发动机罩盖的自动化设备的设计
日期： 2017年3月6日 【摘要】发动机罩盖为注塑件，材料为尼龙66。根据客户需求，需要用M6及M8的铜螺母对产品进行热插，产品的结构比较简单，采用导柱定位，并利用仿形块作衬垫防止产品在加工过程中出行位置偏差，并根据最终设计的夹具订购相应型号的机架和电气设备。要求螺母与工件的热插平面平行，并且无明显的溢出现象。利用SolidWorks软件进行设计机械结构的设计，同时利用ug进行仿形块的设计。最后进行原料的采购和产品的安装调试。
目录
一、产品结构分析 1
（一）产品分析 1
（二）塑件的原材料分析 2
（三）定位方式的确定 2
二、设计夹具 2
（一）受力分析 2
（二）气缸的选择和定位 3
（三）导柱的选择和定位 3
三、设备的结构 4
四、模块的作用 5
（一）精密震动送料盘 5
（二）模组 6
（三）高频加热器 6
（四）位移尺 7
五、零部件的选择 8
（一）非标准件材料的选择 8
（二）标准件型号的选择 8
六、安装调试 8
七、设备所需参数 10
（一）加热线圈的选择 10
（二）模组行程的计算 10
八、设备运动的步骤 11
九、安全生产的注意事项 12
设计小结 13
参考文献 14
致谢 15
一、 产品结构分析
（一）产品分析
非标设计过程中，产品的结构和具体的尺寸对机械设计起着非常重要的作用。通过产品的尺寸可以解决很多问题，比如：设备的结构、设备的加工工艺和技术要求等。这些都直接导致机械设计的最终产品。下图是发动机罩壳的SolidWorks的数据。如图11所示。产品的结构比较简单，能够直观的看出需要加工位置的具体情况。同时对产品的定位方式的选择来说也是比较简单的。在定位方面没有多余的干涉。
图11
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
塑件
分析产品结构是每个机械设计必不可少的部分，不仅仅只有产品的定位就可以、产品需要加工的位置和具体的尺寸也是必不可少的一部分，只有发现产品的细节才能有效的制定模组的运行。如图12所示定位方式。
图12 位置分析
（二）塑件的原材料分析
该塑件为尼龙66，尼龙66聚己二酰己二胺，多应用于汽车、机械行业、以及电子行业等，尼龙66具有良好的自润性，它能有效的减少摩擦增加使用寿命。同时它还具有良好的弹性和抗疲劳强度。
熔点：259 267℃
（三）定位方式的确定
通过对产品结构较为认真的分析，发现产品的紧固螺栓的放置位置没有明显的干涉现象，可以选择导柱定位的方式，利用16根φ20的导柱对产品进行精定位，同时在考虑到组装调试的方便性，采用固定板的方式在底板的上安装面对导柱进行定位。
在初步设计后发现，由于产品在导柱的作用下高出底板最小尺寸为67mm，所以，为了增加产品定位的稳定性，选择3个接触面作为旋转气缸的固定位置，利用旋转气缸的压紧力对产品进行压紧。与此同时为了保证产品放入后系统可以清楚的接收到位的信息，所以在与产品平行的位置放置一个光电传感器，确保产品能够准确的定位。如图13所示。
图13 产品定位
二、夹具设计
（一）受力分析
产品的材料是尼龙66，由于该材料具有较强的强度，所以在对产品进行手工的按压过程之发现产品的结构稳定可硬承受很大压力，所以不存在受力变形的现象。
因为设备的设计目的是对M6和M8的铜螺母进行加热后压入发动机罩盖内，所以可以保证产品不会在气缸压头向下压入的同时产生位置的偏移。故采用导柱和旋转气缸双重固定的方式可以保证产品的稳定性，同时产品具有45°的角度，所以采用翻转的机构，利用气缸的推力进行产品的翻转。如图21翻转机构所示
图21 翻转机构
（二）气缸的选择和定位
