【正文】 零件，壓鑄后的零件表面光亮，精度高，不需要再進(jìn)行加工。壓鑄機(jī)主要包括兩個(gè)獨(dú)立的機(jī)械手，冷卻池，熔爐，沖模凈化用人工操作的清除設(shè)備，帶有平臺(tái)或抓爪的自動(dòng)卸件裝置。此設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)低壓模鑄設(shè)備的機(jī)械手部分，壓鑄機(jī)要實(shí)現(xiàn)的功能是：把已經(jīng)是成形的兩個(gè)毛胚料放入模具內(nèi)用感應(yīng)加熱爐進(jìn)行加熱融化后連成一體，成為可用的工件。主要參數(shù)規(guī)格：1) 一個(gè)帶有二獨(dú)立的單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手的入口2) 最大模具尺寸：400 500毫米快速?zèng)_模轉(zhuǎn)換法蘭3) 帶有平臺(tái)或抓爪的自動(dòng)卸件裝置4) 沖模凈化用人工操作的清除設(shè)備5) 石墨粉浴浸浴室由不銹鋼用分開(kāi)的浴槽與攪拌器組成熔爐6) 雙波道感應(yīng)電爐用３感應(yīng)器、其中每個(gè)重量1800公斤7) 熔化能力：300公斤／Ｈ8) 可選項(xiàng)：熔化能力：500公斤／Ｈ9) 設(shè)備控制用總線系統(tǒng)與自由地可編程松下FP1系列的可編程控制器控制10) 用可控硅整流器進(jìn)行無(wú)級(jí)的控制窯爐2 自動(dòng)壓鑄機(jī)的總體布置的設(shè)計(jì)這種壓鑄機(jī)和我們平時(shí)所見(jiàn)到壓鑄機(jī)最大的區(qū)別是：這種壓鑄機(jī)用的不是融化的金屬，而是把兩個(gè)已經(jīng)略具形狀的毛坯料放入壓鑄機(jī)內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱熔化而成為一體的零件，壓鑄后的零件表面光亮，精度高，不需要再進(jìn)行加工。壓鑄機(jī)主要包括兩個(gè)獨(dú)立的機(jī)械手，冷卻槽，熔爐，沖模凈化用人工操作的清除設(shè)備，帶有平臺(tái)或抓爪的自動(dòng)卸件裝置。此設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)低壓模鑄設(shè)備的機(jī)械手部分，壓鑄機(jī)要實(shí)現(xiàn)的功能是：把已經(jīng)是成形的兩個(gè)毛胚料放入模具內(nèi)用感應(yīng)加熱爐進(jìn)行加熱融化后連成一體，成為可用的工件。 自動(dòng)壓鑄機(jī)的總體布置的確定壓鑄機(jī)主要有鑄機(jī)主要包括機(jī)架，兩個(gè)獨(dú)立的機(jī)械手，冷卻槽，熔爐，沖模凈化用人工操作的清除設(shè)備，帶有平臺(tái)或抓爪的自動(dòng)卸件裝置。 圖21 KWC工業(yè)工程公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的自動(dòng)壓鑄機(jī)圖22 兩個(gè)獨(dú)立的機(jī)械手，冷卻槽，感應(yīng)爐機(jī)架主要是為了支撐兩個(gè)獨(dú)立的機(jī)械手，并且兩個(gè)獨(dú)立的機(jī)械手可以作360176。回轉(zhuǎn)，機(jī)架主要是用矩形形鋼焊接而成，用四個(gè)支柱支撐，如圖 圖23 機(jī)架在機(jī)架的旁邊還有一些輔助設(shè)備，包括控制設(shè)備，清模設(shè)備，由于本設(shè)計(jì)采用氣動(dòng)控制，所以必須有氣源發(fā)生裝置，還有胚料架和成品存架，氣體管路和電氣線路。這些都要周到考慮和布置。支撐重量的計(jì)算：估計(jì)蝸輪蝸桿的重量為8kg，空心吊軸的重量為4kg，實(shí)心軸的重量為3kg X 2=3kg，支撐筒架和兩個(gè)推力球軸承總重量為6kg，，， 。