金属组件装配机套管供料装置及控制系统设计.doc

XX学院 XXUNIVERSITY本科生毕业设计设计（论文）题目： 金属组件装配机套管供料装置 及控制系统设计 系部： 机 电 工 程 系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： XX 班 级： 三 班 学号 2011011301 指导教师姓名： 职称 教授 最终评定成绩 XX学院教务处 二一三 年 六月 制 （2015届）本科生毕业设计说明书 金属组件装配机套管供料装置 及控制系统设计系部： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 班 级： 学号 指导教师姓名： 职称 教授 最终评定成绩： 2015年6月第1章 绪论1.1金属组件装配机简介装配是指将产品的若干个零部件通过紧配、卡扣、螺纹连接、粘合、铆合、焊接等方式组合到一起得到符合预定的尺寸精度及功能的成品（半成品）1。由人工处理（接触、整理、抓取、移动、放置、施力等）每一个零部件而实现的装配称为人工装配。不需要由人工处理（接触、整理、抓取、移动、放置等）零部件而完成的装配，称为自动装配2。介于两者之间的为半自动装配。可实现自动装配的机器称为自动装配机。金属组件装配机主要由：零部件定向排列、输送、擒纵系统；抓取-移位-放置机构；装配工作机构；检测机构；工件的取出机构等组成。自动装配包括: 自动传送、自动供给和自动装配作业三个组成部分3。1.2金属组件装配机研究现状1.2.1现有金属组件装配机结构组成 金属组件装配机结构组成（如图1.1）1.电磁开关 2.成品 3.接料车 4.套管 5,6,9,11,16,24,26.气缸 7,19.料斗 8.落料闸门（V形槽） 10.压板 12,17.整理器 13.电动机 14,15,20,21.链轮 18.料芯 22.电动机 23.送料杆 25.V形铁 27,28.光电管图1.1 套管全自动装配机结构1.2.2套管全自动装配机工作原理先分别将套管4放置于料斗7中；将料芯18放置于料斗19中，启动后，设备便自动进行工作：首先，光电管28检测套管4，光电管27检测料芯18是否在工作位置上和是否可以进行工作，PLC将会根据光电管的信号分别给电动机13、电动机22指令，电动机13、电动机22将分别转动4，通过链轮14与链轮15、链轮21与链轮20分别带动整理器12、整理器17转动，直到光电管28检测到套管4；光电管27检测到料芯18后，电动机13、电动机22才会分别停止转动。当工作位置分别有套管4、料芯18后，各个工位上的气缸按照PLC的工作指令有序地工作。1.3金属组件装配机发展前景及研究意义1.3.1金属组件装配机发展前景传统的人工装配不仅耗时、耗人力、生产率低，而且装配精度低，生产的产品不能满足高精度要求，次品率高使得材料被大量浪费，同时由于有些装配繁杂琐碎使得工作人员长期处于这种重复单一的工作环境中而精神压抑，因此自动装配技术的推广与发展显得尤为重要。自动装配技术的重要性还在于促进产品制造系统的整体优化，生产效率得以全面提高；装配自动化可以改善装配环境，保障装配生产安全。因此对装配机的研究与开发是非常有意义和发展前景的5。1.3.2金属组件装配机研究意义（1）社会意义 满足社会大批量的需求，推动社会经济增长。自动化水平的高低，已是衡量一个国家科技发展水平的重要标志之一。自动化装配技术的研究、应用和推广，对人类的生产、生活等方式将产生深远影响。（2）经济效益装配过程自动化可极大地提高社会生产率和工作效率，节约能源和原材料消耗，保证产品质量。改善劳动条件，改进生产工艺和管理体制，加速社会的产业结构的变革，提高企业经济效益。节约人工成本，方便管理，提高生产效率。 