【文章內(nèi)容簡介】 用鋼材焊接成機(jī)架。鋼的彈性模量比鑄鐵大，焊接機(jī)架的壁厚較薄，其重量比同樣剛度的機(jī)座約輕20%~50%；在單件小批量生產(chǎn)情況下，生產(chǎn)周期較短，所需設(shè)備簡單；焊接機(jī)架的缺點(diǎn)是鋼的抗振性能較差，在結(jié)構(gòu)上需采取防振措施；鉗工工作量較大；成批生產(chǎn)時成本較高。本設(shè)計的機(jī)座采用的是45鋼，45鋼屬于調(diào)質(zhì)鋼，經(jīng)淬火加高溫回火后，具有良好的綜合力學(xué)性能，主要用于要求強(qiáng)度、塑性和韌性都較高的機(jī)械零件，如軸類零件。這類鋼在機(jī)械制造中應(yīng)用最廣泛，其中以45鋼最為突出。、時效處理制造機(jī)座時，鑄造（或焊接）、熱處理及機(jī)加工等都會產(chǎn)生高溫，因各部分冷卻速度不同而收縮不均勻，使金屬內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。如果不進(jìn)行時效處理，將因內(nèi)應(yīng)力的逐漸重新分布而變形，使機(jī)座喪失原有的精度。 時效處理就是在精加工之前，使機(jī)座充分變形，消除內(nèi)應(yīng)力，提高其尺寸的穩(wěn)定性。常見的方法有自然時效、人工時效和振動時效等幾種，其中以人工時效應(yīng)用最廣。、結(jié)構(gòu)設(shè)計一、典型結(jié)構(gòu)方形截面機(jī)座：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，箱體內(nèi)有較大的空間來安放其它部件；但剛度稍差，宜用于載荷較小的場合。所以機(jī)座應(yīng)選擇合適的壁厚、筋板和形狀，以保證在重力、慣性力和外力的作用下，有足夠的剛度。圓形截面機(jī)座：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，易于制造和造型設(shè)計，有較好的承載能力。 鑄鐵板裝配式機(jī)座：鑄鐵板裝配結(jié)構(gòu)，適用于局部形狀復(fù)雜的場合。它具有生產(chǎn)周期短、成本低以及簡化木模形狀和鑄造工藝等優(yōu)點(diǎn)。但剛度較整體箱體機(jī)座的差，且加工和裝配工作量較大。 機(jī)座的典型結(jié)構(gòu)圖二、截面形狀的選擇為保證機(jī)座的剛度和強(qiáng)度，減輕重量和節(jié)約材料，必須根據(jù)設(shè)備的受力情況，選擇經(jīng)濟(jì)合理的截面形狀。機(jī)座雖受力較復(fù)雜，但不外是拉、壓、彎、扭的作用。當(dāng)受簡單拉、壓作用時，變形只和截面積有關(guān)，而與截面形狀無關(guān)，設(shè)計時主要是選擇合理的尺寸。如果受彎、扭作用時，變形與截面形狀有關(guān)。 在其它條件相同情況下，抗扭慣性矩Ic越大，扭轉(zhuǎn)變形越小，抗扭剛度越大。表32 截面形狀與慣性矩的比較三、隔板與加強(qiáng)筋 封閉空心截面的剛度較好，但為了鑄造清砂及其內(nèi)部零部件的裝配和調(diào)整，必須在機(jī)座壁上開“窗口”，其結(jié)果使機(jī)座整體剛度大大降低。若單靠增加壁厚提高剛度，勢必使機(jī)座笨重、浪費(fèi)材料，故常用增加隔板和加強(qiáng)筋來提高剛度。 加強(qiáng)筋常見的有直形筋、斜向筋、十字筋和米字筋四種。直形筋的鑄造工藝簡單，但剛度最小；米字筋的剛度最大，但鑄造工藝最復(fù)雜。加強(qiáng)筋和隔板的厚度。 隔板（左）與加強(qiáng)筋（右）四、連接剛度為提高結(jié)合表面的連接剛度，可采取如下措施： 1）根據(jù)受力大小和方向，合理選擇緊固螺釘?shù)闹睆健?shù)量及其位置。必要時，可使螺釘產(chǎn)生預(yù)緊力，來提高連接剛度。 