可循环装配线总体及升降装置设计概诉.docx
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可循环装配线总体及升降装置设计概诉.docx
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可循环装配线总体及升降装置设计概诉
理工学院
毕业设计
学生姓名:
王硕学号:
11L0551093
专业:
机械设计制造及其自动化
题目:
可循环装配线总体及升降装置设计
指导教师:
尹成湖(教授)
评阅教师:
秦志英(副教授)
2015年6月
毕业设计中文摘要
近年来,随着我国工业化进程的迅速发展,对机械设备提出了高效、高速的要求。
制动器是具有使运动部件(或运动机械)减速、停止或保持停止状态等功能的装置,是使机械中的运动件停止或减速的机械零件。
其分为行车制动器、电梯制动器、平衡增力制动器等诸多种类。
制动器是众多机械工程中不可或缺的部分,在制动器装配过程中,由于被装配零件的多样性、工艺的繁琐性,采用制动器装配线就显得尤为重要。
应工厂生产需要和设计任务要求,对石家庄制动器厂的装配线进行了调查研究,并针对其缺点进行了改进。
设计说明书简要的介绍了可循环装配线的全部设计过程。
第一部分为装配线总线体的设计思路,包括装配线的传送轨道、有轨小车以及整体框架等。
第二部分为装配线升降装置的设计过程,主要对升降机构的托盘进行了设计,分析了其受力情况,并对所需液压机构进行了选择。
此外还对上述结构进行了绘图分析。
关键词制动器装配线循环
毕业设计外文摘要
TitleRecycledforeignabstractassemblyline
Abstract
Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofChina'sindustrializationprocess,highefficiency,highspeedrequirementsareputforwardformechanicalequipment.Brakeistohavethemovingparts(ormotormachinery)slowdown,stopormaintainingstatefunctionssuchasdevice,istomakethemechanicalmovementofthestoporslowdowninthemechanicalparts.Itsdividedintovehiclebrake,elevatorbrakes,brakeforcebalanceincreases,andmanyotherspecies.Brakeisanindispensablepartinmechanicalengineering,intheprocessofbrakeassembly,duetothediversityoftheassemblyparts,processtrival,USESthebrakeassemblylineisparticularlyimportant.Shouldbefactoryproductionneedsanddesigntaskrequirement,theshijiazhuangbrakefactoryassemblylinetocarryontheinvestigationandstudy,anditsshortcomingswereimproved.Designspecificationsarebrieflyintroducedallrecycledassemblydesignprocess.Thefirstpartfortheassemblylineofthebusbodydesign,includingtransferrail,railcarsonanassemblyline,andtheoverallframework,etc.Thesecondpartfortheassemblylineoftheliftinggeardesignprocess,themaintrayhascarriedonthedesignofliftingmechanism,itsstressdistributionisanalyzed,andthechoiceofthehydraulicmechanism.Inadditiontotheabove-mentionedstructureareanalyzedindrawing.
KeyWords
brakeTheassemblylinecycle
毕业设计任务书
