管料自動存儲分料裝置機電系統(tǒng)項目設計方案

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1、 管料自動存儲分料裝置機電系統(tǒng)項目設計方案 1.1 本課題設計的目的 自動送料系統(tǒng)的研究是近代自動控制領域中出現(xiàn)的一項新技術，并已成為現(xiàn)代機械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中一個重要的組成部分，當下我國許多行業(yè)仍屬于勞動 力密集型，因此自動化的使用已經(jīng)越來越重要。本課題涉及一種用于加工管材 的自動分料裝置，是一種把一定數(shù)量的管材依次送入生長線的自動化供料裝置，本裝置的進一步目的在于提供一種能適用于多種長度尺寸規(guī)格，且調(diào)節(jié)幅度更 大的管料自動送料裝置，作用在于能夠很好的提高生產(chǎn)效率降低勞動強度 [1] 。 1.2 選題背景

2、 現(xiàn)代制造技術的不斷發(fā)展，為社會生產(chǎn)力帶來了巨大飛躍，自 80 年代柔性 系統(tǒng)進入實用階段以來，使機械加工的面貌發(fā)生了質(zhì)的變化。零件制造、金屬 成型、切削加工等日臻綜合自動化，伴隨著計算機輔助技術和信息技術的發(fā)展， 當今機械制造業(yè)將進入全盤自動化的時代。 然而，由于加工技術超前于送料技術許多年，目前送料環(huán)節(jié)多數(shù)仍處于手 動階段，兩者形成了明顯反差。雖然對于許多塊狀及板狀原料的加工開始了自 動送料的研究，并已取得了不錯的成果，但管類材料的加工自動化給料仍處于 較大的空白階段，故而希望設計成功管料的自動存儲粉料裝置。 1.3 設計現(xiàn)狀和

3、發(fā)展趨勢 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程中的自動化已成為突出的主題，我國現(xiàn)有的管材加工中，在沒有實現(xiàn)流水線生產(chǎn)的情況下，工件的分料、提升及定位主要依靠 人工完成。多品種、小批量、加工時間較長的零件，上下料在整個生產(chǎn)周期里所占的時間較少，采取人工上下料是切實可行的。但對于大批量零件加工且沒有實現(xiàn)流水線生產(chǎn)的場合，采取人工上下料，既增加了勞動強度，又增加了輔助時間，降低了生產(chǎn)效率，應該采取可靠、高效的自動上下料方式。而現(xiàn)有的管料自動存儲供料系統(tǒng)中，在流水線生產(chǎn)中將大批管料工件分離多采用鏈輪鏈條和棘輪棘爪等分料機構，此類機構存在分料時噪音大、容

4、易卡料且占地面積大等缺陷。 自動化水平的高低，早已成為衡量一個國家科技水平的重要標志之一。目 [2] 前，一些發(fā)達國家早已將注意力像自動送料方向加強，并獲得了一定的成果 。這一方面，由于我國人口眾多、勞動力便宜，企業(yè)不愿意加強投資，但是隨著 市場經(jīng)濟體制的完善，國外競爭越來越激烈，企業(yè)對生產(chǎn)全面自動化需求也會日趨增長。從近來發(fā)展趨勢來看，新型自動管料送料裝置的出現(xiàn)已經(jīng)是不可或缺的，同時，要求也更加嚴格。不但需要保證供料的穩(wěn)定性、快捷性，還要求自動裝置能夠更好地便于控制及占地小等必須條件。使用自動存儲分料系統(tǒng)的目的在于減少工人的勞動強度，增加必要的安全性，這就要求了新型自動供

5、料系統(tǒng)便于操作的必然性，而且要提高自動化水平，加強控制精度，以便于能夠更好地加工機械供應原料，從而提高生產(chǎn)效率。我相信管料自動分料裝置在我國得到全面的應用將在不久的將來逐一實現(xiàn)。 1.4 本課題的優(yōu)勢及基本原理 特點及相關優(yōu)勢 自動分料機構是實現(xiàn)坯料、工件或產(chǎn)品傳送到相應的加工、裝配或測試、 分類等操作工位上的自動執(zhí)行機構。正確選用和設計好送料機構是實現(xiàn)單機自 動化，建立自動化生產(chǎn)線的基本條件之一。 本課題是管料自動存儲分料裝置的機電系統(tǒng)設計，涉及機加工設備領域， 是一種分料提升機構，具體地說，是一種管料分料提升裝置，可實現(xiàn)管料的分

