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編 號 無錫太湖學院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 題目：圍板包裝箱自動生產(chǎn)線合圍裝置設(shè) 計 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 學 號： 0923113 學生姓名： 顧一濤 指導教師： 何雪明 （職稱：副教授 ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） 圍板包裝箱 自動生產(chǎn)線合圍裝置設(shè)計 是本人在導師的指導下獨立進行研究 所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計（論文）中特別加以標 注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計（論文）不包含任何 其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械 93 學 號： 0923113 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無 錫 太 湖 學 院 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 任 務 書 一、題目及專題： 1、題目 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線合圍裝置設(shè)計 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 1、課題來源：來源于工廠 2、選題依據(jù)：圍板箱是由托盤、箱體和箱蓋三部分組成，組成每層圍板 的四片木板用鉸鏈連接。由于裝箱的靈活性、對裝載物的適應性和重復使用性， 圍板箱被廣泛應用與機械、化工、電子、五金一集其他領(lǐng)域的物流配送，具有 能回收、降低成本、環(huán)保等優(yōu)點。 作為產(chǎn)品外包的物流設(shè)施，圍板箱越來越受客戶的歡迎，使用量巨大。然 而， 現(xiàn)有的圍板箱生產(chǎn)方式落后， 在生產(chǎn)中人為因素較大，這使得圍板箱的 生產(chǎn)上存在著生產(chǎn)效率低，質(zhì)量不穩(wěn)定等缺陷。 這嚴重影響著圍板箱的應用。 為了提高勞動生產(chǎn)率， 降低工人勞動強度， 節(jié)約生產(chǎn)成本， 我們對圍板箱的 現(xiàn)有生產(chǎn)工藝進行了研究，設(shè)計出了適應與圍板箱生產(chǎn)的自動合圍裝置。 三、本設(shè)計（論文或其他）應達到的要求： ①熟練 運用 UG 繪制三維模型圖 ②熟悉圍板包裝箱生產(chǎn)加工的過程 ③了解近幾年對圍板箱生產(chǎn)工藝的改進 II ④設(shè)計出合理的圍板箱合圍裝置 四、接受任務學生： 機械 93 班 姓名 顧一濤 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計（論文）指導（或顧問）： 指導教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 〔學科組組長研究所 所長〕 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 25 日 III 摘 要 圍板箱作為產(chǎn)品外包的物流設(shè)施，圍板箱越來越受客戶的歡迎，使用量巨大。然而， 現(xiàn)有的圍板箱生產(chǎn)方式落后，在生產(chǎn)中人為因素較大，這使得圍板箱的生產(chǎn)上存在著生 產(chǎn)效率低，質(zhì)量不穩(wěn)定等缺陷。這嚴重影響著圍板箱的應用。為了提高勞動生產(chǎn)率，降 低工人勞動強度，節(jié)約生產(chǎn)成本，我們對圍板箱的現(xiàn)有生產(chǎn)工藝進行了研究，通過對原 有圍板箱生產(chǎn)工藝的分析，設(shè)計了適應于圍板箱的自動合圍裝置。 圍板包裝箱在生產(chǎn)過程中主要分為上料、拼接、鉆鉚、合圍等幾部分工序，本論文 主要是設(shè)計合圍裝置的說明。將 2 個用鉸鏈連起來的 2 片木板的兩端分別鉚接起來。連 接起來的木板鏈一端是只有孔，另一端是僅鉚接了半面鉸鏈（另半面沒有鉚接）。首先 第一步是鉚接了半面鉸鏈的一端在前另一端在后，通過擋板來約束定位；第二步運用氣 壓缸來推動夾緊塊來夾緊木板，使之不能像對滑動;之后在是夾緊裝置繞主軸旋轉(zhuǎn) 180°， 在重復第一、二步操作（第二次只旋轉(zhuǎn) 90°），使兩塊木板合圍，之后通過平移夾緊旋 轉(zhuǎn)裝置使需要鉚接的部分移到鉚接機上，在上鉚釘鉚接從而完成合圍。 關(guān)鍵詞：圍板箱；合圍；鉚接；自動生產(chǎn)線 IV Abstract Hoardings box as outsourcing logistics facilities around the crate more and more popular with customers , a huge amount of use . However, the backward the existing hoardings box mode of production in the production of man-made factors , which makes the production of hoardings box there is low productivity, unstable quality defects . This has seriously affected the application of hoardings box . In order to improve labor productivity, reduce labor intensity , reduce production costs , we conducted a research on the hoardings Box existing production process through the analysis of the production process of the original hoardings box , designed to adapt to the hoardings box automatically encirclement devices. The hoardings box on materials , stitching, drilling and riveting , encircled in the production process is divided into several parts process of this thesis is the design of the encirclement device . Two hinges to link two of the ends of the planks were riveted . Connected one end of the wood chain