2）提高結(jié)合表面的光潔度和形狀精度，使結(jié)合表面上的接觸點(diǎn)增多，從而提高結(jié)合面的接觸剛度。 3）增加局部剛度來提高連接剛度，在安裝螺釘處加厚凸緣；或用壁龕式螺釘孔；或用加強(qiáng)筋等辦法增加局部剛度，從而提高連接剛度。五、結(jié)構(gòu)的工藝性機(jī)座屬于箱體類零件，體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。設(shè)計時，應(yīng)使其具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，以便于制造和降低成本。、小結(jié)本章介紹了旋蓋機(jī)的組成部分，并對其組成部分進(jìn)行分析選型。而且也對一些不用選型的部分進(jìn)行了設(shè)計分析，如機(jī)座部分雖然不能選型，但是也為它的設(shè)計要素進(jìn)行了詳細(xì)的分析。第4章 旋蓋機(jī)原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計第4章 旋蓋機(jī)原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計、旋蓋機(jī)的選擇：本設(shè)計選用半自動直線式旋蓋機(jī)，其具有結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)效益好地優(yōu)點(diǎn)。、旋蓋機(jī)原理：：在控制面板7上啟動旋蓋機(jī)后，首先定位氣缸2(B)動作，伸出擋板可以把輸送帶1上的帶蓋瓶子攔住；當(dāng)光電傳感器3(A, B)都接通時，定位氣缸2(A)動作，把后面的瓶子攔??；同時電機(jī)5開始旋轉(zhuǎn)，通過皮帶帶動旋蓋頭4（A,B）轉(zhuǎn)動，然后升降氣缸6（A,B）伸展，旋蓋頭下降旋蓋，旋好蓋后電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，氣缸6（A,B）自動收縮，定位氣缸B收縮擋板，瓶子通過輸送帶送出，定位氣缸A收縮擋板，等待人工啟動，進(jìn)入下一個工作過程。 輸送帶；定位氣缸；光電傳感器；旋蓋頭； 電機(jī)；6升降氣缸；7控制面板； 旋蓋機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖、旋蓋機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計：旋蓋機(jī)是飲料灌裝過程中旋緊瓶蓋的專用設(shè)備,工作時必須保證適宜的旋緊力矩。力矩過小，瓶蓋旋不緊，力矩過大,易損壞瓶嘴和瓶蓋。，因?yàn)楸敬卧O(shè)計是采用的是直線式旋蓋機(jī)，總體的結(jié)構(gòu)比較簡單，而旋蓋頭則是旋蓋機(jī)的關(guān)鍵部件，直接影響作業(yè)效率和封口質(zhì)量，所以本次設(shè)計的重點(diǎn)就放在旋蓋頭的設(shè)計。為此，本人借鑒國內(nèi)目前一款比較優(yōu)秀旋蓋頭設(shè)計，DS03型旋蓋機(jī)。該設(shè)備是利用磁力傳動器傳遞扭力矩實(shí)現(xiàn)瓶蓋旋緊的旋蓋頭,能根據(jù)需要方便地設(shè)定、調(diào)整旋緊力矩的大小,并能保護(hù)瓶嘴和旋蓋頭。,通過皮帶傳動，傳給主動磁力旋盤3,被動磁力旋盤6通過軸承與主動磁力旋盤3之間可相對轉(zhuǎn)動，二者間軸向隔距可調(diào)，在二者相對的端面上均勻地鑲嵌有16塊小永磁體（）。這些永磁體按極性相反相間分布。旋嘴1與被動磁力旋盤6相聯(lián)結(jié)，用來卡緊瓶蓋。因此主動磁力旋盤3與被動磁力旋盤6構(gòu)成一磁力傳動器，在磁力作用下，被動磁力旋盤和旋嘴獲得力矩，將由旋嘴夾住的瓶蓋旋緊。