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1、自动机械设计实验指导书机电工程实验中心2007年3月前 言目前，自动机械已广泛应用于工业生产的各个领域，在电子、食品、化工及医药等领域都大量使用着自动机械。自动机械具有自动送料，自动完成整个工艺过程，最后自动卸掉产品的特点，所以使用自动机械，可以降低劳动者的工作强度，提高生产效率和产品质量，大幅度地提高企业的经济效益。因自动机械应用行业的广泛性，其整机结构及执行机构都具有多样性的特点，这就决定了自动机械的设计具有很大的灵活性。通过实验教学，可以加强学生对自动机械概念的理解、掌握自动机械的设计步骤及设计方法，培养学生自动机械设计的基本技能。本书根据教学大纲的要求，在前版基础上做了适当修改。本书由
2、袁贵栋编写，由于编者水平有限，不妥之处在所难免，恳请读者指正。 编者22007年3月目 录实验一 捆扎机的结构及性能实验-4实验一 捆扎机的结构及性能实验一、实验目的1通过实验，掌握自动机械的结构组成。2通过实验，掌握自动机械工艺原理图的绘制方法。3通过实验，学会自动机械循环图的分析方法。二、实验内容1观察分析SK型塑料带自动捆扎机整机的结构组成及具体执行机构的机械结构。2观察分析SK型塑料带自动捆扎机的自动工艺操作过程。三、实验设备1SK型塑料带自动捆扎机。四、实验原理1自动机械虽然应用行业不同、功能与作用不同，原理与运动机构也存在很大差异，但其结构组成具有普遍性，可以归纳为四大组成部分：驱
3、动系统：与所有机械设备一样，自动机械也必须要有驱动系统才能正常工作，可以是各种电动机，也可以是液压或气动。各种驱动各有自己的优点和不足，应根据具体情况选用。传动系统：将运动和动力传递给各执行机构。常用的有皮带传动、链条传动、齿轮传动及丝杠丝母传动等，有性能更好的同步带传动、滚珠丝杠副传动等，可根据需要选用。执行机构：是实现自动化操作的具体机械结构。自动机械的特点就是原材料多样化、工艺种类多样化及门类繁多。为完成规定的功能和动作，其执行机构的结构形式必须满足多样化和灵活性的要求。另外，执行机构的运动顺序和运动规律要根据自动机的工艺原理来确定。控制系统：用来控制自动机械的驱动系统、传动系统和执行机
4、构，使它们按照工艺要求，按顺序进行协调动作，已完成自动化作业。本次实验以SK型塑料带自动捆扎机为例，通过观察分析其结构组成，掌握一般自动机械的结构组成和各部分的常用形式，了解执行机构结构形式的多样性和灵活性。2自动机械的工艺过程选择，直接涉及到是否能方便的实现自动化操作，是提高产品质量和生产率的保证，同时还可以使机器设备结构简单，降低制造成本。 工艺过程以图的方式反映出来称工艺原理图，是设计自动机械运动系统及结构的基础。在工艺原理图上，应明确的表示出产品的运动路线，工艺操作及辅助操作的顺序和数量，各工位上产品的加工状况，执行机构与产品的相互位置与作用方式等。本次实验，通过观察SK型塑料带自动捆
5、扎机的工作过程，通过分析其工艺原理图，掌握工艺原理图的绘制方法。3自动机械按照一定的工艺过程循环的对产品进行加工，两相邻产品之间的时间间隔称为自动机械的工作循环。在自动机械工作循环时间内，各执行机构均完成各自的周期性运动，称执行机构的运动循环。自动机械的工作循环等于各执行机构的运动循环。在自动机械工作循环时间内，各执行机构的运动必须保持正确的先后顺序（即运动关系），只有这样才能很好的完成对产品的加工，才能有效地提高设备的生产效率。自动机械各执行机构的运动在工作循环时间内的相互关系示意图称自动机械的循环图。自动机械循环图设计在整机设计过程中占有重要位置，对具有集中时序控制系统的自动机械，是指导分
6、配轴凸轮轮廓设计或转鼓撞块位置调整的基础；对具有分散行程控制系统的自动机械，是指导程控系统逻辑框图设计的依据。自动机械循环图的设计主要包括：执行机构运动循环的时间同步化设计，处理执行机构之间的运动在时间上的先后顺序，可以保证自动机械达到生产效率的最大化。执行机构运动循环的空间同步化设计，处理执行机构之间的运动在空间位置上的关系，既保证执行机构在运动时不产生干涉，同时保证自动机械能达到尽可能大的生产效率。本实验通过对SK型塑料带自动捆扎机的循环图进行分析研究，掌握自动机械循环图的设计方法。五、实验步骤1结合实验指导书，认真观察SK型塑料带自动捆扎机的四大组成部分，分析它们都采用了那种形式。2观察
