電子行業(yè)自動(dòng)模擬焊接設(shè)備設(shè)計(jì)(DOC53頁(yè)).doc

自動(dòng)模擬焊接設(shè)備設(shè)計(jì)自動(dòng)模擬焊接設(shè)備設(shè)計(jì) 目目 錄錄 工學(xué)院工學(xué)院 自動(dòng)模擬焊接設(shè)備設(shè)計(jì) 呂敏 軸套塑料模具設(shè)計(jì) 屈斌 閥體蠟?zāi)Ｄ＞咴O(shè)計(jì) 林瑞永 微機(jī)控制超低速運(yùn)動(dòng)下降桿設(shè)計(jì) 孫國(guó)浩 基于遺傳算法的車間調(diào)度方法 黃頌志 虛擬企業(yè)的作業(yè)模型構(gòu)建及其業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì) 陳 局 電腦的造型設(shè)計(jì) 毛盈歡 工業(yè)電熨斗的造型設(shè)計(jì) 張麗娜 彈性板中的表面波分析 潘俏俏 自動(dòng)模擬焊接設(shè)備設(shè)計(jì)自動(dòng)模擬焊接設(shè)備設(shè)計(jì) 作者 呂敏作者 呂敏 指導(dǎo)教師 周嶸指導(dǎo)教師 周嶸 摘要 摘要 本論文是對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 自動(dòng)模擬焊接設(shè)備設(shè)計(jì)所采用的方案以及所使用的硬件 軟件技術(shù)和所能達(dá)到的效果的描 述 自動(dòng)模擬焊接設(shè)備在動(dòng)力上采用氣動(dòng)的方式 接近開關(guān)提供反饋信號(hào) 采用可編程控制器 PLC 實(shí)現(xiàn)總的控制 自動(dòng)模擬 焊接設(shè)備能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)送料 自動(dòng)分配焊接機(jī)焊接 然后機(jī)械手自動(dòng)地將已加工完畢的工件運(yùn)走的一系列連續(xù)的動(dòng)作 自動(dòng)模 擬焊接設(shè)備是一套教學(xué)設(shè)備 能幫助學(xué)生學(xué)習(xí)氣動(dòng)技術(shù) 學(xué)習(xí)可編程控制器 PLC 的使用及傳感技術(shù) 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 可編程控制器 氣動(dòng)技術(shù) 接近開關(guān) 1 緒 緒 論論 隨著時(shí)代的進(jìn)步 社會(huì)的發(fā)展 氣動(dòng)技術(shù)和可編程控制器在工業(yè)上的運(yùn)用越來(lái)越廣泛 作為機(jī)械專 業(yè)的學(xué)生 學(xué)習(xí)氣動(dòng)知識(shí)和可編程控制知識(shí)是必須的 但我們?nèi)鄙賹烧呓M合在一起使用 形成一個(gè)完 整的系統(tǒng)的學(xué)習(xí) 自動(dòng)模擬焊接設(shè)備是一套教學(xué)設(shè)備 將氣動(dòng)知識(shí)與可編程控制知識(shí)綜合起來(lái) 有助于 學(xué)習(xí)氣動(dòng)技術(shù)和可編程控制的相關(guān)知識(shí) 自動(dòng)模擬焊接設(shè)備的原理及方法亦能適用于實(shí)際生產(chǎn)的系統(tǒng) 它能提高生產(chǎn)效率 而且由于驅(qū)動(dòng)采用氣動(dòng)方式 故幾乎不對(duì)環(huán)境造成污染 因此對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)也有很 大的意義 2 方案設(shè)計(jì) 方案設(shè)計(jì) 2 1 硬件部分硬件部分 自動(dòng)模擬焊接設(shè)備是一個(gè)完整的系統(tǒng) 包含了動(dòng)力 執(zhí)行 檢測(cè) 控制等部分 由不同的元件來(lái)實(shí) 現(xiàn)各個(gè)部分的功能 達(dá)到預(yù)期的效果 2 1 1 動(dòng)力機(jī)構(gòu)動(dòng)力機(jī)構(gòu) 動(dòng)力機(jī)構(gòu)采動(dòng)氣動(dòng)的方式 從貯氣罐中出來(lái)的壓縮空氣經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)拈y的控制 就可滿足壓強(qiáng) 方向 流量的要求 從而驅(qū)動(dòng)各個(gè)執(zhí)行元件完成規(guī)定的動(dòng)作 雖然動(dòng)力機(jī)構(gòu)亦可采取伺服電機(jī)的形式 但在自 動(dòng)模擬焊接設(shè)備中 由于要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作很多 而且這些動(dòng)作之間又具有相對(duì)獨(dú)立性 需要多個(gè)伺服電機(jī) 才能完成規(guī)定的動(dòng)作 并且要完成規(guī)定的動(dòng)作 還必須經(jīng)過(guò)減速箱體等的設(shè)計(jì)制造 才能將伺服電機(jī)提 供的運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)化為自動(dòng)模擬焊接設(shè)備所需要的運(yùn)動(dòng)形式 這些都會(huì)大大地增加自動(dòng)模擬焊接設(shè)備的繁 瑣性 故動(dòng)力機(jī)構(gòu)采用氣動(dòng)的方式 而不采用伺服電機(jī)的形式 2 1 2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用不同型號(hào)的氣缸 加以組合來(lái)完成規(guī)定的動(dòng)作 由于動(dòng)力機(jī)構(gòu)是采用氣動(dòng)的方式 故 執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用氣缸還完成規(guī)定的動(dòng)作 達(dá)到設(shè)計(jì)的要求是最直接的選擇 氣缸價(jià)格低 便于安裝 結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單 可靠 不僅能完成直線運(yùn)動(dòng) 還能完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和側(cè)轉(zhuǎn) 擺動(dòng) 運(yùn)動(dòng) 而且 氣缸根據(jù)尺寸和有 效行程不同 又有各種形式的氣缸 可供選擇的范圍很大 自動(dòng)模擬焊接設(shè)備中有工件的輸送的系統(tǒng) 即將加工完的工件從一端運(yùn)到另一端 這一輸送過(guò)程中 包括工件的抓取 提升 移動(dòng) 旋轉(zhuǎn)這一系列的動(dòng)作 工作的抓取選擇氣動(dòng)手指作為機(jī)械手來(lái)完成 當(dāng) 然 抓取的動(dòng)作亦可由吸盤來(lái)完成 但吸盤對(duì)工件表面的粗糙度要求較高 而且吸盤亦不及采用機(jī)械手 來(lái)實(shí)現(xiàn)抓取動(dòng)作的直觀性 故選用氣動(dòng)手指來(lái)完成抓取動(dòng)作 而沒(méi)有選取吸盤來(lái)完成抓取動(dòng)作 提升動(dòng) 作可以選取頂推氣缸來(lái)完成 移動(dòng)動(dòng)作可由無(wú)桿氣缸來(lái)完成 旋轉(zhuǎn)動(dòng)作可由旋轉(zhuǎn)氣缸來(lái)完成 但這些氣 缸都是獨(dú)立的個(gè)體 得用塑膠板 螺釘?shù)炔牧蠈⑦@些獨(dú)立的元件組合起來(lái) 使之成為一個(gè)完整的整體 進(jìn)而完成各項(xiàng)動(dòng)作 2 1 3 檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)機(jī)構(gòu) 檢測(cè)機(jī)構(gòu)主要用來(lái)檢測(cè)工件的位置和無(wú)桿氣缸的移動(dòng)情況 并將檢測(cè)到的信號(hào)傳送給可編程控制器 由控制機(jī)構(gòu)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理 