1.上旋转气缸的作用是为了将产品下压所以只需要满足压紧就可以，同时产品的最小壁厚为10mm，根据产品的需求选择MKG4020RZ的旋转气缸，即缸径40mm,气缸行程为20mm，理论作用力3N，最大负荷5N，最大力矩2Nm。
2.翻转气缸的选择比较简单，可以采用限位块的方式对底板的翻转角度进行限位，同时还可以根据固定位置计算气缸的行程进行选购。
（三）导柱的选择和定位
导柱的作用在于导向和定位作用，同时导柱的长度还影响产品的定位时的稳定性，设计过程中在减少成本的同时尽可能满足设计的需求。如图22所示
图22导柱
三、设备的结构
自动化设备在设计时应尽可能的利用空间，减少不必要的浪费，当然这是在满足设计需求和生产要求的前提下完成的。如图31所示为最终的设备样式
图31 热插
热插分为以下几个主要的模块：
1.工装夹具
2.加热模块（高频加热器、冷却水循环系统）
3.送料模块（高频震动送料盘）
4.位移模组（含螺母压头及气缸）
5.电气控制柜
6.人机控制面板等
四、 模块的作用
（一）精密震动送料盘
为了实现自动送料，选用精密震动送料盘送料，代替人工送料，同时避免人工送料是=时可能出现的安全问题，由于设备在运行过程中完全有程序控制，安全光栅并不能完全的保证设备能够及时的停止，所以在人工送料的情况下有可能会出现一些安全事故。精密震动送料盘的作用有：
1.在料桶内有料的情况下振动盘能够及时有效的进行物料的补充，避免出现漏料的现象。
2.由于采用机械送料，可以减少人力，并能保证工人的自身安全。
3在振动盘完全固定的情况下，送料比较平稳，并且适合一些较小的物料和一些精加工件。并且在送料的过程中可以自动调整物料的位置，便于夹爪的抓取。
4.结构比较小巧，占用空间较少，同时维修便利。
如图41所示
图41 精密震动送料盘
（二）模组
在自动化生产过程中，模组可以满足装置的直线运动，模组可以分为外部模组和内部模组两个部分，基本的是通过内部的旋转轴传动进而控制装置的位移距离，模组的精度较高，本设备的要求精度较高，所以采用电子控制的方式，即通过程序输入相应的坐标系设定模组需要的位移距离，进而满足生产的需要。如图42线性模组所示
图42线性模组
目录
一、产品结构分析 1
（一）产品分析 1
（二）塑件的原材料分析 2
（三）定位方式的确定 2
二、设计夹具 2
（一）受力分析 2
（二）气缸的选择和定位 3
（三）导柱的选择和定位 3
三、设备的结构 4
四、模块的作用 5
（一）精密震动送料盘 5
（二）模组 6
（三）高频加热器 6
（四）位移尺 7
五、零部件的选择 8
（一）非标准件材料的选择 8
（二）标准件型号的选择 8
六、安装调试 8
七、设备所需参数 10
（一）加热线圈的选择 10
（二）模组行程的计算 10
八、设备运动的步骤 11
九、安全生产的注意事项 12
设计小结 13
参考文献 14
致谢 15
一、 产品结构分析
（一）产品分析
非标设计过程中，产品的结构和具体的尺寸对机械设计起着非常重要的作用。通过产品的尺寸可以解决很多问题，比如：设备的结构、设备的加工工艺和技术要求等。这些都直接导致机械设计的最终产品。下图是发动机罩壳的SolidWorks的数据。如图11所示。产品的结构比较简单，能够直观的看出需要加工位置的具体情况。同时对产品的定位方式的选择来说也是比较简单的。在定位方面没有多余的干涉。
图11
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
塑件
分析产品结构是每个机械设计必不可少的部分，不仅仅只有产品的定位就可以、产品需要加工的位置和具体的尺寸也是必不可少的一部分，只有发现产品的细节才能有效的制定模组的运行。如图12所示定位方式。
图12 位置分析
（二）塑件的原材料分析
