发动机冷却喷嘴全自动管端成型机上下料及搬运系统设计(附件)【字数：11015】
摘 要摘 要本设计的内容是设计一套全自动管端成型机（缩管机），该设备主要用于对活塞冷却喷嘴的管端进行缩管加工。全自动管端成型机在现有的缩管机基础上，利用振动盘为缩管机自动上料，同时加上三自由度桁架搬运单元，该单元在加工过程中将工件搬运到不同加工位进行加工，加工完成后将工件放入料筐。本文主要对振动盘上料部分、三自由度桁架以及控制系统进行了设计。振动盘上料部分设计了料斗的几何尺寸、板弹簧的几何尺寸、确定了电磁铁的吸力以及对电磁铁铁芯外形尺寸设计等；三自由度桁架部分设计了抓手、选取各轴的电缸以及对各轴电缸进行负载校核；控制部分设计主要包括气动手指控制系统、电缸控制系统，以及设备整个工作流程的控制。此外，对触摸屏控制作了简单叙述。关键字全自动管端成型机；三自由度桁架搬运系统；PLC控制 等待加工
Keywords: Full automatic pipe end forming machine; Three degree of freedom truss handling system; PLC control 目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究现状与发展 2
1.3 本文的主要内容 2
第二章 总体方案设计 4
2.1 加工零件介绍 4
2.2 全自动管端成型机的整体结构 5
2.2.1 全自动管端成型机的组成 6
2.2.2 主要设计单元 7
2.2.3 全自动管端成型机的工作流程 8
2.3 上料单元的方案设计 8
2.3.1 自动上料方式 8
2.3.2 振动盘工作原理 8
2.4 XYZ桁架搬运单元的方案设计 9
2.4.1 XYZ桁架搬运单元的动作 9
2.4.2 XYZ各轴执行件 10
第三章 振动盘设计 12
3.1 振动盘供料率 14
3.2 确定圆料斗的几何尺寸 14
3.3 振动部分的质量和转动惯量 16
3.4 确定毛胚运动的临界振幅 17
3.5 电磁铁吸力计算 17
3.6 电磁铁的计算 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
Keywords: Full automatic pipe end forming machine; Three degree of freedom truss handling system; PLC control 目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究现状与发展 2
1.3 本文的主要内容 2
第二章 总体方案设计 4
2.1 加工零件介绍 4
2.2 全自动管端成型机的整体结构 5
2.2.1 全自动管端成型机的组成 6
2.2.2 主要设计单元 7
2.2.3 全自动管端成型机的工作流程 8
2.3 上料单元的方案设计 8
2.3.1 自动上料方式 8
2.3.2 振动盘工作原理 8
2.4 XYZ桁架搬运单元的方案设计 9
2.4.1 XYZ桁架搬运单元的动作 9
2.4.2 XYZ各轴执行件 10
第三章 振动盘设计 12
3.1 振动盘供料率 14
3.2 确定圆料斗的几何尺寸 14
3.3 振动部分的质量和转动惯量 16
3.4 确定毛胚运动的临界振幅 17
3.5 电磁铁吸力计算 17
3.6 电磁铁的计算 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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18
第四章 XYZ桁架系统设计 21
4.1 气动手指选取计算 21
4.1.1 求气动手指负载 21
4.1.2 气动手指的选型及其参数 22
4.2 Z轴电缸选取计算 22
4.2.1 Z轴电缸负载校核 23
4.2.2 Z轴电缸速度负载校核 24
4.2.3 工作时间计算 25
4.3 Y轴电缸选取计算 26
4.3.1 Y轴电缸负载校核 26
4.3.2 Y轴电缸速度负载校核 28
4.4 X轴电缸选取计算 29
4.4.1 X轴负载校核 29
4.4.2 X轴电缸速度负载校核 30
4.4.3 工作时间计算 31
4.5 生产效率计算 32
第五章 控制系统设计 33
4.1 总控制系统设计 33
4.2 气动控制系统设计 37
4.2.1 气动回路设计 38
4.2.2 主要气动元件选取 39
4.2.3 PLC中对电磁阀的控制 39
4.3 伺服控制系统设计 40
4.3.1 电缸控制器 40
4.3.2 执行器的定位运行 42
4.3.3 PLC中电缸的定位操作 43
4.4 触摸屏控制 44
结 语 46
致 谢 47
参考文献 48
第一章 绪论
1.1 研究背景
管端成型技术的主要研究对象是管件的接头部分，管端成型是对管件的接头处进行处理，对其直接加热或摩擦生热，然后再使用设计好的模具对管件的接头处进行加工、处理，形成扩口、缩口或者加工出不同的的形状，以满足人们对管端形状的要求。管端成型机被广泛运用于管件接插、汽车油管、风管、水管、空调管等连接部位的加工成型，加工形状包括：凸、凹节，长扁，正方，拓斜，V形，开口肘，平口肘等依产品化制造成成型模具。目前，管端成型加工过程仍然依靠人工进行上下料，生产效率不高，而且人工成本高，因此导致加工商获得的利润低。
管端成型加工属于机械制造行业的一部分，机械制造业是国民经济的基础产业,它的发展直接影响到国民经济各部门的发展。近几年，国内机械制造行业并不景气，面临一个转型的阶段，向生产自动化转变的一个阶段。机械制造企业想要在大环境下取得生存优势，就需要对自己的生产方式进行优化，节省生产成本，毫无疑问，生产自动化是最佳途径。
生产过程的自动化，在很大程度上利用机器取代人工劳动力，在生产过程中，只需投入少量的劳动力，自动化设备便可以完成生产加工。此外，自动化设备可以全天候工作，其产量也因此而得到提高，自动化设备生产加工出来的零件统一性较高，可以说生产合格率也随之提高，减少报废品的成本。总体来说，利用自动化生产设备取代人工劳动力，提高了产品的产量，节省了加工成本，极大的提高产品的经济效益。
企业要在如今的市场环境中生存和发展，就需要不断地更新和研制出新产品，以最低价格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求。利用“机器换人”这一方法，可以极大地提高生产效率，减少生产成本，从而使企业在市场竞争中取得优势。
1.2 研究现状与发展
目前，国内的缩管机主要是借鉴国外的研究成果，对其进行仿制改进，生产出现有的缩管机。现有的缩管机实现了缩管过程的自动化，但是上下料方式依然采用人工上、下料，且缩管过程中每次只能单工件成形。由于人为操作危险性大，随意性大，上、下料耗费大量时间，产品一致性和产量都比较差，这样就影响了产品的质量和成本，不利于提高生产效率。
在当今环境下，利用传统的生产设备进行生产加工无法在竞争中取得优势，需要对传统加工设备进行自动化改造，为传统设备定制辅助装置，使设备实现自动化加工的功能。国内致力于自动化设备制造的公司正在兴起，但是专为管端成型机定制自动化装置的比较少。管端成型机加工的管件直径、大小有很大的差异，为缩管机配备的自动化装置也需要根据所加工的管件尺寸范围进行专门设计。当工件较短时，可以利用振动盘为管端成型机上料，当工件较长时，需要顶料装置，将工件送至待加工位置。如果加工过程中，需要对工件进行搬运，常见的搬运方式有工业机器人搬运和XYZ桁架搬运，工业机器人较昂贵，但是定位精准，用于精确定位条件下的工作。XYZ桁架较为经济，其执行件一般为气缸或者电缸，易于控制，但是气缸定位精度较差，电缸定位较为准确。搬运装置根据实际工作情况以及经济条件进行选取。
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