7、各执行机构的具体机械结构，分析它们是如何满足各自的功能的。3操作机器，观察SK型塑料带自动捆扎机的工艺过程，分析工艺过程中各执行机构的运动循环的关系。六、实验报告要求1填写实验名称、实验目的和实验内容，并简述实验原理。2说明传动系统采用了哪几种传动形式。3参照图1-1，说明右压爪的结构特点及这些特点是如何保证实现其功能的。4根据捆扎机的工艺过程，设计出能满足要求的循环图。5分析哪些执行机构之间存在空间同步化要求。七、SK型塑料带自动捆扎机简介SK型塑料带自动捆扎机使用热熔性塑料带做捆扎材料，采用热压合工艺（即上下两层带头部分熔化、然后压合）进行捆扎。同时该机能适合尺寸大小不同的箱包，为此，工艺
8、过程采用了凸轮控制和电器自动控制相结合的方法。由于采用了电器自动控制，该即具有了进行逻辑分析、判断和自动处理的能力，如可判断送带到位，抽带涨紧完成等。1. 捆扎机的执行机构SK型塑料带自动捆扎机由予送带装置、供带装置和热合台、拢带架、带子隔离臂、烫头、左压爪、右压爪、压力块等组成。其中予送带装置、供带装置为辅助执行机构，其余为主要执行机构。热合台等主要执行机构的运动有凸轮控制，如图1-1所示。图1-1SK型塑料带自动捆扎机主要执行机构2. 捆扎机传动系统SK型塑料带自动捆扎机采用普通的三相异步电动机作驱动系统，经过传动系统（如图1-1所示）分配到各轴。电机的运动通过两个100的皮带轮传至轴，同
9、时通过轴上100的皮带轮将运动传至轴，经行星齿轮减速器降速后，又通过Z=15及Z=21的一对链轮将运动传至凸轮分配轴轴。图1-2 SK型塑料带自动捆扎机传动原理图3捆扎机控制系统SK型塑料带自动捆扎机采用电器自动控制，具有了进行逻辑分析、判断和自动处理的能力，位置传感元件及所控制的电磁元件如下：XK5：予送带行程开关。XK4：送带行程开关。XK3：抽带行程开关。XK2：凸轮轴一次转动到位行程开关。XK1：复位行程开关。Q1：凸轮轴转动电磁离合器。Q2：送带电磁离合器。Q3：退带电磁离合器。Q4：予送带电磁离合器。T1：轴电磁制动器。T2：轴电磁制动器。4捆扎机的工艺过程由电器控制辅助执行机构（
10、送、抽带装置和一送带装置）和凸轮轴上的各主要执行机构协调运动，循环地完成一个又一个的箱包捆扎动作，工艺原理图如图1-3所示。1.隔离臂 2.左压爪 3.压力块 4.固定刀 5.右压爪 6.热合台（面板） 7.送（抽）带滚轮8.拢带架9.涨紧臂10.烫头图1-3 捆扎机的工艺原理图予送带：由一对预送带滚轮通过摩擦力把塑料带送入储带箱供送带装置使用。当储带箱无带或少带时，带重减轻，活动轨道抬起，XK5闭合，Q4予送带电磁离合器合上，自动予送带开始；当储带箱带量达到一定要求时，带重使XK5打开，Q4断开，予送带停止。送带：由一对送带滚轮通过摩擦力把塑料带沿轨道送进。此时，Q2送带电磁离合器合上，送带
11、滚轮正转进行送带。当带头撞上止带器XK4后，Q2断开，T2轴电磁制动器合上，使供带及时停止；同时Q1凸轮轴电磁离合器合上，凸轮轴转动。拢带右压：拢带凸轮推动拢带架把上下两层塑料带拢齐，右压爪凸轮推动右压爪压住上层塑料带带头。此时XK2凸轮轴一次转动到位行程开关闭合，Q1电磁离合器断开，T1凸轮轴电磁制动器合上，使凸轮轴及时停止转动；同时Q3退带电磁离合器合上，轴反转。收带涨紧：送带滚轮反转，进行抽带，沿箱包“捆扎”一圈（一次抽紧）。由于抽带产生的反作用力，送带滚轮支架绕轴摆向左方，压合行程开关XK3（见图1-4），Q3断开，T2合上，抽带止；同时，Q1合上，凸轮轴开始二次转动，涨紧凸轮推动涨紧
12、臂压下，反冲块关闭抓紧轧头，把带子卡紧在涨紧臂上，涨紧臂继续下压，做第二次拉紧。过了涨紧凸轮最高点，涨紧臂开始返回，下端的反冲块打开抓紧押头。带子又可自由穿过涨紧臂。左压：左压爪在其凸轮推动上升，压紧下层带子。进烫头：隔离臂在其凸轮作用下退出，同时烫头（加热器）插入上下两层带中间。熔化烫合：压力块 图1-4 SK型塑料带自动捆扎机抽带示意图在其凸轮作用下上升，使塑料带熔化，压力块稍微下降，烫头退出。压力块再次上升，将两层带子热压合，同时切断。退面板（热合台）：面板在其凸轮推动下退后再返回时，捆扎好的箱包即可移走。此时凸轮转一周，完成一个循环，XK1复位行程开关闭合，T1电磁制动器合上，使凸轮轴及时停止转动。- 3 -