is the only hole , the other end is only half a face riveted hinge ( the other half of a riveting ) . First step is riveting half-face one end of the hinge in front the other end of the baffle to constrain the positioning ; second step the use of pneumatic cylinder to push the clamping block for clamping wood , so they can not like sliding ; after clamping device around the spindle 180 ° , repeat the first and second steps ( second rotation only 90 ° ) , so that the two pieces of wood encircled by the pan after clamping rotary device to make part moved to the riveting machine riveting , thus completing the encirclement on the rivet . Key words: Hoardings box ; encirclement ; riveting ; automated production lines V 目 錄 摘 要 .III ABSTRACT IV 目 錄 V 1 緒論 .1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 .1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 .1 1.3 本文主要設(shè)計內(nèi)容 .4 2 生產(chǎn)線總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 .5 2.1 圍板箱生產(chǎn)工藝分析 .5 2.1.1 圍板尺寸參數(shù) .5 2.1.2 生產(chǎn)線工藝流程 .5 2.1.3 總體結(jié)構(gòu) .7 2.1.4 生產(chǎn)節(jié)拍的擬定 .7 2.1.5 控制系統(tǒng) .8 3 各部分具體設(shè)計 .9 3.1 木料傳入部分設(shè)計 .9 3.2 木料的定位夾緊裝置設(shè)計 .9 3.3 旋轉(zhuǎn)移位裝置 .10 3.3.1 電動機的選取 .11 3.3.2 傳動比的分配 .13 3.4 伸縮移位 .19 3.5 鉚接 .20 3.5.1 定位 20 3.5.2 送釘裝置 .20 3.5.3 鉚接裝置 .29 4 結(jié)論與展望 .35 致 謝 .36 參考文獻 .37 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線合圍裝置設(shè)計 1 1 緒論 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 圍板箱是由托盤、箱體和箱蓋三部分組成，組成每層圍板的四片或六片木板用L型鉸 鏈連接。由于裝箱的靈活性、對裝載物的適應性和重復使用性，圍板箱被廣泛應用于機 械、化工、電子、五金以及其他領(lǐng)域的物流配送，具有能回收、降低成本、環(huán)保等優(yōu)點。 圍板箱的優(yōu)點： 1. 圍板箱的長、寬根據(jù)托盤的尺寸確定，使用層數(shù)可根據(jù)承載物的高度來決定，最 大限度地提高箱體空間的利用率。 2. 由于無釘化作業(yè)，顯著地降低了工人在裝卸過程中發(fā)生工傷的風險。 3. 不存在因箱體的部分損壞而令整箱報廢的情況，對于同一尺寸，可實現(xiàn)完全互換 使用。 4. 運輸時可將圍板折疊為雙層或四層相連接的木板結(jié)構(gòu)擺放在托盤上，大大地減少 貯運體積，有效的降低運輸成本。 在循環(huán)包裝系統(tǒng)里，方便靈活的圍板箱有著無可比擬的優(yōu)勢。這是一種標準的物流 器具，損壞的頂蓋與側(cè)板很容易進行替換，整體循環(huán)包裝系統(tǒng)的投資比較低廉，而使用 壽命則可達十年之久，這也是一種可靠的堅固的可以折疊的包裝系統(tǒng)。由于裝箱的靈活 性、對裝載物的適應性和重復使用性,圍板箱被廣泛運用于機械、化工、電子、五金以及 其他領(lǐng)域,此外還具有傳統(tǒng)木箱不具備的很多優(yōu)點,因而這種產(chǎn)品在國外也特別受歡迎,運 用也很普遍。 a b 圖1.1 圍板 如圖1.1中圍板樣式，本論文主要生產(chǎn)設(shè)計的是圖b所示的圍板。 然而，現(xiàn)有的圍板箱生產(chǎn)方式落后， 在生產(chǎn)中人為因素較大，這使得圍板箱的生產(chǎn) 上存在著生產(chǎn)效率低， 質(zhì)量不穩(wěn)定等缺陷，這嚴重影響著圍板箱的應用。 為了提高勞動生產(chǎn)率，降低工人勞動強度，節(jié)約生產(chǎn)成本，使用自動生產(chǎn)線產(chǎn)品生 產(chǎn)和質(zhì)量穩(wěn)定，我們對圍板箱的現(xiàn)有生產(chǎn)工藝進行了研究，在此特設(shè)計圍板包裝箱的自 動生產(chǎn)線合圍裝置。 無錫太湖學院學士學位論文 2 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 制造業(yè)是國名經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，也是科學技術(shù)發(fā)展的載體及使其轉(zhuǎn)化為規(guī)模生 產(chǎn)力的工具與橋梁。裝備制造業(yè)是一個國家綜合制造能力的集中體現(xiàn)，重大裝備研制能 力是衡量一個國家工業(yè)化水品和綜合國力的重要標準。現(xiàn)在，我國正值“十一五”建設(shè) 期間，國家將振興裝備制造業(yè)作為推進工業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級的主要內(nèi)容。按照立足科學發(fā) 展，著力自主創(chuàng)新、完善體制機制、促進社會和諧的總思路，組織實施國家自主創(chuàng)新能 力建設(shè)規(guī)劃和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，大力加強自主創(chuàng)新支撐體系建設(shè)，著力推進重大產(chǎn) 業(yè)技術(shù)與裝備的自主研發(fā)，實現(xiàn)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)由大到強的轉(zhuǎn)變，全面提升我國全面提升我 國的自主創(chuàng)新能力和國際競爭力，為調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式，實現(xiàn)全面建設(shè) 小康社會的奮斗目標奠定堅實基礎(chǔ)。 