【正文】 接近開關(guān)就有一個(gè)檢測(cè)信號(hào)，可編程控制器接收輸入信號(hào) X007 并進(jìn)行處理，這時(shí)機(jī)械手位于無桿氣缸行程的中位，即 X010 處于接通位置，并且用于測(cè)頂推6 / 50氣缸有無提升動(dòng)作的接近開關(guān)亦有檢測(cè)信號(hào)，即 X011 處于接通狀態(tài)。當(dāng)無桿氣缸向右移動(dòng)到一定位置后，位于右極限的接近開關(guān)產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào) X014。無桿氣缸停止后，經(jīng)過一個(gè)短暫的延時(shí)時(shí)間，可編程控制器就會(huì)斷開 Y004，使機(jī)械手收縮，完成工件的抓取動(dòng)作。再經(jīng)過一個(gè)短暫的延時(shí)時(shí)間，可編程控制器就產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào) Y006，使無桿氣桿帶著頂推氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸、機(jī)械手和工件一起向左運(yùn)動(dòng)。然后可編程控制器產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào) Y017，使旋轉(zhuǎn)氣缸完成機(jī)械手和工件的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。位于左極限的接近開關(guān)與可編程控制器的輸入 X013 相連，可編程控制器接收到這一信號(hào)后，就會(huì)產(chǎn)生輸出信號(hào) Y004，使機(jī)械手打開，完成工件釋放的動(dòng)作。若檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)到有工件等運(yùn)離，那么自動(dòng)模擬焊接設(shè)備將繼續(xù)進(jìn)行運(yùn)輸動(dòng)作。當(dāng)輸入信號(hào) X007 呈現(xiàn)接通狀態(tài)時(shí)，即使兩個(gè)工作點(diǎn)有工件加工完待推離，負(fù)責(zé)推料的氣缸也不動(dòng)作，一直到 X007 斷開時(shí)，才動(dòng)作。同理，按下停止按鈕后，自動(dòng)模擬焊接設(shè)備亦一再運(yùn)行。此外，按下開始按鈕后，若頂推氣缸、機(jī)械手等不在中位，那么將進(jìn)行一個(gè)回復(fù)動(dòng)作，使頂推氣缸、機(jī)械手等位于中位。加上可編程控制器總的控制作用，使自動(dòng)模擬焊接設(shè)備能完成手動(dòng)送料，自動(dòng)分配焊接機(jī)焊接，加工完畢后自動(dòng)運(yùn)離的一系列動(dòng)作。第一，壓縮空氣從貯氣罐內(nèi)出來到達(dá)氣缸推動(dòng)活塞前要經(jīng)過管道、閥。第二，存在著較大的噪音，應(yīng)采用消聲器將其減弱。通過對(duì)其從部分動(dòng)作到整體動(dòng)作的編程練習(xí)，可基本掌握可編程控制器的基本編程方法及能編寫一些簡單實(shí)用的程序。7 / 50參考文獻(xiàn)[1] 彭侃,，鐘肇新．可編程控制器原理及應(yīng)用．華南理工大學(xué)出版，2022 年 1 月第 2 版[2] 譚建榮，張樹有．圖學(xué)基礎(chǔ)教程．高等教育出版社，1999 年 10 月第 1 版[3] 邵明，謝存禧．機(jī)電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)．機(jī)械工業(yè)出版社，1999 年 10 月第 1 版[4] 鄭堤，唐可洪．機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)．