自动化设计基础知识

三、工件的定位和夹紧
【目的和要求】通过学习工件定位的概念、方法、原 理（六点定则）和工件常见定位方式及定位元件， 能够合理选择定位元件，初步具备设计和分析工件 定位方案的能力。 【内容摘要】 一、工件定位的概念及方法 二、工件定位的基本原理 三、常见的定位方式及定 位元件 四、对定位元件的基本要求
双轴复动型气缸
单轴弹簧压出型气缸
气缸的工作条件如上图 气缸常用的缸径和行程如上图
四.液压和气压传动的控制调节元件
1.方向控制阀 单向阀 分为普通单向阀,液控单向阀,梭阀和双压阀. 换向阀 复动气缸常采用两位五通电磁换向阀,单动气缸常采用两位 三通电磁换向阀,油缸的换向阀常采用三位五通阀,油缸的换 向阀需要有中位功能. 2.压力控制阀 主要有溢流阀,减压阀,顺序阀和压力继电器 3.流量控制阀 主要有节流阀和调速阀等. 调速阀实际上是一个节流阀和等差减压阀的组合体
二、 工件定位的基本原理
1．六点定则 ． 工件所具有的运动的可能性，称为工件的自由度。 如果把工件放在空间直角坐标系中来描述，工件具 有六个自由度，即沿x、y、z轴移动和绕x、y、z轴 转动的六个自由度，可分别用x~、y~、z~表示沿x~、 y~、z~轴移动的自由度。 工件的定位，实质上就是限制工件应该被限制的自 由度。即若要确定工件在某坐标方向上的位置，就 需且只需用一个定位支承点限制工件在该方向上的 自由度，用六个合理布置的定位支承点限制工件的 六个自由度，就可使工件的位置完全确定，此称为 工件定位的“六点定位 六点定位”. 六点定位
如图1所示，在空间直角坐标系的O面上布置三个定 位支承点1、2、3，使工件的底面与三点相接触，则该 三点就限制了工件的三个自由度。同理，在O面上布置 两个定位支承点4、5与工件侧面相接触，就可限制工件 两个自由度。在O面上布置一个定位支承点与工件的另 一侧面接触，就可限制工件最后一个的自由度，从而使 工件的位置完全确定。
五.液压和气压传动的辅助元件 1.蓄能器和储气罐 液压传动系统一般采用蓄能器,气压传动系统一般采用储气罐. 2.过滤器 主要分为粗过滤器,普通过滤器和精过滤器三种. 3.油箱,热交换器,压力表,油雾器和销声器. 六.液压和气压传动回路 1.方向控制回路 它主要分为一般方向控制回路和复杂方向控制回路. 一般方向控制回路:一个换向阀控制一个汽缸或油缸. 复杂方向控制回路:时间控制制动式和行程控制制动式两种 2.压力控制回路. 它主要分为调压回路,减压回路,增压回路,保压回路,卸荷回路, 平衡回路和释压回路等组成.
三.液压和气压传动的执行元 件 1.液压传动中的执行元件是 油缸,气压传动中的执行元 件是气缸. 2.油缸和气缸的品牌 进口的: AIRTAC(台湾亚 德克),SMC(日本),英国的 诺冠,美国的派克等 国产的:佛山的实用, 肇庆 的方大等 3.油缸和汽缸的基本参数 结构型式 缸径 行程 安装方式
4. 控制和调节装置 这里谈的控制与接下来电器中的 控制是不一样的,这里主要是一些液压和气压控制回 路，速度控制回路及方向控制回路 5. 执行元件 主要包括气缸,马达,油缸,真空吸盘及机械 手等 6. 辅助装置 它们主要包括一些油箱,过滤器,蓄能器,消 声器和油雾器,管路和管接头等. 二、电气部分 1. 自动控制系统----汇编语言,单片机及PLC程序 2. 自动控制系统中常用的的检测和执行元器件 检测元件主要有传感器,接近开关,行程开关,编码器 及磁感应开关等 . 执行元器件主要包括步进电机,伺服电机,真空发生器 及磁粉离合器等.
