172 缸体夹紧定位机构设计

缸体夹紧定位机构设计

目 录

摘要 (1)

第一章 机构方案概述 (2)

1.1 设计方案的提出 (2)

1.2 具体设计方案 (2)

1.2.1 设计方案一 (2)

1.2.2 设计方案二 (2)

1.2.3 设计方案三 (2)

1.3 最终设计方案的确定 (3)

第二章 工装设计说明 (3)

2.1 夹具的设计 (3)

2.1.1 夹具的夹紧设计 (3)

2.1.2 夹具的定位设计 (4)

2.2 发动机缸体定位装置设计 (5)

2.3 设备动力设计 (6)

2.4 工装的操作说明 (9)

第三章 打标机设备概述 (10)

3.1 工业智能打标机发展和工作原理 (10)

3.2 缸体在线打标机设备简介 (11)

3.3 缸体在线打标机主要技术指标 (11)

第四章 使用注意事项 (11)

4.1 设备的检查 (11)

4.2 系统正常操作的注意事项 (12)

第五章 小结 (13)

第六章 参考资料 (14)

摘 要

本设计是工业智能标记机中工装部分的设计,该机构可以方便的实现缸体的 在线标记的夹紧定位，该设计主要通过设置挡料机构和压紧装置来实现发动机机 缸体的定位，通过设置进退气缸和移位气缸来控制打印头的移动和定位，通过导 向装置的应用来实现工件的输送轨迹的调整。整体动力由压缩空气提供，通过气 缸和步进电机共同作用来实现打印工作。该设计工装主要用来实现刚体地在线标 记。

关键词：移动板 气缸 定位 打印 导向板。

ABSTRACT

The industrial design is smart suits, marking machine part design, the agency can facilitate the realization of Gangti online marking Jiajin positioning, the design, mainly through the establishment of institutions and turned expected to achieve top device engine plane Gangti positioning through a trapped tanks and killer tanks to control the print head movement and positioning, through guidance devices used to track the delivery of the final adjustment. Overall impetus provided by compressed air through tanks and electrical motors role to achieve common printing. The principal used to achieve rigid body suits designed to online marking.

Key words： Mobile board Tanks Positioning Print Steering board.

第一章 机构方案概述

1.1 设计方案的提出

为了满足发动机缸体的在线标记， 结合机械设计理论和实际生产情况的需要， 在深入了解了工业智能打标机的工作原理和工作过程之后， 我对该机构的工装部 分设计了如下几个方案。

1.2 具体设计方案

1.1.1 设计方案一

方案一： 缸体从生产线上过来进入打印位置时采用托盘机构将发动机缸体放 在托盘上，通过轨道输送到打印位置，然后采用定位销将托盘固定进行打印，打 印头采用悬吊式，设置行走导轨，采用打印头走而工件不走的方式进行打印。打 印完毕后， 工件被输送到下一个工位， 打印头回到初始位置进入等待下一个循环。 该设计执行机构基本可满足工件的打印要求，但是也存在一定问题，首先采用托 盘机构要浪费大量托盘，还不利于工件在生产辊道上的传送，其次大量工件在一 定位置等待标记，不但要占用大量的生产空间还影响生产效率，另外打印头采用 悬吊式，实际设计使用时也存在很大难度，首先打印头在缸体上标记时要承受很 大的工作压力，要保证工件的精确打印有很大难度。其次打印头采用气压打印， 打印部分和控制部分有大量的连接线和供气气管， 这不利于在行走导轨上的安装 和维护

1.1.2 设计方案二

方案二：采用吊装机构，在工件进入生产线的指定位置后，通过吊装机构 直接将工件吊装到打印位置进行打印。打印位置预先设计好工件的定位装置， 打印完毕后工件吊走进入下一个工位。打印机进入下一个循环。该设计方案的 优点是可以实现工件的精确打印。但不足之处也很明显。首先工件采用吊装机 构不但要占用大量空间还提高了生产成本。另外该方案还存在的问题是难以实 现自动化的高速生产，不适合现代生产的需要。

1.1.3 设计方案三

方案三：采用整体式结构，直接将工装部分连接在辊道上，在生产线上设置 工件的挡料机构，工件到位后设置压紧装置，挡料装置和压紧装置均采用气动控

制。打印部分设置进退机构和移位机构，进退机构和移位机构亦采用汽缸控制。 该方案是在总结前两种方案的基础上提出来得。 直接将工装连接在辊道上不但更 简洁节约生产空间而切还能节约生产成本，提高了生产加工的自动化程度。打印 部分采用进退机构可以方便的调节打印深度和便于工件在生产线上的顺利通过， 移位机构亦可控制打印针对不同位置的打印。该设计方案不但简洁美观，而且符 合现代自动控制的设计理念。

1.3 最终设计方案的确定

通过比较各种方案的优缺点，考虑实际工作的需要以及技术协议的要求， 我最终选择了方案三作为潍柴道依茨工业智能标记机中工装部分设计的设计方 案。

第二章 工装设计说明

标记机工装部分设计是在参考了技术协议， 提出多种设计方案并由公司工程 师进行指导后选定的一种相对最优方案。

2.1夹具的设计

2.1.1夹具的夹紧设计

工件在夹具中定位后一般应夹紧。使工件在加工过程中保持已获得的定位不 被破坏。由于工件在加工过程中要受到各种力的作用，会形成变形或者位移，从 而影响工件的加工质量。 所以工件的夹紧也是保证加工精度的一个十分重要的问 题。为了获得良好的加工效果，一定要把工件在加工过程中的位移，变形等控制 在加工精度所允许的范围内。

图表 1底角

夹紧机构设计一般应满足以下主要原则：

1 夹紧时不能破坏工件在定位元件上获得的位置。

2 夹紧理应保证工件位置在整个加工过程中不变或不产生不允许的震动。

3 使工件不产生过大的变形和表面损伤。

4 夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机 构必须保证自锁，机构夹紧机构应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。