1.本毕业设计(论文)课题应达到的目的:
该装配线针对石家庄制动器厂制动器装配设计的,解决该厂扩大生产规模,提高生产率,改善劳动环境等问题。
通过毕业设计实习、调研、开题报告、外文翻译、总体方案设计、主要部件及其零件的设计、撰写设计计算说明书等方面的工作训练,使学生学会综合运用所学知识解决生产中的问题,建立正确的设计思想和方法,树立科学的实事求是的严肃认真的工作态度,提高学生获得有用信息、分析问题、设计计算、用工程语言表达设计思想等方面的能力。
2.本毕业设计(论文)课题任务的内容和要求
装配线托盘宽度尺寸为600mm,年装配能力10万台,装配线要求工作稳定、可靠性好,升降装置要安全可靠,主要完成的任务:
1.通过调研、收集资料、实习,对切割机的现状和发展进行综述,针对题目拟定设计方案,提出设计的关键点、难点、创新点,完成开题报告、实习报告;
2.翻译与课题相关的英文资料;
3.装配线的总体设计;
4.升降装置设计;
5.主要零件结构设计;
6.撰写设计计算说明书,不少于1.5万字。
3.本毕业设计(论文)课题工作进度计划:
起迄日期
工作内容
2015年
03月09日~04月15日
04月16日~04月17日
04月18日~05月29日
05月30日~06月14日
06月15日~06月18日
06月19日
实习、调研、熟悉理解题目要求,收集、查阅与课题相关的文献资料(至少包括一篇外文资料)、进行设计方案拟订,翻译外文资料,撰写并完成实习报告、开题报告。
开题。
装配线总体设计,升降装置等主要零、部件的结构设计。
撰写设计计算说明书、评阅及资料汇总。
答辩及整理资料。
资料整理、归档。
所在专业审查意见:
负责人:
年月日
目录
第1章可循环装配线总体设计..............................................1
1.1制动器装配工艺流程................................................1
1.2可循环装配线的基本构成............................................2
1.3参数的设计拟定....................................................4
1.4装配线系统分析....................................................5
第2章升降装置的设计....................................................8
2.1升降托盘..........................................................8
2.2液压系统..........................................................9
第3章托盘的设计.......................................................11
3.1托盘主体.........................................................11
3.2搭载轨道设计.....................................................12
第4章零件结构的设计...................................................13
4.1联接装置.........................................................13
4.2支架.............................................................13
总结.....................................................................14
参考文献.................................................................15
致谢.....................................................................16
1可循环装配线总体设计
1.1制动器装配工艺流程
制动器是具有使运动部件(或运动机械)减速、停止或保持停止状态等功能的装置,是使机械中的运动件停止或减速的机械零件。
制动器主要由制架、制动件和操纵装置等组成。
其分为行车制动器、电梯制动器、平衡增力制动器等诸多种类。
