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湖 北 汽 車(chē) 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè)（設(shè) 計(jì)） 論 文
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湖 北 汽 車(chē) 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè)（設(shè) 計(jì)） 論 文
摘要
本論文是對(duì)EA系列發(fā)動(dòng)機(jī)缸體氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)計(jì)的論述。 EA系列發(fā)動(dòng)機(jī)缸體在裝配過(guò)程中，需要實(shí)現(xiàn)將缸體由水平放置向垂直方面翻轉(zhuǎn)90°或者180°的翻轉(zhuǎn)操作，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)面的裝配、加工等工作。原先此操作均由人工完成，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。而現(xiàn)在，設(shè)計(jì)一臺(tái)由氣動(dòng)系統(tǒng)控制的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體翻轉(zhuǎn)機(jī)，就能夠自動(dòng)完成發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的搬運(yùn)和翻轉(zhuǎn)，減少人工翻轉(zhuǎn)工件的勞動(dòng)強(qiáng)度和危險(xiǎn)，提高工作效率。該翻轉(zhuǎn)機(jī)主要由固定機(jī)架、活動(dòng)支架、夾緊裝置、翻轉(zhuǎn)裝置、提升裝置和氣路組成。 當(dāng)托盤(pán)（放置有發(fā)動(dòng)機(jī)）運(yùn)行到特定位置時(shí),該工位處的占位接近開(kāi)關(guān)向舉升氣缸發(fā)出占位信號(hào)，由舉升氣缸上的磁性開(kāi)關(guān)控制舉升氣缸動(dòng)作，將發(fā)動(dòng)機(jī)提升。在此過(guò)程中，由導(dǎo)向機(jī)構(gòu)保證舉升動(dòng)作的平穩(wěn)性。舉升到位后，舉升氣缸上的磁性開(kāi)關(guān)向翻轉(zhuǎn)機(jī)發(fā)出舉升到位信號(hào)，翻轉(zhuǎn)機(jī)的旋轉(zhuǎn)氣缸開(kāi)始工作。完成既定動(dòng)作后，并將該信號(hào)通過(guò)磁性開(kāi)關(guān)發(fā)給舉升氣缸，由磁性開(kāi)關(guān)控制舉升氣缸動(dòng)作，使舉升機(jī)構(gòu)下降將發(fā)動(dòng)機(jī)放在托盤(pán)放回到輸送線體上，由輸送滾輪將托盤(pán)傳送到下一個(gè)工位。以此循環(huán)往復(fù)。氣動(dòng)系統(tǒng)以其輕巧、價(jià)廉、無(wú)污染的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，正越來(lái)越被重視與推廣。翻轉(zhuǎn)角度較為精確，提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
關(guān)鍵詞：氣動(dòng)裝置 自動(dòng)工位 缸體翻轉(zhuǎn)機(jī)
Ⅰ
Abstract
This paper discusses the design of the EA series engine cylinder pneumatic tilter.During the assembly process, the EA series engine cylinder need to achieve turning operation cylinder from the horizontal flip vertical 90 ° or 180 °, so as to realize the engine assembly, each face processing etc.. The original of this operation are completed by hand, which is time-consuming and laborious.And now, the design of a pneumatic engine cylinder turnover machine control system, it can automatically complete the engine cylinder handling and turnover, reduce labor intensity and the risk of artificial turning workpiece, improve work efficiency.The turnover device is mainly composed of a fixed frame, a movable bracket, a clamping device, turning device, lifting device and a gas composition. When the tray(placed in running engine) to a specific location, the position of occupying the proximity switch position signal to the lifting cylinder, the lifting cylinder by magnetic switch on the control of lifting cylinder action, the engine lifting. In this process, the guide mechanism ensures smooth and stable lifting action. When lift to the right place,magnetic switch on the lift cylinder issued overturning machine lift position signal,the rotating cylinder turnover machine begin to work.When the action finished,and the signal is sent to the lifting cylinder through a magnetic switch, the magnetic switch control lifting motion of the cylinder, the lifting mechanism will drop the engine on the tray back into the transmission line body, then they are transferred to the next station by the conveying roller.With its lightweight，inexpensive, and the unique advantages of non-polluting,Pneumatic system are increasingly being taken seriously and promotion.Flip angle is more accurate,which improves product market competition advantage.
Keywords：Pneumatic devices Automatic station Cylinder turnover machine.
Ⅱ
目 錄
摘要 I
Abstract II
目 錄 III
第一章 緒 論 1
1.1 課題的來(lái)源、目的及意義 1
1.1.1課題的來(lái)源 1
1.1.2本課題研究目的 1
1.1.3本課題研究的意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外概況、預(yù)測(cè)和文獻(xiàn)綜述 2
1.2.1. 課題的國(guó)內(nèi)外研究概況 2
1.2.2. 課題的研究趨勢(shì)預(yù)測(cè) 3
1.3本課題研究的主要內(nèi)容 3
第二章 翻轉(zhuǎn)機(jī)方案設(shè)計(jì) 4
2.1需達(dá)到的要求及預(yù)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù) 4
