1、编 号无锡太湖学院毕 业 设 计 （ 论 文 ）题目： 围板包装箱的自动生产线上料 与拼接装置设计 信 机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专 业学 号： 学生姓名： 指导教师：（职称：副教授 ）（职称： ）2013 年 5 月 15 日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚 信 承 诺 书全套图纸，加 153893706本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 围板包装箱的自动生产线上料与拼接装置设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班 级： 机械
2、95 学 号： 0923221 作者姓名： 2013 年 5 月 15 日I无 锡 太 湖 学 院信 机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专 业毕 业 设 计 论 文 任 务 书一、题目及专题：1、题目 围板包装箱的自动生产线上料与拼接装置设计 2、专题 二、课题来源及选题依据围板箱是配合托盘使用的可折叠可拆卸的木箱,由托盘、箱体、箱盖组成。常见的是四角围板箱和六角围板箱两种,即分别由 4 块实木侧板和 6 块实木侧板通过铰链连接而成,可对折叠和对角折叠,容易拆开和安装,循环利用率高,可以根据内置产品的高度来增添围板的层数。由于装箱的灵活性、对装载物的适应性和重复使用性,围板箱被广泛运用于
3、机械、化工、电子、五金以及其他领域,此外还具有传统木箱不具备的很多优点,因而这种产品在国外也特别受欢迎,运用也很普遍。常见的围板木箱的实木侧板是由整板组成,原材料资源相对较少,价格较贵,造成生产成本很高;现今的拼接工艺主要是手工作业,在此种工艺条件下一般生产效率并不是很高。为了进一步节约成本,提高效率,在此特开发设计围板包装箱的自动生产线上料与拼接装置设计三、本设计（论文或其他）应达到的要求：熟练运用 UG 绘制三维模型图 熟悉围板包装箱生产加工的过程 II了解近几年对围板箱生产工艺的改进 设计出正确合理的上料和拼接装置 四、接受任务学生：机械 95 班 姓名 五、开始及完成日期：自 2012
4、 年 11 月 10 日 至 2013 年 5 月 15 日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师 签名签名签名教 研 室 主 任学科组组长研究所所长 签名系主任 签名2012 年 11 月 10 日III摘 要现如今，随着自动化设备的普及，人工生产的效率相对来说越来越低，围板包装箱的生产还未开发出全自动化的设备。针对工厂内围板包装箱的生产效率较低以及工人劳动强度较大的问题，通过对原有围板箱生产工艺的分析以及生产企业的走访调查和相关数据的搜集整理研究,提出了一种自动化生产围板包装箱的侧板的方法。先进行木板的自动上料，然后在木板的侧面进行打孔，打孔后以木销拼接技术为基础，将两块木板进行拼接，使
5、木材长度可不受树木生长高度和木料长短的限制,达到短材长用。其中，生产节拍各机构的时间尽量保持相同，木销的自动上料采用自重式的送料装置，机架采用框架式结构，控制系统为PLC控制系统。新型生产线的应用极大地提高了劳动生产率，填补木工机械在木材横向拼接方面的空白,能够大幅度降低生产成本,节约劳动力,使用自动线产品质量稳定,增强了产品的市场竞争力。关键词: 围板箱；上料；拼接；自动生产线IVAbstractNowadays, with the popularity of automation equipment, artificial production efficiency is relative
6、ly lower, the coaming packaging has not developed a fully automated production equipment. Against the coaming packaging within the plant production efficiency is low and the worker labor intensity big problems, through the analysis of the original coaming box production technology and production ent
7、erprise of visiting survey and collect related data research, put forward a automated production coaming packing method of side panel. For the automatic feeding of the board first, and then in the side of the board to punch, punch pin with wood after splicing technology as the foundation, will be jo
8、ining together two pieces of wood, the wood length is not limited by height and timber tree growth length, long to short of material. Among them, the production tempo agencies try to keep the same time, wooden pins gravity type of feed device for the automatic feeding, frame adopts frame type struct
9、ure, the control system for PLC control system. New production line application greatly improved labor productivity, fill the blank of the woodworking machinery in the field of wood transverse splices, can greatly reduce the production cost, labor saving, using automatic line products stable quality
10、, enhance the market competitiveness of products.Key words:boarding box;On the material;splicing;automatic production line V目 录摘 要 .IIIABSTRACT IV目 录 .V1 绪论 .11.1 本课题的设计内容和意义 11.2 国内外的发展概况 12 总体结构设计 .72.1 围板的参数（单位：MM） 72.2 自动线生产流程 72.3 生产节拍的确定 82.4 机架结构的确定 92.5 控制系统的确定 93 木板上料装置的设计 113.1 木板上料装置的要求 .
