軸承襯套的安裝裝置PAGEIPAGE摘要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是完成軸承襯套自動(dòng)化裝配機(jī)的設(shè)計(jì)。首先對(duì)軸承襯套自動(dòng)化裝配機(jī)做了簡(jiǎn)單的介紹；接著分析了軸承襯套自動(dòng)化裝配機(jī)的選型原則及計(jì)算方法；然后根據(jù)這些設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與計(jì)算選型方法按照給定參數(shù)要求進(jìn)行選型設(shè)計(jì)；接著對(duì)所設(shè)計(jì)的裝配機(jī)各主要零部件進(jìn)行了校核。軸承襯套自動(dòng)化裝配機(jī)由四個(gè)主要部件組成：輸送機(jī)構(gòu)；氣缸推動(dòng)工作臺(tái)的水平運(yùn)動(dòng)等。軸承座定位機(jī)構(gòu)；包括有導(dǎo)向氣缸的伸縮運(yùn)動(dòng)，壓力氣缸的上下運(yùn)動(dòng)等。自動(dòng)下料機(jī)構(gòu)；包括軸襯襯套的滑落運(yùn)動(dòng)及控制其下落的分配器伸縮運(yùn)動(dòng)。裝配機(jī)構(gòu)；包括壓入氣缸的伸縮運(yùn)動(dòng)。通過PLC控制實(shí)現(xiàn)裝置的順序運(yùn)行。最后，提出了軸承襯套自動(dòng)化裝配機(jī)設(shè)計(jì)過程中存在的不足，以便于今后設(shè)計(jì)的改進(jìn)。本次軸承襯套自動(dòng)化裝配機(jī)的設(shè)計(jì)代表了設(shè)計(jì)的一般過程，對(duì)今后的選型設(shè)計(jì)工作有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：襯套，自動(dòng)裝配，氣壓傳動(dòng)

AbstractThedesigniscompletedforgraduationbearingbushautomatedassemblymachinedesign.Firstly,bearingbushautomatedassemblymachineisintroduced.Secondly,thebearingbushautomatedassemblymachineselectionprincipleandmethodofcalculationareanalyzed.Thencalculationbasedonthesedesigncriteriaandselectionmethodofparametersinaccordancewiththerequirementsofagiventypedesignaredone.Thendesignedmachineonthemaincomponentsarechecked.Bearingbushautomatedassemblymachineconsistsoffourmaincomponents:Transportagencies;cylinderpushtableofhorizontalmovement.Bearingseatpositioning;includingtheSteeringcylindertelescopicmovement,movementupanddownofthepressurecylinder.Automaticfeedmechanism;includesbushingsplittertelescopicmovementoftheslidingmovementandcontroltheirfate.Assemblybodies;includestelescopicmovementpressedintothecylinder.RunbyPLCcontroldeviceorder.Finally,thedeficienciesofthebearingbushautomatedassemblymachinedesignprocessproposed,inordertofacilitatethefuturedesignimprovements.Thebearingbushingdesignofautomatedassemblymachinerepresentsofthegeneralprocessofdesign,selectionofdesignworkonthefutureofsomereferencevalue.Keywords:bush,autoassembly,hydraulictransmission目錄TOC\o"1-4"\h\z\u第一章緒論 11.1設(shè)計(jì)解決的問題 11.2設(shè)計(jì)時(shí)注意的問題 11.3軸承襯套自動(dòng)化裝配機(jī)的應(yīng)用 21.4軸承襯套自動(dòng)化裝配機(jī)的特點(diǎn) 21.5軸承襯套自動(dòng)化裝配機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 21.6軸承襯套自動(dòng)化裝配機(jī)的工作原理 4第二章總體方案的確定 52.1設(shè)計(jì)內(nèi)容 52.2設(shè)計(jì)方案的構(gòu)想 5第三章總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 113.1襯套裝配摩擦力計(jì)算 113.2預(yù)設(shè)導(dǎo)引缸型號(hào)及推力 123.3頂出缸的推力計(jì)算及選型 133.4夾緊缸推力計(jì)算及型號(hào)選用 133.5驅(qū)動(dòng)缸推力計(jì)算及型號(hào)選用 153.6分配器缸推力計(jì)算及型號(hào)選用 153.7銷軸強(qiáng)度校核 163.8活塞桿穩(wěn)定性校核 163.9支架強(qiáng)度校核173.10V型塊的設(shè)計(jì)與計(jì)算 20第四章氣壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 214.1設(shè)計(jì)要求 214.2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 224.3氣壓元件的計(jì)算與選擇 224.4擬定氣壓原理圖 26第五章PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 275.1控制方案的確定 275.2控制程序的設(shè)計(jì) 29第六章結(jié)論 356.1設(shè)計(jì)的主要成果 356.2存在的主要問題 356.3進(jìn)一步研究的建議 35參考文獻(xiàn) 37致謝 38附錄圖紙列表 39第一章緒論軸承襯套主要起著替代軸的磨損，另外也有支撐軸運(yùn)轉(zhuǎn)，減摩擦磨損，減振的作用。在如今機(jī)械生產(chǎn)的組裝工作中經(jīng)常需要進(jìn)行襯套的裝配，傳統(tǒng)技術(shù)在裝配時(shí)是用木板墊在襯套上，用錘子敲擊，將襯套擠入孔中。這樣容易使襯套邊緣變形，而且在裝配時(shí)必須翻轉(zhuǎn)工件，如此一來，就使得裝配質(zhì)量差，速度慢，工作強(qiáng)度大，嚴(yán)重影響了裝配的最終質(zhì)量。這就需要我們找到一種操作簡(jiǎn)單，方便快捷并且適應(yīng)性強(qiáng)的裝置來取代傳統(tǒng)的軸承襯套裝配方法，從而提高裝配質(zhì)量和工作效率。