【正文】 我將在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中為我的大學(xué)學(xué)習(xí)畫上一個(gè)完整的句號(hào)。機(jī)械加工的主要零件的材料和技術(shù)要求、工裝夾具的設(shè)計(jì)與計(jì)算、其它輔助元件的選擇等一系列加工方面的專業(yè)知識(shí)，這將使我走上工作崗位后更好的去適應(yīng)。無論是 從課題的設(shè)計(jì)方案 ，還是在 課題的研究開發(fā)到說明書的撰寫和修改的各個(gè)階段 中 ， 我仔細(xì)翻閱專業(yè)課本和書籍，進(jìn)行了大量的設(shè)計(jì)工作，可以這樣說經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的專業(yè)水平無論是從理論還是實(shí)踐來講都有了顯著的提高，尤其是對(duì)氣動(dòng)夾具的設(shè)計(jì)方面，這為我以后走上工作崗位打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 夾具工作時(shí)額定所受力 F= ?? N； 由壓強(qiáng)公式 SFP? 得： 第 30 頁 共 36 頁 所受壓強(qiáng)工作面積 24 882 mPFS ???? ； 而本系統(tǒng)工作面積為 2222 mmDS ??????? ?； 因此所選真空吸盤的尺寸滿足設(shè)計(jì)要求。集成的消聲器用以降低排氣噪音。隨著電磁閥加上電壓信號(hào)，壓縮空氣進(jìn)入真空發(fā)生器，于是產(chǎn)生真空。 4) 更方便 免維護(hù) — VNP 采用了免維護(hù)的開放式消聲器，因此可確整套系統(tǒng)的免維護(hù)操作?？s小了操作中的誤差范圍。 2) 更簡單 操作更簡單 — 通過按鈕進(jìn)行示范操作。這類真空發(fā)生器集成了真空監(jiān)測(cè)功能，通過存儲(chǔ)示范壓力值的平均值，即可非?？煽康嘏袛喑龉ぜ挠袩o。它具有如下優(yōu)點(diǎn)。集成專家已經(jīng)將真空傳感器 SDE 5 的功能集成在得到用戶認(rèn)可的真空發(fā)生器 VN中，用于分散式生成真空。通過市場(chǎng)調(diào)研和比較，本設(shè)計(jì)最后采用費(fèi)斯托FESTO 真空發(fā)生氣，該真空發(fā)生器如圖所示。費(fèi)斯托 FESTO 真空安全閥見下圖。如果在真空產(chǎn)生的時(shí)候，吸盤未被覆蓋或僅僅部分覆蓋， ISV將自動(dòng)停止吸入空氣。通過市場(chǎng)調(diào)研，本設(shè)計(jì)采用費(fèi)斯托 FESTO 真空安全閥。 第 27 頁 共 36 頁 綜合 節(jié)內(nèi)容，本設(shè)計(jì)的氣動(dòng)回路圖如下。 失壓保護(hù)回路 失壓保護(hù)回路是氣動(dòng)平衡吊在有負(fù)載的情況下突然斷氣后能夠確保所運(yùn)載的負(fù)載不掉下來保持平衡狀態(tài)。其中真空安全閥的主要功能是在真空吸盤沒有完全吸附在玻璃的時(shí)候不使真空發(fā)生器工作。通過手動(dòng)閥控制單氣控二位五通閥，進(jìn)而控制剎車氣缸的進(jìn)和退，剎車氣缸的活塞和一個(gè)銷相聯(lián)，剎車時(shí)，氣缸進(jìn)給，推動(dòng)活塞前進(jìn)，進(jìn)而推動(dòng)剎車銷插入剎車盤，保證在裝載地鐵玻璃時(shí)平衡吊不隨立柱運(yùn)動(dòng)。 第 26 頁 共 36 頁 第五章 氣動(dòng)回路設(shè)計(jì) 氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)是在保證整個(gè)氣動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的條件下，優(yōu)化氣動(dòng)回路，保證氣動(dòng)回路的可靠性和安全性。 