本旋蓋頭最顯著的特點(diǎn)是能根據(jù)不同種類、尺寸的瓶蓋方便地設(shè)定和調(diào)整旋緊力矩，即通過主動磁力旋盤3和傳動軸4上的螺紋及定位螺釘，調(diào)整主動磁力旋盤3和被動磁力旋盤6之間的間隙，即調(diào)整了磁力傳動器間的氣隙長度，因而磁力傳動器所能傳遞的極限扭力矩得到了調(diào)整。當(dāng)瓶蓋已旋緊，而主動磁力旋盤仍在回轉(zhuǎn)，致使輸入扭力矩超過磁力傳動器所能傳遞的最大扭力矩時，主動磁力旋盤3與被動磁力旋盤6產(chǎn)生滑脫，前者可以繼續(xù)回轉(zhuǎn)，而后者則與瓶蓋一起靜止不轉(zhuǎn)，而旋蓋頭給瓶蓋施加的旋緊力矩即為磁力傳動器所能傳遞的極限力矩，并不會因傳動輸入軸4和主動磁力旋盤3的繼續(xù)回轉(zhuǎn)而增加旋緊力矩，不會因此而損壞瓶嘴、瓶蓋和旋蓋頭。設(shè)計圖如下：旋嘴；護(hù)罩；主動磁力旋盤；扭力傳動軸；永磁體；被動磁力旋盤； 旋蓋機(jī)旋蓋頭結(jié)構(gòu)圖、小結(jié)本章系統(tǒng)地介紹了旋蓋機(jī)的原理及旋蓋機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。對旋蓋機(jī)進(jìn)行選型，完成了旋蓋機(jī)的機(jī)械基礎(chǔ)的設(shè)計。第5章 強(qiáng)度計算第5章 強(qiáng)度計算、旋蓋機(jī)設(shè)計計算：旋蓋機(jī)是潤滑油灌裝過程中旋緊瓶蓋的專用設(shè)備，工作時必須保證適宜的旋轉(zhuǎn)力矩。力矩過小，旋蓋旋不緊；力矩過大，易損壞瓶嘴和瓶蓋。所以關(guān)于旋蓋機(jī)的設(shè)計計算，我把工作的重點(diǎn)放在了旋蓋頭的設(shè)計計算中去。旋蓋頭磁力耦合傳動的設(shè)計這里的磁力耦合傳動屬平面軸向磁力耦合傳動，其設(shè)計包括兩方面的內(nèi)容：磁路型式、磁性材料的選擇，磁力耦合系統(tǒng)力學(xué) 性能的計算。磁路型式采用磁體極性呈偶數(shù)交錯排列的拉推式組合型磁路，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，磁極數(shù)按12至24的偶數(shù)布置時，傳遞的力矩較大。目前，高性能稀土永磁材料的 開發(fā)和應(yīng)用得到了很大發(fā)展，如釹鐵硼、釤鈷等材料磁性能都非常高，較宜制作磁力耦合機(jī)械，能實(shí)現(xiàn)磁性材料用量少、磁力耦合機(jī)械體積小、重量輕、能傳遞力矩大等目的。當(dāng)要求傳遞的力矩不大時，也可采用性能價格比較優(yōu)的鐵氧體永磁。平面軸向磁力耦合傳動的傳遞力矩M可用下式描述： ⑴式中，——主動、被動磁力旋盤上全部永磁體的體積，——永磁體平均軸向高度，m?！鲃哟帕πP上永磁體軸向截面積之和， ——?dú)庀堕L度，即主動、被動磁力旋盤間的軸向隔距，m；r——永磁體分布的平均半徑，m；——永磁體剩磁，T；、——分別為主動、被動磁力旋盤間產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動時的漏磁系數(shù)和磁阻系數(shù)；——磁常數(shù)，其中，——主動、被動磁力旋盤的相對轉(zhuǎn)角rad。上式可作為設(shè)計此磁力耦合系統(tǒng)各參數(shù)的依據(jù)。顯然，增大磁體體積Vm、磁體平均回轉(zhuǎn)半徑r，減小氣隙長度Lg有利于提高傳遞力矩M。當(dāng)Vm、r、Lm一定時，調(diào)節(jié)氣隙Lg，即可改變傳遞的力矩M。因此，通過改變主動磁力旋盤和被動磁力旋盤間的隔距，即可調(diào)整最大旋緊力矩。⑴式表明，當(dāng)此磁力耦合系統(tǒng)的尺寸（即Vm、Am、Lm、Lg）一定時，傳遞力矩M是φ的函數(shù)，為此設(shè)m=Lm/Lg，并令，可解得 ⑵式中：對于小氣隙磁路，忽略漏磁的影響（即令）不會對傳遞力矩的計算結(jié)果帶來顯著影響，但可使計算大為簡化，故設(shè)計時在以上式中可令。這樣，借助計算機(jī)按式⑵解得與某一P值對應(yīng)的cosφ值后代入式⑴，即可求得極限傳遞力矩M。