電子行業(yè)自動模擬焊接設(shè)備設(shè)計(DOC53頁).doc

自動模擬焊接設(shè)備設(shè)計自動模擬焊接設(shè)備設(shè)計 目目 錄錄 工學(xué)院工學(xué)院 自動模擬焊接設(shè)備設(shè)計 呂敏 軸套塑料模具設(shè)計 屈斌 閥體蠟?zāi)Ｄ＞咴O(shè)計 林瑞永 微機控制超低速運動下降桿設(shè)計 孫國浩 基于遺傳算法的車間調(diào)度方法 黃頌志 虛擬企業(yè)的作業(yè)模型構(gòu)建及其業(yè)務(wù)流程設(shè)計 陳 局 電腦的造型設(shè)計 毛盈歡 工業(yè)電熨斗的造型設(shè)計 張麗娜 彈性板中的表面波分析 潘俏俏 自動模擬焊接設(shè)備設(shè)計自動模擬焊接設(shè)備設(shè)計 作者 呂敏作者 呂敏 指導(dǎo)教師 周嶸指導(dǎo)教師 周嶸 摘要 摘要 本論文是對畢業(yè)設(shè)計 自動模擬焊接設(shè)備設(shè)計所采用的方案以及所使用的硬件 軟件技術(shù)和所能達到的效果的描 述 自動模擬焊接設(shè)備在動力上采用氣動的方式 接近開關(guān)提供反饋信號 采用可編程控制器 PLC 實現(xiàn)總的控制 自動模擬 焊接設(shè)備能實現(xiàn)手動送料 自動分配焊接機焊接 然后機械手自動地將已加工完畢的工件運走的一系列連續(xù)的動作 自動模 擬焊接設(shè)備是一套教學(xué)設(shè)備 能幫助學(xué)生學(xué)習(xí)氣動技術(shù) 學(xué)習(xí)可編程控制器 PLC 的使用及傳感技術(shù) 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 可編程控制器 氣動技術(shù) 接近開關(guān) 1 緒 緒 論論 隨著時代的進步 社會的發(fā)展 氣動技術(shù)和可編程控制器在工業(yè)上的運用越來越廣泛 作為機械專 業(yè)的學(xué)生 學(xué)習(xí)氣動知識和可編程控制知識是必須的 但我們?nèi)鄙賹烧呓M合在一起使用 形成一個完 整的系統(tǒng)的學(xué)習(xí) 自動模擬焊接設(shè)備是一套教學(xué)設(shè)備 將氣動知識與可編程控制知識綜合起來 有助于 學(xué)習(xí)氣動技術(shù)和可編程控制的相關(guān)知識 自動模擬焊接設(shè)備的原理及方法亦能適用于實際生產(chǎn)的系統(tǒng) 它能提高生產(chǎn)效率 而且由于驅(qū)動采用氣動方式 故幾乎不對環(huán)境造成污染 因此對于實際生產(chǎn)也有很 大的意義 2 方案設(shè)計 方案設(shè)計 2 1 硬件部分硬件部分 自動模擬焊接設(shè)備是一個完整的系統(tǒng) 包含了動力 執(zhí)行 檢測 控制等部分 由不同的元件來實 現(xiàn)各個部分的功能 達到預(yù)期的效果 2 1 1 動力機構(gòu)動力機構(gòu) 動力機構(gòu)采動氣動的方式 從貯氣罐中出來的壓縮空氣經(jīng)過適當(dāng)?shù)拈y的控制 就可滿足壓強 方向 流量的要求 從而驅(qū)動各個執(zhí)行元件完成規(guī)定的動作 雖然動力機構(gòu)亦可采取伺服電機的形式 但在自 動模擬焊接設(shè)備中 由于要實現(xiàn)的動作很多 而且這些動作之間又具有相對獨立性 需要多個伺服電機 才能完成規(guī)定的動作 并且要完成規(guī)定的動作 還必須經(jīng)過減速箱體等的設(shè)計制造 才能將伺服電機提 供的運動形式轉(zhuǎn)化為自動模擬焊接設(shè)備所需要的運動形式 這些都會大大地增加自動模擬焊接設(shè)備的繁 瑣性 故動力機構(gòu)采用氣動的方式 而不采用伺服電機的形式 2 1 2 執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu) 執(zhí)行機構(gòu)采用不同型號的氣缸 加以組合來完成規(guī)定的動作 由于動力機構(gòu)是采用氣動的方式 故 執(zhí)行機構(gòu)采用氣缸還完成規(guī)定的動作 達到設(shè)計的要求是最直接的選擇 氣缸價格低 便于安裝 結(jié)構(gòu) 簡單 可靠 不僅能完成直線運動 還能完成旋轉(zhuǎn)運動和側(cè)轉(zhuǎn) 擺動 運動 而且 氣缸根據(jù)尺寸和有 效行程不同 又有各種形式的氣缸 可供選擇的范圍很大 自動模擬焊接設(shè)備中有工件的輸送的系統(tǒng) 即將加工完的工件從一端運到另一端 這一輸送過程中 包括工件的抓取 提升 移動 旋轉(zhuǎn)這一系列的動作 工作的抓取選擇氣動手指作為機械手來完成 當(dāng) 然 抓取的動作亦可由吸盤來完成 但吸盤對工件表面的粗糙度要求較高 而且吸盤亦不及采用機械手 來實現(xiàn)抓取動作的直觀性 故選用氣動手指來完成抓取動作 而沒有選取吸盤來完成抓取動作 提升動 作可以選取頂推氣缸來完成 移動動作可由無桿氣缸來完成 旋轉(zhuǎn)動作可由旋轉(zhuǎn)氣缸來完成 但這些氣 缸都是獨立的個體 得用塑膠板 螺釘?shù)炔牧蠈⑦@些獨立的元件組合起來 使之成為一個完整的整體 進而完成各項動作 2 1 3 檢測機構(gòu)檢測機構(gòu) 檢測機構(gòu)主要用來檢測工件的位置和無桿氣缸的移動情況 并將檢測到的信號傳送給可編程控制器 由控制機構(gòu)對信號進行處理 因此要求檢測機構(gòu)要有精確的檢測能力和快速傳遞信號的能力 同時對檢 測機構(gòu)形狀 結(jié)構(gòu) 尺寸都有要求 在自動模擬焊接設(shè)備中 要使其適合于自動模擬焊接設(shè)備 能發(fā)揮 其功能 同時不能使自動模擬焊接設(shè)備看起來很突兀 因此 選擇接近開關(guān)作為自動模擬焊接設(shè)備的檢 測機構(gòu) 2 1 4 控制機構(gòu)控制機構(gòu) 控制機構(gòu)采用小型的可編程控制器 可編程控制器不僅具有很高的可靠性 而且編程方便 易于使 用 軟件方面可編程控制器采用與實際電路接線圖非常接近的梯形圖 易懂易編 硬件方面只用螺絲刀 即可進行全部接線工作 雖然采用單片機亦能完成所要求的工作 但單片機需要自己設(shè)計在可編程控制器中已有的一些安全 性電路 而且需要自己根據(jù)需要焊接電路 故單片機的可靠性遠不及可編程控制器 此外 單片機語言 比較復(fù)雜難懂 完成相同一個動作 單片機的語言要比可編程控制器的繁瑣的多 同時 要把單片機語 言寫入單片機內(nèi) 需要專門的軟硬件 要比可編程控制麻煩的多 故控制機構(gòu)采用可編程控制器 而不 采用單片機 2 2 軟件部分軟件部分 由于控制機構(gòu)采用小型的可編程控制器 因此必須采用適合于所選擇型號的可編程控制器的編程語 言 在自動模擬焊接設(shè)備中 采用與實際電路接線圖非常接近的梯形圖 用梯形圖編程 語言顯得精簡 梯形圖語言的易懂易編對于初學(xué)者來說是很有幫助的 有助于看懂程序 有助于對可編程控制由淺入深 的學(xué)習(xí) 此外 不像單片機一樣 要將程序?qū)懭雴纹瑱C 需特定的程序?qū)懭氲挠曹浖?