

28、.6</p><p>　　2.3 夾具設(shè)計方法和步驟……………………………………………………………………..7</p><p>　　2.3.1研究原始資料，明確設(shè)計任務…………………………………………………………7</p><p>　　2.3.2夾具結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計 …………...………………………………………………….…7</p><p>　

29、　2.4夾具總圖的繪制…………………………………………………………………………….7</p><p>　　第三章 自動上下料機構(gòu)的設(shè)計………………………………………………………………8</p><p>　　3.1上料架的作用………………………………………………………………………………..9</p><p>　　3.2下料架的作用………………………….........

30、.........................................................................9</p><p>　　3.3上料架的設(shè)計………………………………………………………………………………..9</p><p>　　3.4下料架的設(shè)計………………………………………………………………………………..9</p><

31、p>　　3.5上下料機構(gòu)的安裝………………………………………………….………………………9</p><p>　　3.6上下料機構(gòu)的工作過程……………………………………………….…………………..9</p><p>　　第四章　液壓系統(tǒng)的設(shè)計…………………………………………………………………..…11</p><p>　　4.1 液壓傳動系統(tǒng)的特點…………………

32、………………………………………………….11</p><p>　　4.2明確設(shè)計要求……………………………………….............................................................11</p><p>　　4.3液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定………………………………………………………………..11</p><p>　　

33、4.4液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………………………14</p><p>　　4.5擬定液壓執(zhí)行元件運動控制回路……………………………………….………………15</p><p>　　4.6 液壓源系統(tǒng)……………………………………………………………………...………….15</p><p>　　4.7 繪制液壓系統(tǒng)圖…………………………………

34、………………………………...………15</p><p>　　4.8輔助裝置的選擇……………………………………………………………………………16</p><p>　　4.9畫液壓系統(tǒng)圖…………………………….………………………………………………...16</p><p>　　第五章 電氣系統(tǒng)設(shè)計……………...………………………………………………...17</

35、p><p>　　5.1可編程控制器簡介………………………………………………...……………………….17</p><p>　　5.1.1 可編程控制器的工作原理…………………………………………………………..…17</p><p>　　5.1.2 PLC的選擇原則……...………………………………………………..............21</p><

36、;p>　　5.2電氣設(shè)備概述………………………...………………………………………….………….22</p><p>　　5.2.1PLC的基本組合…………………………………………………………….………..…22</p><p>　　5.2.2電氣控制的變壓系統(tǒng)部分設(shè)計……………………………………………………..22</p><p>　　5. 2.3 OMR

37、ON,CPM2A系列PLC功能………………………….…………………….22</p><p>　　5.3 選用和確定I/O設(shè)備……………………….……………………………………………23</p><p>　　5.3.1 選擇PLC的型號及I/O點數(shù)的分析………………………………..………..….23</p><p>　　5.4控制程序設(shè)計………………………………………

38、……………………………………..23</p><p>　　結(jié) 論...........................................................................................................................................26</p><p>　　謝 辭…………………

39、…………………………………………………………………….......27</p><p>　　參 考 文 獻……………………………………………………………………………………28</p><p>　　第一章 半軸套加工工藝</p><p><b>　　1.1 零件的分析</b></p><p>　　1.1.1 零件的作用 &

40、lt;/p><p>　　汽車的半軸套筒安裝在CA141汽車的后橋中，并且套在汽車半軸的外面。汽車半軸安裝在汽車半軸套筒的內(nèi)孔里，二者之間有較為精密的配合。汽車半軸套筒的作用是通過承受來自車身的常駐扭矩和彎矩來保證汽車的半軸免受損害。</p><p>　　1.1.2 零件的結(jié)構(gòu)特點</p><p>　　零件的主要表面為同軸度較高的內(nèi)外圓旋轉(zhuǎn)表面，其尺寸精度直接影響到半軸套

41、與汽車后橋的配合。零件壁厚較薄容易變形、零件的長度較長。</p><p>　　1.1.3 零件的材質(zhì)</p><p>　　零件的材質(zhì)為45Mn，有較高的強度和耐磨性，適合較大的引力。 </p><p><b>　　1.2 毛坯的確定</b></p><p>　　1.2.1毛坯加工方法的確定</p>

42、<p>　　根據(jù)零件加工工藝性及零件尺寸精度，在選擇毛坯的加工方法時，要綜合分析零件的輪廓、尺寸精度、形狀、位置、加工表面技術(shù)要求、最終確定了采用模鍛來制造毛坯，精度等級2級。</p><p>　　1.2.2毛坯尺寸及加工總余量的確定</p><p>　　經(jīng)查閱工藝手冊確定零件的毛坯尺寸，詳見表1.2-1</p><p>　　表1.2-1，毛坯尺寸及加

43、工總余量：</p><p>　　1.2.3 毛坯的重量計算</p><p>　　經(jīng)查零件的比重為7.9g/cm³,經(jīng)計算毛坯體積X密度可得毛坯重量為17Kg.</p><p>　　M=3.14X4.25²X70.3X7.9-3.14X2.9²X70.3=16.8㎏</p><p><b>　　1.3工藝

