片材成型機(jī)的設(shè)計

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開題報告 設(shè)計題目： 片材成型機(jī) 學(xué)生姓名 學(xué)院名稱 專業(yè)名稱 班級名稱 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 教師職稱 學(xué) 歷 １、課題論證 1.1課題研究的目的與意義 　現(xiàn)在世界各國間的競爭主要表現(xiàn)為綜合國力的競爭。要提高我國綜合國力，就要在一切生產(chǎn)部門實現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，這就需要創(chuàng)造出大量的、種類繁多的、新穎優(yōu)良的機(jī)械來裝備各行各業(yè)，為各行業(yè)的高速發(fā)展創(chuàng)造有利條件。而任何新技術(shù)、新成果的獲得，莫不依賴于機(jī)械工業(yè)的支持。所以，機(jī)械工業(yè)是國家綜合國力發(fā)展的基石。為了滿足各行各業(yè)和廣大人民群眾日益增長的新需求，就需要創(chuàng)造出越來越多的新產(chǎn)品。現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)對創(chuàng)造型人才的渴求與日俱增。當(dāng)今世界正經(jīng)歷著一場新的技術(shù)革命，新概念、新理論、新方法、新工藝不斷出現(xiàn)，作為向各行各業(yè)提供裝備的機(jī)械工業(yè)得到了迅猛發(fā)展?，F(xiàn)代機(jī)械日益向高速、重載、高精度、高效率、低噪聲等方向發(fā)展，對機(jī)械行業(yè)的要求也越來越苛刻。 現(xiàn)如今，片材成型機(jī)的片材加工技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟，而且在裝配、零件購買方面也比較方便。另外設(shè)備操作簡單，購買價格、維修費用都相對比較實惠，所以，就以目前的市場情況來講，片材成型機(jī)的使用已經(jīng)非常普遍了。片材成型機(jī)在這幾年的發(fā)展非常迅速，在各行業(yè)都有很好的應(yīng)用，常見的就有塑料包裝、食品包裝、醫(yī)藥、廣告裝飾等行業(yè)。 此外，片材成型機(jī)工作流程簡單，易操作，帶來的效益可觀，因此廣受關(guān)注，也可預(yù)見片材成型機(jī)在未來依然是具有廣闊市場的，是有很大發(fā)展?jié)摿Φ摹? 隨著國內(nèi)需求的日益增長，熱成型片材用量也在逐年增加，且用途越來越廣泛。塑料片材成型機(jī)的發(fā)展將會進(jìn)一步加快，其前景也是無可限量的。?綜上所述，我們有必要自主研制和開發(fā)具有國際先進(jìn)水平的、性價比較高的并能減少環(huán)境污染的片材成型機(jī)，以提高片材成型機(jī)的實用性和可持續(xù)發(fā)展性。 通過該設(shè)計題目，不僅可以提高片材成型機(jī)的質(zhì)量和精度。而且可以使我在設(shè)備總體方案設(shè)計、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計、氣液動系統(tǒng)設(shè)計、電控系統(tǒng)設(shè)計以及零件強(qiáng)度計算、編寫技術(shù)文件、查閱文獻(xiàn)和設(shè)計軟件應(yīng)用能力方面受到一次綜合訓(xùn)練，鞏固和綜合運用所學(xué)知識，掌握正確設(shè)計思想與方法，培養(yǎng)我們的工程應(yīng)用、綜合分析、解決問題和獨立工作的能力，同時對我們的思想品德、工作態(tài)度以及作風(fēng)等方面會有很大的影響。對于增強(qiáng)事業(yè)心和責(zé)任感，提高畢業(yè)生全面素食具有重要意義。是我們在校期間的最后學(xué)習(xí)和綜合訓(xùn)練階段，是學(xué)習(xí)、研究與實踐成果的全面總結(jié)。 1.2文獻(xiàn)綜述（相關(guān)課題國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀） 1、片材成型機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 目前，片材成型機(jī)的片材加工技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟，片材成型機(jī)在裝配、零件購買方面比較方便，另外設(shè)備操作簡單，購買價格、維修費用都相對比較實惠，就以目前的市場情況來講，片材成型機(jī)的使用已經(jīng)非常普遍了。 ? ? 可以說，片材成型機(jī)被廣泛應(yīng)用于食品、蔬菜、水果、飲料、乳品、工業(yè)零件等領(lǐng)域的包裝工作。而隨著我國對這些包裝的需求不斷的增長，所使用的包裝塑料熱成型片材產(chǎn)品，自然也就日益廣泛起來。 　2、片材成型機(jī)的發(fā)展趨勢 ?而隨著國家對環(huán)境保護(hù)問題的高度重視，傳統(tǒng)的不可降解片材原料必然將會被淘汰，而環(huán)?？山到獾钠纳a(chǎn)流水線才是未來發(fā)展的主流，片材成型機(jī)怎么通過將整個生產(chǎn)線進(jìn)行環(huán)保方向轉(zhuǎn)化是企業(yè)需要關(guān)注的重點。 ? ? 這里不得不提到新型材料——納米塑料，即采用納米塑料為原料，經(jīng)過片材成型機(jī)的加工得到納米片材，這一新型發(fā)現(xiàn)也必將是各個企業(yè)主推的片材產(chǎn)品的新賣點。 ? ? 此外，片材成型機(jī)未來發(fā)展的另一趨勢是生產(chǎn)高阻隔性的片材產(chǎn)品，這種片材能夠有效的延長食品類產(chǎn)品的保質(zhì)期，進(jìn)而能夠提高產(chǎn)品在貨架的壽命，這些都是值得各企業(yè)關(guān)注的重點。 1.3課題研究的內(nèi)容、總體方案及技術(shù)路線、進(jìn)度安排等 1、設(shè)計內(nèi)容： 片材成型機(jī)設(shè)計是應(yīng)用專業(yè)知識完成一臺專機(jī)設(shè)計。片材成型機(jī)是一臺加入裝置稠劑，填料，脫模劑，固化劑等組成的聚酯樹脂，浸漬，玻璃纖維紗，兩面用薄膜覆蓋，形成夾心結(jié)構(gòu)的一種不飽和聚酯玻璃纖維增加復(fù)合材料的生產(chǎn)設(shè)備。片材成型的工作原理：放料→翻轉(zhuǎn)→加熱→片材成型。 2、設(shè)計要求： （1） 片材成型機(jī)的工件形狀應(yīng)為：樹脂薄膜、工件規(guī)格為260×45×t0.7mm;（2）片材夾緊行程：100mm;（3）片材旋轉(zhuǎn)角度：180 o;（4）加熱器：1KW;（5）加熱器移動部分行程：474mm;（6）移動時間7.5sec（變速）；（7）外部尺寸：W987×D455×H514mm；（8）保證操作工人的生命安全；（9）定位精度：±0.2mm； 3、 總體方案設(shè)計： 片材夾具使用帶導(dǎo)桿的氣缸以降低成本。在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器上設(shè)置擋塊，以便在片材旋轉(zhuǎn)時調(diào)整彎曲量。加熱器采用螺絲固定，便于更換，移動精度和停止精度為粗略規(guī)格，因此使用梯形絲杠和小型標(biāo)準(zhǔn)速度控制器馬達(dá)。加熱器噴出部分的熱風(fēng)溫度為450℃。設(shè)置送風(fēng)噴嘴，用于溫度調(diào)整。通過測試確定加熱時間。加熱時間為15sec左右（往復(fù)）。 　 　　　　　　　　　　　　　片材成型機(jī)機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖 4、技術(shù)路線； （1）、機(jī)電總體方案設(shè)計。 因為步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)角與控制器提供的脈沖數(shù)有著正比關(guān)系，電機(jī)轉(zhuǎn)速與控制器提供的脈沖頻率成正比。