硬幣分揀器設(shè)計(jì)

1、12蘇州職業(yè)大學(xué)2 確定方案 硬幣清分機(jī)主要設(shè)計(jì)是從硬幣的分揀，計(jì)數(shù)、包裝等幾個(gè)方面進(jìn)行考慮。分離步驟：具體的分揀步驟是這樣的，首先混幣通過(guò)傳輸裝置，定時(shí)定量的（定時(shí)定量的目的在于防止一次送進(jìn)過(guò)多的硬幣而導(dǎo)致分離盤(pán)負(fù)擔(dān)過(guò)大，引起堵塞和分離不流暢）傳輸一部分混幣到圖中所示的分離盤(pán)，起先我們分離的是幣值為1角的硬幣，所以第一個(gè)傳感器擋幣塊與導(dǎo)軌的距離設(shè)計(jì)的要比1角的硬幣略大，比其它幣值的硬幣直徑都要小，以此為標(biāo)準(zhǔn)再經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的分離效果，我們確定一個(gè)合適的直徑，這樣一來(lái)，1角的硬幣和其它幣值的硬幣就區(qū)分了出來(lái)。 其工作原理如下：?jiǎn)?dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)分離盤(pán)，使得分離盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，則分離盤(pán)中的硬幣作離心運(yùn)

2、動(dòng)，硬幣被撥到導(dǎo)軌中（導(dǎo)軌上端對(duì)應(yīng)6個(gè)傳感器擋幣塊,擋幣塊與導(dǎo)軌的距離大小循序從上到下依次變大），然后根據(jù)硬幣的尺寸由小到大的循序?qū)鯉艍K與導(dǎo)軌之間的距離進(jìn)行調(diào)整，從而對(duì)不同直徑的硬幣進(jìn)行分離。其裝置簡(jiǎn)圖如圖1所示 圖13 傳動(dòng)設(shè)計(jì)§ 3-1 電動(dòng)機(jī)的選型考慮到設(shè)計(jì)的硬幣清分機(jī)機(jī)適用對(duì)象為零售業(yè)、銀行和個(gè)體商戶(hù)戶(hù),故電動(dòng)機(jī)電壓應(yīng)選用220V.再考慮到所受的載荷不大,所需動(dòng)力不是很大,選用小功率的電動(dòng)機(jī).綜合各方面因素,選用YL系列電動(dòng)機(jī).YL系列電動(dòng)機(jī)是新型高效節(jié)能產(chǎn)品,具有體積小、容量大,起動(dòng)及運(yùn)轉(zhuǎn)性能優(yōu)越等特點(diǎn),符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC的有關(guān)規(guī)定,并實(shí)現(xiàn)同一機(jī)座號(hào)單、三相異步電動(dòng)機(jī)等級(jí)

3、相同,提高了單、三相電動(dòng)機(jī)的互換性和通用性,被廣泛應(yīng)用于冷凍機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)、,小型機(jī)床以及農(nóng)副業(yè)和家用電器等方面. 電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)：型號(hào):YL801-4電壓:220V功率:0.55KW同步轉(zhuǎn)速:1500r/min頻率:50HZ效率:68%功率因數(shù):0.92外形尺寸:295165200電動(dòng)機(jī)的安裝方式：選擇IBM3型§ 3-2 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)V帶輪的設(shè)計(jì) 主軸V帶輪的設(shè)計(jì)一 、V帶輪的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)V帶輪時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足的要求有：質(zhì)量小；結(jié)構(gòu)工藝性好，無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力，質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時(shí)要經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡，輪槽工作面要經(jīng)過(guò)精細(xì)加工（表面粗糙度一般應(yīng)為3.2）以減帶的磨損，各槽的尺寸和角度

