膠管切割機改進設計含5張CAD圖

膠管切割機改進設計含5張CAD圖,膠管,切割機,改進,改良,設計,cad 目錄 1 緒論 2 1.1 研究背景 2 1.2 國內研究現(xiàn)狀 2 1.2.1 一種新型橡膠管切割機 2 1.2.2 一種快速切割膠管的機械裝置 3 1.3 國外研究現(xiàn)狀 5 ?1.3.1 一種新型橡膠管切割機機構 5 ?1.3.2 一種全自動橡膠管切割機 5 1.4 研究主要內容 6 1.5 研究主要方法 7 2 總體方案確定 8 2.1 確定整體機械方案 8 2.2結構設計 8 2.2.1砂輪片的選取 8 2.2.2 電機的選取 8 2.2.3 選擇電動機類型 9 2.2.4確定電機工作時的功率 10 2.2.5 確定電動機的轉速 10 2.3帶傳動設計 11 2.4升降氣缸的選擇 14 2.5 滾動軸承的選取及校核 16 2.6夾緊部分設計 18 2.6.1方案設計 18 3電氣控制線路的設計 20 3.1 電氣控制線路設計的一般要求 20 3.2氣動原理圖設計 20 結論 22 參考文獻 23 致 謝 24  1 緒論 1.1 研究背景 現(xiàn)有技術中，對橡膠管進行切割時采用切刀進行純手工操作裁切，此時裁切的長 度為手工測量，其裁切后的長度誤差較大，而且裁切時很容發(fā)生橡膠管切口不平整或者切 口歪斜的情況，無法保證裁切精度。 本課題來源于生產(chǎn)實踐，國內膠管應用市場廣闊，膠管種類多種多樣，隨著技術水平的不斷提高，膠管應用的地方也不斷增加，因膠管鑄造時需要讓其長度比需求尺寸長，所以膠管需要切割其多余部分。在人工使用剪刀進行修剪時，很難掌握其尺寸以及膠管難以剪斷，既費時又費力。本次設計的一種膠管切割機可以省時省力的進行膠管的切割，操作方便，安全，加快生產(chǎn)效率。 1.2 國內研究現(xiàn)狀 1.2.1 一種新型橡膠管切割機 圖1.1為一種新型橡膠管切割機，包括操作平臺、傳送帶、氣缸、第一傳動桿、固定板、豎梁、第一橫梁、第二橫梁、切割刀片、第一電機、第二傳動桿、液壓缸、第二電機、導向桿。本發(fā)明提供結構合理，通過橡膠管放置在操作平臺上，傳送帶轉動來調整橡膠管的前后位置，再通過固定板來固定左右位置，使橡膠管的位置相對固定，切割的時候切割口平滑準確，增加良品率，提高生產(chǎn)效率，在加上切割刀片通過液壓缸給了一個縱向的切割力的同時，也通過旋轉提供橫向切割力，使切割口更加平滑，橡膠管切割機在工作過程中，操作人員將橡膠管15放在放在傳送帶2 上之后，傳送帶2控制橡膠管15前后移動，之后由固定板5固定橡膠管15的橫向位置，之后再 開動第一電機10，使切割刀片9旋轉，液壓缸12啟動，推動切割刀片9向下移動，完成對橡膠 管15的切割，之后固定板5移開，傳動帶2移動，重復上述步驟?，F(xiàn)有的橡膠管切割機存在以下問題： 1. 工人在進行橡膠管切割作業(yè)時，需要自己手動移動，固定橡膠管的位置，這很容易造成安全隱患。 2.如使用一般夾具固定又因為固定方式不夠精確，導致橡膠管切割時移位變形，現(xiàn)有技術中苯酐尾氣中含有少量苯酐、順酐、苯甲酸和微量的未轉化有機化合物和CO，如直接排放將對環(huán)境造成嚴重破壞，傳統(tǒng)尾氣洗滌吸收副產(chǎn)物富馬酸工藝凈化率較低，回收富馬酸的過程中必將產(chǎn)生大量廢水、廢渣，三廢處理成本高昂等問題。 