板箱作為產(chǎn)品外包的物流設(shè)施，圍板箱越來越受客戶的歡迎，使用量巨大。然而， 現(xiàn)有的圍板箱生產(chǎn)方式落后， 在生產(chǎn)中人為因素較大，這使得圍板箱的生產(chǎn)上存在著生 產(chǎn)效率低， 質(zhì)量不穩(wěn)定等缺陷，這嚴重影響著圍板箱的應用。 在國內(nèi)，圍板箱是一款可反復循環(huán)使用的新型包裝，適用于緊固件、金屬球、沖壓 件等不規(guī)則產(chǎn)品的包裝，是出口到歐洲的產(chǎn)品包裝的不二選擇。圍板箱基本以木板為主 要材料，側(cè)板大多數(shù)都是采用模板或者大板制作，使得材料的選取過于苛刻，而且成本 比較高。圍板箱的生產(chǎn)也主要以人工為主，木板加工以半自動化為主。 而國外，德國KTP公司可以說是制造圍板箱的代表，經(jīng)過其幾代人的努力，現(xiàn)今已經(jīng) 研制出了可折疊式塑料圍板箱（見圖1.2）。其生產(chǎn)方式也采用了全自動化的生產(chǎn)線模式， 箱子規(guī)格也都已經(jīng)基本標準化，方便統(tǒng)一規(guī)格生產(chǎn)。 圖1.2 折疊式圍板箱 從國內(nèi)外發(fā)展情況來看，國內(nèi)外的圍板箱生產(chǎn)具有以下的優(yōu)缺點： 1、在國內(nèi)，圍板箱的規(guī)格可以根據(jù)買家的要求來制定，比較方便靈活；在國外，圍 板箱的規(guī)格趨于標準化，方便一體化生產(chǎn)，銷售，物流規(guī)格可漸漸統(tǒng)一，適應以后的發(fā) 展前景。 2、在國內(nèi)，圍板箱各部分不存在因箱體的部分損壞而令整箱報廢的情況，對于同一 尺寸，可實現(xiàn)完全互換使用；在國外，部分圍板箱已經(jīng)趨于一體化，防水，防塵，全面 保護物品，存儲較方便。 3、在國內(nèi)，使用木板為主材料，成本低廉；在國外，開始使用可完全回收利用的塑 料，從而減少樹木的砍伐，保護環(huán)境。 4、國內(nèi)，圍板箱的生產(chǎn)方式采取以半自動化為主，有訂單再生產(chǎn)的方式；在國外， 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線合圍裝置設(shè)計 3 圍板箱的生產(chǎn)方式采取全自動化生產(chǎn)線的模式。 圍板箱生產(chǎn)過程中對于木板的連接采用的是鉚接方式連接的，自動鉆鉚技術(shù)的國內(nèi)外 狀況如下： 自動鉆鉚技術(shù)從上個世紀50年代開始起步，經(jīng)歷了手動、半自動化、全自動化等 階段，在其發(fā)展過程中，不斷吸收了其他技術(shù)，成為了-I-J綜合多學科、多技術(shù)的專用 技術(shù)，逐步走向完善。 (1) 國外發(fā)展現(xiàn)狀 自上世紀50年代以來，自動鉆鉚技術(shù)在美國、法國、前蘇聯(lián)、德國等國都得到了相 應的發(fā)展。 美國是最早發(fā)展自動鉆鉚技術(shù)的國家，早在50年代初就已在飛機鉚接裝配生產(chǎn)線上 應用了自動鉆鉚機，經(jīng)過50多年的發(fā)展，現(xiàn)在世界各航空航天工業(yè)發(fā)達國家都已廣泛采 用這項技術(shù)。自動鉆鉚技術(shù)主要包含以下內(nèi)容： ①設(shè)備的研制、開發(fā)； ②對各種干涉配合新型緊固件進行自動安裝； ③自動鉆鉚工藝； ④數(shù)字化鉚接的實現(xiàn)。 目前，波音、 空客的有關(guān)飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊中明確規(guī)定：為確保連接質(zhì)量， 設(shè)計 時應使自動化鉚接獲得最大限度的使用。由此可以看出，自動鉆鉚技術(shù)不只是工藝機械 化、自動化的要求，更主要的還是飛機本身性能的要求。由于設(shè)計上的這一要求，就使 得自動鉆鉚技術(shù)的發(fā)展具有生命力。所以近20年來，自動鉆鉚技術(shù)得到迅速發(fā)展。 美國自動鉆鉚機的最早制造廠商是GEMCOR(通用電氣機械公司) [14]，它是向世界各國 飛機制造行業(yè)提供自動鉆鉚機的主要廠商之一。該公司生產(chǎn)的系列化產(chǎn)品質(zhì)量可靠，并 配套有各種型號的數(shù)控托架。到現(xiàn)在為止，銷售的自動鉆鉚機數(shù)量已達2000臺以上，其 中190臺具有定位系統(tǒng)。公司生產(chǎn)的自動鉆鉚機主要型號有 G200、G300、G400、G900、G666、G39A、G4013、G4026、G5013。其中G200、G400型是較 早的型號，G300為比較通用的型號，而G900型的功能比較齊全。具有無頭鉚釘鉆鉚功能 的型號有G900、G666、G39A、G400自動鉆鉚機G4013、G4026、G5013。近幾年無頭鉚釘?shù)?工作原理有所發(fā)展，機床采用GEMCOR專利的SQUEEZE／SQUEEZE雙擠鉚方式，先預擠鉚， 再進行擠鉚，不僅能保證上下鉚頭同步成形上下鐓頭，而且鉚接質(zhì)量大大提高。各種型 號機床可通過改變下鉚砧形狀和尺寸來適應各種結(jié)構(gòu)的要求。GEMCOR公司生產(chǎn)的數(shù)控托 架(也稱自動定位系統(tǒng))主要型號有G63、G79、G86、747WRS、G2000等。 世界各航空工業(yè)發(fā)達國家的自動鉆鉚技術(shù)基本上都是從美國引進的，然后再進行國 產(chǎn)化， 以適應本國航空工業(yè)發(fā)展的需要。法國自動鉆鉚機在80年代初為適應歐洲發(fā)展 A300系列飛機而開發(fā)的一項專用設(shè)備。十年來，他們依靠優(yōu)良的技術(shù)和售后服務，不僅 占領(lǐng)了歐洲的大部分市場，而且擠進了亞洲和北美市場，成為與美國GEMCOR公司自動鉆 鉚機相抗衡的競爭對手，日益得到廣大用戶的信任。 RBCOULES AUTOMATION工廠生產(chǎn)自動鉆鉚機的基本品種有P．100型(臺式)、 P．300、P．600型(基本型)和PRECA CNC370型數(shù)控鉆鉚系統(tǒng)等 [15]。它的產(chǎn)品可根據(jù)用戶 的特殊需求，在基本型基礎(chǔ)上作各種改進。前蘇聯(lián)與西方相比，自動鉆鉚技術(shù)發(fā)展較晚。 無錫太湖學院學士學位論文 4 五六十年代蘇聯(lián)致力于發(fā)展壓鉚技術(shù)， 生產(chǎn)了型號眾多的壓鉚機。壓鉚機只能完成鉚接工序，與一次定位即能完成夾緊、 鉆孔、插釘、形成墩頭等自動鉆鉚機相比，無論從生產(chǎn)效率及接頭質(zhì)量等方面都顯遜色。 前蘇聯(lián)自70年代初引進了美國GEMCOR公司的自動鉆鉚機后，已發(fā)展了自己的自動鉆鉚機 系列。 德國在發(fā)展自動鉆鉚技術(shù)方面走的是另一條道路，在此項技術(shù)的應用與發(fā)展中，憑 借其雄厚的資金、技術(shù)力量，一方面大量引進先進的自動鉆鉚系統(tǒng)和柔性裝配系統(tǒng)，另 一方面自己也積極研制開發(fā)高自動化的鉚接裝配系統(tǒng)。故德國的自動鉆鉚技術(shù)雖然起步 較晚，但己比較先進，脫機編程系統(tǒng)已應用成熟，可與CATIAV5進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)數(shù)字 化鉚接。