第二章 工序自动化(1)

第二章工序自动化2.1自动装卸工件装置2.2检验过程自动化2.1自动装卸工件装置自动装卸工件装置是自动机床不可缺少的辅助装置。当机床实现了加工循环自动化之后，还只是半自动机床，因为每当完成一个加工循环后必须停车，由工人进行装卸工件，经过再次启动，才能进行下一次加工循环。在半自动机床上配备自动装卸工件装置以后，由于能够自动完成装卸工作，因而自动加工循环可以连续进行，即成为全自动机床。在实现工艺过程自动化时，自动装卸工件装置也是组成自动线的不可缺少的辅助装置2.1.1自动上料装置的类型及特点一、类型（1）卷料（或带料）上料装置。将线状的、细棒状的和带状的材料，预先绕成卷状，在加工时将卷料装上自动送料机构，材料从料盘中拉出来，经过自动校直后，送向加工位置。在一卷材料用完之前，送料和加工是连续进行的。（2）棒料上料装置。当采用棒料作为毛坯时，将一定长度的棒料装在机床上，然后按每一工件所需的长度自动送料。在用完一根棒料之后，需要进行一次手工装料。（3）单件毛坯上料装置。当采用锻件或将棒料预先切成单件坯料作为毛坯时，需要在机床上设置专门的单件毛坯上料装置。a料仓式上料装置b料斗式上料装置c上料机械手（4）粉粒料上料装置。（5）液体料上料装置一自动上料装置的类型自动上料装置卷料（或带料）上料装置棒料上料装置单件毛坯上料装置料仓式上料装置料斗式上料装置上料机械手粉粒料上料装置液体料上料装置2.1.2液体料供料机构一、液体料的特点：液体料的流动性好，因此设计液体料供料机构时，主要考虑定量、灌装和容器上下运动等问题。二液体料供料机构组成液体料供料机构定量机构灌装机构托盘升降机构按液位定量按体积定量定量泵法等压法真空法重力法滑道式压缩空气式综合式例题为了对洗衣机进行绝缘与负载测试，试为洗衣机装配自动线设计洗衣机自动定量加水系统，要求加水至洗衣机容量的70％，节拍1台/分钟。一设计程序1、市场调研，了解现场工艺。2、功能原理设计黑箱法分析外界条件黑箱输入输出控制明确系统功能功能原理分析分解分功能分功能求解综合成多个原理方案方案评价选择最佳方案分功能求解：寻求各种物理原理。如表的工作原理。创新设计方法创新设计方法正向思维逆向思维侧向思维头脑风暴法3、实用化设计总装配草图零部件图总装配图一系列文件（明细表、说明书等）4、商品化设计适用性设计价值工程造型设计（工业设计）洗衣机自动定量加水系统设计1、总功能：给洗衣机自动装配线的洗衣机定量加水，要求加至70％，节拍1台/分钟。2、分功能分解：输入、定位、定量、升降、灌装、接漏、输出、检测与控制、供水。3、分功能求解：a、输入链传动、辊道传动、带传动……b、定位检测光电传感器行程开关定位挡销定位销挡板容积定量c、定量液位定量重量定量洗衣机升降直线往复运动d、升降（丝杆螺母、气缸、齿管子升降轮齿条、曲柄连杆等）e、灌装f、接漏－－－直线往复运动g、输出－－－同输入h、控制系统原理图阀1阀2阀3泵水箱液位开关升降气缸接漏气缸链传动水箱传感器1传感器2传感器3传感器4传感器5辊道电磁铁洗衣机2.1.3粉粒料供料机构一、粉粒料的特点：粉粒料具有一定的流动性，因此设计粉粒料供料机构时，主要考虑定量问题。二、粉粒料供料机构类型粉粒料供料机构类型体积定量重量定量杠杆自动称式定量容杯式定量可调容杯定量转鼓式定量螺杆式定量带式定量天平称式定量电子皮带称式定量2.1.4卷料供料机构一、卷料的特点：卷料是为了储存、运输方便，将线状的、细棒状的和带状的材料，预先绕成卷状，在加工时将卷料装上自动送料机构，材料从料盘中拉出来，经过自动校直后，送向加工位置。在一卷材料用完之前，送料和加工是连续进行的。卷料供料机构主要解决送进、定量、矫直、制动四个问题。二、卷料供料机构的组成卷料供料机构送进机构矫直机构定量机构杠杆式钩式钢球式滚轮式固定式旋转式梳形板式固定销式滚轮式制动机构机械制动电气制动2.1.5料仓式上料装置料仓式上料装置是一种半自动的上料装置，其特点是不能使工件自动定向，需要人工定时将一批工件按照一定的方向和位置，顺序排列在料仓中，然后由送料机构将工件逐个送到机床夹具中去。一、料仓式上料装置组成料仓式上料装置料仓输料槽隔料器上料机构卸料机构1、料仓料仓的作用是贮存工件。根据被加工零件的形状特征、贮存量的大小以及与上料机构的配合方式的不同，料仓具有各种不同的结构型式。