因此通常在精確度要求不是很高時，采用步進(jìn)電機(jī)是合理的。 （2）、機(jī)械總裝配設(shè)計、零件詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計。 機(jī)械系統(tǒng)主要由扭轉(zhuǎn)裝置、工件的定位和夾緊裝置、加熱裝置等組成。 — 扭轉(zhuǎn)裝置采用螺旋副與其他元件（壓板、墊片、螺釘?shù)龋┑认嘟Y(jié)合。 — 定位裝置采用平臺為定位基面。 — 夾緊裝置采用螺旋夾緊。 — 加熱裝置采用定時器計時的原理將扭轉(zhuǎn)后的工件進(jìn)行塑性形變 （3）、氣動或電動系統(tǒng)設(shè)計及計算。+ 液動系統(tǒng)主要由一次壓力控制回路，方向控制回路，調(diào)速回路，液壓缸同步動作回路等組成。 — 一次壓力控制回路用來維持系統(tǒng)氣壓穩(wěn)定，方便工作壓力的調(diào)節(jié)與控制。 — 方向控制回路是通過兩位五通電磁換向閥的換位控制輸出液壓缸的動作方向。 — 調(diào)速回路是通過節(jié)流調(diào)速閥實現(xiàn)對液壓缸進(jìn)給速度的調(diào)節(jié)。 （4）、控制部分的選型及設(shè)計 片材成型機(jī)加熱器是一種典型的順序控制系統(tǒng)。由于系統(tǒng)控制規(guī)模較小，輸入/輸出點數(shù)不多，所以系統(tǒng)采用三菱公司的PLC系列可編程序控制器，它適用于各行各業(yè)、各種場合中的定時、計時及控制的自動化。 5. 進(jìn)度計劃　 　 時間 　　　　　　　　　　　　設(shè)計任務(wù)及要求 第1-2周 分析、查閱資料，熟悉設(shè)備技術(shù)要求、背景，學(xué)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計相關(guān)知識，做好前期準(zhǔn)備工作，撰寫開題報告 和外文翻譯。準(zhǔn)備開題報告答辯PPT 第3-4周 總體方案設(shè)計，并進(jìn)行片材成型機(jī)設(shè)計的相關(guān)計算，對片材成型機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，確定總體尺寸。 第5周 繪制片材成型機(jī)結(jié)構(gòu)草圖，計算并校核有關(guān)尺寸。 第6-8周 繪制一張A0的片材成型機(jī)的總圖 第9周 繪制一張Ａ0的片材加熱機(jī)構(gòu)裝配圖 第10周 手繪一張Ａ1的片材成型夾具機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。繪制四張A3的零件圖。 第11周 檢查設(shè)計，修改設(shè)計。 第12周 整理編寫設(shè)計說明書，交給指導(dǎo)老師審定，制作答辯提綱，設(shè)計定稿，打印，準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計答辯。 第13周 進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計答辯。 1.4 注意存在的問題 (1)片材成型機(jī)機(jī)筒上各段溫度由加料段開始至片材成型機(jī)機(jī)筒與成型模具連接處溫度逐漸提高。 (2)成型模具溫度略高于機(jī)筒溫度。高出溫度控制在5---10℃。模具兩端溫度略高于模具中溫度，高出溫度控制在5-10℃。 (3)入片形式，三輥的中間輥的輥面應(yīng)與模具唇口下平面在一個水平面上;唇口端面與中間輥中心線平行，相距50~100mm。 (4)模具唇口間隙應(yīng)略小于或等于板制品厚度，模具唇口中間間隙應(yīng)略小于兩側(cè)端模具唇口間隙。 (5)注意三輥工作面粗糙度R應(yīng)不大于0. 2pm。清理輥面時不許用硬鋼刀刮劃輥面，應(yīng)使用銅刀清理輥面殘料。 (6)輥面應(yīng)有一些中高度;三個輥子之間的間隙應(yīng)等于或略大于板的厚度。 1.5 參考文獻(xiàn) [1]機(jī)械設(shè)計手冊（1、2、3、4、5）, 機(jī)械工業(yè)出版社； [2]機(jī)床設(shè)計手冊，機(jī)械工業(yè)出版社； [3]機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計手冊，兵器工業(yè)出版社； [4]機(jī)電一體化技術(shù)手冊（上、下），機(jī)械工業(yè)出版社； [5]實用五金手冊，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社； [6]機(jī)械設(shè)計常用元件設(shè)計手冊，機(jī)械工業(yè)出版社; [7] 車洪麒，張素輝，非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)計實例詳解，機(jī)械工業(yè)出版社2010.11; [8] 孫桓，陳作模，葛文杰，機(jī)械原理[M]7版 北京； 高等教育出版社，2006; [9] 呂仲文.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計[M].北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2004; 2、答辯組論證結(jié)論 （1）方案可行，技術(shù)路線清晰 □ （2）方案可行，技術(shù)路線基本清晰 □ （3）方案基本可行，技術(shù)路線不很清晰 □ （4）方案和技術(shù)路線不很清晰 □ （5）方案和技術(shù)路線不清晰 □ 3、指導(dǎo)教師意見： 教研室主任意見： 指導(dǎo)教師（簽名）： 教研室主任（簽名）： 年 月 日 年 月 日 片材成型機(jī) Sheet forming machine 設(shè)計題目： 片材成型機(jī) 學(xué)生姓名 學(xué)院名稱 專業(yè)名稱 班級名稱 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 教師職稱 完成時間  摘 要 這篇文章主要講述片材成型機(jī)的設(shè)計原理，片材成型機(jī)設(shè)計是應(yīng)用專業(yè)知識完成一臺專機(jī)設(shè)計，通常在機(jī)械制造等行業(yè)有著顯著的用途。根據(jù)設(shè)計的要求，本次設(shè)計的題目是關(guān)于片材成型機(jī)的設(shè)計，片材成型機(jī)是一臺裝置中含有填料、脫模劑、固化劑等，的夾心結(jié)構(gòu)，兩面用薄膜覆蓋。其主要工作原理由放料到翻轉(zhuǎn)再到下一步加熱過程最后形成片材。它適用于各行各業(yè)、各種場合中的定時、計時及控制的自動化。 本論文以機(jī)器成型過程分析為主，首先明確加工時所用的工件材質(zhì)與形狀，從而確定其扭轉(zhuǎn)裝置、定位、加熱、夾緊裝置等部分。其次計算氣動或電動系統(tǒng)設(shè)計，以達(dá)到方向控制、調(diào)速回路包括液壓缸同步動作回路以及其他部分準(zhǔn)確運行的目的。 片材成型機(jī)的設(shè)計內(nèi)容主要是應(yīng)用專業(yè)知識完成一臺專機(jī)設(shè)計。片材成型機(jī)是一臺加入裝置稠劑，填料，脫模劑，固化劑等組成的聚酯樹脂，浸漬，玻璃纖維紗，兩面用薄膜覆蓋，形成夾心結(jié)構(gòu)的一種不飽和聚酯玻璃纖維增加復(fù)合材料的生產(chǎn)設(shè)備。 