4、應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。二 、帶輪的材料 此處帶輪的材料，采用鑄鐵，材料牌號(hào)為HT200。三 、 V帶輪的結(jié)構(gòu)鑄鐵制V帶輪的典型結(jié)構(gòu)有以下幾種形式：實(shí)心式腹板式孔板式橢圓輪輻式. 當(dāng)帶輪的基準(zhǔn)直徑2.5d(d為軸的直徑，單位為mm)時(shí)，可采用實(shí)心式； 300mm時(shí)，可采用腹板式（當(dāng)100mm時(shí)，可采用孔板式）；300mm時(shí)，可采用輪輻式。四 、 相關(guān)計(jì)算已知電動(dòng)機(jī)的額定功率為0.55KW,轉(zhuǎn)速n1=1500r/min,選取傳動(dòng)比為i=3.9,采用普通V帶傳動(dòng).1.確定計(jì)算功率P由參考資料1表8-6查得工作情況系數(shù) KA=1.1,故P=KAP=1.10.55=0.605KW 2

5、.選取帶型 根據(jù)P，n 由參考資料1圖8-9確定選用Z型 3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑 由1表8-3和表8-7取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 d=71mm則從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 d=i d=3.971=276.9mm 根據(jù)參考資料1表8-7 取d=280mm 按參考資料1式(8-13)驗(yàn)算帶的速度 V=m/s=5.57<35m/s 帶的速度合適 4.確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距 根據(jù) 0.7(dd1+dd2)<a<2(dd1+dd2), 即245.7< a<702 圖3-30導(dǎo)軌的幾何角度 （1）導(dǎo)軌在垂直平面和水平面內(nèi)的直線(xiàn)度 如圖3-30a、b所示，理想的導(dǎo)軌面與垂直平面A-A或水平面

6、B-B的交線(xiàn)均應(yīng)為一條理想直線(xiàn)，但由于存在制造誤差，致使交線(xiàn)的實(shí)際輪廓偏離理想直線(xiàn)，其最大偏差量即為導(dǎo)軌全長(zhǎng)在垂直平面（圖3-30a）和水平面（圖3-30b）內(nèi)的直線(xiàn)度誤差。 （2）導(dǎo)軌面間的平行度 圖3-30c所示為導(dǎo)軌面間的平行度誤差。設(shè)V形導(dǎo)軌沒(méi)有誤差，平面導(dǎo)軌縱向有傾斜，由此產(chǎn)生的誤差即為導(dǎo)軌間的平行度誤差。導(dǎo)軌間的平行度誤差一般以角度值表示，這項(xiàng)誤差會(huì)使運(yùn)動(dòng)件運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生“扭曲”。 2、運(yùn)動(dòng)輕便、平穩(wěn)、低速時(shí)無(wú)爬行現(xiàn)象。導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的不平穩(wěn)性主要表現(xiàn)在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)軌速度的不均勻，使運(yùn)動(dòng)件出現(xiàn)時(shí)快時(shí)慢、時(shí)動(dòng)時(shí)停的爬行現(xiàn)象。爬行現(xiàn)象主要取決于導(dǎo)軌副中摩擦力的大小及其穩(wěn)定性。為此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理選

7、擇導(dǎo)軌的類(lèi)型、材料、配合間隙、配合表面的幾何形狀精度及潤(rùn)滑方式。 3、耐磨性好。導(dǎo)軌的初始精度由制造保證，而導(dǎo)軌在使用過(guò)程中的精度保持性則與導(dǎo)軌面的耐磨性密切相關(guān)。該導(dǎo)軌的主要作用是引導(dǎo)硬幣流出，：所受摩擦力主要是來(lái)自于硬幣，硬幣與導(dǎo)軌之間要不斷的重復(fù)摩擦，所以導(dǎo)軌需要耐磨性很好，而且導(dǎo)軌受到一定的的沖擊力導(dǎo)軌表面的粗糙度及硬度、潤(rùn)滑狀況和導(dǎo)軌表面壓強(qiáng)的大小。4、對(duì)溫度變化的不敏感性。即導(dǎo)軌在溫度變化的情況下仍能正常工作。導(dǎo)軌的選材選用45號(hào)鋼。表面要鍍化學(xué)鎳。 5、足夠的剛度。在載荷的作用下，導(dǎo)軌的變形不應(yīng)超過(guò)允許值。當(dāng)剛度不足不僅會(huì)降低導(dǎo)向精度，還會(huì)加快導(dǎo)軌面的磨損。因此導(dǎo)軌的尺寸設(shè)計(jì)為長(zhǎng)