2.1.1需達(dá)到要求、技術(shù)指標(biāo) 4
2.1.2預(yù)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù) 4
2.2整體方案的制定 4
2.2.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 4
2.2.2可行性分析 6
第三章 翻轉(zhuǎn)機(jī)的原理及結(jié)構(gòu)分析 8
III
Ⅲ
3.1發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)概述 8
3.1.1設(shè)備組成 8
3.1.2翻轉(zhuǎn)機(jī)的系統(tǒng)功能 9
3.2設(shè)備動(dòng)作過(guò)程說(shuō)明 9
3.3生產(chǎn)節(jié)拍的驗(yàn)算 10
3.4氣動(dòng)原理分析 10
3.4.1夾緊氣缸原理分析 11
3.4.2提升氣缸原理分析 13
3.4.3旋轉(zhuǎn)氣缸原理分析 15
3.5夾緊單元的定位與夾緊 18
3.6翻轉(zhuǎn)動(dòng)作的一致性分析研究 18
3.7有關(guān)技術(shù)要求 19
第四章 主要零部件的設(shè)計(jì) 20
4.1提升氣缸的選擇 20
4.1.1氣缸舉升力F的確定 20
4.1.2氣缸行程的選定 21
4.2氣源裝置及輔件元件 21
4.2.1氣動(dòng)三聯(lián)件的選擇 21
4.2.2消聲器的選擇 21
4.2.3管道直徑的確定 22
4.3旋轉(zhuǎn)夾緊頭的設(shè)計(jì) 22
4.2.1兩銷(xiāo)的設(shè)計(jì) 23
4.2.2軸承的選擇 26
Ⅳ
第五章 結(jié)論與展望 27
5.1 本文總結(jié) 27
5.2 展望 27
結(jié) 束 語(yǔ) 28
致 謝 29
參考文獻(xiàn) 30
V
Ⅴ
第一章 緒 論
1.1 課題的來(lái)源、目的及意義
1.1.1課題的來(lái)源
本課題針對(duì)東風(fēng)汽車(chē)設(shè)備專(zhuān)用廠制造EA系列發(fā)動(dòng)機(jī)缸體在裝配線中的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，對(duì)制造車(chē)間發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過(guò)程進(jìn)行科學(xué)整理、歸納和完善，以期最終形成發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相關(guān)設(shè)計(jì)思路與方法，從而滿(mǎn)足長(zhǎng)安EA發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配過(guò)程需要，對(duì)缸體翻轉(zhuǎn)90°或者180°，實(shí)現(xiàn)缸體在托盤(pán)上不同姿態(tài)。在裝配過(guò)程中，通過(guò)翻轉(zhuǎn)機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)每個(gè)面的裝配、加工等工作，提高產(chǎn)量，降低裝配成本，提高裝配效率。
1.1.2本課題研究目的
隨著汽車(chē)工業(yè)的蓬勃發(fā)展，各汽車(chē)廠總裝線不斷進(jìn)行技術(shù)改造。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)在裝配式，需要上下、內(nèi)外各面裝配，于是發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)已成為不可缺少的重要設(shè)備。為提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)滿(mǎn)足托盤(pán)自身的定位要求，需要一種機(jī)械裝置來(lái)完成翻轉(zhuǎn)側(cè)移工作。自動(dòng)翻轉(zhuǎn)側(cè)移機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。通過(guò)對(duì)本課題的研究，可以在裝配過(guò)程中，減少人工翻轉(zhuǎn)工件的勞動(dòng)強(qiáng)度和危險(xiǎn)，提高工作效率。翻轉(zhuǎn)機(jī)采用氣壓動(dòng)力完成工序所需的翻轉(zhuǎn)動(dòng)作。翻轉(zhuǎn)角度較為精確，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
1.1.3本課題研究的意義
隨著企業(yè)裝配作業(yè)自動(dòng)化程度的提高，氣動(dòng)系統(tǒng)以其輕巧、價(jià)廉、無(wú)污染，電氣操作簡(jiǎn)便、快捷、省力的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，正越來(lái)越被重視與推廣。EA系列發(fā)動(dòng)機(jī)缸體在裝配過(guò)程中，需要實(shí)現(xiàn)將缸體由水平放置向垂直方面翻轉(zhuǎn)90°或180°的翻轉(zhuǎn)操作。原先此操作均由人工完成，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。因此，設(shè)計(jì)一臺(tái)由氣動(dòng)系統(tǒng)控制的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體翻轉(zhuǎn)機(jī)，來(lái)自動(dòng)完成發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的搬運(yùn)和翻轉(zhuǎn)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配速度得到很大提升。
1.2 國(guó)內(nèi)外概況、預(yù)測(cè)和文獻(xiàn)綜述
1.2.1. 課題的國(guó)內(nèi)外研究概況
在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，轎車(chē)行業(yè)的車(chē)型越來(lái)越豐富，其產(chǎn)量也節(jié)節(jié)攀升。在發(fā)動(dòng)機(jī)裝配領(lǐng)域中，小作坊式的裝配已無(wú)法滿(mǎn)足。為提高產(chǎn)量，降低裝配成本，提高裝配效率，發(fā)動(dòng)機(jī)裝配輸送線的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯。以托盤(pán)為載體，通過(guò)托盤(pán)在封閉循環(huán)的輸送線上的輸送過(guò)程中，完成發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配工作。這種流水線生產(chǎn)模式，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配速度得到很大提升。
為了上能力，上水平，十年前東風(fēng)公司由美國(guó)康明斯公司引進(jìn)了先進(jìn)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)B系統(tǒng)4B和6B產(chǎn)品及技術(shù)，并引進(jìn)了先進(jìn)的摩抹滾輪裝配線。據(jù)說(shuō)，在美國(guó)康明斯公司該裝配線上的關(guān)鍵設(shè)備---180°翻轉(zhuǎn)機(jī)格外搶眼，它是一個(gè)跨線體龍門(mén)式的龐然大物，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精良，外部罩有鋼絲網(wǎng)罩，并懸掛著“禁止拍照”的牌子，價(jià)格十分昂貴。
