机电装备设计第七章(15-16)

工具，输送装置沿机床一侧或从机床中间环行通过。
输送装置简单，储存功能小，常需要设中央存储存放
工件及夹具，适用于直线排列的机床(或环形排列的组装
工位的物料输送)。
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C型： 由许多个随行夹具和托板组成的环行输送系统
特点：采用连续运行的方式，可利用托板上的编 码器来自动寻找地址，所以能任意编排工件的输 送顺序，输送系统本身有较大的存放功能。 D型 ： 采用工业机器人(圆柱坐标、极坐标、 直角坐
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5）送料槽 根据料斗与工件加工时方位的相对位置关系、料 斗的形式、工件的形状和大小、生产面积的大小等因 素，送料槽的形状可设计成直线形、曲线形、平面螺 旋形、空间螺旋形和蛇形等。
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2 振动式料斗装置
振动式料斗是一种 典型的自动上料置。 ● 料斗为圆筒形，内 壁有螺旋形送料槽； ● 圆筒作扭转振动， 工件将沿着螺旋形送 料槽逐渐上升； ● 上升过程中进行定 向，剔除位置不正确 的工件； ● 上升的工件最后从 料斗上部的出口进入 料槽。
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4 物料搬运设备选择
正确选择搬运设备是提高搬运效率、降低搬运成本的重要措施。
搬运设备根据物料形状、移动距离、搬运流量和 搬运方式进行选择，可分成四类。 ◇ 适用于短距离和低物流量的简单输送设备，如叉车、 电瓶车、步进式输送带和输送辊道等； ◇ 适用于短距离和高物流量的复杂输送设备，如带有 抓取机构的在两工位间输送工件的输送机械手、斗 式提升机和气力输送机等连续输送机； ◇ 适用于长距离和低物流量的简单运输设备，如汽车 等运输车辆； ◇ 适用于长距离和高物流量的复杂运输设备，如火 车、船舶等。 10
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7.2.2 料仓式上料装置设计
1 功用和组成 ● 单件毛坯的尺寸较大，形状较复杂、难于自动定向 时，采用料仓上料机构。人工或专门的定向装置不 断地将单件毛坯以一定方位装入料仓中，再由料仓 送料机构自动地将单件毛坯从料仓送到机床上；
● 料仓式上料装置应用在大量和大批生产中；
● 所运送的毛坯可以是锻件、铸件或由棒料加工成的 毛坯和半成品； ● 加工时间为5～30s左右。
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2 物流系统布置方案 机械制造的生产过程属于离散型
▲ 从原材料采购入库开始，经过备料、热加工、
冷加工、热处理、装配、检验和产品入库等一道道工 序逐渐加工成产品；
▲ 每道工序在不同车间或工作中心进行；
▲ 上一道工序结束时工件不一定马上能进行下一道
工序的加工；
▲ 工件在工序间需要建立存储缓冲区，以协调上下 序。在制订物流系统布置方案中应合理地选择仓储 设施的位置 。 8
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3 隔料器
隔料器的作用是把待加工的毛坯(通常是一个)从料仓中许多 毛坯中隔离出来，使其自动地进入上料器，或由隔料器直接将 其送到加工位置。有的隔料器兼有上料的作用。
这类隔料器构造最简单，当上料器送毛坯到加工位置的过程 中，隔料器将料仓的通道隔断，完成隔料功能。 缺点：隔料时，料槽内所有毛坯的质量都作用在上料器的上 表面，使上料器运动阻力大，且易于磨损。 30
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电磁振动器，主要是指衔铁、铁芯和线圈。当
线 圈两端接入交流电时，线圈便产生了交变磁场，磁通 通过铁芯经间隙δ及衔铁形成闭合回路，同时建立磁 势产生一定的吸力。衔铁被吸向铁芯，使间隙δ达到 最小值。当吸力降到一定值时、衔铁便在弹簧力的作 用下恢复原状。
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7.2.4 装卸料机械手
机械手是一种能模仿人手的某些工作机能，按要 求的程序、轨迹，实现抓取和搬运工件，或完成某些 劳动作业的机械化、自动化装置。
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7.1 总体设计
物流：即物料的流动过程。 物流是指从原材料和毛坯进厂→经过储存→加工→ 装配→检验→包装→直至成品和废料出厂，在仓库、 车间、工序之间流转、移动和储存的全过程。
物流贯穿着生产的全过程，是生产的基本活动之一。 在制造业中，从原材料入厂到成品出厂，产品生 产的整个过程，仅有5％的时间用于加工和制造，剩 余95％都用于储存、装卸、等待和输送 。
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6 实施计算机仿真和进行方案修改
物流系统是整个生产过程中的一部分，是从属于加工制造过 程。
● 物流系统规模大、投资费用高，结构形式、运输方 式都很复杂，许多实际问题事先难以考虑周全。过 去，只能是建造完以后，才能发现问题，只好通过 局部拆除、返修、调整才能达到预定目标。 ● 现在借助计算机进行物料的调度输送动态仿真。 ● 内容为:将物流系统的作业过程编制成许多独立的 程序，每个程序执行一种功能，将这些程序编制在 一起，排定顺序，构成级别，形成一个完整的调度 模块。
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2 特点 ■ 上料耗时少，缩短辅助时间和提高生产率; ■ 上料平稳，无冲击； ■ 上料装置构造简单，工作可靠； ■ 上料装置适用范围大； ■ 满足工件的一些特殊要求。 如用机器人搬运一些轻薄零件或易碎的零件 时，机器人手爪部分应采用较软的材料和自 行调整握紧力的大小，以免被夹持工件变形 和破碎。