因此要求檢測(cè)機(jī)構(gòu)要有精確的檢測(cè)能力和快速傳遞信號(hào)的能力 同時(shí)對(duì)檢 測(cè)機(jī)構(gòu)形狀 結(jié)構(gòu) 尺寸都有要求 在自動(dòng)模擬焊接設(shè)備中 要使其適合于自動(dòng)模擬焊接設(shè)備 能發(fā)揮 其功能 同時(shí)不能使自動(dòng)模擬焊接設(shè)備看起來(lái)很突兀 因此 選擇接近開關(guān)作為自動(dòng)模擬焊接設(shè)備的檢 測(cè)機(jī)構(gòu) 2 1 4 控制機(jī)構(gòu)控制機(jī)構(gòu) 控制機(jī)構(gòu)采用小型的可編程控制器 可編程控制器不僅具有很高的可靠性 而且編程方便 易于使 用 軟件方面可編程控制器采用與實(shí)際電路接線圖非常接近的梯形圖 易懂易編 硬件方面只用螺絲刀 即可進(jìn)行全部接線工作 雖然采用單片機(jī)亦能完成所要求的工作 但單片機(jī)需要自己設(shè)計(jì)在可編程控制器中已有的一些安全 性電路 而且需要自己根據(jù)需要焊接電路 故單片機(jī)的可靠性遠(yuǎn)不及可編程控制器 此外 單片機(jī)語(yǔ)言 比較復(fù)雜難懂 完成相同一個(gè)動(dòng)作 單片機(jī)的語(yǔ)言要比可編程控制器的繁瑣的多 同時(shí) 要把單片機(jī)語(yǔ) 言寫入單片機(jī)內(nèi) 需要專門的軟硬件 要比可編程控制麻煩的多 故控制機(jī)構(gòu)采用可編程控制器 而不 采用單片機(jī) 2 2 軟件部分軟件部分 由于控制機(jī)構(gòu)采用小型的可編程控制器 因此必須采用適合于所選擇型號(hào)的可編程控制器的編程語(yǔ) 言 在自動(dòng)模擬焊接設(shè)備中 采用與實(shí)際電路接線圖非常接近的梯形圖 用梯形圖編程 語(yǔ)言顯得精簡(jiǎn) 梯形圖語(yǔ)言的易懂易編對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)是很有幫助的 有助于看懂程序 有助于對(duì)可編程控制由淺入深 的學(xué)習(xí) 此外 不像單片機(jī)一樣 要將程序?qū)懭雴纹瑱C(jī) 需特定的程序?qū)懭氲挠曹浖?在可編程控制中 在相應(yīng)的編程環(huán)境中將程序編寫完成后 直接可寫入可編程控制中 進(jìn)行調(diào)試 運(yùn)行 這樣就顯得可編 程控制器的編程相當(dāng)直接 方便 另一方面 由于可編程控制器自身的硬件和由制造者編制的系統(tǒng)監(jiān)控 程序的優(yōu)越性能的關(guān)系 使得用戶程序在運(yùn)行時(shí)很穩(wěn)定 可靠 3 硬件技術(shù) 硬件技術(shù) 3 1 氣動(dòng)元件的選擇氣動(dòng)元件的選擇 動(dòng)力機(jī)構(gòu)采用氣動(dòng)的方式 空氣經(jīng)壓縮機(jī)壓縮進(jìn)入貯氣罐內(nèi) 貯氣罐內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)過(guò)壓縮空氣調(diào) 理裝置后進(jìn)入輸送管道 然后再通過(guò)各種形式的閥 才能最終進(jìn)入氣缸 推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng) 3 1 1 氣缸的選擇氣缸的選擇 在自動(dòng)模擬焊接設(shè)備中 需要由氣缸來(lái)完成的動(dòng)作有模擬焊接 待加工工件的分配 將待加工工件 送入工作點(diǎn) 將已加工完畢的工件推離工作點(diǎn) 已加工完工件抓取 提升 移動(dòng) 旋轉(zhuǎn) 需選擇合適的 氣缸就能完成所有的這些動(dòng)作 在自動(dòng)模擬焊接設(shè)備中 使用了三個(gè)型號(hào)為 CDJ2B10 25 B 的有桿氣缸 兩個(gè)用來(lái)完成模擬焊接 的動(dòng)作 一個(gè)作為檔桿來(lái)完成待加工工件的分配工作 兩個(gè)型號(hào)為 CDJ2B10 50 B 的有桿氣缸分別作 為送料桿和推料桿來(lái)完成將待加工工件送入第二加工點(diǎn)和將加工完畢的工件推離第一加工點(diǎn)的動(dòng)作 一 個(gè)型號(hào)為 CDJ2B10 75 B 的有桿氣缸作為推料桿來(lái)完成將加工完畢的工件推離第二加工點(diǎn)的動(dòng)作 一 個(gè)型號(hào)為 CDJ2B10 125 B 的有桿氣缸作為主送料桿來(lái)完成將待加工工件送入第一加工點(diǎn)和送入分料點(diǎn) 的動(dòng)作 在加工完工件的輸送過(guò)程中 選擇型號(hào)為 ORV16 150 11W 的無(wú)桿氣缸來(lái)完成移動(dòng) 選擇型號(hào) 為 SDA25 10 的頂推氣缸來(lái)完成提升動(dòng)作 選擇型號(hào)為 CRQBW10 180 的旋轉(zhuǎn)氣缸完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 選擇 型號(hào)為 MHZ 10N 的氣動(dòng)手指作為機(jī)械手來(lái)完成工件的抓取 釋放動(dòng)作 3 1 2 氣閥的選擇氣閥的選擇 閥的種類很多 在自動(dòng)模擬焊接設(shè)備中 閥要根據(jù)所接收的輸入信號(hào)決定氣流所取路徑 控制氣流 的通過(guò) 切斷 或流動(dòng)方向 閥的輸入信號(hào)由可編程控制器輸出 因此決定使用電磁控制和彈簧復(fù)位的 閥 在自動(dòng)模擬焊接設(shè)備中使用十個(gè)型號(hào)為 4V210 08 的兩位五通既可電磁控制也可手動(dòng)控制的閥來(lái)實(shí) 現(xiàn)對(duì)七個(gè)有桿氣桿 頂推氣缸 旋轉(zhuǎn)氣缸和氣動(dòng)手指的控制 選擇型號(hào)為 4V230C 08 的三住五通既可電 磁控制也可手動(dòng)控制的閥來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)桿氣缸的控制 使無(wú)桿氣缸不僅能停在左極限和右極限 亦能停在 行程中和任何一個(gè)位置 為了控制進(jìn)入氣缸的壓縮空氣的流量的大小 使活塞桿運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到自動(dòng)模擬焊接設(shè)備所要求的 選擇在氣缸的一端安裝單向節(jié)流閥或節(jié)流閥 3 2 接近開關(guān)的選擇接近開關(guān)的選擇和按鈕的安裝和按鈕的安裝 可編程控制器的輸入信號(hào)由接近開關(guān)和按鈕產(chǎn)生 在自動(dòng)模擬焊接設(shè)備中 檢測(cè)機(jī)構(gòu)需要檢測(cè)是否 有工件待加工 是否有工件加工完需運(yùn)離 還有頂推氣缸是否有動(dòng)作 無(wú)桿氣缸處于何位置 檢測(cè)工作 臺(tái)部分工件位置的接近開關(guān)由于工作臺(tái)和氣缸安裝位置及工件移動(dòng)情況的原因 需將其安裝在工作臺(tái)的 背面才能較好的工作 也使整個(gè)工作臺(tái)看起來(lái)比較美觀 故這些接近開關(guān)需要有較大的檢測(cè)距離 最后 選用五個(gè)型號(hào)為 LJ18A3 8 Z BX 的螺紋式的接近開關(guān) 其實(shí)際檢測(cè)距離為 4mm 檢測(cè)頂推氣缸是否有動(dòng) 作及無(wú)桿氣缸位移位置的接近開關(guān)只需采用一般的檢測(cè)距離較短的接近開關(guān) 在自動(dòng)模擬焊接設(shè)備中 選擇了四個(gè)型號(hào)為 LJ177 5Z NKS 的接近開關(guān)來(lái)滿足這些檢測(cè)需要 這些接近開關(guān)的檢測(cè)距離為 1 5mm 可編程控制器的輸入信號(hào)除了接近開關(guān)所產(chǎn)生的檢測(cè)信號(hào)外 還包括開始 急停 停止三個(gè)信號(hào) 這些通過(guò)三個(gè)按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn) 3 3 可編程控制器的選擇可編程控制器的選擇 可編程控制器選用三菱的型號(hào)為 