【正文】 附錄附錄一 總裝配圖附錄二 偏心軸附錄三 送蓋導(dǎo)軌附錄四 沖裁部件附錄五 沖塞頭附錄六 軸套附錄七 傳動(dòng)板。感謝遠(yuǎn)在溫州的爸爸媽媽，在時(shí)時(shí)刻刻牽掛我的同時(shí)，又給予我最大程度的信任，不干涉我的生活，關(guān)心我的生活，關(guān)心我的學(xué)業(yè)，關(guān)心我的一切一切，他們是我這輩子的港灣。感謝大一時(shí)候的班主任李積武老師，他是我們大學(xué)唯一的班主任，在生活上給予我很大的幫助。在此重重的感謝劉老師對(duì)我的幫助。劉老師多次詢問(wèn)研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓思路，精心點(diǎn)撥。希望將來(lái)這些問(wèn)題能得到更好的解決。但是，也是有其他的一些缺陷沒(méi)有被克服，有待后來(lái)者得改進(jìn)。主要做了一下幾個(gè)工作：設(shè)計(jì)了一種可調(diào)的雙排式軌道，加入了一個(gè)鋼珠彈簧，確保瓶蓋在軌道的上定位準(zhǔn)確；設(shè)計(jì)比較了多種沖裁和壓入機(jī)構(gòu)的方案，選取了一種最可靠的方案。本課題很大程度的發(fā)展了現(xiàn)今自動(dòng)化程度不高，柔性靈活性不高的缺點(diǎn)。醫(yī)藥關(guān)系著人們的健康，而醫(yī)藥包裝是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。其結(jié)構(gòu)畫在后面附錄的圖上。可是，相對(duì)于第三種方案，多了一個(gè)電機(jī)，又要使活塞的動(dòng)作和沖到的行程保持一致，這樣就加大了設(shè)備運(yùn)行的不穩(wěn)定性。氣流壓強(qiáng)過(guò)小，能將紙片吹入蓋底，但是并不能使得紙片可靠的嵌入卡紙螺紋，紙片還是可能脫落。對(duì)氣流壓強(qiáng)有很精確的要求。這樣簡(jiǎn)化了很多的東西，工作也更加的穩(wěn)定，同步性保持到最好。其二是用氣動(dòng)電磁閥控制氣缸，氣缸帶動(dòng)兩個(gè)與瓶蓋內(nèi)經(jīng)差不多大小的圓形塑料沖頭。合格的加工必須要將裁減下來(lái)的圓形紙片穩(wěn)固的鑲嵌進(jìn)卡紙螺紋，并嚴(yán)格保證即使瓶蓋翻轉(zhuǎn)，也不會(huì)脫落。而由于紙片質(zhì)量很小，一般狀況下都是輕輕卡在瓶蓋內(nèi)側(cè)螺紋之間；即便落到蓋底，也沒(méi)有嵌入最底的一圈專用卡紙螺紋內(nèi)，所以一旦瓶蓋翻轉(zhuǎn)，紙片有很大可能會(huì)因?yàn)橹亓ψ饔茫瑥纳w內(nèi)重新掉落出來(lái)。 主動(dòng)軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核由公式可得，主動(dòng)軸 而鋼45的準(zhǔn)許扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力=25～45MPa，顯然，所以主動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度符合實(shí)際要求，不會(huì)斷裂變形等失效情況。同時(shí)有配套變頻器可供選購(gòu)。其外觀圖見圖55。根據(jù)沖壓力估算，沖刀最大沖壓力約100N，偏心軸偏心為12mm，所以所需轉(zhuǎn)矩為至少500N．mm。不計(jì)兩個(gè)軸承上的摩擦損耗。將之代入式(54)，可得=則此時(shí)沖刀支架消耗最大功率可以用如下方程計(jì)算，取沖頭支架為18Kg； （511）傳動(dòng)板運(yùn)動(dòng)形態(tài)不規(guī)則，無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算其消耗功率。由幾何知識(shí)易得三角形0AB等腰，其中，則解得： ， （510）將r=12mm，而l=110mm代入，可得 =176。運(yùn)動(dòng)模型可以類比為單擺：在最高位置和最低位置，其加速度最大，速度為零；在正中間位置時(shí)，速度最大，瞬時(shí)加速度為零。因此電機(jī)的功率，最主要就是用來(lái)拖動(dòng)沖裁機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。電機(jī)所提供的動(dòng)能，除了裁剪紙時(shí)克服摩擦阻力做工，主要轉(zhuǎn)化為各部件的動(dòng)能，以及軸間的摩擦生熱。將具體數(shù)值代入式(54)或式(59)即可得到任一驅(qū)動(dòng)角0時(shí)沖刀的即時(shí)加速度和即時(shí)速度。則根據(jù)式(55)可以列寫方程組如下： （57） （58）將已知條件代入式(57)和式(58)，可得： （59）另外根據(jù)模型還有幾何關(guān)系[19]。取A為基點(diǎn)，則點(diǎn)B的速度用矢量方程表示為 VB=VA+VAB （51）而，垂直于OA指向左上方；VB豎直向上，大小未知；VAB垂直AB，大小未知。