44、規(guī)程</b></p><p>　　1.3.1定位基準的選擇說明</p><p><b>　　(1)粗基準的選擇</b></p><p>　　粗基準的選擇應滿足以下要求：</p><p>　　保證加工其他面時有足夠的加工余量。</p><p>　　保證精加工時定位面有一定的精度。<

45、;/p><p>　　為滿足上述要求，應選外圓表面作為粗基準。</p><p><b>　　(2)精基準的選擇</b></p><p>　　為了保證階梯軸的外圓精度，采用中心孔為精基準，符合基準重合原則和基準統(tǒng)一原則。</p><p>　　1.3.2不同工藝路線的分析比較</p><p><b&g

46、t;　　工藝方案1</b></p><p><b>　　工序1：備料</b></p><p>　　工序2：銑圓柱端面以及中心孔。</p><p>　　工序3：仿形粗車一端外圓柱面</p><p>　　工序4：仿形粗車另一端外圓柱面</p><p><b>　　工序5：中間檢驗

47、</b></p><p>　　外觀檢驗 尺寸檢驗</p><p>　　以中心孔為基準，各個軸徑跳動不大于0.1 </p><p>　　工序6：仿形精車一端外圓柱面</p><p>　　工序7：仿形精車另一端外圓柱面</p><p>　　工序8：磨削凸外圓柱面，保證外圓表面粗糙度0.6</p>

48、<p><b>　　工序9：車一端螺紋</b></p><p>　　工序10：鏜內(nèi)孔至尺寸，保證內(nèi)孔表面粗糙度1.6 </p><p>　　工序11：銑凹槽，保證表面粗糙度1.6</p><p>　　工序12：清洗 蘇打水溶液</p><p><b>　　工序13：最終檢驗</b>&l

49、t;/p><p><b>　　工藝方案2</b></p><p><b>　　工序1：備料</b></p><p><b>　　工序2：銑端面</b></p><p>　　工序3：鏜內(nèi)孔至尺寸</p><p>　　工序4：粗車外圓柱面</p>

50、<p><b>　　工序5：中間檢驗</b></p><p>　　外觀檢驗 尺寸檢驗</p><p>　　以中心孔為基準，各個軸徑跳動不大于0.1 </p><p>　　工序6：精車外圓柱面</p><p>　　工序7：磨削凸外圓柱面</p><p><b>　　工序8：車

51、一端螺紋</b></p><p><b>　　工序9：銑凹槽</b></p><p>　　工序10：清洗 蘇打水溶液</p><p><b>　　工序11：最終檢驗</b></p><p>　　方案二用普通車床加工工件的外圓柱面，加工難度大。綜合對比可得，工藝一優(yōu)于工藝二。最終選擇工藝路

52、線一為本次設(shè)計的加工工序。</p><p>　　1.4 選擇機床設(shè)備及工藝裝備</p><p>　　為了適應中批量生產(chǎn)的要求，通常選擇以通用機床為主，輔以少量專用機床的流水線，刀具量具圍繞相關(guān)機床而具體定奪。詳見工藝卡片。</p><p>　　(1)銑端面及內(nèi)孔時，考慮到生產(chǎn)效率及裝夾方便，采用專用組合機床，一雙面鏜床。銑端面時根據(jù)《金屬切削原理與刀具》刀具采用D為

53、100mm的鑲齒套式面銑刀。采用專用夾具和量規(guī)。倒角時因倒角要求為60º采用專用倒角刀具，量具采用游標卡尺。</p><p>　　(2)粗車外圓軸徑如工序簡圖1.2.3.4.5.時，根據(jù)被加工零件的直徑和長度選用加工設(shè)備為CET120型半自動液壓仿形車床。所用刀具采用機械夾固式重磨車刀，根據(jù)切削深度，選用彈性刀槽式夾固車刀，夾具先用專用夾具，選用游標量具。另外采用測量軸徑的專用卡規(guī)。</p>

54、<p>　　(3)粗車6.7.8.9.10個軸徑時，選用設(shè)備與上面的車床選用同一型號，刀具也為機夾式車刀，專用夾具，專用卡規(guī)和游標卡尺。依次精車1.3.5.7.9五個軸時，參采用多刀半自動車床，選用加工設(shè)備為C7620型車床。機夾車刀，專用夾具。</p><p>　　(4)精磨1.3.5.7.9五個軸徑時的工序，選用加工設(shè)備為型號MQ1320型的外圓磨床，磨削用刀具選用砂輪，夾具為專用夾具，量具為專

55、用量具。</p><p>　　(5)車螺紋時選用加工設(shè)備為CA6140車床，刀具為螺紋車刀，量具采用專用量具，夾具采用專用夾具。</p><p>　　(6)銑凹槽時采用加工設(shè)備為銑床選用X6042型臥式銑床，刀具為專用銑刀，夾具為專用夾具，量具采用專用量具。</p><p>　　1.5 確定機械加工余量，工序尺寸及其公差</p><p>　　

