車床自動(dòng)送料系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

PAGEPAGE10/20車床自動(dòng)送料系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案蓋面最廣一種數(shù)控機(jī)床。數(shù)控車床可分為臥式和立式兩大類。臥式車床又有水平導(dǎo)軌和傾斜導(dǎo)軌為普遍。數(shù)控車床本身有效解決了對(duì)于復(fù)雜車削零件自動(dòng)加工問題，但是現(xiàn)在我影響到產(chǎn)品品質(zhì)和交貨期。（一）數(shù)控車床現(xiàn)今發(fā)展迅速，隨著中國國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)日益優(yōu)化，在中低端市場已經(jīng)基本取代了日德系（如：三菱、發(fā)那科、西門子等）床制造技術(shù)現(xiàn)今已經(jīng)行成規(guī)?；⑴炕a(chǎn)。對(duì)于大型機(jī)床配套自動(dòng)化設(shè)備，由開始國外引進(jìn)變?yōu)橄蘸笞灾餮袃r(jià)格偏高，并未得到很好推廣。針對(duì)中小型機(jī)床所加工中小型批量產(chǎn)品所采用數(shù)控車床，專門設(shè)計(jì)一款心原則。1/13（二）市場調(diào)研使用行業(yè)市場狀況1201434.020100.9201476.720106.92銷售量也逐年走低。(20142015.01.05201320142.917.83.4%.2013車床需求呈上升趨勢。A（圖一）A1.采用行架式雙軸機(jī)械手+回轉(zhuǎn)氣缸+2（15s）；Z間浪費(fèi)。A3.（121《中國機(jī)床工具報(bào)》,20142,20142015.1.52/13~18萬左右）。21A4.——操作調(diào)整簡單；PLC便學(xué)習(xí)掌握。B（圖二）B1.6料，應(yīng)用廣泛。B2.——上料周期長，效率較高（約10s）；由于采用關(guān)節(jié)機(jī)器人，合理布局可以節(jié)約移到行程范圍，并且對(duì)應(yīng)加工時(shí)間較長并需要多臺(tái)機(jī)床聯(lián)合加工產(chǎn)品時(shí)，更為有利。B3.（18萬左右）。12左右(代表機(jī)型廣州數(shù)控，再加上其它輔助裝置，價(jià)格沒有下降空間。B4.——操作調(diào)整簡單，但對(duì)于調(diào)試員工技能要求高；時(shí)，成本太高。實(shí)地考察通過及當(dāng)?shù)卣皺C(jī)床行業(yè)協(xié)會(huì)交流，并從代表性企業(yè)了解到：72691200控車床以斜軌式床身為主，其主要客戶以汽車行業(yè)、電機(jī)行業(yè)為主。求，對(duì)于形狀特征簡單、加工時(shí)間短（10S）小型零件，需要頻繁3/13切需要自動(dòng)化裝備合作廠商一起研發(fā)，推進(jìn)機(jī)器換人工作節(jié)奏及步伐。③現(xiàn)在面臨主要問題為：為降低成本及滿足批量化生產(chǎn)要求，加工產(chǎn)品15~45mm，長度這樣零并受其結(jié)構(gòu)限制成本壓縮空間小。（三）調(diào)研總結(jié)廠商明確表明了合作意圖。但是要突破現(xiàn)有送料方式（行架式送料、關(guān)節(jié)機(jī)器人送料），款效率更高、成本更低自動(dòng)送料裝置，也實(shí)際反應(yīng)了本課題難點(diǎn)。同類產(chǎn)品功能、價(jià)格分析①完成圓柱形零散類車床加工零件自動(dòng)送料，對(duì)應(yīng)范圍廣；②效率較低，現(xiàn)有效率需要循環(huán)時(shí)間在10S以上；③價(jià)格高，在12萬~25萬區(qū)間。方案設(shè)計(jì)目、要求完成圓柱形零散類車床加工零件自動(dòng)送料，對(duì)應(yīng)范圍：直徑15~45mm40mm品性價(jià)比。二、方案設(shè)計(jì)（一）功能定位加工產(chǎn)品范圍直徑15~45mm，長度40mm以內(nèi)圓柱型原材料。使用機(jī)床規(guī)格（圖三、圖四）CK6132（排刀式）代表機(jī)型。