制动器是众多机械工程中不可或缺的部分,在制动器装配过程中,由于被装配零件的多样性、工艺的复杂性,采用制动器装配线就显得尤为重要。
制动器装配线是一个顺序装配的流水线工艺过程,每个工位之间是流水线生产,因此每个环节的控制都必须具备较高可靠性和一定的速度,才能保证生产的稳定性和连续性。
其装配工艺卡片如下图所示:
1.2可循环装配线的基本构成
根据毕业设计任务书上的设计要求及通过对本课题的研究,在查看已有文献的基础上,设计整套制动器的装配线。
使之既符合本任务书需要,又适用于企业的实际生产。
按任务书要求,本文的具体工作如下:
上下双层直线线体;制动器装配传输采用自动传动,由液压机构提供动力推动装配零件向前;两直线段应满足实际生产过程中对工位的安插;载货小车可以平稳运行可止动。
首先,要确定装配线线体的形状,由于工厂车间场地有限,因此,不可能做一条占地面积过大的装配线,所以,在有限的空间内,必须造一条符合实际情况的装配线,采用类似板状的双层线体设计,可以合理的利用工厂的场地,也满足装配工位的装配,同时承载了小车及零件的重量,看上去也很简洁大方;其次,工厂经费有限,要设计一条经济又耐用的装配线线体。
所以,在设计中尽量考虑可以把装配线上的各个零部件都可方便的拆卸,出了什么问题,也可以及时替换。
因此,在这个设计中,各部分基本上符合了装配线上的各个零部件都可以方便拆卸的要求。
其次,要考虑设计一个在线体上运动的小车,由于线体要求自动,而在线体的设计中并没有动力装置,因此在线体一端应该安装推动小车运行的动力机构。
可以线体一端装载液压推进装置,通过液压伸缩杆推动小车沿线体运动。
但是,若线体上搭载小车及零件过多,在整个传送过程中对线体的压力会比较大。
因此,装配线整体采用钢条固定,以分担压力。
这样就可以防止托盘对线体压力过大,阻碍传送过程。
此外,为保证小车在线体上的稳定运行及定位,将传统的轮子及运行轨道改设为横向轮及侧轨,方便了小车的稳定传送同时减小了小车与轨道间的摩擦力。
设计好小车以后,要开始考虑用于两线体之间循环的升降机构。
双层轨道机构有效的利用了空间资源,但是必须依靠升降装置完成小车的循环。
升降装置有液压形式、电动形式,手动形式,供选择。
综合考虑工厂的生产条件,毕业设计任务书要求,选用液压形式升降机构。
液压升降装置有单杆多杆之分,出于对结构简单、计算方便、运动平稳等综合因素的考虑,选用单杆液压缸。
液压升降杆与推进装置中的液压杆采用同一液压泵控制。
此外,液压升降机构为承载有轨小车需布置一个托盘,液压升降杆顶端通过螺栓与升降机构的托盘相连。
托盘需承接有轨小车,为实现两者之间的配合和稳定运行,托盘需要搭载部分板状轨道。
托盘与轨道间的连接,采用燕尾槽式。
托盘上焊接燕尾形槽钢,轨道底部设有燕尾形凹槽,之间形成过度配合,保证了小车在升降装置上也可稳定移动。
液压升降杆底端由螺栓固定在装配线的最低端。
本文的主要内容及结构如下图所示
1.3参数的设计拟定
托盘
托盘的主要作用是支撑整个盘上线体以及载货小车,因此,托盘的设计要从多方面进行考虑。
托盘有多方面的要求,包括:
抗弯强度、抗压强度、抗冲击性能、外观等。
托盘的设计可以从以下几方面考虑:
根据小车的尺寸大小确定托盘尺寸;根据托盘上面承载的重量以及传送功能,考虑托盘的静载和动载能力需求。
木托盘和塑料托盘在大部分物流作业场所均可使用。
木托盘的刚性好,承载能力比塑料托盘大,不易弯曲变形,但不适合潮湿和卫生要求高的作业场所。
塑料托盘是一个整体结构托盘,适合周转而不易损坏,方便清洁,但承载能力不如木托盘。
钢结构托盘可解决较重货物的承载问题。
根据实际的托盘的受载情况,选用Q235钢作为材料。
托盘的结构有不同方式,根据随行夹具的设计特点、承载要求以及其他应用工况要求来选择。
托盘的设计必须与线体相配合。
由于托盘要承受载货小车的重量,所以托盘要稍微厚点。
托盘可以做成长方形,托盘的四个角里侧均钻上螺纹孔,用于与车轮连接。
由于小车轮偏外侧,所以把托盘做成长方形,不妨碍托盘在垂直角钢轨道上的运动。
为了使托盘看上去美观大方,也防止操作人员意外受伤,也可以把托盘的四个角做成圆角。
最终拟定设计方案:
长:
800mm宽:
600mm高:
30mm焊接燕尾轨道:
底面宽80mm长800mm,上表面宽100mm长800mm。
总体框架结构
出于安全、美观、承重等因素的考虑,在整体设计过程中为小车线体升降机构都布置了框架。
对于线体,两条线体底部铺设由槽钢焊接成的长方形轨道,宽为600mm,长度与线体齐长。
对于托盘,在托盘四角布置四根角钢,构成托盘的框架,同时作为托盘的运行轨道。