軸承襯套的裝配裝置具有機(jī)電一體化技術(shù)的特點(diǎn)，是很好的機(jī)械電子工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。此題能夠培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)的能力，利用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)電一體化，控制等方面綜合分析能力。1.1設(shè)計(jì)解決的問題熟悉軸承襯套自動(dòng)化裝配機(jī)各部分的功能與作用，對(duì)主要液壓部件進(jìn)行選型設(shè)計(jì)與計(jì)算，和主要受力元件的強(qiáng)度校核，解決在實(shí)際使用中容易出現(xiàn)的問題，并進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)任務(wù)是將材料為鋁基軸承合金的襯套裝入軸承座內(nèi)，配合為，襯套裝入速度為3個(gè)/分，要求能完成自動(dòng)上料、軸承座自動(dòng)定位和夾緊。軸承襯套主要起著替代軸的磨損，另外也有支撐軸運(yùn)轉(zhuǎn)，減摩擦磨損，減振的作用。在如今機(jī)械生產(chǎn)的組裝工作中經(jīng)常需要進(jìn)行襯套的裝配，傳統(tǒng)技術(shù)在裝配時(shí)是用木板墊在襯套上，用錘子敲擊，將襯套擠入孔中。這樣容易使襯套邊緣變形，而且在裝配時(shí)必須翻轉(zhuǎn)工件，如此一來，就使得裝配質(zhì)量差，速度慢，工作強(qiáng)度大，嚴(yán)重影響了裝配的最終質(zhì)量。這就需要我們找到一種操作簡(jiǎn)單，方便快捷并且適應(yīng)性強(qiáng)的裝置來取代傳統(tǒng)的軸承襯套裝配方法，從而提高裝配質(zhì)量和工作效率。軸承襯套的裝配裝置具有機(jī)電一體化技術(shù)的特點(diǎn)，是很好的機(jī)械電子工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。此題能夠培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)的能力，利用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)電一體化，控制等方面綜合分析能力。1.2設(shè)計(jì)時(shí)注意的問題1.2.1具有足夠的推力(即推出力)在確定物料推力時(shí)，除考慮襯套被擠壓變形所產(chǎn)生的壓力外，還應(yīng)考慮在推出過程中所要克服導(dǎo)引液壓缸產(chǎn)生的逆向推力，至于襯套本身所具有的重量可以忽略不計(jì)。在工作臺(tái)被推動(dòng)時(shí)，要計(jì)算其本身外加軸承座的重量所產(chǎn)生的摩擦力，至于摩擦因數(shù)的選擇要參考平臺(tái)與導(dǎo)軌的材料和兩者間接觸表面的粗糙情況。1.2.2保證工件準(zhǔn)確定位為使軸承座和襯套在裝配時(shí)保持準(zhǔn)確的相對(duì)位置，必須根據(jù)襯套的形狀，選擇相應(yīng)的導(dǎo)向頭形狀。還有襯套放置時(shí)采用直槽導(dǎo)向，以便自動(dòng)定心。1.2.3具有足夠的強(qiáng)度和剛度比如分配器銷等細(xì)長(zhǎng)件，要充分考慮其受力情況，保證足夠的強(qiáng)度和剛度。1.3軸承襯套自動(dòng)化裝配機(jī)的應(yīng)用本次設(shè)計(jì)的軸承襯套自動(dòng)裝配機(jī)主要應(yīng)用于軸承座與軸承襯套之間的裝配。眾所周知，機(jī)械設(shè)備廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，而其傳動(dòng)軸的安裝定位很多要使用軸承座，故機(jī)械生產(chǎn)單位經(jīng)常要裝配軸承座和襯套，采用軸承襯套自動(dòng)化裝配機(jī)這種自動(dòng)化設(shè)備將其裝配效率和質(zhì)量大大提高，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，裝配便利。1.4軸承襯套自動(dòng)化裝配機(jī)的特點(diǎn)軸承襯套自動(dòng)化裝配機(jī)較于其它裝配方式，具有速度快，可靠性高，裝配質(zhì)量可靠等優(yōu)點(diǎn)。1.5軸承襯套自動(dòng)化裝配機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r軸承襯套裝配機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于建設(shè)、煤礦、交通、港口貨運(yùn)、物流、吊運(yùn)安裝工程等領(lǐng)域。目前，軸承襯套裝配機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是：速度更快，可靠性更高。傳統(tǒng)技術(shù)在裝配襯套時(shí)是用木板墊在襯套上，用錘敲擊，把襯套擠入孔內(nèi)。這樣易使襯套邊口變形，而且在裝配時(shí)必須翻轉(zhuǎn)工件，這就使得裝配質(zhì)量差、速度慢、工作強(qiáng)度大，嚴(yán)重影響整機(jī)的裝配質(zhì)量。這就需要我們找到一種操作簡(jiǎn)單，方便快捷，適應(yīng)性強(qiáng)的裝置，來提高裝配質(zhì)量和工作效率。由于應(yīng)用場(chǎng)合的不同，條件要求不同，如潤(rùn)滑與不潤(rùn)滑、永久性結(jié)合與自由結(jié)合等，故而襯套裝配時(shí)的材料和配合條件均不同，以至于裝配方式也不一而足。按襯套在裝配中的裝配關(guān)系，又可分為如下幾種裝配方法：膠粘裝配法、壓力配合裝配法、溫差裝配法（冷卻裝配法、熱脹裝配法）。膠粘裝配法：為達(dá)到強(qiáng)度要求，主要選厭氧膠，厭氧膠在含有氧氣的環(huán)境中呈液態(tài)，在金屬零件間，當(dāng)空氣被隔絕后即迅速固化，使襯套得到牢固的粘接。壓配合裝配法：這是一種利用人工錘擊或壓力機(jī)將被包容件壓入包容件的方法。如被包容件有內(nèi)孔，裝配后會(huì)產(chǎn)生收縮和變形。對(duì)內(nèi)孔尺寸有精度要求時(shí)，需預(yù)留收縮量或作重新加工。溫差裝配法：這是一種利用包容件加溫脹大，被包容件冷卻收縮，使過盈量暫時(shí)消失并有一定裝入間隙的裝配方法。（1）熱脹裝配法：把預(yù)裝的包容件，在加熱箱中緩慢加溫到某一允許的溫度，取出后迅速將被包容件裝入的一種裝配方法。用于過盈量不大的配合。（2）冷縮裝配法：將被包容件置于冷卻介質(zhì)中，使其冷卻，在無過盈量狀態(tài)下進(jìn)行裝配的一種方法。適用于包容件不宜加熱，過盈量不大的配合。（3）熱脹冷縮裝配法：將上述兩種方法并用的一種裝配方法。適用于過盈量大，形狀復(fù)雜，有較高表面質(zhì)量要求的零件。目前，最常用的一種裝配方式是壓配合裝配法，這也是最實(shí)用也是最傳統(tǒng)的一種方式。由于傳統(tǒng)的壓裝方法，存在著許多不足，所以我們?cè)谠械幕A(chǔ)要改進(jìn)動(dòng)力執(zhí)行元件，在機(jī)構(gòu)上也要做了許多改進(jìn)。無論從技術(shù)角度還是成本角度來看，液壓缸或氣缸作為執(zhí)行元件是完成直線運(yùn)動(dòng)的最佳形式。