料仓的类型料仓槽式料仓转盘式料仓圆筒形料仓斗式料仓搅动器料仓料仓的类型a、槽式料仓b、Z形贮料槽c、螺旋形料仓d、转盘式料仓e、圆筒形料仓f、圆筒形料仓g、斗式料仓搅动器作用工件在斗式料仓中整齐排列堆积时，常常会在内部互相挤住而形成“拱桥”，使得下面的工件逐渐送出以后，上部的工件却被卡住不能下落。为了保证上料装置能够连续地正常工作，常在这种料仓中设置搅动器，用以破坏“拱桥”。搅动器类型a波纹或齿纹b摆动杠杆式c摆动杠杆加菱形搅动器d摆动凸块搅动器e电磁振动搅动器2、输料槽输料槽的作用是将工件从料仓（或料斗）输送到上料机构中，有时还兼有贮料的作用。输料槽按其外部形状分，有直线型、曲线形和螺旋型等型式；按工件在输送时的运动状态分，有滚道式输料槽和滑道式输料槽等。（1）输料槽的具体型式和结构输料槽的类型滚动输送输料槽滑送输料槽辊道式输料槽滚动输送输料槽的具体型式和结构a开式箱形截面输料槽b闭式箱形截面输料槽c阶梯形盘类工件输料槽d长杆状阶梯工件输料槽e阻尼料槽f隔离式料槽滑送输料槽具体型式和结构aV形输料槽b管形输料槽c轨道式料槽d箱式输料槽辊道式输料槽在某些情况下为了减小输送时的摩擦阻力，可以采用辊道式输料槽。这种输料槽的缺点是结构较为复杂。①滚动输送的输料槽设计设计时最主要的是确定料槽的宽度、侧壁高度和倾斜角度。滚动输送的输料槽倾斜角：对于表面光洁的工件，倾斜角可取为5～7；对于表面较粗糙的工件，倾斜角可选取7～10；若工件属于毛坯件，具有表面缺陷，料槽倾斜角则应适当取大些，可取为10～15。（2）输料槽的设计输料槽侧壁高度HD2dDHLDHdHDΔDLHdDdΔH2dDHDH序号截面形式示意图侧壁高度H序号截面形式示意图侧壁高度Ha速度较慢输送时H＝（0.5～0.6）D速度较快输送时H＝（0.7～0.8）De△=0.5～1毫米bH＝（0.8～1）DfH＝（0.5～0.6）DcH＝0.8D△=0.5～1.5毫米gH＝（0.5～0.6）dd△=0.5～1毫米hH＝（0.7～0.8）DDH②滑送输料槽的设计工件在滑送输料槽中，运动时的摩擦阻力较大，为了可靠地输送工件，这种输料槽的倾斜角一般不得小于25，必要时应通过试验确定。当采用V形输料槽时，料槽的边高可取为：H＝（0.7～0.8）D，D为工件的直径。输料槽的倾斜角公式推导如下：V形输料槽倾斜角的设计计算设工件的重量为W，工件对输料槽的正压力为N，则有2Nsinβ＝Wcosα每边的摩擦阻力F1为：μ—摩擦系数βsin2cosWNsin2cos1WNF总摩擦阻力F为：为等效摩擦系数对于较轻的工件，可以取β＝45，即可以采用标准角铁制作，对于较重的工件，则取β=60。cossincos21WWFFsin''—工件在这种V形输料槽中滑行时的稳定性好，但为了保证输送可靠，其倾斜角α应为由等效摩擦系数所确定的摩擦角的1.4～1.5倍，即式中α－输料槽的倾斜角；θˊ－等效摩擦角。当滑行输料槽需要转弯时，应注意用平滑的圆弧过渡，并根据工件的形状尺寸正确选择过渡圆弧的半径。')5.1~4.1（sin''tg滑行输料槽转弯过渡圆弧半径设计R—输料槽转弯处的圆弧半径；L—工件长度；S—弧高所选取的弧高S值，应使工件在输料槽中歪斜时不会卡住。4L)SR(R222S8L2SR2如果输料槽的直槽部分与圆弧部分做得一样宽的话，则B＝d＋C＋Sd——工件的直径；c——必需的最小间隙，可以用工件的直径d作为公称尺寸，取其6～7级精度的公差数值。如果根据公式所求得的圆弧半径R太大，以致结构上显得不合理，则应以结构的合理性为主要准则，按实际需要确定R，然后再按下式计算S：22LR45.0RS如果确定的槽宽B过大，则可如图虚线所示，减小直槽部分的宽度。3、上料机构上料机构普通上料机构上料机械手送料器上料杆送料器类型送料器直线往复式送料器摆动往复式送料器回转式送料器连续送料式送料器直线往复式送料器送料器的几种传动方式气—液压传动机构在气压系统中添置一个阻尼筒3，借助于节流阀2调节送料器1的送料速度。摆动往复式送料器摆动往复运动式送料器，其速度比直线往复运动式的高，并且工作比较平稳。回转式送料器1工件2输料槽3推料缸4送料盘5顶尖6顶尖气缸7下料工位8棘爪9棘轮10棘爪气缸连续传送式送料器4、隔料器隔料器的作用是用来控制从输料槽（或料仓）进入送料器的工件数量。在比较简单的上料装置中，有时隔料器的作用兼由送料器来完成。但当工件较重，或垂直料槽中工件数量较多时，为了避免工件的全部重量都压在送料器上，最好设置单独的隔料器。隔料器的原理图