原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763摘 要隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)張，國民的生活水平日漸提高，人民的住房條件也愈來愈好。中空玻璃由于其隔音、保溫效果好，密封性能強已基本替代了傳統(tǒng)的單層玻璃。本文主要是針對廠家要求，對 2X2m 中空玻璃密封金屬條打膠機設計自動翻轉機構。機構需要實現(xiàn)四個動作：一是金屬框被夾在翻轉盤上；二是翻轉盤360 度實現(xiàn)四個翻轉動作，每次旋轉 90 度；三是翻轉一次后，需要實現(xiàn)翻轉盤升降一次；四是翻轉一次后，需要實現(xiàn)一次涂膠平移過程。本文首先擬定了翻轉機構的傳動方案，確定由平行氣爪夾緊，氣缸伸縮，步進電機翻轉構，絲杠升降，絲杠平移的傳動方案。然后重點對滾珠絲杠螺母副進行選型計算，對氣缸氣爪進行選型計算，對步進電機進行選型計算，確定了合理的零配件。本文所設計的中空玻璃打膠機翻轉機構結構緊湊，自動化程度高，生產(chǎn)成本較低，適合現(xiàn)代自動化生產(chǎn)需求。關鍵詞：氣爪 翻轉機構 中空玻璃 打膠機 滾珠絲杠原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763ABSTRACTWith the rapid economic development, people's living level has improved, people's housing conditions are getting better and better. Hollow glass because of its sound insulation, good heat insulation effect, strong sealing performance has basically replaced the traditional single-layer glass.This paper is mainly aimed at the requirements of manufacturers, for 2X2m hollow glass sealing strip gluing machine automatic reversing mechanism design. Agencies need to realize four movements: a metal box was caught in the turnover plate; two is double turntable 360 degrees to achieve four flip, rotate 90 degrees each time; three is turning once, need to realize the turning disc lifting a; four is turning once, need to achieve a glue translation process.This paper first developed a transmission scheme and turning mechanism, determined by the parallel gas claw clamping, cylinder expansion, stepper motor turning the screw, screw lift, transmission shift. Then focus on the ball screw nut pair selection calculation, selection of calculation of cylinder gas claw, calculation of the stepper motor selection, determined the reasonable spare parts.Hollow glass is designed in this paper a turnover mechanism glue machine has the advantages of compact structure, high degree of automation, low production cost, suitable for the modern automated production demand.Keywords: gas claw turnover mechanism of hollow glass glue machine of ball screw原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763目 錄摘 要 IABSTRACT.II目 錄 III第一章 緒論 11.2 課題提出背景 11.1 中空玻璃的國內外現(xiàn)狀 11.3 中空玻璃生產(chǎn)工藝簡介 31.4 ProE 三維軟件介紹 .6第二章 總體方案與動力設計 92.1 中空玻璃打膠機方案設計 92.1.1 金屬框被夾在翻轉盤上方案 .92.1.2 翻轉盤實現(xiàn)翻轉動作方案 102.1.3 翻轉盤升降動作 .102.1.4 翻轉盤平移動作 10第三章 絲杠螺母傳動設計 123.1 滾珠絲杠的選擇設計方法 .123.1 升降絲杠副設計 .153.2 平移絲杠副設計 19第四章 伸縮氣缸與氣爪的選型 234.1 氣缸氣爪選擇方法 .234.2 伸縮氣缸選型 244.2 氣爪選型 25第五章 步進電機選型 275.1 升降步進電機選擇 275.1.1 負載等效轉動慣量的計算 275.1.2 步進電機的選擇 