线体参数
线体总长6m,分上下双层,要求与槽钢框架通过螺栓固定,保证小车在轨道上的稳定运行。
其他参数略。
1.4装配线系统分析
液压系统
可循环装配线的整体动力大多由液压系统提供。
本文所设计可循环装配线系统的液压部分分为两部分。
其中一部分用于载货小车的上下运行,用于载货小车在上下层轨道之间穿梭运行,即为升降机构提供全部动力来源。
而另一部分则是位于上下层线体的末端,为小车的循环提供动力,即为在载货小车停到升降系统托盘上,然后走到另一层轨道上面的时候,会有液压杆出来把小车横向顶到此层轨道上面,然后小车与小车相互接触,彼此推进,从而实现了两排小车在双层装配线上面的循环。
上图即为本文针对此次装配线系统所设计的液压循环系统。
总体由油箱、滤油器、溢流阀、齿轮泵、单向阀、电磁换向阀等等部分组成。
此液压系统有两个液压油缸,即为上文所说,分别用于对载货小车的推动,还有对载货小车的升降。
液压系统整体结构比较紧凑,可以说是物美价廉。
而且应用方便,简单快捷,非常适合与工厂车间。
运动系统
对于本个循环装配线来说,没有太多的运动系统,大致可以分为两个:
其一,就是小车在线体上的运动循环系统,即为载货小车在装载区搭载制动器零件,然后被液压推进杆推动到可循环装配线的线体上,还有在升降托盘上,被液压推进杆推动到下层轨道,然后运动到对面升降托盘上,这一过程。
其二,就是在小车由装载区被推出,然后经由装配线线体运动到升降机构托盘上,在卸货以后,升降机构带动空了的小车,在升降系统的带动下,由上层轨道进入到与下层轨道齐平的状态,还有在小车被推到另一边的托盘上,升降机构启动,带动空车运行到上层轨道的过程。
这两个运动系统采用的运动方式大致相同,都为简单的机械运动。
对于第一个,就是采用了小车的车轮,与运行轨道相配合,减小车盘与轨道间的摩擦力的方法。
简单的轮子与轨道的配合,并没有太多的运动过程,液压杆的推力,是其运动的主要来源。
对于第二个,同样的道理,小车在升降机构的托盘上,被液压杆带动,从上到下的一个循环运动过程,在设计中,同样在托盘上安置了轮子,使其与槽钢设置成的轨道相配合,使其运动更加平稳,安全。
当然也增加了其上升过程的阻力,不过这并不影响整个运动过程和效率。
控制系统
相对于其他两个系统来说,在这个循环系统中,控制系统应用比较复杂,因为在整个装配线系统中,运动与装配要做到高度的一致。
装配线是一个边走边装的系统,循环的小车在每一个工位停留的时间都有限。
一旦因为配合不精密导致装配和整体运行不协调,那将会产生非常巨大的损失。
因此,可循环装配线的控制系统要做到高精密。
对于本装配线来说,控制系统需要做到的工作有很多,大致可以分为:
其一,使小车在工位上有足够的时间停留,让装配工人有合适的时间完成装配工作,这就需要控制系统布置好液压升降机构与整体运行系统之间的协调,让液压升降台升降的时间还有液压推进杆推进的时间,恰好与装配所用时间相近。
其二,需要两个液压缸之间相互配合,当液压升降平台运行到底部的时候,需要液压推进杆迅速做出反应,将载货小车推进到下层轨道中。
这就需要控制系统有较高的指控能力,在升降台到位的瞬间做出反应,使升降液压杆止动,使推进杆及时推进,以快速准确的完成装配循环系统。
总之,整个装配系统发运行,离不开高速、快捷、稳定的控制系统。
为此,在整个循环系统中搭载了感应芯片,将芯片布置于联动区域,使系统做出该有的迅猛反应。
2升降装置的设计
升降装置位于装配线线体的两侧。
承接、输送被推进升降托盘的小车。
在上下层线体之间起到了承上启下的作用。
可以说升降装置是整个循环装配线中至关重要的组成部分,因为这一装置的存在使得上下层之间的循环成为可能,大大节省了空间资源,同时兼具方便、快捷的优势。
升降装置保证了载货小车在上下层轨道之间稳定的运行。
2.1升降托盘
托盘是处于液压升降杆与其所搭载轨道之间的承载机构,主要用来承接载货小车,并带动它们在上下层线体之间运动。
因托盘主要用于承接载货小车,所以选用Q235钢板作为主体材料。
因为钢板有更好的韧性和抗压性。
托盘要承接有轨小车,但是托盘与小车直接接触会有很多弊端。
例如托盘与小车之间产生较大摩擦力,影响小车在下一层线体上的推进。
在上下层线体之间传送的过程中稍有偏差就会影响小车跟下层轨道的配合,同时小车在托盘上的偏移会带来安全隐患等。
出于这些考虑,我们要对托盘上的小车进行定位,要限制其自由度,以免引起不必要的麻烦。
通过对托盘,以及升降装置的整体考虑,拟采用托盘搭载线体轨道的模式。
这样可以保证小车在运行中的均衡性、稳定性。
所设燕尾槽如上图所示,在托盘上焊接燕尾形角钢,在小车的设计中在其底部开出燕尾槽,两者之间采用过度配合,以防止小车与托盘的脱离,保证整个系统的稳定性。