5 夹紧机构必须安全，省力，方便，符合人工操作习惯。

6夹紧机构的复杂程度，自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。

上述前三条要求是保证加工质量和安全生产的，因此必须无条件予以满足， 它是衡量夹紧装置好坏的最基本的准则。其他要求的重要性决定于具体条件，其 中有些要求在选择夹紧力的方向和作用点时应有所考虑， 有些则在拟定夹紧装置 的具体结构时或进行夹具的整体设计时考虑。

图表 2机架

工件进行正确的夹紧关键是选择合适的夹紧点，夹紧点的选择是达到最佳最 最佳状态的首要因素。只有正确地的选择夹紧点之后。才能估算出所需要的适当 的夹紧力。如果选择的夹紧点不当，不但增大夹紧变形，甚至不能夹紧工件。所 以夹紧点的选择是夹具设计中所要处理的第一个问题。

夹具设计的一般原则：

1 尽可能使夹紧点和支撑点对应，使夹紧力作用在支撑上，这样会减少加紧 变形，钻有定位支撑的地方对应出都应选择为夹紧点并施以适当的夹紧力，一面 在加工过程中工件远离定位元件。

2 夹紧点的选择应尽量靠近加工表面，且选择不致引起过大变形的位置。

减少变形的措施：

有时共建在加工过程中很难找到一个合适的夹紧点， 这时可以采用一些措施减 少加紧变形。

1 增加辅助支撑和扶助夹紧点。

2 分散着力点和增加压紧件接触面积。

图表 3槽钢

2.1.2夹具的定位设计

工件的定位远离采用六点定位原理， 六点定位原理是采用六个按一定规则不值 得约束点，限制工件的六个自由度，使工件实现完全定位。这里要清除每个店都 必须起到限制一个运动自由度的作用， 而绝不能用一个以上的点来限制同一个自 由度。因此，这六个点决不能随意布置。

定位分为完全定位，不完全定位 根据工件表面的加工要求，有时需要将工件

的六个自由度全部限制，称为完全定位。有时需要限制的自由度少于六个，称为 不完全定位。在技工过程中，有时为了使定位元件帮助承受力，常常也会对无位 置要求的自由度也加以限制，只要这种方案符合六点定位原理，是允许的，有时 也是必要的。

工件定位过程中有时也会出现欠定位和过定位。根据加工表面的位置尺寸要 求，需要限制的自由度均已被限制，这就称为定位的正常情况，它可以是完全定 位，也可以是不完全定位。

根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度没有被完全限制，或者自由 度被两个获两个以上的约束重复限制，称之为非正常情况，前者又称为欠定位， 他不能保证位置精度，是绝对不允许的。后者称为过定位，加工过程中一半是不 允许的，他不能保证正确的位置精度，但在特殊场合下，如果用得得当，不仅过 定位是允许的，而且会成为对加工有力的因素。

常用的定位元件有支撑钉，支撑板，定位销，锥面定位销，V型块，定位套， 锥度心轴等等。他们可以根据不同的定位要求，实现各种定位。

2.2发动机缸体定位装置设计

该工装的设计就是在遵循以上夹具相关设计理论的基础上，通过优化选择进 行的一个设计。该设计工装在满足该型号发动机的在线标记要求的同时，还具有 多项技术优势，该工装的优点在于通过导向板 1的使用，避免了发动机在导轨上 运动时的轨迹不统一问题，可以实现工件的粗略定位。导向板2采用发黑处理， 除了起到导向作用外， 还能用来固定工件的上部避免由于工作环境的影响造成的 定位误差。保证了打印时的快速精确定位。精确定位采用可以实现高度自动化的 气缸进行， 工件定位由两个压紧气缸和一个挡料气缸组成。 挡料装置由挡料轴座， 挡料轴，挡料块以及顶杆组成。挡料轴放在轴座内通过顶杆和气缸相连挡料轴上 部连接挡料块，挡料块直接和工件接触，解决了缸体在生产线上的定位。该挡料 装置所有零件均经过发黑处理，不但可以满足工件的精确定位要求，还解决了挡 料气缸由于直接受力造成的损坏过快和定位不够精确的问题， 极大的节约了成本 提高了生产效率。该系统可以方便的实现工件的定位，并且具有高速，高效以及 安全等优点。 设备机架采用2mm钢板焊接而成既保证了安全性又能保证其他部分 的安装精度，避免由于长时间使用可能造成的定位精度不够现象的发生。

图表 4 辊道

移动板的应用是本工装最为成功的设计之一， 通过移动板的使用解决了方案 一，二中遇到的打印部分和工件不能同时进行有效安装的问题。打印部分固定在 移动板上，由气缸控制可以方便的实现打印头的 X，Y 方向的快速精确移动。X 轴气缸（移动气缸）可以在大范围实现打印头的移动 即可以实现发动机缸体不 同品种的标记要求（标记位置不同）又可消除由于长时间使用造成的打印面不到

位现象，还可以方便工件进入下一道工序。Y 轴气缸（进退气缸）可以实现标记 头的进退， 同时为了消除由于定位， 铸造等因素带来得标记面位置的偏差等问题， 在标记部分底板的设计上采用了靠板设计，保证了每次标记头进退到标记位置 时，标记针到打印面的距离都是相同的。标记头底板主要起到了固定支撑打印部 分的作用，同时用来固定X轴导轨，该导轨通过滑块和移动板相连，在汽缸的作 用下实现X方向的快速移动。另外所有导轨都不是和其他工件直接相连，而是通 过直轨垫块间接连接， 直轨垫块亦采用发黑处理即保证了垫快的平整又防止了工 作环境影响造成的垫快生锈问题， 正是由于直轨垫块的使用间接消除了由于各种 原因造成的导轨不平现象。极大的保证了设备的总体性能。

图表 5 移动板

2.3 设备动力设计

本设计采用气压传动，气压传动是指以压缩空气为介质来传递动力和实现 控制的一门技术， 它包含传动技术和控制技术两个方面的内容。 气压传动有防火， 防爆，节能，高效，无污染等优点。因此应用极其广泛。