6、料，并提升到固定位置的裝置，這樣極提高了整個料倉中管料的輸送速度，可 以保證管料始終處在和加工機械在同一水平面上，很大程度上節(jié)省了管料的傳 遞時間。同時在本裝置的分料口處添加了管料定位裝置，更好地保證了送料位 置的精確性，提高了加工精度減少了機械加工部分的再調(diào)整環(huán)節(jié)。此外，本裝 置載料板取用傾斜式，使管料在自身重力下，直接頂靠在分料口，便于分料。分料口處利用撥叉式機構分料，增加了自動分料裝置的靈活性。相對于其它分料裝置，本裝置靈活性更高，送料效率更好，并能為多種加工機械提供不同尺寸長度的管料自動存儲和送料，優(yōu)勢十分明顯。

7、 基本工作原理 本發(fā)明包括底座、料倉、自動旋轉(zhuǎn)的分料撥叉、垂直升降機構、自動對正 裝置以及必要的液壓裝置等部分組成，其通過料倉底部液壓缸提供動力，利用 齒條齒輪機構改變動力的傳動方向，經(jīng)過傳動軸帶動兩側(cè)鏈條升降，從而使料 倉底部的載料板能夠自由上升和下降，當料倉中管料位置略高于出料口時，停 止載料板的移動，保證能夠順利送料。載料板采用傾斜式設計，使管料在自身 重力下可以直接停靠在擋料板上，便于出料。本裝置的出料部分采用撥叉式機 構設計，利用旋轉(zhuǎn)撥叉來帶動管料的運送，結構靈活簡易，便于操作。同時本 裝置在管料出料口增加了管料的對正設計，減少

8、了某些自動化加工機械因給料 偏差而出現(xiàn)廢品的幾率，相對于普通加工機械也減少了管料的調(diào)整時間。因而 本發(fā)明操縱方便、實用可靠，占地面積小。 1.5 設計的基本要求及主要任務 本設計的基本要求，該管料自動存儲分料裝置應能適用于絕大多數(shù)管狀材 料，管料直徑在Φ 89～Φ 189 之間，管料最長長度可達 6000mm，管材的重量在 3 噸左右，料倉底部載料板可以自由升降，且該管料自動存儲分料裝置可適用于 多數(shù)管料加工機械的自動送料。 設計的主要任務，完成總體的運動方案選擇，設計相關驅(qū)動方法，即升降 部件、調(diào)整部件和分料部件。同時完成電氣控

9、制系統(tǒng)的設計，包括電氣原理圖、 液壓原理圖、控制面板、 I/O 分配、 PLC梯形圖等。 第二章 總體設計方案 2.1 機械部分設計方案 該裝置是把成捆的管型材料統(tǒng)一存放在管料艙，然后實現(xiàn)管料單根出料的 自動化分粉料裝置，集自動存儲和分料于一體。 本裝置的基本要求，該管料自動存儲分料裝置應能適用于絕大多數(shù)管狀材 料，管料直徑在Φ 89～Φ 189 之間，管料最長長度可達 6000mm，管材的重量在 3 噸左右，料倉底部載料板可以自由升降，且該管料自動存儲分料裝置可適用于

10、多數(shù)管料加工機械的自動送料。根據(jù)本裝置的要求，主要涉及升降、調(diào)整管料位置及出料幾個基本動作?？傮w方案如圖 2-1 所示 [3] 圖 2-1 總體設計方案 調(diào)整部分設計方案 管料的調(diào)整需要保證左右的位置對中，所以采用兩端前法蘭式液壓缸來保 證中心，此方案的好處是位置控制精確，便于操作。如圖 2-2 所示

11、 圖 2-2 調(diào)整設計方案 翻料部分設計方案 擋料板處的分料裝置設計，在擋料板處控制管料的分料裝置需要把管材繼 續(xù)向前傳遞且不斷重復此過程，決定采用液壓缸驅(qū)動撥叉旋轉(zhuǎn)機構來實現(xiàn)，液 [4] 壓缸 1 推動連桿 2 繞轉(zhuǎn)動副 C 旋轉(zhuǎn)，使其向上擺動從而將管料送出 。 圖 2-3