摩擦滾輪裝配線是全套引進(jìn)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)，而發(fā)動(dòng)機(jī)總成翻轉(zhuǎn)機(jī)卻是自引開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，要自引開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)這一關(guān)鍵設(shè)備與先進(jìn)的洋裝配相匹配，確實(shí)有難度，參看我們的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的翻轉(zhuǎn)，或許能得到些許啟發(fā)。EQ140汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配工藝方式不同，裝配線形式也有別，翻轉(zhuǎn)機(jī)結(jié)構(gòu)對(duì)柴油機(jī)裝配線不適合，要么結(jié)構(gòu)不良，故障多，還常掉總成；要么占地面積大，噪聲高，用戶(hù)不中意。再看看外地的柴油機(jī)廠家的情況吧，因品種多，批量不是很大，沒(méi)有適合大批量的專(zhuān)用翻轉(zhuǎn)機(jī)，只有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易的通用翻轉(zhuǎn)架，全靠人工翻來(lái)轉(zhuǎn)去。
隨著發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)的全面深入，對(duì)翻轉(zhuǎn)機(jī)的壓力更大了。時(shí)間緊，難度大，缺參考，少借鑒，反復(fù)閱讀裝配工藝流程和技術(shù)協(xié)議書(shū)，細(xì)心研讀6B和4B產(chǎn)品總成圖以及相關(guān)產(chǎn)品零件圖，找出相關(guān)尺寸及4B和6B兩個(gè)產(chǎn)品在空間所占位置和翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)所需空間，確定兩個(gè)產(chǎn)品翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)不能發(fā)生干涉的最小范圍，既要考慮4B和6B產(chǎn)品能通用，又要照顧到90°翻轉(zhuǎn)機(jī)能最大限度的通用。尤其是當(dāng)時(shí)的環(huán)境，用戶(hù)提供不了實(shí)物產(chǎn)品的情況下，絞盡腦汁，從構(gòu)思草圖到初步方案，從焊接結(jié)構(gòu)到鑄造結(jié)構(gòu)，加之用戶(hù)本身吃不透的多次變更，經(jīng)多次磋商和討論，通過(guò)加班加點(diǎn)、廢寢忘食，最終開(kāi)發(fā)出了立柱橫梁式柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)總成180°翻轉(zhuǎn)機(jī)。
180°立柱橫梁式翻轉(zhuǎn)機(jī)首輪開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)制造并一舉調(diào)試成功，同時(shí)也較成功地派生出了90°柴油發(fā)動(dòng)機(jī)總成的翻轉(zhuǎn)機(jī)。而且為后來(lái)的許多項(xiàng)目提供了模式或借鑒翻版。先后為專(zhuān)用設(shè)備廠和社會(huì)各用戶(hù)增添了不少有形或無(wú)形效益，也為汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展做出了自己的貢獻(xiàn)。據(jù)悉，美國(guó)180°翻轉(zhuǎn)機(jī)很復(fù)雜，很高大，精度很高，占地面積大，價(jià)錢(qián)昂貴，而我們的180°翻轉(zhuǎn)機(jī)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，較小巧靈活，占在地面積小，造價(jià)低，很能解決問(wèn)題。
1.2.2. 課題的研究趨勢(shì)預(yù)測(cè)
在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，轎車(chē)行業(yè)的車(chē)型越來(lái)越豐富，其產(chǎn)量也節(jié)節(jié)攀升。在發(fā)動(dòng)機(jī)裝配領(lǐng)域中，小作坊式的裝配已無(wú)法滿(mǎn)足。為提高產(chǎn)量，降低裝配成本，提高裝配效率，發(fā)動(dòng)機(jī)裝配輸送線的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯。以托盤(pán)為載體，通過(guò)托盤(pán)在封閉循環(huán)的輸送線上的輸送過(guò)程中，完成發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配工作。這種流水線生產(chǎn)模式，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配速度得到很大提升。發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)是發(fā)動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)各個(gè)面加工、裝配的主要設(shè)備，其自動(dòng)化水平、測(cè)控精度直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)、裝配的效率。為了確保生產(chǎn)中的測(cè)量及控制精度和提高自動(dòng)化水平，采用芯片控制的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架測(cè)控系統(tǒng)是發(fā)展的必要趨勢(shì)。在目前電子控制技術(shù)和PLC控制系統(tǒng)迅速發(fā)展的背景下，能否依靠有的測(cè)試設(shè)備，運(yùn)用先進(jìn)的電子控制技術(shù)和控制系統(tǒng)，能把原有的發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)與電氣設(shè)備聯(lián)系起來(lái)組成一套完整的自動(dòng)掛測(cè)試系統(tǒng)，做到花錢(qián)不多，而效果與成套的自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備相同或接近是一件很難有意義的課題。設(shè)備的自動(dòng)化、智能化隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用得到進(jìn)一步提高，這些設(shè)備的自動(dòng)化程度增強(qiáng)了，但他們各自為政，通過(guò)PLC技術(shù)使它們成為一個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)翻轉(zhuǎn)機(jī)的自動(dòng)控制及更精確、更簡(jiǎn)化是未來(lái)的研究趨勢(shì)。
1.3本課題研究的主要內(nèi)容
發(fā)動(dòng)機(jī)裝在托盤(pán)上，在生產(chǎn)線上進(jìn)行流水作業(yè)時(shí)，為了完成各個(gè)面的加工、裝配工作，需要在某個(gè)工位將其翻轉(zhuǎn)至需要的角度；當(dāng)托盤(pán)帶著發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)至一特定位置時(shí)，采用傳感器測(cè)量，并開(kāi)始實(shí)行自動(dòng)化翻轉(zhuǎn)。
第二章 翻轉(zhuǎn)機(jī)方案設(shè)計(jì)
2.1預(yù)計(jì)達(dá)到的要求及預(yù)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)
2.1.1預(yù)計(jì)需達(dá)到要求、技術(shù)指標(biāo)
在發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過(guò)程中，通過(guò)翻轉(zhuǎn)機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的翻轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)每個(gè)面的裝配、加工等工作，以減少人工翻轉(zhuǎn)工件的勞動(dòng)強(qiáng)度和危險(xiǎn)，提高工作效率。整個(gè)過(guò)程為全自動(dòng)，一般在過(guò)程中無(wú)需人工操作，省時(shí)省力，大大的提高了加工效率，并且翻轉(zhuǎn)角度較為精確。
2.1.2預(yù)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)
1）保證發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)的各點(diǎn)位位置精度，保證翻轉(zhuǎn)角度誤差小。