在可編程控制中 在相應(yīng)的編程環(huán)境中將程序編寫完成后 直接可寫入可編程控制中 進行調(diào)試 運行 這樣就顯得可編 程控制器的編程相當(dāng)直接 方便 另一方面 由于可編程控制器自身的硬件和由制造者編制的系統(tǒng)監(jiān)控 程序的優(yōu)越性能的關(guān)系 使得用戶程序在運行時很穩(wěn)定 可靠 3 硬件技術(shù) 硬件技術(shù) 3 1 氣動元件的選擇氣動元件的選擇 動力機構(gòu)采用氣動的方式 空氣經(jīng)壓縮機壓縮進入貯氣罐內(nèi) 貯氣罐內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)過壓縮空氣調(diào) 理裝置后進入輸送管道 然后再通過各種形式的閥 才能最終進入氣缸 推動活塞運動 3 1 1 氣缸的選擇氣缸的選擇 在自動模擬焊接設(shè)備中 需要由氣缸來完成的動作有模擬焊接 待加工工件的分配 將待加工工件 送入工作點 將已加工完畢的工件推離工作點 已加工完工件抓取 提升 移動 旋轉(zhuǎn) 需選擇合適的 氣缸就能完成所有的這些動作 在自動模擬焊接設(shè)備中 使用了三個型號為 CDJ2B10 25 B 的有桿氣缸 兩個用來完成模擬焊接 的動作 一個作為檔桿來完成待加工工件的分配工作 兩個型號為 CDJ2B10 50 B 的有桿氣缸分別作 為送料桿和推料桿來完成將待加工工件送入第二加工點和將加工完畢的工件推離第一加工點的動作 一 個型號為 CDJ2B10 75 B 的有桿氣缸作為推料桿來完成將加工完畢的工件推離第二加工點的動作 一 個型號為 CDJ2B10 125 B 的有桿氣缸作為主送料桿來完成將待加工工件送入第一加工點和送入分料點 的動作 在加工完工件的輸送過程中 選擇型號為 ORV16 150 11W 的無桿氣缸來完成移動 選擇型號 為 SDA25 10 的頂推氣缸來完成提升動作 選擇型號為 CRQBW10 180 的旋轉(zhuǎn)氣缸完成旋轉(zhuǎn)運動 選擇 型號為 MHZ 10N 的氣動手指作為機械手來完成工件的抓取 釋放動作 3 1 2 氣閥的選擇氣閥的選擇 閥的種類很多 在自動模擬焊接設(shè)備中 閥要根據(jù)所接收的輸入信號決定氣流所取路徑 控制氣流 的通過 切斷 或流動方向 閥的輸入信號由可編程控制器輸出 因此決定使用電磁控制和彈簧復(fù)位的 閥 在自動模擬焊接設(shè)備中使用十個型號為 4V210 08 的兩位五通既可電磁控制也可手動控制的閥來實 現(xiàn)對七個有桿氣桿 頂推氣缸 旋轉(zhuǎn)氣缸和氣動手指的控制 選擇型號為 4V230C 08 的三住五通既可電 磁控制也可手動控制的閥來實現(xiàn)對無桿氣缸的控制 使無桿氣缸不僅能停在左極限和右極限 亦能停在 行程中和任何一個位置 為了控制進入氣缸的壓縮空氣的流量的大小 使活塞桿運動速度達到自動模擬焊接設(shè)備所要求的 選擇在氣缸的一端安裝單向節(jié)流閥或節(jié)流閥 3 2 接近開關(guān)的選擇接近開關(guān)的選擇和按鈕的安裝和按鈕的安裝 可編程控制器的輸入信號由接近開關(guān)和按鈕產(chǎn)生 在自動模擬焊接設(shè)備中 檢測機構(gòu)需要檢測是否 有工件待加工 是否有工件加工完需運離 還有頂推氣缸是否有動作 無桿氣缸處于何位置 檢測工作 臺部分工件位置的接近開關(guān)由于工作臺和氣缸安裝位置及工件移動情況的原因 需將其安裝在工作臺的 背面才能較好的工作 也使整個工作臺看起來比較美觀 故這些接近開關(guān)需要有較大的檢測距離 最后 選用五個型號為 LJ18A3 8 Z BX 的螺紋式的接近開關(guān) 其實際檢測距離為 4mm 檢測頂推氣缸是否有動 作及無桿氣缸位移位置的接近開關(guān)只需采用一般的檢測距離較短的接近開關(guān) 在自動模擬焊接設(shè)備中 選擇了四個型號為 LJ177 5Z NKS 的接近開關(guān)來滿足這些檢測需要 這些接近開關(guān)的檢測距離為 1 5mm 可編程控制器的輸入信號除了接近開關(guān)所產(chǎn)生的檢測信號外 還包括開始 急停 停止三個信號 這些通過三個按鈕來實現(xiàn) 3 3 可編程控制器的選擇可編程控制器的選擇 可編程控制器選用三菱的型號為 FX1N 40MR 001 的小型可編程控制器 可編程控制器接收檢測機 構(gòu)和按鈕發(fā)出的信號 然后對這些信號進行處理 再將產(chǎn)生的結(jié)果信號輸出給控制閥的電磁線包 用于 驅(qū)動氣缸 在所選用的可編程控制器中 有 24 個輸入節(jié)點和 16 個輸出節(jié)點 在自動模擬焊接設(shè)備中 需要 12 個輸入節(jié)點和 12 個輸出節(jié)點 為了安裝的方便 選用了 X000 X001 X002 X003 X004 X005 X006 X007 X010 X011 X013 X014 這 12 個輸入節(jié)點 選用 了 Y004 Y005 Y006 Y007 Y010 Y011 Y012 Y013 Y014 Y015 Y016 Y017 這 12 個輸出節(jié)點 在接輸出時 要將其中的 COM3 COM4 COM5 這三個節(jié)點聯(lián)接在一起 電磁線包與可編程控制器都與交流 220V 的電源相連 接近開關(guān)的工作電壓為 10 36V 由可編程控制器提供的電壓為 24V 的電源 在進行可 編程控制器的接線工作時 只需一把螺絲刀就可完成所有的接線工作 相當(dāng)方便簡單 4 軟件技術(shù) 軟件技術(shù) 4 1 焊接部分的程序焊接部分的程序 當(dāng)接近開關(guān)檢測到有工件待加工時 可編程控制器就會得到相應(yīng)的輸入信號 X002 進行處理后 產(chǎn) 生輸出信號 Y014 使負責(zé)主送料的氣缸動作 在檔桿沒有落下的情況下 主送料桿會將待加工工件送入 第一加工點 反之 主送料桿將工件送到工件分配處就返回 當(dāng)工件一離開等待位置 X002 就處于斷開 狀態(tài) 工件一進入分配處 位于分配處的接近開關(guān)就產(chǎn)生一個檢測信號傳送到可編程控制器中使 X003 處于 接通狀態(tài) 經(jīng)過短暫的延時 可編程控制器輸出一個信號 Y015 使副送料桿動作 將待加工工件送入第 二工作點并返回 