56、本次設(shè)計的工序是由畢業(yè)設(shè)計導師指定的工序，根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》中表5-58，分別確定本次工序（粗車外圓軸徑1.2.3.4.5）的機械加工余量，以及尺寸及其公差，如加工工序圖表所示：結(jié)合毛坯圖和零件圖可知各軸徑的總余量分布如下表1.5-1各軸徑總余量表所示：</p><p><b>　　1.5-1</b></p><p>　　粗車軸徑2.4外圓尺寸后，在以后

57、各工序中不需要再加工，所以粗車后這兩個軸徑的余量為零，其余三個軸徑的余量見列表1.5-2 </p><p><b>　　1.5-2</b></p><p>　　由表1.5-1和表1.5-2相結(jié)合可得本次工序各軸徑加工總余量，如表1.5-3所示</p><p><b>　　1.5-3</b></p><p

58、>　　1.6 填寫工藝卡片和機械加工工序卡</p><p>　　第二章 機床夾具設(shè)計</p><p>　　2.1 機床夾具概論</p><p>　　2.1.1 機床夾具概念 </p><p>　　在機械制造廠的生產(chǎn)過程中用來安裝工件使之固定在正確位置上，完成其切削加工、檢驗、裝配、焊接等工作，所使用的工藝裝備稱為夾具。</p&g

59、t;<p>　　2.1.2 工件的安裝 </p><p>　　在機床上加工工件時，為了保證工件被加工表面的尺寸，幾何形狀及相互位置精度方面的要求，事先必須將工件正確地安裝到機床加工位置上去。工件的安裝一般包括定位和夾緊兩個過程：即首先應使工件相對于機床及刀具占有一個正確的位置，這就是工件的定位，然后將工件固緊在這一既定位置上，使之不因受切削力、重力、離心力或慣性力作用而發(fā)生位置改變，這就是工件的夾

60、緊。工件的安裝一般有兩種方式：直接在機床工作臺或通用夾具上安裝；采用專用夾具安裝。</p><p>　　2.1.3 機床夾具的功用</p><p>　　(1)保證產(chǎn)品加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；</p><p>　　(2)提高生產(chǎn)率，降低加工成本；</p><p>　　(3)改善工人勞動條件；</p><p>　　(4)擴

61、大機床的工藝范圍 。</p><p>　　2.1.4機床夾具的組成</p><p>　　機床夾具因被加工工件的加工表面不同或使用機床種類的不同而有各種不同的結(jié)構(gòu)形式，但就機床夾具具體結(jié)構(gòu)而言，大致可分為以下幾個部分：定位元件、夾緊裝置、導向?qū)Φ对⑦B接元件、其它裝置和元件、夾具體。</p><p>　　2.2 夾具設(shè)計的基本要求 </p><p

62、>　　(1)穩(wěn)定地保證工件的加工技術(shù)要求；</p><p>　　(2)提高機械加工的勞動生產(chǎn)率，降低工件的成本；</p><p>　　(3)結(jié)構(gòu)簡單，便于制造和維修；</p><p>　　(4)操作安全、方便。</p><p>　　2.3 夾具設(shè)計方法和步驟</p><p>　　2.3.1研究原始資料，明確設(shè)計任

63、務</p><p>　　本次是對汽車半軸套進行外圓表面機加，根據(jù)任務說明書，采用CE7120車床加工。所以，夾具是安裝在工作臺上的。</p><p>　　2.3.2夾具結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計 </p><p>　　確定工件的夾緊方式和設(shè)計夾緊裝置</p><p>　　計算內(nèi)漲夾緊工件所需要的夾緊力：</p><p>　　彈性夾

64、盤直徑 ： d=Dg=1200-10=1190</p><p>　　卡盤懸伸長度： H=(0.25-0.5)D,這里取400mm</p><p>　　卡爪斜角： ?=30°</p><p>　　彈性盤厚度： h=(0.05-0.08)r</p><p>　　每個卡爪所需的徑向夾緊力 : Wk=2KMp/

65、nμpL1000</p><p>　　這里，K=1.5，μ=0.1—0.15，n=8</p><p>　　根據(jù)徑向所需徑向夾緊力卡爪所需張量：</p><p>　　2C=WknH /h 100000K</p><p>　　薄壁盤所需推力： Q = 4x3.14KcK3S10000/r2HL(r2/r1)（N）</p><p

66、>　　Kc----抗彎剛度 = Eh/12(1-u)</p><p>　　E = 2.1X10 MPa</p><p>　　2.4夾具總圖的繪制</p><p>　　(1)夾具總圖應遵循機械制圖國家標準繪制，圖形大小的比例盡量取1：1，為求使繪制的夾具總圖有良好的直觀性，如工件過大時選用1：2等縮小比例，過小時取2：1的比例；</p><p