12、翻料設計方案 升降部分設計方案 載料板的升降設計，在管料自動分料的過程中，料倉底部的載料板需要往 復的做升降動作，并且需要承擔管料本身的自重，故決定采用液壓缸驅(qū)動，同 時利用齒條齒輪裝置來改變動力的傳動方向，使其由水平方向作用變?yōu)樨Q直方 向作用。利用鏈條式升降方式實現(xiàn)載料板的上下移動。液壓缸 1 推動齒條齒輪 機構旋轉(zhuǎn)，利用傳動軸 3 帶動鏈輪 4，經(jīng)鏈輪 5、6 傳動到鏈輪 7、8 處，利用鏈條帶動載料板升降。如圖 2-4 所示

13、 圖 2-4 升降部分設計方案 2.2 電控部分設計方案 本課題采用可編程控制器控制，可編程控制器 ( 簡稱 PLC)是發(fā)展極為迅速、 應用極為廣泛的工業(yè)控制裝置。在現(xiàn)代化生產(chǎn)設備中有大量的開關量、數(shù)字量、 脈沖量以及模擬量需要控制，例如，電機的啟停，電磁閥的開閉，產(chǎn)品的計數(shù)， 溫度、壓力、流量的設定與控制等。 PLC是在固定接線式老裝置顯然不能適應這 種要求的情況下，按照成熟有效的繼器控制理念和設計思想，利用不斷發(fā)展的

14、 新技術、新電子器件，逐步形成了具有特色的各種系列產(chǎn)品。 目前國際上生產(chǎn)可編程控制器的廠家很多，它們主要分布在美國、日本、 歐洲各國。無論哪個廠家的產(chǎn)品，就其技術而言小異，可概括有如下特點：可 靠性高，抗抗干擾能力強（平均無故障時間一般可達 3—5 萬小時）；維修方便 靈活；功能完善；接線簡單；編程簡單，使用方便。 可編程序控制器的性能： 1、工作環(huán)境，一般 PLC的工作的溫度為 0 設施度到 55 設施度，最高為 60 設施度，存儲溫度為 -20 設施度之 +85 設施度；相對溫度為 5%~95%。（空氣條件，周圍不

15、能混有可然性，易爆性和腐蝕性氣體） 。 2、耐振動，沖擊性能強，一般 PLC能承受振動和沖擊頻率為 10~55HZ，振幅為 0.5mm加速度為 2g，沖擊為 10g 3、循環(huán)掃描，一周期掃描時間為 10ms左右，因此 PLC故障率低，不易壞， 可靠性高。 本設計采用 OMRON的 CP1L系列 PLC，其特點是具有豐富的 CPU單元；獨具 變頻器簡易定位功能；覆蓋小規(guī)模機器控制的需求；最大  180 點 I/O  擴展能力； 最大程序容量  10k 字，最大數(shù)據(jù)容量  32k  字；脈沖輸出  1

16、00kHz×2  軸；高速計 數(shù)相位差方式 50kHz× 2 軸；單相 100kHz× 4 軸；最大 2 個串行通訊接口 （ RS232/RS485任選）；標準配置 USB編程接口；支持 FB/ST 編程； LCD選件板 [5] 提供豐富的顯示 / 監(jiān)控功能 。 第三章 升降部分設計 3.1 液壓缸選擇 液壓缸需要提供能夠升起 3T 重的管材加上載料板的總重量，經(jīng)計算推力 。 選取工作壓力為 45MPa 由，得 由 得

17、 [7] 選活塞直徑，液壓缸型號選取冶金用標準液壓缸，由表 23.6-73 得活塞桿 直徑。 系統(tǒng)實際工作壓力為 3.2 齒輪齒條傳動部分設計 齒輪齒條設計 已知 1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) (1 ）選用直齒圓柱齒輪齒條傳動。 (2 ）該設備為液壓驅(qū)動，速度不高，故選用 8 級精度（ GB 10095-88）。 (3 ）材料選擇。由表 10-1 [6] 選擇齒輪齒條材料均為 45 號鋼（調(diào)質(zhì)），小齒輪硬 度為 250HBS，大齒輪硬度為 220HBS，二者材料硬度相差 30H