關(guān)鍵詞：片材成型機(jī)；聚酯樹脂；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器；加熱器  Abstract This paper focuses on the analysis of the machine forming process. First, the material and shape of the workpiece used in processing are clarified, so as to determine its torsion device, positioning, heating, clamping device and other parts. Secondly, calculate the design of the pneumatic or electric system to achieve the purpose of directional control, speed control circuit including hydraulic cylinder synchronous action circuit and other parts to run accurately. The design content of the sheet forming machine is mainly to apply professional knowledge to complete the design of a special machine. Sheet forming machine is a kind of unsaturated polyester glass fiber which is filled with polyester resin composed of thickener, filler, mold release agent, curing agent, etc., impregnated, glass fiber yarn, covered with film on both sides to form a sandwich structure Increase production facilities for composite materials. Key words: sheet molding machine; polyester resin; rotary drive; heater 目 錄 1 緒論 1 1.1 設(shè)計背景 1 1.2?國內(nèi)片材與片材成型機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 2 1.2.1 ?片材的發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.2.2 片材成型機(jī)機(jī)的發(fā)展 3 1.2.3 ?國內(nèi)片材成型機(jī)的發(fā)展趨勢 3 1.3 設(shè)計來源 3 1.4 設(shè)計內(nèi)容 3 1.4.1 片材成型機(jī)的分類 3 2 總體設(shè)計方案 6 2.1 設(shè)計構(gòu)想 6 2.2 該設(shè)計課題應(yīng)滿足的基本要求 7 2.2.1 主要技術(shù)要求 7 2.2.2 機(jī)床硬件要求 7 2.2.3 人機(jī)適應(yīng)性的要求 7 ?2.3? 總方案的設(shè)計 7 2.3.1? 重要技術(shù)指標(biāo) 7 2.3.2 總體方案設(shè)計 8 2.3.3 ?總體方案的設(shè)計修改和優(yōu)化 8 2.4 ?詳細(xì)設(shè)計 8 2.5 片材成型機(jī)的工作原理簡析 8 2.6? 設(shè)計整體綜合評價 9 3 零件的選型 9 3.1 三十度梯形絲杠、30度梯形絲杠用螺帽 9 3.2 氣缸 10 3.3 定位誤差的分析與計算 10 3.3.1 夾具裝夾工藝基準(zhǔn)用夾具裝夾加工時的工藝基準(zhǔn) 11 3.3.2 定位誤差的概念 11 3.3.3 定位誤差產(chǎn)生的原因及其計算 11 3.4 導(dǎo)向軸 13 3.5 聚氨酯墊圈 14 3.6 螺栓 14 3.7 旋轉(zhuǎn)氣缸： 15 3.7.1 定義 15 3.7.2 旋轉(zhuǎn)氣缸結(jié)構(gòu) 15 3.7.3 選型 15 3.8 聯(lián)軸器 19 3.8.1 轉(zhuǎn)矩校核 20 3.9 微型光傳感器 20 3.10 軸承 20 3.11 加熱裝置 21 3.12 帶 22 3.13 伺服電機(jī)的計算選擇 24 總 結(jié) 26 致 謝 27 1?緒論 什么是片材成型機(jī)？ 片材成型機(jī)是一臺裝置中含有填料、脫模劑、固化劑等的夾心結(jié)構(gòu)，兩面用薄膜覆蓋。其主要工作原理由放料到翻轉(zhuǎn)再到下一步加熱過程最后形成片材。其次計算氣動或電動系統(tǒng)設(shè)計以達(dá)到方向控制、調(diào)速回路包括液壓缸同步動作回路以及其他部分準(zhǔn)確運行的目的。 圖1 三維片材成型機(jī)總圖 1.1 設(shè)計背景 現(xiàn)如今，世界各地一直在進(jìn)行綜合國力的競爭，為了提高我國綜合國力，在所有生產(chǎn)部門實現(xiàn)生產(chǎn)自動化機(jī)械化就顯得格外重要，與此同時我們就需要創(chuàng)造出大量的并且在種類繁多的同時還要更加新穎優(yōu)良的機(jī)械，輸入到各個行業(yè)當(dāng)中，為其高速發(fā)展創(chuàng)造更好的條件。任何科技創(chuàng)新技術(shù)的成果產(chǎn)生，無一不需要機(jī)械方面的支持。綜上，機(jī)械工業(yè)成為了國家綜合國力發(fā)展的基石。為了可以滿足各個行業(yè)日益增長的需求，創(chuàng)造出更多新型產(chǎn)品就變得尤為重要，同時在當(dāng)今社會對于創(chuàng)造型人才的需求?，F(xiàn)如今世界的大環(huán)境大背景下，人們正在經(jīng)歷著一場全新的技術(shù)革命，新型的概念，理論，方法，工藝層出不窮，作為各行各業(yè)的基礎(chǔ)工業(yè)，機(jī)械制造業(yè)借此機(jī)會迎來了新的“跳板”，現(xiàn)在的制造業(yè)一改往日風(fēng)采，向更快，更高，更強(qiáng)的目標(biāo)發(fā)展。現(xiàn)如今，片材成型機(jī)的片材加工技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟，而且在裝配、零件購買方面也比較方便。另外設(shè)備操作簡單，購買價格、維修費用都相對比較實惠，所以，就以目前的市場情況來講，片材成型機(jī)的使用已經(jīng)非常普遍了。片材成型機(jī)在這幾年的發(fā)展非常迅速，在各行業(yè)都有很好的應(yīng)用，常見的就有塑料包裝、食品包裝、醫(yī)藥、廣告裝飾等行業(yè)。 此外，片材成型機(jī)工作流程簡單，易操作，帶來的效益可觀，因此廣受關(guān)注，我們可以預(yù)想到未來片材成型機(jī)市場具有更加廣闊的前景和發(fā)展?jié)摿?。隨著國內(nèi)需求量日漸增長，熱成型的片材用量也在大幅度升高，并且其用途越發(fā)廣泛。塑料片材成型機(jī)的發(fā)展將會進(jìn)一步加快，其前景無可限量。綜合以上幾款片材成型機(jī)的狀況，作為新機(jī)械人我們務(wù)必肩負(fù)起在創(chuàng)新的同時，還需要考慮到性價比和環(huán)境污染問題。 1.2?? 國內(nèi)片材與片材成型機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 1.2.1 ?片材的發(fā)展現(xiàn)狀 在工業(yè)化發(fā)展需求很高的今天，，這種現(xiàn)狀導(dǎo)致了各種類型的片材成型機(jī)的使用需求更多。從日常生活用品、汽車領(lǐng)域到重工業(yè)、道路施工，不同類型作用的片材層出不窮，這種現(xiàn)狀導(dǎo)致了各種類型的片材成型機(jī)的使用需求更多。在我國GDP逐年升高的情況下，人民生活水平隨之升高，漸漸人們的關(guān)注焦點從便捷發(fā)展發(fā)展到了健康環(huán)保，去年更是多地實現(xiàn)垃圾分類計劃。對于片材方面，我們不止要求性能，環(huán)保也加入進(jìn)來。近年來BOPS片材以環(huán)保并且性能好又一次進(jìn)入了人們的視野。在環(huán)保方面有兩大突出優(yōu)點：一是對使用過的制品可全部回收循環(huán)使用；二是再回首分化過程中，不產(chǎn)生任何對人體健康有危害的物質(zhì)[1]。 ???在2013年英國一塑料生產(chǎn)商研制出了大型的雙片板材，其所產(chǎn)生的片材主要用于道路施工的方面。