1、 毕业设计说明书题 目：气动式送料机构及关键零件夹具设计学 号：姓 名：班 级：专 业：机械设计制造及其自动化指导教师：学 院：机械工程学院答辩日期：毕 业 设 计 说 明 书摘 要本文主要是对气动式送料机构进行设计说明。该机构主要采用气缸来提供动力，完成送料过程，降低了人工操作要求同时提高了工作效率。相关设计后，进行装配图设计和绘制部分零件图，建立送料机构三维模型并进行仿真分析。而专用夹具设计选择了该机构中连接件的钻孔工序，并绘制零件图和夹具装配图。关键词：气动式；送料机构；夹具毕 业 设 计 说 明 书0AbstractA pneumatic feeding mechanism was d
2、esigned in this article. The mechanism provides the power by cylinder to finish feeding process. After the design was finished, assembly drawing and some of the parts figures was drew, also the three-dimensional model of the feed mechanism and simulation analysis was established. Drilling process of
3、 connection in the mechanism was chose in this special fixture design. At last, parts diagram and fixture assembly drawings were drew.Keywords: pneumatic; feed mechanism; fixture毕 业 设 计 说 明 书1目 录摘 要 .IAbstract.1第 1 章 绪论 .31.1 设计的背景和意义 .31.2 设计的内容和思路 .31.3 解决的主要问题 .3第 2 章 总体设计方案 .42.1 气缸类型选择 .42.2 结构
4、方案设计 .5第 3 章 送料机构设计 .53.1 气缸的选择 .53.2 工作台的设计 .83.3 送料装置的设计 .93.4 U 型支架的设计 .103.5 压料装置的设计 .15第 4 章 运动仿真分析 .17第 5 章 夹具的设计 .225.1 夹具方案设计 .225.2 定位分析 .225.3 对刀及导引装置设计 .22参考文献 .24致 谢 .26第 1 章 绪论1.1 设计的背景和意义我国目前是世界缝纫机生产中心和缝纫大国，但还不是强国。缝纫机工业的发毕 业 设 计 说 明 书2展对于我们的工业经济有很大的帮助。从 1890 中国引进第一台缝纫机到 1905 年上海首先开始制造缝
5、纫机零配件，到 90 年代后期对于送料机构的发展，对我们的生产发展起到很大的作用。近年来对送料机构的研究一直是行业内外目的课题，也发表了很多的相关研究论文。气缸是一个引导活塞在其中进行直线往复运动的圆筒形金属机件。气缸的应用领域也很广，包括印刷、半导体、自动化控制、机器人等等行业。而气动这一动力装置也主要是依靠气缸，它的发展研究对于送料机构的发展起到很大的推动作用。气动装置能节省很大的工作时间提高工作效率，对企业的生产发展带来质的飞跃，在我们这样的一个人口大国利用科技的发展来代替我们的人工，对我们的生产经济对我们个人有很大的帮助。1.2 设计的内容和思路1.查阅文献资料，完成开题报告、文献综述
6、及外文翻译等工作；2.对送料机构进行方案设计、评价并确定最佳方案；3.进行传动系统总体设计及装配设计；4.绘制部分零件图；5.选择其中某个零件的某一工序进行其加工夹具的设计；6.建立送料机构三维模型并进行仿真分析。1.3 解决的主要问题1、气缸选择:根据第一个气缸和连接件的质量选择大行程气缸的缸径。2、对 2 个气缸位置的布置：连接压板的小行程气缸的布置方式；大行程气缸怎么样布置才能不会影响送料工作。3、大行程气缸的活塞杆在运动过程中的平稳性。第 2 章 总体设计方案2.1 气缸类型选择我们要设计一个气动式送料机构，先介绍一下气动系统，气动系统由下面以下毕 业 设 计 说 明 书3几种元件及装