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◇ 料斗：存储成堆散乱工件(料仓式上料装置无料斗)； ◇ 定向机构：将散乱的工件按一定方位定向排列起来 (料仓式上料装置不需要此机构)； ◇ 料仓：存放以定向排列的工件，调剂供需平衡； ◇ 料道：利用工件的自重将工件由定向机构送到存料 仓或在工序间移动； ◇ 隔料器：将待上料工件与其余工件分离开，保证单 一工件给料； ◇ 上料器：将一定向排列的工件按一定的加工节拍和 方位送到机床夹具上(有些上料器兼有限料作用)； ◇ 卸料器：将已加工完的工件由夹具上取走； ◇ 搅动器：搅动工件防止工件架空堵塞； ◇ 剔除器：将定向位置不对或多余的工件剔除。 26
机械手称为操作机(Manipulator)、机械手(Mechanical hand)。机械手只能完成比较简单的抓取、搬运及上、下料 作，常常作为机械设备上的附属装置。因此具有一定的专用 性，所以又称为专用机械手。
● 物料的运输方式和路径能够及时优化；
● 物料流的监测、判别等线)输送系统：利用输送小车或输送带作为
输送工具，输送装置沿机床一侧或从机床中间直线通
过。 输送装置简单，存储功能小，需要设立中央储存库， 存放工件及夹具，适用于直线排列的机床输送料。 B型(环行)输送系统：利用输送小车或输送带作为输送
物流系统设计是把物流全过程所涉及的装备、器 具、设施、路线及其布置作为一个系统，运用现代科 学技术和方法，进行设计和管理，达到物流系统合理 化的综合优化过程。
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7.1.1设计方法与步骤
1 物料分类
固体
物料按形式分
液体 气体
按种类分
散装料 单独料
包装料
在物理特征方面有尺寸、质量、密度和形状等；还有数 量、时间性、特种控制、政府法规和操作规程等。 其中物理特征往往是物料分类最重要的因素。
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5 仓储设施的选择
仓储设施的形式按其功能分有原材料库、外购件 库、在制品库、零部件成品库、维修件和备件库、 产品成品库、工夹量具等工艺装备库等； 按级别分有厂级库、车间级库、工段级库和工序 级库等。 ● 原材料、外购件、零部件成品、产品成品、维修件 和备件通常储放在厂级库中。这类仓库储存物料的 种类多，储存量大，进出库流量大且频繁，许多现 代化企业采用立体仓库，实现物流机械化和管理自 动化。 ● 车间级和工段级库属于中间仓库，暂时存放维持车 间和工段生产需用的物料，包括原材料、在制品、 工夹量具等。这类仓库由于储存物料的种类相对少 一些，储存量相对小一些，进出库流量相对小一些。
3 物料流动分析
物料流动分析的步骤如下：
★ 按每类产品或物料，沿整个生产过程，即从原料到成品库的 全过程进行流程分析，绘制物料流程图； ★ 将所有产品或物料按每条起讫点路线进行汇总，绘制物流图； ★ 进行物料流动分析。 在物流图上，长距离大物流量的搬运是不合理的，应该改 进平面布置或工艺流程； 物流量大而距离短的搬运是合理的，可以单独进行： 物流量小而距离长的搬运会引起运输费用的增加，应将若干 项具有类似性质的物流组合起来进行搬运。 ★ 确定仓储设施的容量。
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2）搅动器 工件在料斗中容易形成拱形而堵塞出口，如图a） 所示，致使工件落料不畅。搅动器的功能就是消除 落料口堵塞的现象。
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3）定向器 工件在料斗内或料斗外的供料槽中要进行定向， 使工件按一定的位置顺序排列。定向器的作用主要是 校正工件的位置，并剔除位置不正确的工 件。
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4）剔除器 剔除器的作用是剔除从料斗到送料槽中一些 位置不正确的工件,保证进入送料槽的工作方位正确。 被剔除的工件返回到料斗中。
特点：隔料器每作一次往复运动，从料槽中分离出一 个毛坯，由上料器将其送走。杆式隔料器，毛坯的质 量不再压在上料器上。这类隔料器大多应用在中等生 产率的情况下，即50～70件／min。当隔料器每次住 复的时间很短时，工件因其惯性有可能进不了隔料位 置，使工作可靠性下降。
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由带有成形槽的圆盘或鼓轮做成，如图e）所示。毛坯 从送料槽落入圆盘的成形槽内，靠圆盘的转动将其送至上料 器。这种隔料器能在低速下保证平稳地工作，并能保证高的 生产率和避免毛坯因受冲击而损坏。图f）所示的隔料器，可 使装在两个送料槽中的毛坯，按一定的次序交替地送到下面 的送料槽中，使两种毛坯在送料槽中按一定次序排列。
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2 料仓
料仓的作用是储存毛坯。料仓的大小决定于毛坯的 尺寸及工作循环的长短。为使工人能同时看管多台机床， 毛坯的储存量应能保证机床连续工作10～30min。 1）靠毛坯自重送进的料仓
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2）强制送进的料仓
当毛坯的质量较轻不能保证靠自重可靠地落到 上料器中，或毛坯的形状较复杂不便靠自重送进时， 采用强制送进的料仓。
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4 上料器 上料器是把毛坯从料仓送到机床加工位置的装置。
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7.2.3 料斗式上料装置及毛坯自动定向方法
1 料斗式上料装置的组成 料斗式上料装置包括装料和储料两部分机构。装料机构由 料斗、搅动器、定向器、剔除器、分路器、送料槽和减速器等 组成；储料机构由隔离器、上料器等组成。