如同用電動(dòng)機(jī)來完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)一樣，它們作為線性驅(qū)動(dòng)可在空間的任意位置組建它所需要的運(yùn)動(dòng)軌跡，運(yùn)動(dòng)速度可無級(jí)調(diào)節(jié)。當(dāng)下對(duì)于研究現(xiàn)狀:產(chǎn)品品種少,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理,高新技術(shù)產(chǎn)品構(gòu)成比例低。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)達(dá)的液壓產(chǎn)品品種僅是國(guó)外的1/5,氣壓產(chǎn)品品種約是國(guó)外的1/5,1/10。在國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品中,低檔產(chǎn)品占總產(chǎn)量的70%至80%，重點(diǎn)主機(jī)和重大技術(shù)裝備配套率僅為40%。產(chǎn)品品種單一，系列化程度不高，缺少適應(yīng)主機(jī)的變型、派生和專用產(chǎn)品。因此，可供用戶選擇的范圍小，不適應(yīng)主機(jī)多樣化發(fā)展的要求。產(chǎn)品性能指標(biāo)不高,且國(guó)外的液壓,氣動(dòng)產(chǎn)品壽命比我們高,中高壓葉片泵噪音比我們低。國(guó)內(nèi)外液壓氣動(dòng)產(chǎn)品性能比較差距明顯。設(shè)計(jì)技術(shù)水平不高,缺少必要的實(shí)驗(yàn)條件,自我開發(fā)能力薄弱。還有CAD、CAT技術(shù)應(yīng)用還不普遍,產(chǎn)品設(shè)計(jì)還處于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)、靜力學(xué)設(shè)計(jì)階段。發(fā)展趨勢(shì)向高精度、高效率、數(shù)控化、柔性化、多樣化方向發(fā)展。主要要求減少溫升、減小油箱尺寸、節(jié)能。減少換向沖擊度精度的影響。簡(jiǎn)化液壓?jiǎn)?dòng)系統(tǒng)回路實(shí)現(xiàn)小型化、集成化降低成本。降低噪聲和振動(dòng)。提高工作可靠性和壽命。冶金機(jī)械,向連續(xù)化、大型化、高速化和自動(dòng)化方向發(fā)展。主要要求高精度、高響應(yīng)提高扎機(jī)板厚、板寬和板形控制精度以及連鑄液位控制精度。高可靠性。采用完善的污染控制手段,提高元件的可靠性。要求液壓電磁閥、氣動(dòng)電磁換向閥壽命達(dá)10000萬次以上。大功率化,如大型快鍛機(jī)、步進(jìn)爐、液壓剪等設(shè)備均要求高壓大流量液壓泵及閥門。廣泛采用集成化、復(fù)合化元件和系統(tǒng),減少所占空間和提高防漏性能。易維修性,實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)故障診斷。農(nóng)業(yè)機(jī)械,重點(diǎn)發(fā)展大中馬力拖拉機(jī)、聯(lián)合收貨機(jī)、農(nóng)作物深加工設(shè)備、拖拉機(jī)配套農(nóng)具等8類主機(jī)。要求提高產(chǎn)品可靠性及壽命,提高產(chǎn)品可操作性、舒適性及安全性,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多樣化和多功能性。輕工、電子、建筑等設(shè)備,主要產(chǎn)品微型小型電磁氣動(dòng)換向閥,通徑3、6、8、10mm。微型、小型氣缸,缸徑4、6、8、25、32、10、40、50mm。雙活塞氣缸,導(dǎo)向氣缸,缸徑32-100mm。無活塞桿氣缸,缸徑16-50mm,行程100-200mm,最大行程3-5m。角形大流量電磁閥,有效Cv值為1.8-50mm直動(dòng)型、內(nèi)部控制型。氣動(dòng)傳送系統(tǒng),氣動(dòng)機(jī)械手等。機(jī)電一體化是當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì),為使微型計(jì)算機(jī)、程控器能與液壓缸組成機(jī)電一體化的液壓系統(tǒng),液壓元件向低功耗、小型化和輕型化方向發(fā)展。功耗只有1W甚至0.5W的小而輕的電磁閥可與微型計(jì)算機(jī)和程控器直接連接,也可與電子元件一起安裝在印刷電路板上,通過插板接通液壓、電氣回路,構(gòu)成各種功能的控制組件。綜上所述,為適應(yīng)主機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展需要,走向21世紀(jì)的液壓、氣動(dòng)技術(shù)應(yīng)在各方面不斷向前發(fā)展,很快趕上世界先進(jìn)水平。1.6軸承襯套自動(dòng)化裝配機(jī)的工作原理首先軸承座置于工作臺(tái)上，啟動(dòng)開關(guān)，液壓缸驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)至裝配點(diǎn)，定位液壓缸運(yùn)動(dòng)使軸承座定位，導(dǎo)引缸運(yùn)動(dòng)穿過軸承座和襯套，頂出液壓缸推動(dòng)導(dǎo)引缸活塞帶著襯套往回走，實(shí)現(xiàn)襯套與軸.承座的裝配過程，接著頂出液壓缸、導(dǎo)引缸運(yùn)動(dòng)、定位液壓缸、驅(qū)動(dòng)液壓缸依次復(fù)位；更換軸承座的同時(shí)，分配器上液壓缸運(yùn)動(dòng)，將料箱中的襯套傳至V型塊上，啟動(dòng)開關(guān)復(fù)位。如此循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。圖1-1裝置的工作循環(huán)圖第二章總體方案的確定2.1設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)（1）軸承座材料為，襯套材料為鋁基軸承合金，內(nèi)徑為，外徑為。外徑與軸承座孔配合為，如圖2-1。（2）每分鐘完成個(gè)軸承襯套的安裝。（3）工作環(huán)境：室溫，室內(nèi)。圖2-1軸承座與襯套2.1.2設(shè)計(jì)要求（1）完成機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與相關(guān)計(jì)算，其結(jié)構(gòu)包括傳送機(jī)構(gòu)，軸承軸襯輸送，壓入機(jī)構(gòu)；（2）氣壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（3）PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，完成傳送，壓裝等動(dòng)作。2.2設(shè)計(jì)方案的構(gòu)想2.2.1在使用縱向施壓的軸套裝配中，兩個(gè)被裝配的元件必須同軸，這一點(diǎn)相當(dāng)重要，在這個(gè)例子中，為了達(dá)到這一點(diǎn)，采用了一個(gè)反支撐夾緊套筒固定的氣缸上，通過氣缸進(jìn)給，中心芯棒通過安裝工件到達(dá)另一邊的襯套上，這個(gè)操作可保證裝配公差，然后通過氣缸將襯套壓入到軸承中，所有這些動(dòng)作都是由氣動(dòng)完成的，包括襯套的分離，夾緊，安裝完成后，對(duì)中機(jī)構(gòu)合壓緊機(jī)構(gòu)退回，工件托架進(jìn)入到下一道工序。