FX1N 40MR 001 的小型可編程控制器 可編程控制器接收檢測(cè)機(jī) 構(gòu)和按鈕發(fā)出的信號(hào) 然后對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理 再將產(chǎn)生的結(jié)果信號(hào)輸出給控制閥的電磁線包 用于 驅(qū)動(dòng)氣缸 在所選用的可編程控制器中 有 24 個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)和 16 個(gè)輸出節(jié)點(diǎn) 在自動(dòng)模擬焊接設(shè)備中 需要 12 個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)和 12 個(gè)輸出節(jié)點(diǎn) 為了安裝的方便 選用了 X000 X001 X002 X003 X004 X005 X006 X007 X010 X011 X013 X014 這 12 個(gè)輸入節(jié)點(diǎn) 選用 了 Y004 Y005 Y006 Y007 Y010 Y011 Y012 Y013 Y014 Y015 Y016 Y017 這 12 個(gè)輸出節(jié)點(diǎn) 在接輸出時(shí) 要將其中的 COM3 COM4 COM5 這三個(gè)節(jié)點(diǎn)聯(lián)接在一起 電磁線包與可編程控制器都與交流 220V 的電源相連 接近開關(guān)的工作電壓為 10 36V 由可編程控制器提供的電壓為 24V 的電源 在進(jìn)行可 編程控制器的接線工作時(shí) 只需一把螺絲刀就可完成所有的接線工作 相當(dāng)方便簡(jiǎn)單 4 軟件技術(shù) 軟件技術(shù) 4 1 焊接部分的程序焊接部分的程序 當(dāng)接近開關(guān)檢測(cè)到有工件待加工時(shí) 可編程控制器就會(huì)得到相應(yīng)的輸入信號(hào) X002 進(jìn)行處理后 產(chǎn) 生輸出信號(hào) Y014 使負(fù)責(zé)主送料的氣缸動(dòng)作 在檔桿沒(méi)有落下的情況下 主送料桿會(huì)將待加工工件送入 第一加工點(diǎn) 反之 主送料桿將工件送到工件分配處就返回 當(dāng)工件一離開等待位置 X002 就處于斷開 狀態(tài) 工件一進(jìn)入分配處 位于分配處的接近開關(guān)就產(chǎn)生一個(gè)檢測(cè)信號(hào)傳送到可編程控制器中使 X003 處于 接通狀態(tài) 經(jīng)過(guò)短暫的延時(shí) 可編程控制器輸出一個(gè)信號(hào) Y015 使副送料桿動(dòng)作 將待加工工件送入第 二工作點(diǎn)并返回 當(dāng)待加工工件進(jìn)入第一加工點(diǎn) 位于第一加工點(diǎn)接近開關(guān)就產(chǎn)生一個(gè)檢測(cè)信號(hào)傳送到可編程控制器 中 可編程控制器接收到輸入信號(hào) X000 進(jìn)行處理后輸出兩個(gè)信號(hào) Y011 Y010 使檔桿落下 模擬焊接 開始 同理 工件進(jìn)入第二工作點(diǎn) 可編程控制器接收到輸入信號(hào) X001 進(jìn)行處理后輸出信號(hào) Y012 使 位于第二工作點(diǎn)的模擬焊接的氣缸動(dòng)作 兩個(gè)工作點(diǎn)的模擬焊接動(dòng)作各持續(xù) 10 秒鐘 使用延時(shí)程序來(lái)完 成 當(dāng)兩個(gè)工作點(diǎn)都處于模擬焊接狀態(tài)時(shí) 即使接近開關(guān)檢測(cè)到有工件待加工 送料桿也不動(dòng)作 一直 到兩個(gè)工作點(diǎn)中至少有一個(gè)處于不工作狀態(tài) 主送料才會(huì)動(dòng)作 當(dāng)?shù)谝还ぷ鼽c(diǎn)的工件加工完成后 可編程控制器就會(huì)斷開 Y010 并經(jīng)過(guò) 1 秒的延時(shí)后 發(fā)出一輸出 信號(hào) Y012 使負(fù)責(zé)將加工完工件推離第一工作點(diǎn)的氣缸動(dòng)作 當(dāng)主推料桿返回后 可編程控制器就會(huì)斷 開使檔桿落下的信號(hào) 使主送料桿能夠?qū)⒐ろ樌腿氲谝还ぷ鼽c(diǎn) 同理 當(dāng)?shù)诙ぷ鼽c(diǎn)的工件加工完成 可編程控制器斷開 Y012 并經(jīng)過(guò) 1 秒的延時(shí)時(shí)間 產(chǎn)生一輸 出信號(hào) Y013 使副推料桿動(dòng)作 將已加工完畢的工件推離第二工作點(diǎn) 4 2 運(yùn)輸過(guò)程的程序運(yùn)輸過(guò)程的程序 當(dāng)工件加工完畢 推料桿會(huì)將工件推到同一個(gè)位置 然后 再將其運(yùn)離 當(dāng)工件進(jìn)入這一固定位置時(shí) 位于這一位置的接近開關(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(wú)桿氣缸行程的中位 即 X010 處于接通位置 并且用于測(cè)頂推 氣缸有無(wú)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) 可編程控制器先產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào) Y004 使機(jī)械手打開 接著經(jīng)過(guò)一個(gè)短暫的延時(shí)時(shí)間 產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào) Y005 使無(wú)桿氣缸向右移動(dòng) 無(wú)桿氣缸移動(dòng)后 X010 處于斷開狀態(tài) 當(dāng)無(wú)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 當(dāng)可編程控制器接收到這一信號(hào)后就會(huì)立即發(fā)出指令使無(wú)桿氣缸停止 無(wú)桿氣缸停止后 經(jīng)過(guò)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 接著經(jīng)過(guò)一個(gè)短暫的延時(shí)時(shí)間 可編程控制器產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào) Y007 使頂推氣缸完成 工件的提升動(dòng)作 工件一提升 可編程控制器的輸入輸入信號(hào) X011 就呈斷開狀態(tài) 再經(jīng)過(guò)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(wú)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) 無(wú)桿氣缸向左運(yùn)動(dòng) 可編程控制器的輸入 X014 呈斷開狀態(tài) 一直運(yùn)動(dòng)到中位 位于中位的接近開關(guān) 產(chǎn)生一個(gè)檢測(cè)信號(hào)并送入可編程控制器中 可編程控制器接收到這一信號(hào)后 就立即斷開 Y006 使機(jī)械 手等位于中位 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 接著經(jīng)過(guò)一個(gè)短暫的延時(shí) 可編程控制器接通 Y006 使無(wú)桿氣桿帶著頂推氣缸 旋轉(zhuǎn)氣缸 機(jī)械手和工 件一起繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng) 一直到位于左極限的接近開關(guān)檢測(cè)到信號(hào)為止 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 工件釋放后 再經(jīng)過(guò)一個(gè)短暫的延時(shí)時(shí)間 可編程控制器發(fā)出一個(gè)輸出信號(hào) Y005 使無(wú)桿氣桿帶著 頂推氣缸 旋轉(zhuǎn)氣缸 機(jī)械手和工件一起向右運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)到中位時(shí) 