2）如何保證各步驟有序工作的控制技術(shù)。
2.2整體方案的制定
2.2.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
本課題的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案為發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)計(jì)。課題要求當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)裝在托盤(pán)上，在生產(chǎn)線上進(jìn)行流水作業(yè)時(shí)，為了完成各個(gè)面的加工、裝配工作，需要在某個(gè)工位將其翻轉(zhuǎn)至需要的角度；當(dāng)托盤(pán)帶著發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)至一特定位置時(shí)，采用傳感器測(cè)量，通過(guò)氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)開(kāi)始實(shí)行自動(dòng)化翻轉(zhuǎn)。
方案一：發(fā)動(dòng)機(jī)的提升靠翻轉(zhuǎn)機(jī)上的提升氣缸帶動(dòng)，該提升氣缸帶動(dòng)橫梁，從而提起發(fā)動(dòng)機(jī)。其方案圖2.1如下所示：
垂直導(dǎo)向桿
橫梁
頂部框架
提升氣缸
圖2.1 方案一的方案圖
方案二：在翻轉(zhuǎn)工位布置一舉升定位裝置，這樣可簡(jiǎn)化翻轉(zhuǎn)機(jī)的機(jī)構(gòu)，取消其夾緊機(jī)構(gòu)部分有上升、下降功能。其方案如圖2.2所示。
圖2.2 方案二的方案圖
2.2.2可行性分析
方案一：
(1)該裝置是通過(guò)翻轉(zhuǎn)機(jī)上的垂直移動(dòng)氣缸，通過(guò)兩個(gè)垂直導(dǎo)向桿，帶動(dòng)橫梁上下移動(dòng)。從而帶動(dòng)擴(kuò)架，最終帶著發(fā)動(dòng)機(jī)上下移動(dòng)。
(2)翻轉(zhuǎn)機(jī)的氣壓系統(tǒng)中氣壓缸設(shè)置了雙向緩沖裝置,采用了同步動(dòng)作回路,使翻轉(zhuǎn)機(jī)翻轉(zhuǎn)平穩(wěn),提高系統(tǒng)的安全性和可靠性;
方案二：
在裝配線上，為了使與之相配的單機(jī)能高效準(zhǔn)確地對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行裝配工作,提高生產(chǎn)效率，這就對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的二次定位提出了較高的要求；同時(shí)為簡(jiǎn)化翻轉(zhuǎn)機(jī)的機(jī)構(gòu)，該舉升定位裝置就是為滿(mǎn)足這一要求而設(shè)計(jì)的。
舉升定位裝置應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)裝配輸送線中，其功能是將托盤(pán)精確定位、舉升脫離線體后，協(xié)助單機(jī)完成對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行工作。該設(shè)備主要由動(dòng)力裝置(舉升氣缸)、舉升機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)等幾部分組成。
該方案工作原理：
當(dāng)托盤(pán)（放置有發(fā)動(dòng)機(jī)）運(yùn)行到舉升定位裝置上方時(shí),該工位處的占位接近開(kāi)關(guān)向舉升氣缸發(fā)出占位信號(hào)，由舉升氣缸上的磁性開(kāi)關(guān)控制舉升氣缸動(dòng)作，通過(guò)舉升機(jī)將內(nèi)裝托盤(pán)舉升到位。在此過(guò)程中，定位機(jī)構(gòu)可準(zhǔn)確地對(duì)內(nèi)裝托盤(pán)進(jìn)行定位，并使內(nèi)裝托盤(pán)脫離線體；同時(shí)由導(dǎo)向機(jī)構(gòu)保證舉升動(dòng)作的平穩(wěn)性。舉升到位后，舉升氣缸上的磁性開(kāi)關(guān)向翻轉(zhuǎn)側(cè)移機(jī)發(fā)出舉升到位信號(hào)，翻轉(zhuǎn)機(jī)工作,完成既定動(dòng)作后，并將該信號(hào)通過(guò)接近開(kāi)關(guān)發(fā)給舉升氣缸，由磁性開(kāi)關(guān)控制舉升氣缸動(dòng)作，使舉升機(jī)構(gòu)下降將內(nèi)裝托盤(pán)放回到輸送線體上，此時(shí)托盤(pán)已脫離舉升回轉(zhuǎn)裝置，由輸送滾輪將內(nèi)裝托盤(pán)傳送到下一個(gè)工位。舉升回轉(zhuǎn)裝置在原始位置等待下一個(gè)托盤(pán)。以此循環(huán)往復(fù)。
該方案械設(shè)備特點(diǎn)：
一般翻轉(zhuǎn)機(jī)在夾緊單元夾緊工件后，要提升一定高度，使工件與托盤(pán)拉開(kāi)一定距離，留出翻轉(zhuǎn)空間。夾緊單元的提升是利用電機(jī)加齒輪、齒條的方式實(shí)現(xiàn)。夾緊單元整體的側(cè)移也是利用電機(jī)加齒輪、齒條的方式實(shí)現(xiàn)，工件的翻轉(zhuǎn)是利用伺服電機(jī)加齒形帶的方式實(shí)現(xiàn)的。本翻轉(zhuǎn)機(jī)有以下幾點(diǎn)特點(diǎn)：
①取消了翻轉(zhuǎn)機(jī)上的提升動(dòng)作，改由舉升定位裝置實(shí)現(xiàn)。而舉升定位裝置采用氣缸舉升，沒(méi)有提升電機(jī)，使翻轉(zhuǎn)側(cè)移機(jī)結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化；
②翻轉(zhuǎn)動(dòng)作采用旋轉(zhuǎn)氣缸加液壓緩沖器及機(jī)械擋塊控制翻轉(zhuǎn)前后位置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便、可靠；
③垂直夾緊缸采用帶鎖氣缸，夾緊安全可靠；
④全部結(jié)構(gòu)采用氣缸加直線導(dǎo)軌的方式，結(jié)構(gòu)緊湊，重復(fù)精度高；
⑤沒(méi)有齒輪、齒條的加工，機(jī)械加工成本降低；
⑥沒(méi)有電機(jī)，特別是沒(méi)有伺服電機(jī)，使電器控制難度及電器成本大大降低；
⑦使用費(fèi)及維護(hù)成本得到降低；
⑧全部電磁閥裝在一個(gè)集裝板上，避免了電磁閥因數(shù)量較多而產(chǎn)生凌亂現(xiàn)象。
難點(diǎn)：
①整體動(dòng)作復(fù)雜，動(dòng)作程序需要合理考慮；
②如何在有限的空間內(nèi)合理布置各氣缸；
③垂直夾緊單元的同步問(wèn)題需要解決；
④兩翻轉(zhuǎn)氣缸的同步問(wèn)題需要解決。
綜上，兩種方案都能實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)線上的翻轉(zhuǎn)，但方案二中的該種翻轉(zhuǎn)機(jī)一般采用龍門(mén)結(jié)構(gòu)，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度高，行走裝置及提升重量較大，外購(gòu)件成本高，電器控制難度大，維修調(diào)試?yán)щy。故綜合比較下選擇方案一。
第三章 翻轉(zhuǎn)機(jī)的原理及結(jié)構(gòu)分析
3.1發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)概述
該自動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)主要用來(lái)完成EA系列發(fā)動(dòng)機(jī)的180°翻轉(zhuǎn)動(dòng)作，使得該發(fā)動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)線上能夠以托盤(pán)為載體，通過(guò)托盤(pán)在封閉循環(huán)的輸送線上的輸送過(guò)程中，完成發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配工作。
3.1.1設(shè)備組成
主要由固定機(jī)架、活動(dòng)支架、夾緊裝置、翻轉(zhuǎn)裝置、提升裝置和氣路組成。其結(jié)構(gòu)組成如圖3.1所示：
圖3.1 結(jié)構(gòu)組成圖