所以總的重量為 ：8kg+4kg+3kg+3kg+6kg+（++++）X 2 =87kg。 ，所以總體上屬于輕型機(jī)械。 圖24總體布置圖25 總體布置圖 自動(dòng)壓鑄機(jī)頂部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)這個(gè)機(jī)構(gòu)主要是用來(lái)分別帶動(dòng)兩個(gè)機(jī)械手的周向轉(zhuǎn)動(dòng)，由一個(gè)單相電機(jī)帶動(dòng)經(jīng)過(guò)蝸輪蝸桿的減速達(dá)到要求的回轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，用空軸傳動(dòng)，下面用兩個(gè)電磁離合器分別機(jī)械手相連，當(dāng)機(jī)械手需要轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候電磁離合器得電，機(jī)械手轉(zhuǎn)到指定位置，位置主要由行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制，行程開(kāi)關(guān)采用接近開(kāi)關(guān)，主要有五個(gè)停止位置。為降低成本和在空間進(jìn)行合理布置，兩個(gè)機(jī)械手共用一個(gè)電機(jī)，一套蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)，在用兩個(gè)電磁離合器分別和它們嚙合，只要控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和電磁離合器的開(kāi)合就可以完全控制兩個(gè)機(jī)械手的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在用行程開(kāi)關(guān)控制五個(gè)位置就可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。圖26 頂部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 頂部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1．蝸輪輪齒齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算（1）選材料，確定許用接觸應(yīng)力[sH]，蝸桿用45鋼，表面淬火45~50HRC；蝸輪用ZCuSn10P1（101錫青銅）砂型鑄造。由表83查得[sH]=200。（2）選蝸桿頭數(shù)z1，確定蝸輪齒數(shù)z2，傳動(dòng)比i=n1/n2=960/30=32，因傳動(dòng)比不算大，為了提高傳動(dòng)效率，可選z1=1，則z2=iz1=321=32，取z2=32。（3）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2，因z1=1，故初步選取h=0. 80，則T2=106=106=106= （4）確定載荷系數(shù)K，因載荷平穩(wěn)，速度較低，取K=，由式（87）得≥≥= mm3由表81，取m=8，d1=64mm。（5）計(jì)算主要幾何尺寸蝸桿分度圓直徑 d1=64 mm蝸輪分度圓直徑 d2=mz2=827=256 mm中心距 a=（d1+d2）=（36+256）=160 mm按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算蝸輪模數(shù)m及蝸桿特性系數(shù)q蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)公式為（mm）蝸桿傳動(dòng)總效率可根據(jù)蝸桿頭數(shù)估取近似值。當(dāng)時(shí)，估取傳動(dòng)效率。