275.2 平移步進電機選擇 285.2.1 負載等效轉動慣量的計算 285.2.2 步進電機的選擇 29第六章 Pro/E 三維建模 .316.1 零件建模 316.1.1 升降平臺建模 316.1.2 基架底座建模 316.1.3 軸承座建模 326.1.4 軸建模 326.1.4 基座建模 336.1.5 滑移平臺建模 336.1.6 導套模型建模 346.2 虛擬裝配 34結論 37參考文獻 38原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763致謝 40原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第一章 緒論1.2 課題提出背景隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)張，國民的生活水平日漸提高，人民的住房條件也愈來愈好。中空玻璃由于其隔音、保溫效果好，密封性能強已基本替代了傳統(tǒng)的單層玻璃。中空玻璃是由兩層玻璃中間留有空隙，用膠體密封后再用金屬邊框粘結加固。到目前為止,為中空玻璃打膠主要有兩種方式，一種是在玻璃的外層打膠，另一種是在金屬密封條上打膠。為金屬密封條上打膠是順義一家民辦公司從國外引進的生產(chǎn)線設備，由于技術開發(fā)實力不足，打膠翻轉完全靠人力，面對較大尺寸的玻璃時需要兩個翻轉，浪費人力物力。本項目主要是針對廠家要求對翻轉機構進行自動化改進。1.1 中空玻璃的國內外現(xiàn)狀中空玻璃產(chǎn)生于 1865 年由美國人史特森(T.D.Stetson)先生發(fā)明,并申請專利（專利號 49107） 。在隨后相當長的 100 多年的時間內，中空玻璃的發(fā)展是十分緩慢的；期間中空玻璃的密封結構經(jīng)歷了焊接法、熔接法、卡嵌法和膠接法。中空玻璃的大幅度發(fā)展的主要原因是聚硫膠的出現(xiàn)和在中空玻璃中的廣泛應用。在膠接法中首先使用是單道密封后，為了改善中空玻璃的密封壽命，人們又開始使用雙道密封結構。比如，在 20 世紀 70 年代中期，中空玻璃單道密封占當時美國中空玻璃密封結構的比重接近于 80。同一時期，中空玻璃密封膠的種類及在市場中占的份額也發(fā)生了變化，從聚硫膠占主導地位到聚氨酯 80年代的出現(xiàn)、逐步上升，直到 2002 年全球中空玻璃聚氨酯占主導地位聚硫膠大幅度下降的現(xiàn)象。此外，除了這些常規(guī)密封膠以外，20 世紀 90 年代中期，在美國一些主要的中空玻璃密封膠廠家還彼此獨立的開發(fā)出了新的中空玻璃密封膠，即反應型濕氣固化熱融膠。 中空玻璃密封結構 中空玻璃的膠接法密封結構主要有單道密封與雙道密封，以及在 20 世紀 90 年代中期出現(xiàn)的 DSE(等同于雙道密封)結構。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763在歐洲，雙道密封一直占主導地位。據(jù)統(tǒng)計，1990 年雙道密封占整體中空玻璃的市場份額的 90，到 2002 年其市場份額仍為 90，沒有變化。但同一時期，單道密封卻由 1990 年的 8下降到 2。與歐洲市場不同，截止 2000 年，單道密封在美國中空玻璃的市場份額約為 20%。美國中空玻璃制造商協(xié)會（SIGMA）對北美中空玻璃使用情況 20 年的跟蹤結果顯示，雙道密封與中空玻璃的密封壽命成呈正相關關系。但是，美國每年生產(chǎn)的中空玻璃密封失敗占總量的 5%，其中最主要的是單道密封! 為什么單道密封在北美比歐洲的份額大？搬家相對頻繁與否 歐洲的住戶一生居住相對穩(wěn)定得多，因此，對所居住房屋的窗戶的節(jié)能特別是耐久性和密封性都十分重視。與此不同，北美的住戶一生要搬許多次家，每搬一次家都可能視門窗的具體情況決定是否更新窗戶。相對來說，除非所搬之處是永久住所，否則，對更新窗戶的保質期要求會比歐洲的要低。從生產(chǎn)使用的目的來看 使用熱融丁基膠（HMB）和實維高膠條（Swiggle Strip）的主要目的在于生產(chǎn)使用方便。美國的門窗廠家大多數(shù)有自己的中空玻璃線，為自己配套，多采用臥式線，要求工藝簡單，可以迅速搬運安裝。歐洲中空玻璃生產(chǎn)主要為立式線，為門窗廠家配套，所以采用雙道密封. 從使用范圍看，在美國，單道密封主要應用于溫帶地區(qū)。美國的中空玻璃檢測標準也比較寬松，使單道密封結構的中空玻璃能較容易通過檢測。歐洲比較慎重、且北歐溫度冬天較低，標準趨于一致。對策 鑒于單道密封的密封壽命較短，不能滿足人們對高檔次中空玻璃的需求，生產(chǎn)廠家為提高產(chǎn)品的密封壽命不得不拋棄單道密封采用雙道密封。在歐洲，人們從單道密封轉向暖邊雙道密封如熱塑間隔條（TPS）和超級間隔條的雙道密封。但北美，人們卻在探索研究開發(fā)一種全新的密封膠，使其既有常規(guī)熱融膠的生產(chǎn)方便的優(yōu)點和水氣滲透率低的優(yōu)點、又同時具有雙組份密封結構膠的優(yōu)點。在這樣一種邏輯思考下，美國的一些中空玻璃密封膠廠家于1995 年1996 年期間先后獨立地研究開發(fā)出了反應熱融膠，旨在解決普通單道密封帶來的密封失敗問題。根據(jù)美國 PPG 公司的定義，反應熱融膠是單組份、熱涂膠、濕氣化學固化密封膠。等同雙道密封包括兩方面的內容：即結構等同和經(jīng)濟等同。 結構等須要通過以下幾方面的檢測內容：密封壽命: 至少 85%的產(chǎn)品通過 CBA 檢測 CSTB原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763剪切試驗: 在高溫條件下通過 氬氣保有率:年最大泄漏率 1%立式存放 1 個月: 通過連續(xù)下落試驗 1 個月 (-2949#176;C): 通過 CSTB 氣候循環(huán)試驗: 通過獨立實驗室檢測報告經(jīng)濟等同等同于生產(chǎn)標準中空玻璃的雙道密封成本。