图表 6挡料轴座

气压系统的组成

气压系统有以下五部分组成：

1 能源装置 将原动机提供的机械能转变为气体的压力能， 为系统提供压缩 空气，作为气动系统的动力源。

2 执行元件 将压缩空气的压力能转变为机械能的能量转换元件， 并对外做

功。根据做功的方式不同，主要有直线运动和回转运动量中执行元件，如作直线 运动的气缸，做回转运动的摆动缸。气马达等。

3 气动控制元件 在气动系统中以调节和控制压缩空气的压力，流量，方向 的阀类，如各种气动压力阀，流量阀，方向阀，逻辑元件等。

4 辅助元件 是对压缩空气进行净化，润滑，消声以及由于元件之间连接等 所需的辅件，如各种过滤器，油雾器，消声器，管件等。

5 工作介质 经除水，除油，过滤后的洁净压缩空气。

图表 7压紧气缸支架

气动系统的分类

按选用的控制元件类型的不同，气动系统可分为气阀控制系统，逻辑元件 控制系统，射流元件控制系统或混合控制系统。

气缸传动的优缺点

气缸传动之所以能够迅速的发展和广泛被应用，是因为它具有如下优点：

1 工作介质是空气，他来源方便，取之不尽，用之不竭，使用后直接排入 大气而无污染，不需要设置专门的回收装置。

2 空气的粘度很小，所以流动时压力损失较小，节能，高效，适用于集中 供气和远距离输送，

3 动作迅速，反应快，调节方便，维护简单，系统有故障时，容易拍出， 无神秘感。

4 工作环境适用性好，特别适合在易燃，易爆，潮湿，多尘，强磁，振动， 辐射等恶劣条件下工作，排气不污染环境，在食品，轻工，纺织，印刷，精密检 测应用更具有优势。

5 成本低 具有过载保护功能。

气压传动虽然具有很多优点，但也有以下缺点：

1 空气具有可压缩性，不易实现准确的速度控制和很高的定位精度，负载 变化是对系统的稳定性影响较大。

2 压缩空气的压力较低，因此一般用于输出力较小的场合。当负载小于

1000N时，采用气压传动较为适宜。

3排气噪声大，高速排气时应加消声器，以降低排气噪声。

气动执行元件

图表 8气缸连接块

气动执行元件的作用是将压缩空气的压力能转化为机械能的兵对外做功的 元件。它包括气缸和气动马达。

气缸分类

按活塞两侧端面受压状态，气缸分为单作用气缸和双作用气缸。

按结构特征，气缸可分为活塞式气缸，柱塞式气缸，薄膜式气缸，叶片摆 动式气缸等。

按功能，气缸可分为普通气缸和特殊气缸。普通气缸是指一般活塞式气缸， 用于无特殊要求的场合。特殊气缸用于有特殊要求的场合，如气-液阻尼气缸， 冲压气缸，伸缩气缸等。

图表 9气缸

气动系统回路设计思想

一个复杂的气动控制系统，往往是由若干个气动基本回路组合而成。设计 一个完整的气动控制回路， 除了能够实现预先要求的程序动作外， 还要考虑调压， 调速，手动，自动等一系列问题。因此，设计，分析和使用比较复杂的气动控制 系统必须了解基本的气动控制回路。

气动基本回路种类很多，其应用范围很广，其中包括压力控制，速度控制 和方向控制回路等。

压力控制回路

在一个气动控制系统中，进行压力控制主要有两个目的。第一是为了提高 系统的安全性，一般主要指控制一次压力。如果系统中压力过高，除了会增加压 缩空气输送过程中的压力损失和泄漏外，还会使配管或元件破裂而发生危险。因 此，压力应始终控制在系统的额定值以下，一旦超过了所规定的允许值时，能够 迅速溢流降压。第二是给元件提供稳定的工作压力，使其能充分发挥元件的功能 和性能，这主要指二次压力控制。

方向控制回路

方向控制回路又称换向回路，它是通过换向阀的换向，来实现改变执行元

件的运动方向的。 因为控制换向阀的方式较多， 所以方向控制回路的方式也较多， 其中有单作用气缸的换向回路，双作用气缸的换向回路，差动控制回路，多运动 控制回路以及其他回路。

调速控制回路

调速控制主要是通过对溢流阀的调节， 达到对执行元件的运动速度的控制。 对于气动控制系统来说，其承受的负载较小，如果对执行元件的运动速度平稳性 要求不高，那么，选择一定的速度控制回路，以满足一定的调速要求是可能的。 对于气动系统的调速来讲，较易实现气缸运动的快速性，是其独特的优点，但是 由于空气的可压缩性，要想得到平稳的低速难度很大。对此，可采取一些措施， 如通过气—液阻尼或气—液转换等方法，就能得到较好的平稳低速。

在了解了气动系统的设计原理后即可以进行气动系统设计，设计一个气动 系统时，如负载大小，调速要求，自动化程度和对环境的要求等。然后进一步考 虑用什么控制方法来实现最为合理。此时要多多比较，择优选择后再进行具体设 计，设计时应注意以下方面问题：

1 了解执行元件的传动方式，动作循环过程，负载大小，运动速度和调速 范围，定位精度，连锁要求和自动化程度等。

2 了解设备的工作环境，如温度，灰尘，腐蚀，振动，防燃，防爆等要求。

3 了解是否要和其他控制定位系统相结合。

4 其他方面，如外形，气动控制的安装位置，价格等。

本工装设计在遵循气动设计原理的基础上进行了独立设计， 工装设计整体动 力均通过压缩空气源实现，压缩空气压力 0.4-0.6Mpa：气缸、气动元件为日本 “SMC”公司的产品.该产品具有良好的性能，可以保证在自动化生产线上的长时 间不间断工作，保证了生产的持续性和不间断性。极大的提高打标效率。

2.4 工装的操作说明

该工装部分工作过程首先由人工根据标记工件的品种， 操作按钮盒上的型号 选择开关，选择相应的标记位置。当发送机缸体被推到标记工位时。人工操作启 动按钮，压紧装置动作，工件被压紧。压紧完毕，打印部分自动进到位置。标记 头按照设定的内容开始标记，标记完毕，标记头回到初始位置，标记部分回到原 位。压紧装置放松压紧，挡料装置退回。工件被送到下一个工位，人工操作挡料 位置按钮，进入下一个循环