該片材以塑料為原料，加工形成新型道路板材，其通過加熱成型加工成高密度的聚乙烯材料，從而形成真空雙片板材 [2]。該板材由于可以對臨時道路起到保護(hù)作用而應(yīng)用廣泛其材板載重達(dá)到50t。此類片材現(xiàn)在的運用頻率已經(jīng)非常高了。 ????在片材發(fā)展需求都越來越快越來越高的今天，片材成型機(jī)的需求量也越來越多。 1.2.2 片材成型機(jī)機(jī)的發(fā)展 ???很久之前的型塑料氣壓熱成型機(jī)，針對國內(nèi)設(shè)備加熱板溫度分布不均的問題，采取分段控制，使加熱板有效成型面積內(nèi)溫度精度達(dá)到以內(nèi)[3]。在不停止擠出機(jī)的操作的情況下連續(xù)地進(jìn)行樹脂片材擠出機(jī)的沖洗和樹脂片材的成型[4]。 ???對于一次性使用并且硬度小的板材，0600-K全自動固相成型機(jī)，其質(zhì)量和性能測定均符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[5]。詢價和訂購時就機(jī)械性能，涂層附著力和表面條件要求達(dá)成一致[6]。 對于汽車機(jī)械制造方面，壓力成型機(jī)在汽車內(nèi)飾片材方面更加重要，凱孚爾所開發(fā)的全自動壓力成型機(jī)逐漸廣泛應(yīng)用。，其不僅安裝空間容納大，并且通過乙烯類創(chuàng)新，其性能也進(jìn)一步提高[7]。 ??????2019年一款新型聚氨酯片材內(nèi)旋成型機(jī)出現(xiàn)，其設(shè)計采用三位輔助設(shè)計軟件對成型機(jī)零、部件進(jìn)行設(shè)計，并且進(jìn)行虛擬配置。變頻調(diào)速電機(jī)通過V帶調(diào)速驅(qū)動轉(zhuǎn)筒。其頻率高、精度高、低功耗的優(yōu)點吸引了大家的廣泛關(guān)注[8]。 1.2.3 ?國內(nèi)片材成型機(jī)的發(fā)展趨勢 未來，對于片材成型機(jī)的要求會越來越高，一方面要求其損耗低，適用于多種材料的同時還要便于更換其工件，另一方面要求其效率高，并且操作簡單安全向全自動化邁進(jìn)。同時還要考慮維護(hù)片材機(jī)方面[9]。但對于一些指向性生產(chǎn)片材的公司，他們的要求可能是該片材成型機(jī)適用于其所需片材即可，主要要求更偏向于性價比問題、效率問題和操作維修更換問題。 1.3 設(shè)計來源 本次設(shè)計的題目源于制造業(yè)生產(chǎn)，根據(jù)生產(chǎn)需求對片材成型機(jī)的進(jìn)一步完善。 1.4 設(shè)計內(nèi)容 1.4.1 片材成型機(jī)的分類 市面上的片材成型機(jī)大概分為五類分別是：擠壓式片材成型機(jī)，加熱式片材成型機(jī)，集成吸塑片材成型機(jī)，氣壓式片材成型機(jī)，離心式片材成型機(jī) 擠壓式片材機(jī)：在片材生產(chǎn)中，擠出法是最簡單的方法。其下層方法有壓層法、壓延法等，擠壓式片材機(jī)也可用來生產(chǎn)板、片、薄膜等。 壓延法：壓延法是將加熱塑化的料加入到壓延機(jī)輥筒之間，經(jīng)一定量的相應(yīng)方向旋轉(zhuǎn)的水平輥筒擠壓，將其延展，連續(xù)性生產(chǎn)有一定厚度寬度的片材。但由于聚烯烴樹脂壓延效果差，不適用壓延法。 壓層法：壓層法屬于間歇式生產(chǎn)硬板的方法，將多層壓延生產(chǎn)出來的各種片材等增強(qiáng)材料經(jīng)熱固性樹脂浸漬，干燥的半成品，在一定壓力下冷卻成型出所要片材。 澆注法：澆注法主要生產(chǎn)有機(jī)玻璃板材。將甲基丙烯酸甲酯預(yù)聚體澆入模具，經(jīng)水浴或熱風(fēng)加熱聚合，將其脫模我們可以得到一個透明度高而且表面光滑的片材 。 流延法：樹脂用溶劑配成具有一定粘度的塑料溶膠液，通過流涎嘴流至不銹鋼帶或鋁片上，該不銹鋼帶或鋁片應(yīng)表面光潔并且連續(xù)運轉(zhuǎn)，后溶劑揮發(fā)，片材成型為我們所需要的。該方法主要用于電影膠卷等由三醋酸纖維素所產(chǎn)生的片材。 圖2 擠壓式片材成型機(jī) 2.支撐板1.底座4.入料斗3.固定板5.電動機(jī)A6.絞龍8.出料管10.擠壓輥11.轉(zhuǎn)軸12.內(nèi)筒13.固定桿14.活動塊15.軸承A19.軸承C20.調(diào)節(jié)螺桿21.安裝板24.廢料箱25.收料箱28.水箱29.水泵30.連接管 氣壓式片材成型機(jī)：片材在鏈軌裝置輸送下先經(jīng)過加熱裝置加熱軟化，再有成型裝置進(jìn)行氣壓成型（正壓或負(fù)壓均可），再進(jìn)行后續(xù)加工，得到所需片材。 圖3.氣壓式片材成型機(jī) 2.上卷機(jī)構(gòu)1.機(jī)架4.送片機(jī)構(gòu)3.過度放卷機(jī)構(gòu)21.上料位置22.工作位置 24.主動鏈輪25.第一從動鏈輪23.送卷電機(jī)27.送卷鏈條26.第二從動鏈輪 28.送卷支座29.鏈條張緊機(jī)構(gòu)31.過度支座32.過度放卷座41.送片電機(jī) 42.送片壓輥43.送片張緊輥50.片材卷291.安裝座292張緊輪 離心式片材成型機(jī)：是利用離心力成型管狀制品的方法。將物料放入模具中，使物料繞單軸高速旋轉(zhuǎn)。此時，物料在離心力的作用下，分布在模具的近壁部。 加熱式片材成型機(jī)：熱成型是將熱塑性片材加熱使物料軟化，將物料拉伸至模具上并將物料保持在合適的位置上。同時通過冷卻使其定型。加熱可以通過對流加熱或輻射加熱均可。這種類型的片材成型機(jī)絕大多數(shù)與其他類型片材成型機(jī)混合搭配使用，加熱物料使物料變軟，使物料后期更好的熱塑變形。 圖4.加熱式片材成型機(jī) 1.箱體2.反光板3.紅外輻射器6.散熱風(fēng)扇7.通風(fēng)口10.夾具11.保溫層 圖5.加熱式片材成型機(jī) 4.管體散熱孔5.管頭散熱孔8.夾具孔9.電線孔 集成吸塑片材成型機(jī)：這種片材成型機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)，可以適用于不同形狀不同材料的原料。目前國內(nèi)大部分的吸塑成型片材設(shè)備在技術(shù)上屬于半自動階段，需要人為手動輔助，吸塑片材成型機(jī)經(jīng)常會不同作用的機(jī)器分開始用，所以耗能高，生產(chǎn)速度低，耗費人力成為他的缺點。吸塑機(jī)的發(fā)展將會偏向自動化，更加突出提效，減能和減耗的方發(fā)展 圖6.集成吸塑式片材成型機(jī) 2.總體設(shè)計方案 2.1 設(shè)計構(gòu)想 在機(jī)械加工過程中，零件加工效率低下會導(dǎo)致后續(xù)其他工作的問題，同時加工難度高，常常會將其分開進(jìn)行加工，在通過壓裝工藝組成一體。導(dǎo)致了很大程度上浪費了成本和人工資源?；谶@個問題，我們想研制一臺可以在流水線生產(chǎn)作業(yè)自如，機(jī)電一體化自動化的壓裝設(shè)備，為我們最大程度降低成本的同時提高工作效率。其機(jī)械部分的改進(jìn)要求能夠準(zhǔn)確裝夾定位，且裝夾力可以調(diào)節(jié)控制，并且控制部分采用PLC，能根據(jù)工人的熟練程度控制生產(chǎn)節(jié)奏，以及可以精準(zhǔn)自如的檢測出各個輸出動作是否存在問題，并及時反饋，以確保安全生產(chǎn)。 2.2 該設(shè)計課題應(yīng)滿足的基本要求 2.2.1 主要技術(shù)要求 （1）片材成型機(jī)的工件形狀應(yīng)為：樹脂薄膜、工件規(guī)格為;（2）片材成型機(jī)中片材的夾緊行程：;（3）片材旋轉(zhuǎn)的角度（聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)的角度）：180 o;（4）加熱器：;（5）加熱器移動部分行程：;（6）移動時間（變速）；（7）外形尺寸：；（8）保證操作人員的生命安全；（9）定位精度：； 2.2.2 機(jī)床硬件要求 對于機(jī)床硬件要求，其剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性、靈活性和機(jī)床本身的精度等需要滿足要求。 