自 80 年代以來，中空玻璃在中國經(jīng)歷了認識、發(fā)展、廣泛應用三個過程，80 年代中后期中空玻 璃開始引進中國，生產(chǎn)廠家比較少，多集中在國有企業(yè)生產(chǎn)，主要用于冷柜、鋁門窗行業(yè)，使用區(qū)域僅在東北、華北以及南方冷柜配套材料廠家，年使用量不足 100 萬 m2，90 年代以后，由于亞運工程的帶動，更重要的是國民經(jīng)濟高速發(fā)展，建筑節(jié)能的呼聲越來越高，加上鋁門窗幕墻行業(yè)超常規(guī)發(fā)展，使中空玻璃進了發(fā)展階段，同時也帶動了由制作中空玻璃用原材料的發(fā)展，原材料也基本上實現(xiàn)國產(chǎn)化。國產(chǎn)中空玻璃設備的生產(chǎn)研制也進入軌道，但主要自動化中空玻璃設備仍以國外進口為主， ，以單道密封居多，中空玻璃年使用量年為 200m2 左右，但以 100 萬 m2/年的速度遞增；90 年代后期隨著中空玻璃的優(yōu)越性越來越被人們認識、接受以及塑鋼門窗大發(fā)展的推動，中空玻璃進入廣泛應用階段，中空玻璃納入建筑節(jié)能標準體系以內，許多地方政府制定地方法規(guī)，要求建筑門窗必須使用中空玻璃，全國各地掀起了投資中空玻璃生產(chǎn)的熱潮中。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前制作中空玻璃的生產(chǎn)廠家不低于 1000家，國產(chǎn)、進口自動化生產(chǎn)線不低于 500 家，年生產(chǎn)量不低于 1000 萬 m2，據(jù)統(tǒng)計 2002 年中空玻璃使用量約為 2500 萬 m2，由于中空玻璃的大發(fā)展，中空玻璃制作工藝出現(xiàn)了多樣化，膠條式中空玻璃由于其投資少、工藝簡單，在中低檔中空玻璃市場逐漸占有 20%左右的市場。1.3 中空玻璃生產(chǎn)工藝簡介常用的中空玻璃是 5+9A+5 厚的，即總厚度是 19，目前國內市場上有兩種中空玻璃：1、槽鋁式中空玻璃：此種中空玻璃 80 年代引入，相對成熟些，但是加工工藝較復雜。它是用內灌有分子篩（干燥劑）的鋁條將兩塊玻璃隔開，在鋁條兩邊用丁基膠進行密封，而在外口則用聚硫密封膠進行外口封邊密封處理。這種中空玻璃用兩道膠來密閉中間空氣，密封效果好，是一種常用的且效果一直很好的中空玻璃。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 13041397632、膠條式中空玻璃：此種中空玻璃在國內剛剛起步，但是制造工藝簡單，因此應用范圍廣，推廣很快。它是近幾年開發(fā)出一種直接用橡膠條將兩層玻璃隔開的中空玻璃，在橡膠條中摻入了一定量的干燥劑，以起到干燥中間空氣的作用。次中玻璃由于不需要進行封邊處理，只需要對玻璃進行熱壓處理就能起到密封作用。 由于中空玻璃的隔熱、隔聲、防霜霧等性能是通過其內部一層密封的、干燥的空氣來實現(xiàn)的，因此中空玻璃密封膠是決定中空玻璃質量性能優(yōu)劣大案主要因素，目前，國內使用的中空玻璃密封膠主要有聚硫類、硅酮類以及丁基膠。中空玻璃的膠層厚度：單道密封膠層厚度為 10，雙道密封外層密封膠層厚度為 5-7（見圖 1） ，膠條密封膠層厚度為 8±2（見圖 2） ，特殊規(guī)格或有特殊要求的產(chǎn)品有供需雙方商定。（圖 1-1）槽鋁式中空玻璃 （圖 1-2）膠條式中空玻璃1-玻璃 1-玻璃2-干燥劑 2-膠條3-外層密封膠 3-鋁帶4-內層密封膠5-槽鋁間隔框由于兩種中空玻璃在工藝流程上有很多相似之處，現(xiàn)就他們的共同的工藝流程進行簡析。1、 玻璃切割下料：原片玻璃一般為無色浮法玻璃或其它彩色玻璃，遮陽玻璃、鋼化玻璃、夾層玻璃，厚度一般為 3-12MM，上述玻璃必須符合 GB11614原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763中一級品、優(yōu)等品的規(guī)定，經(jīng)檢驗合格后方可使用。玻璃切割可由手工或機器進行，但應保證合乎尺寸要求。在此工序過程中，操作人員應隨時注意玻璃表面不得有劃傷，內質均勻，不得有氣泡、夾渣等明顯缺陷。2、 玻璃清洗干燥：玻璃清洗一定要采用機器清洗法，因為人工清洗無法保證清洗質量。清洗前須檢驗玻璃無劃傷，為保證密封膠與玻璃的粘結性，最好使用去離子水。另外為保證水循環(huán)使用，節(jié)約水資源，可對水進行過濾，保證長期使用。清洗后的玻璃要通過光照檢驗，檢驗玻璃表面有無水珠、水漬及其它污漬，若有水珠、水漬及其它污漬，則需對機器運行速度、加熱溫度、風量、毛刷間隙進行調整，以達到清洗烘干的最佳效果，洗凈烘干后的玻璃應在1 小時之內組裝成中空玻璃，另外要保證玻璃與玻璃之間不要磨擦劃傷，最好有半成品玻璃儲存小車，把玻璃片與片之間隔開。3、 膠條式中空玻璃及鋁條式中空玻璃的組裝：膠條式中空玻璃組裝：（1） 對環(huán)境的要求：膠條式中空玻璃加工溫度冬季應在 10-20 度之間，夏季應在 20-30 度之間為宜。（2） 相對濕度的要求：因膠條式中空玻璃干燥劑呈粉末狀，與膠混合均勻后干燥劑發(fā)揮作用較慢，所以應保證膠條裝配區(qū)域相對濕度稍低。鋁條式中空玻璃組裝：（1） 對環(huán)境的要求：溫度也應在 10-30 度之間（2） 相對濕度的要求：此種中空玻璃對相對濕度的要求稍低一些，正常情況即可。但應注意的是，干燥劑應選擇正規(guī)廠家的合格產(chǎn)品，以保證干燥劑的有效使用。干燥劑開封后最好于二十四小時之內用完，因為聚硫膠的透氣性較大，密封性差，因此要采用雙道密封。