當(dāng)待加工工件進入第一加工點 位于第一加工點接近開關(guān)就產(chǎn)生一個檢測信號傳送到可編程控制器 中 可編程控制器接收到輸入信號 X000 進行處理后輸出兩個信號 Y011 Y010 使檔桿落下 模擬焊接 開始 同理 工件進入第二工作點 可編程控制器接收到輸入信號 X001 進行處理后輸出信號 Y012 使 位于第二工作點的模擬焊接的氣缸動作 兩個工作點的模擬焊接動作各持續(xù) 10 秒鐘 使用延時程序來完 成 當(dāng)兩個工作點都處于模擬焊接狀態(tài)時 即使接近開關(guān)檢測到有工件待加工 送料桿也不動作 一直 到兩個工作點中至少有一個處于不工作狀態(tài) 主送料才會動作 當(dāng)?shù)谝还ぷ鼽c的工件加工完成后 可編程控制器就會斷開 Y010 并經(jīng)過 1 秒的延時后 發(fā)出一輸出 信號 Y012 使負責(zé)將加工完工件推離第一工作點的氣缸動作 當(dāng)主推料桿返回后 可編程控制器就會斷 開使檔桿落下的信號 使主送料桿能夠?qū)⒐ろ樌腿氲谝还ぷ鼽c 同理 當(dāng)?shù)诙ぷ鼽c的工件加工完成 可編程控制器斷開 Y012 并經(jīng)過 1 秒的延時時間 產(chǎn)生一輸 出信號 Y013 使副推料桿動作 將已加工完畢的工件推離第二工作點 4 2 運輸過程的程序運輸過程的程序 當(dāng)工件加工完畢 推料桿會將工件推到同一個位置 然后 再將其運離 當(dāng)工件進入這一固定位置時 位于這一位置的接近開關(guān)就有一個檢測信號 可編程控制器接收輸入 信號 X007 并進行處理 這時機械手位于無桿氣缸行程的中位 即 X010 處于接通位置 并且用于測頂推 氣缸有無提升動作的接近開關(guān)亦有檢測信號 即 X011 處于接通狀態(tài) 可編程控制器先產(chǎn)生一個輸出信號 Y004 使機械手打開 接著經(jīng)過一個短暫的延時時間 產(chǎn)生一個輸出信號 Y005 使無桿氣缸向右移動 無桿氣缸移動后 X010 處于斷開狀態(tài) 當(dāng)無桿氣缸向右移動到一定位置后 位于右極限的接近開關(guān)產(chǎn)生 檢測信號 X014 當(dāng)可編程控制器接收到這一信號后就會立即發(fā)出指令使無桿氣缸停止 無桿氣缸停止后 經(jīng)過一個短暫的延時時間 可編程控制器就會斷開 Y004 使機械手收縮 完成工 件的抓取動作 接著經(jīng)過一個短暫的延時時間 可編程控制器產(chǎn)生一個輸出信號 Y007 使頂推氣缸完成 工件的提升動作 工件一提升 可編程控制器的輸入輸入信號 X011 就呈斷開狀態(tài) 再經(jīng)過一個短暫的延 時時間 可編程控制器就產(chǎn)生一個輸出信號 Y006 使無桿氣桿帶著頂推氣缸 旋轉(zhuǎn)氣缸 機械手和工件 一起向左運動 無桿氣缸向左運動 可編程控制器的輸入 X014 呈斷開狀態(tài) 一直運動到中位 位于中位的接近開關(guān) 產(chǎn)生一個檢測信號并送入可編程控制器中 可編程控制器接收到這一信號后 就立即斷開 Y006 使機械 手等位于中位 然后可編程控制器產(chǎn)生一個輸出信號 Y017 使旋轉(zhuǎn)氣缸完成機械手和工件的旋轉(zhuǎn)動作 接著經(jīng)過一個短暫的延時 可編程控制器接通 Y006 使無桿氣桿帶著頂推氣缸 旋轉(zhuǎn)氣缸 機械手和工 件一起繼續(xù)向左運動 一直到位于左極限的接近開關(guān)檢測到信號為止 位于左極限的接近開關(guān)與可編程 控制器的輸入 X013 相連 可編程控制器接收到這一信號后 就會產(chǎn)生輸出信號 Y004 使機械手打開 完 成工件釋放的動作 工件釋放后 再經(jīng)過一個短暫的延時時間 可編程控制器發(fā)出一個輸出信號 Y005 使無桿氣桿帶著 頂推氣缸 旋轉(zhuǎn)氣缸 機械手和工件一起向右運動 運動到中位時 位于中位的接近開關(guān)產(chǎn)生一個輸入 信號 X010 可編程控制器接收這一信號后 使無桿氣缸停止動作 接著可編程控制器斷開輸出信號 Y007 Y017 使頂推氣缸和旋轉(zhuǎn)氣缸不再動作 回到初始狀態(tài) 這時檢測頂推動作的接近開關(guān)就會產(chǎn)生 一個輸入信號 Y011 若檢測機構(gòu)檢測到有工件等運離 那么自動模擬焊接設(shè)備將繼續(xù)進行運輸動作 4 3 其它部分的程序其它部分的程序 要使整個自動模擬焊接設(shè)備順利的運行 還需要一些程序?qū)⑷齻€按鈕的作用與程序聯(lián)系起來 焊接 部分的程序和運輸過程的程序也得連接起來 當(dāng)輸入信號 X007 呈現(xiàn)接通狀態(tài)時 即使兩個工作點有工件加工完待推離 負責(zé)推料的氣缸也不動 作 一直到 X007 斷開時 才動作 只有當(dāng)開始按鈕按下后 各種動作才進行 否則 即使有工件待加工 自動模擬焊接設(shè)備也不運行 同理 按下停止按鈕后 自動模擬焊接設(shè)備亦一再運行 按下急停按鈕后 加工動作停止 再按下開始 按鈕 繼續(xù)正常運行 此外 按下開始按鈕后 若頂推氣缸 機械手等不在中位 那么將進行一個回復(fù)動作 使頂推氣缸 機械手等位于中位 第五章第五章 結(jié)論和展望結(jié)論和展望 在自動模擬焊接設(shè)備中 由壓縮空氣提供動力 經(jīng)過各種閥的調(diào)節(jié)控制作用 使執(zhí)行機構(gòu)能將各種 動作比較漂亮的完成 加上可編程控制器總的控制作用 使自動模擬焊接設(shè)備能完成手動送料 自動分 配焊接機焊接 加工完畢后自動運離的一系列動作 這一自動模擬焊接設(shè)備中 還存在一些不足之處 第一 壓縮空氣從貯氣罐內(nèi)出來到達氣缸推動活 塞前要經(jīng)過管道 閥 這一過程中很容量存在著漏氣情況 一個螺釘沒擰緊或一個接口沒擰緊 就會出 現(xiàn)漏氣情況 第二 存在著較大的噪音 應(yīng)采用消聲器將其減弱 自動模擬焊接設(shè)備作為一套教學(xué)設(shè)備 對學(xué)習(xí)氣動技術(shù)和可編程控制的相關(guān)知識很有幫助 通過對 其從部分動作到整體動作的編程練習(xí) 可基本掌握可編程控制器的基本編程方法及能編寫一些簡單實用 的程序 自動模擬焊接設(shè)備還具有實際應(yīng)用價值 采用其工作原理和方法能用于實際生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計中 有助于提高生產(chǎn)效率 而且對環(huán)境造成的污染非常小 因此該設(shè)備存在著實際推廣的價值 參考文獻 1 彭侃 鐘肇新 可編程控制器原理及應(yīng)用 華南理工大學(xué)出版 2002 年 1 月第 2 版 