構(gòu)想結(jié)構(gòu)如圖2-2。圖2-2裝置的構(gòu)想結(jié)構(gòu)圖通過構(gòu)想結(jié)構(gòu)，擬定機(jī)械工序步驟如下，首先由料架1引導(dǎo)軸承襯套至連接件的V形支撐9上，位于料架一側(cè)安置2個(gè)分配驅(qū)動(dòng)氣缸7，目的是控制襯套依次進(jìn)行安裝，在連接件的V形支撐上設(shè)法安裝接近開關(guān)，使襯套下滑至V型塊上有信號(hào)感應(yīng)，通過感應(yīng)信號(hào)使工件3兩側(cè)的導(dǎo)向單元?dú)飧?伸出，在反向支撐5及V形支撐塊靠近工件邊緣安置接近開關(guān)，目的使導(dǎo)向單元8在接收信號(hào)后停止于工作位置，同時(shí)啟動(dòng)中心棒對(duì)中氣缸4及推力氣缸14，將襯套裝配至軸承上，當(dāng)推力氣缸將軸承襯套裝配完畢，位于V形支撐塊左端的接近開關(guān)將發(fā)生無觸碰信號(hào)，此時(shí)氣缸4,8,14同時(shí)復(fù)位，復(fù)位完畢后，分配器氣缸7接收信號(hào)，伸縮使第二個(gè)襯套滑落，以次循環(huán)。1414料架2.連接件（軸承軸襯）3.工件4.中心棒對(duì)中氣缸5.反向支撐和夾緊套筒6.對(duì)中頂針7.分配驅(qū)動(dòng)氣缸8.導(dǎo)向單元9.連接件的V形支撐10.分配器銷11.工件的夾緊爪12.工件托架13.滾子傳送帶14.推力氣缸圖2-3裝置的初步方案圖2.2.2通過查閱文獻(xiàn)，根據(jù)軸承襯套與軸承座的尺寸，公差配合，材料特性，計(jì)算出襯套壓入軸承座所需要的最大壓入力的大小。然后根據(jù)這個(gè)壓力的大小選擇傳動(dòng)方式，并將可采用的傳動(dòng)方式按照加工效率，生產(chǎn)成本，可靠程度等原則進(jìn)行篩選，進(jìn)一步確定傳動(dòng)方式，查閱文獻(xiàn)，再選擇相應(yīng)型號(hào)的傳動(dòng)元件，按照氣缸安裝定位要求設(shè)計(jì)支架，對(duì)支架進(jìn)行應(yīng)力分析使其滿足強(qiáng)度要求。2.2.3通過傾斜的料架，使襯套按順序能夠依次滾入襯套支架中，由分配器驅(qū)動(dòng)氣缸實(shí)現(xiàn)襯套逐個(gè)進(jìn)入工序及控制。主要設(shè)計(jì)分配器，首先須計(jì)算應(yīng)力大小，選擇適當(dāng)?shù)臍鈮涸瑢?duì)分配器軸端進(jìn)行強(qiáng)度校核，然后進(jìn)行斜料架的設(shè)計(jì)，要求允許軸襯套逐個(gè)下滑至壓入端的V型塊。大致圖如2-4,圖2-5,圖2-6所示；料架2.分配器銷圖2-4料架輸送的初步構(gòu)想圖1.料架2.連接件（軸承軸襯）3.分配器銷圖2-5送料機(jī)構(gòu)的初步設(shè)想圖圖2-6V型塊的初步設(shè)想圖2.2.4設(shè)計(jì)一水平底板，該底板上有兩個(gè)銷軸與軸承座上定位孔配合固定，當(dāng)工作臺(tái)到位時(shí)上側(cè)和左右兩側(cè)均有一個(gè)夾緊氣壓缸，伸出將它固定。定位方式通過接近開關(guān)來確定，定位精度為+/-0.5mm。具體如圖2-7。3.工件4.中心棒對(duì)中氣缸5.反向支撐和夾緊套筒6.對(duì)中頂針8.導(dǎo)向單元9.連接件的V形支撐圖2-7壓入機(jī)構(gòu)的設(shè)想圖2.2.5該氣壓系統(tǒng)主要完成軸承座與襯套的裝配，要求手工將軸承座置于工作臺(tái)上，啟動(dòng)開關(guān)，氣壓缸驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)至裝配點(diǎn)，定位氣壓缸運(yùn)動(dòng)使軸承座定位，導(dǎo)引缸運(yùn)動(dòng)穿過軸承座和襯套，頂出氣壓缸推動(dòng)導(dǎo)引缸活塞帶著襯套往回走，實(shí)現(xiàn)襯套與軸承座的裝配過程，接著頂出氣壓缸，導(dǎo)引缸運(yùn)動(dòng)，定位氣壓缸，驅(qū)動(dòng)氣壓缸依次復(fù)位，更換軸承座的同時(shí)，分配器上氣壓缸運(yùn)動(dòng)，將斜料架中的襯套傳至V型塊上，氣動(dòng)開關(guān)復(fù)位。如此循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。2.2.6P氣壓缸的控制，通過PLC編程控制電磁閥，從而控制氣壓缸運(yùn)動(dòng)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)流程如圖2-8所示。圖2-8機(jī)械運(yùn)動(dòng)的流程圖機(jī)械運(yùn)動(dòng)的定位方式選擇接近開關(guān)與光電傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)加工位置，給料結(jié)構(gòu)的信號(hào)發(fā)出，傳至PLC進(jìn)行控制。預(yù)想設(shè)置一接近開關(guān)于料架下方的V型塊中，以控制軸襯套依次進(jìn)行裝配，再設(shè)置一對(duì)光電傳感器于支撐架上，要求滿足距離觸碰工件端距離等于推進(jìn)氣缸推塊的厚度，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)氣缸的運(yùn)行及復(fù)位。具體的擬訂傳感器安裝位置如圖2-9,圖2-10所示。圖2-9接近開關(guān)位于V型塊的初步安裝位置方案1接近開關(guān)位置方案2接近開關(guān)位置圖2-10接近開關(guān)位于壓入機(jī)構(gòu)的初步位置總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1襯套裝配摩擦力計(jì)算3.1.1過盈連接的最大過盈量由參考文獻(xiàn)《機(jī)械工程材料》選取軸承座材料為HT200（灰鐵200，抗拉強(qiáng)度和塑性低，但鑄造性能和減震性能好），襯套材料為鋁基軸承合金（即正鋁A850.5，它一種含2.5%硅的鋁合金。硅可以改善鑄造性能,因?yàn)樗谶吔缂氨∧?rùn)滑條件下有良好抗咬合性,低摩擦系數(shù)及高的耐磨性。它用于重負(fù)荷場(chǎng)合,如軋機(jī)軸承,特別適合），內(nèi)徑為45，外徑為50。外徑與軸承座孔配合為。接觸表面粗糙度別為3.2和0.8。查參考文獻(xiàn)《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》知：則3.1.2裝置采用壓入裝配方式，根據(jù)參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)》知裝配后可能產(chǎn)生最大徑向壓力按參考文獻(xiàn)[6]中式（7-11a）及式（7-12），利用彈性力學(xué)求得：(3-1)式中：——被包容件（襯套）的剛性系數(shù)，；(3-2)——包容件（軸承座）的剛性系數(shù)，；(3-3)、——分別為被包容件的內(nèi)徑和包容件的外徑，；——配合的公稱直徑，；、——分別為被包容件與包容件的泊松比。對(duì)于灰鑄鐵，=，選擇；、——分別為被包容件與包容件的彈性模量，。對(duì)于材料為灰鑄鐵的包容件，；對(duì)于青銅，；、——分別為被包容件和包容件配合表面上微觀不平度的十點(diǎn)高度，，其值隨表面粗糙度而異，查參考文獻(xiàn)[6]表7-6，可知，。