一、工件定位的概念及方法
1. 工件定位的概念 工件在加工或装配之前，使工件在设备或夹具上占据某一 正确位置的过程称为定位 定位；工件定位后将其固定，使其在加 定位 工过程中保持定位位置不变的操作称为夹紧 夹紧；工件定位、夹 夹紧 紧的过程合称为装夹 装夹。 装夹 2. 工件定位的方法 (1) 直接找正定位法 在机床上利用划针或百分表等测量 工具(仪器)直接找正工件的位置的方法称为直接找正定位法。 (2) 划线找正定位法 先根据工序简图在工件上划出中心 线、对称线和加工表面的加工位置线等，然后再在机床上按 划好的线找正工件位置的方法称为划线找正法。 （3）利用夹具定位法 中批以上生产中广泛采用专用夹具定 位。
液压传动的特点 1. 与电动机相比,在同等体积下,液压装置能产生更大的动力,也就是说 在同等的功率下,液压装置的体积小,重量轻. 2. 液压装置工作平稳,换向冲击小,便于实现频繁换向. 3. 液压装置很容易实现过载保护,能实现自润滑,使用寿命长. 4. 液压装置容易作到对速度的无级调节,并且对速度的调节还可以在工 作中进行. 5. 液压装置易于实现自动化,很方便对液体的流动方向,压力和流量进 行调节和控制,并能很容易地和电气,电子控制和气压控制结合起来, 实现复杂的运动和操作. 6. 液压元件易于实现系列化,标准化和通用化,便于设计,制造和推广使 用 7. 由于液压传动中的泄露和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格 的传动比. 8. 液压传动有很多的能量损失(泄露损失,沿程压力损失,局部压力损失 等),因此传动效率相对很低. 9. 液压传动对油温的变化比较敏感,不宜在较高或较低的温度下工作. 10.液压传动在出现故障时不易诊断.
二、液压和气压传动基础知识
一.液压和气压传动的现状及应用 1. 液压传动有很多突出的特点,因此它的应用非常广 泛,如一般工业的塑料加工机械,压力机械,机床等； 行走机械中的工程机械,农业机械,汽车等；钢铁工 业中的冶金机械,提升装置,轧辊调整装置等. 2. 气压传动的应用也相当普遍,许多机器设备中都有 气压传动系统,在工业各领域,如机械,电子.钢铁,运 输车辆及制造,橡胶,纺织,化工,食品,包装,印刷和烟 草等领域气压传动技术已成为基本组成部分.
3.行程阀控制的快慢速换接回路
气动系统原理图如上图 功能简介: 当电磁阀7左端得到信号,电磁阀7气路换到左端,压缩气通过电磁阀 7,单向节流阀5进入到气缸左端推动活塞杆右行,压缩气经单向节流阀6,电磁阀 7排到大气中,直到撞块压下行程开关,换向阀3得到信号,直接将气路接通,压缩 气直接经换向阀3排到大气中,由于没有经过接流阀,汽缸的速度非常快.汽缸返 回的原理跟压出基本一样.
气压传动的特点 1. 气压传动的工作介质是空气,它取之不尽用之不竭,用后的空气可以排 到大气中去,不会污染环境. 2. 气压传动的工作介质粘度很低,所以流动阻力很小,压力损失小,可以便 于集中供气和远距离输送. 3. 气压传动对环境的适应性好,在易燃,易爆,多尘埃,强辐射,振动等恶劣工 作环境下仍能可靠地工作. 4. 气压传动动作速度及反应快.液压油在管道中的流动速度一般为 1~5m/s, 而气体流速可以大于10 m/s,甚至接近声速,因此在 0.02~0.03s内即可以达到所要求的工作压力和速度. 5. 气压传动有较好的自保持能力.即使压缩机停止工作,气阀关闭,气压传 动系统仍能维持一个稳定的气压.而液压传动要维持一定的压力,需要 能源装置或在系统中增加蓄能器. 6. 气压传动在一定的超负载工况下也能保证系统安全工作,不易发生过热 现象. 7. 气压传动系统的工作压力低.工作气压一般在0.2-1Mpa之间,比较常用 的0.4Mpa左右. 8. 由于空气的可压缩性大,因此气压传动的速度稳定性差,很难控制系统 的位置精度. 9. 气压传动系统的噪声大,尤其是排气时,需加销声器. 10. 气压传动工作介质本身没有润滑性,需加油雾器进行润滑.
七.典型的气压回路 案例分析 1.行程阀控制的单 往复回路 系统原理图见右 图. 功能简介: 按下 手动换向1的手 柄，气控换向阀 3切换，气缸右 行，当撞块碰下 行程阀2，气控 换向阀3复位， 气缸自动退回.