图表 10 工装操作示意图

第三章 打标机设备概述

缸体在线打印工装的设计是在深入了解工业智能打标机的工作原理和工作 过程的基础上设计开发的一种专用工装，因此为了能对该工装有更深入地认识， 必须先对工业智能打标机有一定了解， 为此我简单介绍一下工业智能打标机的工 作原理和工作过程。

3.1 工业智能打标机发展和工作原理

工业智能打标机的发展是在二次世界大战后，随着汽车工业的高速发展，人 们需要对大量的汽车零部件进行标记， 传统的手工标记已经远远不能满足标记工 作的需要，人们迫切需要一种简洁，高效的标记方法。这时自动控制技术和计算 机技术已经有了长足发展。先进控制技术的发展使人们的想法变成现实，工业智 能打标机就是结合自动化控制和软件技术等各项先进技术而开发的一种专用设 备， 按打印方式可分为刻化式， 点阵式等。 其工作原理是根据要完成的打印任务， 预先在控制部分设置打印内容或者由计算机远程输入打印内容，亦可通过接收 PLC 传送的数据进行控制。，通过打印程序控制打印头部分进行打印，打印机的 执行部分就是打印头，标记工作最终的完成是通过打印头来实现。控制部分一般 由控制机柜，计算机，单片机或者PLC等组成。打印部分由打印针，同步带，步 进电机，电磁阀等组成，设备外接动力一般由压缩空气提供。

打印头工作过程是通过两个（X，Y）方向的步进电机控制打印针在平面内移 动，到达打印位置直接接通通压缩空气打印针开始工作，完成打印工作。

工业智能打标机可广泛应用于汽车， 摩托车发动机及机械制造等行业产品的 自动标记，特别适用于技术性能要求高的发动机，尤其是在汽车和船用复杂发动

机的缸体打印方面，更能显现工业智能标记机的经济，快捷，精确和安全等优越 性.

3.2 缸体在线打标机设备简介

该缸体在线智能标记机由一套工件定位装置、一套电器控制系统、一套智 能标记控制软件、设备机体及其它附属设备构成。打印轨迹行走机构采用（X，Y） 行走方式。打印头机械传动系统采用高性能专用步进电机、同步齿型带组成，打 印头的重复打印精度为不大于 0.02mm，可实现各种数字，字符，商标图形，汉 字的精确打印。该型号打标机具有结构紧凑、重量轻、高刚度的特性。在复杂表 面的打印方面具有高速，高精度的卓越性能。该打标机具有多种打印速度、打印 范围和工作方式，能满足客户的多种工况使用要求。

该打标记控制系统采用易恒公司研制的基于 windows 操作系统的信息标记 软件V6.01。标记软件除具有各种标记功能和流水号的生成编辑外，还能对不同 图号零件的标记内容，标记位置标记参数等内容具有记忆功能，可以方便的进行 调用。标记软件采用窗口操作，易学易用。可按产品要求编辑流水号，自动存储。 极大的提高工作效率。

本设计是使设备在软件系统和单片机的控制下，实现工件定位、打印及安全 保护等自动控制。 该设备关键部件均从日本， 德国进口， 保证了设备的总体性能， 电器元件安装在控制柜内，设有电源总开关。本设备整体动力均通过压缩空气源 实现。

系统安全主要由软件提供，软件系统采用两级密码管理权限，操作员密码权 限（二级密码）可以对标记内容及对应参数作简单调整，操作员不能进行除标记 操作外的操作.系统管理员权限(一级密码)可对系统参数进行修改，设置以及检 阅打印报表。没有密码将不能对计算机进行操作。该安全系统可以充分保证了设 备和人员的安全。

该型号打标机工作过程,首先根据打印得发动机缸体型号的不同设定好打印 内容，打印过程可以采用手动和自动方式。通过型号选择开关选择不同的打印内 容。进行缸体的在线标记。

3.3 缸体在线打标机主要技术指标：

刻印深度：0.1-0.5mm

打印速度：10-100字符/分

重复打印精度：不大于0.02mm。

工件硬度：≤HRC45

标记范围：80×140mm

标记内容：各种数字，字符，商标图形，汉字，

适用环境参数：

电源：交流220±10%V，50±5%HZ。

压缩空气：压力0.4-0.6Mpa

温度：5-45

湿度：≤90%RH

第四章 使用注意事项

4.1 设备的检查

1 开机前的检查

在每次开机操作前，操作者应按下列步骤检查设备：

1.1 检查气源开关是否打开,气源压力是否大于 0.4Mpa,气压过低,压力检

测报警,设备将不能正常工作.

1.2检查打印头上气源压力是否在设定值上。

1.3 检查设备工装各连接部位是否有松动，以免设备工作时出现异常影响工

作效率和人员安全。

1.4检查设备电源是否连接正确和牢固,设备输入电压220V,50Hz.

1.5 检查控制柜的19芯航空电缆和打印头是否连接正常，在开机前确保开

关处于打开状态。

2开机后检查

2.1 在仔细做好开机前检查后,打开设备总电源开关,设备电源指示灯亮.

2.2 按下打印按钮,系统对打印针进行原点校对,打印针到达原点后停止,

设备进入待机状态.