圖42所示旋蓋頭之磁力傳動器中，主動、被動磁力旋盤上分別均布有16塊（極性交錯排列）小磁體（進(jìn)口鐵氧體），Br＝，Lm=01005m，Lm=，氣隙Lg(即主動、被動磁力旋盤間的隔距)～，則，將此P代入式⑵可解得cosφ=～，再代入式⑴可解得此磁力耦合傳動器所能傳遞的最大力矩即瓶蓋旋緊力矩M=～。因此，調(diào)整主動、被動磁力旋盤的隔距Lg，即可調(diào)節(jié)瓶蓋的旋緊程度。表51列出了此磁力旋蓋頭的隔距Lg取不同值時，所能施加的旋緊力矩（即最大傳遞力矩）的計算值。表51的結(jié)果可供使用此磁力旋蓋頭時參考。例如，用此磁力旋蓋頭處理某瓶蓋，則主動、被動磁、。一般情況下，設(shè)計磁力耦合傳動器時可根據(jù)所要求傳遞的力矩，修改磁力傳動器的尺寸，按上述方法計算所能什么的最大力矩，直到滿足要求為止。為保證工作可靠，設(shè)計值（即計算值）應(yīng)比要求值略大（可大5%～10%）。表51 不同Lg時的cosφ與最大傳遞力矩M值Lg/mcosφM/Nm計算值、小結(jié)本章節(jié)重點(diǎn)介紹了旋蓋機(jī)設(shè)計計算，引入旋蓋頭磁力耦合傳動的設(shè)計，使旋蓋機(jī)的旋蓋質(zhì)量得到保證。也方便工作人員使用本機(jī)器時，根據(jù)其需要進(jìn)行有效的參數(shù)設(shè)置。第6章 控制系統(tǒng)設(shè)計、控制要求：1)實(shí)現(xiàn)從進(jìn)瓶子到出瓶和旋蓋整個過程自動化；2當(dāng)按下復(fù)位開關(guān)后，所以構(gòu)件回復(fù)初始狀態(tài)，旋蓋頭返回預(yù)設(shè)原點(diǎn)；、控制系統(tǒng)的選擇控制系統(tǒng)是機(jī)器的核心組成部分之一，對生產(chǎn)效率和可靠性影響很大。該控制系統(tǒng)的核心部件選用了日本三菱FX2N系列的可編程控制器。、為何采用PLC控制可編程序控制器PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計算機(jī)編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯也都很方便。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。 、控制繼電器存在的缺點(diǎn)控制繼電器存在的缺點(diǎn)如作條件下進(jìn)行的,甚至?xí)墼谝黄甬a(chǎn)生誤操作,對一個具體使用的裝有上百個繼電器的設(shè)備,大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲,、安裝,如果有簡單的改動,也需要花費(fèi)大量時間及人力和物力去改制、.第6章 控制系統(tǒng)設(shè)計,這也是隨之帶來的一些問題.、固體繼電器的缺點(diǎn)（1）導(dǎo)通后的管壓降大，可控哇或雙向控哇的正向降壓，可達(dá)1~2V，大功率晶體管的飽和壓降也在1~2之間，一般功率場效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻也較機(jī)械觸點(diǎn)的接觸電阻大。（2）半導(dǎo)體器件關(guān)斷后仍可有數(shù)微安至數(shù)毫安的漏電流，因此不能實(shí)現(xiàn)理想的電隔離。（3）由于管壓降大，導(dǎo)通后的功耗和發(fā)熱量也大，大功率固體繼電器的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于同容量的電磁繼電器，其輸出功率與環(huán)境和外殼溫度有關(guān)。（4）電子元、器件的溫度特性和電子路線的抗干擾能力較差，耐輻射能力也較差，如不采取有效措施，則工作可靠性低。