位于中位的接近開關(guān)產(chǎn)生一個(gè)輸入 信號(hào) X010 可編程控制器接收這一信號(hào)后 使無(wú)桿氣缸停止動(dòng)作 接著可編程控制器斷開輸出信號(hào) Y007 Y017 使頂推氣缸和旋轉(zhuǎn)氣缸不再動(dòng)作 回到初始狀態(tài) 這時(shí)檢測(cè)頂推動(dòng)作的接近開關(guān)就會(huì)產(chǎn)生 一個(gè)輸入信號(hào) Y011 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 4 3 其它部分的程序其它部分的程序 要使整個(gè)自動(dòng)模擬焊接設(shè)備順利的運(yùn)行 還需要一些程序?qū)⑷齻€(gè)按鈕的作用與程序聯(lián)系起來(lái) 焊接 部分的程序和運(yùn)輸過(guò)程的程序也得連接起來(lái) 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 只有當(dāng)開始按鈕按下后 各種動(dòng)作才進(jìn)行 否則 即使有工件待加工 自動(dòng)模擬焊接設(shè)備也不運(yùn)行 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 按下急停按鈕后 加工動(dòng)作停止 再按下開始 按鈕 繼續(xù)正常運(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 第五章第五章 結(jié)論和展望結(jié)論和展望 在自動(dòng)模擬焊接設(shè)備中 由壓縮空氣提供動(dòng)力 經(jīng)過(guò)各種閥的調(diào)節(jié)控制作用 使執(zhí)行機(jī)構(gòu)能將各種 動(dòng)作比較漂亮的完成 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 這一自動(dòng)模擬焊接設(shè)備中 還存在一些不足之處 第一 壓縮空氣從貯氣罐內(nèi)出來(lái)到達(dá)氣缸推動(dòng)活 塞前要經(jīng)過(guò)管道 閥 這一過(guò)程中很容量存在著漏氣情況 一個(gè)螺釘沒(méi)擰緊或一個(gè)接口沒(méi)擰緊 就會(huì)出 現(xiàn)漏氣情況 第二 存在著較大的噪音 應(yīng)采用消聲器將其減弱 自動(dòng)模擬焊接設(shè)備作為一套教學(xué)設(shè)備 對(duì)學(xué)習(xí)氣動(dòng)技術(shù)和可編程控制的相關(guān)知識(shí)很有幫助 通過(guò)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(jiǎn)單實(shí)用 的程序 自動(dòng)模擬焊接設(shè)備還具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值 采用其工作原理和方法能用于實(shí)際生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中 有助于提高生產(chǎn)效率 而且對(duì)環(huán)境造成的污染非常小 因此該設(shè)備存在著實(shí)際推廣的價(jià)值 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 2002 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 2004 年 1 月第 1 版 5 帕 克羅斯 氣動(dòng)技術(shù) 中國(guó)上海同濟(jì)大學(xué)出版社 1990 年 8 月 6 王丹利 可編程序控制器原理及應(yīng)用 西安 西北工業(yè)大學(xué)出版社 1997 7 鄭洪生 氣壓傳動(dòng)及控制 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1987 8 何存興 張鐵華 液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng) 武漢 華中理工大學(xué)出版社 1998 9 鐘肇新 彭侃編譯 可編程序控制器原理及應(yīng)用 武漢 華中理工大學(xué)出版社 1991 10 chneider Ditmar Otto voo Guericke Pneumatic TIPS No 87 1994 FESTO Pneumatic Esslingen 11 FESTO FIS No 46 1998 Tron X An Electropneumatic Human Being 541 H Tnguyen Servopneumatischen Zylinderantrieb user Positioneranfgaben J 1984 6 軸套塑料模具設(shè)計(jì)軸套塑料模具設(shè)計(jì) 作者 屈斌作者 屈斌 指導(dǎo)老師 李紅林指導(dǎo)老師 李紅林 摘要 本文是基于 Pro Engineer 進(jìn)行塑料注射模具設(shè)計(jì) 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 接著將凸 凹模板轉(zhuǎn)換到 AutoCAD 中生成二維圖 并進(jìn)行尺寸標(biāo)注 再通過(guò) 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 主要進(jìn)行的設(shè)計(jì)過(guò)程包括 塑料制品原料的選擇 分型面的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 模架 的選擇 注塑機(jī)的選擇 關(guān)鍵詞 Pro Engineer ABS 分型面 脫模機(jī)構(gòu) 模具冷卻系統(tǒng) 標(biāo)準(zhǔn)模架 在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中 60 90 的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具加工 模具工業(yè)已經(jīng)成為工業(yè)的基礎(chǔ) 許多新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)在很大程度上都依賴于模具生產(chǎn) 特別是汽車 輕工 電子 航空等行業(yè)尤為 突出 塑料成型是生產(chǎn)塑料制件最常用的制造方法 采用這種方法既可以生產(chǎn)小巧的電子器件和醫(yī)療用 品 也可以生產(chǎn)大型的汽車配件或建筑構(gòu)件 在家電行業(yè) 汽車工業(yè) 機(jī)械工業(yè)等都有廣泛應(yīng)用 且生 產(chǎn)的制件具有精度高 復(fù)雜度高 一致性好 生產(chǎn)率高和消耗低的特點(diǎn) 有很大的市場(chǎng)需求和良好的發(fā) 展前景 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)就是基于 Pro E 進(jìn)行塑料成型生產(chǎn)中的注射成型模具設(shè)計(jì) 1 1 注射模設(shè)計(jì)流程簡(jiǎn)介注射模設(shè)計(jì)流程簡(jiǎn)介 通過(guò)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 確定以上 參數(shù)后其設(shè)計(jì)流程為 第二章第二章 塑料成型的介紹及設(shè)計(jì)方法塑料成型的介紹及設(shè)計(jì)方法 塑料其成型方法采用注塑成型法 即將受熱融化的原料由高壓射入模腔 經(jīng)冷卻固化后 得到成形 品的方法 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 第三章第三章 塑料的工藝性能塑料的工藝性能 塑件在常溫下是玻璃態(tài) 若加熱則變?yōu)楦邚棏B(tài) 進(jìn)而變?yōu)檎沉鲬B(tài) 從而使其具有優(yōu)良的 可塑性 可以用許多高生產(chǎn)率的成型方法來(lái)制造產(chǎn)品 