2.行程阀控制的连续往复动作回路 系统原理图见右图 功能简介:当按下手动换向阀1 的手柄,气控换向阀4切换,气缸 右行,此时由于二位二通机动换 向阀3复位而将控制气路断开, 气控换向阀4不能复位.当活塞 继续前行到终点,撞块碰下二位 二通机动换向阀2时,气控换向 阀4中的控制气经阀排出, 气控 换向阀4在弹簧的作用下复位, 气缸自动返回.当活塞返回到终 点时,压下机动换向阀3, 气控换 向阀4再次切换,重复上述循环 动作,只有断开手动换向阀1,方 可使连续往复动作的的活塞返 回到原位置时停止.
二.液压和气动系统的 基本组成 1.液压系统的基本组 成 它由油箱,过滤器, 液压泵,溢流阀,开 停阀, 节流阀,换向 阀和液压缸组成.
2.气压系统的基本组成 它由空气压缩机,后 冷却器,除油器,干燥 气,储气罐,过滤器,减 压阀,压力表,油雾器, 换向阀和气缸组成. 在实际的应用中, 除油器,减压阀和油雾 器做成一个整体, 称 为气源处理三联件. AIRTAC气动产品里 的代号为AFR
3.速度控制回路 它主要有节流式调速回路,调速阀式调速回路,容积式调 速回路,容积节流式调速回路,快速回路和速度换接回路. 速度换接回路在后面的章节中介绍. 4.多缸运动控制回路 它主要包括顺序运动回路,同步运动回路和运动互不干 扰回路. 顺序运动回路在后面的章节中介绍. 5.其他控制回路 主要有气压延时回路和气压往复运动回路. 气压延时回路是一个两位三通气控阀和一个单向节流阀 组成. 气压往复运动回路在后面的章节中介绍.
自动化设备的组成 一、机械部分 1. 原动机 主要包括电动机和内燃机等. 2. 传动机构 要包括机械传动(带传动,链传动,齿轮传动 等),气压传动和液压传动.在实际的自动化设计和应用 中，是它们中两者或三者的结合.气压传动和液压传 动在工业特别在轻工业中的应用越来越广泛，它是 接下来要重点讨论的一个课题。 3. 定位机构和夹紧机构 它能使工件在设备上的位置 实现唯一性,使装配件与被装配件之间的自由度得到 合理的控制,从而实现自动化生产和装配. 它也是接下 来要重点讨论的一个课题。
任何一个工件，如果对其不加任何限制，那么，它在空间的位置 是不确定的，可以向任意方向移动或转动，工件所具有的这种运 动的可能性，称为工件的自由度。如果把工件放在空间直角坐标 系中来描述，则工件具有六个自由度，即沿x、y、z轴移动和绕x、 y、z轴转动的六个自由度，可分别用x~、y~、z~表示沿x~、y~、 z~轴移动的自由度。
自动化设计的基础知识
培训讲师: 刘世标
1.自动化设备的概况和组成 2.液压传动和气压传动 3.工件的定位和夹紧
一、自动化设备的概况和组成
1. 2. 3. 4. 5. 1. 2. 自动化设备的优点 提高产品的性能和质量 节约能源及材料消耗 提高劳动生产效率 改善劳动条件和减轻工人劳动强度 能使企业摆脱员工对产品熟练程度的依赖性 自动化设备在实际生活中的应用 用机械来代替人工做动力的自动化技术 在生产过程及业务处理过程中由检测,控制,计算等环 节产生的大量信息处理的自动化技术.
工件的定位形式
（1）完全定位 用六个合理布置的定位支承点限制工 件的六个自由度，使工件位置完全确定的定位形式 称为完全定位。 （2）不完全定位 工件被限制的自由度少于六个，但 能满足加工技术要求的定位形式称为不完全定位。 （3）过定位 两个或两个以上的定位支承点同时限制 工件的同一个自由度的定位形式称为过定位，也常 称为超定位或重复定位。可以通过改变定位元件的 结构形状而避免了过定位的现象。
4.行程开关和电磁阀控制的顺序运动回路 系统原理图如上图 功能简介: 电磁换向阀7通电后,左气缸按箭头①的方向右行,当它右行到预定 的位置时,挡块压下行程开关2,发出信号使电磁阀8的电磁铁通电,右气缸按箭 头②的方向右行.当它右行到预定的位置时,挡块压下行程开关4,发出信号使电 磁阀7的电磁铁断电,左气wk.baidu.com按箭头③的方向左行,当它左行到原位时,挡块压下 行程开关1,发出信号使电磁阀8的电磁铁断电,左气缸按箭头④的方向左行,当 它左行到原位时,挡块压下行程开关3,发出信号表明整个工作循环结束.