67、>　　(2)在總圖中應以最少數(shù)量視圖清楚地表示出夾具的工作原理和結(jié)構(gòu)，表示各種元件或裝置之間的位置關(guān)系等；</p><p>　　(3)繪制總圖的順序：先用點劃線繪出工件的輪廓外形及定位基準，并用網(wǎng)狀線顯示出加工余量；把工件輪廓為視透明體，然后按著工件的形狀及位置依次畫出定位、導向、夾緊及其它元件或裝置的具體結(jié)構(gòu)；最后繪制夾具體，形成一個完整的夾具；</p><p>　　(4)在夾具總

68、圖上標注出零件編號，按規(guī)定要求填寫標題欄和明細表；</p><p>　　(5)確定并標注有關(guān)尺寸和夾具技術(shù)要求。</p><p><b>　　如圖所示。</b></p><p>　　第三章 自動上下料機構(gòu)的設(shè)計</p><p><b>　　3.1上料架的作用</b></p><p

69、>　　上料架是存放未加工毛坯的支架，工作時，將工件擋在擋鐵的后面，當上料機構(gòu)抓缺一個工件后，后一個工件沿斜面導軌向下滾，再被擋鐵擋住，然后進行下一個工作循環(huán)。</p><p><b>　　3.2下料架的作用</b></p><p>　　下料架是用來引導已加工件沿導軌滾落到指定存放處。上料架和下料架之間滑軌組成一個間隙，此間隙起到上料和下料過程中的限制作用，使工件

70、不會脫手。</p><p><b>　　3.3上料架的設(shè)計</b></p><p>　　根據(jù)上料架需要實現(xiàn)的作用，以及參考機床中心高度1230mm,確定上料架的最高高度為1580mm，傾角4.5º導軌的下面是鋼板底座，為了防止工件在下滑的過程中脫離軌道兩邊，在底座上焊接角鋼，起到導向的作用。導軌就焊接在底座上，底座用四個支管支撐，其中較短的兩個支撐在機床鐵制

71、箱座上用螺釘釘于箱體上，較長的兩個支撐用螺釘固定于地基上。上料架整體采用焊接件。</p><p><b>　　3.4下料架的設(shè)計</b></p><p>　　根據(jù)下料架的作用，參考機床中心高度1230mm以及上、下料動作的實現(xiàn)，設(shè)計下料架最高的高度為1258mm，下料架的底座也采用焊接件。其導軌的形狀與上料相似。在連接方面，前端是用螺釘固定與機床的箱座上，另一端較長的

72、兩個支撐用螺釘固定于地基上。上料架整體采用焊接件。</p><p>　　3.5上下料機構(gòu)的安裝</p><p>　　安裝時，先將液壓機構(gòu)固定于機床的鐵制底座上，然后參考裝配圖，將上下料機構(gòu)安裝。</p><p>　　3.6上下料機構(gòu)的工作過程</p><p>　　將毛坯存放于上料架上，可同時放多件。工件被焊接在導軌上的擋鐵擋住。抓料手和推料手

73、通過液壓機構(gòu)傳動上升，將工件推過擋鐵。工件沿導軌滾到抓料手中部。通過行程開關(guān)，抓料手托著工件下行到機床中心，待加工結(jié)束后，抓料手和推料手托著工件上升。由于此機構(gòu)中的彈簧張開時只能支撐抓料手和一個工件的重力，當抓料手接觸到擋鐵前面的待加工工件時，彈簧開始壓縮，推料手則繼續(xù)上升將已加工完的工件推過抓料手的中間分隔部分，此時，彈簧張開，將待加工工件推過擋鐵,進行下一工作循環(huán)。</p><p>　　第四章　液壓系統(tǒng)的設(shè)計

74、</p><p>　　4.1 液壓傳動系統(tǒng)的特點</p><p>　　液壓傳動具有許多優(yōu)點，如結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，反應快，承載能力大；較易實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速比大；運動平穩(wěn)；易于實現(xiàn)自動化；特別是采用電—液聯(lián)合傳動時，能實現(xiàn)較復雜的自動化工作循環(huán)；具有自潤滑能力；磨損小，壽命長；液壓元件易于實現(xiàn)通用化、標準化，便于大批量生產(chǎn)。</p><p><b>

75、　　4.2明確設(shè)計要求</b></p><p>　　設(shè)計要求是進行每項工程設(shè)計的依據(jù)。在制定基本方案并進行進一步液壓系統(tǒng)各部分設(shè)計之前，必須把設(shè)計要求以及與設(shè)計內(nèi)容有關(guān)的其它方面的情況了解清楚。</p><p>　　(1)主機的概況：用途，性能，工藝流程，作業(yè)環(huán)境，總體布局等；</p><p>　　(2)液壓系統(tǒng)要完成那些動作，動作順序及彼此聯(lián)鎖關(guān)系如何

