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1、金华职业技术学院JINHUACOLLEGEOFPROFESSIONANDTECHNOLOGY毕业综合工程成果（2014届）题目自动化生产线及垛码仓库的改进学院.机电工程学院专业机械制造与自动化班级机制Ill学号姓名裴小强指导教师陆勇星2013年12月15日金华职业技术学院毕业综合工程成果目录摘要1引言11我国目前工业环境现状分析12流水线总体设计设想23全自动加工流水线结构设计33.1 送料“S”手设计33.2 加工工作台设计43.3 垛码机改进设计53.4 装箱机械手的设计73.5 整机工作流程84搬运机械手设计94.1 手部夹紧机构设计104.2 机械运动范围114.3 主体旋转局部设计计
2、算114.4 电机的选择125分装装置的创新设计135.1 动作的要求135.2 分类装置工作的原理146小结15谢辞15参考文献15附件1.常用气压元件符号16自动化生产线及垛码仓库的改进机电工程学院机械制造与自动化专业裴小强摘要:随着科学的不断开展和市场竞争的剧烈，我国普遍存在着大消耗、大本钱、低效率等问题。根据教学用生产线及垛码装置的分析，以及从工厂中的实际应用考虑，来进行对生产线及垛码装置的改进。本次毕业设计主要从自动生产线与产品的垛码出发，系统的从运料、加工、分装、垛码等几个大方面进行设计，最后，通过pro/E软件绘制出生产线及垛码的三维图，并给出了动画演示。关键词:生产线垛码仓库p
3、ro/E动画演示引言随着中国成为制造业大国，大量的产品从中国出口，而多年前的中国低价劳动力是吸引外资企业对其投资的资本，而目前企业却面临一个巨大的问题，招工难，从事一线生产，仅仅只做重复的生产工作的职业，往往工资很低、劳动时间长、工作环境差、没有各项福利保障。而劳动者面临着物价的急剧上涨，对工资的期望值也很高，故造成了招工难的现象，目前企业大局部流水线还需人工操作，即工件的输入、检测分类和搬运根本由人工完成，当劳动强度增大时，人工会由于种种情况而出现操作失误，直接的影响到了工件的质量。而随着现有社会劳动力的本钱上升，制造一种全自动加工装配流水线对制造业的复苏起着决定性的作用。在大量生产中，为了
4、提高生产效率、保证产品质量、改善劳动条件，不仅要求工作台对工件的加工，并且要求工件的稳定输入、工件在工序间的输送、输出。因此，把设备按工件的加工工序顺序依次排列，用自动输送机械手讲他们联成一个整体，并用PLC控制系统将各个局部的动作组合起来，使其按规定的动作协调工作。全自动加工流水线及垛码仓库的推出，可缓解企业对人力劳动的需要，降低人力劳动本钱的支出，改善目前制造业低迷的现状。1我国目前工业环境现状分析机械制造业是一个传统的行业,目前已经过了很多年的开展,也积累了丰富的理论和实践经验。我国的机械制造业起步较晚，而且存在底子薄，受到其他国家的技术封锁等难题。但是，新中国成立后，我国建立了自己独立
5、的、门类齐全的包括轻工业、重工业等在内的机械制造业，取得了举世瞩目的成就。目前中国的机械工业已经形成了拥有4万多家企业、300多万台机床、900多万在职职工的工业体系。现在中国已经是一个制造大国，中国的制造业规模已经到达世界第四位，仅次于美国、日本和德国。但是，与工业兴旺国家相比拟，还存在很大的差距。主要表现为中国大多采用人力手工生产，劳动者文化层次参差不齐，职业素养也有上下，很少人会使用机械设备，产品质量和技术水平不高，具有自主知识产权的产品少，而且制造技术及工艺落后，结构不够合理，技术创新能力落后，以及在先进制造技术和生产管理等方面，也存在一定的差距。如果中国需要改变现状，从制造变成创造，