2 譚建榮 張樹有 圖學(xué)基礎(chǔ)教程 高等教育出版社 1999 年 10 月第 1 版 3 邵明 謝存禧 機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計 機械工業(yè)出版社 1999 年 10 月第 1 版 4 鄭堤 唐可洪 機電一體化設(shè)計基礎(chǔ) 機械工業(yè)出版社 2004 年 1 月第 1 版 5 帕 克羅斯 氣動技術(shù) 中國上海同濟大學(xué)出版社 1990 年 8 月 6 王丹利 可編程序控制器原理及應(yīng)用 西安 西北工業(yè)大學(xué)出版社 1997 7 鄭洪生 氣壓傳動及控制 北京 機械工業(yè)出版社 1987 8 何存興 張鐵華 液壓傳動與氣壓傳動 武漢 華中理工大學(xué)出版社 1998 9 鐘肇新 彭侃編譯 可編程序控制器原理及應(yīng)用 武漢 華中理工大學(xué)出版社 1991 10 chneider Ditmar Otto voo Guericke Pneumatic TIPS No 87 1994 FESTO Pneumatic Esslingen 11 FESTO FIS No 46 1998 Tron X An Electropneumatic Human Being 541 H Tnguyen Servopneumatischen Zylinderantrieb user Positioneranfgaben J 1984 6 軸套塑料模具設(shè)計軸套塑料模具設(shè)計 作者 屈斌作者 屈斌 指導(dǎo)老師 李紅林指導(dǎo)老師 李紅林 摘要 本文是基于 Pro Engineer 進行塑料注射模具設(shè)計 使用 Pro Engineer 軟件設(shè)計出塑件三維實體 然后使用 Pro E 中的模 具模塊生成模具的凸模板和凹模板三維實體圖 接著將凸 凹模板轉(zhuǎn)換到 AutoCAD 中生成二維圖 并進行尺寸標(biāo)注 再通過 考慮其他因素選擇注射機和設(shè)計出導(dǎo)柱 頂桿等其他零件 最終設(shè)計出一副完整的塑料注射模具 主要進行的設(shè)計過程包括 塑料制品原料的選擇 分型面的設(shè)計 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 脫模機構(gòu)的設(shè)計 模架 的選擇 注塑機的選擇 關(guān)鍵詞 Pro Engineer ABS 分型面 脫模機構(gòu) 模具冷卻系統(tǒng) 標(biāo)準(zhǔn)模架 在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中 60 90 的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具加工 模具工業(yè)已經(jīng)成為工業(yè)的基礎(chǔ) 許多新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)在很大程度上都依賴于模具生產(chǎn) 特別是汽車 輕工 電子 航空等行業(yè)尤為 突出 塑料成型是生產(chǎn)塑料制件最常用的制造方法 采用這種方法既可以生產(chǎn)小巧的電子器件和醫(yī)療用 品 也可以生產(chǎn)大型的汽車配件或建筑構(gòu)件 在家電行業(yè) 汽車工業(yè) 機械工業(yè)等都有廣泛應(yīng)用 且生 產(chǎn)的制件具有精度高 復(fù)雜度高 一致性好 生產(chǎn)率高和消耗低的特點 有很大的市場需求和良好的發(fā) 展前景 本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)就是基于 Pro E 進行塑料成型生產(chǎn)中的注射成型模具設(shè)計 1 1 注射模設(shè)計流程簡介注射模設(shè)計流程簡介 通過明確制品的幾何形狀和使用要求 計算制品的體積 重量及確定成型總體方案明確注射成型機 的型號和規(guī)格 檢查制品的工藝性 以確定制品的各個細小部分均符合注射成型的工藝條件 確定以上 參數(shù)后其設(shè)計流程為 第二章第二章 塑料成型的介紹及設(shè)計方法塑料成型的介紹及設(shè)計方法 塑料其成型方法采用注塑成型法 即將受熱融化的原料由高壓射入模腔 經(jīng)冷卻固化后 得到成形 品的方法 該方法適用于形狀復(fù)雜部件的批量生產(chǎn) 是重要的加工方法之一 有效地利用這個成型方法 的關(guān)鍵在于模具 第三章第三章 塑料的工藝性能塑料的工藝性能 塑件在常溫下是玻璃態(tài) 若加熱則變?yōu)楦邚棏B(tài) 進而變?yōu)檎沉鲬B(tài) 從而使其具有優(yōu)良的 可塑性 可以用許多高生產(chǎn)率的成型方法來制造產(chǎn)品 這樣就可節(jié)約原材料 節(jié)省工時 簡 化工藝過程 且對工人技術(shù)要求低 易于組織大批量生產(chǎn) 本次的畢業(yè)設(shè)計所涉及到的原料 為熱塑性塑料 而該種塑料所具有的工藝性能又包括 收縮率 流動性 結(jié)晶性 吸濕性等 幾個方面的內(nèi)容 第四章第四章 塑料選擇及性能分析塑料選擇及性能分析 通過以上的分析和比較 最終選擇了塑件原料為 ABS 其相關(guān)參數(shù)如下 第五章第五章 分型面的確定及型腔數(shù)目的確定分型面的確定及型腔數(shù)目的確定 通過實體測繪 并在 Pro Engineer 中造型 確定成型零件的實體模型 并合理布局型腔數(shù)目并選擇 成型零件的分型面 在選擇型腔數(shù)目上考慮到設(shè)計要求 采用一模兩件 在分型面的設(shè)計上要考慮 要 便于脫模 保證成型零件的質(zhì)量和表面質(zhì)量 要使成型零件便于加工同時要有利于排氣和防止溢料 第六章第六章 澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(tǒng)設(shè)計 澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注塑機噴嘴進入模具開始到型腔為止所流經(jīng)的通道 它的作用是將熔體平 穩(wěn)地引入模具型腔 并在填充和固化定型過程中 將型腔內(nèi)氣體順利排出 且將壓力傳遞到型腔各個部 位 以獲得組織致密 外形清晰 表面光潔和尺寸穩(wěn)定的塑件 因此 澆注系統(tǒng)設(shè)計的正確與否直接關(guān) 系到注射成型的效率和塑件質(zhì)量 而澆注系統(tǒng)的設(shè)計又包括主澆道 分澆道和澆口的設(shè)計 第七章第七章 冷卻系統(tǒng)設(shè)計冷卻系統(tǒng)設(shè)計 