1-操作平臺、2-傳送帶、3-氣缸、4-第一傳動桿、5-固定板、6-豎梁、7-第一橫梁、8-第二橫梁、9-切割刀片、10-第一刀片、11-第二傳動桿、12-液壓缸、13-第二電機、14-導向桿、15-橡膠管 圖1.1 一種新型橡膠管切割機 1.2.2 一種快速切割膠管的機械裝置 圖1.2為一種快速切割膠管的機械裝置，包括膠管切割機本體，膠管切割機本體的內側壁一側焊接工作臺，工作臺的另一側固定有卡盤機構，過工作臺1設有第一電機3，通過第一電機3轉動帶動皮帶4，通過轉動皮帶4帶動膠管切割機本體2內壁中的轉軸7，通過轉 軸7的轉動帶動切刀8的轉動，通過套管5將膠管固定在卡盤機構6中，通過卡盤機構6內壁設 有大錐齒輪62，通過大錐齒輪62的背面設有螺旋槽61，三個卡爪65等分安裝在卡盤體64上，當螺旋槽61套設在套管5外側轉動時帶動大錐齒輪62，大錐齒輪62通過小錐齒輪63時，另一個大錐齒輪62便轉動，它背面的卡盤體64就使三個卡爪65同時向中心靠近或退出，通過螺栓66對卡爪65進行固定，進行切割膠管，通過分料槽10落入膠管和廢屑，通過廢屑收集機構內側壁設有風機121、吊桿125、彈簧減震吊鉤126和預埋支架127進行支撐固定，將分料槽10中的廢屑吸入過濾袋13中，將膠管通過出料口11落出，從而有效區(qū)分膠管和廢屑，不再需要人工從廢屑中挑出膠管。 1、工作臺；2、膠管切割機本體；3、第一電機；4、皮帶；5、套管；6、卡盤機構； 7、轉軸；8、切刀；9、切刀把手；10、分料槽；11、出料口；12、廢屑收集機構；13、過濾袋 61、螺旋槽；62、大錐齒輪；63、小錐齒輪；64、卡盤體；65、卡爪；66、螺栓；121、風機；122、第二電機；123、風機底 腳；124、支架；125、吊桿；126、彈簧減震吊鉤；127、預埋支架； 圖1.2 流延機模頭清洗裝置 1.3 國外研究現(xiàn)狀 ?1.3.1 一種新型橡膠管切割機機構 圖1.3為一種一種新型橡膠管切割機機構，該裝置主要包括底板，底板上豎直固定有安裝板，安裝板的左側固定有U形板，U形板的左側固定安裝有推動機構，推動機構的推桿和連接桿連接，連接桿穿過安裝板的中間，連接桿的右側固定有三爪固定夾，三爪固定夾是專門用來固定管狀工件的，滾珠絲桿的移動套上固定有U形安裝座，滾珠絲桿位于三爪固定夾的側邊，U形安裝座的U形口向內垂直于滾珠絲桿，U形安裝座的中間具有螺孔并接有螺紋旋轉軸，U形安裝座的U形口之間的下部活動連接有切割刀，切割刀的刀背和螺紋旋轉軸相對應。 底板1，安裝板3，U形板2，推動機構4，三爪固定夾5，滾珠絲桿6， 安裝座7，螺紋旋轉軸 8，切割刀9 圖1.3 一種新型橡膠管切割機機構 ?1.3.2 一種全自動橡膠管切割機 圖1.4為一種全自動橡膠管切割機，該機械裝置運行首先需要將加工切割的橡膠管加入所述震動盤1內，控制所述控制器，觀察調節(jié)所述控制面板，啟動開始加工，所述旋轉震動盤旋轉震動將橡膠管震動至所述輸送軌道內，所述橡膠管再由所述輸送管道一3輸送至所述輸送塊4內，在所述氣缸一5的推送下至所述輸送管二6內，再由所述氣缸二將橡膠管送至轉動套筒一8和轉動套筒二9之間，在所述定位塊10的作用下及所述電機13的帶動下，橡膠管旋轉，此時所述控制系統(tǒng)控制底板在所述滑軌12上運動至指定加工位置，加工好的橡膠管在所述氣缸二的作用下到回所述輸送管二6內，再由所述氣缸一5下壓，再進過所述氣缸三的推動至所述成品收集箱2內，整個過程控制系統(tǒng)都參與其中，在機器工作之前，現(xiàn)將參數(shù)、間隔時間及切割刀位置調好，即可保證機器高效和有序的進行，本設計旨在提供一種結構簡單、有序、高效且可控的全自動橡膠管切割機 圖1.4 一種全自動橡膠管切割機 1.4 研究主要內容 初步擬定裝置的流程與具體的研究方向，盡量避免過程中發(fā)生的問題。