1 當(dāng)長期不需使用夾具時(shí)，將夾具推到不妨礙工作的地方。 1 同時(shí)按住兩個(gè)卸載閥，使夾具與玻璃脫開。 1 旋轉(zhuǎn)棘輪扳手，使玻璃和車窗角度吻合。 使玻璃高低位置合適。 第 25 頁 共 36 頁 待真 空表指針達(dá)到或超過 時(shí)，將玻璃提起。 旋轉(zhuǎn)手輪使夾具俯仰角度合適。 用行車把夾具移到玻璃存放處。 二、 操作步驟說明（參看附圖及夾具示意圖） 用行車吊起夾具，接通氣源。 每個(gè)吸盤是否有破損、變形。卸載閥是用來操作夾具的工作的，真空壓力表用來及時(shí)地反映夾具的工作狀態(tài)，使操作者能夠準(zhǔn)確地使 用夾具。絲桿的尺寸圖如圖所示，在絲桿的一端車有不同高度的臺(tái)階面，安裝時(shí)把套筒先從左端套入絲桿，尺寸為 20 毫米的臺(tái)階截面為正方形，用來安裝手輪，前端車有螺紋，為了安裝六角螺母緊定手輪，絲桿的右端有一直徑為 40 毫米的凸臺(tái)，安裝時(shí)把凸臺(tái)先放入肋板中間的一個(gè)自制零件中，然后用兩個(gè)半圓形鋼板封住絲桿插入面，并用四個(gè)直徑為 4毫米的粗牙六角頭螺栓擰緊固定。 夾具結(jié)構(gòu)架具體的外形尺寸可見夾具的裝配示意圖。連接處用一根軸及一對(duì)套筒連接，使夾具工作端可以 按要求垂直調(diào)節(jié) ??? 25~5 ，垂直肋板上端連接夾具的吊桿，垂直肋板中間連接一個(gè)方形鐵塊，中間穿直徑為 30 毫米的孔，并套上一個(gè)有螺紋的套筒，用直徑為 10 毫米的緊定螺釘固定在鐵塊上。方鋼管十字交叉后使用焊接固定，為了保證夾具工作的安全性，在方鋼管的一面焊接一塊直徑為 120毫米的圓形鋼板來增加其牢固性，同時(shí)在圓盤的另一面焊接夾具的結(jié)構(gòu)架。小鋼管的末端焊接一塊直角型鋼片，用來安裝真空吸盤。緩沖桿專用于提升沉重的物體，特別適合于灰塵較多和潮濕等惡劣環(huán)境下連續(xù)工作的場(chǎng)合。該吸盤內(nèi)部的支撐筋不但可以防止物體與吸盤接觸部分的受力變形，而且還可以增加垂直吸取物體時(shí)的摩擦力，防止物體滑落。 該吸 盤和吸盤緩沖桿具有如下優(yōu)點(diǎn)，吸盤為扁平狀，鏜套特別適合搬運(yùn)平板、第 22 頁 共 36 頁 玻璃、大理石等。 通過市場(chǎng)調(diào)研和比較，本設(shè)計(jì)方案選用上海沃泰可公司的真空吸盤和吸盤緩沖桿。通過平衡吊把玻璃移動(dòng)到相應(yīng)的地方，然后緩緩釋放氣壓，吸盤工作面松弛，把玻璃釋放下來。本設(shè)計(jì)內(nèi)容需要四個(gè)直徑為 250 毫米的真空吸盤，吸盤使用橡膠材料制成。 第 21 頁 共 36 頁 第四章 夾具設(shè)計(jì) 本次課程設(shè)計(jì)，我選擇了 ZA 控制器平衡吊及其夾具的設(shè)計(jì)，通過參觀學(xué)習(xí)、研究及查閱各種手冊(cè)資料，總結(jié)了如下內(nèi)容： 夾具主要結(jié)構(gòu)及其作用 夾具主要由真空吸盤、十字形方鋼管、夾具結(jié)構(gòu)架、絲桿、閥件盒、平衡控制閥及手柄和手輪組成。懸掛載荷后，在任何位置的上下 457mm 范圍內(nèi)都處于零重力浮動(dòng)狀態(tài)，便于所操作工件的精確定位。 裝配 ZA 型控制器是為滿足可變負(fù)載的高速精確操作而設(shè)計(jì)的。旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)蝸桿，使懸掛對(duì)象平衡，逆向減少平衡力，順向增加平衡力。 （ 6）帶保險(xiǎn)裝置，如懸掛物超重，斷氣時(shí)，可立即鎖止，避免懸掛對(duì)象墜落。 （ 4）手動(dòng)鎖止被懸掛物的裝置。 （ 2）用于懸掛，集中，搬運(yùn)及移開工具，夾具，裝置器，軋 件，架子等。大大降低了操作工作的勞動(dòng)的強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率。 