【正文】 的定向機構(gòu)抓取工件的某些表面，如孔、凹槽等，使之從成堆的雜亂工件中分離出來并定向排列。 ? 用槽隙定向的料斗裝置 在這種料斗中，用專門的定向機構(gòu)攪動工件 ，使工件在不停的運動中落進溝槽成縫隙實現(xiàn)定向。這一類料斗的應(yīng)用范圍較廣，可用于螺釘、螺帽、片狀、圓環(huán)以及各種帶頭部的工件。這種定向機構(gòu)大多系作連續(xù)的回轉(zhuǎn)運動。 兩種方案的比較選擇 本裝配機用的軸承外圈有兩個顯著特點： ① 形狀為碗形； ② 軸線上重心偏移。 方案一：采用抓取法定向的料斗裝置。裝著銷 4 的鏈帶 1，在連續(xù)運動時，堆放在料斗 3 中的工件被銷子 4 掛住后再被鏈帶向上，然后順次進入輸料槽 5。所以此結(jié)構(gòu)正好可以實現(xiàn)軸承外圈的定向。其簡圖如圖 37。由于推板頂面是一個傾斜面，所以定位正確的工件被推倒一定高度，即超過出料口時，工件便順著輸料道輸出到裝配位置。由于本機構(gòu)對其導(dǎo)向精度不做要求，因此在加工時不要苛求。但其整個結(jié)構(gòu)較大，比較適合于大型的機器。其三，當(dāng)輸料道中裝滿工件時，由鏈帶上行的工件將無處貯存。 而方案二整個機構(gòu)比較簡單，巧妙的設(shè)計推板的形式后，它能簡便并準(zhǔn)確的給工件定向，大大簡化了整個判斷控制過程。當(dāng)輸料道中裝滿工件時，在推板上準(zhǔn)備到輸料道中的工件，可以隨著推板一起下行，再回到料斗中，不需另加任何裝置，因而簡化了結(jié)構(gòu)。另外，方案二側(cè)邊刮板式料斗裝置的驅(qū)動機構(gòu)采用曲柄 滑塊機構(gòu)，為了盡可能 18 增大其行程，減小其結(jié)構(gòu)，采用對心曲柄滑塊結(jié)構(gòu)，其示意簡圖如圖38： ： 圖 38 對心曲柄滑塊上料機構(gòu)簡圖 裝配和卸料裝置 裝配工藝過程是機械制造過程中必不可少的一環(huán)。使裝配過程實現(xiàn)自動化，不僅可以使工人從繁重的體力勞動中解放出來，而且是進一步實現(xiàn)生產(chǎn)過程綜合自動化的重要組成部分。本裝配機裝 19 配裝置和卸料裝置由設(shè)計者設(shè)計為一體。當(dāng)滾針由滾針的上料機構(gòu)輸送過來后，軸4 旋轉(zhuǎn)一周后，每個齒形槽中裝有一滾針。彈性擋塊 2 形狀如圖示。當(dāng)滾針完全裝入軸承后，推套 5 繼續(xù)前行，由于擋塊 2 是斜面形狀的，軸承前行時壓著擋塊，使之縮入“ U”形塊 1 內(nèi)，軸承被推出“ U”形塊，掉入“ U”形塊 1 左邊的下料道中，完成整個裝配和卸料過程。在裝配完成后，推套推著滾針和軸承前行，當(dāng)它壓在擋塊 2 并且完全推過擋塊 2 之后，擋塊在彈簧力作用下隨即推出復(fù)位，把裝配好的軸承擋在左邊，當(dāng)推套回退時，軸承也不會隨著退回。這樣就大大降低其下 料速度（由滾動轉(zhuǎn)化為滑動），且開口朝上，此狀態(tài)有利于保護裝配完的滾針。 凸輪機構(gòu) 兩種方案的比較選擇 在各種機械中，特別是自動機械中，廣泛的應(yīng)用各種類型的凸輪機構(gòu)。 本裝配機中，推套的運動為往復(fù)直線運動。因本裝配機推套的運動和動力的輸入為都是豎直平面內(nèi)，所以有兩種設(shè)計方案。動力輸入方 式選用一對錐齒輪傳動，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖 310： 21 圖 310 方案一簡圖 其工作原理為：動力由軸 1 輸入，通過錐齒輪傳給軸 2，然后帶動凸輪轉(zhuǎn)動，推動滾子擺動，通過鉸支點的杠桿作用，帶動推套左右擺動，從而實現(xiàn)裝配。其示意簡圖如圖 311： 22 圖 311 方案二簡圖 其工作原理為：由于凸輪形狀為圓柱凸輪，它很好的解決了動力輸入的問題。