熱塑性塑料在注射成型后 必須對模具進行有效的冷卻 使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具 以便 使塑件可靠冷卻定型并可迅速脫模 提高塑件定模質(zhì)量和生產(chǎn)效率 冷卻介質(zhì)有冷卻水和壓縮空氣 現(xiàn) 在普遍用的是冷卻水 因為水的熱容量大 傳熱系數(shù)大 成本低且低于室溫的水也容易取得 用水冷卻 在模具型腔周圍或型腔內(nèi)開設(shè)冷卻水通道 利用循環(huán)水將熱量帶走 維持恒溫 初步估計冷卻水道的直 徑不會很大 一般的直徑已經(jīng)足夠了 為了簡便起見 冷卻水道的直徑采用國標(biāo)中的 5 通過試模 若 直徑小了 再對冷卻水道的直徑進行擴大 第八章第八章 脫模機構(gòu)設(shè)計脫模機構(gòu)設(shè)計 由于頂出機構(gòu)的動作是通過裝在注塑機合模機構(gòu)上的頂桿來驅(qū)動的 所以設(shè)計模具時 應(yīng)盡量使塑 件留在動模上 同時要保證塑件不因頂出而變形或損壞 保證塑件良好的外觀頂出機構(gòu)應(yīng)工作可靠 動 作靈活 制造方便 更換容易 且本身具有足夠的強度和剛度 本次畢業(yè)設(shè)計根據(jù)成型產(chǎn)品的要求選用頂桿頂出機構(gòu) 選擇的截面形狀為圓形 優(yōu)點是它加工 更 換都很方便 脫模效果好等 為避免塑件變形 頂桿的位置選在脫模阻力大及塑件剛度較大的地方 第九章第九章 模架的選擇模架的選擇 為了滿足實際生產(chǎn)的需要和提高生產(chǎn)效率 縮短制造周期 標(biāo)準(zhǔn)模架成為首選 本次畢業(yè)設(shè)計通過 使用 Pro e 中的模具專家系統(tǒng)通過參照實際設(shè)計的模型選擇適合本次畢業(yè)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)模架 其相關(guān)參數(shù)如 下 其尺寸為其尺寸為 mm 規(guī)格 BO L250 250 寬度 BO250 長度L 250 模板 厚度A B50 20 寬度 B1300 定模 H125 座板 動模 厚 度 H225 寬度 B348 墊塊 厚度 C75 支撐板 H320 推板 H220 推板固定板 厚度 h115 厚度 h220 推板 寬度 B2150 導(dǎo)柱 d12 導(dǎo)套 d118 復(fù)位桿 直 徑 d210 六角螺釘 d36 M10 內(nèi)六角螺釘 d44 M10 b1194 b2200 b3110 b4130 中心距 L1192 L2108 L3200 L4230 最后通過對選定的模架中型腔凹模的強度 支撐板的強度 推板的強度進行強度的校核 進過合理 的計算 所選用模具中的凹模 支撐板及推板的強度均滿足強度要求 達到使用標(biāo)準(zhǔn) 主要參考文獻主要參考文獻 1 唐志王編著 塑料擠塑模與注射模優(yōu)化設(shè)計 北京機械工業(yè)出社 2000 2 許發(fā)樾主編 實用模具設(shè)計與制造手冊 北京機械工業(yè)出版社 2001 3 宜凱得科技 張祥杰 黃圣杰編著 Pro E 模具設(shè)計 中國鐵道出版社 2004 4 林清安編著 Pro ENGINEER 2 0 模具設(shè)計 第一版 清華大學(xué)出版社 2004 5 錢榮冕 陳格編 機械制造工藝學(xué) M 福建科學(xué)技術(shù)出版社 1988 6 屈華昌主編 塑料成型工藝與模具設(shè)計 北京 機械工業(yè)出版社 2000 7 楊峰編著 Pro Engineer wildfire 模具設(shè)計 北京 人民郵電出版社 2004 8 德 K Stoeckhert G Mennig 編 模具制造手冊 化學(xué)工業(yè)出版社 2003 閥體蠟?zāi)Ｄ＞咴O(shè)計閥體蠟?zāi)Ｄ＞咴O(shè)計 作者 林瑞永作者 林瑞永 指導(dǎo)教師 趙恒義指導(dǎo)教師 趙恒義 寧波大學(xué) 工學(xué)院 浙江 寧波 315211 摘要摘要 熔模鑄造又稱為失蠟鑄造 它的產(chǎn)品精密 復(fù)雜 接近于零件最后形狀 可不加工或很少加工就直接使用 是一 種近凈形成形的先進工藝 本論文表述了一個三通閥體的蠟?zāi)Ｄ＞咴O(shè)計過程 先從零件的結(jié)構(gòu)分析開始 確定鑄件的分模面 再設(shè)計型體和型芯和整個模具其他部分 包括其上下模的聯(lián)接 定位和型芯組裝等 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 模具 熔模鑄造 閥體 型芯 型體 1 1引引 言言 現(xiàn)代產(chǎn)品生產(chǎn)中 模具由于其加工效率高 互換性好 節(jié)約原材料 所以得到了很廣泛的應(yīng)用 在 現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中 模具工業(yè)已經(jīng)成為工業(yè)的基礎(chǔ) 成為國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ) 世界上許多國家 特別 是一些工業(yè)發(fā)達國家都非常重視模具技術(shù)的開發(fā) 大力發(fā)展模具工業(yè) 積極采用先進技術(shù)和設(shè)備 提高 模具制造水平 已經(jīng)取得了顯著的經(jīng)濟效益 近幾十年來 熔模鑄造有了很大的發(fā)展 其在工業(yè)生產(chǎn)中 占著越來越重要的角色 而蠟?zāi)Ｄ＞咴谌勰ｈT造中有重要作用 為此 本文選擇蠟?zāi)Ｄ＞咴O(shè)計作為設(shè)計 題目 閥體是常用的一種零件 設(shè)計其蠟?zāi)Ｄ＞哂休^大的實際意義 本畢業(yè)設(shè)計將采用 PRO E 1 與 AutoCAD 相結(jié)合來做 先分析閥體的結(jié)構(gòu) 用 PRO E 畫出立體圖 做模具設(shè)計 再在 AutoCAD 中進行修整 2 2 熔熔 模模 鑄鑄 件件 2 12 1 鑄件結(jié)構(gòu)分析鑄件結(jié)構(gòu)分析 鑄件結(jié)構(gòu)是否合理 對鑄件質(zhì)量 生產(chǎn)工藝的可行性和簡易性以及生產(chǎn)成本等影響很大 熔模鑄件 的結(jié)構(gòu)工藝性是指 從熔模鑄造生產(chǎn)工藝角度出發(fā) 對零件結(jié)構(gòu)提出的要求 也就是在滿足工作要求的前 提下 希望零件結(jié)構(gòu)能兼顧到熔模鑄造的工藝特點 使之盡量與熔模鑄造的工藝要求相吻合 本設(shè)計的閥體是個三通閥體 見圖 1 