2.3如设备打印针不能回到原点位置,指示有报警,需对设备进行检查，直

到打印针能回到原点待命，方可进行下一步操作。

2.4 转动压紧气缸开关，察看压紧汽缸是否能正常工作，压紧是否到位

2.4 转动挡料气缸开关，检查挡料气缸是否能正常工作，挡料装置工作是

否正常

2.5 转动进退气缸开关，检查打印头能否实现Y轴的灵活运动。

2.6 转动移位气缸开关，察看打印头X轴运动是否正常。

3 正常关机后的检查

3.1 正常关机后，检查个部件是否回到待命位置。

3.2 每日下班正常关机后，将马达气源关闭，以免在设备停止工作时气压

过高对设备造成损害。

3.3 正常关机后检查各连接部位是否有松动或气管是否有漏气现象，保持

系统的良好工作性能。

3.4 打印头在出厂前已经调试完毕， 定期检查打印头各连接部位是否有松 动，保持个部分的连接牢固。

警告！严禁调整打印头在设备上的安装位置，否则将严重影响打印质量！4.2 系统正常操作的注意事项

打标机电气系统由控制面板、 电磁阀和计算机等组成。 其中计算机控制部分， 实现系统的控制；打印头、电磁阀为执行机构。

1系统的初次上电：

初次上电前首先检查总电源空气开关在“断开”位置，接通电源（控制 电源开关，在操作面板上）和打印电源在“关”的位置。打印头与控制柜

19 芯航空电缆连接是否牢固可靠。控制柜内电气元件外观无损坏，接线应牢固 可靠。熔断器在接通状态；接触器手动应顺畅，不能有卡死现象。检查电源电压 是否正确；如果正确再检查气源是否正常，气压是否符合要求，如符合继续。如 果气压系统和其它机械系统也正常，可以通电。系统通电；电源灯亮，再检查电 源空气开关的电压是否符合，是否有异常现象；如符合再接通控制电源，观察是 否有异常现象，测量控制电源和开关电源的电压是否正确，控制电压为 220V， 开关电源输出为24V直流；启动控制计算机，接通打印电源，运行标记程序，检 查程序是否工作正常。打印指示灯是否亮。

将“手动/自动”开关打到手动位置，按下“打印”按钮，先执行回原点

“进退气缸”“挡料气缸”

程序，打印针回原点完毕。分别转动“移位气缸” ，

“压紧气缸”检查气缸工作是否符合设计要求。

2系统操作：

系统正常工作时，通电之前先将空气开关合上，检查压缩空气是否送上， 如气压正常，气压和机械部分也正常可以送电。通电后电源指示灯亮，再接 通控制电源。没有报警显示时可以进行操作

2.1 手动操作（调整）：将面板上“手动/自动”开关转到手动位置就可以

进行手动操作（调整）。 “

将“手动/自动”开关打到手动位置，先执行回原点程序，打印针回原点 完毕。只有回完原点才能进行设备的下一步动作。根据打印的不同工件分别 运行打印文件，模拟打印直到所有打印工作都无任何错误

2.2 自动操作：确认打印针在原点位置，设备无报警，将“手动/自动”开

关转到自动位置可以进行自动操作。将工件放好，按下“启动”按钮，绿 灯亮，表示可以自动工作；工件先前进到打印位置再进行工件的定位和夹 紧，如满足定位要求则进行自动打印；打印后工件退出;自动循环结束。

退出自动时要按下“急停”按钮，再将“手动/自动”按钮转到手动。

小结：

该工装设计是结合自动控制理论和机械技术， 在相关技术协议的规定下进 行的发动机缸体的在线标记的设计，该工装在满足使用要求的基础上，尽量做到 了设计工装的简单合理以及高效性， 工装设计也体现了自动控制技术与机械技术 的恰当结合，在设计时尽量实现了机械技术的自动化，可以说本设计已不仅仅是 一个机械产品的设计，而是一个机械与电子，机械与气压技术的有机整体。是现 代机电液一体化发展技术的一次成功应用。

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一种新型附件自动夹紧机构的设计

一种新型附件自动夹紧机构的设计 我们在设计一种新型数控落地加工中心时．用户要求增加自动上附件功能由于主机方滑枕截面尺寸小，可利用空间有限，而附件夹紧所需夹紧力大，为此，我们设计了一种新型的附件自动夹紧机构。这种夹紧机构是利用斜面机构的力放大原理实现的。经过多年用户生产实践证明，这种机构达到了预期的效果，满足了加工的需要。 1 结构及工作原理 需夹紧附件时，夹紧油路加压，推动活塞7向左移动(楔块8应做成三瓣以上)。这样，在活塞7的推动下，楔块8向下移动，推动拉钉11、夹爪6(应做成两瓣以上)向右运动，锁紧附件的拉钉5，实现附件自动夹紧功能。需松开附件时，松开油路加压，迫使活塞7、楔块8及拉钉11作相反运动，致使夹爪6张开，实现附件的松开。 在夹紧、松开过程中，楔块8起着至关重要的作用，它的设计合理与否，将直接关系到该机构成功与否。在设计时应特别注意。 楔块放大图

2 楔块的设计 如图，假设楔块与活塞之间的夹角为a，楔块与拉钉之间接触面的倾斜角为b。这两个角度的大小将直接影响夹紧机构的性能，设计时需要特别注意。 设计a角时，希望a越小越好．这样夹紧油路只需提供很小的压力就可以在楔块8上产生非常大的正压力。但由于夹爪夹紧、张开所需行程的限制，a不可能选得太小，而必须大于自锁角。 设计b角时，则希望它越大越好，这样只需很小的正压力就可以产生很大的轴向拉力。但如果b角太大，拉紧夹爪的行程势必很大，这样就不能产生反程自锁。所以，在设计此楔块时，应在满足夹紧力和空间允许的情况下，使松开和夹紧油路的压力尽可能一致。 另外，楔块首先要整体加工，楔块与定位套之间、楔块与拉钉之间、楔块与活塞之间的接触面要充分研磨，然后平均分成3瓣，确保有效密封，避免压力损失。同时，楔块要选择强度高、韧胜好、耐磨性强的合金材料。 这种附件自动夹紧机构与其它结构形式相比具有以下优点：(1)夹紧安全、可靠、快速；(2)结构简单、紧凑，占用空间小；(3)夹紧、松开所需油压小、而产生的夹紧力十分大；(4)拆卸维修十分方便(通过锁紧螺母2，就可以将其方便地从主机方滑枕前端拆下来)。