另一方面，擺桿也繞著鉸接點擺動，帶動推套左右直線運動。方案一采用平面凸輪機構(gòu)，動力輸入采用一對錐齒輪。所以采用方案二。通常推桿的運動規(guī)律有等速運動、等加速等減速運動、簡諧運動和正弦加速度運動等。則推程時推桿的運動方程式為： S=h?δ/δ0 V=h?ω/δ0 a=0 回程時基本相似，不再重復(fù)。 24 圖 312 等速運動線圖 則擺桿在推程和回程時運動速度是恒定的，比較平穩(wěn)。但由加速度圖線可知，在運動開始和終止的瞬間，速度有突變，所以這時推桿的加速度在理論上由零值突變?yōu)闊o窮大，致使凸桿突然產(chǎn)生非常大的慣性力，因而使凸輪機構(gòu)受到極大的沖擊，使機構(gòu)損壞的較 快。 ? 正弦加速度運動 為了使推桿的加速度按更理想的規(guī)律變化，同理可得出推桿在推程時運動方程式為： S=h[δ/δ0sin(2? δ/δ0)/2? V=hω[1cos(2? δ/δ0)] /δ0 a=2? hω2 sin(2? δ/δ0)/ δ02 其運動線圖（推程）時如圖 313 所示。而在中部分時，其速度逐漸增大，使推套在裝配前具有一定速度，這也提高了裝配效率。 綜合比較之下，選擇 ? 的運動規(guī)律。 傳動系統(tǒng)設(shè)計 通常機械傳動中典型的傳動方式有齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動、摩擦傳動等，其各自都具有自己的特點。 齒輪傳動的特點有瞬時傳動比恒定、傳動比范圍大、傳動效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、制造成本較高等。與齒輪傳動相比，鏈傳動的制造和安裝的精度要求較低；鏈齒輪受力情況較好，承載能力較大；有一定的緩沖和減振性能；中心距可大而結(jié)構(gòu)輕便。 結(jié)合本裝配機的自身特點，要求的轉(zhuǎn)速較低，所以不宜用帶傳動；另一方面，傳動中，各軸之間不要求精確的傳動比，所以不宜采用齒輪傳動。 電機的選擇 綜合觀察本裝配，其消 耗功率的地方主要有：滾針的上料機構(gòu)、軸承外圈的上料機構(gòu)、裝配和卸料機構(gòu)、凸輪機構(gòu)?？纱篌w估算如下：設(shè)每只軸承外圈的質(zhì)量為，在此機構(gòu)中，推塊的行程為 100mm，推塊每上升一次最多可攜 28 帶三只，則推塊在一次行程中所做的功為： w = mg h = ? 3? 10? = (J) 由于前面已要求裝針數(shù) 量為每分鐘十只左右，所以此軸的轉(zhuǎn)速估計為 n = 10r/min，則推塊消耗的功率為： P = ? 10/60 = (w) 為了增大其安全系數(shù)，所得功率值可乘以一安全系數(shù) 5，得其功率值為 P = ，則此功率值可以假定為其他三個機構(gòu)各自所消耗之功率，則整個裝配機所消耗的功率為： P 總 = 4? = 2w 選擇電機時，只要電動功率滿足機器所能消耗的功率即可，因此，電機選為 Y8014 型， 滿載功率為 ，滿載時電機轉(zhuǎn)速為 1440r/min。綜合考慮之下，減速器選擇擺線針輪減速器（ JB298281）。機型號為 15，傳動比為43，輸入功率為 ，輸入轉(zhuǎn)速為 1500r/min。共有四條鏈和四對鏈輪需進行設(shè)計。預(yù)期假設(shè)裝配軸轉(zhuǎn)速為 25r/min，則傳動比 i = 35/25 = 。 ② 鏈條節(jié)距 P 由于本裝配機實際消耗功率較低，再之小鏈輪轉(zhuǎn)速也較低，由圖2222（見機械設(shè)計手冊第 3 冊）選得節(jié)距 P 為 08A,即 P = 。 ④ 初定中心距 a0 由于結(jié)構(gòu)上有限 制，暫取 a0 = 12P。