用丁基膠作為第一道密封，起到阻隔氣體的作用。用聚硫膠作為第二道密封，主要作用是粘結作用，其次才是隔氣作用。實踐證明，單產(chǎn)密封的中空玻璃壽命只有 5 年左右，而雙道密封的中空玻璃壽命可長達 20 年甚至 40 年以上，因此，發(fā)展雙道密封中空玻璃是大勢所趨。4、玻璃壓片膠條式中空玻璃壓片要注意合片玻璃邊部要對齊，壓片時在后面預留小口，原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763讓干燥后的氣體從小口溢出，壓合后隨即封口。至此完成膠條式中空玻璃的加工。鋁條式中空玻璃，合片后鋁框外邊部和玻璃邊部應有 5-7MM 的距離，用于涂第二道密封膠，聚硫膠應均勻沿一側涂布，以防止氣泡，涂完后刮去玻璃表面殘余。至此完成鋁條式中空玻璃的加工。5、 中空玻璃的放置：中空玻璃的放置正確與否也會對中空玻璃的最終質量產(chǎn)生影響，無論是在生產(chǎn)還是在運輸或在工地存放首先堆垛架的設計要求要考慮到中空玻璃的特點，堆垛架要有一定的傾斜度。但底部平面與側部應始終保持 90 度，從而保證中空玻璃的兩片玻璃底邊能垂直地置放在堆垛架上。另外還要注意，玻璃底部不要沾上油漬，石灰及其它容劑，因為它們對中空玻璃的第二道密封膠都會產(chǎn)生不同程度的侵蝕作用，從而影響中空玻璃的密封性能。1.4 ProE 三維軟件介紹Pro/Engineer 操作軟件是美國參數(shù)技術公司（PTC)旗下的 CAD/CAM/CAE 一體化的三維軟件。Pro/Engineer 軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術的最早應用者，在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位，Pro/Engineer 作為當今世界機械 CAD/CAE/CAM 領域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣。是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE 軟件之一，特別是在國內產(chǎn)品設計領域占據(jù)重要位置。Pro/Engineer 操作軟件是美國參數(shù)技術公司（PTC)旗下的 CAD/CAM/CAE 一體化的三維軟件。Pro/Engineer 軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術的最早應用者，在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位，Pro/Engineer 作為當今世界機械 CAD/CAE/CAM 領域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣。是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE 軟件之一，特別是在國內產(chǎn)品設計領域占據(jù)重要位置。（一） Pro/EngineerPro/Engineer 是軟件包，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實體零件及組裝造型，三維上色，實體或線框造型，完整工程圖的產(chǎn)生及不同視圖展示（三維造型還可移動，放大或縮小和旋轉） 。Pro/Engineer 是一個功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同的設計專用功能來實現(xiàn)，其中包括：筋（Ribs） 、槽（Slots） 、倒角（Chamfers）和抽殼原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763（Shells）等，采用這種手段來建立形體，對于工程師來說是更自然，更直觀，無需采用復雜的幾何設計方式。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號式的賦予形體尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關系，任何一個參數(shù)改變，其也相關的特征也會自動修正。這種功能使得修改更為方便和可令設計優(yōu)化更趨完美。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機上或一些支持 Postscript 格式的彩色打印機。Pro/Engineer 還可輸出三維和二維圖形給予其他應用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這都是通過標準數(shù)據(jù)交換格式來實現(xiàn)，用戶更可配上 Pro/Engineer 軟件的其它模塊或自行利用 C 語言編程，以增強軟件的功能。它在單用戶環(huán)境下（沒有任何附加模塊）具有大部分的設計能力，組裝能力（運動分析、人機工程分析）和工程制圖能力（不包括 ANSI， ISO， DIN 或 JIS標準） ，并且支持符合工業(yè)標準的繪圖儀（HP，HPGL）和黑白及彩色打印機的二維和三維圖形輸出。Pro/Engineer 功能如下：1特征驅動（例如：凸臺、槽、倒角、腔、殼等） ；2參數(shù)化（參數(shù)=尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等） ；3通過零件的特征值之間，載荷/邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關系來進行設計。