工件定位与夹紧

第3章工件定位与夹紧 一．简答题： 3-1．工件在夹具中定位、夹紧的任务是什么？ 定位：把工件装好，就是在机床上使工件相对于刀具及机床有正确的位上加工置。工件只有在这个位置上接受加工，才能保证被加工表面达到所要求的各项技术教育要求。 夹紧：把工件夹牢，就是指定位好的工件，在加工过程中不会受切削力、离心力、冲击、振动等外力的影响而变动位置。 3-2．一批工件在夹具中定位的目的是什么？它与一个工件在加工时的定位有何不同？ 3-3．何谓重得定位与欠定位？重复定位在哪些情况下不允许出现？欠定位产生的后果是什么？ 欠定位：按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。欠定位是不允许的。因为欠定位保证不了加工要求。 重复定位：工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。当过定位导致工件或定位元件变形，影响加工精度时，应该严禁采用。但当过定位并不影响加工精度，反而对提高加工精度有利时，也可以采用。 3-4．辅助支承起什么作用？使用应注意什么问题？ 生产中，由于工件形状以及夹紧力、切削力、工件重力等原因可能使工件在定位后还产生变形或定位不稳定。常需要设置辅助支承。辅助支承是用来提高工件的支承刚度和稳定性的，起辅助作用，决不允许破坏主要支承的主要定位作用。 各种辅助支承在每次卸下工件后，必须松开，装上工件后再调整和锁紧。 由于采用辅助支承会使夹具结构复杂，操作时间增加，因此当定位基准面精度较高，允许重复定位时，往往用增加固定支承的方法增加支承刚度 3-5．选择定位基准时，应遵循哪些原则？ 定位时据以确定工件在夹具中位置的点、线、面称为定位基准。 定位基准有粗基准和精基准之分。零件开始加工时，所有的面均未加工，只能以毛坯面作定位基准，这种以毛坯面为定位基准的，称为粗基准，以后的加工，必须以加工过的表面做定位基准，以加工过表面为定位基准的称精基准。 在加工中，首先使用的是粗基准，但在选样定位基准时，为了保证零件的加工精度，首先考虑的是选择精基准，精基准选定以后，再考虑合理地选择粗基准。 3-6．夹紧装置设计的基本要求是什么？确定夹紧力的方向和作用点的原则有哪些？ 夹紧机构应满足下面要求： 1. 夹紧过程中，必须保证定位准确可靠，而不破坏原有的定位。 2. 夹紧力的大小要可靠、适应，既要保证工件在整个加工过程中位置稳定不变、振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变形。 3. 夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产类型相适应，在保证生产效率的前提下，其结构要力求简单，工艺性好，便于制造和维修。 4. 夹紧装置应具有良好的自锁性能，以保证在源动力波动或消失后，仍能保持夹紧状态。 5. 夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。 1. 夹紧力方向的确定原则 夹紧力的作用方向不仅影响加工精度，而且还影响夹紧的实际效果。具体应考虑如下几

夹紧机构介绍

但是，并非全部夹紧机构都具备上述三部分，有时可能缺少其中的某一部分，例如手动夹紧机构往往就很筒单。 组合机床夹具的夹紧机构，就其夹紧特性而言，可以分为直接夹紧机构和自锁夹紧机构两大类。如果按夹紧动力的来源区分，可以分为手动夹紧机构和自动夹紧机构，在自动夹紧机构中，又有气动夹紧、液压夹紧、自动扳手夹紧和弹簧夹紧等机构。 设计夹具时，工件夹紧方法的确定，是在工件定位基准、夹具定位机构和导向装置的结构确定之后进行的，但工件的夹紧同工件的定位和导向装置是密切联系着的，因此在设计夹具时，这几个方面应当同时考虑。 在进行夹紧机构的结构设计之前，必须首先确定夹紧机构的下列主要项目：夹紧力的作用点、方向和大小；夹紧动力的种类；最合理的夹紧结构示意图及传动方式等。其中夹紧力的作用点和方向，在制定机床方案进行工艺分析时就已经确定了，并且以特殊的符号表示在被加工零件工序图中,以作为夹具结构设计的依据。设计时要根据工件特点、工艺方法、加工情况(粗、精加工；单面、多面加工等)以及工件的定位安装形式等因素来选择夹紧机构的形式。 设计夹紧机构时，应注意满足以下基本要求： (1)保证加工精度夹紧机构应能保证工件可靠地接触相应的定位基面，夹紧后不许破坏工件的正确位置。 夹紧后，工件在加工过程中，不应由于切削力的作用而产生位移和晃动。为此，必须保证夹紧机构能产生定够的夹紧力，同时还要求具有较高的刚性。由于组合机床通常都是多面多刀同时进行加工，夹具往往在较大的切削力作用下工作，提高夹紧机构的刚性，是十分重要的，因此组合机床夹具的夹紧螺栓、压板和传动杠杆等通常都比较粗大，以保证其足够的刚性。 夹紧工件时，不应破坏的已加工表面，也不应引起工件过大的变形，夹紧机构应力求使工件夹紧稳定和变形较小。为此，应当正确地选择夹紧部位和设置辅助支承等。 当加工刚性很差的工件时，或在精加工机床夹具上，夹紧机构应能保证夹紧力有调节的可能性。 ⑵保证生产率夹紧机构应当具有适当的自动化程度。夹紧动作要力求迅速，多压板夹紧时要力求采用联动夹紧机构，以缩短辅助时间。 由于组合机床是适用于成批和大量生产的专用机床，因此有条件采用比较完善的夹紧机构和实现夹紧自动化。 ⑶保证工作可靠一具有自锁性能夹紧机构除了应当能产生足够的夹紧力外，通常还要求具有自锁性能以保证它的工作可靠性。 在自动夹紧或用自动扳手夹紧的夹紧机构中，通常使其中间传动机构具有自锁性，以保证在撤除夹紧动力后工件仍不致于松开。 气动夹紧通常也需要有自锁环节，以保证在压缩空气中断或失压时，工件在加工过程中不致松开。只有当切削过程比较稳定和切削力不大的情况下，例如在攻丝机床上，采用气动夹紧才可以不带自锁环节。 液压夹紧不—定需要有自锁环节，但有了自锁环节以后，不仅可以使油路卸荷,而且也是一种安全的保险措施。 组合机床夹具常用的自锁夹紧机构有：螺旋夹紧机构；楔铁夹紧机构和偏心轮夹紧机构。 (4)结构紧凑简单在保证加工精度、满足生产率要求和工作可靠性的原则下，夹紧力应越小越好，这样碎以避免使用庞大而复杂的夹紧机构和减小夹压变形。 (5)操作方便，使用安全由于组合机床生产率较高，操作比较频繁，因此夹紧机