這樣就可節(jié)約原材料 節(jié)省工時(shí) 簡(jiǎn) 化工藝過(guò)程 且對(duì)工人技術(shù)要求低 易于組織大批量生產(chǎn) 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 第四章第四章 塑料選擇及性能分析塑料選擇及性能分析 通過(guò)以上的分析和比較 最終選擇了塑件原料為 ABS 其相關(guān)參數(shù)如下 第五章第五章 分型面的確定及型腔數(shù)目的確定分型面的確定及型腔數(shù)目的確定 通過(guò)實(shí)體測(cè)繪 并在 Pro Engineer 中造型 確定成型零件的實(shí)體模型 并合理布局型腔數(shù)目并選擇 成型零件的分型面 在選擇型腔數(shù)目上考慮到設(shè)計(jì)要求 采用一模兩件 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 第六章第六章 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注塑機(jī)噴嘴進(jìn)入模具開始到型腔為止所流經(jīng)的通道 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(guò)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 因此 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確與否直接關(guān) 系到注射成型的效率和塑件質(zhì)量 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) 第七章第七章 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 熱塑性塑料在注射成型后 必須對(duì)模具進(jìn)行有效的冷卻 使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具 以便 使塑件可靠冷卻定型并可迅速脫模 提高塑件定模質(zhì)量和生產(chǎn)效率 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 因?yàn)樗臒崛萘看?傳熱系數(shù)大 成本低且低于室溫的水也容易取得 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 初步估計(jì)冷卻水道的直 徑不會(huì)很大 一般的直徑已經(jīng)足夠了 為了簡(jiǎn)便起見 冷卻水道的直徑采用國(guó)標(biāo)中的 5 通過(guò)試模 若 直徑小了 再對(duì)冷卻水道的直徑進(jìn)行擴(kuò)大 第八章第八章 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于頂出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是通過(guò)裝在注塑機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿來(lái)驅(qū)動(dòng)的 所以設(shè)計(jì)模具時(shí) 應(yīng)盡量使塑 件留在動(dòng)模上 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 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)根據(jù)成型產(chǎn)品的要求選用頂桿頂出機(jī)構(gòu) 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 為避免塑件變形 頂桿的位置選在脫模阻力大及塑件剛度較大的地方 第九章第九章 模架的選擇模架的選擇 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 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)通過(guò) 使用 Pro e 中的模具專家系統(tǒng)通過(guò)參照實(shí)際設(shè)計(jì)的模型選擇適合本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)模架 其相關(guān)參數(shù)如 下 其尺寸為其尺寸為 mm 規(guī)格 BO L250 250 寬度 BO250 長(zhǎng)度L 250 模板 厚度A B50 20 寬度 B1300 定模 H125 座板 動(dòng)模 厚 度 H225 寬度 B348 墊塊 厚度 C75 支撐板 H320 推板 H220 推板固定板 厚度 h115 厚度 h220 推板 寬度 B2150 導(dǎo)柱 d12 導(dǎo)套 d118 復(fù)位桿 直 徑 d210 六角螺釘 d36 M10 內(nèi)六角螺釘 d44 M10 b1194 b2200 b3110 b4130 中心距 L1192 L2108 L3200 L4230 最后通過(guò)對(duì)選定的模架中型腔凹模的強(qiáng)度 支撐板的強(qiáng)度 推板的強(qiáng)度進(jìn)行強(qiáng)度的校核 進(jìn)過(guò)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) 主要參考文獻(xiàn)主要參考文獻(xiàn) 1 唐志王編著 塑料擠塑模與注射模優(yōu)化設(shè)計(jì) 北京機(jī)械工業(yè)出社 2000 2 許發(fā)樾主編 實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè) 北京機(jī)械工業(yè)出版社 2001 3 宜凱得科技 張祥杰 黃圣杰編著 Pro E 模具設(shè)計(jì) 中國(guó)鐵道出版社 2004 4 林清安編著 Pro ENGINEER 2 0 模具設(shè)計(jì) 第一版 清華大學(xué)出版社 2004 5 錢榮冕 陳格編 機(jī)械制造工藝學(xué) M 福建科學(xué)技術(shù)出版社 1988 6 屈華昌主編 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 7 楊峰編著 Pro Engineer wildfire 模具設(shè)計(jì) 北京 人民郵電出版社 2004 8 德 K Stoeckhert G Mennig 編 模具制造手冊(cè) 化學(xué)工業(yè)出版社 2003 閥體蠟?zāi)Ｄ＞咴O(shè)計(jì)閥體蠟?zāi)Ｄ＞咴O(shè)計(jì) 作者 林瑞永作者 林瑞永 指導(dǎo)教師 趙恒義指導(dǎo)教師 趙恒義 寧波大學(xué) 工學(xué)院 浙江 寧波 315211 摘要摘要 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 本論文表述了一個(gè)三通閥體的蠟?zāi)Ｄ＞咴O(shè)計(jì)過(guò)程 先從零件的結(jié)構(gòu)分析開始 確定鑄件的分模面 再設(shè)計(jì)型體和型芯和整個(gè)模具其他部分 包括其上下模的聯(lián)接 定位和型芯組裝等 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 模具 熔模鑄造 閥體 型芯 型體 1 1引引 言言 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 在 現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中 模具工業(yè)已經(jīng)成為工業(yè)的基礎(chǔ) 成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ) 世界上許多國(guó)家 特別 是一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)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 