依據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題，確定整個設計的方案大綱，要求結構簡單、造型美觀。選定基本的方案，對機構整體等進行分析。選擇最終方案，繪制成精細的外形和效果圖標注尺寸，主要設計包括以下結果方面： 1. 提出膠管切割機的改進設計方案。 2. 對膠管固定方式和壓力進行設計。 3. 膠管機水切割的動力來源設計。 4. 膠管切割機切割時移動方法。 5. 對膠管切割的各個部件配合動作進行校核。 1.5 研究主要方法 （1）文獻法：查詢與該主題研究有關的一定數(shù)量的中文和英文資料，就需要現(xiàn)代文獻檢索系統(tǒng)和能夠檢索互聯(lián)網(wǎng)文獻的能力，認識到膠管切割機的運動原理，以及膠管切割機械傳動關鍵部件的參數(shù)選擇和設計； （2）調查法：調查國內外現(xiàn)有膠管切割機的結構設計實例，了解國內外行業(yè)的發(fā)展狀況，為接下來具體機械結構的設計做鋪墊。 （3）模擬法：通過使用3D建模平臺組裝零件，創(chuàng)建出具體膠管切割機的模型，然后用于研究機械模型的一些基本特征。 2 總體方案確定 2.1 確定整體機械方案 圖2.1顯示了整體結構圖,切割部分主要由砂輪，電機和傳動機構組成。電機驅動砂輪高速旋轉。電機和工作臺由鉸鏈支撐。氣缸1可以推動砂輪上下移動以完成切割。氣缸2可以推動工作臺橫向移動并控制切割長度，氣缸3可以使工作臺縱向移動，從而使砂輪可以分開切割橡膠管。其中，電動機和氣缸由PLC通過電磁閥控制，從而實現(xiàn)其作用。 圖2.1 切割部分原理圖 2.2結構設計 2.2.1砂輪片的選取 經(jīng)過調研，切斷為質地較軟的橡膠管，其寬度大概有100mm左右，所需電機的最小功率為kw，轉速為=5100 r/min, 砂輪片的最大線速度為70m/s。 最終選取砂輪片的型號為TL-001型，其磨料為棕剛玉，粒度為20#。 2.2.2 電機的選取 在選擇電機時要考慮的第一件事就是功率選擇[11]?？偠灾?，請注意以下兩點：一是發(fā)動機的功率太小了容易發(fā)生了一個所謂的“馬車”的現(xiàn)象，二是使用長時間過載，電機可能會破壞發(fā)動機的保溫材料，當發(fā)動機輸出功率太大的時候，“大卡機”的現(xiàn)象不能完全使用，不僅因為它不好。還因為功率系數(shù)和效率并不理想。這也導致了電力損失，為了正確選擇發(fā)動機輸出功率，必須經(jīng)過以下公式計算或比較（2.1）。 　 　 （2.1） 這里p是計算的力，測量單位是千瓦，f是所需的張力，單位是N，v是工作機的線速度m / s。另外。最常見的是使用類比來選擇發(fā)動機功率。所謂的類比方法是比較類似生產(chǎn)機器中使用的發(fā)動機的功率。一種特定的方法是找出這個或其他相鄰設備中類似生產(chǎn)機器消耗了多少能量，然后使用類似于面團的動力引擎，試運行的目的是確認所選引擎對應于生產(chǎn)機器；測試方法是讓電動機為相關設備供電，如果測得的實際工作電流比指示的額定電流低約70％，則表明發(fā)動機輸出過高，應該用更少的功率更換發(fā)動機，如果測得的電動機電流超過指示的額定電流超過40％。 這意味著電機輸出太低，需要用更高的輸出更換發(fā)動機，這個時候，需要考慮扭矩發(fā)動機輸出的公式（4.4）。 (2.2) 式中：P：代表功率，單位是kw； N：電機的額定轉速，單位是r/min； T：轉矩，單位是N·m； 下表2.1為不同型號的發(fā)電機的拉力力矩情況，從中能夠看出，隨著拉力的增大，力矩也在進一步增大，根據(jù)電動機在勻速轉動時的轉矩，以電動機的最大轉矩為標準。 