3.1.2翻轉(zhuǎn)機(jī)的系統(tǒng)功能
該自動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)有三部分的氣缸，第一部分是用來(lái)控制翻轉(zhuǎn)機(jī)上的橫梁上升、下降，從而帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的上升；第二部分控制翻轉(zhuǎn)機(jī)的擴(kuò)架左右移動(dòng)，用來(lái)使其夾緊發(fā)動(dòng)機(jī)缸體；第三部分是兩個(gè)翻轉(zhuǎn)氣缸，分別固定在翻轉(zhuǎn)機(jī)的兩邊的擴(kuò)架上，用來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的翻轉(zhuǎn)。一般自動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)夾緊機(jī)構(gòu)部分有上升、下降功能，當(dāng)夾緊機(jī)構(gòu)下降到位后，夾緊機(jī)構(gòu)連同工件上升一定高度，留出翻轉(zhuǎn)空間，完成翻轉(zhuǎn)動(dòng)作。
3.2設(shè)備動(dòng)作過(guò)程說(shuō)明
下面①～⑨動(dòng)作為一工作循環(huán)，確定翻轉(zhuǎn)半徑為400mm。翻轉(zhuǎn)半徑其示意圖如下圖3.2所示：
翻轉(zhuǎn)半徑
圖3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)半徑其示意圖
①托盤(pán)到位停止，并發(fā)出電磁信號(hào)；
②水平夾緊缸夾緊，帶動(dòng)左右擴(kuò)架移動(dòng)，使其向內(nèi)水平移動(dòng)到位；
③旋轉(zhuǎn)夾緊頭1的圓銷(xiāo)與基準(zhǔn)卡具結(jié)合卡緊，發(fā)出信號(hào)；
④垂直夾緊缸夾緊，提升橫梁，將發(fā)動(dòng)機(jī)升高，移動(dòng)到位后發(fā)出信號(hào)；
⑤翻轉(zhuǎn)氣缸進(jìn)行180°翻轉(zhuǎn)（即發(fā)動(dòng)機(jī)被進(jìn)行180°翻轉(zhuǎn)），翻轉(zhuǎn)到位后發(fā)出信號(hào)；
⑥提升氣缸反向，將發(fā)動(dòng)機(jī)放在托盤(pán)上，發(fā)出信號(hào)；
⑦水平夾緊缸反向，帶動(dòng)左右擴(kuò)架松開(kāi)到位；
⑧托盤(pán)帶著發(fā)動(dòng)機(jī)被放行，發(fā)出信號(hào)；
⑨翻轉(zhuǎn)氣缸進(jìn)行-180°翻轉(zhuǎn)回位；
3.3生產(chǎn)節(jié)拍的驗(yàn)算
根據(jù)前兩節(jié)的內(nèi)容可知，該工位的動(dòng)作可進(jìn)行如下分解：
節(jié)點(diǎn)表
節(jié)點(diǎn)名稱(chēng)
時(shí)間（s）
備注
托盤(pán)到位
6
等待時(shí)間
卡爪到位
4
發(fā)動(dòng)機(jī)提升
8
翻轉(zhuǎn)
20
下降
8
卡爪回位
4
托盤(pán)放行
2
翻轉(zhuǎn)氣缸回位
3
合計(jì)
55
根據(jù)課題要求的生產(chǎn)節(jié)拍1分/臺(tái)可知，該工位完成翻轉(zhuǎn)工序55s，小于生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間，故該工位的翻轉(zhuǎn)機(jī)符合要求。
3.4氣動(dòng)原理分析
氣動(dòng)原理圖如下圖3.3所示：
圖3.3 氣動(dòng)原理圖
3.4.1夾緊氣缸原理分析
夾緊氣缸原理放大圖如下圖3.4所示：
4
3
2
1
2
1
圖3.4加緊氣缸原理放大圖
夾緊氣缸加緊發(fā)動(dòng)機(jī)缸體時(shí)的原理:
當(dāng)托盤(pán)到位后，會(huì)發(fā)出電磁信號(hào)，使得2YA和3YA帶電，于是換向閥1向左移動(dòng)，最右端接入氣路，同理，換向閥2右移，左端接入氣路。于是，氣源的氣經(jīng)過(guò)換向閥1的右端，通過(guò)單向閥，推動(dòng)氣缸1的活塞右移，同理，使得氣缸2的活塞向左移動(dòng)，即兩端同時(shí)向內(nèi)移動(dòng)，以此來(lái)夾緊發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。而此時(shí)，氣體經(jīng)過(guò)換向閥3的左端和換向閥4的右端，通過(guò)快速排氣閥，將氣體排出。而在氣體排出時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的噪音，所以在出口要安裝一個(gè)消音器，以減小噪音。當(dāng)氣缸1、2的活塞運(yùn)動(dòng)，直到碰到液壓緩沖器之后，使得換向閥3向右移動(dòng)，換向4向左移動(dòng)，氣體通過(guò)換向閥3的左端，通過(guò)快速排氣閥，進(jìn)入氣缸1的帶鎖部分（即圖中有叉的部分），使該氣缸運(yùn)動(dòng)減速，起到緩沖作用。同時(shí)，運(yùn)動(dòng)到位后，會(huì)發(fā)出信號(hào)，使得提升氣缸開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。
由于氣動(dòng)回路中，氣體的流動(dòng)速度很快，故可能導(dǎo)致氣缸的運(yùn)動(dòng)速度過(guò)快，運(yùn)動(dòng)起來(lái)有很大的沖擊，因此為了使其運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，所以在回路中安裝有節(jié)流閥和減壓閥。減壓閥既起到穩(wěn)壓作用，也起到了減壓的作用。而節(jié)流閥通過(guò)改變節(jié)流口的通流截面積來(lái)調(diào)節(jié)流量。節(jié)流閥通過(guò)閥芯的負(fù)反饋動(dòng)作，來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)節(jié)流部分的壓力差，使其基本保持不變，從而起到穩(wěn)壓的作用。
夾緊氣缸松開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體時(shí)的原理:
當(dāng)翻轉(zhuǎn)完畢，發(fā)動(dòng)機(jī)落回在托盤(pán)上時(shí)，會(huì)發(fā)出電磁信號(hào)，使得1YA和4YA帶電，于是換向閥1向左移動(dòng)，換向閥2向右移動(dòng)。氣體通過(guò)氣缸1的活塞，推動(dòng)活塞向左移動(dòng)，同理，使得氣缸2中的活塞向右移動(dòng)。兩端同時(shí)向外移動(dòng)，松開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。
3.4.2提升氣缸原理分析
1
提升氣缸原理放大圖如下圖3.5所示：
2
圖3.5提升氣缸原理放大圖
3
2
1
如圖所示：提升氣缸有兩部分，氣缸1是維修氣缸，一般用于維修檢測(cè)時(shí)使用。該氣缸前端連接有一根插銷(xiāo)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)提升的時(shí)候，該插銷(xiāo)插入維修支架中，將其卡住，如圖3.6所示：
圖3.6 維修氣缸
其中，1即為維修支架，2為插銷(xiāo)，3為維修氣缸
氣缸2為提升氣缸。當(dāng)加緊氣缸的動(dòng)作完成后，即發(fā)出信號(hào)，使該氣缸開(kāi)始工作。其提升發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的原理為：
2
1
9YA帶電，使得換向閥1左端接入氣路，同時(shí)帶動(dòng)換向閥2移動(dòng)，使換向閥2的左端接入氣路。氣路通過(guò)換向閥1、單向閥，進(jìn)入氣缸活塞下，推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，還有氣路通過(guò)換向閥2，進(jìn)入氣缸帶鎖的部分，也推動(dòng)氣缸向上運(yùn)動(dòng)。此處設(shè)計(jì)該氣缸帶鎖，是為了避免突然斷電停氣的情況，如果該氣缸沒(méi)有鎖，突然停氣很可能導(dǎo)致活塞迅速下移，摔壞發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，也造成危險(xiǎn)。
發(fā)動(dòng)機(jī)下降時(shí)的工作原理：