76、；</p><p>　　(3)液壓缸驅(qū)動機構(gòu)的運動形式，運動速度；</p><p>　　(4)各動作機構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì)；</p><p>　　(5)對調(diào)速范圍，運動平穩(wěn)性，轉(zhuǎn)換精度等性能方面的要求；</p><p>　　(6)自動化程度，操作控制方式的要求；</p><p>　　(7)對防塵，防燥，噪音，安全可靠性

77、的要求。</p><p>　　4.3液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定</p><p>　　4.3.1液壓缸主要尺寸的確定</p><p>　　(1)液壓缸工作壓力的確定</p><p>　　升降缸的工作壓力初步確定為=50。</p><p>　　(2)液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定</p><p>　　

78、由公式(2.7)得:N</p><p>　　又由公式(2.8):</p><p><b>　　則mm</b></p><p>　　即液壓缸內(nèi)徑D=130 mm,活塞桿直徑d=110 mm。</p><p>　　(3)液壓缸壁厚和外徑的計算</p><p>　　對于液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚δ的比值D/

79、δ≤10的厚壁圓筒,其壁厚按公式2.9進行計算:</p><p>　　式中 Py——試驗壓力，一般取最大工作壓力的（1.25～1.5）倍, </p><p>　　取Py=1.3P=1.3×2=50；</p><p>　　——缸筒材料的許用應力, 材料為45鋼,采用模鍛進行鍛造,其許用應力=115。</p>&l

80、t;p><b>　　則mm</b></p><p><b>　　取壁厚δ=18mm</b></p><p>　　則缸筒外徑130+18×2=166mm</p><p>　　此外由于在進出油口上有凸臺,其內(nèi)徑D=100 mm,外徑D2=160 mm,具體見零件圖。</p><p>　　

81、(4)液壓缸工作行程的確定</p><p>　　液壓缸工作行程長度,可根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)實際工作的最大行程來確定。</p><p>　　液壓缸的工作行程為400mm。</p><p>　　(5)缸蓋厚度的確定</p><p>　　液壓缸缸蓋上有連接缸體的孔,其有效厚度t按有孔進行近似計算。</p><p>　　由公式(2.1

82、1) </p><p>　　式中 t——缸蓋有效厚度(mm)；</p><p>　　D2——缸蓋止口內(nèi)徑(mm)；D2=80mm</p><p>　　d0——缸蓋孔的直徑(mm)； d0=60mm</p><p>　　——缸蓋材料的許用應力,其材料為HT200, =25。</p><p><b>　

83、　則 mm</b></p><p><b>　　取t=30mm</b></p><p>　　(6)最小導向長度的確定</p><p>　　對一般的液壓缸,最小導向長度H應滿足以下要求:</p><p>　　由公式(2.12) 　 </p>&l

84、t;p>　　式中 L——液壓缸的最大行程；</p><p>　　D——液壓缸的內(nèi)徑。</p><p>　　則H≥=68.5mm</p><p><b>　　取H=136mm</b></p><p>　　活塞的寬度B一般取B=(0.6～1.0)D, </p><p>　　則液

85、壓缸的活塞寬度B=58～86mm,取B=63mm即可。</p><p>　　(7)缸體長度的確定</p><p>　　則升降缸缸體長度L=20+70+90+30+136=346mm。</p><p>　　(8)活塞桿的穩(wěn)定性驗算和強度驗算</p><p><b>　　活塞桿的穩(wěn)定性驗算</b></p>&l

86、t;p>　　由于活塞桿的長度L遠小于其直徑d的10倍(即L<10d),可不必進行穩(wěn)定性驗算。</p><p><b>　?、诨钊麠U強度驗算</b></p><p>　　當時由公式(2.14): </p><p>　　式中 d1——空心活塞桿內(nèi)徑,對實心活塞桿d1=0；</p><p>　　——活塞桿

87、材料的許用應力，其材料為45鋼，則=270。</p><p><b>　　則<< =270</b></p><p>　　顯然活塞桿強度滿足要求。</p><p>　　4.4液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　液壓缸主要尺寸確定以后,就進行各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計。</p><p>　　(1)

88、缸體與缸蓋的連接形式</p><p>　　缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān).在結(jié)構(gòu)簡單、容易加工、便于裝拆的前提下,采用內(nèi)六角圓柱螺釘進行連接。由于工作壓力較小,不需要校核聯(lián)接螺釘?shù)膹姸取?lt;/p><p>　　(2)活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)</p><p>　　為了使結(jié)構(gòu)簡單,將活塞與活塞桿做成一體的,形成活塞套,套在空心軸上。</p

89、><p>　　(3)活塞桿導向部分的結(jié)構(gòu)</p><p>　　升降缸的活塞桿采用兩端同時導向的結(jié)構(gòu),上端是把導向套和端蓋做成一體,利用端蓋直接導向,下端利用過渡部分進行導向?；钊麠U與導向部分采用O形密封圈進行密封即可。</p><p>　　(4)活塞及活塞桿處密封圈的選用</p><p>　　活塞及活塞桿處的密封圈的選用,應根據(jù)密封的部位、使用的