4支持大型、復雜組合件的設計（規(guī)則排列的系列組件，交替排列，Pro/PROGRAM 的各種能用零件設計的程序化方法等） 。5貫穿所有應用的完全相關性（任何一個地方的變動都將引起與之有關的每個地方變動） 。其它輔助模塊將進一步提高擴展 Pro/ENGINEER 的基本功能。（二）Pro/E 機構運動仿真工程師無需等待物理原型就能測試產(chǎn)品的動力行為。利用 Pro/ENGINEER 機構動力學仿真，您可以虛擬地仿真包含運動元件的系統(tǒng)中的作用力和加速度。而且，您可以綜合考慮諸如彈簧、電動機、摩擦力和重力等動力影響，相應地調整產(chǎn)品性能。改善檢驗和認證過程并最大程度地提高設計信心，而無需承受制造昂貴原型的負擔。與設計和分析工具完全集成，從而無需再花費時間、精力和金錢來處理數(shù)據(jù)轉換和關聯(lián)的錯誤。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763利用 Pro/E 機構仿真有以下優(yōu)點： 可以創(chuàng)建虛擬樣機在桌面計算機中進行測試，從而降低開發(fā)成本 模擬賽車懸架所受到的實際作用力。 能夠更快速和更早地將變更反映在產(chǎn)品中，并從桌面計算機測試中即時獲得結果。 通過縮短開發(fā)時間率先向市場推出更優(yōu)質的產(chǎn)品。 通過對產(chǎn)品壽命進行更準確的估計，從而可降低保修成本。 利用具體的動畫式生產(chǎn)指令進行裝配，可以避免代價高昂的制造錯誤。 通過利用從虛擬測試中所節(jié)省的時間來評估更多設計構思，從而可開發(fā)出更新穎的產(chǎn)品。 在易于學習、直觀明了的用戶界面中工作。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第二章 總體方案與動力設計2.1 中空玻璃打膠機方案設計針對 2X2m 中空玻璃密封金屬條尺寸設計中空玻璃打膠機自動翻轉機構。所設計的翻轉機構需要實現(xiàn)四個動作：一是金屬框被夾在翻轉盤上；二是翻轉盤 360 度實現(xiàn)四個翻轉動作，每次旋轉 90 度；三是翻轉一次后，需要實現(xiàn)翻轉盤升降一次；四是翻轉一次后，需要實現(xiàn)一次涂膠平移過程。2.1.1 金屬框被夾在翻轉盤上方案可以采用氣缸夾緊或者電磁吸住。采用氣缸夾緊使結構較復雜，采用電磁吸住的方法，結構較簡單，拆取方便，但是金屬框為鋁材，采用電磁吸附的方法不可行，只能采用氣缸夾緊的方法來實現(xiàn)金屬框被夾住。具體可按如下方案實施：用基本型氣缸和平行開閉型氣爪共同實現(xiàn)金屬框夾緊，伸縮，每一邊用兩組，一共八組氣爪夾緊，夾持在鋁框不涂膠的兩側，涂膠側需要把氣爪撤離，采用氣缸伸縮實現(xiàn)。 圖 2-1 金屬框夾持方案原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 13041397632.1.2 翻轉盤實現(xiàn)翻轉動作方案翻轉盤要實現(xiàn) 180 度旋轉，方案一是由普通電機帶動，通過齒輪傳動減速，再由槽輪間歇運動機構實現(xiàn)間歇旋轉。方案二是由步進電機做為原動機，通過蝸桿減速器減速，由控制電路控制步進電機精確旋轉，從而實現(xiàn) 90 度，180 度，270 度旋轉。通過步進電機控制，能實現(xiàn)精確定位，也可以實現(xiàn)正反轉，便于控制，如果采用方案一朝一個方向運動，氣缸上所連氣管會繞入軸上，因此，采用步進電機實現(xiàn)翻轉機構 180 度正反旋轉更為合理。2.1.3 翻轉盤升降動作實現(xiàn)翻轉盤升降，是直線運動，可以采用絲杠傳動，也可以采用氣缸傳動，也可以采用齒輪齒條傳動。用絲杠傳動結構簡單，生產(chǎn)制造方便，傳動距離長，在平移的時候用起來也更好，為保持統(tǒng)一性，采用絲杠傳動。圖 2-2 三種翻轉盤升降方案2.1.4 翻轉盤平移動作實現(xiàn)翻轉盤升降，是直線運動，可以采用絲杠傳動，也可以采用氣缸傳動，也可以采用齒輪齒條傳動。用絲杠傳動結構簡單，傳動的距離長，采用絲杠。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763綜上所述，擬定傳動方案如下：如圖所示，由氣爪夾緊機構，氣缸伸縮機構，步進電機翻轉機構，絲杠升降機構，絲杠平移機構組成。圖 2-3 總體方案原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第三章 絲杠螺母傳動設計3.1 滾珠絲杠的選擇設計方法1）絲杠傳動形式選擇絲杠螺母機構又稱螺旋傳動機構，它主要用來將旋轉運動變換為直線運動或將直線運動變?yōu)樾D運動。有以傳遞能量為主的（如螺旋壓力機、千斤頂?shù)龋?，也有以傳遞運動為主的（如工作臺的進給絲杠） ，還有調整零件之間相對位置的螺旋傳動機構等（如螺旋傳動機構） 。絲杠螺母機構有滑動摩擦機構和滾動摩擦機構，滑動絲杠螺母機構結構簡單，加工方便，制造成本底，具有自鎖功能，但其摩擦阻力矩大，傳動效率底（30%-40%） 。滾珠絲杠螺母機構雖然結構復雜，制造成本高，但其最大優(yōu)點是摩擦阻力矩小，傳動效率高（92%-98%）其具有螺旋槽的絲桿與螺母之間裝有中間傳動元件滾珠。絲杠與螺母相對運動的組合情況有四種基本形式：螺母固定絲杠轉動并移動；絲杠轉動螺母移動；螺母轉動絲杠移動；絲杠固定螺母移動并轉動。滾珠絲杠副是由絲杠、螺母、滾珠等零件組成的機械元件，其作用是將旋轉運動轉變?yōu)橹本€運動或將直線運動轉變?yōu)樾D運動，它是傳統(tǒng)滑動絲杠的進一步延伸發(fā)展。2）滾珠循環(huán)方式的選擇滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有內循環(huán)和外循環(huán)兩種。