機(jī)械工業(yè)出版社，2022 年 1 月第 1 版[5] 帕使用 Pro/Engineer 軟件設(shè)計(jì)出塑件三維實(shí)體，然后使用 Pro/E 中的模具模塊生成模具的凸模板和凹模板三維實(shí)體圖。再通過考慮其他因素選擇注射機(jī)和設(shè)計(jì)出導(dǎo)柱、頂桿等其他零件，最 終設(shè)計(jì) 出一副完整的塑料注射模具。塑料成型是生產(chǎn)塑料制件最常用的制造方法。有很大的市場(chǎng)需求和良好的發(fā)展前景。通過明確制品的幾何形狀和使用要求；計(jì)算制品的體積，重量及確定成型總體方案明確注射成型機(jī)的型號(hào)和規(guī)格；檢查制品的工藝性，以確定制品的各個(gè)細(xì)小部分均符合注射成型的工藝條件。該方法適用于形狀復(fù)雜部件的批量生產(chǎn)，是重要的加工方法之一，有效地利用這個(gè)成型方法的關(guān)鍵在于模具。本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)所涉及到的原料為熱塑性塑料，而該種塑料所具有的工藝性能又包括：收縮率、流動(dòng)性、結(jié)晶性、吸濕性等幾個(gè)方面的內(nèi)容。并合理布局型腔數(shù)目并選擇成型零件的分型面。在分型面的設(shè)計(jì)上要考慮：要便于脫模、保證成型零件的質(zhì)量和表面質(zhì)量、要使成型零件便于加工同時(shí)要有利于排氣和防止溢料。它的作用是將熔體平穩(wěn)地引入模具型腔，并在填充和固化定型過程中，將型腔內(nèi)氣體順利排出，且將壓力傳遞到型腔各個(gè)部位，以獲得組織致密，外形清晰，表面光潔和尺寸穩(wěn)定的塑件。而澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)又包括主澆道、分澆道和澆口的設(shè)計(jì)。冷卻介質(zhì)有冷卻水和壓縮空氣，現(xiàn)在普遍用的是冷卻水。用水冷卻在模具型腔周圍或型腔內(nèi)開設(shè)冷卻水通道，利用循環(huán)水將熱量帶走，維持恒溫。為了簡便起見，冷卻水道的直徑采用國標(biāo)中的 φ5，通過試模，若直徑小了，再對(duì)冷卻水道的直徑進(jìn)行擴(kuò)大。同時(shí)要保證塑件不因頂出而變形或損壞，保證塑件良好的外觀頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)工作可靠，動(dòng)作靈活，制造方便，更換容易，且本身具有足夠的強(qiáng)度和剛度。選擇的截面形狀為圓形，優(yōu)點(diǎn)是它加工、更換都很方便，脫模效果好等。第九章 模架的選擇為了滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要和提高生產(chǎn)效率，縮短制造周期，標(biāo)準(zhǔn)模架成為首選。進(jìn)過合理的計(jì)算，所選用模具中的凹模、支撐板及推板的強(qiáng)度均滿足強(qiáng)度要求，達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。塑料擠塑模與注射模優(yōu)化設(shè)計(jì)2022[2].許發(fā)樾主編北京機(jī)械工業(yè)出版社Pro/E 模具設(shè)計(jì)2022[4].林清安編著清華大學(xué)出版社陳格編福建科學(xué)技術(shù)出版社模具制造手冊(cè)2022 13 / 50閥體蠟?zāi)Ｄ＞咴O(shè)計(jì)作者：林瑞永 指導(dǎo)教師：趙恒義（寧波大學(xué) 工學(xué)院，浙江 寧波 315211）摘要：熔模鑄造又稱為失蠟鑄造，它的產(chǎn)品精密、復(fù) 雜、接近于零件最后形狀，可不加工或很少加工就直接使用，是一種近凈形成形的先進(jìn)工藝。關(guān)鍵詞：模具 熔模鑄造 閥體 型芯 型體1 引 言現(xiàn)代產(chǎn)品生產(chǎn)中，模具由于其加工效率高、互換性好、節(jié)約原材料，所以得到了很廣泛的應(yīng)用。