目前BRGTJE公司的機身鉚接柔性工裝和柔性裝配生產(chǎn)線在世界處于領(lǐng)先地位 [16]。 (2) 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 我國自動鉆鉚機的研制起步較早，上世紀70年代初開始研制自動鉆鉚機，并研制出 各種型號的自動鉆鉚機若干臺。但是由于設(shè)備本身運行的穩(wěn)定性以及配套產(chǎn)品應用需求 等方面存在問題，中斷了研制和使用。到了80年代中期，隨著對外轉(zhuǎn)包生產(chǎn)項目的增加， 各飛機制造廠開始從國外引進自動鉆鉚機并將其應用于實際生產(chǎn)中。 西飛公司分別于1985和1992年引進G400及G900自動鉆鉚機。這兩臺機床均配以手動 托架，分別用于加工美國波音公司和麥道公司(已于1997年并入波音公司)的垂尾平尾及 法航、意航、加航的零件。隨著國際問技術(shù)交流的不斷深入，我國又同美國麥道公司合 作生產(chǎn)干線客機MD．90．30。西飛公司的兩臺自動鉆鉚機已滿足不了生產(chǎn)的需求。1993 年從GEMCOR公司引進了G4026SXX．120型自動鉆鉚機，用于MD．90．30等飛機的機翼壁板 的鉚接裝配生產(chǎn)。由于沒有引進與之配套的托架系統(tǒng)，1995年西飛公司與西北工業(yè)大學 聯(lián)合研制數(shù)控托架。該托架采用Z坐標兩立柱支撐的結(jié)構(gòu)形式。由于受當時工藝制造水平 的限制，圍框剛性不足，存在一定問題。隨著麥道干線機合作生產(chǎn)項目的終結(jié)．數(shù)控托 架的研制工作也宣告終止。1998年西飛公司引進APS公司的RM$335鉆鉚機，取代G400機床。 自動鉆鉚技術(shù)在國外發(fā)展極為迅速，而我國與國際先進水平差距越來越大。從整個 航空航天產(chǎn)業(yè)全局的生存和發(fā)展出發(fā)，從技術(shù)經(jīng)濟綜合效益考慮，需要逐步縮小與國外 先進水平的差距。通過引進國外先進的數(shù)控鉆鉚系統(tǒng)及鉚接生產(chǎn)線，學習積累國外先進 技術(shù)和工藝方法。再結(jié)合型號研制，對引進的自動鉆鉚機開發(fā)配套數(shù)控托架，從而降低 制造成本．探索出一條適應于我國國情的工藝技術(shù)改造的心路。 1.3 本文主要設(shè)計內(nèi)容 本論文主要完成圍板合圍工藝，主要是研究如何將兩組兩塊用鉸鏈連接的木板，一端 是長板沒有鉚接，另一端是短板僅鉚接了半面鉸鏈（另半面沒有鉚接）的木板鏈通過裝 置合圍成如圖 1.1（b）所示的圍板箱，對于兩組木板鏈的接口采用鉚接的方式進行連接， 鉚接過程中需要考慮如何定位以及如何自動上鉚釘，因此也需要設(shè)計定位夾緊裝置和自 動供釘裝置，確定合圍鉚接方案。第二章主要說明圍板參數(shù)，以及總體結(jié)構(gòu)方案和合圍 工序的流程圖；第三章是具體說明我所設(shè)計的合圍裝置各部分裝置的設(shè)計。第四章是對 整個設(shè)計說明的總結(jié)及不足和改進之處。 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線合圍裝置設(shè)計 5 2 生產(chǎn)線總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.1 圍板箱生產(chǎn)工藝分析 2.1.1 圍板尺寸參數(shù) 圍板長板尺寸：600×120×10mm； 短板尺寸：400×120×10mm 鉸鏈尺寸如圖 2.1（單位 mm）： 圖 2.1 鉸鏈 2.1.2 生產(chǎn)線工藝流程 工藝流程是工件按照工藝加工順序連續(xù)進行加工的過程。工藝流程的擬定是制定機 械加工生產(chǎn)線時重要的一步，它直接關(guān)系生產(chǎn)線的經(jīng)濟效益，以及能否達到要求的精度， 甚至影響生產(chǎn)線的工作可靠性。以下為合圍裝置的工藝流程： 操作前為兩塊用鉸鏈連接的木板，一端是長板沒有鉚接的一端，另一端是短板僅鉚 接了半面鉸鏈（另半面沒有鉚接）的一端，短板在前，長板在后輸送過來。 （如圖 2.2） →定位夾緊→旋轉(zhuǎn)移位→下一個木板鏈輸送 →定位夾緊→旋轉(zhuǎn)移位→平移至鉚接操作臺 →定位夾緊鉸鏈（沒有鉚接的那半面鉸鏈）→送鉚釘→鉚接→松開鉸鏈→平移至旋轉(zhuǎn)位 移時木板的位置→旋轉(zhuǎn)位移→ 平移至鉚接操作臺→定位夾緊鉸鏈（沒有鉚接的那半面鉸 鏈）→送鉚釘→鉚接→松開鉸鏈 →平移至旋轉(zhuǎn)位移時木板的位置→旋轉(zhuǎn)位移至合圍裝置 初始位置→松開木板→推送至輸出傳送帶。 無錫太湖學院學士學位論文 6 下圖 2.2 為已連接的一個木板鏈，一塊長板和一塊短板通過鉸鏈連接，短板的另一端 僅鉚接了半面鉸鏈（另半面沒有鉚接） ，長板另一端沒有鉚接鉸鏈，兩個這樣的木板鏈可 以合圍起來，因此將兩個木板鏈視為一組來進行一個循環(huán)的工序。 圖 2.2 木板鏈 1—短板 2—鉸鏈 3—長板 4—鉚釘 定位夾緊 旋轉(zhuǎn)移位（180°） 送料 定位夾緊送料 旋轉(zhuǎn)移位（90°）平移定位夾緊鉸鏈送釘 鉚接 松開鉸鏈 平移 旋轉(zhuǎn)移位（180°） 平移定位夾緊鉸鏈送釘鉚接 松開鉸鏈 平移 旋轉(zhuǎn)移位（90°） 松開木板 送出 圖 2.3 合圍工序流程圖 以上圖 2.3 為整體工作工藝的流程圖，通過以上步驟對木板鏈進行加工處理從而完成 對木板鏈的合圍工序。其中對木板的定位夾緊非常重要，只有定位夾緊好木板才能保證 圍板進行鉚接，并使圍板能夠穩(wěn)定生產(chǎn)和保證質(zhì)量。 為了使工件加工后符合圖紙的技術(shù)要求，就必須保證工件的加工精度。這樣就要求 我們在安裝夾緊工件時不但要保證工件的位置正確，而且要保證工件的位置準確，并使 工件在整個加工過程中始終保持這一正確位置，以便消除任何影響工件加工精度的移動 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線合圍裝置設(shè)計 7 或轉(zhuǎn)動的自由度，確保工件的尺寸精度和位置精度。工件的專用夾具就是根據(jù)工件加工 的特定工序而設(shè)計，安裝時只要工件靠牢夾具的定位元件，并用夾緊機構(gòu)將其夾緊就可 迅速可靠地保證工件占有正確的位置。 2.1.3 總體結(jié)構(gòu) 圖 2.4 合圍裝置 1—送料輸送帶 2—夾緊裝置 3—送釘裝置 4—鉚接機 5—液壓缸 6—齒輪傳動裝置 7—氣壓缸推動裝置 圖 2.4 為合圍裝置幾大主要裝置的結(jié)構(gòu)分布圖，主要介紹了主體結(jié)構(gòu)的分布；通過傳 入輸送帶、夾緊裝置、齒輪傳動裝置、液壓缸伸縮裝置、鉚接裝置、送釘裝置、氣壓缸 推動裝置這幾個部分來完成整個合圍這一工藝流程。 2.1.4 生產(chǎn)節(jié)拍的擬定 生產(chǎn)線的節(jié)拍是指連續(xù)完成相同的兩個產(chǎn)品之間的間隔時間。即指完成一個產(chǎn)品所 需的平均時間。生產(chǎn)工藝平衡即是對生產(chǎn)的全部工序進行平均化，調(diào)整各作業(yè)負荷，以 使各作業(yè)時間盡可能相近。