90、壓力、溫度、運動速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。活塞及活塞桿與密封腔體處的密封均采用O形密封圈即可。</p><p>　　(5)液壓缸的緩沖裝置</p><p>　　升降缸采用的是節(jié)流調(diào)速閥來達到緩沖的目的。必須指出的是該緩沖裝置，只能在液壓缸全行程終了時才起緩沖作用，當活塞在行程過程中停止運動時，該緩沖裝置不起緩沖作用。這時在回油路上可設(shè)置行程閥來實現(xiàn)緩沖。</p>

91、<p>　　(6)液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　①液壓缸的安裝形式</b></p><p>　　升降液壓缸采用豎直的方式安裝在回轉(zhuǎn)缸的上方，其重心作用于回轉(zhuǎn)缸上。</p><p>　?、谝簤焊走M、出油口形式及大小的確定</p><p>　　升降缸的進、出油口布置在缸體上。進、出油口的形式選用

92、螺孔連接。根據(jù)移動缸的內(nèi)徑，確定螺孔連接油口的安裝尺寸為M27×2。</p><p>　　升降液壓缸的整體結(jié)構(gòu)和公差配合見裝配圖，各零件的具體結(jié)構(gòu)、尺寸、技術(shù)要求、公差及表面粗糙度詳見零件圖。</p><p>　　4.5擬定液壓執(zhí)行元件運動控制回路</p><p>　　(1)方向控制用換向閥來控制。</p><p>　　(2)速度控

93、制通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量來控制，調(diào)速方式為節(jié)流調(diào)速。</p><p>　　(3)節(jié)流調(diào)速一般是采用定量泵供油，用流量控制閥來改變輸入和輸出液壓執(zhí)行元件來調(diào)節(jié)速度，此種調(diào)節(jié)方式結(jié)構(gòu)方式簡單。一般采用開式循環(huán)方式，在開式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。開式回路結(jié)構(gòu)簡單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。</p><p><b>　　4.

94、6 液壓源系統(tǒng)</b></p><p>　　(1)液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來控制，液壓源的核心元件是液壓泵，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。</p><p>　　(2)液壓系統(tǒng)供油過程中采用單泵供油。</p><p>　　(3)油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的，泵的入口裝有精濾油器。</p><p>　　(4)根據(jù)液壓設(shè)備所處

95、環(huán)境及油溫的要求，還要考慮冷卻裝置。</p><p>　　4.7 繪制液壓系統(tǒng)圖</p><p>　　整機的液壓系統(tǒng)圖由各自擬定好的控制回路及液壓源組合而成，各回路組合要去掉多余的元件，力求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。注意各元件間的連鎖關(guān)系，避免誤操作發(fā)生。要盡量減少能量損失環(huán)節(jié)，提高系統(tǒng)的工作效率。</p><p>　　為避免液壓系統(tǒng)的維護和監(jiān)測，在系統(tǒng)中的主要路段要裝設(shè)必要的

96、監(jiān)測元件，如壓力表。</p><p>　　各液壓元件盡量采用國產(chǎn)標準件，在圖中要按國家標準規(guī)定的液壓元件職能符號的常態(tài)位置繪制。</p><p>　　系統(tǒng)圖中應注明各液壓元件的名稱和動作，注明液壓元件的序號以及各電磁鐵的代號，并附有電磁鐵的動作順序表。</p><p>　　4.8輔助裝置的選擇</p><p>　　液壓系統(tǒng)中有一些輔助裝置,如

97、油管、管接頭、濾油器、蓄能器、油箱和冷卻裝置等。雖然在液壓系統(tǒng)中輔助裝置居于次要的位置，但是當這些輔助裝置 中任何一個細小的部分，如果沒有給予足夠的重視和適當?shù)陌才?，往往會破壞液壓系統(tǒng)的正常工作或降低了系統(tǒng)的工作效率和壽命等。因此，在安排液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，或選擇這些輔助元件時，都要做細致的工作。</p><p><b>　　4.9畫液壓系統(tǒng)圖</b></p><p>

98、<b>　　如圖紙所示.</b></p><p>　　第五章 電氣系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　5.1可編程控制器簡介</p><p>　　可編程控制器即(Porogramable Logic Controller) PLC，是20世紀60年代末發(fā)展起來的一種新型自動化控制裝置，是繼電器控制和計算機控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,以微處理器為核心,把自動

99、化技術(shù),計算機技術(shù),通信技術(shù)融入為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。它具有邏輯判斷,定時,記數(shù),記憶和算術(shù)運算,數(shù)據(jù)處理,聯(lián)網(wǎng)通信,PID回路調(diào)節(jié),自適應控制及人工智能等功能。目前以被廣泛應用于各種生產(chǎn)機械和生產(chǎn)過程的自動控制中。</p><p><b>　　PLC主要功能</b></p><p>　　條件控制: PLC具有邏輯運算功能,可代替繼電器進行開關(guān)量控制</