表2.1 發(fā)動機輸出扭矩力矩 號數(shù)/號 0.4 0.6 0.8 1.0 1.5 2.0 直徑/mm 0.10 0.12 0.14 0.16 0.20 0.23 拉力/Kg 4.8 5.6 6.8 8.3 9.9 12.7 力矩 0.00065 0.0025 0.0029 0.0033 0.0 041 0.0047 2.2.3 選擇電動機類型 我們根據(jù)電機在勻速轉動時的轉矩為依據(jù)，以電動機的最大轉矩為衡量標準，選取2.0系列三相異步電動機系列直流電動機，如圖2.2所示。 圖4.6 2.0系列籠型三相異步電動機 2.2.4確定電機工作時的功率 電機正常工作時所需要的功率PW（2.3）。 = （2.3） 式中，取。 電動機的輸出功率P0（2.4）： == （2.4） 其中，齒輪傳動效率，聯(lián)軸器的效率，滾動軸承效率，所以： 得： （2.5） 選取電動機的額定功率，使,查機械設計手冊得電動機的額定功率為：。 2.2.5 確定電動機的轉速 電機的轉速為（2.6）： （2.6） 取V帶傳動比，雙級圓柱齒輪傳動比，總傳動比為： 電動機可選擇的轉速為： 所以電動機選擇為：Y系列三相異步電動機。 2.3帶傳動設計 1.確定計算功率 由相關文獻可以查得工作情況系數(shù)=1.2，經(jīng)過計算功率為： （2.7） 2.初選帶的型號 根據(jù)和，由《機械設計》書中第108頁圖7-14初選A型普通V帶。 3.確定帶輪的基準直徑和 1）由相關文獻可以查得：A型=75mm，因要使，取=150 2）驗算帶的速度 m/s （2.8） 因為 5m/s < 22.6m/s < 25m/s 帶速符合要求。 3）計算 （2.9） 由于電機轉速與砂輪轉速基本同步，選速比 =1，則 ==150 mm 4.確定中心距和帶的基準長度 1）初選中心距 由0.7（+）2（+），考慮到結構要求，初選=900 mm （2.10） mm 由相關文獻可以查得取帶的標準基準長度 mm 2)最后確定中心距 mm （2.11） 則 mm （2.12） mm （2.13） 最后取 mm。 5.驗算帶輪包角 （2.14） （合適） 6.確定帶的根數(shù) （2.15） 其中： 由相關文獻可以查得查得彎曲影響系數(shù) 由相關文獻可以查得查得傳動比系數(shù) kw 由相關文獻可以查得查得包角系數(shù) 由《機械設計》第106頁表7-4查得長度系數(shù) 采用非化纖結構的普通帶，取材質系數(shù) 由《機械設計》第105頁圖7-13查得 kw。 kw 取根。 7.確定單根帶的初拉力 （2.16） 由《機械設計》第96頁表7-1查得 N （2.17） 8.計算帶對軸的壓力 N （2.18） 9.帶輪的設計 帶輪直徑，軸的直徑，當 時采用腹板式結構，結構如圖2.2所示。 圖2.2 帶輪的結構 2.4升降氣缸的選擇 根據(jù)結構設計要求，為了實現(xiàn)砂輪的垂直運動以完成切割，需要在上下移動氣缸的同時使氣缸繞鉆頭旋轉一點，因此采用了后扭安裝方法。 圖2.3 手動切割機受力示意圖 3.負載大小 根據(jù)手動切割機的工作原理（如圖2.3所示）， 圖中F=20 kg 估算得砂輪片的支反力為N=40kg。 再由所設計切割機的切割工作原理（如圖2.4所示） 算得氣缸所承受的力即理論推力為F’=80 kg 合800N。由《氣動自動化系統(tǒng)優(yōu)化設計》書中第46頁表2-7查得工作壓力為0.3 MP， 圖2.4 切割機受力示意圖 圖2.5 氣缸行程計算簡圖 考慮到一定的安全系數(shù)，故初選缸徑為80mm。