8、度397mm，寬度為4mm。材料為45#鋼，保證在硬幣流通的載荷下保證足夠的剛度。6、結(jié)構(gòu)工藝性好。導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單、便于制造、檢驗(yàn)和調(diào)整，從而降低成本。該導(dǎo)軌的外形簡(jiǎn)單。為簡(jiǎn)單的矩形。 本次設(shè)計(jì)的硬幣清分機(jī)的，因此對(duì)于導(dǎo)軌的材質(zhì)要求為45#鋼。此外導(dǎo)軌的表面要足夠光滑，所以導(dǎo)軌的裝配面及兩工作面鍍好需要再次拋光處理，去除表面的銳邊及毛刺。因?yàn)閷?dǎo)軌引導(dǎo)硬幣的流通，所以經(jīng)受一定的沖擊力。所以固定的方式要求要高。導(dǎo)軌表面加工5個(gè)沉頭定位孔，以保證導(dǎo)軌的穩(wěn)定性。五 轉(zhuǎn)盤(pán)的加工設(shè)計(jì) 工藝設(shè)計(jì)     盤(pán)類(lèi)零件的數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)，最重要的是將有相互行位公差要求

9、的加工面安排在一道工序內(nèi)，在一次裝夾下完成加工，消除二次裝夾誤差。     1、精加工（圖1）圖1 轉(zhuǎn)盤(pán)    若用圖2所示的立式多刀自動(dòng)車(chē)床加工，加工工藝為：     （1） 精車(chē)大平面。安排左、右其中一個(gè)刀架車(chē)平面，另一個(gè)刀架車(chē)內(nèi)孔（170mm、28mm）。     （2）再精車(chē)基準(zhǔn)A面。安排左、右其中一個(gè)刀架車(chē)平面，另一個(gè)刀架車(chē)內(nèi)孔（60mm）和外圓（75mm）。圖2 立式多刀自動(dòng)車(chē)床    該工藝受機(jī)床動(dòng)作功能限制75mm孔與28mm孔不

10、能在同一工序內(nèi)完成，需正反兩次裝夾加工，由于重復(fù)定位誤差及夾具制造誤差的存在，很難穩(wěn)定滿(mǎn)足產(chǎn)品兩孔的同軸度要求。     為滿(mǎn)足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，穩(wěn)定控制產(chǎn)品質(zhì)量，可采用如圖3的數(shù)控車(chē)床加工，工藝設(shè)計(jì)上利用數(shù)控車(chē)床的自動(dòng)換刀功能采用內(nèi)孔背鏜刀用程序控制從A面加工28mm內(nèi)孔，將75mm、28mm安排在同一道工序內(nèi)加工完成。避免重復(fù)定位誤差及夾具制造誤差對(duì)加工精度的影響，保證產(chǎn)品0.03mm的同軸度要求。圖3 立式數(shù)控車(chē)床           2、工裝設(shè)計(jì)   

11、  數(shù)控車(chē)床的主要裝夾工具是卡盤(pán)，設(shè)計(jì)使用時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮卡盤(pán)的定心精度，避免工件夾緊變形和抬起現(xiàn)象。     (1)、保證定心精度因?yàn)檠b盤(pán)的加工面與裝夾面有較高的同軸度要求，卡盤(pán)的卡爪一般要在設(shè)備本身 經(jīng)過(guò)“自車(chē)”來(lái)保證定位面與主軸軸線(xiàn)同心度?！白攒?chē)”時(shí)應(yīng)盡量模擬在加工狀態(tài)下自車(chē)，卡爪“自車(chē)”后的圓弧面直徑應(yīng)與工件的卡緊外圓直徑盡量一致。另外，“自車(chē)”反爪時(shí) 最好漲緊一個(gè)輔具。3、保證端面跳動(dòng)精度工件的軸向定位支撐可以通過(guò)調(diào)整或“自車(chē)”來(lái)保證定位點(diǎn)“共面”。但是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的三爪卡盤(pán)，卡爪要在卡爪座內(nèi)移動(dòng)，必然要存在一定的滑動(dòng)間隙。在夾緊過(guò)程中，不可避免的會(huì)產(chǎn)