18、BS。 2、按齒根彎曲強度設計 由公式 （3-1 ） 代入 得 (3-2) (1) 確定公式各計算數(shù)值 1) 載荷系數(shù) K [6] ①使用系數(shù)，由表 10-2 查得，傳動均勻平穩(wěn)的液壓驅(qū)動取 [6] ③齒間載荷分配系數(shù)，由表 10-3 查得，直齒圓柱齒輪 所以 2）初取 3）齒形系數(shù)及應力校正系數(shù) [6] 由表 10-5 查得 ， (3-3) 代入數(shù)據(jù)得 （ 2）計算 1）取模數(shù)

19、2）計算齒輪相關參數(shù) （ 3）校核齒面接觸疲勞強度 1）載荷系數(shù) K t 1.3 。 [6] 1 查得材料的彈性影響系數(shù) Z E 189.8MPa 2 2）由表 10-6 3）區(qū)域系數(shù) 4）由圖 10-21d [6] 查得齒輪的接觸疲勞強度極限 H lim MPa 550 5）由圖 10-19 [6] 取接觸疲勞壽命系數(shù) K HN 0.90 6）計算接觸疲勞許用應力。 取

20、時效概率為 1%，安全系數(shù) S 1.5，則 （3-4 ） 代入數(shù)據(jù)得 7）校核接觸強度公式 （3-5 ） 代入數(shù)據(jù)得 故齒輪接觸疲勞強度校核合格 主傳動軸設計 1、傳動軸受力分析 傳動軸受力分析如圖 3-1 所示 圖 3-1 傳動軸受力 2、初步確定軸的最小直徑 [8] 利用扭轉(zhuǎn)強度條件設計 （3-6 ） 代入數(shù)值得 查表 15-3 [7] 得，

21、 3、軸的結構設計 （ 1）擬定軸上零件的裝配方案裝配方案如圖 3-2 所示 圖 3-2 裝配方案圖 （ 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求， 1 軸段右端需制出一軸肩，結合軸的最小直徑要求，故取，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度， 1-2 段長度應比轂孔長度略短一些，現(xiàn)取。 1-2 軸右端需制出軸肩，故取。 2）初步選擇滾動軸承。因軸承受較大徑向力和較小的軸向力的作用，故選用角 接觸球軸承。參照工作要求并根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取

22、0 基本游隙組、 標準精度級的角接觸球軸承 7000 型 02 系列 7213C 軸承，查得其尺寸為 d D B 65 120 23 故根據(jù)結構和距離要求取。 3）根據(jù)齒輪的安裝要求，取安裝齒輪處的軸段的直徑，由齒輪厚度及及結構要 求，取齒輪段軸的長度。 4）為滿足齒輪的軸向定位要求，需在 3-4 段上用軸肩定位，故取。長度為。 5） 6-7 段需要安裝軸承，型號與前軸承相同，所以取 6)7-8 段裝配聯(lián)軸器，型號與前面相同，故， 。  ，長度 （ 3）軸上的周向定位 1）聯(lián)軸器的周向定位采用平鍵連接，按表

23、6-1 查得平鍵截面尺寸，鍵槽采用鍵槽銑刀加工，長度為 110mm，同時為保證聯(lián)軸器與軸有良好的對中性，選取聯(lián)軸 器與軸的配合為 H 7 。 m 6 [8] 2）圓柱齒輪的周向定位采用平鍵連接，由表 6-1 查得平鍵截面尺寸，鍵槽用 鍵槽銑刀加工，長度為 63mm，同時為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選 擇齒輪輪轂與軸的配合為 H 7 。 k 6 3）滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的， 此處選軸的尺寸公差為 k6。 4、通過彎扭合成強度條件計算 通過軸的結構設計，軸的主