7、置组成：1. 气源装置：压缩空气的发生装置以及压缩空气的存贮、净化的辅助装置。它为系统提供合乎质量要求的压缩空气。2. 执行元件：将气体压力能转换成机械能并完成做功动作的元件，如气缸马达。3. 控制元件：控制气体压力、流量及运动方向的元件，如各种阀类（电磁阀、速度控制阀） 。4. 气动辅件：气动系统中的辅助元件，如消声器、管道、接头等。这里我们要重点介绍气缸。气缸的组成包括缸体、活塞、密封圈、磁环，如图2.1 所示。它的工作原理为压力空气使活塞移动，通过改变进气方向，改变活塞杆的图 2.1 气缸结构图移动方向。所以我们这里要设计的气动式送料机的动力源就是气缸，由气缸提供力完成送料工作。如图 2
8、.2 所示，气缸的分类主要有以下 3 种：1. 按驱动方式分有单作用、双作用两种。单作用气缸只利用在一个方向上的推力,活塞杆的回缩依靠装装入气缸的弹簧力或者其他外部的方法如载荷等。双作用气缸是指可以在活塞的两个面上施力以控制其主动运动可以双向作用的气缸。2. 按活塞杆分有单出杆和双出杆两种。3. 按缓冲方式分有无缓冲、垫缓冲、带缓冲、气缓冲和缓冲器。毕 业 设 计 说 明 书4图 2.2 CM2 系列气缸分类所以，本结构在设计过程选择单杆双作用带垫缓冲的气缸。2.2 结构方案设计本装置采用 2 个气缸，一个气缸带动压板垂直工作台运动，另一个气缸带动压板水平方向运动。在小气缸和大气缸之间主要有一
9、个 U 型的支架来连接。U 型架上端连接小气缸，下端连接大气缸。第 3 章 送料机构设计3.1 气缸的选择3.1.1 CM2 系列的气缸介绍在气缸型号选择时，我们首先选择 CM2 系列如图 3.1 所示，相对 CM 系列它有以下几大优点：1. 1.5 倍以上的长寿命：由于提高了气缸的安装精度及零件的加工精度，改进了密封件的形状和材质，因而提高了耐磨性。与 CM 系列相比，实现了 1.5 倍的长寿命。2. 安装作业简单：杆侧缸盖和无杆侧缸盖上的平面宽，便于挂上扳手，使安装作业简单。3. 紧凑、轻：缸筒使用不锈钢、缸盖及活塞使用铝，设计紧凑。比 CM 系列轻毕 业 设 计 说 明 书530-40%
10、，缸盖宽度约缩小 10%，这样安装空间也变小。4. 缸筒耐外部冲击：为防止外部冲级造成缸筒变形和损伤，增大了不锈钢缸筒的厚度和强度，安装件的强度也提高了。5. 防尘效果好：由于采用了特殊形状的活塞杆密封圈，在粉尘多的恶劣环境下也能使用。6. 活塞杆的下弯减少：由于导向套和活塞杆、缸筒和耐磨环之间的间隙减小、配合精度提高，活塞杆的下弯量比 CM 系列约减少一半。7. 活塞杆密封圈可更换：影响气缸寿命的活塞杆密封圈可以更换，故气缸能经济长久的使用。另外，气缸在安装状态便可快速更换密封圈。8. 安装精度提高：缸径和安装件的一段保持高精度，安装精度高，易安装，气缸寿命就增长。9. 能高速驱动：根据实际
11、的驱动速度选择缓冲机构，故能高速驱动。图 3.1 CM2 系列气缸示意图气缸还有一个重要知识点就是安装方式，因为机构的不同，在选择怎么样的气缸时它的安装方式也各不相同。气缸的安装方式有基本型（B） 、轴向脚座型（L） 、杆侧法兰型（F） 、无杆侧法兰型（G） 、单耳环型（C） 、双儿环型（D） 、杆侧耳轴型（U） 、无杆侧耳轴型（T） 、耳环-体型（E） 、平端基本型（BZ） 、平端杆侧法兰型（FZ）和平端杆侧耳轴型（UZ）这几种，如图 3.2 所示。毕 业 设 计 说 明 书6图 3.2 气缸的主要几种安装方式的简化图3.1.2 气缸型号确定对于小行程气缸的选择，首先其行程不长，压板抬起和下
12、压的距离不长，根据标准行程选择 50mm 的，气缸缸径根据标准缸径选择 20mm 的小型气缸就行，考虑到支架的设计，选择无杆侧法兰型。最终可以先确定其型号为 CM2G20-50J。而对于大行程的气缸的选择要根据小气缸和支架总质量只和来选择气缸的类型。接下来计算下小气缸和支架的重量。毕 业 设 计 说 明 书7图 3.3 质量表根据质量表，型号为 CM2G20-50J 的小气缸质量为：0.2+0.045050=0.24（kg）而支架的质量可以大概估算为 3kg ,因此整个压料装置大概受到的摩擦力为：（3+0.24）100.5=16.2N大气缸活塞推杆带动整个压料装置往复运动，它所接触的面积为：S= 155102r62m所以所需要的提供的压强为：=FS 0.1MPa而气缸的最高使用压力为 1MPa，最低使用压力为 0.05MPa，所以满足要要求。而大气缸的行程可以选择 300mm,因此可以确定大气缸的型号为 CM2L40-300J。3.2 工作台的设计首先确定工作台的长、宽、高。因为要送的布料为 180250mm，且大气缸的行程为 300mm，所以可以确定一个 1000800mm 这样一个台面，而工作台的高度要考虑的方便人工操作这么一个因素，可以在台面下面设计一个可以调整高度的支架。这个底脚支架通过零件 3 和零件 4 的相对位置来调整高度，然后用螺栓来固定，如图 3.4 所示。