靈活性包括兩種靈活性，一種是時間上的靈活性，另一種是空間上的靈活性。動態(tài)、靜態(tài)、熱態(tài)剛度都是剛度的一種。在機(jī)床的精度之中，幾何精度，運動精度，轉(zhuǎn)動精度，傳動精度，定位精度和加工精度都包括在內(nèi)。 2.2.3 人機(jī)適應(yīng)性的要求 在我們的設(shè)計和制造過程中，我們應(yīng)該首先考慮盡量減少噪音，其次應(yīng)盡量減少整個設(shè)計加工過程中，對人體和環(huán)境所產(chǎn)生的有害物質(zhì)，盡可能保護(hù)人體和環(huán)境。 ?2.3? 總方案的設(shè)計 2.3.1? 重要技術(shù)指標(biāo) 主要技術(shù)指標(biāo)在整體方案設(shè)計中十分重要，主要技術(shù)指標(biāo)的明確分析為后續(xù)的設(shè)計奠定了十分重要的基礎(chǔ)，若主要技術(shù)指標(biāo)沒有明確分析出，則后續(xù)的設(shè)計幾乎無法正常完成。 在設(shè)計任務(wù)書中主要技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足應(yīng)用范圍，同時包括機(jī)床加工對象的材料、形狀和尺寸等，具體任務(wù)書視情況而定， 其次在生產(chǎn)率上需規(guī)定加工對象在單位時間內(nèi)完成的數(shù)量；在性能要求方面加工對象所要求的機(jī)床本身強(qiáng)度、剛度和噪聲等的性能指標(biāo)也十分重要。對于如何被推動的問題，電機(jī)帶動成為首選，電機(jī)帶動的方式方法分為直流、交流，均可作為參考方式。同時我們也可以選擇不僅和伺服電機(jī)。驅(qū)動形式的不同會影響機(jī)床的成本、性能、運動方式和布局形式等，這些因素會導(dǎo)致工件加工精度的偏差。 2.3.2 總體方案設(shè)計 2.3.2.1 總體布局： 絲杠支座組件、導(dǎo)向軸支座和聚氨酯型螺栓等部件的大概布局，在美化機(jī)床外觀的同時可以使工作人員基本操作更加方便，最簡潔的操作步驟會使操作人員的工作量減少，有更多的時間去完成其他工序 2.3.2.2 局部設(shè)計： 這里包括傳送帶、滾動絲杠軸和加熱器部件等。細(xì)節(jié)設(shè)計的準(zhǔn)確度會影響到工件在加工時精度等方面的要求，所以局部設(shè)計的細(xì)節(jié)在整個設(shè)計中十分重要。 2.3.2.3 圖紙繪制： 設(shè)計的最后，進(jìn)行機(jī)床的二維和三維的運動功能示意圖，其中要有總體三維示意圖和各部件的裝配圖以及總體的二維示意圖，同時還需要繪制出重要零件的零件圖。 2.3.2.4 基本參數(shù)： 設(shè)計基本參數(shù)包括零件尺寸參數(shù)、運動部件和動力系統(tǒng)的動力設(shè)計，其中需要涉及到各個參數(shù)的詳細(xì)計算，這也是整體設(shè)計中的難點所在。? 2.3.3 ?總體方案的設(shè)計修改和優(yōu)化 ?對于之前所選擇的方案我們需要進(jìn)行反復(fù)斟酌和排查，在之前的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改和優(yōu)化，確保最終方案的可行性以及最優(yōu)設(shè)計。在整個設(shè)計過程中，我們需要在設(shè)計的同時進(jìn)行反思，不斷進(jìn)行否定或者肯定，防止整個實驗設(shè)計到最后出現(xiàn)問題而無從下手更改。? 2.4 ?詳細(xì)設(shè)計 整個設(shè)計最大一部分就是詳細(xì)設(shè)計了。從熟悉設(shè)計結(jié)構(gòu)的工作原理，到確定結(jié)構(gòu)原理方案到搭建三維示意圖，再到設(shè)計繪制三維裝配圖，還有拆分繪制二維零件圖和分析，還包括優(yōu)化計算等都屬于詳細(xì)設(shè)計部分。這部分任務(wù)量相對于其他部分是最大的也是最繁瑣的，考研我們的細(xì)心和耐心，需要一步一步去檢查繪制，防止出現(xiàn)紕漏。 2.5 片材成型機(jī)的工作原理簡析 樹脂片需要人工將其放置于加工滑臺上，當(dāng)樹脂片位于加工滑臺后，人工按下啟動按鈕。 ·?首先樹脂片被夾緊，滾動桿將片材壓緊到基準(zhǔn)面頂面上滾動桿180°旋轉(zhuǎn)，使調(diào)整型旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器低速旋轉(zhuǎn)，樹脂片U形彎曲，通過擋塊調(diào)整接觸角度。 ·?加熱器向左移動，，加熱器開始定時器啟動，使加熱器移動到樹脂片右端，對樹脂片進(jìn)行加熱，同時進(jìn)行移動，加熱器移動，最后加熱器停在樹脂片左端，左端也叫行程端。 ·?加熱器向右移動，加熱的同時移動樹脂片，加熱器根據(jù)定時器時間進(jìn)行關(guān)閉。加熱器停在右端。 ·?通過測試來選擇送風(fēng)時加熱、向右側(cè)移動式加熱器停止以及送風(fēng)移動等過程的最佳條件。? 2.6? 設(shè)計整體綜合評價 從最開始自己在網(wǎng)絡(luò)搜說相關(guān)資料文獻(xiàn)，到后來與導(dǎo)師探討，對有疑問的地方進(jìn)行詢問，同時對片材成型機(jī)的加工性能進(jìn)行深入分析，進(jìn)行綜合評價。最后仔細(xì)思考判斷設(shè)計結(jié)果是否能達(dá)到自己的預(yù)期效果。經(jīng)過多次探討，反復(fù)修改設(shè)計，直到最后的設(shè)計達(dá)到自己的預(yù)期，達(dá)到導(dǎo)師的要求。 3 零件的選型 3.1 三十度梯形絲杠、30度梯形絲杠用螺帽 螺紋在運動中必須作精確移動，梯形絲杠在此運動過程中起到了舉足輕重的作用。梯形絲杠的圓鋼材料務(wù)必是正規(guī)牌號，否則會使?jié)L花刀、銑刀損耗迅速。裝配時必須掌握好間隙大小。我們的 30度梯形絲杠選用MISUMI生產(chǎn)的MTSBRX18-755-F13-V10-T28-G4-Q12-S17-E10-AC14型。30度梯形絲杠用螺帽類型很多，例如法蘭型、緊湊型、嵌入型等，這里我們選用由MISUMI生產(chǎn)的MTSFR18（法蘭型）30度梯形絲杠用螺帽即可。 圖7. 30度梯形絲杠用螺帽 圖8. 30度梯形絲杠 3.2 氣缸 氣缸由活塞、活塞桿、缸筒、端蓋、密封圈等構(gòu)成，活塞在缸內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運動為整個機(jī)構(gòu)提供動力。這里我們選用SMC株式會社生產(chǎn)的MGPL20-100-Z73L型氣缸。 3.3 定位誤差的分析與計算 在大量生產(chǎn)過程中我們需要使用夾具對其進(jìn)行裝夾后再進(jìn)行下一步操作，夾具應(yīng)具有專一性。即對應(yīng)工件有對應(yīng)的夾具。專用夾具是在加工工藝設(shè)計中產(chǎn)生工序圖的主要依據(jù)。加工工藝設(shè)計中，該以專用夾具生產(chǎn)工序圖為其設(shè)計的根據(jù)。誤差一定會出現(xiàn)在整個設(shè)計制造或者使用過程中，所以在使用夾具來加工某一批工件時，加工精度的參數(shù)由于契合不完全有縫隙或其他原因而產(chǎn)生誤差，定位誤差就是這些誤差中的一種情況。當(dāng)我們設(shè)計夾具定位方案時，我們應(yīng)判斷該方案的可行性及合理性，并且我們應(yīng)該關(guān)注到夾具的設(shè)計方案是否滿足工件的加工要求，這才是我們分析各個方案的最終目的。 3.3.1 夾具裝夾工藝基準(zhǔn)用夾具裝夾加工時的工藝基準(zhǔn) 夾具設(shè)計加工時一項規(guī)范關(guān)于基準(zhǔn)方面，基準(zhǔn)分為兩類，一種是設(shè)計基準(zhǔn)一種是工藝基準(zhǔn)，在設(shè)計圖上我們確定集合要素位置需要滿足設(shè)計基準(zhǔn)，在設(shè)計工藝工程中我們應(yīng)滿足工藝基準(zhǔn)，定位誤差與相關(guān)基準(zhǔn)的計算分為下列三類 （1）工序基準(zhǔn) 在工序圖中應(yīng)滿足的基準(zhǔn)為工序基準(zhǔn)，我們可以理解為在工序圖中展現(xiàn)出來讓我們對照標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)，定位誤差的計算分析我們需要用到零件圖上展示出來的基準(zhǔn)。 （2）定位基準(zhǔn) 在加工過程中，加工位置的準(zhǔn)確性需要依據(jù)定位基準(zhǔn)來實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。就是工件移動到加工面上時，兩者之間的接觸配合是否符合規(guī)則，此時我們應(yīng)盡量滿足加工精度高度準(zhǔn)確，綜上一般情況下定位基準(zhǔn)應(yīng)盡量選擇設(shè)計基準(zhǔn)作為其基準(zhǔn)。 （3）對刀基準(zhǔn)（調(diào)刀基準(zhǔn)） 定位元件的加工面是否匹配可以完美重合共同體現(xiàn)了其對刀標(biāo)準(zhǔn)，用于在日常加工中若刀具所在位置發(fā)生偏差，我們可以根據(jù)該基準(zhǔn)進(jìn)行對刀具的調(diào)整。特別的是對刀基準(zhǔn)不同于其他的基準(zhǔn)，其不屬于工件要素，他屬于定位元件和其相關(guān)的加工面配合加工時所體現(xiàn)出來的要素，如果我們以定位元件為支撐板，則對刀基準(zhǔn)就是該支撐板的加工面。 3.3.2 定位誤差的概念 在夾具夾緊一批片材進(jìn)行加工時，由于定位不準(zhǔn)確導(dǎo)致夾具偏差夾緊片材未對齊而引起這批工件的生產(chǎn)發(fā)生了一定量的加工精度參數(shù)從而引起定位誤差。定位誤差是一個范圍，應(yīng)以其最大范圍計算，定位誤差是設(shè)計基準(zhǔn)在整個實驗中的加工精度方面所產(chǎn)生的最大變動量。 3.3.3 定位誤差產(chǎn)生的原因及其計算 1）基準(zhǔn)不重合誤差：基準(zhǔn)不重合誤差是定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不同而生成的誤差。經(jīng)圖9可得，設(shè)計基準(zhǔn)隨著定位基準(zhǔn)之間公差值的變化而發(fā)生改變，當(dāng)加工參數(shù)與方向相同時=；當(dāng)方向不同時，我們需要根據(jù)自身具體情況來進(jìn)行分析計算，從而來確定與的關(guān)系，可得： 定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合：在帶有內(nèi)孔的銑削平面定位過程的示意圖中，必須保證過程尺寸A±T。兩個基準(zhǔn)匹配， 沒有基準(zhǔn)和失配誤差，但是由于制造間隙不準(zhǔn)確，仍然存在定位基準(zhǔn)位移誤差。以下分析基于心軸的水平放置： 水平放置心軸：合并心軸工件時，定位孔由于其自身的重力而接觸心軸母線，并且心軸中心線在孔中心線上方。 由定位對的間隙引起的誤差稱為定位基準(zhǔn)位移誤差。 將上述兩種情況總結(jié)概括可得基準(zhǔn)補(bǔ)充和誤差應(yīng)為 綜上所述，定位誤差產(chǎn)生原因及其兩類的計算可推出，可推出定位誤差的計算公式： 式中：△jw-基準(zhǔn)位置誤差； -基準(zhǔn)不重合誤差； -定位基準(zhǔn)與對刀基準(zhǔn)最大移動量； -設(shè)計基準(zhǔn)相對定位基準(zhǔn)的最大變動量； -定位誤差； 、、加工精度方向上可推出所產(chǎn)生的定位誤差函數(shù)，具體形式根據(jù)我們所設(shè)計的集體方案分析總結(jié)確定。 2）以導(dǎo)向軸固定板為例計算定位誤差 定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合：以內(nèi)孔定位銑平面的工序簡圖,要求保證工序尺寸A±T。兩基準(zhǔn)重合，無基準(zhǔn)不重合誤差，但仍然存在由于制造不準(zhǔn)確導(dǎo)致有間隙而引起的定位基準(zhǔn)位移誤差。以下按照心軸水平放置進(jìn)行分析： 心軸水平放置：當(dāng)心軸工件組合后，由于自身具有重力作用，定位孔與心軸母線接觸，心軸中心線位于孔中心線上方，由于定位副間隙造成的誤差叫定位基準(zhǔn)位移誤差，該誤差為： 由于， 即 式中 ——定位孔的最小直徑（） ——定位孔的公差（） ——心軸的最大直徑（） ——心軸的公差（） —心軸與定位孔最小間隙（），。 此種定位方式的定位誤差 因為定位精度為±0.2，所以定位精度公差 又因為 所以符合要求，所以定位公差為0.035 3.4 導(dǎo)向軸 有以下兩個特點1.表面鍍硬鉻，耐磨性好。2.可直接使用，加工省時且方便。用途為：1、 適用于自動機(jī)床，電子儀器，鐘表的零部件。2、 液氣壓缸用及各種機(jī)器之精密軸心。線性導(dǎo)向軸基本形狀為直線型，本設(shè)計中使用的導(dǎo)向軸為是MISUMI SFJ20-720數(shù)量為2個 本設(shè)計中導(dǎo)向軸具體的參數(shù)如下表： 圖11. 導(dǎo)向軸的具體參數(shù) 3.5 聚氨酯墊圈 可以使鏈接元件之間更加牢固，常見的是中間帶有圓孔的橢圓形薄片，可以減少震動。本設(shè)計中選擇的聚氨酯為醚類，聚氨酯硬度為肖氏A90，精度為普通機(jī)類型為標(biāo)準(zhǔn)型，外徑為40，內(nèi)徑為20，厚度為十毫米。這里我們采用MISUMI生產(chǎn)的URWH40-20-10的聚氨酯墊圈。 圖12. 聚氨酯墊圈 3.6 螺栓 前端形狀為平頭型。材質(zhì)為不銹鋼。頭部形狀為內(nèi)六孔，基本形狀為止動型，螺紋牙形種類為公制，粗牙。螺栓需要和螺母一起使用，螺栓與螺母的連接為可拆卸連接，方便了機(jī)器部分拆卸清洗或部分零件損壞的更換問題。此片材成型機(jī)我們選用內(nèi)六角止動螺栓（MISUMI產(chǎn)MSSFS4-6型2個）、帶墊圈內(nèi)六角螺栓（（MISUMI產(chǎn)SCBS3-12型4個、SCBS4-10型10個、SCBS5-16型2個、SCBS5-20型22個、SCBS6-25型18個、SCBS5-25型12個、SCBS8-25型10個、SCBS8-30型4個） 圖13. 螺栓的具體參數(shù) 3.7 旋轉(zhuǎn)氣缸： 3.7.1 定義 該氣缸利用壓縮空氣驅(qū)動輸出軸，輸出軸在一定角度范圍內(nèi)做往復(fù)回轉(zhuǎn)運動，氣動執(zhí)行元件?？梢杂糜谄牡姆诸?、旋轉(zhuǎn)、夾緊等。 3.7.2 旋轉(zhuǎn)氣缸結(jié)構(gòu) 由活塞、閥座閥芯、活塞桿、缸筒、定位稍、閥體、端蓋、軸用彈性擋圈、螺栓和密封件等組成。 3.7.3 選型 1.選擇要點:在設(shè)計中可以根據(jù)機(jī)器的類型來選擇氣缸，根據(jù)以往的經(jīng)驗來說，我們需要選用標(biāo)準(zhǔn)的氣缸2.選擇安裝的形式:安裝的形式往往與安裝所在的位置和使用氣缸的目的相關(guān)，通常來說，大多數(shù)的安裝都采用了固定的安裝形式比如:軸向支座、前后法蘭等等，在活塞直線運動時，缸體必須同一時間做比較大的圓弧搖擺，當(dāng)機(jī)器需要往回轉(zhuǎn)動的時候，進(jìn)行來回的直線運動，應(yīng)該使用回轉(zhuǎn)氣缸，如出現(xiàn)特殊情況亦可使用特殊的氣缸來完成來回的直線運動。3.輸出力大?。焊鶕?jù)機(jī)器運轉(zhuǎn)所需要的力的大小既是輸出力大小，又因為氣缸的載荷率是根據(jù)活塞桿的推力以及活塞桿的拉力確定的通過以上的兩點條件我們可以得出氣缸的內(nèi)徑，氣缸工作壓力最小不能超過兩萬N，氣缸工作壓力過大只能讓氣缸的體積不斷增大。 由圖表可知氣缸選型為SMC株式會社MGPL20-100-Z73L 表1. 所選氣缸參數(shù) 根據(jù)本機(jī)械設(shè)備的設(shè)計特點及功能要求，片材成型機(jī)機(jī)中的氣缸選用帶導(dǎo)桿薄型氣缸氣缸。 (1) 片材成型機(jī)的靜載輸出時缸徑的計算 含義：片材成型機(jī)的氣缸在靜載運動的時候片材成型機(jī)的氣缸沒有負(fù)載力的作用，當(dāng)零件被片材成型機(jī)的氣缸壓住后才進(jìn)行輸出直至輸出到最大推力。 