24、要結構尺寸，軸上零件的位置，以及外載荷和支反力的作用位置均已確定，軸上的載荷已可以求得，因而可按彎扭合成強度條件對軸進行強度校核計算。計算步驟如下：（ 1）作出軸的計算簡圖 軸所受的載荷是從軸上零件傳來的，將軸上的分布載荷簡化為集中力，其 作用點取為載荷分布段的中點。先求出軸上受力零件的載荷，并將其分解為水 平分力和垂直分力，如圖 3-3a 所示。 （ 2）做出彎矩圖 根據(jù)上述簡圖， 分別按水平面和垂直面計算各力產(chǎn)生的彎矩， 并按計算結果 分別做出水平面上的彎矩圖（圖 3-3b ）和垂直面上的彎矩圖（圖 3-3c ），然后 [10] 計算出總彎矩

25、并作出 M圖，如圖 3-3d 。 （ 3）做出扭矩圖 扭矩圖如圖 3-3e 所示 圖 3-3a 計算簡圖 圖 3-3b 垂直方向彎矩圖 圖 3-3c 水平方向

26、彎矩圖 圖 3-3d 彎矩合成圖 圖 3-3e 扭矩圖 表 3-1 彎矩、扭矩表 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反 力 F 彎矩 M 總彎 矩

27、 扭矩 T （ 4）校核軸的強度 按第三強度理論，計算應力 (3-7) 則軸的彎扭合成強度為 選定軸材料為 45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得 [11] 。因此，故安全。 3.2.3 鍵的強度校核 該鍵為與齒輪配合的鍵，鍵為普通平鍵，尺寸。鍵與軸的材料為 45 鋼查得 許用應力 [ p ] 100 ~ 120MPa ，取 [ p ] 110MPa [9] 鍵與軸所受扭矩 因此，鍵的擠壓強度為

28、 （3-8 ） 代入數(shù)據(jù)得 所以鍵的強度合格。 3.3 雙列鏈輪部件設計 鏈的選擇 1、鏈傳動的失效形式 鏈傳動的失效形式包括：鏈的疲勞破壞、鏈條鉸鏈的磨損以及鏈條鉸鏈的膠合。 2、選取傳動鏈 根據(jù)需要傳動的拉力 由表 13-2-1  選取抗拉載荷  的單排滾子鏈  08A，節(jié)距 3、相關尺寸 [9] 查表 13-2-1 得，鏈的相關尺寸如圖 3-4 所示 （ 1）

29、滾子直徑 （ 2）銷軸直徑 （ 3）空套直徑 （ 4）鏈節(jié)寬 （ 5）鏈節(jié)外寬 （ 6）鏈節(jié)寬 圖 3-4 鏈示意圖 鏈輪設計 1、鏈輪齒數(shù)的選擇 雙列鏈輪是鏈傳動中的主動輪，同時也是大鏈輪。當給定磨損量，即鏈節(jié)的長增長量一定時，鏈輪的齒數(shù)越多，鏈輪上一個鏈節(jié)所對應的圓心角就越小，鉸鏈所在圓的直徑的增加量越大，鉸鏈會更接進齒頂，從而增大了跳鏈和脫鏈的機會。因此，鏈輪的齒數(shù)不宜過多，通常限制鏈輪

30、的最大齒數(shù)。取2、鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸，如表 3-2 所示 表 3-2 基本尺寸 名稱 符號 計算公式 數(shù)值（ mm） 分度圓直徑d 230 齒頂圓直徑 238 齒根圓直徑 222 12.4 齒高 25.2 續(xù)表 齒寬 8 凸緣直徑 115 輪轂長度 l 50 鏈輪如圖 3-4 所示

31、 圖 3-4 鏈輪示意圖 鏈輪軸設計 1、初步確定軸的最小直徑 利用扭轉(zhuǎn)強度條件設計 （3-9 ） 代入數(shù)值得 [6] 查表 15-3 得， 所以，軸的直徑 2、軸的結構設計 （ 1）擬定軸上零件的裝配方案裝配方案如圖 3-5 所示 圖 3-5 裝配方案圖 （ 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1）

32、初步選擇滾動軸承。因軸承受較大徑向力和較小的軸向力的作用，故選用角 接觸球軸承。結合軸的最小直徑要求，取，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游隙組、標準精度級的角接觸球軸承 7000 型 02 系列 7212C 軸承，查得其尺寸 為 d D B 65 120 23mm故根據(jù)結構和距離要求取。 2）根據(jù)鏈輪的安裝要求， 取安裝鏈輪處的軸段的直徑， 由鏈輪寬度及結構要求， 取齒輪段軸的長度。 3） 3-4 段需要安裝軸承，型號與前軸承相同，所以取， 4）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求， 4-5 軸段左端需制出一