通過平衡生產(chǎn)線，可以提高操作者及設(shè)備的工作效率；可以 減少單間產(chǎn)品的工時消耗，降低成本；可以減少工序的在制品，真正實現(xiàn)有序流動；可 以在平衡的生產(chǎn)線基礎(chǔ)上實現(xiàn)單元生產(chǎn)，提高生產(chǎn)應變能力，應對市場變化。 生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍 可根據(jù)公式（ 2.1）計算。ti (2.1)?160NTi? 式中，T 為年基本工時，一般規(guī)定，按一班制工作時為 2360h/年，按兩班制工作時 為 4650h/年； 1 為復雜系數(shù)，一般取 0.65-0.85，復雜的生產(chǎn)線因故障導致開工率低些，? 應取低值，簡單的生產(chǎn)線則取高值；N 為生產(chǎn)線加工工件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件數(shù)/年） 。 無錫太湖學院學士學位論文 8 ??pqnN21?? （2.2） 式中，q 為產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺數(shù)/年） ；n 為每臺產(chǎn)品所需生產(chǎn)線加工的工件數(shù)量（件 數(shù)/臺） ；p1 為備品率；p2 為廢品率。 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和自動線形式，按照工件平穩(wěn)性的原則確定圍板合圍自動線的生產(chǎn)節(jié) 拍為 9 部分：上料 1→旋轉(zhuǎn)移位 1→上料 2→旋轉(zhuǎn)移位 2→鉚接→旋轉(zhuǎn)移位 3→鉚接→旋轉(zhuǎn) 移位 4→出料.時間上鉚接時間要久一些，其余部分耗時相等。另外送料部分所需的一組 兩個木板鏈之間運送間隔少一些；不同組木板料輸送位置之間的間隔要想對的大一些， 需要前一組合圍完成之后才輸送至操作臺。 [3] 2.1.5 控制系統(tǒng) 控制部分經(jīng)比較選擇 PLC 控制。若用單片機控制,抗干擾能力差;若采用電氣控制,電 路將十分復雜;而 PLC 控制,結(jié)構(gòu)較簡單,成本也不高,尺寸精度也能滿足要求。因此控制 系統(tǒng)選用 PLC 控制。通過 PLC 控制系統(tǒng)來控制電機的工作、液壓缸和氣壓缸的伸縮，以 及什么時候送釘、什么時候鉚接，這些 PLC 控制系統(tǒng)都可以簡單方便的進行調(diào)控，從而 控制整個合圍工序有序而穩(wěn)定的循環(huán)工作下去。使合圍這道工序能夠自動化工作下去， 實現(xiàn)圍板的自動化生產(chǎn)。 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線合圍裝置設(shè)計 9 3 各部分具體設(shè)計 3.1 木料傳入部分設(shè)計 木板鏈是以短板在前，長板在后，沿著輸送帶傳送。我們一般把用適當分布的與工 件接觸的 6 個定位點來限制 6 個自由度的規(guī)則叫做 6 點定位規(guī)則，因此對木板定位要有 6 個面的約束定位。由于板是平放在輸送帶上的，受到重力作用木板鏈是會緊貼著輸送帶 的，不會上下移動；由于木板鏈是沿輸送帶移動，因此前后方向上暫時可不用約束；在 左右方向上由于輸送時為減少摩擦，兩邊擋板之間的距離相對于木板寬度來說會有空余， 因此在木板即將傳出輸送帶進入工作臺前設(shè)計斜的擋板，慢慢減小擋板內(nèi)壁之間的距離， 直到擋板內(nèi)壁之間的距離剛好能使木板通過，從而約束木板的左右移動使木板能夠到達 正確的位置。 （如圖 3.1） 圖 3.1 輸送帶 3.2 木料的定位夾緊裝置設(shè)計 木板通過前面的輸送帶輸送至工作臺上，有前一步約束了圍板的左右方向的移動， 要定位還需要前后方向的定位，因此在工作臺上，圍板運動的前方在指定位置上設(shè)定了 一塊擋板，使圍板能夠準確的在指定的位置停留從而進行下一步的夾緊操作。 （如圖 3.2） 圖 3.2 工作臺 夾緊裝置是當木板停留在夾具上時進行夾緊，由于一些細小的誤差，木板在送入夾 具中時不一定就會剛好從夾具的下夾板的上邊面通過，為了防止木板被夾具下夾板擋在 夾具前而無法在繼續(xù)工作，應在夾具下檔板在木板輸送方向上靠近輸送帶的一側(cè)設(shè)這一 個斜面，這樣即使木板鏈前端過低也可通過斜面來使得木板能夠從夾具下夾板上表面通 過。 （如圖 3.3） 無錫太湖學院學士學位論文 10 圖 3.3 當木板定位好后有氣壓缸推動，上夾板下壓將圍板夾緊從而方便下面的操作。夾具 如圖 3.4： 圖 3.4 夾緊裝置 1—支架 2—氣壓缸 3—移動夾板 4—下夾板 5—擋板 3.3 旋轉(zhuǎn)移位裝置 要使整個夾具加上被夾具夾緊的木板進行旋轉(zhuǎn)移位，可以選用齒輪來傳動。本設(shè)計 是通過電動機通電，使主動輪轉(zhuǎn)動，主動輪再帶動從動輪轉(zhuǎn)動，從動輪通過鍵來帶動軸 轉(zhuǎn)動從而帶動夾具及被夾緊的木板轉(zhuǎn)動。 （如圖 3.5） 通過重復前面的工序?qū)⒁唤M兩個木板鏈中的短板都夾緊，通過旋轉(zhuǎn)移位使之形成合圍 的態(tài)勢，二次旋轉(zhuǎn)過后受重力作用前一個木板鏈的長板會貼在夾具支架的側(cè)擋板上，這 樣使這塊長板與下一個木板鏈的僅鉚接了半面鉸鏈的短板成 90°（如圖 3.6 所示） 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線合圍裝置設(shè)計 11 圖 3.5 旋轉(zhuǎn)傳動裝置 1—電動機 2—主動輪 3—從動輪 4— 軸 5—夾緊裝置 3.3.1 電動機的選取 1 類型和結(jié)構(gòu)型式的選擇 三相交流異步電動機的結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維護方便，可直接接于三相交流電網(wǎng) 中，因此在工業(yè)上應用最為廣泛，設(shè)計時應優(yōu)先選用。 Y 系列電動機是一般用途的全封閉自扇冷式三相異步電動機，具有效率高、性能好、 噪聲低、振動小等優(yōu)點，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的機械上。 在經(jīng)常啟動、制動和反轉(zhuǎn)的工作場合，要求電動機的裝懂慣量小和過載能力大，應 選用起重及冶金用 YZR 和ＹＺ系列電動機。 2 功率的確定 電動機的容量（功率）選擇是否合適，對電動機的工作和經(jīng)濟性都有影響。當容量 小于工作要求時，電動機不能保證工作機的正常工作，或使電動機長期過載而損壞；若 過量則價格高，并會造成浪費。 電動機容量主要由電動機運行時的發(fā)熱條件決定，而發(fā)熱有與其工作情況有關(guān)。對 于長期連續(xù)運轉(zhuǎn)、載荷不變或變化很小、常溫下工作的機械，選擇電動機時只要使電動 機的負載不超過其額定值，電動機便不會過熱。也就是可按電動機的額定功率 等于或mP 略大于所需電動機的功率 ，在手冊中選取相應的電動機型號。