計(jì)算蝸輪工作轉(zhuǎn)矩：工作情況系數(shù)，由表6－6查取蝸桿傳動(dòng)的材料彈性系數(shù)和齒面接觸疲勞基本許用應(yīng)力，可由表6－7根據(jù)蝸桿材料查取。，將以上數(shù)值代入蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)公式得：當(dāng)時(shí)，由表6－1相應(yīng)的，則按強(qiáng)度條件確定蝸桿軸經(jīng)和分度圓直徑蝸桿軸的直徑可按扭矩強(qiáng)度計(jì)算：取。蝸桿分度圓直徑可按經(jīng)驗(yàn)公式確定。根據(jù)按強(qiáng)度條件估算的蝸桿分度圓直徑，表明：當(dāng)時(shí)不能滿足蝸桿扭矩強(qiáng)度的要求。修正值，按照表6－1取，與相近，合用。計(jì)算蝸桿傳動(dòng)的主要幾何尺寸（表6－4）中心距蝸桿分度圓升角由表6－2根據(jù)蝸桿頭數(shù)和蝸桿特性系數(shù)值查?。悍侄葓A直徑： 頂圓直徑： 根圓直徑： 蝸輪齒寬： 蝸桿螺旋部分長(zhǎng)度： ，取。求滑動(dòng)速度及傳動(dòng)效率。根據(jù)，由表6－5插值取，可由式6－11計(jì)算出蝸桿傳動(dòng)的嚙合摩擦損耗的效率：在設(shè)計(jì)蝸桿傳動(dòng)前，估取了蝸桿傳動(dòng)總效率，當(dāng)蝸桿傳動(dòng)主要尺寸及參數(shù)確定之后，近似取軸承效率攪油效率則總效率顯然，蝸桿傳動(dòng)總效率略大于估取值適用。驗(yàn)算蝸輪齒面接觸應(yīng)力蝸輪齒面接觸應(yīng)力：（MPa）式中：－蝸桿傳動(dòng)材料的彈性系數(shù)：－蝸桿直徑校正值：－蝸桿齒的形狀系數(shù)：由圖6－10，根據(jù)查?。海佪喼袕缴系膱A周力：－蝸輪齒寬：－蝸輪分度圓直徑：－工作情況系數(shù)：將以上系數(shù)分別代入求得蝸輪齒面接觸應(yīng)力為蝸輪齒面接觸疲勞的安全系數(shù)為式中：－齒面接觸疲勞基本許用應(yīng)力：－滑動(dòng)速度系數(shù)，根據(jù)滑動(dòng)速度由表6－8查?。海瓑勖禂?shù)，計(jì)算可求得：－齒面接觸應(yīng)力：－齒面接觸疲勞最小安全系數(shù)：一般取因而有安全。驗(yàn)算蝸輪齒根最大彎曲應(yīng)力蝸輪齒根最大彎曲應(yīng)力為式中：－蝸輪中徑上的最大圓周力為：－蝸輪法面模數(shù)：－蝸輪齒根弧長(zhǎng)：因而有 蝸輪最大的彎曲許用應(yīng)力由表6－9查取： （錫青銅）因而有 ，安全。熱平衡計(jì)算粗估蝸桿傳動(dòng)箱體尺寸：長(zhǎng)，寬，高。考慮箱體與空氣接觸面為前、后、左、右、上五個(gè)表面。箱體安裝基面與地基面接觸忽略不計(jì)。箱體散熱面積：蝸桿傳動(dòng)在工作條件下的油溫為式中：－空氣溫度，－蝸桿輸入功率，－蝸桿傳動(dòng)總效率，－散熱系數(shù)，因而有 顯然，蝸桿傳動(dòng)可維持熱平衡，合用。2．熱平衡計(jì)算由式 （810）得 （1）取as=15 W/（m2℃）；（2）取散熱面積A≈；（3）效率h=。 =tt0==℃＜=60~70℃故滿足熱平衡要求。 空軸的設(shè)計(jì)和電磁離合器的選擇 空軸的設(shè)計(jì)在壓鑄機(jī)的設(shè)計(jì)中，因?yàn)橛泻軞饴返牟贾煤碗娖骶€路的布置，而這些線路都不能從外面進(jìn)入，只能從中間通向兩個(gè)機(jī)械手，所以中間的軸必須是空的，所以在這個(gè)設(shè)計(jì)中空軸主要考慮的是管路問(wèn)題而不是通常的節(jié)省材料的問(wèn)題，在這個(gè)設(shè)計(jì)中因?yàn)楣ぷ鞯妮d荷比較小，一般的設(shè)計(jì)就可以滿足強(qiáng)度和剛度的要求。在這個(gè)設(shè)計(jì)我在軸為f100的空軸。 