主轴内部刀具自动夹紧机构

22 主轴内部刀具自动夹紧机构是数控机床特别是加工中心的特有机构。图8-6为ZHS-K63加工中心主轴结构部件图，其刀具可以在主轴上自动装卸并进行自动夹紧，其工作原理如下：当刀具2装到主轴孔后，其刀柄后部的拉钉3便被送到主轴拉杆7的前端，在碟形弹簧9的作用下，通过弹性卡爪5将刀具拉紧。当需要换刀时，电气控制指令给液压系统发出信号， 图8-6 ZHS-K63加工中心主轴内部刀具夹紧机构 1—冷却液喷嘴2—刀具3—拉钉4—主轴5—弹性卡爪6—喷气嘴 7—拉杆8—定位凸轮9—碟形弹簧10—轴套11—固定螺母12—旋转接头 13—推杆14—液压缸15—交流伺服电机16—换档齿轮 使液压缸14的活塞左移，带动推杆13向左移动，推动固定在拉杆7上的轴套10，使整个拉杆7向左移动，当弹性卡爪5向前伸出一段距离后，在弹性力作用下，卡爪5自动松开拉钉3，此时拉杆7继续向左移动，喷气嘴6的端部把刀具顶松，机械手便可把刀具取出进行换刀。装刀之前，压缩空气从喷气嘴6中喷出，吹掉锥孔内脏物，当机械手把刀具装入之后，压力油通人液压缸14的左腔，使推杆退回原处，在碟形弹簧的作用下，通过拉杆7又把刀具拉紧。冷却液喷嘴1用来在切削时对刀具进行大流量冷却。 内容摘要:4 加工中心的主轴部件2。1 主轴部件精度加工中心主轴部件由主轴动力、传动及主轴组件组成，它是加工中心成型运动的重要执行部件之一，因此要求加工中心的主轴部件具有高的运转精度、长久的精度保持性以及长时 fdl 运 2.4 加工中心的主轴部件 2.4.1 主轴部件精度

加工中心主轴部件由主轴动力、传动及主轴组件组成，它是加工中心成型运动的重要执行部件之一，因此要求加工中心的主轴部件具有高的运转精度、长久的精度保持性以及长时 fdl 运行的精度稳定性。 加工中心通常作为精密机床使用，主轴部件的运转精度决定了机床加工精度的高低．考核机床的运转精度一般有动态检验和静态检验两种方法。静态检验是指在低速或手动转动主轴情况下，检验主轴部件各个定位面及工作表面的跳动量．动态检验则需使用一定的仪器在机床主轴额定转速下．采用非接触的检测方法检验主轴的回转精度。由于加工中心通常具有自动换刀功能，刀具通过专用刀柄由安装在加工中心主轴内部的拉紧机构紧固．因此主轴的回转精度要考虑由于刀柄定位面的加工误差所引起的误差。 加工中心主轴轴承通常使用C级轴承，在二支承主轴部件中多采用4-1、2-2组合使用，即前支承和后支承分别用四个向心推力轴承和一个向心球轴承，或前、后支承都使用两个向心推力轴承组成主轴部件的支承体系．对于轻型高精度加工中心，也有前、后支承各使用一个向心推力轴承组成主轴部件的支承体系，该种结构适宜高精度、高速主轴部件的场合．简单的主轴轴承组合，可以大大降低主轴部件的装配误差和热传导引起的主轴隙丧失，但主轴的承载能力会有较大幅度的下降． 2.4.2 主轴部件结构 主轴部件主要由主轴、轴承、传动件、密封件和刀具自动卡紧机构等组成 ⑴ 主轴 主轴前端有7：24的锥孔．用于装夹BT40刀柄或刀杆．主轴端面有一瑞面键．既可通过它传递刀具的扭矩，又可用于刀具的周向定位．主轴的主要尺寸参数包括：主轴的直径、内孔直径、悬伸长度和支承跨距。评价和考虑主轴主要尺寸参数的依据是主轴的刚度、结构

浅谈组织机构结构优化设计

浅谈组织结构优化设计 伴随外部环境的剧烈变化以及信息技术的不断发展，关于组织结构的理论和概念层出不穷：事业部制，职能型组织结构，客户型组织结构，矩阵式组织结构，网络式组织结构等。组织结构的实践则更加丰富多彩，从战略变革到流程再造，无不涉及组织结构的调整与优化。但现实不容乐观,企业常常陷入组织结构的困惑：面对不同的组织模型，不知如何选择；设计了看似完美的组织结构，却难以实施。本文先从组织结构的定义入手，来对组织机构有一个初步的认识，再通过对几种典型组织机构的定义的介绍、组织结构图的展示、优缺点的列举、适用范围的概括来形成对组织结构进一步的了解，并通过对组织结构发展趋势的介绍来把握组织结构的最新动态，最后结合以上基本理论对组织结构优化调整在石油产业中应用进行案例分析。 1 组织结构的定义 组织结构(Organizational Structure)是指，对于工作任务如何进行分工、分组和协调合作。组织结构是表明组织各部分排列顺序、空间位置、聚散状态、联系方式以及各要素之间相互关系的一种模式，是整个管理系统的“框架”，其本质是为实现组织战略目标而采取的一种分工协作体系，组织结构必须随着组织的重大战略调整而调整。 2 组织结构的几种基本类型及其特征 2.1 直线制组织结构 直线制组织结构是最古老的组织结构形式。所谓的“直线”是指在这种组织结构下，职权直接从高层开始向下“流动”（传递、分解），经过若干个管理层次达到组织最低层。其特点是： (1)组织中每一位主管人员对其直接下属拥有直接职权。 (2)组织中的每一个人只对他的直接上级负责或报告工作。 (3)主管人员在其管辖范围内，拥有绝对的职权或完全职权。即，主管人员对所管辖的部门的所有业务活动行使决策权、指挥权和监督权。 2.1.1 直线型组织结构特征