這類電動機功率計算如dP 下述步驟： (1) 工作機所需功率 （KW）w 無錫太湖學院學士學位論文 12 )10/(wwvFP?? （3.1） 或 95nT （3.2） 式中， 為工作機的阻力，N；wF 為工作機的線速度，m/s； 為工作機的阻力矩，N·m； 為工作機軸的轉(zhuǎn)速，wvwTn r/min； 為工作機的效率，帶式輸送機可選取 =0.96，鏈板式輸送機可選取 =0.95.?w?w? (2) 電動機至工作機的總效率 （串聯(lián)時）? n?.321? （3.3） 式中， ， ， ，…， 為傳動系統(tǒng)中各級傳動機構(gòu)、軸承以及聯(lián)軸器的效率。各類1?23n 機械傳動的效率見表 3-1。 表 3-1 機械傳動效率概略值 傳動類別 精度、結(jié)構(gòu)及潤滑 效率 7 級精度（油潤滑） 0.98 8 級精度（油潤滑） 0.97圓柱齒輪傳動 開式傳動（脂潤滑） 0.94-0.96 7 級精度（油潤滑） 0.97 8 級精度（油潤滑） 0.95-0.97錐齒輪傳動 開式傳動（脂潤滑） 0.92-0.95 自鎖（油潤滑） 0.40-0.45 單頭（油潤滑） 0.7.-0.75 雙頭（油潤滑） 0.75-0.82蝸桿傳動 四頭（油潤滑） 0.82-0.92 潤滑不良 0.94（一對） 正常潤滑 0.97（一對）滑動軸承 液體摩擦 0.99（一對） 球軸承 0.99（一對）滾動軸承 滾子軸承 0.98（一對） V 帶傳動 0.96 滾子鏈傳動 0.96 螺旋傳動（滑動） 0.30-0.60 螺旋傳動（滾動） 0.85-0.95 聯(lián)軸器 彈性、齒式 0.99 (3) 所需電動機的功率 （kW）dP 所需電動機的功率由工作機所需功率和傳動裝置的總效率按下式計算： （3.4）?/wd? (4) 電動機額定功率 m 按 來選取電動機型號。電動機功率裕度的大小應視工作機構(gòu)的負載變化狀況dmP? 而定。 3 轉(zhuǎn)速的確定 額定功率相同的同類型電機，有幾種不同的同步轉(zhuǎn)速。一般常用、市場上供應最多 的是同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min 和 1000r/min 的電動機，設(shè)計時優(yōu)先選用。如無特殊需求， 則不選同步轉(zhuǎn)速為 3000r/min 和 750r/min 的電動機。 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線合圍裝置設(shè)計 13 根據(jù)選定的電動機類型、結(jié)構(gòu)、功率和轉(zhuǎn)速，從標準中查出電動機的型號后，將其 型號、額定功率 （kW ）、滿載轉(zhuǎn)速 （r/min），以及電動機的安裝尺寸、外形尺寸mPmn 和軸伸連接尺寸等記下以備后用。 因此電動機選用 Y100L1-4 型號的，額定功率 2.2kW，額定轉(zhuǎn)速 1430r/min，同步轉(zhuǎn) 速為 1500r/min;質(zhì)量 34kg。 [3] 3.3.2 傳動比的分配 電動機選定后根據(jù)電動機的滿載轉(zhuǎn)速 和工作機的轉(zhuǎn)速 即可確定傳動系統(tǒng)的總傳mnwn 動比 i，即 (3.5)wi/? 1 傳動比分配的一般原則 各級傳動比可在各自薦用值的范圍內(nèi)選取。各類機械傳動的傳動比薦用值和最大值 見表 3-2。 表 3-2 各類機械傳動的傳動比 平帶傳動 V 帶傳動 鏈傳動 圓柱齒輪傳 動 錐齒輪傳動 蝸桿傳動 單級薦用值 i 4~2?5~2?5~3?3~2401 單級最大值 max5 7 6 8 5 80 2 傳動比分配的參考數(shù)據(jù) (1) 帶傳動與一級齒輪減速器 設(shè)帶傳動的傳動比為 ，一級齒輪減速器的傳動比di 為 i，應使 ，以便使整個傳動系統(tǒng)的尺寸較小，結(jié)構(gòu)緊湊。id? (2) 二級圓柱齒輪減速器 為了使兩個大齒輪具有相近的浸油深度，應使兩級的大 齒輪具有相近的直徑（低速級大齒輪的直徑應略大一些，使高速級大齒輪的齒頂圓與低 速軸之間有適量的間隙）.設(shè)高速級的傳動比為 ，低速級的傳動比為 ，減速器的傳動1i 2i 比為 i，對于二級展開式圓柱齒輪減速器，傳動比可按下式分配： ??ii4.~31? （3.6） 對于同軸式圓柱齒輪減速器，傳動比可按下式分配： ii21 （3.7） 但應指出，齒輪的材料、齒數(shù)及寬度亦影響齒輪直徑的大小。欲獲得兩級傳動的大 齒輪直徑相近，應對傳動比，齒輪的材料、齒數(shù)、模數(shù)和齒寬等作綜合考慮。 (3) 圓錐—圓柱減速器 設(shè)減速器的傳動比為 ,高速級錐齒輪的傳動比為 ，傳動比i 1i 可按下式分配： ii25.01? （3.8） 3 傳動參數(shù)的計算 機器傳動系統(tǒng)的傳動.參數(shù)主要是指各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩，它是進行傳動零件設(shè) 無錫太湖學院學士學位論文 14 計計算的重要依據(jù)。現(xiàn)以圖 3.7 所示二級圓柱齒輪減速器，說明機器傳動系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn) 速、功率及轉(zhuǎn)矩的計算。 (1) 各軸的轉(zhuǎn)速 n（r/min） 高速軸 I 的轉(zhuǎn)速 mn?I 中間軸 II 的轉(zhuǎn)速 1I/i 低速軸 III 的轉(zhuǎn)速 ??212II //ininm? （3.9） 滾筒軸 IV 的轉(zhuǎn)速 IIVn? 式中： 為電動機的滿載轉(zhuǎn)速； 為高級傳動比； 為低級傳動比。mn1i2i 聯(lián)軸器 I II III 聯(lián)軸器 工作機 IV 圖 3.6 二級圓柱齒輪減速器簡圖 (2) 各軸的輸入功率 P（kW） 高速軸 I 的輸入功率 cmP??I 中間軸 II 的輸入功率 g1I 低速軸 III 的輸入功率 gP?2II? （3.10） 滾筒軸 IV 的輸入功率 gcP?IIV? 式中： 為電動機的額定功率（kW） ； 為聯(lián)軸器的效率； 為一對軸承的效率； 為mPc? 1 高速級齒輪傳動的效率； 為低速級齒輪傳動的效率。 [3]2 (3) 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 T（N·m） 高速軸 I 的輸入轉(zhuǎn)矩 1II/950nPT? 中間軸 II 的輸入轉(zhuǎn)矩 低速軸 III 的輸入轉(zhuǎn)矩 II/950nPT? （3.11） 滾筒軸 IV 的輸入轉(zhuǎn)矩 IVIV/950nPT? 4 齒輪傳動系統(tǒng) 電動機 減速器 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線合圍裝置設(shè)計 15 齒輪傳動是機械傳動中最重要的傳動之一，形式很多，應用廣泛，傳遞動率可達數(shù) 十千瓦，圓周速度可達 200m/s。齒輪傳動特點，第一效率高，在常用的機械傳動中，以 齒輪傳動效率為最高，如一級圓柱齒輪的傳動效率可達 99%，這對大功率的傳動十分重要， 因為即使效率只有百分之一，也有很大的經(jīng)濟利。第二結(jié)構(gòu)緊湊，在同樣的使用條件下， 齒輪傳動所需要的空間尺寸一般較小。第三工作可靠、壽命長，設(shè)計制造正確合理，使 用維護良好的齒輪傳動，工作十分可靠，壽命可達一、二十年，這也是其他機械傳動所 不能比擬的。