11、113.2 木板上料的流程 .113.3 升降台的设计 .113.3.1 运动学分析 113.3.2 动力学分析 .123.4 过渡辊台设计 123.4.1 过渡辊台设计要求 .123.4.2 过渡辊台结构 .123.4.3 过渡辊台的尺寸参数计算 .133.5 计算送料缸的受力 .164 钻孔装置设计 .174.1 钻孔工作台的总体设计 174.2 液压自动钻孔机的设计 .174.2.1 主轴的设计 .174.2.2 液压系统设计 18VI4.2.3 电动机的选取 .194.2.4 传动比的分配 214.2.5 齿轮传动系统 234.3 钻孔工序控制系统的设计 .265 木销上料装置设计 2
12、95.1 木销自动上料装置的选择 295.2 木销自动上料装置的改进 296 拼接装置设计 .336.1 拼接的总体设计方案 336.2 拼接工序的定位 336.3 拼接工序的具体设计 337 结论与展望 357.1 结论 357.2 展望 35致 谢 .37参考文献 .38围板包装箱自动生产线上料与拼接装置设计11 绪论1.1 本课题的设计内容和意义随着我国木材深加工业的发展,木材拼接生产工艺技术逐渐得到了广泛的应用,而国外的木材拼接设备也在我国许多木材生产企业中大量运用。特点是使木材长度可不受树木生长高度和木料长短的限制,达到短材长用 1。然而目前国内市场上尚未有专门用于围板箱这种能有效利
13、用短材的侧板的拼接自动机械或者自动线,这不得不说是木材拼接应用领域一个较大的缺憾。围板箱的结构：围板箱是配合托盘使用的可折叠可拆卸的木箱,由托盘、箱体、箱盖组成。常见的是四角围板箱和六角围板箱两种,即分别由4块实木侧板和6块实木侧板通过铰链连接而成,见图1.1,可对折叠和对角折叠,容易拆开和安装,循环利用率高,可以根据内置产品的高度来增添围板的层数。围板箱的优点：1围板箱的长、宽根据托盘的尺寸确定，使用层数可根据承载物的高度来决定，最大限度地提高箱体空间的利用率。2由于无钉化作业，显著地降低了工人在装卸过程中发生工伤的风险。3不存在因箱体的部分损坏而令整箱报废的情况，对于同一尺寸，可实现完全互
14、换使用。4运输时可将围板折叠为双层或四层相连接的木板结构摆放在托盘上，大大地减少贮运体积，有效的降低运输成本。在循环包装系统里，方便灵活的围板箱有着无可比拟的优势。这是一种标准的物流器具，损坏的顶盖与侧板很容易进行替换，整体循环包装系统的投资比较低廉，而使用寿命则可达十年之久这也是一种可靠的坚固的可以折叠的包装系统。由于装箱的灵活性、对装载物的适应性和重复使用性,围板箱被广泛运用于机械、化工、电子、五金以及其他领域,此外还具有传统木箱不具备的很多优点,因而这种产品在国外也特别受欢迎,运用也很普遍。常见的围板木箱的实木侧板是由整板组成,原材料资源相对较少,价格较贵,造成生产成本很高;江苏某公司在
15、满足工艺强度要求的情况下使用拼接板工艺,使用两块窄板通过木销拼接的方式进行拼接。现今的拼接工艺主要是手工作业,整个拼接区有工人10名,每天每人拼接板500片。在此种工艺条件下一般能节约成本33%,但是生产效率并不是很高。在当前经济环境下,开发围板箱的实木侧板拼接自动线具有重大的意义,填补木工机械在木材横向拼接方面的空白,能够大幅度降低生产成本,节约劳动力,使用自动线产品质量稳定,增强了产品的市场竞争力,在此特开发设计围板包装箱的自动生产线上料与拼接装置设计。1.2 国内外的发展概况在20世纪50年代前，机械制造业推行的是“刚性”生产模式，自动化程度低，基本上是“一个工人，一把刀，一台机床”，导
16、致劳动生产率低下，产品质量不稳定；为提高效率和自动无锡太湖学院学士学位论文2图1.1 常见的围板形状化程度，采用少品种、大批量的做法，强调的是“规模效益” ，以实现降低成本和提高质量的目的。在 20 世纪 70 年代，主要通过改善生产过程管理来进一步提高产品质量和降低成本。从 20 世纪 80 年代起，我国开始实行改革开放政策，引进西方的先进制造技术，同时与西方国家解除与广泛的合作。机械制造装备中较多的采用了数控机床，机器人，柔性制造单元和系统等高技术的集成，来满足产品个性化和多样化的要求，以满足社会各类消费群体的不同要求。机械制造装备普遍具有“柔性化” 、 “自动化”和“精密化”的特点，以便