假設(shè)偏心輪繞D順時(shí)針?lè)较蛞越撬俣萕勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。其中，O為偏心輪結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)中心，也是主動(dòng)軸軸心，B為從動(dòng)軸軸心，A為偏心輪幾何中心。具體尺寸見機(jī)械設(shè)計(jì)圖紙。沖頭支架以及沖頭沖刀，相當(dāng)于圖52中的滑塊，傳動(dòng)板相當(dāng)于曲柄，而主動(dòng)軸圓心即為傳動(dòng)中心A。左圖為沖裁機(jī)構(gòu)的主視圖，右圖為沖裁機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖。所以本機(jī)構(gòu)擬采用由交流伺服電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸，直接利用一個(gè)偏心軸，接上沖壓模具的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行紙片的沖壓，這種機(jī)構(gòu)相對(duì)于利用液壓缸或其他機(jī)構(gòu)，省去了中間的轉(zhuǎn)換和控制部分，具有機(jī)構(gòu)運(yùn)行穩(wěn)定可靠、磨損小壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。偏心輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其軸頸的強(qiáng)度和剛度大，廣泛用于曲柄長(zhǎng)度要求較短、沖擊較強(qiáng)和體積較大的機(jī)械設(shè)備中。同理，圖b所示的偏心輪機(jī)構(gòu)能用d來(lái)表示。按照相對(duì)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如c所示。如圖52，圖a中，桿1為圓盤，其幾何中心為B。如果導(dǎo)路不通過(guò)曲柄的回轉(zhuǎn)中心，成為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。此機(jī)構(gòu)為含有一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)，若不考慮哪個(gè)桿作機(jī)架，就是含有一個(gè)移動(dòng)副的4構(gòu)件系統(tǒng)。它是由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化而來(lái)。電感30mH，運(yùn)行矩頻特性分別為：30/100、30/200、25/400、12/。其外觀如圖44所示。通過(guò)試驗(yàn)，可以測(cè)得帶動(dòng)滾筒送紙所需要的轉(zhuǎn)矩。 控制電機(jī)的選擇 根據(jù)滾筒的直徑尺寸、要求的加工速率、待加工瓶蓋的直徑等參數(shù)，可以計(jì)算出帶動(dòng)滾筒的電機(jī)額定速度。通常由彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力盯是對(duì)稱循環(huán)應(yīng)變力，而有扭矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力τ則不是對(duì)稱循環(huán)應(yīng)變力，為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù)α，則計(jì)算公式為： （43） 從動(dòng)軸的截面如圖43所示。2. 從動(dòng)軸彎曲強(qiáng)度校核 P =100N =50N F2=50N 1875N 圖42 從動(dòng)軸彎曲強(qiáng)度校核已知軸的彎矩和扭矩后，可針對(duì)某些危險(xiǎn)截面，作彎扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算。角停一次，總共耗時(shí)大概1秒鐘，轉(zhuǎn)速n =45r/min。又直徑d ≤IOOmm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大5%～7％。1． 主動(dòng)軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件[17]為： （41）其中和[]分別表示扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力和許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位MPa：T表示軸所受扭矩，單位為N．mm；WT表示軸的抗扭截面系數(shù)，單位為；n表示軸的轉(zhuǎn)速，單位r/min；P表示軸傳遞功率，單位Kw；d表示計(jì)算截面處軸的直徑，單位mm。