3D模型圖四：有外罩?jǐn)?shù)控車床外4/13功能及價(jià)格要求①完成圓柱形零散類車床加工零件自動(dòng)送料。②送料循環(huán)時(shí)間控制在8S以內(nèi)（提高現(xiàn)有方式效率20%以上）。③結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整維護(hù)方便。7.38（12x0.8/1.3；[0.820%；[1.3]——公司基本利潤指標(biāo)）。（二）設(shè)計(jì)思路市場上現(xiàn)有送料方式無論技術(shù)還是成本控制已經(jīng)趨于成熟，所以只有從成本。及客戶溝通，本項(xiàng)目已經(jīng)明確了要對(duì)應(yīng)產(chǎn)品尺寸范圍（2.1.1），備料方式是否可以優(yōu)化？加工。能否縮短產(chǎn)品搬送來節(jié)省搬送時(shí)間？③搬送方式是點(diǎn)（取料位置）對(duì)點(diǎn)（主軸卡盤）軸機(jī)械手才能完成？有沒有更簡單方式？（三）設(shè)計(jì)優(yōu)化備料方式優(yōu)化由于要加工產(chǎn)品為圓柱型，可以采用振動(dòng)盤送料或者回轉(zhuǎn)圓盤送料3（圖六）作為備料機(jī)構(gòu)。相對(duì)于現(xiàn)有矩陣孔板（圖五）方式，上料3ZL201320709607.8圖五：矩陣孔板方式圖六：自動(dòng)回轉(zhuǎn)圓盤送料機(jī)更為簡單。是需要將原材料按方向擺入圓盤內(nèi)即可。搬送位置優(yōu)化（圖七）如上圖所示，要想節(jié)省移送距離，只有選擇盡量靠近主軸卡盤位置作為單節(jié)省搬送時(shí)間及成本。搬送方式優(yōu)化軸卡盤內(nèi)。如果這樣就可以簡化送料步驟：現(xiàn)有方式（不含完成品取出）：①Y（矩陣孔板位置將待料位置原材料通過氣動(dòng)三爪夾緊→③Y（上升過程回轉(zhuǎn)氣缸回轉(zhuǎn)，將材料垂直方向變更為水平方向）→④X+Z→⑤Y下降至卡盤位置⑥Z向前進(jìn)，材料送入卡盤，卡盤夾緊、氣爪松開→⑦Z向后退，送料退出→⑧Y向上升至待料位置→⑨X+Z向平移至取料位置→返回①循環(huán)優(yōu)化后動(dòng)作流程（不含完成品取出）：①將原材料從軌道切出（切出同時(shí)，彈簧撥桿位置變化，帶動(dòng)彈簧壓板壓緊產(chǎn)品）→②下降到主軸中心位置→③Z向前進(jìn)，材料送入卡盤并夾緊→④Z向后退，送料退出→⑤送料機(jī)構(gòu)上升至待料位置→返回①循環(huán)5S（10s以內(nèi)）（四）結(jié)構(gòu)布局要完成整套車床自動(dòng)送料系統(tǒng)應(yīng)該包含：備料裝置、搬送或傳送機(jī)構(gòu)（將原材料送至待料位置）、材料送入卡盤裝置（上料裝置）裝置。產(chǎn)品加工完成后取出裝置，經(jīng)研究決定采用卡盤內(nèi)增加彈簧彈出機(jī)構(gòu)，將完成品直接彈出卡盤，由取料裝置取走。（書中詳細(xì)說明）1.備料裝置及傳送機(jī)構(gòu)軌道位置備料裝置（自動(dòng)回轉(zhuǎn)圓盤送料機(jī)）最好能夠及機(jī)床連接在一起，并且在安裝位置（及機(jī)床廠家溝通，此處鈑金結(jié)構(gòu)可以根據(jù)要求修改）。相關(guān)布局圖紙如下圖所示（圖八、九、十）：修改后鈑金部分圖片，和安裝備料機(jī)構(gòu)后圖片。2.上料裝置安裝位置確定確定了待料位置在主軸卡盤正上方，那么上料裝置以主軸卡盤位置作為裝置安裝位置，并展開本項(xiàng)目核心上料裝置相關(guān)設(shè)計(jì)工作。經(jīng)確認(rèn)主軸箱上方平面有做過機(jī)械加工，可以作為安裝基準(zhǔn)面（見附圖十一：紅色示意位置）。（五）上料裝置動(dòng)作分析上料裝置要完成動(dòng)作：夾持產(chǎn)品、垂直下降至卡盤中心位置、Z向推入材料至卡盤、Z向退出、上升回到原點(diǎn)位置待料。分析如何完成相應(yīng)動(dòng)作。（六）來價(jià)格高昂氣動(dòng)三爪方式，采用彈簧壓板+V式，這樣可以簡化機(jī)構(gòu)而不需要專門驅(qū)動(dòng)元器件驅(qū)動(dòng)（如圖所示）。V圖九：左后方鈑金部分備料機(jī)構(gòu)安裝位置圖十：備料機(jī)構(gòu)安裝好后開，彈簧壓板在彈簧力作用下就可夾緊材料。