1.4课题主要研究内容进行金属套管和金属丝的自动装配（金属组件参数：金属丝直径0.7mm，金属套管外径2mm，套管内径1.1mm，套管长度4mm，装配后金属丝截断长度20mm，两端冲压长度2mm）。研究内容主要有以下几方面：（1）套管供料机构设计：实现套管整齐单向排列供料。（2）金属丝供料方案的提出。（3）金属丝截断、压紧、两端冲压气动控制系统设计：包括不同气动方案的提出与探讨，气动元件的选取与分析，实现设计要求。（4）金属组件装配机电气控制系统设计：实现不同机构和系统之间的运动配合，以实现金属组件自动化装配。（5）气动系统及电气系统的仿真：运用GX仿真软件将气动系统和电气系统PLC结合起来进行仿真，通过仿真验证和分析系统的可行性。第二章 套管供料装置设计2.1已知的原始设计数据：金属组件参数：金属丝直径0.7mm。金属套管外径2mm。套管内径1.1mm。套管长度4mm。装配后金属丝截断长度20mm。两端冲压长度2mm。2.2套管供料装置总体方案设计2.2.1套管供料装置方案方案一：通过螺旋振动来实现供料。方案如图2.1所示：1.底座 2.支承板簧 3.螺旋料斗 4.振动器图2.1 螺旋振动供料装置示意图方案二：通过一个圆周带有半圆孔的一定厚度的圆盘和一个V形料斗组合，通过步进电动机驱动圆盘转动，从而实现金属套管的周期供料。方案如图2.2所示。1、套管 2、V形料斗 3、壳体 4、凹槽盘5、步进电动机 6、检测装置 7、底板图2.2 步进电机驱动供料装置示意图2.2.2方案的对比、选择与优化方案一较易实现、成本较低，且供料率较大。但是由于正常工作时工件只能铺满螺旋轨道底部，因此在螺旋供料装置前再加一个振动供料装置可使方案更加合理。方案二类似于半自动化装配，因为在将工件放置于料斗中时需要定向放置，否则不能实现自动化装配，并且有可能卡住，损坏电机。通过上面的对比分析，选择方案一更加合理。优化后的方案如图2.3所示：2.3供料率Q计算螺旋振动供料装置的供料率Q取决于供料器的给料速度。给料速度一般用工件在料道上移动的平均速度Vp来估算，它与螺旋轨道的螺旋升角、物料振动升角、工件物理特性以及振动器振动参数等有关。料斗结构确定之后，上料器的供料率为:Q=60Vp/L=60*12*0.25/4 = 45个/min （21）设计时，供料装置生产率比自动机械的生产率大大概15%20%。图2.3 螺旋振动供料装置优化示意图2.4料斗设计2.4.1料斗的结构设计料斗的结构多样，大多采用圆筒形结构。 料斗筒体与轨道：一般料斗筒体与螺旋轨道采用整体结构（车制轨道、焊接或整体铸造）。大型料斗：常采用拼焊结构形式。螺旋轨道的工作面一般与料斗内壁成直角，有的也会向上倾斜510。料斗筒体与筒底（料斗底座）一般分别加工，再用螺栓连接（是由于加工工艺要求）；筒体与筒底的连接须注意同心度和紧密性；螺旋轨道筒底上部一般做成锥形（锥角160170）。2.4.2螺旋轨道及其出口设计螺旋轨道最上部的出料口应沿切线方向伸出一段距离。出料口与输料槽的连接方法有焊接法和承接法，且出料口（振动）与输料槽（静止）之间应留有间隙。 2.4.3螺旋轨道料斗的零件材料选用料斗应尽量做得轻巧、系统易起振、重量轻、表面光洁、易加工、耐磨损、隔磁、成本低。常用材料有： 不锈钢耐磨、表面光洁，但加工困难、比重大、成本高；铝合金质轻、硬度高，但表面不光；铜合金表面光洁、加工方便、不会被磁化，但比重较大；硬塑料或有机玻璃都较轻、不会被磁化、表面光洁，但耐磨性较差。2.5振动料斗中工件定向方法螺旋振动供料器中的单件在进入加工工位前，要求沿料道自下而上螺旋上料，并自动排列、定向。自动螺旋定向排列常采用剔除法根据工件形状、大小、重心，在轨道上安置缺口、挡块、斜面、槽口等，以使不符合定向的工件被矫正或者被剔除，而符合定向的工件则会顺利通过，从而实现自动排列与定向8。