17、更好地适应市场经济的需要，适应多品种、小批量生产和经常更新品种的需要。随着计算机技术、电子技术、先进制造技术的飞速发展，这些高新技术也被广泛的应用于制造业的各个领域，加速了制造业的发展和变革进程。制造业是国名经济发展的支柱产业，也是科学技术发展的载体及使其转化为规模生产力的工具与桥梁。装备制造业是一个国家综合制造能力的集中体现，重大装备研制能力是衡量一个国家工业化水品和综合国力的重要标准。现在，我国正值“十一五”建设期间，国家将振兴装备制造业作为推进工业结构优化升级的主要内容。按照立足科学发展，着力自主创新、完善体制机制、促进社会和谐的总思路，组织实施国家自主创新能力建设规划和高技术产业发展规
18、划，大力加强自主创新支撑体系建设，着力推进重大产业技术与装备的自主研发，实现高技术产业由大到强的转变，全面提升我国全面提升我国的自主创新能力和国际竞争力，为调整经济结构、转变经济增长方式，实现全面建设小康社会的奋斗目标奠定坚实基础。二十世纪 20 年代，随着汽车、滚动轴承、小型电动机和缝纫机等工业发展，机械制造中开始出现自动线 2，最早出现的是组合机床自动线。在二十世纪 20 年代之前，首先是在汽车工业中出现了流水生产线和半自动生产线，随后发展成为自动线。第二次世界大战后，在工业发达国家的机械制造业中，自动线的数目急剧增加。围板包装箱自动生产线上料与拼接装置设计3条件优点：采用自动线进行生产的
19、产品应有足够大的产量；产品设计和工艺应先进、稳定、可靠，并在较长时间内保持基本不变。在大批、大量生产中采用自动线能提高劳动生产率，稳定和提高产品质量，改善劳动条件，缩减生产占地面积，降低生产成本，缩短生产周期，保证生产均衡性，有显著的经济效益。步骤：1先确定节拍时间：不论何种制品，皆在其必须完成的恰好时间内制造。2单位流程：只针对一项产品，进行单位配件的搬运、装配、加工及素材的领取。3先导器：制作以目视即能了解节拍时间的装置。4U 字型生产线：将设备依工程顺序逆时针排列，并由一人负责出口及入口。5AB 控制：只有当后工程无产品，而前工程有产品的情形，才进行工程。6灯号：传达生产线流程中产品异状
20、的装置。7后工程领取：生产线的产品要因应后工程的需求。意义：自动生产线在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进行操作或控制的过程，其目标是“稳，准，快” 。自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动生产线不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。应用范围:机械制造业中有铸造、锻造、冲压、热处理、焊接、切削加工和机械装配等自动线，也有包括不同性质的工序，如毛坯制造、加工、装配、检验和包装等的综合自动线。切削加工自动线在机械制造业
21、中发展最快、应用最广。主要有：用于加工箱体、壳体、杂类等零件的组合机床自动线；用于加工轴类、盘环类等零件的，由通用、专门化或专用自动机床组成的自动线；旋转体加工自动线；用于加工工序简单小型零件的转子自动线等。设备联结:自动线中设备的联结方式有刚性联接和柔性联接两种。在刚性联接自动线中，工序之间没有储料装置，工件的加工和传送过程有严格的节奏性。当某一台设备发生故障而停歇时，会引起全线停工。因此，对刚性联接自动线中各种设备的工作可靠性要求高。在柔性联接自动线中，各工序(或工段)之间设有储料装置，各工序节拍不必严格一致，某一台设备短暂停歇时，可以由储料装置在一定时间内起调剂平衡的作用，因而不会影响其