/Z1)=(180176。/Z)]= [+ctg(180176。/Z) =? ctg(180176。/27)= 31 齒頂圓直徑 da =[+ctg(180176。而凸輪軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)就完成一個裝配過程，所以凸輪軸的轉(zhuǎn)速為10 r/min 左右。軸承外圈上料機構(gòu)推塊寬度大約為軸承直徑之 3 倍，它的軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，推塊就完成一個工作循環(huán)，所以此軸轉(zhuǎn)速 10 r/min 左右即可。 則滾針上料機構(gòu)軸的轉(zhuǎn)速為： n2 = n1/i = 25/2 = ① 鏈輪齒數(shù) 小鏈輪齒數(shù)，為了滿足結(jié)構(gòu)要求和不使小鏈輪根切，選擇 Z1 = 15，則大鏈輪齒數(shù) Z2 = 30。 ④ 初定中心距 a0 由于受到結(jié)構(gòu)限制，初定中心距為 a0 = 16P。/Z1)=(180176。/Z1)] = [+ctg(180176。/Z1) =? ctg(180176。不同點在于鏈長和鏈速。 ? 凸輪軸和軸承外圈上料機構(gòu)軸的鏈傳動設(shè)計 此兩軸之間的傳動比為 1；根據(jù)前述可取 Z1 = Z2 = 15， 34 兩鏈輪結(jié)構(gòu)同前述。由估算結(jié)果可知，本裝配機所消耗功率很小，各傳動軸直徑取在 Φ20左右，足夠用，所以其強度校驗部分可省略。 所以此傳動方案切實可行。主要有以下幾方面： “ U”形塊的調(diào)整 “ U”形塊的作用是托著軸承外圈在其上進行裝配和卸料。假設(shè)“ U”形塊的中心線與裝配軸的中心線不同心時，滾針就很難順利的進行裝配。 滑動軸承的調(diào)整 在機器的安裝過程中，滑動軸承的一端和軸肩接觸，起到限制軸軸向竄動的作用，滑動軸承工作時，軸承是固定不動的，軸在其中轉(zhuǎn)動，所以如果軸承一端和軸肩之間的間隙過小，則軸在轉(zhuǎn)動時勢必受很大的摩擦阻力，增加不必的功率消耗。所以兩者之間的間隙必須做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 機器的使用 在機器啟動之后，由工人定時向滾針料斗和軸承外圈料斗中分別裝入滾針和軸承外圈即可，還需工人定時將裝配好的軸承取走入庫。 機器的維護 機器在使用過程中需要定期進行修檢，若發(fā)現(xiàn)問題馬上解決。鏈條在工作時因其工作速度較低，需采用油刷或油壺人工定期潤滑，以增長鏈輪和鏈條的工作壽命。 最后，各鉸鏈連接部分也要由人工定期注油潤滑。 38 工步 2：銑平面二 ， 去掉 1mm加工余量 。 工步 4：銑另一側(cè)平面 44mm? 32mm，去掉 1mm 加工余量，工序圖同理。 工步 6：銑另一 側(cè)平面 88mm? 32mm，去掉 1mm 加工余量，工序圖同理。 機床：臥式銑床 夾具：專用銑夾具 刀具：仿形銑刀 工序四：銑兩端開口槽 5mm? 10mm 40 機床：立式銑床 夾具：專用銑夾具 刀具：圓柱銑刀 工序五：加工孔 Φ 12mm 工步 1： 鉆孔 Φ 11mm 機床：搖臂鉆床 夾具：專用鉆夾具 刀具：麻花鉆 41 工步 2：擴孔Φ 機床：搖臂鉆床 夾具：專用鉆夾具 刀具：擴孔鉆 工序圖同上。 42 結(jié) 論 本 自動 裝配 機 系統(tǒng)采用五大機構(gòu)：滾針的自動上料機構(gòu)，軸承外圈的上料機構(gòu)，裝配和卸料裝置，凸輪機構(gòu)，傳動系統(tǒng)。 整個裝配系統(tǒng)采用臥式裝針方式，軸承外圈采用直立狀態(tài)，開口端正對滾針進給端，滾針采用橫向進給方式，即采用一特殊裝配裝置使?jié)L針安排成圓周均布狀態(tài)，其圓周直徑和軸承外圈內(nèi)壁直徑相同，然后采用一推套把滾針推入軸承內(nèi)，滾針只需排入軸承內(nèi)壁即可，從而完成整個裝配過程。 