该塑件为尼龙66，尼龙66聚己二酰己二胺，多应用于汽车、机械行业、以及电子行业等，尼龙66具有良好的自润性，它能有效的减少摩擦增加使用寿命。同时它还具有良好的弹性和抗疲劳强度。
熔点：259 267℃
（三）定位方式的确定
通过对产品结构较为认真的分析，发现产品的紧固螺栓的放置位置没有明显的干涉现象，可以选择导柱定位的方式，利用16根φ20的导柱对产品进行精定位，同时在考虑到组装调试的方便性，采用固定板的方式在底板的上安装面对导柱进行定位。
在初步设计后发现，由于产品在导柱的作用下高出底板最小尺寸为67mm，所以，为了增加产品定位的稳定性，选择3个接触面作为旋转气缸的固定位置，利用旋转气缸的压紧力对产品进行压紧。与此同时为了保证产品放入后系统可以清楚的接收到位的信息，所以在与产品平行的位置放置一个光电传感器，确保产品能够准确的定位。如图13所示。
图13 产品定位
二、夹具设计
（一）受力分析
产品的材料是尼龙66，由于该材料具有较强的强度，所以在对产品进行手工的按压过程之发现产品的结构稳定可硬承受很大压力，所以不存在受力变形的现象。
因为设备的设计目的是对M6和M8的铜螺母进行加热后压入发动机罩盖内，所以可以保证产品不会在气缸压头向下压入的同时产生位置的偏移。故采用导柱和旋转气缸双重固定的方式可以保证产品的稳定性，同时产品具有45°的角度，所以采用翻转的机构，利用气缸的推力进行产品的翻转。如图21翻转机构所示
图21 翻转机构
（二）气缸的选择和定位
1.上旋转气缸的作用是为了将产品下压所以只需要满足压紧就可以，同时产品的最小壁厚为10mm，根据产品的需求选择MKG4020RZ的旋转气缸，即缸径40mm,气缸行程为20mm，理论作用力3N，最大负荷5N，最大力矩2Nm。
2.翻转气缸的选择比较简单，可以采用限位块的方式对底板的翻转角度进行限位，同时还可以根据固定位置计算气缸的行程进行选购。
（三）导柱的选择和定位
导柱的作用在于导向和定位作用，同时导柱的长度还影响产品的定位时的稳定性，设计过程中在减少成本的同时尽可能满足设计的需求。如图22所示
图22导柱
三、设备的结构
自动化设备在设计时应尽可能的利用空间，减少不必要的浪费，当然这是在满足设计需求和生产要求的前提下完成的。如图31所示为最终的设备样式
图31 热插
热插分为以下几个主要的模块：
1.工装夹具
2.加热模块（高频加热器、冷却水循环系统）
3.送料模块（高频震动送料盘）
4.位移模组（含螺母压头及气缸）
5.电气控制柜
6.人机控制面板等
四、 模块的作用
（一）精密震动送料盘
为了实现自动送料，选用精密震动送料盘送料，代替人工送料，同时避免人工送料是=时可能出现的安全问题，由于设备在运行过程中完全有程序控制，安全光栅并不能完全的保证设备能够及时的停止，所以在人工送料的情况下有可能会出现一些安全事故。精密震动送料盘的作用有：
1.在料桶内有料的情况下振动盘能够及时有效的进行物料的补充，避免出现漏料的现象。
2.由于采用机械送料，可以减少人力，并能保证工人的自身安全。
3在振动盘完全固定的情况下，送料比较平稳，并且适合一些较小的物料和一些精加工件。并且在送料的过程中可以自动调整物料的位置，便于夹爪的抓取。
4.结构比较小巧，占用空间较少，同时维修便利。
如图41所示
图41 精密震动送料盘
（二）模组
在自动化生产过程中，模组可以满足装置的直线运动，模组可以分为外部模组和内部模组两个部分，基本的是通过内部的旋转轴传动进而控制装置的位移距离，模组的精度较高，本设备的要求精度较高，所以采用电子控制的方式，即通过程序输入相应的坐标系设定模组需要的位移距离，进而满足生产的需要。如图42线性模组所示
图42线性模组
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