在內(nèi)腔下端 有個 M52 的螺紋孔 從 FTMJ14 01 設(shè)計圖紙上 我 們可以發(fā)現(xiàn)整個鑄件的最小壁厚為 8mm 在整個鑄件 圖圖 1 鑄件成品立體圖 中 沒有工藝?yán)呓Y(jié)構(gòu)和鑄孔鑄槽結(jié)構(gòu) 在圖 1 左側(cè)有兩個小凸臺 其是為了兩個螺紋孔加工而增加的 熔模鑄件的內(nèi)腔螺紋孔 因為有配合要求的 故采用機械加工成形 鑄件上所有的通孔和螺紋孔也都是 由機加工得到的 而非直接鑄造出來 這大大降低了鑄件鑄造難度 2 2 鑄件工藝設(shè)計鑄件工藝設(shè)計 熔模鑄件的螺紋孔鑄造易產(chǎn)生變形 精度較低 但且有配合要求 故采用應(yīng)機械加工成形且留較大的 加工余量 本鑄件最大高度為 185mm 我們可以查出熔模鑄件加工余量 在 180 260 之間的加工余量為 2mm 2 考慮到各加工因素 將鑄件各配合面的加工余量設(shè)為 3mm 其余的加工余量為 2mm 如圖 2 所示 2 3 綜合線收縮率綜合線收縮率 K 的確定的確定 在熔模鑄造中影響鑄件總收縮率的因素有三個方面 即合金 收縮率 模料收縮 型殼的膨脹和變形 曾有人將這三方面的影 響分別考慮 然后疊加并用下式表示 3 321 KKKK 式中 K 總收縮率 K1 合金的收縮率 K2 模料的收縮率 K1 型殼的膨脹和變形 但是 實踐證明這種計算方法不全面 因為這三方面的因素都首先與鑄件結(jié)構(gòu)有關(guān) 同時它們之間 也相互制約 而且每個因素都受具體的工藝操作過程的影響 當(dāng)壓型和模料確定后 他們還取決于壓注 工藝參數(shù)以及取模后的環(huán)境和處置情況等 4 在本閥體設(shè)計中 采用低溫模料 涂料為水玻璃硅石粉 多層型殼 對于本鑄件 由于其最小壁厚 為 8mm 而其它大部分的壁厚都要大于 10mm 故選用鑄件壁厚大于 10 20mm 的線收縮率 選定蠟?zāi)Ｊ?縮為 1 鑄鋼的收縮為 2 3 在設(shè)計中 型體內(nèi)腔所有尺寸都要進行收縮補償 其補償量為 其中 a 補償量 L 內(nèi)腔尺寸 在設(shè)計過程中 為求計算簡便 將補償01 1 02 1 la 量進行簡化計算 其結(jié)果與上式結(jié)構(gòu)并沒有多大區(qū)別 03 1 la 2 4 模料選擇模料選擇 制造熔模的材料稱為模料 為了得到優(yōu)質(zhì)的熔模 必須要選擇合適的模料 由于熔模鑄造的工序較多 因 此對模料性能的要求也是多方面的 制模材料在以下幾 個方面要滿足一定的要求 熔點 熱穩(wěn)定性 流動性 收縮率 強度 焊接性 涂掛性和灰分 3 石蠟 硬脂酸模料的性能隨著石蠟及硬脂酸配比 不同而變化 提高石蠟含量 可使模料的強度增加 并 能防止產(chǎn)生裂紋 但模料的熱穩(wěn)定性降低 如果提高硬 脂酸含量 則模料的流動性 涂掛性及熱穩(wěn)定性均有所 提高 但降低模料的強度 除模料配比外 石蠟熔點亦 影響石蠟 硬脂酸模料的性能 在石蠟 硬脂酸模料中 添加少量的蜂蠟 地蠟及松香等 能改善模料的某些性 能 本設(shè)計采用 1 1 的石蠟 硬脂酸模料 3 3 模模 具具 壓壓 型型 設(shè)設(shè) 計計 3 1 壓型選擇壓型選擇 壓型是用來制造易熔模的重要工藝裝備 壓型型腔的尺寸精度和表面粗糙度直接影響易熔模的尺寸 精度和表面粗糙度 壓型的結(jié)構(gòu)會對易熔模的生產(chǎn)效率和壓型制造成本產(chǎn)生影響 壓型的設(shè)計和制造是 熔模鑄造向少切削和無切削發(fā)展的重要環(huán)節(jié) 必需給予充分的重視 圖圖 2 鑄件的工藝圖 細剖面都是待加工余量 表表 1 石蠟 硬脂酸模料 1 1 的性能 檢 測 項 目單 位性 能 指 標(biāo) 熔 點 50 51 熱穩(wěn)定性 31 收縮率 自由澆注 2 05 抗拉強度公斤 厘米 2 12 75 流 動 性毫 米110 2 表面硬度毫 米2 2 涂 掛 性毫 米0 59 焊 接 性公斤 厘米 2 6 5 灰 分 0 09 壓型要滿足以下要求 2 1 保證制出的熔模能達到要求的尺寸精度和表面粗糙度 2 裝拆方便 輕巧 耐用 便于起模 3 壓型各個零件均應(yīng)加工方便 經(jīng)濟 合理 4 小件一型多腔以提高熔模生 產(chǎn)率 常用壓型可分為四大類 機械加工壓型 鑄造壓型 塑料壓型及塑料鍍銅壓型和石膏壓型 5 本閥 體的生產(chǎn)批量很大 但在尺寸精度要求上不高 相比較采用機械加工壓型相對的要好一些 所有的型芯 和型體都采用鋁合金制造 3 2 分模面確定分模面確定 分型面是指壓型型體之間的界面 選擇不同的分型面會導(dǎo)致壓型結(jié)構(gòu)不同 并直接影響到壓型加工的 方便程度 使用性以及易熔模的生產(chǎn)率 因此分型面選擇是壓型設(shè)計的關(guān)鍵問題之一 通過對閥體鑄件 的分析 我們可以輕易確定分型面 而圖 2 就是以分型面剖掉的截面圖形 設(shè)置這個分型面 觀察圖 1 我們可以發(fā)現(xiàn)上下型體的內(nèi)腔是對稱的 在型體和型芯設(shè)計加工中就會大大地提高效率 3 3 型體設(shè)計型體設(shè)計 3 3 1 型體外形與壁厚型體外形與壁厚 在保證強度和剛度的前提下 為了減輕重量 便 于操作 壓型壁厚盡量可能小 一般為 8 12mm 3 更薄的可達 5 毫米 厚大的鑄件 壓型厚度也可達 15 20mm 大鑄件壓型用鋁合金鑄造成箱體結(jié)構(gòu) 小鑄件壓型用機械加工切削 也要盡量做到外形仿形 于內(nèi)腔 切掉多余金屬以減輕重量 在本設(shè)計中 型體壁厚選擇 10mm 且上下型體 的尺寸都比較的大 型體采用鑄造出來后再對內(nèi)腔進 行機加工 型體的壁厚盡量保持一致 保證易熔模在 冷卻過程中保持一致的冷卻速度 降低因型體壁厚的 影響而使熔模各部導(dǎo)熱的不同出現(xiàn)不同的收縮率 從 而使熔模的精度更精確 由圖 3 和圖 4 可見型體的壁 厚和外形 3 3 2 型體定位型體定位 上下型體之間的定位面一般需要 設(shè)置兩個以上定位銷才能限制其自由 度 但過多的定位銷會引起過定位 定位銷之間的間距越大 定位精度越 高 在本設(shè)計中 采用 M10 的定位銷 其一在中心線上 另一個在其的右下方 距離兩側(cè)邊緣分別為 25mm 和 20mm 具體的請見設(shè)計圖 FTMJ14 07 兩型 體與圓柱銷的配合原則是 上型體與圓柱銷采用間隙配合 下型體與圓柱銷采 用過盈配合 本設(shè)計中上型體與圓柱銷采用 H8 f7 的配合 6 下型體與圓柱銷 采用H8 s7 的配合 6 3 3 3 型型體鎖緊體鎖緊 型體鎖緊機構(gòu)是為了在壓蠟前 將壓型所有組成塊牢固的鎖緊成一體 保 證壓蠟時不漲開 不錯位 不跑蠟 型體鎖緊有固定式和活動式兩種 其中中 最常見的活節(jié)螺栓鎖緊 圖圖 3 上型體立體圖 圖圖 5 活節(jié)螺栓 鎖緊機構(gòu) 圖圖 4 下型體剖面圖 2 3 5 4 1 6 7 本設(shè)計中采用碟形螺母活節(jié)螺栓鎖緊 選擇 M8 的活節(jié)螺栓和碟形螺母 2 活節(jié)螺栓的長度為 132mm 螺紋長度為 22mm 圖 5 為設(shè)計圖中的活節(jié)螺栓鎖緊圖 在整個模具中共有四副此鎖緊機構(gòu) 采 用直徑為 6mm 的圓柱銷 將活節(jié)螺栓固定在型體上 其中圓柱銷與凸耳的配合采用過盈配合 H7 s6 6 3 3 4 型體工藝?yán)咴O(shè)計型體工藝?yán)咴O(shè)計 由于型體比較大 由鑄造出來后再進行內(nèi)腔加工 因而有必要對型體進行簡單的鑄造工藝設(shè)計 首 先一點要保證型體壁厚 這是考慮到提高熔模尺寸精度 其次 由于型腔比較的深 有必要進行工藝?yán)?