氣缸活塞截面積為： 式中：p——工作壓力（Pa）； F——負(fù)載力（N）； A——活塞截面積(m2)。 其中F=80N，p=0.5MPa。 當(dāng)活塞以推力工作時，活塞直徑可按下式計算： D=4Fπpη1=4×66π×0.5×106×0.7=0.015(m) 式中：——氣缸推或拉的效率，如圖3.2所示。 圖3.2 氣缸作靜載輸出時的效率 (2) 片材成型機(jī)氣缸的動載荷輸出時的缸徑的計算 當(dāng)片材成型機(jī)的氣缸進(jìn)行動載荷輸出的過程中，其經(jīng)受的所有力都是負(fù)載力，若想使片材成型機(jī)的氣缸保持一定的運動速度運轉(zhuǎn)，片材成型機(jī)的氣缸所受到的負(fù)載力需要依據(jù)工作情況不同而取，一般情況下取，當(dāng)氣體工作壓力較低或要求工件運動速度較快時應(yīng)取。 氣缸活塞面積可按下式計算： pAα≥F 其中 F=μ×W=1.2×66=80N；α=0.5。 當(dāng)氣缸以推力方式工作時，活塞直徑： D=4Fπpα=4×80π×0.5×106×0.5=0.02(m) 為保證氣缸的可靠性，所以本設(shè)計的活塞直徑為20mm。 (3) 片材成型機(jī)的活塞桿的計算 ①片材成型機(jī)的氣缸中的活塞桿按強(qiáng)度條件計算 當(dāng)片材成型機(jī)的氣缸中的活塞桿的長度L比較小的時候例如：L＜10d，可以忽略長度的條件，只關(guān)注片材成型機(jī)的強(qiáng)度條件從而計算出片材成型機(jī)的氣缸中的活塞桿的直徑d，如下式所示： d≥4F1πσp 式中：——氣缸推力（N）; ——活塞桿材料的許用應(yīng)力（Pa），; ——材料的抗拉強(qiáng)度（Pa）； S——安全系數(shù)，S。 代入數(shù)據(jù)得：d≥4×66π×25.6×106/1.4，故取d=2mm。 ②片材成型機(jī)的氣缸按縱向彎曲極限力計算 片材成型機(jī)的氣缸在承受片材成型機(jī)的軸向壓力后，片材成型機(jī)的軸向彎曲由此產(chǎn)生，所以片材成型機(jī)的縱向力達(dá)到了片材成型機(jī)的縱向力的極限故極限力以后，會對活塞桿造成永久性彎曲從而導(dǎo)致變形的后果，進(jìn)而會導(dǎo)致對氣缸元件的可靠性造成不可回轉(zhuǎn)的影響。該極限力與缸的安裝方式、活塞桿直徑及行程等均有一定的聯(lián)系。 當(dāng)氣缸的活塞桿長細(xì)比時，有： 當(dāng)氣缸的活塞桿長細(xì)比時，有： 式中：L——活塞桿長度（m）； K——活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑，實心桿K=； I——活塞桿斷面慣性矩，實心桿I=； ——活塞桿面積； n——系數(shù)； E——材料彈性模量，鋼取E=2.1Pa； f——材料強(qiáng)度實驗值，對鋼取f=49Pa； a——系數(shù)，鋼取a=1/5000 其中L=15mm，K=20/4=5mm，n=1/4 代入數(shù)據(jù)得：=1247N 經(jīng)過計算驗證可得＜，故d=20mm合格。 (4) 缸筒壁厚的計算 當(dāng)氣缸元件進(jìn)行工作時，氣缸中會存有一定壓力的氣體來作為壓力介質(zhì)，氣缸缸筒此時會直接承受來自氣缸內(nèi)部的氣體壓力，因此該元件需要有一定的厚度，也有必要對此參數(shù)進(jìn)行校核計算。由于普通型單活塞桿雙作用氣缸的缸筒壁厚與內(nèi)徑之比，所以可按薄壁筒公式對其進(jìn)行計算： 式中：——缸筒壁厚（m）； D——氣缸筒內(nèi)徑（缸徑）（m）； ——氣缸試驗壓力，一般取=1.5p； p——氣缸工作壓力（Pa）； ——缸筒材料許用應(yīng)力（Pa）； ; ——材料的抗拉強(qiáng)度（Pa）； 本設(shè)計中氣缸的缸筒部分采用鑄鐵HT150材料，其，D=63mm。 代入數(shù)據(jù)得：=m 由于計算所得出的缸筒壁厚度數(shù)值相對比較小，但考慮到機(jī)械加工的需求以及其兩端可能需要安裝缸蓋等需要，故而取缸筒壁厚為=10mm。 3.8 聯(lián)軸器 聯(lián)軸器起到了兩軸或軸與回轉(zhuǎn)件連接的作用，同時聯(lián)軸器可以防止其機(jī)構(gòu)負(fù)荷過大達(dá)到過載保護(hù)的目的作為一種安全裝置安裝于此機(jī)器。這里我們選用MCGL40-12-RDC15型號SMC株式會社生產(chǎn)的。 表2. 所選聯(lián)軸器的各項參數(shù) 表3. 聯(lián)軸器的材質(zhì)表 3.8.1 轉(zhuǎn)矩校核 聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩計算公式： 為工作情況系數(shù)， 為計算轉(zhuǎn)矩，為輸出功率，為工作轉(zhuǎn)速，為理論轉(zhuǎn)矩。 代入計算得出：（因考慮其他因素，所以選取K=1.5)： 所以經(jīng)計算可以確定選則的聯(lián)軸器合適。 3.9 微型光傳感器 微型光傳感器在片材成型機(jī)中起到了十分重要的作用，我們選擇OMRON株式會社生產(chǎn)的EE-SX670型微型光傳感器，其體積小、重量輕、成本低的特點更加適用于片材成型機(jī)。 3.10 軸承 法蘭型直線軸承被軸承帶將其與支座進(jìn)行一體化連接，使其變?yōu)橄鄬碚f更加緊湊的結(jié)構(gòu)便于我們在日常使用時可以相對簡單的安裝到其相應(yīng)位置，直線軸承與線性導(dǎo)向軸配合使用，他們共同作用在直線方向上進(jìn)行導(dǎo)向運動。外殼與保持器形成一個軌道可以供鋼珠沿著該軌道槽進(jìn)行滾動循環(huán)，以導(dǎo)向軸為平行軌道，直線軸承平行于該軌道做直線往復(fù)運動，通過鋼珠滾動，摩擦阻力可以降至相對較低的條件從而達(dá)到讓其更加高效的工作。特點1可以有效利用空間條件，導(dǎo)向軸與直線軸承配合使用，可有效利用空間條件達(dá)到較高效率水準(zhǔn)，這種方法適合小型機(jī)械設(shè)計。特點2 可根據(jù)不同的使用環(huán)境來進(jìn)行不同直線軸承外筒材質(zhì)的選擇，外筒材質(zhì)分為鋼制和不銹鋼，同時保持器也有不同材料制成的，不同材質(zhì)會對不同環(huán)境條件有區(qū)分，其中不銹鋼制可以適應(yīng)相對惡劣的條件，而樹脂制材料可以降低噪音。特點三具有互換性，由于軸與軸承可以隨機(jī)組合使用，因此其互換性更加良好。特點4其可以根據(jù)我們所需要的各個條件而擇優(yōu)原則。特點5軸承相對于直線導(dǎo)軌其性價比更高。 表4. 所選軸承參數(shù) 圖15. 軸承 3.11 加熱裝置 若要使片材達(dá)到成型溫度，則需要將其用傳送帶運到指定區(qū)域進(jìn)行處理加熱[10]。在片料加熱方面，我們可以選擇接觸式或輻射式。將片材傳送的成型工位，閉合模具，壓緊，使片材與加熱板接觸，以達(dá)到使工件迅速熱塑的作用，這種方法即為接觸式。加熱一般采用加熱器，其優(yōu)點有效率高、耐用性強(qiáng)，成本低。輻射式加熱器中的遠(yuǎn)紅外線結(jié)構(gòu)使用較為廣泛，相較于在成型模具中加熱，其生產(chǎn)率更高。在片材的加熱系統(tǒng)中精密的溫度控制是至關(guān)重要的，溫度控制精度最好在±1℃。有一種“注射合金”在其加熱時使用溶劑進(jìn)行浸取加熱，它可以實現(xiàn)消除制品中粘合劑，并且可以不留痕跡[11]。在基于溫度和片材成型機(jī)溫度控制系統(tǒng)研究中對于吸塑機(jī)熱磚進(jìn)行溫度測驗，同時將其與之相關(guān)的設(shè)定溫度進(jìn)行比較，通過模擬實驗輸出同時對其進(jìn)行溫度控制，從而達(dá)到該溫度控制對膜片的恒溫烘烤，可以使片材更容易定性，從而達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的[12]。用最少的加熱時間將其達(dá)到片材能變形所需要的溫度，這是加熱的最終目的，同時我們還需要注意不可以讓片材表面溫度過高，導(dǎo)致其超過自高承受溫度，因此首先要研究片材在加熱過程中片材溫度的分布情況更為重要[13]。