22、他设备正常工作。综合自动线、装配自动线和较长的组合机床自动线常采用柔性联接。传送系统:自动线的工件传送系统一般包括机床上下料装置、传送装置和储料装置。在旋转体加工自动线中，传送装置包括重力输送式或强制输送式的料槽或料道，提升、转位和分无锡太湖学院学士学位论文4配装置等。有时采用机械手完成传送装置的某些功能。在组合机床自动线中当工件有合适的输送基面时，采用直接输送方式，其传送装置有各种步进式输送装置、转位装置和翻转装置等对于外形不规则、无合适的输送基面的工件，通常装在随行夹具上定位和输送，这种情况下要增设随行夹具的返回装置。控制系统:自动线的控制系统主要用于保证线内的机床、工件传送系统，以及辅助
23、设备按照规定的工作循环和联锁要求正常工作，并设有故障寻检装置和信号装置。为适应自动线的调试和正常运行的要求，控制系统有三种工作状态：调整、半自动和自动。在调整状态时可手动操作和调整，实现单台设备的各个动作；在半自动状态时可实现单台设备的单循环工作；在自动状态时自动线能连续工作。控制系统有“预停”控制机能，自动线在正常工作情况下需要停车时，能在完成一个工作循环、各机床的有关运动部件都回到原始位置后才停车。自动线的其他辅助设备是根据工艺需要和自动化程度设置的，如有清洗机工件自动检验装置、自动换刀装置、自动捧屑系统和集中冷却系统等。为提高自动线的生产率，必须保证自动线的工作可靠性。影响自动线工作可靠
24、性的主要因素是加工质量的稳定性和设备工作可靠性。自动线的发展方向主要是提高生产率和增大多用性、灵活性。为适应多品种生产的需要，将发展能快速调整的可调自动线。发展前景:数字控制机床、工业机器人和电子计算机等技术的发展，以及成组技术的应用，将使自动线的灵活性更大，可实现多品种、中小批量生产的自动化。多品种可调自动线，降低了自动线生产的经济批量，因而在机械制造业中的应用越来越广泛，并向更高度自动化的柔性制造系统发展。维修保养:自动生产线节省了大量的时间和成本，在工业发达的城市，自动生产线的维修成为热点。自动生产线维修主要靠操作工与维修工来共同完成。自动生产线维修的两大方法:同步修理法：再生产当中，如
25、发现故障尽量不修，采取维持方法。使生产线继续生产到星期天，集中维修工，操作工，对所有问题，同时修理。设备在星期一正常全线生产。分部修理法：自动生产线如有较大问题，修理时间较常。不能用同步修理法。这时利用星期天，集中维修工，操作工对某一部分，进行修理。待到下个星期天，对另一部分进行修理。保证自动生产线在工作时间不停产。另外，在管理中尽量采用予修的方法。在设备中安装计时器，记录设备工作时间，应用磨损规律，来予测易损件的磨损，提前更换易损件，可以把故障以前消灭。保证生产线满负荷生产。自动生产线的保养:围板包装箱自动生产线上料与拼接装置设计5电路、气路、油路及机械传动部位(如导轨等)班前班后要检查、清
26、理 ；工作过程要巡检，重点部位要抽检，发现异样要记录，小问题班前班后处理(时间不长)，大问题做好配件准备；统一全线停机维修，做好易损件计划，提前更换易损件，防患于未燃。在国内，围板箱是一款可反复循环使用的新型包装，适用于紧固件、金属球、冲压件等不规则产品的包装，是出口到欧洲的产品包装的不二选择。围板箱基本以木板为主要材料，侧板大多数都是采用模板或者大板制作，使得材料的选取过于苛刻，而且成本比较高。围板箱的生产也主要以人工为主，木板加工以半自动化为主。而国外，德国 KTP 公司可以说是制造围板箱的代表，经过其几代人的努力，现今已经研制出了可折叠式塑料围板箱（见图 1.2） 。其生产方式也采用了全
27、自动化的生产线模式，箱子规格也都已经基本标准化，方便统一规格生产。图 1.2 国外先进的围板箱从国内外发展情况来看，国内外的围板箱生产具有以下的优缺点：（1）在国内，围板箱的规格可以根据买家的要求来制定，比较方便灵活；在国外，围板箱的规格趋于标准化，方便一体化生产，销售，物流规格可渐渐统一，适应以后的发展前景。（2）在国内，围板箱各部分不存在因箱体的部分损坏而令整箱报废的情况，对于同一尺寸，可实现完全互换使用；在国外，部分围板箱已经趋于一体化，防水，防尘，全面保护物品，存储较方便。（3）在国内，使用木板为主材料，成本低廉；在国外，开始使用可完全回收利用的塑料，从而减少树木的砍伐，保护环境。（4