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)完畢后，會(huì)發(fā)出電磁信號(hào)，于是10YA帶電，換向閥1左移，氣體通過(guò)減壓閥、單向閥，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)。同時(shí)帶動(dòng)換向閥2左移，使帶鎖部分的氣體也放出。同理，要在放氣的出口處安裝消聲器，避免噪聲過(guò)大。
3.4.3旋轉(zhuǎn)氣缸原理分析
旋轉(zhuǎn)氣缸原理放大圖如下圖3.7所示：
2
1
旋轉(zhuǎn)氣缸
圖3.7旋轉(zhuǎn)氣缸原理放大圖
旋轉(zhuǎn)氣缸翻轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的原理：
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)提升到位后，發(fā)出電磁信號(hào)，使得6YA和8YA帶電，氣體通過(guò)換向閥1的右端和換向閥2的右端，經(jīng)過(guò)單向閥到旋轉(zhuǎn)氣缸，旋轉(zhuǎn)氣缸開(kāi)始翻轉(zhuǎn)。在這個(gè)過(guò)程中，翻轉(zhuǎn)角度會(huì)有些許誤差，為了使其翻轉(zhuǎn)角度準(zhǔn)確，因此設(shè)有機(jī)械擋塊，如圖3.8所示：
圖3.8a旋轉(zhuǎn)夾緊頭姿態(tài)一（水平）
旋轉(zhuǎn)緩沖器固定板
圖3.8b旋轉(zhuǎn)夾緊頭姿態(tài)二（豎直）
（說(shuō)明：由圖3.8可知，旋轉(zhuǎn)夾緊頭有兩種姿態(tài)，而在一臺(tái)翻轉(zhuǎn)機(jī)上，只能存在一種形態(tài)，即旋轉(zhuǎn)固定板A和銷(xiāo)座A只用于水平狀態(tài)，而B(niǎo)用于垂直狀態(tài)）
其中，銷(xiāo)座A如圖3.9所示：
圖3.9銷(xiāo)座A
旋轉(zhuǎn)緩沖器固定板A如圖3.10所示：
圖3.10 旋轉(zhuǎn)緩沖器固定板A
當(dāng)整個(gè)翻轉(zhuǎn)過(guò)程完成后，即在夾緊氣缸松開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)，回復(fù)到原位置后，發(fā)出電磁信號(hào)，使得5YA和7YA帶電，旋轉(zhuǎn)氣缸旋轉(zhuǎn)-180°，即恢復(fù)到原位置。
3.5夾緊單元的定位與夾緊
在發(fā)動(dòng)機(jī)底面有兩孔，該定位夾緊機(jī)構(gòu)上根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)底面兩孔尺寸布置有兩個(gè)定位銷(xiāo)。定位銷(xiāo)的臺(tái)肩面發(fā)動(dòng)機(jī)底面貼和，基本采用一面兩銷(xiāo)的定位方式，符合“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則。當(dāng)水平夾緊缸收縮時(shí)，垂直夾緊單元相互靠近；當(dāng)水平夾緊缸收縮到位時(shí)，靠?jī)蓹C(jī)械擋塊確定垂直夾緊單元水平移動(dòng)到位，即垂直夾緊單元定位銷(xiāo)在發(fā)動(dòng)機(jī)底面有兩孔下方且二者軸線重合；然后垂直夾緊缸動(dòng)作，使兩定位銷(xiāo)向上運(yùn)動(dòng)，完成定位工作，并進(jìn)一步向上運(yùn)動(dòng)，將發(fā)動(dòng)機(jī)夾緊。兩定位銷(xiāo)向上運(yùn)動(dòng)的同步性通過(guò)調(diào)整兩垂直夾緊缸的氣缸速度控制閥達(dá)到。其原理如圖3.11所示：
圖3.11定位夾緊原理圖
3.6翻轉(zhuǎn)動(dòng)作的一致性分析研究
一般翻轉(zhuǎn)機(jī)的工件的翻轉(zhuǎn)是利用伺服電機(jī)加齒形帶的方式實(shí)現(xiàn)的，伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)花鍵連接為一體的軸外端的兩條齒型帶實(shí)現(xiàn)同步翻轉(zhuǎn)。但由于加工誤差、裝配誤差的累積以及齒型帶的受力變形大小等原因，實(shí)際已不是嚴(yán)格意義上的同步。
在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，大膽采用旋轉(zhuǎn)氣缸進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。原因如下：垂直夾緊單元與發(fā)動(dòng)機(jī)缸體通過(guò)氣缸作用力實(shí)際已連接為一體，在暫不考慮翻轉(zhuǎn)力矩的情況下從理論上采用一側(cè)翻轉(zhuǎn)氣缸即可實(shí)現(xiàn)動(dòng)作。但考慮到在翻轉(zhuǎn)力矩一定的情況下，采用兩個(gè)旋轉(zhuǎn)氣缸可以選擇小一些的氣缸。這樣同步問(wèn)題就產(chǎn)生了。但考慮到在兩氣缸基本動(dòng)作速度基本一致的情況下，垂直夾緊單元通過(guò)氣缸作用力與發(fā)動(dòng)機(jī)緊緊連接為一體，從微觀上分析：當(dāng)一側(cè)甲氣缸有微量動(dòng)作超前趨勢(shì)時(shí)，受另一側(cè)乙氣缸牽制作用，翻轉(zhuǎn)動(dòng)作趨勢(shì)肯定要慢下來(lái)；接著乙氣缸會(huì)因甲氣缸的牽引作用和甲氣缸動(dòng)作趨勢(shì)減慢，產(chǎn)生微量動(dòng)作超前趨勢(shì)，又對(duì)甲氣缸產(chǎn)生作用。就這樣，甲、乙兩氣缸相互作用，共同使發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)。
但怎么保證兩氣缸基本動(dòng)作速度基本一致又需解決。分析解決過(guò)程如下：
①將兩旋轉(zhuǎn)氣缸共用一個(gè)電磁閥，使兩氣缸的進(jìn)氣氣源壓力及空氣流量一致。若采用兩個(gè)電磁閥對(duì)兩旋轉(zhuǎn)氣缸分別控制，不但有電器信號(hào)的時(shí)間差，而且氣源壓力和空氣流量也有部分差別。
②考慮到氣管長(zhǎng)度對(duì)氣源有一定壓降，裝配調(diào)試時(shí)可從電磁閥開(kāi)始將進(jìn)入到兩旋轉(zhuǎn)氣缸的氣管長(zhǎng)度基本一致；
③在空載時(shí)（即不放置發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)）調(diào)整兩旋轉(zhuǎn)氣缸上速度控制閥，使其動(dòng)作時(shí)間一致。
3.7有關(guān)技術(shù)要求
1.該180度氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)共4臺(tái)；其中1臺(tái)翻轉(zhuǎn)臂為豎直狀態(tài)；件25（旋轉(zhuǎn)緩沖器固定板A）只用于水平狀態(tài)；件26（旋轉(zhuǎn)緩沖器固定板B）只用于豎直狀態(tài)；制作時(shí)注意統(tǒng)計(jì)數(shù)量；（對(duì)共4臺(tái)180度翻轉(zhuǎn)機(jī)，件25共6件；件26共2件）；旋轉(zhuǎn)方向：A→B .裝配時(shí)按180QDFZJ-02-00（旋轉(zhuǎn)夾緊頭），保證菱形銷(xiāo)及銑扁銷(xiāo)座A的裝配關(guān)系。
2.導(dǎo)軌安裝時(shí)加油潤(rùn)滑，保證直線度誤差不大于0.1mm。要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，靈活，無(wú)發(fā)澀現(xiàn)象。
3.件1支撐柱與件21底架裝配時(shí)先裝配定位銷(xiāo)后把接螺栓；件1支撐柱與件7頂部框架裝配時(shí)先把接螺栓后配打支撐柱上端定位銷(xiāo)孔；件9電柜支架裝配時(shí)據(jù)電柜尺寸配把接在件21底架側(cè)面。
4.油漆顏色：按照總圖的油漆顏色標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
5.氣動(dòng)原理圖、件39、40、41、42、47、50、51及件10中直線軸承及SMC原件由設(shè)計(jì)統(tǒng)一提料。
第四章 主要零部件的設(shè)計(jì)
4.1提升氣缸的選擇
4.1.1氣缸舉升力F的確定
氣缸動(dòng)作方式采用雙作用式，安裝形式為桿側(cè)法蘭型，前、后端氣緩沖。使用空氣壓力：0.6～0.8MPA（實(shí)際選擇氣缸時(shí)按0.6MPA）