計(jì)算得：3.1.3由參考文獻(xiàn)[6]表7-5取對(duì)應(yīng)的摩擦系數(shù)為，在無潤(rùn)滑時(shí)，根據(jù)式(7-17)求得壓入力為(3-4)摩擦力3.2預(yù)設(shè)導(dǎo)引缸及推力缸型號(hào)本次設(shè)計(jì)對(duì)于氣缸的選型都以SMC系列氣缸為主，SMC氣動(dòng)裝置有著簡(jiǎn)單易學(xué)的操作結(jié)構(gòu)和維護(hù)起來相對(duì)方便的特點(diǎn)，SMC氣缸相對(duì)于其他品牌的產(chǎn)品而言，有著更為方便快捷的調(diào)整工作速率，更高的可靠性和更長(zhǎng)的使用壽命。3.2.1導(dǎo)引缸采用雙作用單活塞氣缸，在壓縮空氣的驅(qū)動(dòng)下可以向兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)兩個(gè)方向的輸出力不同，導(dǎo)引缸只是起一個(gè)導(dǎo)向作用，受力也是因?yàn)閷?dǎo)引頭上的O型圈和襯套內(nèi)表面的輕微摩擦，故不作計(jì)算，系統(tǒng)假設(shè)直接給它一個(gè)的推力。該缸運(yùn)動(dòng)過程中負(fù)載很小，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，行程滿足，速度滿足<，我們選用型號(hào)氣缸型號(hào)MDBL50-175N-Z73，該型號(hào)是指氣壓缸有內(nèi)置磁環(huán)，缸徑，活塞桿直徑，行程，兩端緩沖的標(biāo)準(zhǔn)型氣壓缸。3.2.2如圖4-1所示，導(dǎo)引缸受到的氣壓推力，為頂出缸受到的氣壓推力，f為襯套擠壓進(jìn)入軸承座孔受到的摩擦力。軸承座材料為，襯套材料為鋁基軸承合金，內(nèi)徑為，外徑為。外徑與軸承座孔配合為。如此要使襯套裝入軸承座中，則有。圖3-1襯套裝配受力簡(jiǎn)圖根據(jù)圖3-1所示，頂出缸推力參考文獻(xiàn)，選用型號(hào)為MBDL80-75N-Z73，有內(nèi)置磁環(huán)，缸徑，活塞桿直徑，行程，兩端緩沖的標(biāo)準(zhǔn)型氣壓缸，最大工作壓力為1MPa。額定工作壓力為0.7MPa，理論推力為，滿足設(shè)計(jì)要求。3.3夾緊缸推力計(jì)算及型號(hào)選用夾緊缸用于軸承座定位和支架的直線牽引作用，無其他要求，故我們依舊選用輕型拉桿式氣壓缸MBDL32-142N-Z73，有內(nèi)置磁環(huán)，缸徑，活塞桿直徑，行程，兩端緩沖的標(biāo)準(zhǔn)型氣壓缸。3.4驅(qū)動(dòng)缸推力計(jì)算及型號(hào)選用3.4.1計(jì)算驅(qū)動(dòng)缸的推力該缸主要作用是驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)軌跡為直線運(yùn)動(dòng)，故它受到的主要阻力是工作臺(tái)與導(dǎo)軌之間的摩擦力，則。根據(jù)摩擦力的一般公式可知：3.4.2工作臺(tái)材料，尺寸見下圖3-2，查參考文獻(xiàn)[11]《非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中表4-2-1其材料密度為/。圖3-2工作臺(tái)尺寸簡(jiǎn)圖3.4.3計(jì)算軸承座質(zhì)量軸承座材料為，尺寸見附圖3-4，同上其材料密度為/。圖3-4軸承座簡(jiǎn)圖3.4.4計(jì)算夾緊氣壓缸質(zhì)量夾緊氣壓缸就按缸體鋼材料計(jì)算，密度為Kg/m。查參考文獻(xiàn)[11]表4-2-12，得鋼與鋼之間在無潤(rùn)滑的情況下，動(dòng)摩擦因數(shù)，則：3.5驅(qū)動(dòng)缸的選擇根據(jù)驅(qū)動(dòng)所需的最小推力，我們可以選用小壓強(qiáng)的氣壓缸，我們依舊選用輕型拉桿式氣壓缸，型號(hào)為MBDL80-992N-Z73。該型號(hào)是指缸徑為，活塞桿直徑為，行程為，兩端緩沖的前端矩法蘭安裝的標(biāo)準(zhǔn)型氣壓缸。最高使用壓力為，最高推出力為：即驅(qū)動(dòng)缸推力，所以所選驅(qū)動(dòng)缸滿足要求，可以實(shí)現(xiàn)推動(dòng)工作臺(tái)至所需工作位置。3.6分配器缸推力計(jì)算及型號(hào)選用圖3-3分配器簡(jiǎn)圖如圖3-3所示，該分配器氣壓缸活塞桿受力很小，且行程也很短，該缸運(yùn)動(dòng)過程中負(fù)載很小，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，查參考文獻(xiàn)[11]中的輕型拉桿式氣壓缸，我們選用型號(hào)MBDL32-115N-Z73。該型號(hào)是缸徑為，活塞桿直徑為，工作行程，兩端緩沖的前端矩法蘭安裝的標(biāo)準(zhǔn)型氣壓缸。3.7銷軸強(qiáng)度校核由受力分析可知，驅(qū)動(dòng)缸與工作臺(tái)連接處的銷軸主要受剪切力的作用，由于是無潤(rùn)滑的滑動(dòng)摩擦且裸露在空氣中，工作狀況多變，所以校核時(shí)采用驅(qū)動(dòng)缸在許用壓強(qiáng)下的最大推力，即，式中為該氣缸的工作效率；參考文獻(xiàn)[12]查得強(qiáng)度校核公式為：(3-5)其中：則：銷軸的材料為鋼，由參考文獻(xiàn)[4]查得：。因?yàn)?，所以銷軸滿足強(qiáng)度要求。3.8活塞桿穩(wěn)定性校核因?yàn)轵?qū)動(dòng)氣壓缸承受軸向壓縮載荷時(shí)，活塞桿的長(zhǎng)度與活塞桿直徑之比為，所以需要對(duì)活塞桿的穩(wěn)定性進(jìn)行校核。由參考文獻(xiàn)[12]得知：當(dāng)細(xì)長(zhǎng)比時(shí)，可按歐拉公式計(jì)算臨界載荷。此時(shí)：(3-6)因?yàn)榛钊麠U為實(shí)心桿，并用鋼鐵材料制造，所以上式可簡(jiǎn)化為：（3-7)式中：——活塞桿縱向彎曲破壞的臨界載荷，；——末端條件系數(shù)，由參考文獻(xiàn)[12]表37.7-68查得；——活塞桿直徑，；——活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度，即活塞桿在最大伸出時(shí)，活塞桿端支點(diǎn)和液壓缸安裝點(diǎn)間的距離，。由于，所以按歐拉公式計(jì)算臨界載荷。則：因?yàn)榛钊麠U的實(shí)際推理為，所以活塞桿滿足要求。3.9支架強(qiáng)度校核圖3-4導(dǎo)引缸側(cè)支架裝配圖上圖3-4為導(dǎo)引缸側(cè)支架裝配圖，我們?cè)谟?jì)算支架強(qiáng)度校核時(shí)，不需要再校核導(dǎo)引側(cè)支架受力情況了，因?yàn)閷?dǎo)引缸受到的反作用力比導(dǎo)引缸大的多，而且他們支架是采用同一種規(guī)格的。從上圖我們還可以發(fā)現(xiàn)最下側(cè)的支架受力最大，如果它的強(qiáng)度能滿足受力要求，那么則不需要再對(duì)另外的支架進(jìn)行強(qiáng)度校核了。在計(jì)算下側(cè)支架時(shí)可以知：假如不存在加強(qiáng)筋的情況下，螺栓緊固處受力時(shí)最大的，如果在這種情況下，支架能滿足受力要求，那么圖示情況下肯定能滿足它的強(qiáng)度要求。我們將結(jié)構(gòu)受力情況簡(jiǎn)化為下圖3-5現(xiàn)校核過程如下：整體自重：由平衡方程，得：則：壓縮和彎曲的組合變形：作彎矩圖和軸力圖如圖3-6-b和3-6-c所示。