6、首先要将繁琐的人力加工改变成机械自动化加工。提高工件整体加工质量，增大生产效率。工人的工作不单单在思考如何完成订单数量，而转而去思考订单的质量。故开发一套全新的流水线生产系统就成了企业的生存之道的必经之路。2流水线总体设计设想由于工件需要进行钻直径20,深度10的凹孔，然后再由生产线运送，分类装置分类，再由垛码仓库装箱、垛码。以提高整体效益的工艺。而工人的工作最主要的就是控制系统。加之徐老师课上所学的，感觉垛码仓库操作的繁琐。所以，设计次产品。首先设计能取代人体手部动作的机械，搬运机械手，然后再设计工件输入、输出工作台、加工工作台、分类工作台、装箱垛码工作台，利用PLC控制器将和整体结合起来，
7、利用气泵作为动力能源，参加气缸是实现流水线的动作。图1为流水线设计草图，在基准面上建立输入、加工、分装、垛码工作台，利用机械手和生产线进行各局部连接。图1流水线总体设想图3全自动加工及垛码流水线结构设计3.1送料手设计毛坯形状为圆柱体，直径为50mm,高度为100mm。动作要求：需要将圆柱体工件按顺序排列，可根据整个流水线需要，实现定点输入。然后由旋转机械手输入到流水线上。解决方案：工步1：设计直径60的运料圆柱筒(1),使毛坯(6)顺利流畅地下滑到固工作台(3)o工步2：设计一个旋转机械手(4)及加紧机械手(5),毛坯(6)滑到固定工作台(3)由加紧机械手(5)加紧，旋转机械手(4)旋转18
8、0运送到运料传送带，加紧机械手(5)松开。完成一个运料过程。1.运料圆柱筒2.工作台支撑板3.固定工作台4.运料“S”料手5.加紧机械手图2运料工作台结构图图3送料工作台工作流程图图4运料工作台渲染效果图图5运料工作台渲染效果图(后视角)3.2加工工作台设计对毛坯需加工直径20mm、深度IOmm的孔。动作要求：运料流水线需要将毛坯进行快速运送至加工区域，利用直径20mm的麻花钻对毛坯进行钻孔，钻孔深度为IOmmo解决方案：工步1：生产线上定位挡板，使毛坯快速定位横向定位。工步2：红外线装置，是毛坯更精确的定位。工步3：设计麻花钻伸缩机构，且能对钻孔深度进行调节。1.定位挡板2.麻花钻升降机构3
9、.麻花钻伸缩机构4.麻花钻5.红外线定位系统6.加工工作台台身图6加工工作台结构图图7加工工作台工作流程图工作原理：运料传送带（八）将毛坯传送到加工工作台，经过定位挡板（1）时，形成定位,毛坯按生产线中间移动至红外线定位（5）时，运料传送带（八）停止运转。此时麻花钻伸缩机构（3）开始下降至毛坯外表，麻花钻（4）开始运转，在毛坯上钻直径20,深10的孔，加工完毕后麻花钻伸缩机构（3）开始上升，麻花钻（4）停止旋转。图8加工工作台渲染效果图图9加工工作台渲染效果图（后视角）3.3垛码机改进设计需将装箱好的工件，进行垛码、堆放。动作要求：工件装箱后，由传送带（D）将整箱工件传送到垛码机，垛码机加紧将
10、整箱工件送到垛码区，进行垛码。解决方案：工步1：设计自动传送带进行传送整箱工件。工步2：设计自动自动垛码机械手进行夹取、垛码。1.垛码机支撑框架2.垛码机加紧装置3.垛码机移动轨道4.加紧升降装置图10垛码机结构图图11垛码机工作流程图工作原理：装好箱之后的工件在传送带D上移动至垛码机下，垛码机升降装置（4）下降，加紧装置（2）加紧整箱工件，升降装置（4）上升。垛码机移动导轨（3）通电，垛码机移动至垛码区，升降机下降到一定高度，加紧装置（2）松开，完成垛码工作。图12垛码机渲染效果图3.4 装箱机构设计为了使流水线（C）上的工件能快速的装箱且能够满足一定的精度，特设计此装箱机构的机械手动作要求
11、：需要将分装完成的工件进行整体的装箱，利用吸盘能够快速的进行装箱，且能保持装箱的整齐度，一次性完成装箱的过程能够保证装箱的快速性，和装箱的整齐度,是生产线及垛码仓库不可或缺的一局部。解决方案：工步1：生产线（C）将加工好的工件进行整齐快速的输送。工步2：装箱机械手上的吸盘将生产线（C）上的工件整体吸起。工步3：装箱机械手吸起的工件，旋转180放在已备好的箱中，完成装箱。1.装箱装置底座2.气压升降装置3.吸盘4.吸盘板放大图图13装箱装置结构图图14装箱装置工作流程图工作原理：流水线（C）将加工好的工件分四条线整齐的流下，当工件完成12排时，装箱机构启动，气压升降装置（2）下降，吸盘（3）吸气