由于本系統(tǒng)所需轉(zhuǎn)速低，各軸之間傳動比要求低，所以采用鏈傳動，并且結(jié)構(gòu)簡單緊湊，對本系統(tǒng)特別適用。 綜上，此滾針軸承自動裝針機原理可行，實際實用。 43 致 謝 為期兩個月的畢業(yè)設(shè)計終于結(jié)束了，整個設(shè)計過程是對以往我們所學(xué)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的復(fù)習(xí)、鞏固和提高，是以后從事科研工作的一次預(yù)演，對以后的從事實際的生產(chǎn)工作大有益處。從老師的言傳身教中，我也 深深欽佩老師的嚴(yán)謹治學(xué)的態(tài)度，在此深表感謝。 44 參考文獻 1 [英 ] ， .自動裝配圖集 —— 料斗進給裝置與控制系統(tǒng) .上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 2 [英 ] ， .自動裝配圖集 —— 傳送機構(gòu) .上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社， 3 [英 ] ， .自動裝配圖集 —— 定向機構(gòu)與擒縱 裝置 . 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 4 [英 ] ， .自動裝配圖集 —— 工件移置機構(gòu) .上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 5 華中工學(xué)院機械制造教研室 .機床自動化與自動線 .北京：機械工業(yè)出版社， 6 工業(yè)機械手圖冊 .北京：機械工業(yè)出版社， 1978 7 侯洪生 .機械工程圖學(xué) .北京：科學(xué)出版社， 8 秦榮榮 .機械原理 .長春 ： 吉林科學(xué)技術(shù)出版社， 9 寇尊權(quán) .機械設(shè)計課程設(shè)計 .長春 ： 吉林科學(xué)技術(shù)出版社， 10 周世學(xué) .機械制造工藝與夾具 .北京：北京理工大學(xué)出版社， 11 李云 .機械制造工藝及設(shè)備設(shè)計指導(dǎo)手冊 .北京：機械工業(yè)出版社， 12 Visual Basic 程序設(shè)計 .崔武子 .北京：清華大學(xué)出版社， 13 譚慶昌 .機械設(shè)計 .長春 ：吉林科學(xué)技術(shù)出版社， 2021. 14 于駿一，鄒青 .機械制造技術(shù)基礎(chǔ) .北京：機械工業(yè)出版社， 2021. 15 機械設(shè)計手冊聯(lián)合編寫組 .機械設(shè)計手冊 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1982. 16 Techniques in automated assembling— the state of the art， 12th June 1985， The Bowater Conference Centre， Knightsbridge， London， UK 17 An automated assembly system for a microassembly station ，Computers in Industry， Volume 38， Issue 2， March 1999， Pages 93102 ，A. 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