工件自动定向排列示意图：（a）圆盘（b）圆柱（c）台柱（d）圆台（e）阶梯轴图2.4工件自动定向排列示意图2.6螺旋振动供料装置的工作原理及分析2.6.1工作原理在振动器作用下，料斗作扭转式上下振动，使工件沿着螺旋轨道由低到高移动，并自动排列定向，直至从上部出料口进入输料槽，然后由送料机构送至相应工位。为方便分析计算，现以直槽式上供料器为例，如图2.5：振动上供料器的工作过程，是由于电磁铁和支承弹簧的反向复位作用，使料槽产生高速、高频（3000次/分）、微幅（0.51mm）振动，使工件逐步向高处移动。=0即当电磁铁松开时，料槽在支承弹簧作用下向右上方复位，工件脱离料槽向右上方运动，并逐渐被加速。0即当电磁铁吸引时，料槽在磁引力的作用下向左下方运动，工件由于惯性作用而保持静止脱离轨道,继续向右上方运动(滑移或跳跃)。电磁铁吸引断开周而复始工件在轨道上作由低到高的运动并前进。1-料槽 2-工件 3-支承弹簧 4-电磁铁 5-基座图2.5 上料工作原理图同理，螺旋振动供料装置工作原理：当振动器向下振动时，工件由于惯性作用会保持静止，而此时，支承板簧压缩，料斗在错位倾斜的板簧作用下会与螺旋轨道旋转方向相反的方向旋转一定的角度，此时套管落下，则会沿着螺旋轨道螺旋方向向上移动一定的距离。当振动器向上振动时，工件脱离料槽向上方运动，支承板簧被拉伸，料斗在错位倾斜的板簧作用下会与螺旋轨道旋转方向相反的方向旋转一定的角度，此时工件落下，则会沿着螺旋轨道螺旋方向向上移动一定的距离。（如图2.6）图2.6 螺旋振动供料装置螺旋轨道2.6.2工件在轨道上的受力分析* 工件在轨道上的受力有：自重力、轨道支持力、摩擦力、惯性力；* 惯性力、摩擦力与电磁铁的电流有关。（1）当=0时，支承板簧复位，轨道以加速度a1向右上方运动，工件受力平衡如图1-41： 图2.7 I0时工件受力图Fx=0ma1cos+mgsin=F=N （22）Fy=0 ma1sin+mgcos=N （23）（2）当0时，电磁铁被吸引，轨道以加速度a2向左下方运动，工件受力平衡如图1-42： 图2.8 I0时工件受力图Fx=0ma2cos-mgsin=F=N （24）Fy=0ma2sin-mgcos=-N （25）a1、a2 料道向右上方/左下方运动的加速度（方向与支承弹簧中线垂直）。 料道与水平面的夹角，亦称料道升角。料道的振动升角（工件的抛射角）。2.6.3工件在轨道上的运动状态分析（1）运动分析:根据上面受力分析，工件在轨道上的运动状态有两种可能性：A.因惯性而沿轨道下滑，此时=0，且有 ma1cos+mgsinN （26） a1g(sin-cos)/(sin-cos) （27）当轨道向右上方运动的加速度a1满足上式时，工件便会沿轨道下滑。对于振动上供料机构来说这是是不希望出现的。 B.沿轨道上行，根据电磁铁是否吸合可得： 当=0时 ma1cos+mgsinN （28） a1g(sin-cos)/(sin-cos) （29） 当0时 ma2cos-mgsinN （210） a2g(sin+cos)/(sin+cos) （211）电磁振动供料器要实现预定的向上供料，则轨道向右上方运动的加速度a1和向左下方运动的加速度a2必须满足上述B（沿轨道上行）的条件式。然而工件沿轨道上行时的运动状态随多种条件的变化而变化。（2）运动状态如下：(a)连续跳跃；(b)断续跳跃；(c)连续滑移；(d)断续滑移图2.9 工件在料道上的运动状态（a）连续跳跃* 运动过程：=0:弹簧使料斗复位，工件依靠摩擦，空间位置从A点上行到B点；0：电磁铁吸合，由于惯性，工件会由B点跳跃起来。（工件腾空时间料斗运行至最下方的时间）=0：工件再落至轨道上时已到达C点后又随轨道上行到D点。如此往复，工件随轨道上行-跳跃-再随轨道上行,工件跳跃式前进，跳跃间距为AC段。* 特点：工件具有较大的供料速度，供料率高；工件运动平稳性差，对工件的定向不利；适用于工件形状简单、定向要求不高及供料速度较大的场合。 * 运行条件：电磁铁吸力、料槽振幅及抛射角较大的条件下。但工件腾空时间过大料斗复位时工件再落至轨道过晚A点与C点的间距缩小，甚至落回原处而没有前移。(b)断续跳跃* 运动过程：=0：弹簧使料斗复位，工件依靠摩擦，空间位置从A点上行到B点；0：电磁铁吸合，由于惯性、工件会由B点跳跃起来；（腾空时间0:电磁铁吸合，由于惯性，工件沿轨道由B点滑移 （滑移时间料斗运行至最下方的时间）=0:工件停下时已滑移至C点后又随轨道上行。如此往复，工件“随轨道上行-滑移-再随轨道上行”工件滑移式前进，滑移间距为AC段。 * 特点：工件具有较大的供料速度，供料率较高；工件运行平稳，利于工件定向；适用于工件形状较规则、有定向要求的件料及供料速度较大的场合。 * 运行条件：电磁铁吸力、料槽振幅及抛射角均较小的条件下。 (d)断续滑移 * 运动过程： =0：弹簧使料斗复位，工件依靠摩擦、空间位置从A点上行到B点； 0：电磁铁吸合，由于惯性、工件沿轨道由B点滑移（滑移时间料斗运行至最下方的时间） 工件很快停在轨道上的B点、并随轨道下行到C点； =0：工件再随轨道从空间位置C点上行。 如此往复，工件随轨道上行-滑移后随轨道下行-再随轨道上行，工件断续滑移式前进，滑移间距为AC段。*特点： 工件供料速度较小，供料率较小；工件运动平稳，利于定向；适用于有定向要求但供料速度要求不高的场合。 * 运行条件：电磁铁吸力、料槽振幅及抛射角均小的条件下。 综上所述：使设计合理、参数选择恰当、不产生跳跃、平稳滑移、供料较快，首选（C）连续滑移。 2.6.4工件在轨道上产生滑移和跳跃的条件（1）滑移条件由上述分析，工件沿轨道上行滑移的条件A1g(sin-cos)/(sin-cos) （212）a2g(sin+cos)/(sin+cos) （213）如取=2（常为13），=20（常为1525），=0.41，则a10.47ga20.41g所以，只要合理设计轨道，使轨道向左下方运行的加速度a2满足一定的条件，便可获得预定的滑移状态。（2）跳跃条件工件在惯性力的作用下产生跳跃，脱离工件轨道，此时受力式（24）为ma2sin-mgcos=0 （214）所以产生跳跃的条件为 a2gcossin （215）同上取=2，=20，=0.41，则有a10.47ga22.92g如将料槽因受电磁力的作用而产生的振动视作简谐振动，其频率为f，振幅为A，则轨道最大加速度amax为：amax=2fA （216）所以，当amax=2fA=a2gcossin，工件就会产生跳跃式前进。 由上述分析可知，产生连续跳跃所需加速度a2最大，产生断续滑移时a2最小。圆筒形螺旋料斗与直槽形的工作原理、件料运动状态完全相同，但振动形式有区别：直槽形料斗是往复直线式振动，而圆筒形是往复扭转式振动9。2.7料斗的螺距、料斗高度以及振动升角计算（1）料斗的螺距t又根据结构要求 t1.5h+ (mm) （217）（h-工件直径或高度，-料道厚度：415mm） 则t=1.5*4+12=18mm（2）料斗的高度HH=nt (mm)（n-螺旋料道的圈数：1.57.5） H=6*18=108mm（3）振动升角（工件抛射角）的确定振动升角由主振弹簧的安装角、料道升角及振动器功率确定。所选的大小直接影响作用在工件上的惯性力，因此要合理选择：选得太小影响工件移动速度以及上升高度。选得太大工件难以前进或只会上抛。根据受力分析可得：tg ，-关系见表2.1。表2.1 -关系取=202.8支承弹簧的设计计算2.8.1支承弹簧的作用螺旋振动供料装置的料斗通过其安装在基座上。2.8.2支承弹簧分类支承弹簧的截面形状有矩形和圆形： 矩形截面的支承弹簧称为板弹簧宽度和厚度常常不一致，其刚度在不同的方向上差别较大，因此安装要求较高，支座形式一般如图2.10（a）。 