氣缸的總長度，在終位時測得氣缸的總長為，所以在此過程中氣缸的行程 即 升降氣缸的行程為 7.確定氣缸型號 綜上所述，選用SNC-80-100-PPV型的標準氣缸合適。 2.5 滾動軸承的選取及校核 1. 軸承的選擇 軸受一定的軸向力影響，故選接觸角的角接觸球軸承，額定動載荷，額定靜載荷 。 2. 軸承的校核計算 （1）計算軸承所受的徑向力、，其受力如圖2.6所示 由力矩平衡條件得 由得 圖2.6 軸承計算簡圖 （2）計算派生軸向力、 所選的軸承型號為7207ACJ，其派生軸向力 則 （2.19） （2.20） （3）求軸承所受的軸向力、 故軸承2被壓緊，軸承1被放松，所以有 （4）計算當量動載荷、 （2.21） （2.22） 由《簡明機械零件手冊》查得7207ACJ型軸承的軸向載荷影響的判斷系數(shù) 因為 ，所以 ； ，所以 由《機械設計》第262頁表12-8查得，取，。 則 （2.23） （2.24） （5）計算所需軸承的動載荷 由由《機械設計》第260頁表12-6查得，所需軸承的額定動載荷為： （2.25） （6）確定軸承型號 由《簡明機械零件手冊》查得軸徑時，應選軸承的代號為7207ACJ，其額定動載荷為>= 故選用代號為7207ACJ的軸承合適。 2.6夾緊部分設計 2.6.1方案設計 夾緊部分是由氣缸推動機械手實現(xiàn)夾緊和放松的。采用的方案是用一個機械手同時負責夾緊兩根鑄棒，根據(jù)需要對被切割的那條進行夾緊。該方案設計工作量小，安裝方便，而且控制簡單，復合預期要求。 圖2.7 夾緊部分原理圖 夾緊部分的原理如圖2.7所示:夾緊缸使夾緊機器人能夠夾緊或放松工件。當活塞向右移動時，機器人將抓住工件；當活塞向左移動時，機器人放松工件。水平行走缸推動工作臺左右移動，并可以控制機械手夾持左或右工件，從而切割被夾持的工件?？v向行走缸的功能是在切割過程完成后將工作臺推回初始位置。整個工作過程由PLC實現(xiàn)。 現(xiàn)設靜態(tài)安全系數(shù) 則有 （2.27） 在正常運行時一般選取安全系數(shù)為5，根據(jù)上述情況，選取SBG35FL（）的導軌比較理想。 2.根據(jù)壽命要求選型號 根據(jù)標準壽命計算公式 若使用17500小時，則總的移動距離為： （2.28） 其中 ——溫度系數(shù) （由手冊查得當導軌的工作溫度小于100時，其溫度系數(shù)取1.0） ——硬度系數(shù) ——基本動載荷 所以 解得 因此，選取SGB45FL（） 3電氣控制線路的設計 3.1 電氣控制線路設計的一般要求 PLC控制系統(tǒng)運用在膠管切割機裝置中能夠大大縮減由于時間上控制不精確而造成的工作時間浪費，PLC電器控制系統(tǒng)較計算機控制系統(tǒng)的最大的好處在于實時性和高可靠性，由于控制器是采用自動控制串接為基礎，信號處理的時間間隔非常短暫，速度較快，正常處理時間可以精確到10ms到20ms之間；同時PLC系統(tǒng)采用獨有的抗干擾技術，具有很強的抗干擾能力，使用起來方便快捷，相比較電源控制下的機械系統(tǒng)，可編程邏輯控制系統(tǒng)（PLC）[14]有比較大的優(yōu)勢性可言，具有以下幾個顯著特點； （1） 可靠性強，抗干擾能力強，接口模塊功能強、品種多； （2） 硬件配套較為齊全，使用方便快捷，適應性強； （3） 編程方法簡單、直觀； （4） 系統(tǒng)的設計/安裝、調試工作量少； （5） 維修工作量小、維護方便，體積小、耗能低、重量輕； 電氣控制線路根據(jù)用途的不同會有其特殊的要求，設計所需要遵循的一般要求是： 1） 應滿足機電設備對電氣控制線路的要求，按照工藝要求準確、可靠地工作。 