氣動(dòng)助力平衡器優(yōu)點(diǎn)很多，總結(jié)如下： 平衡器節(jié)省工廠空間，降低生產(chǎn)成本； 減低了工作人員的疲勞，增加了工作效率； 氣動(dòng)助力平衡器無使用安全可靠 彈簧平衡器能防止 工具的損壞； 第 19 頁 共 36 頁 平衡器使用范圍：用于汽車模具，配件焊接、流水線及各種固定位置上工作量較集中，無論在裝配生產(chǎn)線或定工位工作的場(chǎng)合，凡是使用手動(dòng)工具及吊攜設(shè)備的場(chǎng)合均可使用，也可作提升工具的輔助工具使用，達(dá)到減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的目的，以及操作工具較笨重，使用工具持續(xù)時(shí)間較長的場(chǎng)合。梯形截面受力較合理，鍛造容易。 吊鉤鉤身的截面形狀有圓形、梯形、方形、或 T字形。 鍛造吊鉤的材料一般采用 20 號(hào)鋼。桿的上端與內(nèi)桿之間任以四個(gè)直徑為 12 毫米的粗牙六角頭螺栓聯(lián)接。由于襯套的作用可以確保外筒與內(nèi)桿之間無位置移動(dòng)，保證工作時(shí)的安全性。內(nèi)桿與下端桿之間利用， 4 個(gè)直徑為 16毫米的粗牙六角頭螺栓聯(lián)接。 圖 3 第 17 頁 共 36 頁 旋轉(zhuǎn)桿的裝配結(jié)構(gòu) 如圖所示，此部分桿為整個(gè)立柱旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其中內(nèi)桿由車成多層臺(tái)階面的柱體和一個(gè)盤面組成。固定處的強(qiáng)度約為鋼絲繩自身強(qiáng)度的 8090%，如繩卡裝反，則固定處的強(qiáng)度降低到 75%，甚至更低。 第 16 頁 共 36 頁 繩卡固定法 此法簡單、可靠，目前廣泛應(yīng)用。 楔形套筒固定法 鋼絲繩一端繞過楔，利用楔在套筒內(nèi)的鎖緊作用使鋼絲繩固定。 錐形套筒固定法 鋼絲繩末端穿過錐形套筒后松散鋼絲，將頭部鋼絲彎成小鉤并澆入鉛或鋅液，凝固后即成。 常用繩端的固定方法有： 編結(jié)法 鋼絲繩一端繞過套環(huán)后與自身編結(jié)在一起并用細(xì)鋼絲扎緊。 第 15 頁 共 36 頁 懸吊鋼絲繩設(shè)計(jì)及選擇 鋼絲繩是起重機(jī)械上應(yīng)用最廣泛的撓性構(gòu)件，其優(yōu)點(diǎn)是：卷撓性好；承載能力大，對(duì)于沖擊載荷的承載能力也強(qiáng)；卷繞過程中 平穩(wěn)，即使在卷繞速度高的情況下也無噪音；由于繩股鋼絲斷裂是逐漸發(fā)生的，一般不會(huì)突然發(fā)生整根鋼絲繩斷裂，故工作時(shí)比較可靠。英格索蘭公司 ZIMMERMAN 原裝鋁合金軌道圖如下。 安全性好 裝鋁合金軌道限制了 平臺(tái)在兩側(cè)的位置，且位置是密閉的，平臺(tái)不可能掉下來，保證了平臺(tái)運(yùn)行的安全性。 結(jié)構(gòu)緊湊，空間尺寸較小 由于英格索蘭公司 ZIMMERMAN 原裝鋁合金軌道，型導(dǎo)軌的空間尺寸本來就比較小，另外，其滾動(dòng)機(jī)構(gòu)都在裝鋁合金軌道里面，使得空間尺寸很小，結(jié)構(gòu)緊湊。 如上所述，導(dǎo)軌的種類比較，根據(jù)上面的應(yīng)用分析可知，工業(yè)上用的比較多的是鐵路用熱軋鋼軌，這種導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在我們這個(gè)應(yīng)用中缺點(diǎn)較多，列舉如下： 導(dǎo)軌面裸露，維護(hù)不方便 使用鐵道導(dǎo)軌的最大缺點(diǎn)之一就是鐵軌面直接裸露在空間中，長時(shí)間使用會(huì)沾染很多的灰塵，影響導(dǎo)向的效果，同時(shí)維護(hù)也不太方便，很容易脫軌，導(dǎo)致事故的發(fā)生。 