圆形截面的支承弹簧称为圆弹簧圆柱弹簧杆加工容易，各个方向上的钢度一致，故安装调整方便,支座形式一般如图2-10（b）。图2.10 支承弹簧的支座结构2.8.3支承弹簧的安装角支承弹簧的安装角：支承弹簧处于静止时与垂直面的夹角。作用如下：保证工件获得抛射角的结构性措施；影响工件在料道上的运动状态和供料速度的重要几何数；与和及弹簧固结点有关：（1）当弹簧固结点处在料斗中径圆上的A点，即OA=R，则弹簧安装角与直槽形料斗相同，=-2.5（2）对大型料斗（D500mm），则将固结点设在半径r处：tg=R/rtg(+) （218）=arctgR/rtg(+)R料道中径圆半径；r弹簧固结点分布圆半径。当确定好料道升角、振动升角以及R和r之后，就可确定弹簧的安装角。 综上所述料道升角=2，振动升角=20；则=15支承板簧安装如图2.11所示：2.11支承板簧安装对螺旋振动料斗的弹性系统的要求：（1）当输送较大较重工件时，弹簧刚度选择低一些的，以保证料斗在共振状态下工作，并可增大振幅、减少功耗；（2）当输送小型或者较轻工件时，弹簧刚度应选择大一些的，使料斗在强迫振动状态下工作，以保证送料平稳。板弹簧尺寸计算板弹簧厚度h=(4foLMy/3Eb)1/3=15mm板弹簧长度L3.3yfEMy/-13b1/3=200mm板弹簧宽度b（58）h=6*15=90mm2.9 基座的设计、部件的安装及调试2.9.1 基座的设计（1）按结构设计要求：螺旋轨道料斗应轻巧、易起振，提高振动效果；同时基座质量要较大，使其振幅减小，使得向基体传输的振动减弱；取其质量为料斗的210倍，常采用铸铁。（2）为减少螺旋振动供料装置基座的振动对机体整体的影响：常在基座和机体之间加支撑弹簧或橡胶柱脚作支承。（应根据共振条件即激振频率略大于固有频率而选择和设计支撑弹簧）10。（3）螺旋轨道可设外罩壳体将螺旋轨道、工件等罩在其中，使得供料装置防尘、安全、美观、整齐。2.9.2振动器的安装与调试以及其他各部件的安装与质检安装与调试振动器对机器的正常供料有较大影响。振动器的调试应达到的要求如下：（1）空载时,料斗便能起振，加料后，便能得到预期的上料速度，且工件均匀移动，若没有达到要求，其原因一般是振动系统工作点不是在亚共振区或者振动器功率太小。解决办法：须作相应调整，或者换用大功率振动器。（2）当正常工作时，系统的噪声应较小，隔振减振性能好，若螺旋振动供料装置机座振动过大说明系统减振效果不好， 解决办法：应调整料斗与基座的质量之比；或用细长铝、铁管支承杆使上供料器远离机台； 在机座与机台间加阻尼胶垫以吸振。2.9.3其他各部件的安装质量检查包括 质检包括：各部件尺寸、形状、机械性能及安装精度要满足图纸要求；联接须牢靠；安装的相对位置须准确。第三章 金属丝供料与截断方案设计3.1金属丝供料装置方案设计采用单滚轮式送料装置。工作原理：靠滚轮与工件之间的摩擦力进行送料。优点：滚轮与工件之间的接触面积大，不会对材料造成损伤。应用：在金属丝、金属带及纸张、塑料薄膜等卷料的供料装置中应用十分广泛。因此，在本次金属丝的供料装置设计中采用单滚轮式送料装置，示意如图3.1：图3.1 金属丝供料装置3.2滚轮尺寸设计金属丝截断长度为20mm，根据所选步进电动机的型号进行尺寸的计算步进电机的型号为：45BF005-，步距角为3。 滚轮每转四分之一圈，金属丝供料20mm。则2r/4=20 解出得r=13mm3.3金属丝截断机构方案设计由于金属丝直径很小，因此采用气缸冲断的方式对金属丝进行截断。第四章 其他零部件的设计与校核4.1螺栓的设计与校核许用应力的计算公式分两组情况如表4.1;预紧螺栓连接的安全系数如表4.2；受轴向力紧螺栓所须残余预紧力系数K如表4.3；螺栓连接的相对刚度如表4.4；预紧螺栓连接的安全系数如表4.5。