12、，气压升降装置（2）上升，完成对工件的整体提起。气压升降装置（2）旋转180。、下降，将工件放在流水线（D）上备好的空箱内，吸盘（3）吹起，放下工件，气压升降装置（2）完成多工件同时装箱的动作。图15装箱装置渲染效果图图16吸盘板渲染效果图3.5 整机工作流程全套流水线将各个工作台进行整合，参加气泵和PLC总成，利用机械手连接各个工作台。实现各工作台无缝连接。图17为流水线的整机结构分布图。A.送料工作台B.传送带AC.加工工作台D.搬运机械手E.传送带BF.分装工作台G垛码工作机H.气泵L生产线DJ.装箱机械手K.生产线CL.PLC控制台图17整机结构分布图4搬运机械手设计气压传动机械手是以
13、压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:介质能源极为方便，输出力小，气压动作迅速，结构简单，本钱低。抓重一般在30公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手动作更为迅速，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。1.机械手指2.前臂伸缩气缸3.机械手移动轨道4.机械手移动底座5.主体选装气缸6.机械手升降台图19搬运机械手结构分析图18整机结构分布图动作一：前臂伸缩 动作三：主体上升 动作五：整机移动 动作七：手部松开动作二：手部加紧 动作四：主体旋转 动作六：主体下降工作原理：当搬运机械手需要运送加工好的工件时，根据PLC总成给出的工件位置数据，执行相应的动作，一般情
14、况下，机械手升降台(6)开始动作，使机械手到达工件水平高度，之后前臂伸缩气缸(2)开始动作，将机械手抓取局部推移到工件区域，最后手部抓取气缸动作，机械手指(1)完成物体抓取。之后根据PLC给出的目的坐标，进行精确运送。4.1 手部夹紧机构设计4.1.1 有适当的夹紧力手部在工作时，应具有适当的夹紧力，以保证夹持稳定可靠，变形小，且不损坏工件的已加工外表。对于刚性很差的工件夹紧力大小应该设计得可以调节，对于笨重的工件应考虑采用自锁平安装置。4.1.2 有足够的开闭范围夹持类手部的手指都有张开和闭合装置。工作时，一个手指开闭位置以最大变化量称为开闭范围。对于回转型手部手指开闭范围，可用开闭角和手指
15、夹紧端长度表示。手指开闭范围的要求与许多因素有关，如工件的形状和尺寸，手指的形状和尺寸，一般来说，如工作环境许可，开闭范围大一些较好。力求结构简单手部处于腕部的最前端，工作时运动状态多变，其结构，重量和体积直接影响整个机械手的结构，抓重，定位精度，运动速度等性能。因此，在设计手部时，必须力求结构简单，重量轻，体积小。4.2 机械手运动范围(1)伸缩运动匕ax=500mSLn=50制/S(2)上升运动Vma=50mm/sVmin=40，/Vn/s(3)下降运动曦*=800，/Symin=80fwns(4)0转运动叱叱=907sVnin=30%4.3 主体旋转局部设计计算主体旋转局部是联结手臂和机体的部件，主体旋转局部运动主要用来改变被夹物体的方位，它动作灵活，转动惯性小。本课题腕部具有回转这一个自由度，可采用具有一个活动度的回转缸驱动的腕部结构。要求：回转180角速度W=457s以最大负荷计算：当工件处于水平位置时，摆动缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重IOkg,长度l=650mm)(1)计算扭矩Ml设重力集中于离手指中心200mm处，即扭矩M为：M,=FS(1)(