28、）在国内，围板箱的生产方式采取以半自动化为主，有订单再生产的方式；在国外，围板箱的生产方式采取全自动化生产线的模式。总的来说，国外的标准化生产模式是可以借鉴的，但由于国内基本情况的限制，所以在国内围板箱的基本材料还是以木板为主材料。无锡太湖学院学士学位论文6围板包装箱自动生产线上料与拼接装置设计72 总体结构设计2.1 围板的参数（单位：mm）长木板的参数：拼接前：长=600，宽=60 ，高=10拼接后：长=600，宽=120，高=10短木板的参数：拼接前：长=400，宽=60 ，高 =10拼接后；长=400，宽=120，高=10木销参数：长=60，直径=6长板木板打孔位置见图 2.1，从右边
29、往左，依次打孔，第一个孔距离边是 100，再往右依次 200 打两个孔，孔的直径为 6。短板打孔也是如此，但是只打两个孔。图 2.1 木板孔的位置2.2 自动线生产流程由于所加工的产品结构比较简单由于所要加工的产品结构比较简单,工位较少,采 用直线型同步顺序组合自动线,各自动机用传送工件装置连接起来,以一定的生产节拍进行生产,无储存装置,自动线前端设置料仓，这样生产率较高，产品质量较稳定。流程图见图 2.2。图 2.2 生产线流程整个自动生产线的前方为自动上料装置，自动上料装置采用升降机构用水平推料方式推最上面一块板。上料输送机将堆垛木板的托盘送至升降机并将空托盘带回，升降机带动托盘上升到指定
30、高度，推板机将一层木板从升降机上推至过渡辊台并逐叠将木板推入钻孔工序。推板机推板时，过渡辊台将升降机上的非动作层木板挡住；每当推板机将一层木板推走，升降机就带动托盘上升到指定高度，等待推板机推动下一层木板。木板自动上料定位钻孔木销拼接无锡太湖学院学士学位论文8推出后会到达钻孔工作台，钻孔工作台上方的压紧块在气缸的推动下压紧木板从木板的侧面进行钻孔，钻孔工位完成后，由步进电机控制输送带，让木板继续纵向移动，进入拼接工位。到达位置后，上方辊子往下压，并进行逆时针运动，下方的辊子进行顺时针运动，夹住木板使木板顺利的进入到拼接工位。与此同时，在辊子夹住木板时，前方钻孔工作台上的压紧装置张开，并且退回起
31、始位置。围板包装箱自动生产线上料与拼接装置设计9拼接装置包括木销的上料和木板的横向侧压。在图 2.3 内，主要画出了木销自动上料的装置，料斗下部的一排木销通过带槽滚筒旋转,不仅可以将木销逐根分离供给,而且还能防止木销出现卡住的情况。料斗下方，设置有槽式上料器，上料器有三个容纳木销的的槽，接受从料斗落下的木销。不仅有上料的作用，还有定位的作用，当木销向左运动时，木销会被送到与木板对应的孔的位置。木销具体的拼接如图 2.4 所示，当木销被送到对应位置的时候，木板由于侧面的气缸提供的侧压力进行横向运动，从而进行拼接。为了使工件加工后符合图纸的技术要求，就必须保证工件的加工精度。这样就要求我们在安装夹
32、紧工件时不但要保证工件的位置正确，而且要保证工件的位置准确，并使工件在整个加工过程中始终保持这一正确位置，以便消除任何影响工件加工精度的移动或转动的自由度，确保工件的尺寸精度和位置精度。工件的专用夹具就是根据工件加工的特定工序而设计，安装时只要工件靠牢夹具的定位元件，并用夹紧机构将其夹紧就可迅速可靠地保证工件占有正确的位置。图 2.3 拼接工序2.3 生产节拍的确定生产线的节拍是指连续完成相同的两个产品之间的间隔时间。即指完成一个产品所需的平均时间。生产工艺平衡即是对生产的全部工序进行平均化，调整各作业负荷，以使各作业时间尽可能相近。通过平衡生产线，可以提高操作者及设备的工作效率；可以减少单间