33、軸肩，結合軸的最小直徑要求，故取，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度， 4-5 段長度應比轂孔長度略短一些，現(xiàn)取。 （ 3）軸上的周向定位 1）聯(lián)軸器的周向定位采用平鍵連接，按表 6-1 查得平鍵截面尺寸，鍵槽采用鍵槽銑刀加工，長度為 110mm，同時為保證聯(lián)軸器與軸有良好的對中性，選取聯(lián)軸 器與軸的配合為 H 7 。 m 6 2）鏈輪的周向定位采用平鍵連接，由表 6-1 查得平鍵截面尺寸，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長度為 110mm，同時為鏈輪與軸配合有良好的對中性，故選擇鏈輪輪轂 與軸的配合為 H 7 。 k 6 3）滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保

34、證的， 此處選軸的尺寸公差為 k6。 3、計算軸上的載荷 根據(jù)軸的結構簡圖 3-5 計算其彎矩、扭矩。彎矩圖、扭矩圖如圖 3-6 所示 圖 3-6a 計算簡圖 圖 3-6b 彎矩圖 圖 3-6c 扭矩圖

35、計算得，， 4、校核軸的強度 按第三強度理論，計算應力 則軸的彎扭合成強度為 選定軸材料為 45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得。因此，故安全。 3.4 單列鏈輪部分設計 單列鏈輪設計 1、鏈輪齒數(shù)的選擇，選取。 2、鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸，如表 3-3 所示 表 3-3 基本尺寸 名稱 符號 計算公式 數(shù)值（ mm） 分度圓直徑 d 117 齒頂圓直徑 124 齒根圓直徑 110 續(xù)表

36、 8.5 齒高 15.2 齒寬 0.9 8 凸緣直徑 100 輪轂長度 l 1.6( 32 鏈輪軸設計 1、初步確定軸的最小直徑 利用扭轉(zhuǎn)強度條件設計 （3-10 ） 代入數(shù)值得 查表 15-3 得， 所以，軸的直徑 2、軸的結構設計 （ 1）擬定軸上零件的裝配方案 [12] 裝配方案如圖 3-6 所示

37、 圖 3-6 軸裝配示意圖 （ 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1）初步選擇滾動軸承。因軸承受較大徑向力和較小的軸向力的作用，故選用角 接觸球軸承。結合軸的最小直徑要求，取，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本 游隙組、標準精度級的角接觸球軸承 7000 型 02 系列 7208C 軸承，查得其尺寸 [13] 為 d D B 40 80 18mm故根據(jù)結構和距離要求取。 2）為了滿足軸承的軸向定位要求， 3-4 軸段左端需制出一軸肩，故取， 。 3）法蘭部分長度

38、 第四章 調(diào)整及翻料部分設計 4.1 調(diào)整部分設計 本裝置的一大優(yōu)勢設計是在管料出料口增加了管料的調(diào)整設計，減少了某 些自動化加工機械因給料偏差而出現(xiàn)廢品的幾率，相對于普通加工機械也減少 了管料的調(diào)整時間。 調(diào)整部分的主要結構是在出料口處安裝一對自動對正液壓缸，液壓缸采用 前法蘭式安裝，極節(jié)省了所需要的占用的空間，提高了靈活性，同時利用兩側(cè) 同步液壓缸，很好的保證了管料再出料后的加工中心 [14] 。 對正液壓缸的選擇 對正只需要克服一根管料自重所

39、產(chǎn)生的摩擦力，不需太大驅(qū)動力，同時滿 [7] 足行程要求即可，所以選擇液壓缸型號 YGC40125 。 4.2 翻料部分設計 本裝置的出料部分采用撥叉式機構設計，利用旋轉(zhuǎn)撥叉來帶動管料的運送，結構靈活簡易，便于操作。即利用液壓缸帶動傳動軸旋轉(zhuǎn)形成繞軸線旋轉(zhuǎn)的機構，從而帶動軸上固定的翻料板旋轉(zhuǎn)，使管料順著翻料板翻出。 翻料液壓缸的選擇 翻料缸需要提供的驅(qū)動力最大約為 1350N，結合作圖所得行程要求，查表 23.6-85 選取液壓缸型號 Y-HG1-C40125Z3。 翻料板的結構設計 翻料板不只需要把管料翻出， 同時還必