底板的截面面積：底板的抗彎截面系數(shù)：(3-8)危險(xiǎn)截面C的下邊緣各點(diǎn)上發(fā)生最大的壓應(yīng)力，且為(3-9)根據(jù)參考資料[13]可知Q235的抗拉強(qiáng)度為[]=375～460，則有，滿足強(qiáng)度要求。如果再加上加強(qiáng)筋的話，該支架強(qiáng)度更加可靠。圖3-5受力簡(jiǎn)圖圖3-6彎矩圖軸力圖3.10V型塊的設(shè)計(jì)要求所設(shè)計(jì)的V型塊與軸承襯套的接觸面會(huì)影響軸承與襯套間的同軸度，如圖3-7所示；圖3-7同軸度影響簡(jiǎn)圖圖中Z方向即為V型塊公差影響同軸度的方向，而X方向與Y方向即為此V型塊重要表面公差所帶來的同軸度影響。已知?dú)飧鬃畲蠊ぷ鲏毫?MPa。則查閱參考資料得；因?yàn)閂型塊斜面與水平成45°角，所以得出；所以應(yīng)注意，V型塊與軸襯套接觸的兩斜面的加工精度應(yīng)滿足的公差至少為。第四章氣壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)要求4.1.1設(shè)備工況及要求該氣壓系統(tǒng)主要完成軸承座與襯套的裝配，要求：室溫條件，在裝配工程中，襯套與軸承座孔之間的同軸度要好，水平行程，水平傳送速度，PLC控制。4.1.2設(shè)備工作程序該氣壓系統(tǒng)主要完成軸承座與襯套的裝配，要求手工將軸承座置于工作臺(tái)上，啟動(dòng)開關(guān)，氣壓缸驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)至裝配點(diǎn)，定位氣壓缸運(yùn)動(dòng)使軸承座定位并夾緊，導(dǎo)引缸運(yùn)動(dòng)穿過軸承座和襯套，頂出氣壓缸推動(dòng)導(dǎo)引缸活塞帶著襯套往回走，實(shí)現(xiàn)襯套與軸承座的裝配過程，接著頂出氣壓缸、導(dǎo)引氣壓缸運(yùn)動(dòng)、定位氣壓缸、驅(qū)動(dòng)氣壓缸依次復(fù)位；更換軸承座的同時(shí)，分配器上氣壓缸運(yùn)動(dòng)，將料箱中的襯套傳至V型塊上，啟動(dòng)開關(guān)復(fù)位。如此循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。4.1.3控制與連續(xù)要求（1）所有動(dòng)作要求順序控制，部分回路選用遠(yuǎn)程電控。（2）襯套自動(dòng)投放，在軸承座回收、安放過程中完成。4.1.4執(zhí)行元件工藝參數(shù)氣壓缸參數(shù)，如下表4-1。表4-1氣壓缸工藝參數(shù)缸號(hào)名稱數(shù)量最大行程最大速度驅(qū)動(dòng)缸992夾緊缸導(dǎo)引缸頂出缸分配器缸4.1.5工作循環(huán)時(shí)間順序圖具體時(shí)間如下圖5-1所示。圖4-1氣壓缸工作順序圖4.2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)4.2.1確定回路方式雙作用氣缸的換向回路是通過控制氣缸兩腔的供氣和排氣來實(shí)現(xiàn)氣缸的伸出和縮回運(yùn)動(dòng)，本設(shè)計(jì)中采用三位四通閥實(shí)現(xiàn)控制。雙作用氣缸的排氣節(jié)流調(diào)速回路則采用排氣節(jié)流閥的調(diào)速回路。在排氣節(jié)流時(shí)，排氣腔內(nèi)可以建立與負(fù)載相適應(yīng)的背壓，在負(fù)載保持不變或微小變動(dòng)的條件下，運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)，調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度即可調(diào)節(jié)氣缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度。排氣節(jié)流調(diào)速時(shí)，進(jìn)氣阻力小，受外載變化影響小，調(diào)速效果好于進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速。因此，采用排氣節(jié)流控制本設(shè)計(jì)中的各雙作用氣缸。為了使系統(tǒng)正常工作，保持穩(wěn)定的性能，以達(dá)到安全、可靠、節(jié)能等目的，需要對(duì)系統(tǒng)的工作壓力進(jìn)行控制，即采用二次壓力控制回路。從壓縮空氣站一次回路過來的壓縮空氣，經(jīng)空氣過濾器、減壓閥、油霧器供給氣動(dòng)設(shè)備使用。在此過程中，調(diào)節(jié)減壓閥就能得到氣動(dòng)設(shè)備所需的工作壓力。采用油霧器用于對(duì)氣動(dòng)換向閥和執(zhí)行元件進(jìn)行潤(rùn)滑。4.2.2確定系統(tǒng)工作壓力工作壓力是由最大推力的氣壓缸來確定，已知：氣壓缸的缸徑為，活塞的直徑為，單個(gè)氣壓缸的推力為，則氣壓缸有效面積A為：則氣壓缸的工作壓力為：我們選用的工作壓力為，為低等壓力系統(tǒng)。4.2.3空壓機(jī)類型的確定因?yàn)橄到y(tǒng)的工作壓力為，屬于范圍，所以選用螺桿式空壓機(jī)。在使用螺桿式空壓機(jī)時(shí)需要加油進(jìn)行冷卻，潤(rùn)滑及密封，在出口處設(shè)置油分離器。螺桿式空壓機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是排氣壓力脈動(dòng)小，輸出流量大，無需設(shè)置貯氣罐，結(jié)構(gòu)中不易損壞工件，壽命長(zhǎng)，效率高。缺點(diǎn)是制造精度要求較高，運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲大，由于結(jié)構(gòu)剛度的限制，只適合于中低壓范圍使用。4.3氣壓元件的計(jì)算與選擇4.3.1主要?dú)鈮涸挠?jì)算與選擇（1）氣壓缸的性能參數(shù)計(jì)算根據(jù)前面的設(shè)計(jì)知驅(qū)動(dòng)氣壓缸無桿腔的有效工作面積為：氣壓缸的行程，上升時(shí)間為，所以其氣壓桿伸出的速度V為：(4-1)根據(jù)公式(6-2)計(jì)算氣壓缸的流量：(4-2)（2）空壓機(jī)的性能參數(shù)表4-2空壓機(jī)性能參數(shù)如表4-2所示，選定空壓機(jī)性能參數(shù)。根據(jù)空壓機(jī)的功率和所選用的基本性能參數(shù)，查參考文獻(xiàn)[11]，選擇空壓機(jī)型號(hào)為SA250-6K-T，額定排氣壓力為：，最大排氣壓力，功率為，頻率為，排氣量。（3）電磁換向閥的選擇電磁換向閥是實(shí)現(xiàn)氣路的換向、順序動(dòng)作及卸荷的氣壓控制。根據(jù)氣壓系統(tǒng)的排氣量、壓力和參考文獻(xiàn)[11]，選擇型號(hào)為SY7000型電磁換向閥，其最高壓力為，最低壓力為，排氣量為，重量為。（4）單向閥的選擇單向閥用于氣壓系統(tǒng)中防止壓縮空氣反向流動(dòng)。也可作背壓閥，保持氣路的最低壓力，增加工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。在此系統(tǒng)中單向閥作背壓閥使用，以增加系統(tǒng)的平穩(wěn)性。