近幾十年來(lái) 熔模鑄造有了很大的發(fā)展 其在工業(yè)生產(chǎn)中 占著越來(lái)越重要的角色 而蠟?zāi)Ｄ＞咴谌勰ｈT造中有重要作用 為此 本文選擇蠟?zāi)Ｄ＞咴O(shè)計(jì)作為設(shè)計(jì) 題目 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 本畢業(yè)設(shè)計(jì)將采用 PRO E 1 與 AutoCAD 相結(jié)合來(lái)做 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 2 2 熔熔 模模 鑄鑄 件件 2 12 1 鑄件結(jié)構(gòu)分析鑄件結(jié)構(gòu)分析 鑄件結(jié)構(gòu)是否合理 對(duì)鑄件質(zhì)量 生產(chǎn)工藝的可行性和簡(jiǎn)易性以及生產(chǎn)成本等影響很大 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 也就是在滿足工作要求的前 提下 希望零件結(jié)構(gòu)能兼顧到熔模鑄造的工藝特點(diǎn) 使之盡量與熔模鑄造的工藝要求相吻合 本設(shè)計(jì)的閥體是個(gè)三通閥體 見圖 1 在內(nèi)腔下端 有個(gè) M52 的螺紋孔 從 FTMJ14 01 設(shè)計(jì)圖紙上 我 們可以發(fā)現(xiàn)整個(gè)鑄件的最小壁厚為 8mm 在整個(gè)鑄件 圖圖 1 鑄件成品立體圖 中 沒(méi)有工藝?yán)呓Y(jié)構(gòu)和鑄孔鑄槽結(jié)構(gòu) 在圖 1 左側(cè)有兩個(gè)小凸臺(tái) 其是為了兩個(gè)螺紋孔加工而增加的 熔模鑄件的內(nèi)腔螺紋孔 因?yàn)橛信浜弦蟮?故采用機(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(lái) 這大大降低了鑄件鑄造難度 2 2 鑄件工藝設(shè)計(jì)鑄件工藝設(shè)計(jì) 熔模鑄件的螺紋孔鑄造易產(chǎn)生變形 精度較低 但且有配合要求 故采用應(yīng)機(jī)械加工成形且留較大的 加工余量 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 如圖 2 所示 2 3 綜合線收縮率綜合線收縮率 K 的確定的確定 在熔模鑄造中影響鑄件總收縮率的因素有三個(gè)方面 即合金 收縮率 模料收縮 型殼的膨脹和變形 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 3 321 KKKK 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 因?yàn)檫@三方面的因素都首先與鑄件結(jié)構(gòu)有關(guān) 同時(shí)它們之間 也相互制約 而且每個(gè)因素都受具體的工藝操作過(guò)程的影響 當(dāng)壓型和模料確定后 他們還取決于壓注 工藝參數(shù)以及取模后的環(huán)境和處置情況等 4 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 對(duì)于本鑄件 由于其最小壁厚 為 8mm 而其它大部分的壁厚都要大于 10mm 故選用鑄件壁厚大于 10 20mm 的線收縮率 選定蠟?zāi)Ｊ?縮為 1 鑄鋼的收縮為 2 3 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(guò)程中 為求計(jì)算簡(jiǎn)便 將補(bǔ)償01 1 02 1 la 量進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算 其結(jié)果與上式結(jié)構(gòu)并沒(méi)有多大區(qū)別 03 1 la 2 4 模料選擇模料選擇 制造熔模的材料稱為模料 為了得到優(yōu)質(zhì)的熔模 必須要選擇合適的模料 由于熔模鑄造的工序較多 因 此對(duì)模料性能的要求也是多方面的 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 石蠟 硬脂酸模料的性能隨著石蠟及硬脂酸配比 不同而變化 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 如果提高硬 脂酸含量 則模料的流動(dòng)性 涂掛性及熱穩(wěn)定性均有所 提高 但降低模料的強(qiáng)度 除模料配比外 石蠟熔點(diǎn)亦 影響石蠟 硬脂酸模料的性能 在石蠟 硬脂酸模料中 添加少量的蜂蠟 地蠟及松香等 能改善模料的某些性 能 本設(shè)計(jì)采用 1 1 的石蠟 硬脂酸模料 3 3 模模 具具 壓壓 型型 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 3 1 壓型選擇壓型選擇 壓型是用來(lái)制造易熔模的重要工藝裝備 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 壓型的設(shè)計(jì)和制造是 熔模鑄造向少切削和無(wú)切削發(fā)展的重要環(huán)節(jié) 必需給予充分的重視 圖圖 2 鑄件的工藝圖 細(xì)剖面都是待加工余量 表表 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 2 05 抗拉強(qiáng)度公斤 厘米 2 12 75 流 動(dòng) 性毫 米110 2 表面硬度毫 米2 2 涂 掛 性毫 米0 59 焊 接 性公斤 厘米 2 6 5 灰 分 0 09 壓型要滿足以下要求 2 1 保證制出的熔模能達(dá)到要求的尺寸精度和表面粗糙度 2 裝拆方便 輕巧 耐用 便于起模 3 壓型各個(gè)零件均應(yīng)加工方便 經(jīng)濟(jì) 合理 4 小件一型多腔以提高熔模生 產(chǎn)率 常用壓型可分為四大類 機(jī)械加工壓型 鑄造壓型 塑料壓型及塑料鍍銅壓型和石膏壓型 5 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 3 2 分模面確定分模面確定 分型面是指壓型型體之間的界面 選擇不同的分型面會(huì)導(dǎo)致壓型結(jié)構(gòu)不同 并直接影響到壓型加工的 方便程度 使用性以及易熔模的生產(chǎn)率 因此分型面選擇是壓型設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題之一 通過(guò)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 設(shè)置這個(gè)分型面 觀察圖 1 我們可以發(fā)現(xiàn)上下型體的內(nèi)腔是對(duì)稱的 在型體和型芯設(shè)計(jì)加工中就會(huì)大大地提高效率 3 3 型體設(shè)計(jì)型體設(shè)計(jì) 3 3 1 型體外形與壁厚型體外形與壁厚 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 更薄的可達(dá) 5 毫米 厚大的鑄件 壓型厚度也可達(dá) 15 20mm 大鑄件壓型用鋁合金鑄造成箱體結(jié)構(gòu) 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 在本設(shè)計(jì)中 型體壁厚選擇 10mm 且上下型體 的尺寸都比較的大 型體采用鑄造出來(lái)后再對(duì)內(nèi)腔進(jìn) 行機(jī)加工 型體的壁厚盡量保持一致 保證易熔模在 冷卻過(guò)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 由圖 3 和圖 4 可見型體的壁 厚和外形 3 3 2 型體定位型體定位 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(guò)多的定位銷會(huì)引起過(guò)定位 定位銷之間的間距越大 定位精度越 高 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 具體的請(qǐng)見設(shè)計(jì)圖 FTMJ14 07 