40、須 達到擋料的目的， 在未翻料前擋住管材， 使管 材不至于滾落。其結構設計如圖 4-1 所示 圖 4-1 翻料板 第五章 電控部分設計 該裝置是一種用于加工管材的自動分料裝置，是一種把一定數(shù)量的管材依 次送入生長線的自動化供料裝置。裝置主要由底座、料倉、自動旋轉(zhuǎn)的分料撥 叉、垂直升降機構、自動對正裝置以及必要的液壓裝置等部分組成，能夠?qū)崿F(xiàn)管料的分料，并提升到固定位置的裝置，這樣極提高了整個料倉中管料的輸送 速度，很大程度上節(jié)省了管料的傳遞時間。自動存儲分料裝置的簡

41、圖如圖 5-1 所示。 圖 5-1 電氣控制簡圖 工作過程：通過料倉底部液升降壓缸提供動力，利用齒條齒輪機構改變動 力的傳動方向，經(jīng)過傳動軸帶動兩側(cè)鏈條升降，從而使料倉底部的載料板能夠 自由上升和下降，當料倉中管料位置略高于出料口時，管料滾出，碰到上升終止開關停止上升。同時啟動對中液壓缸，運行到對中終止位后返回對中液壓缸

42、到對中開始位。啟動分料液壓缸，運行到分料上位，停止分料返回到分料下位，然后開始下降，直到觸碰到回程終止開關。 5.1 液壓驅(qū)動設計 本裝置的驅(qū)動部分均采用液壓驅(qū)動，畫出液壓原理圖，如圖 5-2 所示 [4] 圖 5-2 液壓原理圖 5.2 控制面板設計及 PLC輸入輸出分配 控制面板設計 根據(jù)控制要求設計人機對

43、話面板如圖 5-3 所示，各按鈕功能如表 5-1 所示。 圖 5-3 控制面板 表 5-1 各按鈕功能 面板按鈕 說明 電源燈 HL0 表示電控柜已經(jīng)上電 系統(tǒng)上電燈 HL1 表示系統(tǒng)已經(jīng)上電 自動指示燈 HL2 表示設備工作在自動狀態(tài) 手動指示燈 HL3 表示設備工作在手動狀態(tài) 就緒燈 HL4

44、 表示設備處于原位 報警燈 HL5 表示設備處于危險報警狀態(tài) 系統(tǒng)上電按鈕 SB11 系統(tǒng)工作前給系統(tǒng)上電 系統(tǒng)斷電按鈕 SB1 系統(tǒng)斷電，停止工作 自動、手動按鈕 SA1 為功能選擇按鈕 續(xù)表 停止按鈕 SB9 系統(tǒng)在工作狀態(tài)下停止其動作 啟動按鈕 SB8 為自動工況下的操作 管料上升按鈕 SB2 為手動工況下使載料板上升 管料下降按鈕 SB3 為手動工況下使載料板下降 對中前進按鈕 SB4 為手動工況下對中缸前進 對中返回按鈕 SB5 為手動工況下對中缸返回 翻料前進按鈕 S

45、B6 為手動工況下翻料缸前進 翻料返回按鈕 SB7 為手動工況下翻料缸返回 急停按鈕 SB10 停止一切運行狀態(tài) 復位按鈕 SB12 使系統(tǒng)回到初位 的 I/O 分配表 輸入部分包括兩部分：面板控制按鈕、指令開關和表示位置的行程開關， 輸出部分包括面板上的被控指示燈和執(zhí)行動作的線圈，輸入輸出分配見表 5-2 。 表 5-2 輸入輸出分配表 現(xiàn)場器件 地址 說明 SA2 0.01 自動按鈕 SB8 0.02 啟動按鈕 SB9 0.03 停止按鈕 SB12 0.04