電磁離合器的選擇 在這里選擇DLD系列電磁離合器，為無(wú)滑環(huán)、干式單片，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、響應(yīng)迅速、壽命長(zhǎng)久、使用可靠等優(yōu)點(diǎn)。電磁離合器的基本參數(shù)名稱額定動(dòng)力矩(N、m)80結(jié)合時(shí)間 (ms)200斷開(kāi)時(shí)間 (ms)60額定直流電壓(V)24額定功率(W)35最高轉(zhuǎn)速(rpm)3000單片電磁離合器屬于干式工作，安裝位置應(yīng)勿靠近帶有油污和潤(rùn)滑油飛濺的地方，離合器可安裝在同軸或?qū)虞S上，當(dāng)安裝在對(duì)接軸上時(shí)，必須保證兩軸的同軸度，離合器安裝后，磁軛與動(dòng)盤(pán)間不得發(fā)生摩擦，～。動(dòng)盤(pán)與銜鐵的間隙δ應(yīng)保證規(guī)定尺寸。在這里采用單片電磁離合器，主要是對(duì)動(dòng)力和負(fù)載的綜合考慮，但是單片電磁離合器的控制電路也有比較復(fù)雜的電路，特別是要實(shí)現(xiàn)比較快的響應(yīng)時(shí)一，一定要接成比較保險(xiǎn)的特殊電路，下面就把電磁離合器的各種接法進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，在本設(shè)計(jì)中因?yàn)轫憫?yīng)速度要比較高，所以要采用特殊電路。而特殊電路要在基本的電路中在進(jìn)行擴(kuò)展。所以下面就把電磁離合器的電路都列表說(shuō)明。3 機(jī)械手部件的設(shè)計(jì)機(jī)械手主要用導(dǎo)軌，氣缸，模具，各種支撐板構(gòu)成。在這個(gè)設(shè)計(jì)中采用成品的導(dǎo)軌，這樣可以縮短試制的過(guò)程，也加快了研發(fā)的速度。本機(jī)械手主要用氣動(dòng)實(shí)現(xiàn)，分為大的縱向移動(dòng)臂，回轉(zhuǎn)手臂，橫向移動(dòng)加緊機(jī)構(gòu)，小臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和卸件機(jī)構(gòu)。圖31 機(jī)械手臂 上部移動(dòng)導(dǎo)軌部件的設(shè)計(jì)縱向的移動(dòng)主要用氣缸和導(dǎo)軌來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于縱向有重量，在氣缸縮回的時(shí)候有重力，所以必須用三位五通的換向閥，并且中位是鎖住，不能夠移動(dòng)。這樣才能保證機(jī)械手不下滑。如下圖所示：圖32 上部移動(dòng)導(dǎo)軌部件 上部移動(dòng)回轉(zhuǎn)部件的計(jì)算下面是對(duì)中間的梁的計(jì)算。主要是校核以下此梁能否承受機(jī)械手的重量。 表311. 截面面積：S=BH+bh2. 慣性矩：=3. 抗彎截面模數(shù)： 4. 重心S到相應(yīng)邊的距離：=5. 慣性半徑：i=已知條件：筋板尺寸 B = cm筋板尺寸 H = 5 cm筋板尺寸 b = 1 cm筋板尺寸 h = cm計(jì)算結(jié)果：筋板截面I的面積 A = 9 cm^2 筋板截面I的慣性矩 Ix = cm^4 抗彎截面模數(shù) Wx = cm^3 筋板截面I的慣性半徑 ix = cm 表32 力矩圖==P,==Pa(1a)，=，=（34a）已知條件： 簡(jiǎn)支梁總長(zhǎng) l = m 集中載荷 P = 200 N 彈性模量 E = 200 GPa截面的軸慣性矩 I = m^4 局部尺寸 a = m計(jì)算結(jié)果：簡(jiǎn)支梁的危險(xiǎn)截面B處的: 支座反力 Ra = 200 N支座反力 Rb = 200 N固定端反力矩 Ma = Nm固定端反力矩 Mb = Nm最大反力矩 Mmax = Nm最大剪力 Qc = 200 N最大撓度 fmax = m