世界上許多國家，特別是一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家都非常重視模具技術(shù)的開發(fā)，大力發(fā)展模具工業(yè)，積極采用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，提高模具制造水平，已經(jīng)取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。閥體是常用的一種零件，設(shè)計(jì)其蠟?zāi)Ｄ＞哂休^大的實(shí)際意義。先分析閥體的結(jié)構(gòu)，用PRO/E 畫出立體圖，做模具設(shè)計(jì)，再在 AutoCAD 中進(jìn)行修整。熔模鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性是指，從熔模鑄造生產(chǎn)工藝角度出發(fā)，對(duì)零件結(jié)構(gòu)提出的要求。本設(shè)計(jì)的閥體是個(gè)三通閥體，見圖 1。在整個(gè)鑄件圖 1 鑄件成品立體圖14 / 50中，沒有工藝?yán)呓Y(jié)構(gòu)和鑄孔鑄槽結(jié)構(gòu)。熔模鑄件的內(nèi)腔螺紋孔，因?yàn)橛信浜弦蟮模什捎脵C(jī)械加工成形，鑄件上所有的通孔和螺紋孔也都是由機(jī)加工得到的，而非直接鑄造出來，這大大降低了鑄件鑄造難度。本鑄件最大高度為 185mm，我們可以查出熔模鑄件加工余量，在 180~260 之間的加工余量為2mm[2]，考慮到各加工因素，將鑄件各配合面的加工余量設(shè)為 3mm,其余的加工余量為 2mm。曾有人將這三方面的影響分別考慮，然后疊加并用下式表示： [3] 321K??式中 K——總收縮率； K1——合金的收縮率； K2——模料的收縮率； K1——型殼的膨脹和變形但是，實(shí)踐證明這種計(jì)算方法不全面。在本閥體設(shè)計(jì)中，采用低溫模料，涂料為水玻璃硅石粉，多層型殼。在設(shè)計(jì)中，型體內(nèi)腔所有尺寸都要進(jìn)行收縮補(bǔ)償，其補(bǔ)償量為： 其中：a ——補(bǔ)償量 L——內(nèi)腔尺寸；在設(shè)計(jì)過程中，為求計(jì)算簡便，??la量進(jìn)行簡化計(jì)算： ，其結(jié)果與上式結(jié)構(gòu)并沒有多大區(qū)別。為了得到優(yōu)質(zhì)的熔模，必須要選擇合適的模料。制模材料在以下幾個(gè)方面要滿足一定的要求：熔點(diǎn)、熱穩(wěn)定性、流動(dòng)性、收縮率、強(qiáng)度、焊接性、涂掛性和灰分 [3]。提高石蠟含量，可使模料的強(qiáng)度增加，并能防止產(chǎn)生裂紋，但模料的熱穩(wěn)定性降低。除模料配比外，石蠟熔點(diǎn)亦影響石蠟—硬脂酸模料的性能。本設(shè)計(jì)采用 1：1 的石蠟—硬脂酸模料。壓型型腔的尺寸精度和表面粗糙度直接影響易熔模的尺寸精度和表面粗糙度，壓型的結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)易熔模的生產(chǎn)效率和壓型制造成本產(chǎn)生影響。壓型要滿足以下要求： [2] 保證制出的熔模能達(dá)到要求的尺寸精度和表面粗糙度；裝拆方便、輕巧、耐用，便于起模；壓型各個(gè)零件均應(yīng)加工方便、經(jīng)濟(jì)、合理；小件一型多腔以提高熔模生圖 2 鑄件的工藝圖（細(xì)剖面都是待加工余量）表 1 石蠟—硬脂酸模料（1：1）的性能檢 測(cè) 項(xiàng) 目 單 位 性 能 指 標(biāo)熔 點(diǎn) ℃ 50—51熱穩(wěn)定性 ℃ 31收縮率（自由澆注） % 抗拉強(qiáng)度 公斤 /厘米2流 動(dòng) 性 毫 米 表面硬度 毫 米 涂 掛 性 毫 米 焊 接 性 公斤 /厘米2灰 分 % 15 / 50產(chǎn)率。