12、生 。工件“抬起”現(xiàn)象。當(dāng)工件要求加工面與定位面之間有較嚴(yán)的跳動(dòng)要求時(shí)，統(tǒng)結(jié)構(gòu)的三爪卡盤(pán)是很難保證裝夾精度的。為保證內(nèi)孔、外圓的同軸度要求必須將它們安排在同一道工序內(nèi)完成（大平面向上裝夾）?？墒枪ぜ婕庸面時(shí)，要保證圖示跳動(dòng)要求，加工時(shí)必須保證工件的定位面緊貼卡盤(pán)的軸向定位面。若采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的三爪盤(pán)裝夾很難滿(mǎn)足加工要求。因此，應(yīng)采用帶有“向下拉力”的卡盤(pán)，工件夾緊時(shí)，有一個(gè)向下的分力將工件緊貼定位面。4、機(jī)床結(jié)構(gòu)的選擇方案：     (1) 臥式“簡(jiǎn)易數(shù)控車(chē)床”（如圖10）。這種機(jī)床采用平床身的布局，機(jī)床的制造工藝性好，便于導(dǎo)軌面的加工。水平床身配上水平放置的

13、刀架，可提高刀架的運(yùn)動(dòng)精度。但是水平床身由于下部空間小，故排屑困難。從結(jié)構(gòu)尺寸上看，刀架水平放置使滑板橫向尺寸較長(zhǎng)，從而加大了機(jī)床寬度方向的結(jié)構(gòu)尺寸。該設(shè)備的主要特點(diǎn)是具備兩軸聯(lián)動(dòng)功能并且設(shè)備價(jià)格便宜。但是之所以稱(chēng)其為“簡(jiǎn)易數(shù)控車(chē)床”是因?yàn)樗闹鬏S不能無(wú)級(jí)調(diào)速、刀架裝刀數(shù)量較少、快移速度慢、無(wú)自動(dòng)排屑機(jī)構(gòu)，床身整體結(jié)構(gòu)比數(shù)控臥式車(chē)床的剛性差、加工精度低。但是該設(shè)備經(jīng)過(guò)多年改進(jìn)，技術(shù)成熟、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，加工精度可達(dá)IT7IT8，可用于零件的粗加工、半精加工和簡(jiǎn)單的型面加工。圖10 臥式簡(jiǎn)易數(shù)控車(chē)床    (2) 臥式數(shù)控車(chē)床（如圖11）。這類(lèi)機(jī)床結(jié)構(gòu)一般有斜床身結(jié)構(gòu)和平

14、床身斜滑板結(jié)構(gòu)兩種布局。導(dǎo)軌傾斜的角度小，排屑不便；傾斜角度大，導(dǎo)軌的導(dǎo)向性及受力情況差。其傾斜角度的大小還直接影響機(jī)床外形尺寸高度與寬度的比例。綜合考慮以上因素，中小規(guī)格的數(shù)控車(chē)床，其床身的傾斜度以60°為宜。其中平床身斜滑板結(jié)構(gòu)。圖11 臥式數(shù)控車(chē)床    一方面具有水平床身工藝性好的特點(diǎn)，另一方面機(jī)床又具有斜床身結(jié)構(gòu)寬度方向的尺寸小、排屑方便、機(jī)床占地面積小，外形美觀，容易實(shí)現(xiàn)封閉式保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。這兩種布局形式被中、小型數(shù)控車(chē)床所普遍采用。在選擇時(shí)，整體斜床身結(jié)構(gòu)的剛性略高于平床身斜滑板結(jié)構(gòu)，設(shè)備價(jià)格也略高一些。當(dāng)存在重切削加工內(nèi)容時(shí)最好選用整體斜床