橫梁重量G1=101kg，拖鏈重量G2=45kg，發(fā)動(dòng)機(jī)（內(nèi)裝完成后）重量G3=150kg，導(dǎo)向桿組件重量G4=48kg，擴(kuò)架重量G5=103kg，固定安裝件G6=50kg，則氣缸舉升重量G=G1+G2+G3+G4+G5+G6=497kg,即氣缸輸出力F=497kgf.
氣缸負(fù)載率η是氣缸活塞桿承受的軸向負(fù)載力與氣缸理論輸出力之比。負(fù)載率η的大小選取，與氣缸的動(dòng)作狀態(tài)有關(guān)。對(duì)氣缸速度在50～500mm/s范圍內(nèi)的水平或垂直動(dòng)作，η≤50%。結(jié)合氣缸負(fù)載率，則氣缸輸出力F′≥F/η=994kg。（η取50%）查雙作用氣缸輸出力表，在η=50%且使用空氣壓力為0.6MPA時(shí)，缸徑與氣缸輸出力關(guān)系如下：
缸徑（mm）
氣缸輸出力F′（kgf）
（η=50%， 0.6MPA）
氣缸理論輸出力F（kgf）
80
151
302
100
236
472
125
368
736
140
462
924
160
603
1206
180
764
1527
根據(jù)表中數(shù)據(jù)，①氣缸缸徑D=140mm時(shí)，氣缸輸出力F′=462 kgf＜F，不能選用；②氣缸缸徑D=160mm時(shí)，氣缸輸出力F=603kgf＞F,滿(mǎn)足使用要求；③氣缸缸徑D=180mm時(shí)，氣缸輸出力F′＞＞F，不宜選用。
結(jié)論：氣缸缸徑取D=160mm。
4.1.2氣缸行程的選定
根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)半徑，結(jié)合翻轉(zhuǎn)機(jī)實(shí)際情況，發(fā)動(dòng)機(jī)需要被舉升200mm左右，再考慮加上一些余量，取舉升高度H=245mm，則氣缸行程選取S=250mm。可滿(mǎn)足該舉升定位裝置的使用要求。
4.2氣源裝置及輔件元件
氣源裝置由空壓機(jī)、壓縮空氣的凈化儲(chǔ)存設(shè)備（后冷卻器、油水分離器、儲(chǔ)氣罐、空氣干燥器及輸送管道）、氣動(dòng)三聯(lián)件（分水過(guò)濾器、油霧器及減壓閥）組成，還有一些必要的輔件，如自動(dòng)排水器、消聲器、緩沖器等，這些輔件是向系統(tǒng)輸送潔凈的壓縮空氣所必不可少的。
對(duì)氣源裝置的基本要求是：
1）氣源裝置外觀應(yīng)美觀，色澤應(yīng)與主機(jī)協(xié)調(diào)；
2）氣源裝置上所裝元件的排列布置應(yīng)勻稱(chēng)，維護(hù)方便簡(jiǎn)易
3）氣源裝置應(yīng)節(jié)能；
4）氣源裝置應(yīng)工作平穩(wěn)，產(chǎn)生振動(dòng)小，噪聲??；
5）和電氣、電子控制結(jié)合使用時(shí)，能遠(yuǎn)程控制動(dòng)源裝置以符合主機(jī)對(duì)所需的工作參數(shù)變化的要求。
4.2.1氣動(dòng)三聯(lián)件的選擇
分水濾氣器，減壓閥，油霧器的組合件稱(chēng)為三聯(lián)件。分水濾氣器又名空氣過(guò)濾器，其作用是濾除壓縮空氣中的水分，油滴及雜質(zhì)。油霧器的作用是當(dāng)壓縮空氣流過(guò)時(shí)，將潤(rùn)滑油噴射成霧狀，隨壓縮空氣流進(jìn)需要的潤(rùn)滑的部件，達(dá)到潤(rùn)滑的目的。
4.2.2消聲器的選擇
氣缸，氣閥等工作時(shí)排氣速度快，氣體體積急劇膨脹，會(huì)產(chǎn)生刺耳的噪聲，這種噪聲損害人體的健康，惡化環(huán)境，為減小噪音通常在排氣口安裝消聲器。
消聲器配于主控閥排氣口，氣缸排氣口處，起消聲濾塵作用。而在該氣路中，根據(jù)不同的場(chǎng)合選擇不同的消聲器。有AN203-02集裝板排氣消音器、AN300-03
消音器和AN400-04。
4.2.3管道直徑的確定
本設(shè)計(jì)按各管徑和氣動(dòng)元件通徑相一致的原則，初定各段管徑。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》24.7-16及24.5-41，各段管道直徑見(jiàn)氣動(dòng)原理圖。
4.3旋轉(zhuǎn)夾緊頭的設(shè)計(jì)
其結(jié)構(gòu)組成如圖4.1所示：
5
4
2
3
6
7
1
圖4.1 旋轉(zhuǎn)夾緊頭組成圖
該旋轉(zhuǎn)夾緊頭是通過(guò)旋轉(zhuǎn)氣缸提供動(dòng)力，主要由1圓銷(xiāo)、2壓板、3銷(xiāo)座B、4軸承座、5轉(zhuǎn)軸、6菱形銷(xiāo)、7銷(xiāo)座A和一些標(biāo)準(zhǔn)件組成。在翻轉(zhuǎn)機(jī)工作的時(shí)候，旋轉(zhuǎn)夾緊頭既要軸向運(yùn)動(dòng)，又要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)一面兩銷(xiāo)的定位（一個(gè)圓銷(xiāo)，一個(gè)菱形銷(xiāo)）與發(fā)動(dòng)機(jī)上的基準(zhǔn)卡具結(jié)合，將發(fā)動(dòng)機(jī)卡緊，并受到軸向力的作用。如圖4.2所示：
基準(zhǔn)卡具
圖4.2旋轉(zhuǎn)夾緊頭與基準(zhǔn)卡具
其中基準(zhǔn)卡具是裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的，在裝配時(shí)，暫作為發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的型號(hào)或缸型略有不同，為了通用翻轉(zhuǎn)機(jī)，故設(shè)計(jì)不同的基準(zhǔn)卡具，與旋轉(zhuǎn)夾緊頭的兩個(gè)銷(xiāo)配合。在銷(xiāo)座上面還有二個(gè)沉頭螺釘 可以快速更換定位銷(xiāo)，由于定位銷(xiāo)經(jīng)常磨損，因此這樣的設(shè)計(jì)是可以更換方便的。
4.2.1兩銷(xiāo)的設(shè)計(jì)
⑴ 確定兩銷(xiāo)中心距及公差：Ld=LD=200mm 兩孔中心距為200±0.05mm
∴兩銷(xiāo)中心距的公差為：
∴兩銷(xiāo)中心距為200±0.033mm
⑵ 確定圓柱銷(xiāo)的尺寸及公差
圓柱銷(xiāo)的基本尺寸d1=D1=φ11.8mm
銷(xiāo)孔配合按h7制造，查表知：銷(xiāo)的上偏差es=0，且IT7的公差為0.018，可得ei=-0.018
∴圓柱銷(xiāo)尺寸為=
其零件圖如4.3所示：
圖4.3 圓銷(xiāo)零件圖
同理：
菱形銷(xiāo)尺寸為=，為了使其滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，提高表面硬度，故做以下處理： 1.整體調(diào)質(zhì)處理： HRC28～32。2.B面以上高頻淬火：HRC52～56。3.棱邊倒鈍。
其零件圖如圖4.4所示：
圖4.4菱形銷(xiāo)零件圖
支撐桿上的定位銷(xiāo)在發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過(guò)程中不可避免會(huì)受到各種作用力的影響，由于發(fā)動(dòng)機(jī)很重,在裝卸及翻轉(zhuǎn)時(shí)可能會(huì)和定位銷(xiāo)發(fā)生碰撞，所以要求定位銷(xiāo)具有一定的剛度和強(qiáng)度。定位銷(xiāo)的高度不能太高，這是由于當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)上的基準(zhǔn)卡具套入旋轉(zhuǎn)夾緊頭的定位銷(xiāo)時(shí)，兩定位孔不可能恰好水平同時(shí)套入，往往是一邊先碰到平面支承，然后是其中一定位孔套入短圓柱銷(xiāo)，最后是另一定位孔套入菱形銷(xiāo)中，如果定位銷(xiāo)高度過(guò)高，發(fā)動(dòng)機(jī)上兩定位孔就會(huì)在定位銷(xiāo)邊角處卡住而套不進(jìn)去，所以對(duì)于定位銷(xiāo)的高度有一定要求。綜上，最終確定其高度為14mm。
4.2.2軸承的選擇
由上可知，該轉(zhuǎn)軸在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，會(huì)同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷的作用，而該旋轉(zhuǎn)夾緊頭主要以承受徑向載荷為主，故選擇30000型的軸承，即圓錐滾子軸承。又根據(jù)轉(zhuǎn)矩，確定出轉(zhuǎn)軸的直徑，根據(jù)轉(zhuǎn)軸直徑確定軸承的內(nèi)徑。查出其內(nèi)徑尺寸為50mm，尺寸系列選02，故可知該軸承的基本代號(hào)為30210.