設(shè)置 否則在型體的生產(chǎn)過程中 容易產(chǎn)生裂紋 變形等缺陷 在本設(shè)計中 我們在小型體的兩個法蘭盤處采用了加強肋 并在型腔外側(cè)采用了十字防變形肋 加強肋 2 防變形肋 2 式中的為肋設(shè)置處的鑄件2 7 0 6 0 21 mm 8 2 21 厚度 在設(shè)計中 均為 10mm 所以取加強肋的厚度為 6mm 而防變形肋的厚度也取為 6mm 21 3 4 型芯設(shè)計型芯設(shè)計 3 4 1 型芯類別型芯類別 構(gòu)成熔模內(nèi)部形狀的構(gòu)件叫做型芯 熔模在冷卻過程中收縮時 會把型芯緊緊的抱住 因此開型前 要首先將型芯拔出 為了拔芯方便 型芯上均作出手柄部分 型芯可分為金屬型芯 尿素型芯 陶瓷型 芯和石英玻璃型芯 2 本設(shè)計采用金屬型芯 3 4 2 型芯分塊方案型芯分塊方案 型芯的分塊在以下三種情況下 采用 1 為了改善加工工藝性而 分塊 此種分塊應(yīng)用很多 2 由 于型芯抽取困難而分塊 如本設(shè)計 中的閥體就是采用七塊分塊 3 有深腔的型芯 在抽取時 端部往 往形成負壓 熔模在該處形成凹陷 或破裂 因而必須將型芯分塊 本閥體是三通結(jié)構(gòu) 不可能從單邊就可直接將型芯取出 整個閥體抽芯比較困難 這屬于第二種型 芯分塊情況 型芯的具體分塊方案如圖 6 首先 可以將孔直徑為 40mm 的那一端的型芯直接分成一塊 剩余型芯再分成分割成如圖 7 的軸和圓環(huán) 再將圓環(huán)切割成五份 型芯都將從直徑為 70 4mm 的孔那端 拔出 這種設(shè)計方案在取模的時候 圓環(huán)的五塊型芯在兩邊都可同時施力 使其更易與熔模的脫離 3 4 3 型芯定位和結(jié)構(gòu)確定型芯定位和結(jié)構(gòu)確定 型芯在壓型中必須有確定的位 置 并且在壓蠟過程中不得松動移 位 首先是 7 型芯 其在軸方向上 圖圖 8 1 至 6 型芯組合裝配圖 圖圖 6 型芯分塊組合的圖 圖圖 7 1 型芯 由銷釘來定位的 通過銷釘將型芯和上下型體的位置固定住 多出來的 32mm 是抽芯的把柄 其銷釘與 型芯及上型體的配合都為間隙配合 配合關(guān)系 H8 f8 與下型體的配合為過盈配合 配合關(guān)系 H8 k8 同 時 為防止在壓蠟的過程中 7 型芯受力軸向偏轉(zhuǎn) 故需加工出一段直徑為 20mm 的軸與 6 2 裝配 如圖 6 所示 2 至 6 型芯都固定在 1 型芯上 如圖 8 所示 在左側(cè) 2 至 6 型芯被圓螺母所擰緊 在右 側(cè) 其是鑲嵌在 1 型芯的圓環(huán)槽里面 1 至 6 型芯組成一個整體 其由右側(cè)的銷釘孔定位在型體上 銷 釘?shù)难b配關(guān)系跟 7 型芯跟型體的裝配關(guān)系一樣 右側(cè)設(shè)計 50mm 的短軸 當(dāng)作把手使用 另外 設(shè)計 2 至 6 型芯時 多出一段距離 以便抽取型芯 1 至 6 型芯都將從型體大孔端抽出 1 型芯與 2 6 型芯 在圓柱面上的配合面選在最大的軸徑上 1 型芯其它段的軸徑依次縮小 2mm 的直徑 防止發(fā)生裝配過定 位 在端面上裝配定位選在 1 型芯的圓環(huán)端面上 1 型芯其它的端面依次縮小 1mm 同時在 1 型芯上圓 環(huán)上留一段 3mm 寬 3mm 高 長為 5mm 的凸塊 相應(yīng)的在 5 型芯上加工出相應(yīng)的槽 使其裝配在一起 阻止了各型芯的圓周轉(zhuǎn)動 其中 5 型芯的兩側(cè)邊有 8 度的斜度 以方便其在取模時徑向的移動 3 4 4 抽芯次序抽芯次序 對于手工操作的壓型 為了使其結(jié)構(gòu)簡單 操作輕便 好維修 往往不設(shè)置取模機構(gòu) 本設(shè)計的取 模次序為 先是擰開圓螺母 再拔掉型芯與型體之間的固定銷 其次取出 1 與 7 型芯 再去掉兩個型體 之間的定位銷 然后將 5 型芯往徑向移動 抽出 5 型芯 之后依次取出 4 3 2 6 型芯 3 6 型 芯如圖 9 如圖 10 所示 3 5 注蠟孔設(shè)計注蠟孔設(shè)計 熔模鑄造中 注蠟孔的位置對蠟?zāi)Ｙ|(zhì)量有極大影響 在本設(shè)計中 由于兩個 法蘭盤在整個閥體的對角上 且其在型體中的深度都是相同的 不管將注蠟孔放 置在任一個法蘭盤的外側(cè)面上 則另一個法蘭盤的填充性能都較差 在蠟?zāi)Ｉ先?易出現(xiàn)缺陷 而將孔放置在 110110 方體的外側(cè)面的中間部分 能兼顧到兩側(cè) 的法蘭盤 圖 11 是注蠟孔的示意圖 4結(jié)論與展望結(jié)論與展望 通過本次畢業(yè)設(shè)計 讓我感觸最深的是要做好設(shè)計需有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度 堅韌的毅力 在本次設(shè)計中 經(jīng)常發(fā)生因一個因素沒有考慮到而重新設(shè)計的情況 浪費了很多時間 這就需要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度 全面地 認(rèn)真考慮每一個因素的影響 同時 對于達不到要求的設(shè)計 要反復(fù)修改 直到滿足設(shè)計要求 這就要 求有堅韌的毅力 對于模具設(shè)計和模具制作 我之前是一無所知 經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計 我學(xué)到了很多東西 至少讓我 了解了我國熔模鑄造目前的發(fā)展?fàn)顩r 讓我明白了熔模設(shè)計的基本過程和要注意的工藝問題 在整個設(shè) 計過程中 我將機械制造設(shè)計 Pro E 三維制圖以及 CAD 