第四，傳動比穩(wěn)定，傳動比穩(wěn)定往往是對傳動性的基本要求。齒輪傳動獲 得廣泛應用，也就是由于具有這一特點。但是齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格 較貴，且不適用于距離過大的場合。設(shè)計齒輪傳動在具體的工作情況下，必須有足夠的、 相應的工作能力，以保證在整個工作壽命期間不至于失效。齒輪的失效形式常見的有， 齒面折斷，和工作齒面磨損，點蝕，膠合及塑性變形等。針對各種工作情況以及上述各 種失效形式，都應該確立相應的設(shè)計準則。由于目前對于齒面磨損和塑性變形，尚未建 立起廣為工程實際使用中而行之有效的計算方法和設(shè)計數(shù)據(jù)，所以目前設(shè)計一般使用的 齒輪傳動時，通常只按齒根彎曲疲勞強度及保證齒面接觸疲勞強度兩個準則進行計算。 根據(jù)設(shè)計要求和準則，擬選擇所選擇的齒輪系統(tǒng)的材料為 45 或 40 ,調(diào)制后表面淬火。rC 齒輪計算相關(guān)公式： 分度圓直徑計算： ??3 212. ???????????HEdZTuKd （3.12） 由計算公式（3.12）進行計算 計算齒輪轉(zhuǎn)矩： nPT510.9?? （3.13）試選載荷系數(shù) ，3.1tK 計算齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩， mNnT ????? 7515 103.9302.09 表 3-3 圓柱齒輪的齒寬系數(shù) 裝置狀況 兩支相對齒輪做對稱分布 兩支承相對于小齒輪做不對稱分布 小齒輪做懸臂布置d???9.1~24.90??65.1~.70 6.0~4 查表 3-3 選取齒寬系數(shù) 。?d 表 3-4 彈性影響系數(shù) EZ 齒輪材料 彈性模量 aMPE/ 配對齒輪材料 無錫太湖學院學士學位論文 16 灰鑄鐵 球墨鑄鐵 鑄鋼 鍛鋼 夾布塑膠4108.?4103.74102.?4106.?410785.? 鍛鋼 162.0 181.4 188.9 189.8 56.4 鑄鋼 161.4 180.5 188 球墨鑄鐵 156.6 173.9 灰鑄鐵 143.7 由表 3.4 查得材料影響系數(shù)： 2 18.9MPaZE? 由資料查得按齒面硬度查得齒輪的強度接觸疲勞強度極限 。MPa60max?? 應力循環(huán)次數(shù) hnjLN60 （3.14） 計算得應力循環(huán)次數(shù)： ??81 10296.53821360 ?????hjLnN 查資料取接觸疲勞系數(shù) 9.HK 計算接觸疲勞許用應力，取失效概率為 1%，安全系數(shù)系數(shù) ，由下面公式得S 接觸疲勞需用應力： ， (3.15)??KHNlim?? 計算得： ??aHNMPSK54069.0lim??? 計算齒輪分度圓直徑 ，代入 中的較小值td1??H? 即： mudEdt ZT1805.29103.912.32. 391 ????????????????? 計算圓周速度 v smndt /8.016106???? 計算齒寬 b 齒寬： , (3.16) tdb?? 計算得： mdbt1801????? 模數(shù) zm tt51 齒高 ht2 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線合圍裝置設(shè)計 17 計算齒寬齒高之比： 1625.80?hb 齒面載荷系數(shù)： (3.17)??HVAKK? 計算齒輪的載荷系數(shù)為 =1.594??HVA?? 按照實際的載荷系數(shù)校正分度圓直徑： (3.18) 3ttKd?? 齒根彎曲強度設(shè)計公式： ??321???????FSadYZTm?? （3.19） 計算齒輪的 并加以比較 ??FSaY? ；??013.1?FSaY???016.2?FSaY? 所以 mm6.40.2413.95.9??? 對比計算結(jié)果，由直面接觸強度計算的模數(shù) m，大于齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)， 由于齒輪模數(shù)的大小取決于彎曲彎曲強度所決定的承載應力，而齒面接觸強度所決定的 承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可由于彎曲強度計算的模數(shù) 2.05，并就接近標準整圓取 m=5.0mm，按接觸強度算得的分度圓直徑 =180mm，算出齒1d 輪的齒數(shù) 38564.1921??mdz 這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸強度要求，又滿足了齒根彎曲強度要求， 結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。 [3] 5 動 力 軸 的 計 算 和 校 核 軸 是 設(shè) 計 也 和 其 他 零 件 的 設(shè) 計 相 似 ， 包 括 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 和 工 作 能 力 計 算 兩 部 分 內(nèi) 容 。 軸 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 是 根 據(jù) 軸 上 零 件 的 安 裝 定 位 以 及 軸 的 生 產(chǎn) 工 藝 等 方 面 的 要 求 ， 合 理 的 確 定 軸 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 和 尺 寸 ， 軸 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 不 正 確 ， 會 影 響 軸 的 工 作 能 力 和 軸 上 零 件 的 工 作 可 靠 性 ， 還 會 增 加 軸 的 制 造 成 本 ， 和 軸 上 零 件 的 難 裝 配 等 問 題 。 因 此 軸 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 是 軸 設(shè) 計 中 的 重 要 內(nèi) 容 。 軸 的 材 料 主 要 是 碳 鋼 和 合 金 鋼 。 軸 的 計 算 通 常 都 是 在 初 步 完 成 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 后 進 行 的 校 核 計 算 的 ， 計 算 準 則 滿 足 軸 的 強 度 或 剛 性 要 求 必 要 時 還 應 校 核 軸 的 振 動 穩(wěn) 定 性 。 1 軸 的 強 度 校 核 計 算 (1) 按 扭 轉(zhuǎn) 強 度 條 件 計 算 無錫太湖學院學士學位論文 18 適 用 ： ① 用 于 只 受 扭 矩 或 主 要 承 受 扭 矩 的 傳 動 軸 的 強 度 計 算 ； ② 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 前 按 扭 矩 初 估 軸 的 直 徑 。mind 這 種 方 法 是 只 按 軸 所 受 的 扭 矩 來 計 算 軸 的 強 度 ， 如 果 還 有 受 有 不 大 的 彎 矩 時 ， 則 用 降 低 許 用 扭 轉(zhuǎn) 切 應 力 的 辦 法 考 慮 。 