33、产品的工时消耗，降低成本；可以减少工序的在制品，真正实现有序流动；可以在平衡的生产线基础上实现单元生产，提高生产应变能力，应对市场变化。无锡太湖学院学士学位论文10生产线的生产节拍 可根据公式（2.1）计算it围板包装箱自动生产线上料与拼接装置设计11(2.1)160NTti式中，T 为年基本工时，一般规定，按一班制工作时为 2360h/年，按两班制工作时为4650h/年； 为复杂系数，一般取 0.65-0.85，复杂的生产线因故障导致开工率低些，1应取低值，简单的生产线则取高值；N 为生产线加工工件的年生产纲领（件数/年） 。pqn21（2.2）式中，q 为产品的年产量（台数/年） ；n 为
34、每台产品所需生产线加工的工件数量（件数/台） ；p1 为备品率；p2 为废品率。根据生产纲领及自动线形式,按照工件传送的平稳性的原则确定围板的实木侧板拼接自动线的生产节拍为 3 部分:自动上料、定位钻孔和木销拼接,在时间上确保上料、钻孔、拼接各部分耗时相等,使自动线的生产率达到最大化 3。2.4 机架结构的确定考虑到生产工艺要求及厂房面积,围板的实木侧板拼接自动线有效工作高度设计在1 m,长度控制在3 m以内。为了缩短自动线的长度,考虑推送机构的气缸放在工作台下面,同时安装放大行程机构,缩短气缸的行程,从而缩短自动线的长度。机架、料仓、气缸架均采用型材组焊的形式拼成框架式结构 4。2.5 控制
35、系统的确定控制部分经比较选择PLC控制 5。若用单片机控制,单片机的制造工艺决定了其对工作环境要求较高。当单片机运行一定时间后,元器件工作会出现不稳定,可靠性差等情况。当用其驱动步进控制器时就会出现丢步和失步的情况,从而影响加工送料精度;若采用电气控制，电路将十分复杂，成本较高，有点大材小用; 而PLC控制,结构较简单,成本也不高,尺寸精度也能满足要求。 PLC是专为工业生产环境而设计的控制器件,具有功能强,应用面广的等诸多优点。由于采取了先进的抗干扰技术,即便在较差的环境下工作PLC也具有很强的可靠性 6。无锡太湖学院学士学位论文12围板包装箱自动生产线上料与拼接装置设计133木板上料装置的
36、设计3.1 木板上料装置的要求机床上下料装置是将待加工工件送到机床上的加工位置和将已加工工件从加工位置取下的自动或半自动机械装置，又称工件自动装卸装置。大部分机床上下料装置的下料机构比较简单，或上料机构兼有下料功能，所以机床的上下料装置也常被简称为上料装置。按照自动化程度，机床的上下料装置分为人工上下料装置和自动上下料装置两类。人工上下料通常借助传送滚道或起重机等设施，通过人工操作进行机床的上下料，主要适用于单件小批生产或大型外形复杂的工件。相反，在大批量的生产重，为了提高生产效率、降低劳动强度，通常采用自动化的上下料装置，如料仓式，料斗式或机器人等。而我所设计的是自动化的上下料装置。机床的上
37、料装置的设计原则：（1）上下料时间要符合生产节拍的要求，缩短辅助时间，提高生产率。（2）上下料工作力求平稳，尽量减少冲击，避免工件产生变形或损坏。（3）上下料装置要尽可能结构简单，工作可靠，维护方便。（4）上下料装置应有一定的结构范围，尽可能地满足各种不同工件的上下料需求。3.2 木板上料的流程木板上料装置主要是由上料输送机构、升降机构、推板机构、过渡辊台四部分组成其工作流程如图3.1所示。上料输送机将堆垛木板的托盘送至升降机并将空托盘带回，升降机带动托盘上升到指定高度，推板机将一层木板从升降机上推至过渡辊台并逐叠将木板推入钻孔工序。推板机推板时，过渡辊台将升降机上的非动作层木板挡住；每当推板
38、机将一层木板推走，升降机就带动托盘上升到指定高度，等待推板机推动下一层木板。图3.1上料装置3.3 升降台的设计3.3.1 运动学分析该木板上料机升降装置为双层结构,每一层的结构、运动特性和受力特点完全相同。为简化计算所以取单层结构进行分析,其运动简图如图 3.1.2 所示。由图 3.1.2 可知:驱动力F 作用在 D 处, A 点速度垂直向上 ,记为 , D 点速度水平向左,记为 。此机构为平面机构,hVlV分析速度时可用速度瞬心法求解。记 AD、BC 杆长均为 L,AC 杆的瞬心角速度为 ,AC 的瞬心为 B 点。所以 A 点的运动速度为半成品木板堆托盘输送机构推板机构升降台过度辊台 钻孔