表4.1许用应力计算公式强度计算被连接件材料静载荷动载荷挤压强度钢铸铁抗剪强度钢和铸铁表中： 为材料的屈服极限，由螺栓机械性能等级所决定。表4.2预紧螺栓连接的安全系数材料种类静载荷动载荷M6M16M16M30M30M60M6M16M16M30M30M60碳钢433221.3106.56.56.510合金钢5442.52.57.55567.5表4.3 受轴向力紧螺栓所须残余预紧力系数K工作情况一般连接变载荷冲击压力容器或重要连接K0.20.60.61.01.01.51.51.8表4.4螺栓连接的相对刚度垫片材料金属（或无垫片）皮革铜皮石棉橡胶0.20.30.70.80.9表4.5预紧螺栓连接的安全系数材料种类静载荷动载荷M6M16M16M30M30M60M6M16M16M30M30M60碳钢433221.3106.56.56.510合金钢5442.52.57.55567.5受轴向载荷紧螺栓连接（动载荷）强度校核与设计，受轴向载荷紧螺栓连接的基本形式如图4.1所示：图4.1受轴向载荷紧螺栓连接受轴向载荷紧螺栓连接的基本公式： 强度校核计算公式： (4-1)螺栓设计计算公式： (4-2)许用应力计算公式： (4-3)总载荷计算公式： (4-4) 预紧力计算公式： (4-5)残余预紧力计算公式： (4-6)式中： 轴向载荷，N； 螺栓小径，mm，查表获得； 相对刚度，按表1选取； 尺寸因数，按表2查得； 制造工艺因数，切制螺纹 ，滚制、搓制螺纹 ； 受力不均匀因数，受压螺母 ，受拉螺母 ； 缺口应力集中因数，按表3查得； 抗压疲劳极限，按表4选取； 安全因数，控制预紧力 ，不控制预紧力 。表4.6尺寸因数 螺螺栓直径d1216202430364248566410.870.80.740.650.640.600.570.540.53表4.7缺口应力集中因数 螺栓材料 /MPa400600800100033.94.85.2表4.8抗压疲劳极限 材 料10Q235-A354540Cr120150120160170220190250240340取螺栓数目Z=6或8，则单个螺栓所受的轴向工作载荷F为：所需的螺栓直径d1：校核应力幅sa：从计算可知，满足强度要求。4.2 螺杆螺母的设计与校核4.2.1螺杆的设计计算(F=58KN,H=250mm)1螺杆螺纹类型的选择螺纹有矩形、梯形与锯齿形，常用的是梯形螺纹。梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角=30，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动。故选梯形螺纹。2.选取螺杆材料螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。选45钢。3.计算根据国家规定=1.22.5，取=1.4（梯形螺纹）；螺纹牙的工作高度h=0.5P；查教材表2-4-9，p取21Mpa故，d2 = (4-7) =35.45mm查机械制图附表2-3，d取42mm，P=7mm螺纹牙的工作高度：根据教材（2-4-36）的校核式 (4-8) ，满足条件4.自锁验算自锁条件是rv，式中：为螺纹升角；rv为螺旋副当量摩擦角，rv=arctan，当螺旋副材料为钢对青铜时取=0.09（为保证自锁，螺纹升角至少要比当量摩擦角小11.5）=arctan(nP / pd2)=arctan（17/3.1436.5）3.5rv=arctan0.095.14故，=3.5rv-1，所以满足自锁条件5.稳定性的计算细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳，为此应按稳定性条件验算螺杆的稳定性。