本閥體的生產(chǎn)批量很大，但在尺寸精度要求上不高，相比較采用機(jī)械加工壓型相對(duì)的要好一些，所有的型芯和型體都采用鋁合金制造。通過對(duì)閥體鑄件的分析，我們可以輕易確定分型面，而圖 2 就是以分型面剖掉的截面圖形。 型體設(shè)計(jì) 型體外形與壁厚在保證強(qiáng)度和剛度的前提下，為了減輕重量，便于操作，壓型壁厚盡量可能小，一般為 8~12mm[3]。厚大的鑄件，壓型厚度也可達(dá)15~20mm。小鑄件壓型用機(jī)械加工切削，也要盡量做到外形仿形于內(nèi)腔，切掉多余金屬以減輕重量。型體的壁厚盡量保持一致，保證易熔模在冷卻過程中保持一致的冷卻速度，降低因型體壁厚的影響而使熔模各部導(dǎo)熱的不同出現(xiàn)不同的收縮率，從而使熔模的精度更精確。 型體定位上下型體之間的定位面一般需要設(shè)置兩個(gè)以上定位銷才能限制其自由度，但過多的定位銷會(huì)引起過定位。在本設(shè)計(jì)中，采用 M10 的定位銷，其一在中心線上，另一個(gè)在其的右下方，距離兩側(cè)邊緣分別為 25mm和 20mm。兩型體與圓柱銷的配合原則是，上 型體與圓柱銷采用間隙配合，下型體與圓柱銷采用過盈配合。 型 體鎖緊型 體鎖緊機(jī)構(gòu)是為了在壓蠟前，將壓型所有組成塊牢固的鎖緊成一體，保證壓蠟 時(shí)不漲開，不錯(cuò)位，不跑蠟。本 設(shè)計(jì)中采用碟形螺母活節(jié)螺栓鎖緊，選擇 M8 的活節(jié)螺栓和碟形螺母 [2]，活節(jié)螺 栓的長度為 132mm，螺紋長度為 22mm。采用直徑為 Φ6mm 的圓柱銷，將活節(jié)螺 栓固定在型體上，其中圓柱銷與凸耳的配合采用過盈配合 H7/s6[6]。首先一點(diǎn)要保證型體壁厚，這是考慮到提高熔模尺寸精度；其次，由于型腔比較的深，有必要進(jìn)行工藝?yán)咴O(shè)置，否則在型體的生產(chǎn)過程中，容易產(chǎn)生裂紋、變形等缺陷。加強(qiáng)肋： [2] 防變形肋： [2]式中的 為肋設(shè)置處的鑄件2/)(~6(1???? m)8~2(??21,?厚度。2, 型芯類別構(gòu)成熔模內(nèi)部形狀的構(gòu)件叫做型芯，熔模在冷卻過程中收縮時(shí)，會(huì)把型芯緊緊的抱住，因此開型前要首先將型芯拔出。型芯可分為金屬型芯、尿素型芯、陶瓷型芯和石英玻璃型芯 [2]。 型芯分塊方案型芯的分塊在以下三種情況下采用：為了改善加工工藝性而分塊，此種分塊應(yīng)用很多；由于型芯抽取困難而分塊，如本設(shè)計(jì)中的閥體就是采用七塊分塊；有深腔的型芯，在抽取時(shí)，端部往往形成負(fù)壓，熔模在該處形成凹陷或破裂，因而必須將型芯分塊。型芯的具體分塊方案如圖 6。這種設(shè)計(jì)方案在取模的時(shí)候，圓環(huán)的五塊型芯在兩邊都可同時(shí)施力，使其更易與熔模的脫離。首先是 7型芯，其在軸方向上由銷釘來定位的，通過銷釘將型芯和上下型體的位置固定住，多出來的 32mm 是抽芯的把柄，其銷釘與型芯及上型體的配合都為間隙配合，配合關(guān)系 H8/f8 ，與下型體的配合為過盈配合，配合關(guān)系 H8/k8。2至 6型芯都固定在1型芯上。1至 6型芯組成一個(gè)整體，其由右側(cè)的銷釘孔定位在型體上，銷釘?shù)难b配關(guān)系跟 7型芯跟型體的裝配關(guān)系一樣。另外，設(shè)計(jì) 2至 6型芯時(shí)，多出一段距離，以便抽取型芯。1型芯與 2—6型芯在圓柱面上的配合面選在最大的軸徑上，1型芯其它段的軸徑依次縮小 2mm 的直徑，防止發(fā)生裝配過定位；在端面上裝配定位選在 1型芯的圓環(huán)端面上，1型芯其它的端面依次縮小 1mm。其中5型芯的兩側(cè)邊有 8 度的斜度，以方便其在取模時(shí)徑向的移動(dòng)。本設(shè)計(jì)的取模次序?yàn)椋合仁菙Q開圓螺母，再拔掉型芯與型體之間的固定銷，其次取出 1與 7型芯，再去掉兩個(gè)型體之間的定位銷，然后將 5型芯往徑向移動(dòng)，抽出 5型芯，之后依次取出 6型芯。 