第五章 結(jié)論與展望
5.1 本文總結(jié)
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，在本課題內(nèi)容相關(guān)方面，我主要取得了以下成果：
1）文件資料的檢索 運(yùn)用學(xué)校圖書(shū)館文獻(xiàn)資料，工廠設(shè)備資料，網(wǎng)絡(luò)檢索資料，各大專(zhuān)業(yè)相關(guān)網(wǎng)站，搜集與課題相關(guān)的知識(shí)，更好的運(yùn)用于畢業(yè)設(shè)計(jì)中。
2）機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思路與思考方法 發(fā)動(dòng)機(jī)試翻轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)計(jì)中氣動(dòng)原理設(shè)計(jì)是主要設(shè)計(jì)部分，首先要搞清楚該系統(tǒng)的功能，從而確定各部件結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)，最重要的是掌握各部件之間的聯(lián)系，通過(guò)課題要求，確定整體方案，設(shè)計(jì)各部件，確保各部件組合在一起不會(huì)造成直接或間接的影響，可以滿(mǎn)足課題要求。
3）結(jié)構(gòu)的優(yōu)化 該系統(tǒng)中包括固定機(jī)架、活動(dòng)支架、夾緊裝置、翻轉(zhuǎn)裝置、提升裝置和氣路。整體方案出來(lái)后，是否可行，在實(shí)際應(yīng)用中是否能投入使用，這都是要考慮的問(wèn)題。畢竟在學(xué)校，還是缺乏經(jīng)驗(yàn)，有的地方考慮總是欠缺，或多或少的總有些設(shè)計(jì)的偏于理論化，很多地方?jīng)]有考慮到實(shí)際應(yīng)用時(shí)候的需要。在這個(gè)過(guò)程中，就需要修改，并且要多去觀察，一步步完善自己的設(shè)計(jì)。
5.2 展望
經(jīng)過(guò)了三個(gè)月的學(xué)習(xí)和工作，我終于完成了EA系列發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)的設(shè)計(jì)。從開(kāi)始接到論文題目到設(shè)計(jì)方案的確定，再到論文文章的完成，每一步對(duì)我來(lái)說(shuō)都是新的嘗試和挑戰(zhàn)。這也是我在大學(xué)期間獨(dú)立完成的最大的項(xiàng)目。在這段時(shí)間里，我學(xué)到了很多知識(shí)，也有很多感受。通過(guò)這次設(shè)計(jì)我開(kāi)始獨(dú)立的學(xué)習(xí)和探索，查看相關(guān)的資料和書(shū)籍，讓自己頭腦模糊的大概到逐漸清晰，使自己的設(shè)計(jì)逐步完善起來(lái)，每一次改進(jìn)都是我受益頗豐。
雖然我的設(shè)計(jì)不是很成熟，還有很多不足之處，但是我付出了自己的勞動(dòng)，這是我引以自豪的地方，我相信只有經(jīng)歷過(guò)的人才會(huì)明白其中的酸甜苦辣。
這次做設(shè)計(jì)的經(jīng)歷也使我受益終身，我感受到做設(shè)計(jì)是要真正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過(guò)程和研究的過(guò)程。沒(méi)有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，對(duì)自己的研究就不會(huì)有所突破，那也就不叫設(shè)計(jì)，希望這次經(jīng)歷能讓我在以后的工作學(xué)習(xí)中激勵(lì)我繼續(xù)進(jìn)步。
結(jié) 束 語(yǔ)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是我在大學(xué)學(xué)習(xí)階段的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的一種綜合應(yīng)用，是一種綜合的再學(xué)習(xí)、再提高的過(guò)程，這一過(guò)程有助于培養(yǎng)我的學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立工作能力。
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我感到自己應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)及專(zhuān)業(yè)知識(shí)解決問(wèn)題的能力有了很大的提高，并且這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題，是一個(gè)實(shí)際的工程問(wèn)題，因此，是在我即將工作之前，它是一次重要演練。我想，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，到了工作單位后，我將能夠更快的適應(yīng)工作崗位和工作要求。我對(duì)自己充滿(mǎn)信心 。
首先，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我更加系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)了機(jī)械設(shè)計(jì)制造這門(mén)學(xué)科，分清它的各個(gè)范圍，促使我深入地考慮了自己今后的發(fā)展方向。
其次，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我重溫了很多的知識(shí)，例如：氣壓與氣壓傳動(dòng)、機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，機(jī)械制圖，公差配合等。有些知識(shí)是以前沒(méi)有接觸到的，但是在老師的指導(dǎo)下，再跟同學(xué)共同探討，并通過(guò)自己查手冊(cè)、查資料，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中我能很好地利用。同時(shí)也讓我意識(shí)到，機(jī)械設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)真的是覆蓋面很廣，涉及到的知識(shí)也很多。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)中最大的收獲就是，我發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力提高了。雖然在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中存在許多問(wèn)題，但通過(guò)自己不斷的查閱書(shū)籍和導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)，最后所有困難都迎刃而解。這對(duì)于培養(yǎng)我們的自學(xué)能力和獨(dú)立工作能力是非常有幫助的。
還有一個(gè)收獲是，提前感受到將來(lái)可能從事的工作。我的課題是源于東風(fēng)設(shè)備制造廠的課題，所以我有機(jī)會(huì)經(jīng)常到設(shè)備制造廠向我的校外指導(dǎo)老師陳工請(qǐng)教設(shè)計(jì)過(guò)程中的問(wèn)題，老師的博學(xué)，嚴(yán)謹(jǐn)，勤勞深深地感染了我，讓我不斷學(xué)習(xí)進(jìn)步。
由于我水平有限，經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)各種錯(cuò)誤，希望老師和同學(xué)們多提意見(jiàn)。
致 謝
大學(xué)生活一晃而過(guò)，回首走過(guò)的歲月，感慨良多。
首先誠(chéng)摯的感謝我的論文指導(dǎo)老師趙國(guó)華老師。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，無(wú)論是確定工作方案、收集資料還是撰寫(xiě)論文，我都得到了趙老師的全力幫助和耐心指導(dǎo)。趙老師學(xué)識(shí)淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、平易近人，是我們學(xué)習(xí)和生活的榜樣，在此我特想趙老師表示最崇高的敬意和由衷的感謝。他在忙碌的教學(xué)工作中擠出時(shí)間來(lái)審查、修改我們的論文。在論文的寫(xiě)作過(guò)程中，多次得到他的督促，并且他為我的論文提出了許多寶貴的修改意見(jiàn)。趙老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度與求實(shí)的工作作風(fēng)及豐富的學(xué)識(shí)留給我深刻的印象，使我受益匪淺。 還要感謝我的校外指導(dǎo)高級(jí)工程師陳兵先生，他在忙綠的工作之余耐心的指導(dǎo)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我深深體會(huì)到工程師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣，起到了指明燈的作用；他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給了我無(wú)盡的啟迪。沒(méi)有他的幫助，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不會(huì)如此順利的進(jìn)行。
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)三個(gè)月，使我大學(xué)學(xué)習(xí)中遇到過(guò)的時(shí)段最長(zhǎng)、設(shè)計(jì)內(nèi)容最廣、工作量最大的一次設(shè)計(jì)。用老師的一句話概括就是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)相當(dāng)于是把以前的小課程設(shè)計(jì)綜合在一起的過(guò)程，只要把握住每個(gè)小課設(shè)的精華、環(huán)環(huán)緊扣、增強(qiáng)邏輯，那么這次的任務(wù)也就不難了。我此次的任務(wù)是做一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的翻轉(zhuǎn)機(jī)。雖說(shuō)老師的話讓此次畢業(yè)設(shè)計(jì)看起來(lái)不是那么的可怕，但是當(dāng)我真的開(kāi)始著手死，還的確是困難重重。
俗話說(shuō)的好，“磨刀不誤砍柴工”，當(dāng)每次遇到不懂的問(wèn)題時(shí)，我都會(huì)第一時(shí)間記在本子上，然后問(wèn)指導(dǎo)老師。老師對(duì)于我提出來(lái)的問(wèn)題都一一解答，從來(lái)都不會(huì)因?yàn)槲业膯?wèn)題稍過(guò)簡(jiǎn)單而加以責(zé)備，而是一再的告誡我做設(shè)計(jì)該注意的地方。在整個(gè)過(guò)程中，老師始終給予我細(xì)心的知道和不懈的支持，他們真的起到了“傳道授業(yè)解惑”的作用，讓人油然而生的敬佩。另外還要感謝所有教過(guò)我的老師們，您們?cè)趯W(xué)術(shù)上有著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲凶黠L(fēng)，實(shí)事求是的治學(xué)態(tài)度，一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣，讓我受益終身！
感謝四年中陪伴在我身邊的同學(xué)、朋友，感謝他們?yōu)槲姨岢龅挠幸娴慕ㄗh和意見(jiàn)，有了他們的支持、鼓勵(lì)和幫助，我才能充實(shí)的度過(guò)了四年的學(xué)習(xí)生活。
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