二維制圖等知識有效統(tǒng)一起來 從中學(xué)到了許 多新的知識和能力 但是在這過程中也發(fā)現(xiàn)了很多不足 特別是對于基礎(chǔ)知識的掌握力不夠 使得在做 設(shè)計的過程中走了不少彎路 不過 通過此次畢業(yè)設(shè)計 使我對模具設(shè)計知識及其相關(guān)的知識有了更深 入了解和掌握 分析問題 解決問題和獨立工作的能力有了較大的提高 對于大學(xué)里學(xué)過的知識也有了 一個比較全面和系統(tǒng)的回顧 在感受學(xué)業(yè)不精的同時也讓我收益非淺 參參 考考 文文 獻獻 圖 10 6 型芯圖 9 3 型芯 圖 11 注蠟孔 1 張沛頎 裴建昌 黃圣杰編著 Pro ENGINEER 200 高級攻略 北京 人民郵電出版社 2002 2 中國鑄造協(xié)會編 熔模鑄造手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2000 10 3 上海交通大學(xué) 浙江大學(xué)和內(nèi)蒙古工學(xué)院主編 熔模精密制造 國防工業(yè)出版社 1981 12 4 佟天夫 陳冰 姜不居編著 熔模鑄造工藝 北京 機械工業(yè)出版社 1991 11 5 中國機械工程學(xué)會鑄造專業(yè)學(xué)會編 鑄造手冊北京 機械工業(yè)出版社 1990 5 6 甘永立主編 幾何量公差與檢測 上海 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 2001 4 7 陳志剛主編 塑料模具設(shè)計 北京 機械工業(yè)出版社 2002 1 8 譚建榮 張樹有 陸國棟 施岳定編 圖學(xué)基礎(chǔ)教程 北京 高等教育出版社 1999 10 9 李發(fā)致編著 模具先進制造技術(shù) 北京 機械工業(yè)出版社 2003 10 王樹勛 蘇樹珊主編 模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊 廣州 華南理工大學(xué)出版社 2003 11 ICI Investment Casting Handbook USA ICI 1997 微機控制超低速運動下降桿設(shè)計微機控制超低速運動下降桿設(shè)計 作者 孫國浩作者 孫國浩 指導(dǎo)教師 鄭堤指導(dǎo)教師 鄭堤 寧波大學(xué) 工學(xué)院 浙江 寧波 315211 摘要摘要 本設(shè)計主要介紹了超低速運動下降桿的設(shè)計 用于單晶生長 設(shè)計包括機械設(shè)計和控制設(shè)計兩大塊 在機械設(shè)計中 本文主要說明了機械結(jié)構(gòu)的方案選擇和設(shè)計計算 在控制部分中 文章重點闡述了單片機的外圍電路開發(fā) 電機的控制電路 設(shè)計和電源設(shè)計三大部分 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 低速 機械結(jié)構(gòu) 單片機 電路 1 1 引引 言言 為滿足晶體生長而設(shè)計出超低速下降機構(gòu) 本設(shè)計適用于下降法生長晶體 設(shè)計主要滿足下降過程 中的精度和速度變化的要求 目前 下降法晶體生長的機構(gòu)大多是要人工操作來實現(xiàn)速度的改變 并且 速度的變化范圍很小 本次設(shè)計采用單片機控制步進電機來實現(xiàn)下降速度的變化 設(shè)計的速度變化范圍 廣 精度高 使晶體生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動控制 操作簡單 大大提高了生產(chǎn)效率 并且本設(shè)計采用的零部 件加工和采購成本底 能夠降低小型企業(yè)生產(chǎn)成本投入 2 2結(jié)構(gòu)設(shè)計 總裝圖參見附錄二 結(jié)構(gòu)設(shè)計 總裝圖參見附錄二 2 12 1 結(jié)構(gòu)方案的比較與選擇結(jié)構(gòu)方案的比較與選擇 設(shè)計要求的速度變化范圍為 0 5 100mm 24h 變化范圍比較大 因此下降采用步進電機驅(qū)動 步進 電機相對于普通電動機能夠滿足大范圍速度變化的要求 同時轉(zhuǎn)速控制簡單 精度高 由于速度變化范 圍比較大同時速度非常低 因此設(shè)計要求的傳動比非常大 通過計算 傳動比在 30000 左右 對于一般 的減速機構(gòu)達到這樣大的減速比比較困難 采用諧波減速器可以實現(xiàn)單級減速比在 2000 左右 這樣可以 使結(jié)構(gòu)緊湊 傳動機構(gòu)的體積大大減小 上升部分由于沒有精度和速度要求 可以選用單相交流電動機 以節(jié)約設(shè)計成本 設(shè)計方案如下 方案比較 由于運動速度要求比較低 并且范圍比較大 所以設(shè)計需要很大的減速比 在一級減速 中選用諧波減速器并采用步進電機驅(qū)動 名稱 編號 參考圖傳動比特點 絲杠 蝸桿式 方案一 圖 a 蝸桿 10 40 最大可 達到 80 諧波減速器 可達到 2000 蝸輪與蝸桿嚙合 潤滑方便 一般用于速度 小于 4 5m s 的情況下 滑動絲杠自鎖性能 好 V 帶傳動工作平穩(wěn) 允許線速度不超過 25m s 齒條 齒輪式 方案二 圖 b 圓柱齒輪 一般小于 5 最大為 8 諧波減 速器可達到 2000 齒輪可以做成直齒和斜齒 直齒用于低速或 輕載荷的傳動傳動 齒條傳動不能自鎖 齒條 錐齒輪式 方案三 圖 c 圓錐齒輪 一般為 3 最大為 5 諧波減速 器可達到 2000 圓錐齒輪 用于輸入軸和輸出軸線相交的傳 動 齒條傳動不能自鎖 從以上傳動方案可知 方案一 設(shè)計較為合理 蝸桿傳動比較大能適合設(shè)計需要的低速要求 并且結(jié)構(gòu)緊湊 傳動平穩(wěn) 雖然傳動效率不高 但仍然可以滿足設(shè)計的小功率要求 并且滑動絲杠有很好的自鎖性能 能夠保證設(shè) 計的精度要求 由于電機尺寸比較大 因此設(shè)計采用 帶傳動將電機固定在下方 方案二 由于采用齒輪傳動來達到減速要求 其減速比不如方案一中的蝸桿傳動 并且齒條不能自 鎖對于設(shè)計精度會產(chǎn)生影響 方案三 由于錐齒輪加工比較困難 一般用于改變軸的方向時使用 在此設(shè)計中沒有改變的要求 綜上所述 選用方案一作為傳動方案 2 22 2 零件設(shè)計與選用零件設(shè)計與選用 2 2 12 2 1 電機選用電機選用 交流電機驅(qū)動 交流電機驅(qū)動 載荷 F 1500N 速度初定 810 3m s 因載荷平穩(wěn) 電動機額定功率 Ped略大于 Pd即可 通過計算得 Pd 85 7 W 選用電動機的額定功率 Ped為 90