2）在滿足生產(chǎn)要求的前提下，應力求使控制線路簡單、經(jīng)濟，盡量選用經(jīng)過實際考驗過的線路，保證控制的安全、可靠，具有必要的保護裝置和連鎖環(huán)節(jié)，誤操作時不至于發(fā)生重大事故，盡量便于操作和維修。 3.2氣動原理圖設計 根據(jù)切割機的機構原理，繪制的機構簡圖如圖3.1所示，其中ST0-ST9為控制氣缸的行程開關。 圖3.1 切割機機構簡圖 3.4控制流程圖 結論 畢業(yè)設計從確定標題開始，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)調查，調查，提議和計劃確定，然后完成裝配圖，零件圖，直到論文的最終結論，畢業(yè)設計終于成功完成了。 此設計的主要工作分為兩個部分。第一部分是切割機的機械設計，主要包括砂輪的選擇，電機的選擇，砂輪傳動方式的選擇和優(yōu)化，電機和砂輪的安裝，以及每個液壓缸的計算力及其參數(shù)選擇的計算，滑動導軌的設計以及其他零件和整體結構的設計。最后，完成裝配圖，組件圖和零件圖。第二部分是電氣原理和控制部分的設計，主要包括氣動控制原理圖的設計，電氣原理圖的設計，接線圖的設計，控制柜的設計和設計。電路控制面板的膠管切割機結構簡單，性能安全可靠，操作方便可行，很好的實現(xiàn)了其預定功能。由PLC控制的氣動隨動膠管切割機，由氣缸驅動完成順序切割動作過程。這種切割機具有控制方便，性能穩(wěn)定，結構簡單，調節(jié)、修改方便、生產(chǎn)率高等優(yōu)點，具有廣闊的應用前景。 鑒于研究能力有限，膠管切割機的結構優(yōu)化和等一些關鍵性因素還有待進一步提升。未來希望可以更好的學習有關的知識，將膠管切割機與控制方向結合，使相關產(chǎn)業(yè)朝著更好的方向邁進一步。 參考文獻 [1]徐灝.機械設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1991 [2]機械零件設計手冊[M]，東北工學院《機械零件設計手冊》編寫組編，冶金工業(yè)出版社，2017.4 [3]蔡春源. 簡明機械零件手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2018.9 [4]王德璽.裴垠欣.機械設計[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2019 [5]張玉.劉平主編.幾何量公差與測量技術[J].沈陽：東北大學出版社.2011 [6]孔慶華.劉傳紹主編.極限配合與測量技術基礎[M]，上海：同濟大學出版社，2012.2 [7]陸鑫盛.氣動自動化系統(tǒng)的優(yōu)化設計[M].上海：上?？茖W技術文獻出版社，2018.9 [8]許福玲.陳堯明.液壓與氣壓傳動[M].北京機械工業(yè)出版社，2000.5 [9]周軍.海心.氣動控制及PLC. 北京： 機械工業(yè)出版社，2011.8 [10]善君等.可編程序控制系統(tǒng)[M]. 北京：清華大學出版社，1994.5 [11]孫桓.陳作模.機械原理[M]. 第五版. 北京：高等教育出版社，2017.5 [12]孫桓.陳作模主編[M].機械原理、北京：高等教育出版社2010.10 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