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(guò)盈配合 本設(shè)計(jì)中上型體與圓柱銷采用 H8 f7 的配合 6 下型體與圓柱銷 采用H8 s7 的配合 6 3 3 3 型型體鎖緊體鎖緊 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 型體鎖緊有固定式和活動(dòng)式兩種 其中中 最常見的活節(jié)螺栓鎖緊 圖圖 3 上型體立體圖 圖圖 5 活節(jié)螺栓 鎖緊機(jī)構(gòu) 圖圖 4 下型體剖面圖 2 3 5 4 1 6 7 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(zhǎng)度為 132mm 螺紋長(zhǎng)度為 22mm 圖 5 為設(shè)計(jì)圖中的活節(jié)螺栓鎖緊圖 在整個(gè)模具中共有四副此鎖緊機(jī)構(gòu) 采 用直徑為 6mm 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(guò)盈配合 H7 s6 6 3 3 4 型體工藝?yán)咴O(shè)計(jì)型體工藝?yán)咴O(shè)計(jì) 由于型體比較大 由鑄造出來(lái)后再進(jìn)行內(nèi)腔加工 因而有必要對(duì)型體進(jìn)行簡(jiǎn)單的鑄造工藝設(shè)計(jì) 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)?設(shè)置 否則在型體的生產(chǎn)過(guò)程中 容易產(chǎn)生裂紋 變形等缺陷 在本設(shè)計(jì)中 我們?cè)谛⌒腕w的兩個(gè)法蘭盤處采用了加強(qiáng)肋 并在型腔外側(cè)采用了十字防變形肋 加強(qiáng)肋 2 防變形肋 2 式中的為肋設(shè)置處的鑄件2 7 0 6 0 21 mm 8 2 21 厚度 在設(shè)計(jì)中 均為 10mm 所以取加強(qiáng)肋的厚度為 6mm 而防變形肋的厚度也取為 6mm 21 3 4 型芯設(shè)計(jì)型芯設(shè)計(jì) 3 4 1 型芯類別型芯類別 構(gòu)成熔模內(nèi)部形狀的構(gòu)件叫做型芯 熔模在冷卻過(guò)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 為了拔芯方便 型芯上均作出手柄部分 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 本設(shè)計(jì)采用金屬型芯 3 4 2 型芯分塊方案型芯分塊方案 型芯的分塊在以下三種情況下 采用 1 為了改善加工工藝性而 分塊 此種分塊應(yīng)用很多 2 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 3 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 本閥體是三通結(jié)構(gòu) 不可能從單邊就可直接將型芯取出 整個(gè)閥體抽芯比較困難 這屬于第二種型 芯分塊情況 型芯的具體分塊方案如圖 6 首先 可以將孔直徑為 40mm 的那一端的型芯直接分成一塊 剩余型芯再分成分割成如圖 7 的軸和圓環(huán) 再將圓環(huán)切割成五份 型芯都將從直徑為 70 4mm 的孔那端 拔出 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 3 4 3 型芯定位和結(jié)構(gòu)確定型芯定位和結(jié)構(gòu)確定 型芯在壓型中必須有確定的位 置 并且在壓蠟過(guò)程中不得松動(dòng)移 位 首先是 7 型芯 其在軸方向上 圖圖 8 1 至 6 型芯組合裝配圖 圖圖 6 型芯分塊組合的圖 圖圖 7 1 型芯 由銷釘來(lái)定位的 通過(guò)銷釘將型芯和上下型體的位置固定住 多出來(lái)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(guò)盈配合 配合關(guān)系 H8 k8 同 時(shí) 為防止在壓蠟的過(guò)程中 7 型芯受力軸向偏轉(zhuǎn) 故需加工出一段直徑為 20mm 的軸與 6 2 裝配 如圖 6 所示 2 至 6 型芯都固定在 1 型芯上 如圖 8 所示 在左側(cè) 2 至 6 型芯被圓螺母所擰緊 在右 側(cè) 其是鑲嵌在 1 型芯的圓環(huán)槽里面 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 右側(cè)設(shè)計(jì) 50mm 的短軸 當(dāng)作把手使用 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 至 6 型芯都將從型體大孔端抽出 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(guò)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 同時(shí)在 1 型芯上圓 環(huán)上留一段 3mm 寬 3mm 高 長(zhǎng)為 5mm 的凸塊 相應(yīng)的在 5 型芯上加工出相應(yīng)的槽 使其裝配在一起 阻止了各型芯的圓周轉(zhuǎn)動(dòng) 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) 3 4 4 抽芯次序抽芯次序 對(duì)于手工操作的壓型 為了使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 操作輕便 好維修 往往不設(shè)置取模機(jī)構(gòu) 本設(shè)計(jì)的取 模次序?yàn)?先是擰開圓螺母 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 4 3 2 6 型芯 3 6 型 芯如圖 9 如圖 10 所示 3 5 注蠟孔設(shè)計(jì)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 在本設(shè)計(jì)中 由于兩個(gè) 法蘭盤在整個(gè)閥體的對(duì)角上 且其在型體中的深度都是相同的 不管將注蠟孔放 置在任一個(gè)法蘭盤的外側(cè)面上 則另一個(gè)法蘭盤的填充性能都較差 在蠟?zāi)Ｉ先?易出現(xiàn)缺陷 而將孔放置在 110110 方體的外側(cè)面的中間部分 能兼顧到兩側(cè) 的法蘭盤 圖 11 是注蠟孔的示意圖 4結(jié)論與展望結(jié)論與展望 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 讓我感觸最深的是要做好設(shè)計(jì)需有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度 堅(jiān)韌的毅力 在本次設(shè)計(jì)中 經(jīng)常發(fā)生因一個(gè)因素沒(méi)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 對(duì)于模具設(shè)計(jì)和模具制作 我之前是一無(wú)所知 經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì) 我學(xué)到了很多東西 至少讓我 了解了我國(guó)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(guò)程和要注意的工藝問(wèn)題 在整個(gè)設(shè) 計(jì)過(guò)程中 我將機(jī)械制造設(shè)計(jì) Pro E 三維制圖以及 CAD 二維制圖等知識(shí)有效統(tǒng)一起來(lái) 從中學(xué)到了許 多新的知識(shí)和能力 但是在這過(guò)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(guò)程中走了不少?gòu)澛?