托盘表面所搭载燕尾轨道数据设为底面宽80mm长800mm,上表面宽100mm长800mm。
在托盘的上下运行过程中,只有液压升降杆的拖动。
为了使其运行更加平稳,决定在托盘四角处安置角钢,作为托盘上下运行的轨道。
同时在托盘底部安置四个突出来的轮子,使轮子与角钢进行接触,成为轨道。
所设轨道与车轮均如下图所示。
角钢轨道与底板焊接而成,构成整个升降机构的框架。
车轮由螺钉固定在托盘底部。
托盘轨道及轮子的设计,增强了托盘在上下运行过程中的稳定性、安全性,使整个升降过程更加顺畅。
2.2液压系统
整个循环装配线动力全部由液压系统提供。
其中包括升降机构的升降动力,以及推动小车在装配线体上循环运动的动力。
设计整个液压动力系统由同一液压泵带动。
液压系统图如上图所示。
接下来就是对液压泵的选择。
液压缸由后端盖、缸筒、活塞、活塞杆和前端盖等主要部分组成。
为防止工作介质泄漏,在缸筒与端盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞与前端盖之间均设有密封装置。
因为装配线液压系统只需要小功率即可运行,因此选用标准液压缸。
通过查阅机械工程师手册,查得下表:
因装配循环线载重不大,故只需选用拉杆式液压缸,选用推力为17.50KN的直径为18mm的拉杆式液压缸即可。
3托盘的设计
3.1托盘主体
在可循环装配线中,升降机构是极为重要的一部分。
没有升降机构,装配线的循环就不能实现。
而在升降机构中,托盘这一机构又显得极为重要,因为托盘是连接载货小车和升降液压杆的中间装置。
没有托盘将没有装配线的循环,托盘结构的不合理,将直接影响装配工作的进行。
因此,对于整个装配系统,托盘都十分的重要。
所以在可循环装配线的设计过程中,要对升降机构的托盘进行详细的设计。
因为升降机构主要是运行于上下轨道之间,用于承载载货小车和搭载轨道的重量。
因此,塑料和木质升降托盘都不是非常适合循环装配线。
最终拟定方案为,采用Q235钢材为主要材料。
因为它具有更好的韧性和承重能力。
以下是托盘的基本设计参数:
长:
800mm
宽:
600mm
高:
30mm
托盘主体采用长方体模式,主体用来承接载货小车并且搭载部分轨道。
在托盘四个角采用直角设计,这样使整体更加美观,棱角分明,而且更便于托盘与其运行轨道相配合。
另外在托盘的四角处应该做出四个螺纹孔,这样车轮才能固定到托盘上。
螺纹孔的制作需要参考车轮的大小。
在车轮的安装过程中需要使车轮的外缘偏出托盘的外轮廓,只有这样车轮才能与所设轨道相贴合,便于托盘的上下运行。
3.2轨道设计
在可循环装配线托盘的设计过程中还有另外很重要的一部分,那就是托盘所搭载的轨道。
搭载轨道看似简单,然而所搭载的轨道却对小车起到了极为重要的定位作用。
在载货小车的运行过程中,当小车被液压推进杆的力推入到托盘中的时候,会产生小车无定位的情况。
由于小车与托盘之间的摩擦力有限,当小车被推入托盘,在托盘上下升降的过程中,由于无定位限制,小车会四处滑动。
首先这影响了小车在下层的精准定位,使得小车无法再准确进入下层循环轨道,严重影响生产和装配线的使用。
其次小车四处晃动会造成严重的不安全因素。
使得在生产过程中,产生不安定因素。
因此,在升降机构的托盘中,采用搭载轨道的方式很有必要。
所搭载轨道就选用之前设计的上下线体。
这样有利于小车的平稳运行。
在搭载线体的设计中,线体不能直接焊接在托盘中。
因此需要东西使得线体与托盘之间相互配合。
根据设计要求,最终拟采用圆柱型钢设计。
圆柱型钢设计保证了小车在托盘中运行的稳定性。
使得小车在运行过程中,处于完全固定的状态。
在设计中,选用底面宽80mm长800mm,上表面宽100mm的燕尾形钢轨,焊接固定在升降机构的托盘上。
而所搭载轨道底部留出螺纹孔即可。
两者之间选用过度配合,以保证稳定性。
4零件结构的设计
4.1联轴器
在装配线的设计安装过程中,很多工件不能直接进行装配,连接机构必不可少。
在液压杆与托盘的配合之间就需要联轴器。
之前已经对液压缸机构做出了选择,但是液压杆不能直接与托盘进行配合,因此需要此连接机构。
连接机构设置为下圆上方的结构。
下方为高三厘米的内螺纹圆柱形,而上方为边长为十厘米、厚五毫米的正方形。
在上访的正方形结构中,其四个角处都设有螺纹孔。
在安装过程中,内螺纹圆柱结构与液压缸伸缩杆相配合,将联轴器旋进伸缩杆。
而上部的正方形结构则与托盘通过螺栓固定到一起,由此实现了液压伸缩杆与托盘之间的紧密
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