內循環(huán)方式的滾珠在循環(huán)過程中始終與絲杠表面保持接觸。內循環(huán)方式的優(yōu)點是滾珠循環(huán)的回路原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸也較小。其不足是反向器加工困難、裝配調整也不方便。外循環(huán)方式中的滾珠在循環(huán)反向時，離開絲杠螺紋滾道，在螺母體內或體外做循環(huán)運動。因為該絲杠用于焊接機器人工作站，其往復運動較頻繁，負載不大。內循環(huán)中的螺紋預緊螺母式滾珠絲杠結構簡單、工藝性好、容易制造，精度符合要求，所以選用此方式。3）精度等級的選擇根據(jù) JB/T3162.2-91 標準，對滾珠絲杠副的精度分成六個等級，即C，D，E，F(xiàn)，G，H 級。最高精度為 C 級，最低精度為 H 級；而JB/T3162.2-1991 為 1，2，3，4，5，7，10 共七個等級，最高為 1 級，最低為10 級。500 5001000100015001500200020002500250030003000350035004000400050005000600012 3,4,5 7,1016 1,2 3,4,57,1020 1,2 3,4,5 7,1025 1,2 3,4,5 7,1032 1,2 3,4,5 7,1040 1,2 3,4,5 7,1050 1,2 3,4 5 7,1063 1,2 3,4 5 7,1080 1,2 3,4 5 7,10100 1,2 3,4 5 7,104）間隙的調整與預緊方式選擇滾珠絲杠副在負載時，其滾珠與滾道面接觸點處將產(chǎn)生彈性變形。換向時，其軸向間隙會引起空回，這種空回是非連續(xù)的，既影響傳動精度，又影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在實際應用中，有五種調整預緊系統(tǒng)方法雙螺母墊片調整預緊式，雙螺母螺紋預緊式，雙螺母齒差調整預緊式，彈簧式自動調整預緊式，單螺母變位導程自頂緊式和單螺母滾珠過盈預緊式。雙螺母螺紋調整預緊式的特點是結構簡單剛度高、預緊可靠，使用中調整方便。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 13041397635）支撐方式選擇絲杠的軸承組合及軸承座以及其它剛性零件的連接不足，將嚴重軸承絲杠副的傳動精度和剛度。為了提高軸向剛度，常用以推力軸承為主的軸承組合來支承絲杠，當軸向載荷較小時，也可用角接觸球軸承來支承絲杠。支承方式有單推單推式，雙推-雙推式，雙推簡支式，雙推-自由式。如下圖：單推 - 單推雙推 - 雙推雙推 - 簡支雙推 - 自由其中雙推簡支式兩端可預拉伸安裝，預緊力小，軸承壽命較高，適用于中速傳動精度較高的長絲杠傳動系統(tǒng)。6）潤滑和密封方式的設計選擇滾珠絲杠副可用防塵密封圈或防護套密封來防止灰塵及雜質進入滾珠絲杠副，使用潤滑劑來提高其耐磨性及傳動效率，從而維護其傳動精度、延長其使用壽命。密封圈有接觸式和非接觸式兩種，將其裝在滾珠螺母的的兩端即可。接觸式密封圈用具有彈性的耐油橡膠或尼龍等材料制成，因此有接觸壓力并產(chǎn)生一定的摩擦力矩，但其防塵效果好。為使?jié)L珠絲杠副能充分發(fā)揮機能，在其工作狀態(tài)下，必須潤滑，潤滑方式主要有以下兩種：（1）脂潤滑：潤滑脂的給脂量一般是螺母內部空間容積的 1/3，部分滾珠絲杠副出廠時在螺母內部已加注 GB7324-94 2#鋰基潤滑脂； （2）油潤滑：潤滑油的給油量標準如表 16 所示，但是隨行程、潤滑油的種類、使用條件（熱抑制量）等的不同而有所變化。請注意使用。在這里選用潤滑油。潤滑油的給油量標準（間隔 3 分鐘） 軸 頸 (mm) 給油量 (cc)原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 130413976348 0.031014 0.051518 0.072025 0.102832 0.153640 0.254550 0.305563 0.4070100 0.50100160 0.603.1 升降絲杠副設計轉盤及執(zhí)行操作臂質量 ，升降臺質量 ，最快速度180QN3480QN，滑臺移動最大距離 ，軸向移動誤差小于等于max60/vsXLm，使用壽命 ，5.hT5絲杠副的工作載荷： 138041280XFN（1） 絲杠副的設計計算：滾動絲杠摩擦系數(shù)： 9.f滾動絲杠摩擦力： 80.7.2fXFfN設：讓滑臺在 0.1 秒內加速到 0.06 m/s由 atvt0即 .6.12/ms原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763牽引力： 80.6/94QFmaN總工作負載： 123.8.5147.fQx N設傳動效率： %92/1478./06.mFN軸向載荷計算公式： mAHFCK式中 -載荷系數(shù)，按下表查得，取 =1.1FK載荷性質 無沖擊平穩(wěn)轉動 一般運動有沖擊和振動運轉F11.2 1.21.5 1.52.5-硬度系數(shù)，按下表查得，取 =1.0HKHK滾道實際硬度 HRC 58 55 50 45 40H1.0 1.11 1.56 2.4 3.85-精度系數(shù)，按下表查得，取 =1.0AKAK精度系數(shù) C、D E、F G HA1.0 1.1 1.25 1.43求得載荷 1.0.16.7.3CFHAmKN（2）根據(jù)壽命條件計算額定動載荷 ，初選導程 ，可得aCmL5in/460*5/1/ rLVnm437.'hmCanF34105. 