1V（圖十三）。產(chǎn)品推入，彈簧壓板+V摩擦力，可能會(huì)引起送料不穩(wěn)定。那么如果頂銷可以和原材料一起回轉(zhuǎn)，就可以解決這個(gè)問題；設(shè)計(jì)頂銷壽命。（七）上料裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)Z2Z21所有機(jī)構(gòu)單元都安裝其內(nèi)。上料裝置——保持架單元（圖十四）保持架單元主要由：保持座、曲柄、頂銷安裝連接板、頂銷組、V型塊安裝連接板、v型塊組、導(dǎo)柱長度調(diào)整螺母、及相關(guān)導(dǎo)柱和復(fù)位彈簧組成。上料裝置殼體及總成上料裝置殼體除了收納安裝保持架單元（圖十五）外，為保證動(dòng)作穩(wěn)定調(diào)整單元。①（圖十六）1保持架移動(dòng)到底端時(shí)，曲柄復(fù)位彈圖十五簧被壓縮，曲柄將向下作用力轉(zhuǎn)換為向后作用力，由導(dǎo)柱帶動(dòng)連接板及其上頂銷做Z向運(yùn)動(dòng)同時(shí)，將V型塊內(nèi)所夾持原材料推入卡盤。②（圖十七）卡盤夾持材料后，氣缸驅(qū)動(dòng)保持架單元做上升運(yùn)動(dòng)，首先釋放曲柄復(fù)位彈簧，使頂銷后退，然后整個(gè)保持架單元整體上升，回到原點(diǎn)位置待料。③調(diào)整檢測銅螺栓作用除了對(duì)頂銷推入深度進(jìn)行限位外，在導(dǎo)桿及調(diào)整銅螺栓接觸同時(shí)，可以通過作。及主軸箱連接板圖十七：各機(jī)構(gòu)初始位置前后調(diào)整螺栓驅(qū)動(dòng)氣缸5V電信號(hào)導(dǎo)通方式，反饋送料到位信號(hào)，控制系統(tǒng)接收后執(zhí)行下一步動(dòng)三、設(shè)計(jì)說明送料系統(tǒng)安裝后整體圖（圖十八）上料裝置原材料導(dǎo)軌由回轉(zhuǎn)圓盤送料裝置送入（一）完成品取出裝置導(dǎo)軌寬度調(diào)主軸卡盤車刀刀架整圖十八（二）自動(dòng)送料系統(tǒng)組成整套車床自動(dòng)送料系統(tǒng)包括：備料裝置（自動(dòng)回轉(zhuǎn)圓盤送料機(jī)）（傳輸皮帶線+傾斜導(dǎo)軌）10/13預(yù)計(jì)整套系統(tǒng)送料時(shí)間在5S以內(nèi)，（三）自動(dòng)送料系統(tǒng)成本整體設(shè)計(jì)完成后根據(jù)BOM清單，制作成本預(yù)算。備料裝置——已知成本18000，加工零件費(fèi)用——約26000元采購標(biāo)準(zhǔn)件費(fèi)用——約8000元（氣缸、電磁閥、導(dǎo)柱、襯套等）電氣控制系統(tǒng)采用現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)2次開發(fā)，硬件不需要投入；人工成本按公司工時(shí)計(jì)算原則：預(yù)計(jì)工時(shí)60HX100元/H=6000元。綜合成本預(yù)計(jì)共計(jì)：58000元。四、設(shè)計(jì)總結(jié)設(shè)計(jì)方案評(píng)審（一）以上設(shè)計(jì)方案可以滿足特定用戶特定范圍內(nèi)產(chǎn)品生產(chǎn)要求，結(jié)構(gòu)簡單、效率高（送料循環(huán)時(shí)間約5s）滿足設(shè)計(jì)要求（8S以內(nèi)），安裝調(diào)整方便，方案制作預(yù)算（含人工成本預(yù)算約5.8萬元），滿足設(shè)計(jì)要求（7.38元以內(nèi)）。（二）方案創(chuàng)新要點(diǎn)（圖十九、二十）①該設(shè)計(jì)突破了市場現(xiàn)有車床自動(dòng)送料方式方法，從根本需求分析設(shè)計(jì)目標(biāo)，簡化了已有送料方式，上料裝置集成使搬送距離短、動(dòng)作少，及主軸電機(jī)不停止上料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（圖十九），大大縮短了送料時(shí)間，提高圖十九了送料效率。圖二十②由于結(jié)構(gòu)簡單，占用面積更小，并且可以在數(shù)控