100、p><p>　　限時控制: PLC具有定時功能,為用戶提供了定時指令設(shè)置的若干 </p><p>　　電子定時器進行限時控制和延時控制. </p><p>　　記數(shù)控制: PLC具有記數(shù)控制功能,它為用戶提供了用設(shè)置指令技 </p><p>　　術(shù)的若干個計數(shù)器.技術(shù)值可

101、在運行中讀出和修改.</p><p>　　步進控制：PLC具有步進控制功能，只有在前道工序完成后才能 </p><p>　　轉(zhuǎn)到下到工序，實現(xiàn)步進控制</p><p>　　A/D,D/A轉(zhuǎn)換：完成對模擬量的控制和PID回路調(diào)節(jié)。</p><p>　　通信和聯(lián)網(wǎng)：PLC采用通信技術(shù)，進行遠程I/O 控制和PLC之</p&g

102、t;<p>　　間的同位連接；以及與上位計算機進行上位連接，</p><p>　　構(gòu)成一臺計算機與多臺PLC的分布控制網(wǎng)絡(luò)控制和通信。</p><p>　　（7）對控制系統(tǒng)進行監(jiān)控：操作人員可以通過監(jiān)控有關(guān)部分的進行狀態(tài)，進行定時，計數(shù)等設(shè)定值。</p><p>　?。?）自診斷功能：可以在線診斷系統(tǒng)的軟件故障狀態(tài)，診斷機和 </p>&

103、lt;p>　　生產(chǎn)過程的故障狀態(tài) 。</p><p>　　可編程控制器 PLC是工業(yè)自動化的主導產(chǎn)品。其可靠性極</p><p>　　高，控制器中，充分應用了大規(guī)模集成電路技術(shù)，微電子技術(shù)及通</p><p>　　信技術(shù)，迅速的從早期的邏輯控制發(fā)展到進入位置控制，伺服控</p><p>　　制，過程控制的領(lǐng)域。用可編程控制器已經(jīng)可以構(gòu)成

104、包括邏輯控</p><p>　　制，過程控制數(shù)據(jù)采集與控制，圖形工作站的綜合控制系統(tǒng)?？删?lt;/p><p>　　程控制器在工當中廣泛的應用?？删幊炭刂破骶哂幸韵碌娘@著特點：</p><p>　　(1)可靠性高，適用于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境。</p><p>　　(2)編程簡單，使用方便。</p><p>　　(3)控制程序可變，

105、具有很好的柔性。</p><p>　　(4)直接帶負載能力強.</p><p>　　(5)便于實現(xiàn)機電一體化。</p><p>　　(6)通信，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)趨于標準化，利于實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)控制。 </p><p>　　總之，PLC技術(shù)代表了當前電子元件程序控制的先進水平，PLC與數(shù)控技術(shù)和工業(yè)機器人已經(jīng)成為機械工業(yè)自動化的三大支柱。</p&g

106、t;<p>　　目前，PLC正朝著兩個方向發(fā)展。其一是向大型化、快速化、高能化方向發(fā)展，以取代工業(yè)計算機的部分功能。其二是向小型化、專業(yè)化，成本低方向發(fā)展，以真正成為繼電器的替代品。PLC總的發(fā)展趨勢就是：功能越來越強，使用越來越方便。而性能價格比又不斷的提高。因此說，PLC的發(fā)展方興未艾，前景十分可觀。</p><p>　　綜上所述,根據(jù)設(shè)計的要求和工件加工的環(huán)境可選擇編程控制器PLC.</

107、p><p>　　5.1.1 可編程控制器的工作原理</p><p>　　PLC采用循環(huán)（巡回）掃描方式工作，而大、中型PLC還增加了中斷工作方式。循環(huán)掃描即可按照固定順序，也可按用戶程序所規(guī)定的二級（高級和低級順序）或可變順序等進行。因為有的用戶程序不需要掃瞄一次執(zhí)行一次，也為的是在控制系統(tǒng)需要處理的I/O點數(shù)較多時，通過不同的模塊組合的安排；采用分時分批掃描執(zhí)行的辦法，可縮短循環(huán)掃描周期和提

108、高控制的實時性。用戶將用戶程序設(shè)計、調(diào)試后，用編程器鍵入PLC的存儲器中，并將現(xiàn)場的輸入信號和被驅(qū)動的執(zhí)行元件相應的接在輸入模板的輸入端和輸出模板的輸出端上，然后用可編程序控制器的控制開關(guān)使其處于運行工作方式?？删幊绦蚩刂破骶鸵匝h(huán)順序掃描的工作方式進行工作在輸入信號用戶程序的控制下，產(chǎn)生相應的輸出信號，完成預期的控制任務。</p><p>　　典型的可編程控制器在一個掃描周期中要完成六個掃描過程。再系統(tǒng)軟件的指

