现代机械设计理论与方法大作业 东北大学

现代机械设计理论与方法题目：矩形断面钢材、扁钢精加工自动上下料装置方案设计班级：机械
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矩形断面钢材、扁钢精加工自动上下料装置方案设计
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一、可行性报告
（1）设计名称：矩形断面钢材、扁钢精加工自动上下料装置方案设计
（2）设计内容：1）对叠落在一起的型材进行排队。

2）实现对辊道的有效保护。

3）实现对精加工后的管棒材进行柔性收集。

4）针对每道工序的时间，需考虑连续工作时的合理停顿，同时
在产品打包时生产不间断。

（3）设计背景
在自动化加工、装配生产线中，能自动完成将工件向加工或装配机械供给并上料的装置，称为自动上料装置。

统计表明，在工件的加工装配过程中，工件的供给、上料、下料及搬运等工序所需费用约占全部费用的1/3以上，所费工时约占全部工时的2/3以上，而且绝大多数的事故都发生在这些工序中。

尤其是在成批大量生产的场合，当要求生产率很高且机动工时很短时，上下料是一项重复而繁重的作业。

所以，为了担高生产率、减轻作业者的劳动强度，保证安全生产，实现上下料自动化是很有意思的而且也是具有实际意义的。

二、主要的设计参数和技术指标
设计参数和技术指标如下表：
项目参数单位
槽式排队输送带C1 kw
上料输送带C2 kw
下料输送带C3 kw
集料打包机构C4 kw
料斗容量V m³
型材尺寸长宽
单位/cm A B
三、对主功能进行分解，绘制功能系统图和功能结构图
（1）功能系统图：
（2）功能结构图
四、找到作用原理实现功能要求，建立形态学矩阵，并选择最优方案。

形态学矩阵
分功能功能解
1 2 3
A 上料机械手自重
B 排序震动料斗排序传送带
C 运送自重输送带挡板
D 下料机械手输送带
弹簧料斗打包机构
E 收集电磁铁吸附搬
运码垛装置
五、绘制各子功能见图
（1）自动上料装置：
图①
图②
图①：弹簧震动机构：目的是使上料斗容产生振动，让型材流畅通过上料口；
上料斗：让待加工的矩形管材收集起来。

图②：槽式排队输送带：使型材很好的排序，完成排队功能。

可调节挡板：高度为（A+B）/2，功能是使矩形型材统一为长边与输送带贴合。

举升下落装置：通过测试技术控制其每当检测到型材运送到一定位置便向上举升，目的是保护传送辊道和型材以免发生刚性冲击。

（2）自动下料装置
图③
图④
图③：可移动电磁铁搬运码垛装置：电磁铁吸块上装有泡沫缓冲装置，防止与型
钢吸和时发生刚性碰撞，确保柔性收集。

电磁铁装置可以通过测试系统控
制，使其完成码垛功能。

图④：双向移动集料打包装置：弹簧式运输车有减震作用，为柔性收集提供了部分保障。

收集装置由两辆自带打包功能的小车组成，当处在实线所示工位时，2号小车收集，当收集好后，向右运动到虚线位置进行打包，吊装，此时一号小车移动到二号收集位置，当一号小车收集好后，向左运动，二
号小车进入收集工位，往复循环，保证了在产品打包时生产不间断。

六、绘制设备的总体布局简图，体现各子系统的位置与相互联系。

（1）自动上料装置
①起吊机构将型材吊进上料斗；
②弹簧振动结构使上料斗一侧产生振动，避免型材堵在上料口；
③槽式排队输送结构将上料口的型材进行排序；
④运输带将材料运送到加工处进行精加工。

（2）自动下料装置与柔性收集装置
①精加工后型材被放到输送带上进行传送。

②可移动电磁铁搬运码垛装置完成柔性收集工作。

③双相移动打包装置保证了在产品打包时生产不间断。

七、绘制各执行机构的运动循环图。

①精加工出来的型材进入到运输皮带上，并且加工后的材料具有一定的间距；
②型材进入到摩擦皮带轮，更好地进入到材料收集装置；
③型材进入柔性收集装置，每当有一根材料进入收集装置时，通过光电传感器可以进行计数功能；
④当计数器达到设计要求的数目要求时，处在收集工位的小车收集，当收集好后，进入打包吊装位置运动进行打包，吊装，此时另一辆小车移动到收集位置，当小车收集好后，进入打包吊装位置运动进行打包，吊装。

往复循环，保证了在产品打包时生产不间断。