【文章內(nèi)容簡介】 裝方法 薄型氣缸的安裝形式有通孔（標(biāo)準(zhǔn)），兩端螺孔，腳座型和桿端法蘭型等方法，本次選擇的安裝類型為標(biāo)準(zhǔn)的通孔方法，主要優(yōu)點是安裝簡單方便 [14]。 確定氣缸的型號 剝料氣缸的型號 根據(jù)得出的缸徑大小和行程等方面的要求，我查找資料選取了一個符合要求的氣缸，它的型號為 CDM2B2075，缸徑為 20mm，行程為 75mm，是雙作用氣缸，完全符合要求。 壓料氣缸的型號 根據(jù)氣缸缸徑和行程的要求，我查找資料選擇了一種類型的薄型氣缸，它的型號為 CDQ2B2535DMXC8，它的缸徑為 25mm，行程為 35mm，雙作用類型，符合要求 [15]。 剝料氣缸的缺點和改進(jìn)措施 這種類型的氣缸行程較大，而行程越長，活塞桿前端容許的橫向載荷越小，在一定橫向載荷的情況下會導(dǎo)致氣缸出現(xiàn)偏心的情況，偏心嚴(yán)重的話，不僅會導(dǎo)本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 11 頁 共 42 頁 致氣缸精度下降，還會導(dǎo)致活塞桿密封圈發(fā)生不均勻的磨損。 針對這種情況，可以在氣缸桿的端面加上浮動接頭，能 夠有效地補(bǔ)償被驅(qū)動體和氣缸的偏心，彌補(bǔ)平行精度的不足 [16]。 圖 35 浮動接頭的工作方式 壓料氣缸的優(yōu)點 此種氣缸使用磁性開關(guān)來控制氣缸的行程位置， 不需要在缸筒上安裝行程閥或行程開關(guān)來檢測氣缸活塞位置，也不需要在活塞桿上設(shè)置擋塊，設(shè)置方便。而且它無需給油，減少人工操作。不僅如此，它還可以承受相對較大的橫向負(fù)載，可以滿足滾輪撕膜時的橫向力。 壓料氣缸的型號表示 圖 35 壓料氣缸型號的表示方法 根據(jù)圖片 35，就可以知道 CDQ2B2535DMXC8 型號氣缸是一個內(nèi)置磁環(huán)，缸徑 25mm,滿行程為 35mm，采用通孔安裝方式的雙作用薄型氣缸。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 12 頁 共 42 頁 4 線性滑軌的選擇 確定使用條件 選用線性滑軌通常需要計算負(fù)荷，其必要的條件需得知： 組合 圖 41 剝料結(jié)構(gòu)線軌組合方式 跨距的尺寸： 滑座之間的相互尺寸，如圖 42所示為 L0與 L1。 L0:為機(jī)構(gòu)上單支滑軌上滑座之間的距離。 L1為機(jī)構(gòu)上雙支滑軌之間的距離。 L0與 L1的尺寸大小容易影響整組線性滑軌組合的剛性與使用壽命。 圖 42 線軌的組合和受力分析 本結(jié)構(gòu)選用的線軌只有一個滑軌，但有兩個滑塊，滑塊之間中心距離為45mm。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 13 頁 共 42 頁 安裝姿勢 一般的安裝姿勢有水平、豎直、傾斜、壁掛、吊下等方式，本機(jī)構(gòu)的線軌采用掛壁的安裝姿勢 [17]。 作用負(fù)荷 線軌受到物體的重力，各零件總體的質(zhì)量大約為 10Kg；另外還受到氣缸對它的牽引力，大約為 60N。 氣缸的牽引力為水平方向，位置基本上與滑塊中心平行，偏移可以忽略不計。但是豎直方向所受的重力因為壁掛的安裝方式，力的方向與滑塊中心不在一個平面，如圖 43。大致估算偏離為 60mm。 圖 43 壁掛安裝的物體重力方向 確定型式尺寸 選擇合適的型式 因為滑軌要承受一個比較大的側(cè)向力，還要承受一個較大的力矩，所以要選擇一個高負(fù)荷，高扭矩的線軌。我查找資料，選取了一款符合條件的線軌型號，為 MR 微型滾珠線性滑軌。它采用哥德式 45 度四方向負(fù)荷結(jié)構(gòu)，能四個方向等負(fù)荷，能提高負(fù)荷能力，如圖 44。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 14 頁 共 42 頁 圖 44 哥德式 45度四方向等負(fù)荷結(jié)構(gòu) 確定滑軌的長度 物體行程為 60mm，并且兩滑塊左右兩端之間的距離為 90mm，并且滑軌兩端還要預(yù)留一些安全距離，最后可以定滑軌總廠為 190mm。 預(yù)壓選用 表 41 預(yù)壓選用表 根據(jù)表格可知線軌應(yīng)該選用輕預(yù)壓，因為線軌受到輕負(fù)載。 線軌的型號 最終選定型號為 MR15MNSS2V1N190L1515I。此型號的定義為見下圖 46. 圖 45 型號定義 預(yù)壓等級 微間隙、零間隙 輕預(yù)壓 中、重預(yù)壓 使用狀況 應(yīng)用范例 車床 車床，銑床 xy 平臺 z 軸 xy 軸 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 15 頁 共 42 頁 靜安全系數(shù)判斷 計算負(fù)荷大小 豎直方向重力大小 NmgW 3001030 ???? 式 (41) 物體重力偏移的力矩 mNSWM ?????? 0 0式（ 42) 力矩對滑塊所造成的力 NlWF 1 0 0 00 1 18m ??? 式（ 43） 式中 l 為滑塊在滑軌兩側(cè)力的作用點間距離。 等效負(fù)荷計算 等效負(fù)荷 Re nne SRR ?? 