39、工序无锡太湖学院学士学位论文14cosLVh（3.1）D 点的速度为tghlsin（3.2）由此可知, D 点水平速度 如果保持定速,则 AB 的升降速度 与 有关。而若使 AB 的升lVhV降速度 为匀速 ,则水平传动速度 应为可调速度。hVl下面以该上料机采用的升降机构为例分析计算。已知参数:单层行程 ,最低位置m50,最高位置 。由式(3.2)可知:10502(1)当 A 取最小值 10时, 为最大值 5.671 ;hVlV(2)当 A 取最大值 50时, 为最小值 0.840 。l又由 可以计算出 L=844.6mm,即 AD、BC 杆的长度均为 844.6mm。)sin(i12Lh3
40、.3.2 动力学分析仍然以单层机构为研究对象,假设其中的各约束为理想约束。已知载荷力 Q,水平推力F。根据虚位移原理 ,作用于该质点系的所有主动力在任何虚位移中所做的虚功之和为零。即0)(ziyixiF（3.3）由图 2 可得sincoLyqxFQyX（3.4）变分计算得sixF（3.5）coLyQ将式(3.5) 代入式(3.4)并整理得tg由此可知载荷 Q、角度 与水平驱动力 F 的关系。3.4 过渡辊台设计3.4.1 过渡辊台设计要求在木板自动上料系统中，过渡辊台是衔接升降机、推板机和翻板输送机的桥梁，应满足木板贮放和准确推挡非动作层木板两大基本功能。对贮放功能的设计要求主要是应具有足够的
41、承载能力、保证小摩擦阻力和对木板导向。而对准确推挡非动作层木板功能的设计要求则主要是针对能防止木板堆垛倾斜情况以及保证足够的刚度。围板包装箱自动生产线上料与拼接装置设计153.4.2 过渡辊台结构由过渡辊台的设计要求可知，过渡辊台应由机架、辊台和挡板装置组成。机架采用焊接式，其上安装导向板为木板移动导向；辊台采用辊子组合而成，用于贮放木板并配合推板机推板；挡板装置是过渡辊台的核心部分之一，用于推挡升降机上的非动作层木板。图3.1.2升降台简图3.4.3 过渡辊台的尺寸参数计算过渡辊台的传输方式有以下几种：（1）牵引链条传动式:其缺点是传动噪音大,且输送机线路在水平面内弯曲半径大。 （2）电动辊
42、子式:其缺点是要实现积放功能要有复杂的电气控制,且不能较好地保证积放位置的准确性,另外电动辊子成本昂贵。牵引钢丝绳和辊子接触传动式:其输送线路虽可水平弯曲,但缺点是结构复杂 ,因为要保证钢丝绳和辊子间有足够大的摩擦力,必须在沿线安装有足够多的张紧轮。 （3）牵引平皮带和辊子接触传动式:其缺点是输送线路不能在水平面内弯曲,另外沿线也需要足够多的压紧辊子,实现辊子的积放功能所需结构复杂。 （4）通轴式摩擦轮或伞齿轮传动式:其缺点是传动噪音大,且安装精度要求高,制造成本亦较大。这边我们选取的是第一种，牵引链条传动式。无锡太湖学院学士学位论文16（1）辊子长度对于木板来说，在不影响正常运输和安全的条件
43、下，直线段辊子长度的计算公式如下所示:BLg其中: : 辊子长度，mmB: 件货宽度，mm: 宽度裕量( 50 100) ，mm取 B =60mm，查表 3.4.1 得 =100mm。gL表 3.4.1 棍子长度（mm）100 125 160 200 250 325 400 500辊子长度 630 800 1000 1250 1400 1600 1800 2000（2）辊子间距辊子间距应该满足运行中货物稳定性要求，即一般情况下按照下式选取:3/LP其中: L货物长度对要求平稳的物品 ，LP)5/14(取 查表 3.4.2 可取 P=160mmm1504/表 3.4.2 棍子间距（mm）辊子间距