面磨損后的補(bǔ)償方式和調(diào)整裝置。 、摩擦面硬度匹配和表面精加工和熱處理方法。 ，確定結(jié)構(gòu)尺寸。 導(dǎo)軌在工業(yè)設(shè) 備中也被廣泛應(yīng)用，像機(jī)床，專用設(shè)備，自動(dòng)化設(shè)備，電子設(shè)備等等，導(dǎo)軌的類型大致有幾種： V型導(dǎo)軌，燕尾導(dǎo)軌，矩形導(dǎo)軌，后來矩形導(dǎo)軌延伸了滾珠直線導(dǎo)軌，現(xiàn)在這種導(dǎo)軌在工業(yè)設(shè)備中被廣泛應(yīng)用。 立柱在與工作臺(tái)裝配時(shí)，底盤使用螺栓直徑為 M1 M20 的粗牙六角頭螺栓。 表 1 單位：毫米 規(guī)格（公斤） 外徑 D 壁厚δ 50 168 8 100 194 10 300 245 14 本次設(shè)計(jì)要求平衡吊額定載能力為 300KG，為保證平衡吊的工作安全，立柱的尺寸選定為外徑長為 245毫米，壁厚為 14毫米的無縫鋼管。焊后要進(jìn)行退火處理。 第 12 頁 共 36 頁 第三章 平衡吊主體系統(tǒng)設(shè)計(jì) 立柱用以支撐平衡吊回轉(zhuǎn)部分及額定起吊零件的重量，所有要求有足夠的剛度。 1四個(gè)真空吸 盤均可做簡便位置調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同規(guī)格的汽車玻璃。 本方案用于擋風(fēng)玻璃和側(cè)窗玻璃的移載和裝配。 系統(tǒng)有斷氣保護(hù)功能，當(dāng)主供氣源意外斷氣時(shí)，平衡吊及物料不會(huì)突然墜落。 夾具帶有負(fù)載顯示器，當(dāng)負(fù)載被夾緊并提起后，顯示器變成紅色。 平衡助力器具有全程平衡、運(yùn)動(dòng)平滑、結(jié)構(gòu)剛性等特點(diǎn)，使得物料的移載、裝配等輕松、快捷。 針對(duì)最大負(fù)載范圍內(nèi)的任何等級(jí)重量，平衡助力器均可自動(dòng)適應(yīng)至重力平衡狀態(tài)而無需調(diào)節(jié)。 5) 夾具與平衡吊氣路相連，控制手柄與夾具的控制部分集成為一體，分別用左右手控制負(fù)載的上 、下、吸取及松開，操縱更為方便。 4) 配有多個(gè)真空壓力顯示及負(fù)載指示器以監(jiān)測(cè)工作狀態(tài)。 2) 夾具的垂直傾斜角度調(diào)節(jié)范圍為 ??? 10~10 ，水平軸調(diào)節(jié)范圍為??? 25~5 。 夾具部分 1) 采 用真空吸附式夾具。 立柱 立柱主要是承載整個(gè)夾具體的重量和玻璃的重量，同時(shí)，由于玻璃是從平臺(tái)外側(cè)起吊然后在轉(zhuǎn)動(dòng) 180 度后再進(jìn)行安裝，因此要求立柱能夠進(jìn)行 360 度旋轉(zhuǎn)。同時(shí)要保證導(dǎo)軌制造、安裝和維修方便。安裝誤操作保護(hù)裝置，當(dāng)工件未到卸載位時(shí)，吸盤松開按鈕不起作用，可避免誤動(dòng)作導(dǎo)致的意外事故。本設(shè)計(jì)初步選擇英格索蘭公司 ZIMMERMAN原裝進(jìn)口，采用 ZA控制閥及專用控制的手柄（上、下操作用）。該夾具主要包括如下系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。從圖中可以看出，待安裝的車窗玻璃是從平臺(tái)的外側(cè)由吊具上的夾具吊起后移動(dòng)到平臺(tái)的內(nèi)側(cè)（地鐵側(cè)）在進(jìn)行相應(yīng)的安裝操作。 該設(shè)備主要具有如下幾個(gè)部分： 助力平衡器； 夾具體； 旋轉(zhuǎn)立柱。 12) 本方案采用單向軌道吊裝結(jié)構(gòu)，行走范圍為 。 10) 軌道是由模塊式的裝配夾具吊裝，為用戶在各種場(chǎng)合安裝調(diào)整提供了便利，根據(jù)需要服務(wù)面積可達(dá)到更大。 8) 四個(gè)真空吸盤