由參考文獻(xiàn)[11]知：KA型單向閥主要用于氣動(dòng)系統(tǒng)作為背壓閥，所以選擇型號(hào)為KA-L8型氣動(dòng)單向閥，工作范圍，通徑為，開啟壓力為。（5）消聲器的選擇該氣動(dòng)系統(tǒng)氣路比較狹窄，壓縮空氣以極高的流速從排氣口排出，空氣急劇膨脹和壓力變化產(chǎn)生高頻噪聲。當(dāng)閥的排氣壓力為時(shí)，排氣噪聲可達(dá)以上。執(zhí)行元件速度越高，流量越大，噪聲也就越大。所以采用消聲器來降低排氣噪聲。根據(jù)排氣處的氣流速度，選取消聲器型號(hào)為TA-39-65/15，中壓型。（6）調(diào)速閥的選擇采用排氣節(jié)流調(diào)速回路，利用2個(gè)單向節(jié)流閥來實(shí)現(xiàn)氣缸活塞桿伸出和退回兩個(gè)方向的速度控制，氣流經(jīng)單向閥進(jìn)氣，通過節(jié)流閥節(jié)流排氣。次回路易于調(diào)節(jié)氣缸速度，活塞桿運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定，最常用于雙作用氣缸控制回路。選取調(diào)速閥型號(hào)為AS2201F-01-10S，接口的口徑為Rc1/8。4.3.2氣壓輔助元件的選擇與計(jì)算（1）氣管的選擇氣壓閥之間的氣管根據(jù)選定的氣壓閥連接端尺寸確定管道尺寸。氣壓缸的進(jìn)出氣管按輸入、排出的最大空氣流量來計(jì)算。由參考文獻(xiàn)[11]查得管道內(nèi)徑：(4-3)式中：——通過管道內(nèi)的排氣量，；——管內(nèi)允許的空氣流速，查參考文獻(xiàn)[10]中表20-8-1，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際情況，選取。則：根據(jù)參考文獻(xiàn)選取鋼材做為管道材料，鋼管能承受較高的壓力，價(jià)格便宜，但安裝時(shí)彎曲半徑不能太小。管道公稱直徑DN為，鋼管外徑為，管子壁厚為。（2）過濾器的選擇過濾器是氣壓系統(tǒng)中重要元件，它可以將壓縮空氣中的液態(tài)水，液態(tài)油滴分離出來，并過濾去除空氣中的塵埃和固定雜質(zhì)，保持壓縮空氣的清潔度，確保系統(tǒng)元件工作的可靠性。所以選用旋風(fēng)擋板式過濾器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通油性能好，可清洗。根據(jù)空壓機(jī)的最大空氣排量，由參考文獻(xiàn)[10]選擇GB/T14295-2008型過濾器，其過濾精度為，工作壓力為，工作容量為，進(jìn)出口連接方式為法蘭連接。（3）壓力表的選擇壓力表的安裝正確與否，直接影響到測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和壓力計(jì)的使用壽命。而選擇測(cè)壓點(diǎn)的原則是應(yīng)使所選測(cè)壓點(diǎn)能反映被測(cè)壓點(diǎn)的真實(shí)情況具體要求如下：⑴測(cè)壓點(diǎn)要選在被測(cè)介質(zhì)作直線流動(dòng)的直管段上，不可選在拐彎、分岔、死角或能形成漩渦的地方。⑵測(cè)量流動(dòng)介質(zhì)的壓力時(shí)，取壓管應(yīng)與介質(zhì)流動(dòng)方向垂直，管口與器壁平齊，并不應(yīng)有毛刺。⑶測(cè)量液體壓力時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)在管道下部，使導(dǎo)壓管內(nèi)不積存氣體；當(dāng)測(cè)量氣體壓力時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)在管道上方，使導(dǎo)壓管內(nèi)不會(huì)存積氣體。壓力表根據(jù)參考文獻(xiàn)選用YXC-150型壓力表，YXC表示電接點(diǎn)壓力表，其測(cè)量范圍為。（4）貯氣罐容積的計(jì)算貯氣罐在系統(tǒng)中的功能主要是：儲(chǔ)存一定的壓縮氣體，保證連續(xù)供氣。當(dāng)空壓機(jī)停機(jī)或突然停電等意外事故發(fā)生時(shí)，可用貯氣罐中貯存的壓縮空氣實(shí)施應(yīng)急處理，保證安全。減小空壓機(jī)輸出氣流的脈動(dòng)，穩(wěn)定輸出。降低空氣溫度，分離壓縮空氣中的部分水分和油分。由參考文獻(xiàn)[10]知，當(dāng)空壓機(jī)或外部管網(wǎng)突然停止供氣后，貯氣罐中貯存的壓縮空氣應(yīng)保證氣動(dòng)系統(tǒng)工作一定時(shí)間。所以貯氣罐容積V由下式計(jì)算得出：(4-4)式中Pa—大氣絕對(duì)壓力，單位MPa；P1—突然停電時(shí)氣罐內(nèi)的初始絕對(duì)壓力，單位為MPa；P2—?dú)鈩?dòng)系統(tǒng)的最低工作絕對(duì)壓力，單位為MPa；t—停電后氣罐維持的供氣時(shí)間，單位為MPa；—?dú)鈩?dòng)系統(tǒng)的最大耗氣流量，單位為（5）油霧器的選型系統(tǒng)選用不給油潤(rùn)滑的方式：采用橡膠材料作為滑動(dòng)部位的密封件，密封件帶有滯留槽結(jié)構(gòu)內(nèi)存潤(rùn)滑脂來潤(rùn)滑。注意事項(xiàng)：（1）不給油潤(rùn)滑元件也可給油潤(rùn)滑，一旦給油，中途不得停止供油。（2）絕對(duì)不要使用錠子油和機(jī)油，以免使密封件膨脹。趨勢(shì)：不給油潤(rùn)滑已很普遍，而給油潤(rùn)滑逐漸減少。氣動(dòng)元件內(nèi)部有許多相對(duì)滑動(dòng)的部分靠密封圈來密封，保證良好的潤(rùn)滑很有必要。潤(rùn)滑必要性的原因：（1）減少相對(duì)運(yùn)動(dòng)件間的摩擦力。（2）減少密封材料的磨損,以防止泄漏,（3）防止管道及金屬零部件的腐蝕,延長(zhǎng)元件使用壽命。所以本系統(tǒng)選用普通型油霧器（AL系列），人工補(bǔ)油。4.4擬定氣壓原理圖根據(jù)題目的要求和確定的氣壓系統(tǒng)方案，擬定的氣壓系統(tǒng)圖如下圖4-2所示。1-空氣壓縮機(jī)；2-分水過濾器；3-減壓閥；4-壓力表；5-油霧器；6-三位四通電磁換向閥；7-調(diào)速閥；8-消音器；9-單向調(diào)速閥；10-氣壓缸；圖4-2氣壓原理圖第五章PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1控制方案的確定本設(shè)計(jì)的控制部分選用三菱FX2N系列的PLC系統(tǒng)，其特點(diǎn)是小形化，高速度，高性能。系統(tǒng)配置即固定又靈活，編程簡(jiǎn)單，備有可自由選擇的豐富品種，外部機(jī)器通訊簡(jiǎn)單化。在基本單元上連接擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，可進(jìn)行16-256點(diǎn)的靈活輸入輸出組合。可選用16/32/48/64/80/128點(diǎn)的主機(jī)，可以采用最小8點(diǎn)的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展?？筛鶕?jù)電源及輸出形式，自由選擇。程序容量：內(nèi)置800步RAM（可輸入注釋）可使用存儲(chǔ)盒，最大可擴(kuò)充至16K步。豐富的軟元件應(yīng)用指令中有多個(gè)可使用的簡(jiǎn)單指令、高速處理指令、輸入過濾常數(shù)可變，中斷輸入處理，直接輸出等。