（5）通常固體繼電器設(shè)計成單刀單擲形式，這樣比較容易實(shí)現(xiàn)，多組和多組轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)需要用幾個相互連接和適當(dāng)連鎖的固體繼電器，這些固體繼電器基本上是積木式堆疊在一起，形成一個占地較大空間的復(fù)雜裝置。大功率固體繼電器，由于需用散熱片，就進(jìn)一步增加了所有空間和成本。（6）通常用于功率控制的固體繼電器是針對負(fù)載或設(shè)計成交流輸出或設(shè)計成直流輸出，而不設(shè)計成既和用于交流負(fù)載，又可用于支流負(fù)載。、可編程序控制器的優(yōu)勢、特點(diǎn)及功能可編程控制器以體積小功能強(qiáng)大所著稱,它不但可以很容易地完成順序邏輯、運(yùn)動控制、定時控制、計數(shù)控制、數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能,而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機(jī)械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系,由于信息、網(wǎng)絡(luò)時代的到來,擴(kuò)展了PLC的功能,使它具有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)通訊能力,從而更廣泛地應(yīng)用于眾多行業(yè)。（1）生產(chǎn)過程的監(jiān)控和管理 (HMI)是一種內(nèi)含微處理芯片的智能化設(shè)備,它與PLC相結(jié)合可取代電控柜上眾多的控制按鈕、選擇開關(guān)、信號指示燈,及生產(chǎn)流程模擬屏和電控柜內(nèi)大量的中間繼電器和端子排。所有操作都可以在顯示屏上的操作元件上進(jìn)行。PLC可以方便、快捷地對生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理,并可對要顯示的參數(shù)以二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制、ASCII字符等方式進(jìn)行顯示。在顯示畫面上,通過圖標(biāo)的顏色變化反應(yīng)現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),如閥門的開與關(guān),電機(jī)的啟動與停止,位置開關(guān)的狀態(tài)等。PID回路控制用數(shù)據(jù)、棒圖等綜合方法反映生產(chǎn)過程中量的變化,操作人員通過參數(shù)設(shè)定可進(jìn)行參數(shù)調(diào)整,通過數(shù)據(jù)查詢可查找任一時刻的數(shù)據(jù)記錄,通過打印可保存相關(guān)的生產(chǎn)數(shù)據(jù),為今后的生產(chǎn)管理和工藝參數(shù)的分析帶來便利。（2）閉環(huán)過程控制以往對于過程控制的模擬量均采用硬件電路構(gòu)成的PID模擬調(diào)節(jié)器來實(shí)現(xiàn)開、閉環(huán)控制。而現(xiàn)在完全可以采用PLC控制系統(tǒng),選用模擬量控制模塊,關(guān)于時間繼電器的用途,其功能由軟件完成,系統(tǒng)的精度由位數(shù)決定,不受元件影響,因而可靠性更高,容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制和先進(jìn)的控制方法,、流量、壓力、速度等。（3）順序控制 順序控制是PLC最基本、,就是按照工藝流程的順序,在控制信號的作用下,、速度快、可靠性高、成本低、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),所以在實(shí)現(xiàn)單機(jī)控制、多機(jī)群控制、限位開關(guān)及其它現(xiàn)場給來的指令信號和傳感器信號,控