只要滾筒間距適當(dāng)，能產(chǎn)生足夠的摩擦力，而帶動(dòng)滾筒的電機(jī)功率足夠，滾筒送紙還能有將原本卷曲的紙條壓直的效用。所以本課題擬在沖裁機(jī)構(gòu)之前，用兩個(gè)圓形滾筒來(lái)送紙。但是在紙條到達(dá)沖裁機(jī)構(gòu)時(shí)，事先要拉直攤平，再傳送到排列好的瓶蓋正上方。4 送鋁箔片機(jī)構(gòu) 傳送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)本設(shè)備所用的墊片材料，是單面鍍金屬膜的紙條，有一定厚度和硬度。他的參數(shù)為：額定電壓12V，定位轉(zhuǎn)矩，電阻30Ω，176。 圖310 42BYGH250A型四相步進(jìn)電機(jī)由于扭矩實(shí)在太小，不可能超過(guò)軸的材料承受范圍，因此無(wú)需對(duì)卡輪的傳動(dòng)軸進(jìn)行校核?？ㄝ啿牧蠟榫鬯姆蚁滟|(zhì)量較輕(大約269)，其本身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也很?。浩可w在送到卡輪位置之前，傾斜的軌道能給瓶蓋下滑提供動(dòng)力。才能保證送蓋機(jī)構(gòu)能推動(dòng)瓶蓋在軌道上前進(jìn)。因?yàn)閷?dǎo)軌在水平面上收到的力可以忽略不計(jì)，螺栓也就不用計(jì)算強(qiáng)度，更加不用強(qiáng)度校核。并且這個(gè)螺栓連接是可調(diào)的，并沒(méi)有被卡死。其結(jié)構(gòu)圖如圖39所示。這樣就會(huì)加大生產(chǎn)的成本。 圖38 傳統(tǒng)的軌道結(jié)構(gòu)圖從圖中可以看出，傳統(tǒng)的導(dǎo)軌只適合一種型號(hào)的瓶蓋。一般的軌道設(shè)計(jì)如下圖38所示。本課題面對(duì)復(fù)雜的產(chǎn)品型號(hào)，最新設(shè)計(jì)一種大小可調(diào)的軌道。但設(shè)備價(jià)格相當(dāng)昂貴，且只能加工一個(gè)或幾個(gè)相類似的零件，難于應(yīng)付多品種中小批量的生產(chǎn)。柔性制造可以表現(xiàn)為兩個(gè)方面：第一方面是系統(tǒng)適應(yīng)外部環(huán)境變化的能力，可用系統(tǒng)滿足新產(chǎn)品要求的程度來(lái)衡量；第二方面是系統(tǒng)適應(yīng)內(nèi)部變化的能力，可用在有干擾情況下，系統(tǒng)的生產(chǎn)率與無(wú)干擾情況下的生產(chǎn)率期望值之比來(lái)衡量。雖然卡輪是塑料制造的，但也不會(huì)使卡輪受太大的扭矩而斷裂，這里就不用計(jì)算受力校核了。這個(gè)定位功能是通過(guò)驅(qū)動(dòng)卡輪的電機(jī)與沖裁的電機(jī)一起協(xié)調(diào)所完成的。旋轉(zhuǎn)一整周，將有4排(8個(gè))瓶蓋經(jīng)過(guò)特型齒輪，往前推進(jìn)，周而復(fù)始。每旋轉(zhuǎn)90176。其外形和工作原理如圖37所示。還有一個(gè)問(wèn)題就會(huì)后面的加工必須要有一個(gè)準(zhǔn)確的定位，這樣沖裁出來(lái)的鋁箔片才會(huì)準(zhǔn)確掉入瓶蓋中。因?yàn)槠可w是塑料的，并且軌道是金屬材料的，摩擦力將會(huì)比較小，這樣瓶蓋就會(huì)前進(jìn)一段路程。從圖中就可以看出，瓶蓋的排列形式。并且本課題研究的是雙排式的進(jìn)蓋機(jī)構(gòu)，于是，送蓋的軌道就有了簡(jiǎn)單的初始模型，其大致的瓶蓋前進(jìn)的過(guò)程示意圖如圖36所示。作為中間機(jī)構(gòu)，它又必須為后面的加工提供穩(wěn)定的工作環(huán)境。 圖35電磁鐵通電時(shí)瓶蓋的受力分析由此得到瓶蓋的受力方程組為： 瓶蓋在滑道上的運(yùn)動(dòng)分析：在彈簧的作用力下，滑道以加速度向右上方運(yùn)動(dòng)時(shí)，也帶動(dòng)瓶蓋向上運(yùn)動(dòng)，而在電場(chǎng)力的吸引下，滑道以加速度向左下方加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，瓶蓋在慣性力的作品用下脫離滑道，繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)（即做瞬時(shí)微小的向前跳躍）。 圖34 電磁鐵斷電時(shí)瓶蓋的受力情況由此可得瓶蓋的受力平衡方程組為：式中m——瓶蓋的質(zhì)量 a1——滑道的加速度 ——滑道的振動(dòng)升角或瓶蓋的拋射角 ——滑道的升角 F——瓶蓋與滑道之間的摩擦力μ——摩擦系數(shù)N——滑道對(duì)瓶蓋的反作用力電磁鐵通電時(shí)瓶蓋的受力分析：當(dāng)電磁鐵通電時(shí)，滑道在電磁力的作用下，以加速度向左下方運(yùn)動(dòng)。另外，“受力和運(yùn)動(dòng)分析”是只截取一小段滑道進(jìn)行的。 圖33 螺旋形供蓋上的“E”形缺口從圖中很明顯可