44、 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630（3）辊子直径辊子轴径与辊子的承载能力有关，可按照下式选取 FF: 作用在单个货物上的载荷，N;)/(21nkmgF其中: m: 单件货物的重量: 单列辊子的有效支承系数，与货物的地面特性及辊子平面度有关，一般可取 lK=0.7，对于底部刚性很大的货物可取 =0.5。l lKNnkgF417.08921选取辊子直径为 50mm。表 3.4.3 棍子直径的选取辊子直径50 60 76 89 108输送速度（m/s） 0.1 , 0.125 , 0.16 , 0.2 , 0.25 , 0.32电机功率（kw）
45、 0.25 , 0.37 , 0.55 , 0.75 0.37 , 0.55 , 1.1单个辊子允许载荷围板包装箱自动生产线上料与拼接装置设计171000 0.3 0.7 1.0 2.9 5.0辊子长度（mm） 1250 0.75 2.0 3.9（4）过渡辊台高度根据升降台的参数和表 3.4.4，选取过渡辊台高度为 630mm表 3.4.4 棍台高度（mm）过渡辊台高度 400 450 500 560 630 710 800 900 1000（5）机架长度由于木板的参数规格最长的是 600mm，而且有导轨长度，根据表 3.4.5，选取机架长度为 1000mm。表 3.4.5 机架长度（mm）机
46、架长度 1000 1500 2000 3000 6000（6）输送速度的选取辊子输送机的输送速度是根据生产率和工艺要求确定的。重力式辊子输送机的速度不能大于 2m/s，否则物件在转弯处会飞出输送机，有利的速度为 0.3ms 0.5m/s。驱动型辊子输送机的最大速度不允许超过 1. 5m/s，过高的速度产生噪声和磨损，链驱动辊子输送机的速度，以0. 5 为宜。根据过渡辊台的要求，这里选取输送速度为 0. 32m/s。（7）动力式辊子输送机计算单链传动，连续单链驱动辊子输送机链条的牵引力:F = fL( Dr Ds) ( Wm+ Wc + RdCd + RiCi) + 0. 25LW式中: f摩擦
47、系数;L输送机长度，m;Dr辊子直径，m;Ds辊子链轮节圆直径，m;Wm单位长度物件重力，N / m;Wc链条重力，N / m;Rd传动辊子包括链轮不包括心轴的重力，N;Cd辊子输送机每米内传动辊子数;Ri从动辊子不包括心轴单件重力，N;Ci辊子输送机每米内从动辊子数;W每米链条的重力，N。由于 Wm 远大于 Wc + RdCd + RiCi，故粗略计算:F = fL( Dr Ds) + 0. 25LW查表 3.4.6 选取 f =0.035表 3.4.6 摩擦系数物品与辊子接触的表面每个辊子上的总载荷（包括辊子自重）N 光滑金属 木板 硬纸板115450 0.03 0.035 0.05451
48、900 0.025 0.03 0.045无锡太湖学院学士学位论文18900 0.02 0.025 0.05f 取 0.035，Dr=0.5，Ds=0.25，Wm=2000 ，W=6NmN计算得 F=89N10KFovP式中 P-电动机功率，KW；K功率安全系数，K = 1.2 1.5;Fo单链传动限力式辊子输送机积放状态下链条最大牵引力，N;输送速度，0.3m/s;驱动装置效率， = 0.65 0.85。取 =0.32m/s K =1.5 =0.7 计算得 P=0.08KW，查表 3.4.3 选取电机功率为 0.37KW。3.5 计算送料缸的受力送料缸在推进工件时，工件受料斗上面所堆积工件重量的压力而在所推进工件的上、下两面产生摩擦阻力, 每个工件的重量为 0.5 kg，故摩擦阻力为 Ff=2Q 总f250.2=2(N)，送料缸所受最大轴向力为 F 缸2+5 =7(N)，力很小,则将其运动近似为空载运动。围板包装箱自动生产线上料与拼接装置设计194 钻孔装置设计4.1 钻孔工作台的总体设计钻孔工作台的流程图如下：图 4.1.1 钻孔工作台的流程木板输送到钻孔工作台上，对木板进行定位，因为模板的规格参数不可能一模一样，有的长有的短，对木板的定位要求比较严格， ，如果从中心进行定位的话，首先是比较复杂，其次，下一工序