15、身結(jié)構(gòu)。臥式數(shù)控車(chē)床比較適宜軸類(lèi)零件及直徑較?。?lt;300mm）重量較輕（<10kg）的盤(pán)類(lèi)零件的加工。 (3) 立式數(shù)控車(chē)床。與臥式數(shù)控車(chē)床最大的區(qū)別是主軸與水平方向垂直，適宜直徑較大、較重的盤(pán)類(lèi)、輪轂類(lèi)工件，工件裝卸方便、定位可靠，便于組成加工自動(dòng)線(xiàn)。另外德國(guó)埃馬克公司研制的倒置式數(shù)控車(chē)，是對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一種革新，它更有利于組成自動(dòng)線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料。但是此類(lèi)設(shè)備價(jià)格較高，一般轎車(chē)用的盤(pán)類(lèi)零件由于批量大、直徑小比較適宜選用。 考慮到轉(zhuǎn)盤(pán)的精度要求較高，且批量小，直徑小。但是本著降低生產(chǎn)成本的目的，最終選定如圖11的臥式數(shù)控車(chē)床。    2、刀塔結(jié)構(gòu)的選

16、擇     圖12為立式刀塔，該結(jié)構(gòu)刀具的安裝數(shù)量較多，適宜加工工件高度不高盤(pán)類(lèi)零件。若加工類(lèi)似輪轂這樣需要鏜深孔的工件，則適宜選擇圖13所示的臥式刀塔，因?yàn)榈毒邞疑钶^長(zhǎng)，選擇立式刀塔，刀具的干涉半徑較小，裝刀的數(shù)量將受到限制。為避免干涉，實(shí)際裝刀數(shù)量將減少。圖12 立式刀塔圖13 臥式刀塔因?yàn)樵摫P(pán)的高度適中，鏜孔深度一般，最終確定選用選用圖12所示立式刀塔。六 傳感器的選用該機(jī)器選用的計(jì)數(shù)傳感器為光感傳感器，光電傳感器是指能夠?qū)⒖梢?jiàn)光轉(zhuǎn)換成某種電量的傳感器。光敏二極管是最常見(jiàn)的光傳感器。光敏二極管的外型與一般二極管一樣，只是它的管殼上開(kāi)有一個(gè)嵌著玻璃的窗口，以便

17、于光線(xiàn)射入，為增加受光面積，PN結(jié)的面積做得較大，光敏二極管工作在反向偏置的工作狀態(tài)下，并與負(fù)載電阻相串聯(lián)，當(dāng)無(wú)光照時(shí)，它與普通二極管一樣，反向電流很?。?#181;A），稱(chēng)為光敏二極管的暗電流；當(dāng)有光照時(shí)，載流子被激發(fā)，產(chǎn)生電子-空穴，稱(chēng)為光電載流子。在外電場(chǎng)的作用下，光電載流子參于導(dǎo)電，形成比暗電流大得多的反向電流，該反向電流稱(chēng)為光電流。光電流的大小與光照強(qiáng)度成正比，于是在負(fù)載電阻上就能得到隨光照強(qiáng)度變化而變化的電信號(hào)。當(dāng)一個(gè)硬幣被擋幣塊擋住，碰到傳感器落下后，會(huì)將光信號(hào)傳輸給傳感器，然后光感傳感器再把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。最終將計(jì)數(shù)的結(jié)果通過(guò)液晶數(shù)碼管體現(xiàn)出來(lái)，即實(shí)現(xiàn)硬幣的計(jì)數(shù)。七 機(jī)架的設(shè)計(jì)1、對(duì)于機(jī)架的工況要求：保證機(jī)架上安裝的零部件能順利運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)架的外形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)不致有阻礙運(yùn)動(dòng)件通過(guò)的突起；設(shè)置執(zhí)行某一工況所必需的平臺(tái)；保證上下料的要求、人工操作的方便及安全等。為此應(yīng)保證機(jī)架鈑金材料表面的平整度。2、材料的選用：因?yàn)樗O(shè)計(jì)的硬幣清分機(jī)對(duì)于機(jī)架工作時(shí)承受的的重力、夾緊力、摩擦力、慣性力和工作載荷等不是很高，因?yàn)檠b卸搬運(yùn)方便，所以機(jī)架的重量要輕，成本要低。因此該機(jī)器的機(jī)架選材為鋁板。表面鍍鎳。3、聯(lián)接固定方式：該機(jī)架的聯(lián)接固定方式選用普通的螺栓聯(lián)接方式。前后