46、 復位按鈕 SB2 0.05 管料上升按鈕 輸入 SB3 0.06 管料下降按鈕 共 16 個輸入 SB4 0.07 對中前進按鈕 點 SB5 0.08 對中返回按鈕 SB6 0.09 翻料前進按鈕 SB7 0.10 翻料返回按鈕 續(xù)表 SQ1 0.11 上升止位行程開關 SQ2 1.00 對中始位行程開關 SQ3 1.01 對中止位行程開關 SQ4 1.02 翻料始位行程開關 SQ5 1.03 翻料止位行

47、程開關 SQ6 1.04 下降止位行程開關 HL2 100.00 自動指示燈 HL3 100.01 手動指示燈 HL4 100.02 原位就緒指示燈 YA1 100.03 上升線圈 輸出 100.04 下降線圈 共 YA2 10 個輸出 100.05 對中前進線圈 點 YA3 YA4 100.06 對中后退線圈 YA5 100.07 翻料前進線圈 YA6 101.00 翻料后退線圈 YA7 101.01 卸荷線圈

48、 根據(jù)輸入、輸出點預留  15-20%的要求，  PLC實際輸入點數(shù)不少于  20 個，輸 出點數(shù)不少于  12 個。 根據(jù)產(chǎn)品樣本，選用  OMRON的  CP1L—M60型  PLC，其輸入點為  36 點，輸出 [15] 點為  24 點  。 5.3 PLC 梯形圖 PLC梯形圖如圖 5-4 所示 圖 5-4 PLC 控制梯形圖

49、 5.4 工作時序圖 [16] 分析裝置的的工作過程作出如圖 5-5 所示時序圖 圖 5-5 工作時序圖 5.5 繪制電氣原理圖 控制線路采用 24DCV電源供電，設有系統(tǒng)急停開關， PLC與系統(tǒng)上電指示燈有一個空氣開關作短路保護，五個指示燈、七個線圈分別由三個空氣開關作短 [16] 路保護。輸入模塊的電源亦由 24DCV直流提供。如圖 5-6 所示

50、 圖 5-6 電氣原理圖 第六章 結論 本次設計的題目是“管料自動存儲分料裝置機電系統(tǒng)設計” 。涉及機加工設備領域，是一種分料提升機構，具體地說，是一種管料分料提升裝置，可實現(xiàn) 管料的分料，并提升到固定位置的裝置，這樣極提高了整個料倉中管料的輸送速度，很大程度上節(jié)省了管料的傳遞時間。同時在本裝置的分料口處添加了管料定位裝置，更好地保證了送料位置的精確性，提高了加工精度減少了機械加工部分的再調(diào)整環(huán)節(jié)。此外，本裝置載料板取用傾斜式，使管料在自身重力下，直接頂靠在分料口，便于分料。分料口

51、處利用撥叉式機構分料，增加了自動分料裝置的靈活性。相對于其它分料裝置，本裝置靈活性更高，送料效率更好，并能為多種加工機械提供不同尺寸長度的管料自動存儲和送料，優(yōu)勢十分明顯。 本文共分為五章，第一章緒論主要了介紹了本設計的目的、選題背景及國外發(fā)展趨勢，同時說明了本設計的基本原理和工作方式。第二章主要介紹了總 體方案的選取，確定采用各部分的驅(qū)動方式、基本結構和 PLC 控制；第三章主要介紹了升降部分的設計，包括液壓缸的選擇，齒輪齒條傳動的相關設計，主 [17] 傳動軸的設計，鏈輪傳動相關部分的設計 ；第四章主要調(diào)整以及翻料部分的 設計，包括調(diào)整液壓缸、翻料液壓缸的選取，翻

52、料板的結構設計以及翻料傳動 軸；第五章主要介紹了電控設計，選擇了 OMRON的 CP1L—M60型 PLC。最終經(jīng)過 設計計算，繪制出管料自動存儲裝置的總裝圖、升降部件圖、調(diào)整部件圖、翻 料部件圖、電氣原理圖、液壓原理圖、控制面板圖、 I/O 分配、 PLC梯形圖等。 參考文獻 [1] 志強，素娟編 . 工件自動定向傳送技術及有關設計[M]. 自動化技術， 1979 [2] Craig JJ. Introduction to Roborics[J]. New York: Addi

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