在 做 軸 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 時 ， 通 常 用 這 種 方 法 初 步 估 算 軸 徑 。 軸 的 扭 轉(zhuǎn) 強 度 條 件 為 (2.20)??rrTdn PW?????32.095 為 扭 轉(zhuǎn) 切 應 力 ， T 為 軸 的 扭 矩 , 軸 的 抗 扭 截 面 系 數(shù) ， n 為 軸 的 轉(zhuǎn) 速 ， P 為 軸T? mN? 傳 遞 的 功 率 ， d 計 算 截 面 處 軸 的 直 徑 。 軸 的 直 徑 (3.21)?? 3032.95nPAdT??? 式 中 ??302.95TA?? 表 3-5 軸 常 用 集 中 材 料 及 值T?0 軸 的 材 料 、 20AQ? 、 357Q??irNC18 45 、rC40niMS3508ni??aTMP/?5~1~~2~0A69 1369712 初 步 估 算 動 力 軸 的 最 小 直 徑 mnPAd 9.82165430.91230min ???? 軸 的 最 小 直 徑 顯 然 是 安 裝 聯(lián) 軸 器 的 直 徑 。 需 要 鍵 槽 ， 故 將 最 小 軸 增 加 ， 變 為%5 40.9mm， 查 機 械 手 冊 選 擇 標 準 直 徑 為 45mm . 選 擇 聯(lián) 軸 器 ， 取 載 荷 系 數(shù) ， 則 聯(lián) 軸 器 的 計 算 轉(zhuǎn) 矩 為3.1?AKmNTca ????62075. 根 據(jù) 計 算 轉(zhuǎn) 矩 、 最 小 軸 徑 、 軸 速 度 ， 查 手 冊 選 擇 HL4 彈 性 柱 銷 聯(lián) 軸 器 。 初 選 軸 承 ， 因 軸 承 同 時 受 有 徑 向 力 和 軸 向 力 的 作 用 。 故 選 用 角 接 觸 球 軸 承 。 根 據(jù) 工 作 要 求 及 輸 入 端 的 直 徑 (為 45mm)， 由 軸 承 產(chǎn) 品 目 錄 中 選 取 型 號 為 7211C 的 滾 動 軸 承 ， 其 尺 寸 （ 內(nèi) 徑 × 外 徑 ×寬 度 ） 為 d×D×b=55×100×21， 軸 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 ： 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線合圍裝置設(shè)計 19 圖 3.7 動 力 軸 由 于 聯(lián) 軸 器 型 號 已 定 ， 左 端 用 軸 端 擋 圈 定 位 ,右 端 用 軸 肩 定 位 。 故 軸 段 6 的 直 徑 即 為 相 配 合 的 半 聯(lián) 軸 器 的 直 徑 ， 取 為 30mm。 聯(lián) 軸 器 是 靠 軸 段 2 的 軸 肩 來 進 行 軸 向 定 位 的 ， 為 了 保 證 定 位 可 靠 ， 軸 段 2 要 比 軸 段 1 的 直 徑 大 5～ 10mm， 取 軸 段 2 的 直 徑 為 200mm。 軸 段 1 和 軸 段 4 均 是 放 置 滾 動 軸 承 的 ， 所 以 直 徑 與 滾 動 軸 承 內(nèi) 圈 直 徑 一 樣 為 60mm。 考 慮 拆 卸 的 方 便 ， 軸 段 3 的 直 徑 只 要 比 軸 段 4 的 直 徑 大 1～ 2mm 就 行 了 ， 這 里 取 為 200mm。 軸 段 2 是 一 軸 環(huán) ， 右 側(cè) 用 來 定 位 齒 輪 ， 左 側(cè) 用 來 定 位 滾 動 軸 承 ， 查 滾 動 軸 承 的 手 冊 ， 可 得 該 型 號 的 滾 動 軸 承 內(nèi) 圈 安 裝 尺 寸 最 小 為 64mm， 同 時 軸 環(huán) 的 直 徑 還 要 滿 足 比 軸 段 3 的 直 徑 (為 58mm)大 5～ 10mm 的 要 求 ， 故 這 段 直 徑 最 終 取 為 66mm。 (2) 確 定 軸 的 各 段 長 度 軸 段 1 的 長 度 比 半 聯(lián) 軸 器 的 轂 孔 長 度 要 (為 84mm)短 2～ 3mm， 這 樣 可 保 證 軸 端 擋 圈 只 壓 在 半 聯(lián) 軸 器 上 而 不 壓 在 軸 的 端 面 上 ， 故 該 段 軸 長 取 為 82mm， 同 理 ， 軸 段 4 的 長 度 要 比 齒 輪 的 輪 轂 寬 度 (為 100mm)短 2～ 3mm， 故 該 段 軸 長 取 為 98mm。 軸 段 6 的 長 度 即 為 滾 動 軸 承 的 寬 度 ， 查 手 冊 為 21mm。 軸 環(huán) 2 寬 度 取 為 18mm。 軸 承 端 蓋 的 總 寬 度 為 20mm（ 由 減 速 器 及 軸 承 端 蓋 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 而 定 ） 。 根 據(jù) 軸 承 端 蓋 的 裝 拆 及 便 于 對 軸 承 添 加 潤 滑 脂 的 要 求 ， 取 端 蓋 的 外 端 面 與 半 聯(lián) 軸 器 右 端 面 間 的 距 離 l=25mm， 故 取 軸 段 2 的 長 度 為 45mm。 取 齒 輪 距 箱 體 內(nèi) 壁 之 距 離 為 10mm， 考 慮 到 箱 體 的 鑄 造 誤 差 ， 在 確 定 滾 動 軸 承 位 置 時 ， 應 距 箱 體 內(nèi) 壁 一 段 距 離 ， 取 5mm。 已 知 滾 動 軸 承 寬 度 為 21mm， 齒 輪 輪 轂 長 為 100mm,則 軸 段 3 的 長 度 為 ： 10＋ 5＋ (100-98)+21=38mm 軸 上 零 件 的 周 向 定 位 齒 輪 、 半 聯(lián) 軸 器 與 軸 的 周 向 定 位 均 采 用 平 鍵 聯(lián) 接 。 對 于 齒 輪 ,由 手 冊 查 得 平 鍵 的 截 面 尺 寸 寬 ×高 =16×10(GB1095-79),鍵 槽 用 鍵 槽 銑 刀 加 工 ,長 為 80mm(標 準 鍵 長 見 GB1096-79),同 時 為 了 保 證 齒 輪 輪 轂 與 軸 的 配 合 為 H7/n6； 同 樣 ， 半 聯(lián) 軸 器 與 軸 的 聯(lián) 接 ， 選 用 平 鍵 為 14×9×63， 半 聯(lián) 軸 器 與 軸 的 配 合 為 H7/k6。 滾 動 軸 承 與 軸 的 周 向 定 位 是 借 過 渡 配 合 來 保 證 的 ,此 處 選 軸 的 直 徑 尺 寸 公 差 為 k6。 [4] 3.4 伸縮移位 由于夾緊裝置要旋轉(zhuǎn)，如果鉚接操作臺與木板對齊的話，圍板的長短不一致，這樣 鉚接操作臺就會影響甚至擋住其旋轉(zhuǎn)，所以鉚接操作臺會向后縮入一定距離，此距離為 夾具的寬度。因此要將需要鉚接的圍板進行鉚接. 需要一個伸縮裝置來移動圍板，使之能夠到達鉚接操作臺。在這里就選用液壓缸來 無錫太湖學院學士學位論文 20 帶動整個夾緊裝置伸縮，使工件能夠進入和離開鉚接工作臺，從而進行鉚接操作。 圖 3.8 伸縮裝置簡圖 1—液壓缸 2—夾緊裝置 3—軸 圍板包裝箱自動生產(chǎn)線合圍裝置設(shè)計 21 3.5 鉚接 3.5.1 定位 當圍板經(jīng)過以上操作到鉚接工作臺上，沒有鉚接的半面鉸鏈由于約束不夠，因此可 能不會移動到所需要的位置，為了使者半