在加熱過程中，時間和所需能量和品質(zhì)是評價加熱效果的的指標(biāo)[14]。 3.12 帶 在片材成型機(jī)的系統(tǒng)中，傳送帶裝置是主要的執(zhí)行裝置，因此有必要對其進(jìn)行計算校核，以保證機(jī)械系統(tǒng)的可靠性。在實際情況下，分析皮帶輸送機(jī)的能耗[15]。 傳送帶運輸能力計算： 式中：——輸送量(t/h)； ——帶速(m/s)； ——物料堆積密度(kg/m3)； ——傳送帶運行時物料的最大堆積面積(m2)； ——傳送帶的傾斜系數(shù)。 傳送帶裝置中的帶速參數(shù)與傳送帶寬度、其輸送能力、傳送物料性質(zhì)和其線路及其傾角相關(guān)。比如如果與向上傾角傳送物料時相比，向下傳送物料的傳送速度應(yīng)更低一些，而在傳送帶進(jìn)行水平運輸時，可以選擇高帶速傳送。 表5. 傳送帶傾斜角與傾斜系數(shù)的對應(yīng)關(guān)系 傾斜角/ (°) 2 4 6 8 10 12 14 16 1.00 0.99 0.98 0.97 0.95 0.93 0.91 0.89 本文片材成型機(jī)的傳送帶裝置傾斜角為0°至2°之間，查帶式輸送機(jī)技術(shù)手冊（表3.2）可得傾斜系數(shù)。 依據(jù)本文所給定的作業(yè)條件，物料的材料密度為2000kg/m3，傳送帶帶速選取為0.5m/s，則可得截面積。 傳動帶圓周驅(qū)動力可通過下式表示： 式中：——主要阻力(N)； ——附加阻力(N)； ——特種主要阻力(N)； ——特種附加阻力(N)； ——傾斜阻力(N)。 在帶式傳輸機(jī)中，和這兩種阻力是所有傳動帶都會產(chǎn)生的，其他三種阻力有無則根據(jù)傳送帶的工況條件和工作性質(zhì)來決定。 其中傳動帶主要阻力可通過下式計算得到： 式中：——模擬摩擦系數(shù) ——傳送帶輸送長度(m)； ——承受負(fù)載的各個分支的托輥組每一米的長度其旋轉(zhuǎn)部分受到的重量(kg/m)； ——返回過程中各個分支的托輥組每一米長度其旋轉(zhuǎn)部分受到的重量(kg/m)； ——每米長度傳送帶的質(zhì)量(kg/m)。 承受負(fù)載的各個分支的托輥組每一米的長度其旋轉(zhuǎn)部分受到的重量通過下式計算： 式中：——承載分支每組托輥旋轉(zhuǎn)部分重量，kg； ——承載分支托輥間距(m)。 已知本文片材成型機(jī)的傳送帶裝置中，即 3.13 伺服電機(jī)的計算選擇 伺服電動機(jī)為整個機(jī)構(gòu)提供動力，電動機(jī)輸出的動力通過中間介質(zhì)聯(lián)軸器傳遞給機(jī)構(gòu)上的其他裝置，帶動傳送帶對目標(biāo)片材完成運送。在電動機(jī)進(jìn)行作業(yè)時，主要任務(wù)就是帶動傳送帶滾軸轉(zhuǎn)動，因此可將其輸出的動力看作為兩部分，首先是帶動傳送帶滾軸轉(zhuǎn)動所需要的動力，另外是在此過程中克服摩擦力和動能損失所需要的力。 下式來對伺服電機(jī)進(jìn)行選擇： 由表可知， 電機(jī)轉(zhuǎn)速： 負(fù)載： 負(fù)載扭矩： 馬達(dá)起動扭矩： 若，則符合要求 因為0.026＜0.28 所以，該電機(jī)符合要求 綜合考量電動機(jī)整體性能，與機(jī)械系統(tǒng)中其他結(jié)構(gòu)的配合，以及機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊性等的技術(shù)指標(biāo)，選取東方馬達(dá)株式會社，MSD540-011D作為本設(shè)計的伺服電機(jī)。  總 結(jié) 畢業(yè)設(shè)計其實就是大學(xué)四年的綜合答卷，將大學(xué)四年的所有學(xué)科結(jié)合在一起對我們進(jìn)行一次整體的考察，這次畢業(yè)設(shè)計是我們提升自己能力的機(jī)會，同時也使我們認(rèn)識到自己的不足，自己所掌握的觀點過于片面。通過這次畢業(yè)設(shè)計我們明白了之前我們所學(xué)習(xí)的知識可以這樣聯(lián)合運用，同時也發(fā)現(xiàn)了自身知識儲備欠缺還需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)的問題。對于以后我們要接觸到的諸多設(shè)計內(nèi)容來說，我們現(xiàn)在所學(xué)習(xí)的東西有些基礎(chǔ)，同時我們的聯(lián)合運用還不夠熟練，比較生澀，這次畢業(yè)設(shè)計是一次考試，同時也是一次學(xué)習(xí)，這次畢業(yè)設(shè)計讓我們了解到了聯(lián)合運用的重要性，和一些基礎(chǔ)方法，為我們之后的道路進(jìn)行了鋪墊。學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，以后的工作中、生活中應(yīng)該不斷向前輩們學(xué)習(xí)，取長補(bǔ)短，補(bǔ)充自己的知識儲備，并且努力提高合素質(zhì)。 在畢業(yè)設(shè)計過程中，我總結(jié)出以下幾點： 1. 一個項目設(shè)計的前提，需要先了解其的發(fā)展史，及其相關(guān)產(chǎn)品的優(yōu)勢和不足之處同時應(yīng)與國外產(chǎn)品做出對比，對其不足進(jìn)行討論、設(shè)計、研究。這些完成之后我們才可以從加工工件是否自動化、操作性是否可行、加工的精準(zhǔn)度以及產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性、安全性等方面展開設(shè)計。 2. 機(jī)器的整個設(shè)計不僅包括機(jī)械結(jié)構(gòu)部分(動力驅(qū)動裝置、定位夾緊裝置以及整個裝置的強(qiáng)度校核)還需要包括電氣前期設(shè)計考慮同時加工工藝分析，成本預(yù)算等幾個環(huán)節(jié)也必不可少。 3. 對于個人而言，在這個畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)中，需要先整體構(gòu)思，查找相應(yīng)文獻(xiàn)，考慮其可行性，后將整個設(shè)備拆分成幾個部分，對每個部分進(jìn)行分開設(shè)計研究，根據(jù)綜合情況及要求選擇外購件，確定尺寸，同時還應(yīng)考慮性價比問題，所有前期準(zhǔn)備完成后需要校正核對。 致 謝 在近三個月左右的畢設(shè)中，從起初拿到題目的不知所措到做完整的畢業(yè)設(shè)計，離不開李海波老師的默默支持和細(xì)心指導(dǎo)。雖然今年的疫情影響我回學(xué)校的時間，缺少了面對面與老師交流的機(jī)會，但是李海波老師經(jīng)常利用網(wǎng)絡(luò)去幫我解決我在畢業(yè)設(shè)計課題中遇到的問題。在疫情期間，在老師和小組同學(xué)的幫助下，能利用網(wǎng)絡(luò)完成一部分內(nèi)容。在強(qiáng)度校核遇到的不懂的公式也通過老師的講解，最后成為自己的知識，運用在實際問題中。在三維設(shè)計過程中，李老師詳細(xì)的講解了片材成型機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，并將圖紙和說明書中存在的問題指點，改正。期間老師也提供了許多相關(guān)資料，讓我們更好的了解該產(chǎn)品。這次畢業(yè)設(shè)計不僅鍛煉到整機(jī)設(shè)計能力，而且對于繪圖軟件的運用能力也得到了進(jìn)一步的提升。與此同時，感謝培養(yǎng)我四年的學(xué)校，感謝老師和同學(xué)。在整個疫情的這段時間才發(fā)現(xiàn)學(xué)校的學(xué)習(xí)環(huán)境是多么舒適，在舒適的環(huán)境下更要努力學(xué)習(xí)，培養(yǎng)專業(yè)相關(guān)的知識，在未來工作崗位中發(fā)揮更大的作用參考文獻(xiàn) [1]張萍，高德.BOPS片材現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].包裝工程，2008(10)：45-48. 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