1723.6N（3）根據(jù)必須的額定動載荷 選擇絲杠副尺寸，由 查啟東市華森aC aC公司絲杠標準手冊得如下規(guī)格：考慮各種因素，初選 FEZD41053 內循環(huán)浮動式墊片預緊滾珠絲杠副，其中：原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 130413976320aCNNCoa406公稱直徑： md導程： L50螺旋角： '162)40/(arctn滾珠直徑： mDW.3圈數(shù)×列數(shù)：1×3螺紋滾道半徑： =0.52 =0.52×3.5= 1.82RWm偏心距： =0.707( - /2)=0.707×(1.82-3.5/2)=0.049e絲杠底徑： = +2 -2 = 40+2×0.049-2×1.82=36.46 1dm（4）穩(wěn)定性驗算：假設為雙推-簡支（F-S） ，因為絲杠較長，所以用壓桿穩(wěn)定來求臨界載荷 crF=crF2lEIa式中 -絲杠的彈性模量，對于鋼 =206GPa；E-絲杠危險截面的軸慣性轉矩，aI= = ；aI64d4641087.036. m-長度系數(shù)，兩端用鉸接時， =2/3；取絲杠長： =2.1l所以 = = =8.9×crF2lEIa962061.8710/34N故 S=2.53.3(參考下表)，絲杠是安全的不會48.915.60crm失穩(wěn)。臨界轉速 驗證：高速運轉時，需要驗算其是否會發(fā)生共振的最高轉速，crn原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763要求絲桿的最高轉速 。maxncr臨界轉速可按公式計算：=9910 =9910× 2843cr21ldfc23.970.641min/r =1440 ，所以不會發(fā)生共振。crnmaxin/r支撐方式有關系數(shù)雙推自由FO雙推簡支FS雙推雙推FF穩(wěn)定系數(shù)S 34 2.53.3 - 長度系數(shù) 2 2/3 - 臨界轉速系數(shù) cf1.875 3.927 4.730（5）剛度驗算：滾珠絲杠在工作負載 F(N)和轉矩 T(Nm)共同作用下引起每個導程的變形量 為mL0cGJTpEAF20式中 A-絲杠的截面積，A= ；214md-絲杠的極慣性矩， = ；CJCJ)(34-鋼的切變模量，對于鋼 =83.3GPa；-轉矩(Nm)， ,其中 為摩擦角，這里取T)tan(2mdFT，即025.tan048=1606.6× × 1.283Nm)tan(mdFT240)048'162tan(3按最不利的情況，即取 ，則原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763412120 64GdTpEFJTpEAFLc3 329229450.(50)1.8( ).142663.)8.6 37m絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導程誤差為203.7105.4Ll mp通常要求絲杠的導程誤差 應小于其傳動精度的 1/2，即20.21該絲杠的導程誤差 滿足上式要求，所以器剛度可滿足要求。L（6）效率驗算：滾珠絲杠副的傳動效率 為= 94.0)8'162tan(tap要求在 90%95%之間，所以該絲杠副能滿足使用要求。經(jīng)上述計算驗證，F(xiàn)NZD4105-3 各項性能指標均符合設計要求，可以選用。3.2 平移絲杠副設計轉盤及執(zhí)行操作臂質量 ，升降臺質量 ，下滑臺質量180QN3480QN最快速度 ，滑臺移動最大距離 ，軸向移2650QNmax6/vs25XLm動誤差小于等于 ，使用壽命 ，05.hT50絲杠副的工作載荷： 12386480193XFNN（1） 絲杠副的設計計算：滾動絲杠摩擦系數(shù)： 09.f滾動絲杠摩擦力： 13.0917.3fXFf N設：讓滑臺在 0.1 秒內加速到 0.06 m/s原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763由 atvt0即 .6.12/ms牽引力： 930.6/81.2QFaN總工作負載： 7357f設傳動效率： %2/135./0914.mFN軸向載荷計算公式： mAHFCK按上表查得，取 =1.1， =1.0， =1.0FK求得載荷 1.0.147.62.CHAmN（2）根據(jù)壽命條件計算額定動載荷 ，初選導程 ，可得aCmL5in/140rnm431067.'hmCaLF341058.2176.6N（3）根據(jù)必須的額定動載荷 選擇絲杠副尺寸，由 查啟東市華森aC aC公司絲杠標準手冊得如下規(guī)格：考慮各種因素，初選 FNZD40053 內循環(huán)浮動式墊片預緊滾珠絲杠副，其中：NCa130NCoa406公稱直徑： md導程： L50螺旋角： '162)40/(arctn滾珠直徑： mDW.3螺紋滾道半徑： =0.52 =0.52×3.5= 1.82RWm原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763偏心距： =0.707( - /2)=0.707×(1.82-3.5/2)=0.049eRWDm絲杠底徑： = +2 -2 = 40+2×0.049-2×1.82=36.461dme（4）穩(wěn)定性驗算：假設為雙推-簡支（F-S） ，因為絲杠較長，所以用壓桿穩(wěn)定來求臨界載荷 crF=crF2lEIa式中 -絲杠的彈性模量，對于鋼 =206GPa；E-絲杠危險截面的軸慣性轉矩，aI= = ；aI64d4641087.036. m-長度系數(shù)，兩端用鉸接時， =2/3；取絲杠長： =2.7l所以 = = =5.44×crF2lEIa2697.3/108106410N故 S=2.53.3(參考上表)，絲杠是安全的5.398.145mcr不會失穩(wěn)。