注蠟孔設(shè)計(jì)熔模鑄造中，注蠟孔的位置對(duì)蠟?zāi)Ｙ|(zhì)量有極大影響。圖 11 是注蠟孔的示意圖。在本次設(shè)計(jì)中，經(jīng)常發(fā)生因一個(gè)因素沒有考慮到而重新設(shè)計(jì)的情況，浪費(fèi)了很多時(shí)間，這就需要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，全面地認(rèn)真考慮每一個(gè)因素的影響；同時(shí)，對(duì)于達(dá)不到要求的設(shè)計(jì)，要反復(fù)修改，直到滿足設(shè)計(jì)要求，這就要求有堅(jiān)韌的毅力。至少讓我了解了我國熔模鑄造目前的發(fā)展?fàn)顩r，讓我明白了熔模設(shè)計(jì)的基本過程和要注意的工藝問題。但是在這過程中也發(fā)現(xiàn)了很多不足，特別是對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)的掌握力不夠，使得在做設(shè)計(jì)的過程中走了不少彎路。對(duì)于大學(xué)里學(xué)過的知識(shí)也有了一個(gè)比較全面和系統(tǒng)的回顧，在感受學(xué)業(yè)不精的同時(shí)也讓我收益非淺。 設(shè)計(jì)包括機(jī)械設(shè)計(jì)和控制設(shè)計(jì)兩大塊。在控制部分中，文章重點(diǎn)闡述了單片機(jī)的外圍電路開發(fā)、電機(jī)的控制電路設(shè)計(jì)和電源設(shè)計(jì)三大部分。本設(shè)計(jì)適用于下降法生長晶體。目前，下降法晶體生長的機(jī)構(gòu)大多是要人工操作來實(shí)現(xiàn)速度的改變，并且速度的變化范圍很小。使晶體生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，操作簡單，大大提高了生產(chǎn)效率。2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（總裝圖參見附錄二） 結(jié)構(gòu)方案的比較與選擇設(shè)計(jì)要求的速度變化范圍為 ～100mm/24h，變化范圍比較大，因此下降采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于速度變化范圍比較大同時(shí)速度非常低，因此設(shè)計(jì)要求的傳動(dòng)比非常大（通過計(jì)算，傳動(dòng)比在 30000 左右） ，對(duì)于一般的減速機(jī)構(gòu)達(dá)到這樣大的減速比比較困難。上升部分由于沒有精度和速度要求，可以選用單相交流電動(dòng)機(jī)，以節(jié)約設(shè)計(jì)成本。名稱（編號(hào)） 參考圖 傳動(dòng)比 特點(diǎn)絲杠—蝸桿式（方案一） 圖 a蝸桿：10～40 最大可達(dá)到 80；諧波減速器可達(dá)到 2022。V 帶傳動(dòng)工作平穩(wěn)，允許線速度不超過25m/s20 / 50齒條—齒輪式（方案二） 圖 b圓柱齒輪：一般小于5 最大為 8；諧波減速器可達(dá)到 2022。齒條—錐齒輪式（方案三） 圖 c圓錐齒輪：一般為 3最大為 5；諧波減速器可達(dá)到 2022。從以上傳動(dòng)方案可知：方案一、設(shè)計(jì)較為合理，蝸桿傳動(dòng)比較大能適合設(shè)計(jì)需要的低速要求，并且結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，雖然傳動(dòng)效率不高，但仍然可以滿足設(shè)計(jì)的小功率要求；并且滑動(dòng)絲杠有很好的自鎖性能，能夠保證設(shè)計(jì)的精度要求。方案二、由于采用齒輪傳動(dòng)來達(dá)到減速要求，其減速比不如方案一中的蝸桿傳動(dòng)；并且齒條不能自鎖對(duì)于設(shè)計(jì)精度會(huì)產(chǎn)生影響。綜上