起重高度H=250mm，螺杆危险剖面的惯性半径 (4-9)螺杆的工作长度查教材，取2(一端固定，一端自由)螺杆的柔度因为，所以临界载荷稳定性计算4.2.2螺母的设计计算1螺母的基本参数，取70mm，取17mm螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，一般螺母的材料强度低于螺杆，故只需校核螺母螺纹牙的强度。螺母材料选用45。2螺纹牙强度，内螺纹大径D=41mm，梯形螺纹的螺纹牙根部宽度青铜螺母的剪切强度，所以满足条件螺纹牙受力弯曲力臂青铜螺母，选取螺母材料的许用拉伸应力，可取，选取41.5MPa螺母外径（校核），所以取40mm螺母材料的许用挤压应力螺母凸缘与底座接触表面的挤压强度，所以满足条件螺母凸缘根部的弯曲强度所以满足条件H1=H+（1428）mm =250+20=270mmD6=D3+（510）mm =70+6=76mmD7=D6+=76+=128mmD8=，取231mm式中：sp联接结合面材料的许用挤压应力。当联接结合面材料为木头时，取sp=2MPa。4.3底座设计振动底座常用铸铁铸造，厚度一般不应小于20mm，为稳定起见，可以制成1/101/12的斜度，所以壁厚（）选择100mm ，如图4.2所示：图4.2 供料装置底座4.4减振橡胶座设计减振橡胶座及安装形式如图4.3所示：1.螺钉 2减振橡胶座图4.3 减振橡胶座及安装形式第五章 气动系统设计计算5.1 选择和设计执行元件 5.1.1 系统压力和执行元件类型 本系统为一般的气动系统，故选系统压力为0.4Mpa。执行元件用气缸，为实现系统的平稳运行，宜采用缓冲式气缸。5.1.2 气缸内径的尺寸计算（1）截断气缸内径DA，取F=0.7，则DA= (5-1) DA=19.78mm （2）夹紧气缸内径DB，因结构布置限制，采用内缩为工作行程，进气腔为有杆腔。此时 DB= (5-2) = (5-3)取值一般为1.011.09，因缸径较小，取较小=1.03，则 DB =1.03=35.53mm （3）冲压气缸DC，因缸径较夹紧气缸大一些，因此取=1.08，则 DC= (5-4) DC=1.08=46.08mm 5.2气缸的选型与安装形式5.2.1气缸的选型（1）气缸实物如图5.1所示图5.1 气缸实物图（2）根据计算结果选择气缸的型号，本设计均采用MCCN系列气缸，气缸代号如图5.2所示。图5.2 MCCN气缸代号气缸规格如表5.1所示：表5.1 MCCN气缸规格气缸尺寸如表5.2所示：表5.2 气缸尺寸表因此，根据计算结果，以及图5.2、表5.1、表5.2所示，得出气缸型号如下：截断气缸型号：MCCN-11-20-1050M。压紧气缸型号：MCCN-11-40-2050M。冲压气缸型号：MCCN-11-50-2550M。5.2.2气缸的安装形式气缸的尺寸如图5.3所示：图5.3 MCCN气缸气缸的安装形式目前有五种形式，如图5.4所示：根据设计要求，在本设计中，主要采用LB安装形式。安装具体结构如图5.5所示：图5.4 气缸的安装形式图5.5 气缸LB的安装形式5.3系统耗气量计算 在系统的一个工作周期内，由压缩空气推动活塞并推动四个缸，分别是截断气缸截断金属丝、压紧气缸压紧金属丝以及两个冲压气缸对金属丝进行冲压。故四个缸的压缩空气耗量为：qVA=D2 (5-5)=(3.140.1620.6)/460.9=2.2310-3m3/s qVB=(D2-d2) (5-6) = (3.14(0.322-0.092)0.6)/460.9=8.2310-3m3/sqVC=(D2-d2) (5-7)= (3.14(0.542-0.142)0.6)/680.9=9.4510-3m3/s 式中：qVA 、qVB 、qVC为截断气缸、压紧气缸、冲压气缸工作行程中的压缩空气耗量（m3/s）；tA、tB、tc为三个气缸气缸单行程时间（s）；V为气缸的容积效率，取V=0.9。两缸的自由空气耗量qZA、qZB为