臨界轉速 驗證：高速運轉時，需要驗算其是否會發(fā)生共振的最高轉速，crn要求絲桿的最高轉速 。maxcrn臨界轉速可按公式計算：=9910 =9910× 1719.8crn21ldfc27.30649.min/r =1440 ，所以不會發(fā)生共振。crmaxin/r（5）剛度驗算：滾珠絲杠在工作負載 F(N)和轉矩 T(Nm)共同作用下引起每個導程的變形量 為L0原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763cGJTpEAFL20式中 A-絲杠的截面積，A= ；214md-絲杠的極慣性矩， = ；CJCJ)(34-鋼的切變模量，對于鋼 =83.3GPa；-轉矩(Nm)， ,其中 為摩擦角，這里取T)tan(2mdFT，即025.tan048=209.46× × 0.189Nm)tan(mdFT2)048'162tan(03按最不利的情況，即取 ，則mF412120 64GdTpEJpEALc)0364.1.83).(89)503.261.395( 222m490絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導程誤差為203.491025.48Ll mp通常要求絲杠的導程誤差 應小于其傳動精度的 1/2，即m0.21該絲杠的導程誤差 滿足上式要求，所以器剛度可滿足要求。L（6）效率驗算：滾珠絲杠副的傳動效率 為= 94.0)8'162tan(tap要求在 90%95%之間，所以該絲杠副能滿足使用要求。經(jīng)上述計算驗證，F(xiàn)NZD 4005-3 各項性能指標均符合設計要求，可以選用。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第四章 伸縮氣缸與氣爪的選型4.1 氣缸氣爪選擇方法1）類型的選擇根據(jù)工作要求和條件，正確選擇氣缸的類型。要求氣缸到達行程終端無沖擊現(xiàn)象和撞擊噪聲應選擇緩沖氣缸；要求重量輕，應選輕型缸；要求安裝空間窄且行程短，可選薄型缸；有橫向負載，可選帶導桿氣缸；要求制動精度高，應選鎖緊氣缸；不允許活塞桿旋轉，可選具有桿不回轉功能氣缸；高溫環(huán)境下需選用耐熱缸；在有腐蝕環(huán)境下，需選用耐腐蝕氣缸。在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需要活塞桿伸出端安裝防塵罩。要求無污染時需要選用無給油或無油潤滑氣缸等。2）安裝形式 根據(jù)安裝位置、使用目的等因素決定。在一般情況下，采用固定式氣缸。在需要隨工作機構連續(xù)回轉時（如車床、磨床等），應選用回轉氣缸。在要求活塞桿除直線運動外，還需作圓弧擺動時，則選用軸銷式氣缸。有特殊要求時，應選擇相應的特殊氣缸。3）作用力的大小即缸徑的選擇。根據(jù)負載力的大小來確定氣缸輸出的推力和拉力。一般均按外載荷理論平衡條件所需氣缸作用力，根據(jù)不同速度選擇不同的負載率，使氣缸輸出力稍有余量。缸徑過小，輸出力不夠，但缸徑過大，使設備笨重，成本提高，又增加耗氣量，浪費能源。在夾具設計時，應盡量采用擴力機構，以減小氣缸的外形尺寸。4）活塞行程與使用的場合和機構的行程有關，但一般不選滿行程，防止活塞和缸蓋相碰。如用于夾緊機構等，應按計算所需的行程增加 1020的余量。5）活塞的運動速度主要取決于氣缸輸入壓縮空氣流量、氣缸進排氣口大小及導管內徑的大小。要求高速運動應取大值。氣缸運動速度一般為 50800/s。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763對高速運動氣缸，應選擇大內徑的進氣管道；對于負載有變化的情況，為了得到緩慢而平穩(wěn)的運動速度，可選用帶節(jié)流裝置或氣液阻尼缸，則較易實現(xiàn)速度控制。選用節(jié)流閥控制氣缸速度需注意：水平安裝的氣缸推動負載時，推薦用排氣節(jié)流調速；垂直安裝的氣缸舉升負載時，推薦用進氣節(jié)流調速；要求行程末端運動平穩(wěn)避免沖擊時，應選用帶緩沖裝置的氣缸。4.2 伸縮氣缸選型伸縮氣缸運動參數(shù)氣缸所承受重力2Kg伸縮行程 250m伸縮速度 1/s最大加速度 1m/s2 1）所要克服的摩擦阻力f=2Kg 10 0.17=3.4N2）氣缸的直徑本氣缸主要帶動移動板伸縮，氣缸必須克服涂膠滾刷阻力和活塞桿工作時的總阻力，其公式為: 214zDPFfF式中: - 活塞桿上的推力， N1F1ma- 滾刷阻力，Nt- 氣缸工作時的總阻力，Nz- 氣缸工作壓力，PaP在設計中，必須考慮負載率 的影響，則:214tzDpF由以上分析得氣缸的直徑:原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 130413976314()ztFDp代入有關數(shù)據(jù)，可得所以: 14()ztpn64(21053.4).8()m查亞德客氣缸手冊，選擇TCM系列三軸氣缸TCM20x250S,a其缸徑為25mm，行程為250mm.圖 4-1 伸縮氣缸活塞桿直徑 校核，按公式15dm)4/(21dF有: .0)/4(F其中， MPa2則: 0.5(13.4)/(12)d16滿足實際設計要求。4.2 氣爪選型氣爪運動參數(shù)氣爪夾緊金屬框所需推力115N 2）氣缸的直徑在設計中，必須考慮負載率 的影響，則:24DpF原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763由以上分析得氣缸的直徑: 4FDp代入有關數(shù)據(jù)，可得所以: D4Fpn615012()m查亞德客氣缸手冊，選擇TCM系列三軸氣缸FHZ20,a其缸徑為20mm，圖 4-2 氣動手指