便利指令數(shù)字開關(guān)的數(shù)據(jù)讀取，16位數(shù)據(jù)的讀取，矩陣輸入的讀取，7段顯示器輸出等。數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排列、三角函數(shù)運(yùn)算、平方根、浮點(diǎn)小數(shù)運(yùn)算等。特殊用途、脈沖輸出（20KHZ/DC5V，KHZ/DC12V-24V），脈寬調(diào)制，PID控制指令等。外部設(shè)備相互通信，串行數(shù)據(jù)傳送，ASCIIcode印刷，HEXASCII變換，校驗(yàn)碼等。時(shí)計(jì)控制內(nèi)置時(shí)鐘的數(shù)據(jù)比較、加法、減法、讀出、寫入等。所選用的PLC型號(hào)為FX2N-48MR-D，帶有24點(diǎn)輸入/24點(diǎn)繼電器輸出，內(nèi)置用戶存儲(chǔ)器8K步，可擴(kuò)展到16K步，最大可擴(kuò)展到256個(gè)I/O點(diǎn)，可有多種特殊功能擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)多種特殊控制功能（PID、高速計(jì)數(shù)、A/D、D/A、等）。有功能很強(qiáng)的數(shù)學(xué)指令集。通過通信擴(kuò)展板或特殊適配器可實(shí)現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接滿足設(shè)計(jì)所需。具體接線圖如下圖5-1所示。圖5-1PLC接線圖5.2控制程序的設(shè)計(jì)5.2.1氣壓系統(tǒng)動(dòng)作的順序由表5-1所示。表5-1氣壓系統(tǒng)動(dòng)作順序表動(dòng)作開關(guān)換向閥工作狀態(tài)YA1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA9YA10YA11YA12工作臺(tái)前進(jìn)啟動(dòng)SB1+夾緊SQ1--+導(dǎo)引SP1+裝配SP2+復(fù)位SQ2+++工作臺(tái)復(fù)位SQ3-+襯套投放SQ0+--SQ5+SQ4+-SQ7+開關(guān)復(fù)位SQ6注：“+”表示得電，“-”表示失電。5.2.2系統(tǒng)工作過程首先啟動(dòng)開關(guān)SB1，使電磁塊YA1帶電驅(qū)動(dòng)氣壓缸驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)至裝配點(diǎn)，觸碰到行程開關(guān)SQ1發(fā)出信號(hào)給plc，plc將反饋信號(hào)傳至驅(qū)動(dòng)夾緊氣壓缸的電磁閥YA3上，驅(qū)使3個(gè)夾緊缸同時(shí)伸出到達(dá)預(yù)定位置，壓力上升，壓力繼電器SP1（SQ8）發(fā)出信號(hào)傳至plc，然后plc控制導(dǎo)引氣壓缸上的電磁閥YA5帶電，導(dǎo)引缸運(yùn)動(dòng)到位，壓力繼電器SP2（SQ9）發(fā)出信號(hào)到plc，plc命令頂出氣壓缸的電磁閥YA7帶電，推動(dòng)導(dǎo)引缸活塞往回走，觸碰到行程開關(guān)SQ2發(fā)出信號(hào)傳給plc，plc命令YA3、YA5、YA7不帶電，YA4、YA6、YA8帶電，頂出液壓缸、導(dǎo)引缸運(yùn)動(dòng)、定位液壓缸完成復(fù)位，碰到行程開關(guān)SQ3，plc接到信號(hào)后發(fā)出指令YA2帶電，驅(qū)動(dòng)缸復(fù)位，觸碰到SQ0，plc命令YA2、YA4、YA6、YA8不帶電，YA10帶電，分配器1#氣壓缸運(yùn)動(dòng)，碰到SQ5，plc接到信號(hào)命令YA10不帶電，YA9帶電，分配器1#復(fù)位，碰到SQ4,plc接到信號(hào)命令YA9不帶電，YA11帶電，分配器2#氣壓缸運(yùn)動(dòng)，碰到SQ5，plc接到信號(hào)命令YA11不帶電，YA12帶電，分配器2#復(fù)位，碰到SQ6，plc接到信號(hào)命令YA12不帶電，啟動(dòng)開關(guān)復(fù)位。5.2.31.編寫程序的思路從系統(tǒng)工作過程可以看到控制程序應(yīng)包括如下部分：（1）工作單元（各氣缸）的啟動(dòng)和停止；（2）料架零件檢測(cè)和待裝配工件檢測(cè)；（3）按工藝要求的順序控制程序。起保停電路實(shí)際上是沿用了繼電器-接觸器控制電路中的自鎖電路。因?yàn)樵陧樞蚩刂浦泻芏噢D(zhuǎn)換條件都是短信號(hào)(如按鈕、行程開關(guān)等),為了保證后續(xù)步能被可靠激活,應(yīng)使用有記憶功能的電路來控制代表步的輔助繼電器。而起保停電路的保持功能就可實(shí)現(xiàn)這種控制。假設(shè)M1、M2和M3是順序相連的3步,X1、X2是其相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件,如圖1所示。設(shè)計(jì)起保停電路的關(guān)鍵是找出它的起動(dòng)條件和停止條件。根據(jù)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則,只有當(dāng)前級(jí)步為活動(dòng)步且轉(zhuǎn)換條件滿足,則相應(yīng)的后續(xù)步被置為活動(dòng)步。同時(shí),前級(jí)步自身被置為不活動(dòng)步。即,當(dāng)M1為活動(dòng)步且X1=1,則M2為活動(dòng)步。當(dāng)M2和X2均為1,則M3變?yōu)榛顒?dòng)步,M2變?yōu)椴换顒?dòng)步。故,用M1和X1的常開觸點(diǎn)串聯(lián)作為M2的起動(dòng)條件,用M3的常閉觸點(diǎn)與M2線圈串聯(lián)作為M2的停止條件,其梯形圖如圖5-2所示;圖5-2起保停電路梯形圖使用起保停電路編程方法簡(jiǎn)單、易寫、有規(guī)律,且通用性強(qiáng),對(duì)不同類型的PLC只需改變軟元件編號(hào),而無需更改程序就可以運(yùn)行。故實(shí)用性較強(qiáng)。在編程過程中還需要注意,這種編程方式不允許雙線圈輸出,即同一元件的線圈只能在梯形圖中出現(xiàn)一次,如果某一輸出繼電器在幾步中都為1狀態(tài),則只能用相應(yīng)的代表各步的輔助繼電器的常開觸點(diǎn)并聯(lián)去驅(qū)動(dòng)這一輸出繼電器的線圈。2.程序的編寫如下圖5-3（a），圖5-3（b），圖5-3（c）所示，分別為PLC控制流程圖，PLC梯形圖及PLC程序圖。圖5-3(a)PLC流程圖圖5-3(b)PLC梯形圖LDX0OUTY0LDX1ANIY0OUTY2LDX2OUTY4LDX3OUTY6LDX4ANIY2ANIY4ANIY6OUTY3Y5Y7LDX5OUTY1LDX6ANIY1ANIY\3ANIY5ANIY7OUTY10LDX7ANIY10OUTY11LDX10ANIY11OUTY12LDX2ANIY12OUTY13LDX12ANIY13ANIX0END圖5-3(c)PLC程序3.調(diào)試與運(yùn)行（1）調(diào)整氣動(dòng)部分，檢查氣路是否正確，氣壓是否合理，氣缸的動(dòng)作速度是否合理。（2）檢查磁性開關(guān)的安裝位置是否到位，磁性開關(guān)工作是否正常。（3）檢查I/O接線是否正確。（4）檢查傳感器安裝是否合理，靈敏度是否合適，保證檢測(cè)的可靠性。（5）放入工件，運(yùn)行