不過(guò) 通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì) 使我對(duì)模具設(shè)計(jì)知識(shí)及其相關(guān)的知識(shí)有了更深 入了解和掌握 分析問(wèn)題 解決問(wèn)題和獨(dú)立工作的能力有了較大的提高 對(duì)于大學(xué)里學(xué)過(guò)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 參參 考考 文文 獻(xiàn)獻(xiàn) 圖 10 6 型芯圖 9 3 型芯 圖 11 注蠟孔 1 張沛頎 裴建昌 黃圣杰編著 Pro ENGINEER 200 高級(jí)攻略 北京 人民郵電出版社 2002 2 中國(guó)鑄造協(xié)會(huì)編 熔模鑄造手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 10 3 上海交通大學(xué) 浙江大學(xué)和內(nèi)蒙古工學(xué)院主編 熔模精密制造 國(guó)防工業(yè)出版社 1981 12 4 佟天夫 陳冰 姜不居編著 熔模鑄造工藝 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1991 11 5 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造專業(yè)學(xué)會(huì)編 鑄造手冊(cè)北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1990 5 6 甘永立主編 幾何量公差與檢測(cè) 上海 上海科學(xué)技術(shù)出版社 2001 4 7 陳志剛主編 塑料模具設(shè)計(jì) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 1 8 譚建榮 張樹有 陸國(guó)棟 施岳定編 圖學(xué)基礎(chǔ)教程 北京 高等教育出版社 1999 10 9 李發(fā)致編著 模具先進(jìn)制造技術(shù) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2003 10 王樹勛 蘇樹珊主編 模具實(shí)用技術(shù)設(shè)計(jì)綜合手冊(cè) 廣州 華南理工大學(xué)出版社 2003 11 ICI Investment Casting Handbook USA ICI 1997 微機(jī)控制超低速運(yùn)動(dòng)下降桿設(shè)計(jì)微機(jī)控制超低速運(yùn)動(dòng)下降桿設(shè)計(jì) 作者 孫國(guó)浩作者 孫國(guó)浩 指導(dǎo)教師 鄭堤指導(dǎo)教師 鄭堤 寧波大學(xué) 工學(xué)院 浙江 寧波 315211 摘要摘要 本設(shè)計(jì)主要介紹了超低速運(yùn)動(dòng)下降桿的設(shè)計(jì) 用于單晶生長(zhǎng) 設(shè)計(jì)包括機(jī)械設(shè)計(jì)和控制設(shè)計(jì)兩大塊 在機(jī)械設(shè)計(jì)中 本文主要說(shuō)明了機(jī)械結(jié)構(gòu)的方案選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算 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 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 低速 機(jī)械結(jié)構(gòu) 單片機(jī) 電路 1 1 引引 言言 為滿足晶體生長(zhǎng)而設(shè)計(jì)出超低速下降機(jī)構(gòu) 本設(shè)計(jì)適用于下降法生長(zhǎng)晶體 設(shè)計(jì)主要滿足下降過(guò)程 中的精度和速度變化的要求 目前 下降法晶體生長(zhǎng)的機(jī)構(gòu)大多是要人工操作來(lái)實(shí)現(xiàn)速度的改變 并且 速度的變化范圍很小 本次設(shè)計(jì)采用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)下降速度的變化 設(shè)計(jì)的速度變化范圍 廣 精度高 使晶體生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制 操作簡(jiǎn)單 大大提高了生產(chǎn)效率 并且本設(shè)計(jì)采用的零部 件加工和采購(gòu)成本底 能夠降低小型企業(yè)生產(chǎn)成本投入 2 2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 總裝圖參見附錄二 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 總裝圖參見附錄二 2 12 1 結(jié)構(gòu)方案的比較與選擇結(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 0 5 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) 步進(jìn) 電機(jī)相對(duì)于普通電動(dòng)機(jī)能夠滿足大范圍速度變化的要求 同時(shí)轉(zhuǎn)速控制簡(jiǎn)單 精度高 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(guò)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 采用諧波減速器可以實(shí)現(xiàn)單級(jí)減速比在 2000 左右 這樣可以 使結(jié)構(gòu)緊湊 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的體積大大減小 上升部分由于沒(méi)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 設(shè)計(jì)方案如下 方案比較 由于運(yùn)動(dòng)速度要求比較低 并且范圍比較大 所以設(shè)計(jì)需要很大的減速比 在一級(jí)減速 中選用諧波減速器并采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 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 2000 蝸輪與蝸桿嚙合 潤(rùn)滑方便 一般用于速度 小于 4 5m s 的情況下 滑動(dòng)絲杠自鎖性能 好 V 帶傳動(dòng)工作平穩(wěn) 允許線速度不超過(guò) 25m s 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 2000 齒輪可以做成直齒和斜齒 直齒用于低速或 輕載荷的傳動(dòng)傳動(dòng) 齒條傳動(dòng)不能自鎖 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 2000 圓錐齒輪 用于輸入軸和輸出軸線相交的傳 動(dòng) 齒條傳動(dòng)不能自鎖 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 由于電機(jī)尺寸比較大 因此設(shè)計(jì)采用 帶傳動(dòng)將電機(jī)固定在下方 方案二 由于采用齒輪傳動(dòng)來(lái)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 方案三 由于錐齒輪加工比較困難 一般用于改變軸的方向時(shí)使用 在此設(shè)計(jì)中沒(méi)有改變的要求 綜上所述 選用方案一作為傳動(dòng)方案 2 22 2 零件設(shè)計(jì)與選用零件設(shè)計(jì)與選用 2 2 12 2 1 電機(jī)選用電機(jī)選用 交流電機(jī)驅(qū)動(dòng) 交流電機(jī)驅(qū)動(dòng) 載荷 F 1500N 速度初定 810 3m s 因載荷平穩(wěn) 電動(dòng)機(jī)額定功率 Ped略大于 Pd即可 通過(guò)計(jì)算得 Pd 85 7 W 選用電動(dòng)機(jī)的額定功率 Ped為 90