109、揮下，順序的執(zhí)行，這種工作過程稱為掃描方式。從掃描過程中的某各掃描過程開始，順序掃描后又回到該過程稱為一個掃描周期。進行一個掃描周期所需的時間稱為一個掃描周期時間。</p><p><b>　　掃描過程簡介：</b></p><p>　　典型的可編程序控制器在一個掃描周期中要完成六個掃描過程，在系統(tǒng)軟件的指揮下，順序的執(zhí)行，這種工作方式稱為順序的掃描方式。從掃描過程中

110、的某個掃描過程開始，順序掃描后又回到該過程稱為一個掃描周期。進行一個掃描周期所需的時間稱為一個掃描周期時間。</p><p>　　(1)自診斷掃描過程：可編程控制器在加電后和完成一個周期掃描進入下一周期掃描，首先執(zhí)行自診斷程序既自診斷掃描。這些診斷包括系統(tǒng)軟件的校驗和硬件RAM的測試，CPU的測試，總線的動態(tài)檢測等。</p><p>　　(2)與編程器進行信息交換掃描過程：用PLC控制開關(guān)

111、扳向編程工作方式時，用戶通過編程器鍵入用戶程序，在用戶程序調(diào)試過程中，用戶也盡量通過編程器進行在線監(jiān)視和修改用戶程序。</p><p>　　(3)與網(wǎng)絡(luò)進行信息交換掃描過程：在配有網(wǎng)絡(luò)的PLC系統(tǒng)中，才有通信掃描過程。用于PLC之間，或PLC與磁帶機，或PLC與計算機之間的信息交換。</p><p>　　(4)用戶程序掃描過程：由采集現(xiàn)場信號、執(zhí)行用戶程序和輸出服務三個流程組成。</

112、p><p>　　(4.1)采集現(xiàn)場信號：又稱輸入信息采樣。</p><p>　　(4.2)執(zhí)行用戶程序：PLC在執(zhí)行用戶程序時是按一定規(guī)律掃描用戶程序的通常是按梯形圖的先左后右，先上后下的順序，對沒條指令進行掃描</p><p>　　(4.3)輸出服務：在用戶執(zhí)行完畢后，進入輸出服務掃描過程。CPU將內(nèi)存中的輸出狀態(tài)暫存區(qū)要輸出的狀態(tài)值（即對應輸出端點的狀態(tài)值）按順序的

113、傳送到輸出數(shù)據(jù)寄存器，再通過輸出模板送到輸出端，去控制現(xiàn)場的執(zhí)行原件。 </p><p>　　總而言之，可編程序控制器用循環(huán)掃描方式進行用戶程序的掃描過程。使用戶程序得以執(zhí)行，而且用戶程序如何被執(zhí)行，它取決于輸入/輸出狀態(tài)暫存區(qū)中的數(shù)據(jù)。即受現(xiàn)場信號的控制。由于設(shè)置了輸入/輸出狀態(tài)暫存區(qū)，在用戶程序中一個掃描周期中，具有如

114、下的特點：（1）在一個掃描周期內(nèi)，某個輸入/輸出狀態(tài)對整個用戶是一致的。（2）對某個輸出點的狀態(tài)，用戶程序應只賦值一次，如果賦值多次，則最后一次賦值又有效。（3）輸出端點的值也可當作邏輯運算的條件使用。為了調(diào)試方便，有的PLC具有輸入輸出控制功能，用戶可通過編程封鎖或開放輸入輸出，即封鎖或開放輸入信息采樣和輸出服務的掃描過程。</p><p>　　(1)超時檢查掃描過程：PLC的超時檢查是PLC的自監(jiān)視功能。 超

115、時檢查是時間監(jiān)視器WDT（WATCHDOG TIMER）完成的，若掃描周期時間不超過WDT的設(shè)走時間，則進行下一掃描周期；若超時了，CPU將停止運行，復位輸入輸出，并給出報警信號，即轉(zhuǎn)入出錯停機掃描過程，超時可能由CPU硬件引起，也可能由于用戶程序執(zhí)行時間太長所致。</p><p>　　(2)出錯顯示、停機掃描過程：若自診斷PLC的硬件與軟件不正?；虺瑫r的時候，進入出錯顯示、停機掃描過程，編程器上顯示出相映錯誤信

116、息，發(fā)出報警信號，CPU停止運行，復位輸入輸出。</p><p>　　通過上述的六個掃描過程可以看出，循環(huán)的掃描方式，才能保證PLC可靠的工作，才能周期的（由于掃描周期時間很短，可近似認為實時地）將輸入端上輸入信號的變化采集到輸入狀態(tài)暫存區(qū)，通過執(zhí)行用戶程序，產(chǎn)生相應的輸出信號，使控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件的狀態(tài)發(fā)生相應的變化，也就是說PLC控制系統(tǒng)及時的做出反應，來完成預期的控制任務。若改變被控任務，只要改變一下PLC