式（ 44) 式中 Rn 為徑向負(fù)載， Sn 為側(cè)向負(fù)載 已求出側(cè)向負(fù)載為 W，徑向負(fù)載為 Fm，帶入公式 (44)可得 K g fFmW 13001000300Re ????? 因為有兩個滑塊，單個滑塊所受等效負(fù)荷為 650Kgf。 確定靜安全系數(shù) 最大單一等效負(fù)載 （凈額定負(fù)載）（接觸系數(shù)） ???? Re 0Cfcfs式（ 45） 表 42 接觸系數(shù)表 靠緊時滑塊的個數(shù) 接觸系數(shù) fc 2 3 4 5 通常使用 1 根據(jù)表格可知道接觸系數(shù)為 。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 16 頁 共 42 頁 （ 45）計算靜安全系數(shù)大小 042 0 ????? Cfcfs 式中額定靜負(fù)荷 C0 查資料可得為 4200Kgf。 表 43 安全系數(shù)與運(yùn)轉(zhuǎn)情況表格 運(yùn)轉(zhuǎn)情形 S0 一般運(yùn)轉(zhuǎn) 12 震動或沖擊 23 高精度及高平穩(wěn)運(yùn)行 ≥ 3 根據(jù)所求的安全系數(shù) 對照表格可知線軌可以高精度平穩(wěn)運(yùn)行。 壽命計算 m50 KPCfw fcfTfhL ????? ）（ 式（ 46） 式中 L:額定壽命（ km)， C:基本額定動負(fù)荷（ Kgf)， P：計算負(fù)荷（ Kgf)，fc:接觸系數(shù)， fh:硬度系數(shù)， ft:溫度系數(shù)， fw:負(fù)荷系數(shù)。 查資料可得 MR 型線性滑軌 基本動額定負(fù)載 C=2052Kgf。 硬度為 HRC58 度， Fh=1。 溫度為常溫， Ft=1。 接觸方式為兩個滑塊靠近接觸， Fc=。 速度為 ／ s,fw=1。 計算的 P為 650Kgf。 代入公式（ 46）為 kmkmkmPCfw fcfTfhL 8 3 6506 5 02 0 5 33 ???????? ??????????? ???? 計算公式 601s2 10n 6 ??? ?? NLLL 式（ 47） 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 17 頁 共 42 頁 式中 Ln：壽命時間（ h)。 L：額定壽命（ km）， Ls：行程長度（ mm)。 N1：每分鐘往返次數(shù)（ min1）。 已知額定壽命為 836km，行程長度為 60mm，每分鐘往返次數(shù)為 30 次，帶入公式 （ 47）得 8 7 06030602 108 3 6601s2 10n 66 ???? ????? ?? NLLL 線軌至少可用 3870 小時。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 18 頁 共 42 頁 5 軸的設(shè)計校核 在剝料機(jī)構(gòu)的所有軸中，只有剝料滾輪的芯軸需要校核，其它軸上所受的力都太小，只要滿足軸的直徑能夠和其他零件匹配就可以了。 軸的材料選擇 所有軸的材料都選擇為調(diào)制 45 鋼，這是在生活中運(yùn)用最廣泛的一種材料之一。 軸的受力分析 剝料滾輪的芯軸兩端通過軸承來固定支承，中間固定剝料滾輪，它是一個心軸，只要承受徑向上的力就可以了，下圖 51為軸的受力分析圖。中間的滾輪給冶具上的物體施加一個豎直向下的 100N 的壓力，給軸帶來了 100N 的反作用力，軸的兩端軸承部分就會給軸一個 50N 的支承力。 圖 51 軸的受力分析 軸的校核 （ 1）最大彎矩計算 根據(jù)材料力學(xué)所學(xué)的內(nèi)容，可以判斷出在軸的中間部分所受的彎矩最大，所受彎矩大小為： m1 7 2 ????? NFM 式（ 51） （ 2） 求軸的最小直徑 查找資料可知， 45 調(diào)制鋼的許用疲勞應(yīng)力 [ 1? ]為 180165，可以求出最小直徑為： mmM 331??????式（ 52） 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 19 頁 共 42 頁 剝料滾輪的芯軸的直徑為 6mm，滿足強(qiáng)度要求。 6 軸承的選擇 型號的初選 剝料機(jī)構(gòu)上的軸承都只要承受徑向負(fù)載，所以選擇深溝球軸承，根據(jù)軸端的尺寸，可以選擇剝料滾輪芯軸的軸承內(nèi)徑為 5mm，選擇軸承的型號為 FL695ZZ；而其他軸的軸端尺寸為 12mm，可以選擇軸承內(nèi)徑為 12mm 的 6901 的軸承。 軸承的壽命計算 選擇受力最大的軸承 FL695ZZ 進(jìn)行計算 軸承的負(fù)載 軸承只受到徑向的負(fù)載 NF 50r? 查找資料可知軸承 FL695ZZ 的極限徑向載荷為 430N,符合要求。 軸承的壽命計算 要計算軸承壽命首先計算當(dāng)量載荷，其計算公式為 : arX YFFP ?? 式（ 61） 式中 P 為當(dāng)量動載荷； Fr 為軸承所受徑向載荷； Fa 為軸承所受軸向載荷；X 為徑向動載荷系數(shù)， Y 為軸向動載荷系數(shù)。查表得 X 為 1， Y 為 0，帶入公式 （ 61）進(jìn)行計算： NYFXFP 5000501ar ??????? 計算完當(dāng)量動載荷，根據(jù)壽命公式計算軸承的壽命： 查得樣本，單列