两种定位夹紧机构工作原理分析

两种定位夹紧机构工作原理分析 摘要：在生产中，我们时常会遇到需要夹紧工件的情况，对于不同形状的工件，我们需要不同类型的夹紧机构。本文主要介绍两类比较常用的快速夹紧机构，即斜楔式夹紧机构和偏心轮式夹紧机构的受力分析和自锁条件。 关键词：夹紧力；自锁；升角；偏心轮 快速夹紧机构是指以快速简便的动作就能实现对物体施加某种形式的作用力，使之夹紧固定、夹持移位或夹紧制动的机构。①根据其作用，分为定位夹紧机构、夹持位移机构和制动夹紧机构。其中，定位夹紧机构是将工件定位夹紧后，能承受一定的外力作用而不松动的机构。如机床加工夹具和各种测试夹具等。本文介绍的两种快速夹紧机构即为定位夹紧机构。 1.斜块式斜楔夹紧机构（斜楔机构） 1.1受力分析 斜楔夹紧机构的受力图如图1所示，作用力Q推动楔块，顶块沿斜面向上的夹紧力为P，法向力N与沿接触面的摩擦力f合成一个反力R。顶块在Q、P 和R的作用下处于平衡状态，由里的封闭三角形可知，顶块的夹紧力为 式中α———楔块斜面升角 φ———反力R作用线与法向反力N作用线之间的夹角，成为摩擦角。 图1 图2 图3 1.2自锁条件 夹紧后。顶块保持在夹紧状态，楔块不会自动松脱的现象，成为自锁。② 如图2所示，若顶块沿斜面向下相对滑动时，楔块将被推出。这时，P为主动力，Q为支持力，摩擦力f向上。F和法向力N合成反力R。可得 由上式可知，若> ，则Q<0，即力Q的方向与图中所示相反。这时，只要存在力Q就能使楔块松脱。若< ，则力Q与图示相同。这时，顶块对楔块无论多大的反力也不会使楔块自动退出。可见。斜楔夹紧机构的自锁条件是：楔块斜面升角小于摩擦角，即< 。 2.偏心轮式夹紧机构

ADAMS夹紧机构作业成品

夹紧机构 交通运输linglonghaony 设计要求： ●至少产生800N的夹紧力； ●世界在手柄上的力不大于80N； ●释放手柄的力应最小； ●在振动环境中，夹紧机构的安全可靠； 根据设计要求，创建机构模型如下： 1、测试模型 设置仿真终止时间为0.2，仿真，工作步为100，对系统进行仿真，观察模型的运动情况。 创建传感器后进行模型测试，结果如下： 弹簧力变化曲线如图○1所示：角度的变化曲线如图○2所示： 图○1图○2

2、细化模型 （1）创建设计变量，如图○3所示： 图○3创建设计变量 （2）查看设计变量，如图○4所示： 图○4查看设计变量 3、迭代模型 （1）优化设计变量 系统对设计变量“DV1”进行优化设计，设计研究报告提供在每一个试验步骤变量“DV_1”的取值、弹簧力的大小以及设计变量“DV_1”对弹簧力影 响的敏感度，ADAMS自动生成研究报告如图○5所示：

图○5设计研究报告 系统在进行优化设计分析过程中生成的弹簧力和角度曲线的变化情况如图 ○6---○9所示： 图○6弹簧力在所有试验步中的变化曲线图○7角度在所有试验步中的变化曲线 图○8弹簧力相对于变量（DV_1）的变化曲线图○9变量（DV_1）相对于试验步的变化曲线

关闭信息窗口，依次对其他设计变量进行优化设计分析，具体结果见表1 通过上表可以看出，设计变量DV_4、DV_6、DV_8三个点的敏感度最高，也就是说POINT_2y、POINT_3y、POINT_5y的位置变化对夹紧机构力的影响最大。 4、优化设计 （1）修改设计变量 将设计变量“DV_4”的最小值和最大值分别设置为1和6； 将设计变量“DV_6”的最小值和最大值分别设置为6.5和10； 将设计变量“DV_8”的最小值和最大值分别设置为9和11； （2）优化设计 优化过程中弹簧力和角度变化曲线如图○11、○12所示 图○10弹簧力变化曲线图○11迭代过程中的弹簧力曲线 图○12角度变化曲线

定位与夹紧

定位与夹紧 一、定位 （1）分类 l）完全定位 工件的六个自由度全部被夹具中的定位元件所限制，而在夹具中占有完全确定的惟一位置，称为完全定位。 2）不完全定位 根据工件加工表面的不同加工要求，定位支承点的数目可以少于六个。有些自由度对加工要求有影响，有些自由度对加工要求无影响，这种定位情况称为不完全定位。不完全定位是允许的， 3）欠定位 按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。欠定位是不允许的。因为欠定位保证不了加工要求。 4）过定位 工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。当过定位导致工件或定位元件变形，影响加工精度时，应该严禁采用。但当过定位并不影响加工精度，反而对提高加工精度有利时，也可以采用。各类钳加工和机加工都会用到。 （2）解释 工件定位的实质就是使工件在夹具中占据确定的位置，因此工件的定位问题可转化为在空间直角坐标系中决定刚体坐标位置的问题来讨论。在空间直角坐标系中，刚体具有六个自由度，即沿X、Y、Z轴移动的三个自由度和绕此三轴旋转的三个自由度。用六个合理分布的支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中占据正确的位置，称为六点定位法则。人们在阐述六点定位法则时常以图1所示铣不通槽的例子来加以说明：a1、a2、a3三个点体现主定位面A，限制X、Y方向的旋转自由度和Z方向的移动自由度；a4、a5两个点体现侧面B，限制X 方向的移动自由度和Z方向的旋转自由度；a6点体现止推面C，限制Y方向的移动自由度。这样，工件的六个自由度全部被限制，称为完全定位。当然，定位只是保证工件在夹具中的位置确定，并不能保证在加工中工件不移动，故还需夹紧。定位和夹紧是两个不同的概念。 二、加紧

结构优化设计是在满足规范要求

结构优化设计是在满足规范要求、保证结构安全和建筑产品品质的前提下，通过合理的结构布置、科学的计算论证、适度的构造措施，充分发挥材料性能、合理节约造价的设计方法。结构优化设计在当前竞争日益激烈的建筑设计市场成为大势所趋。如何在满足建筑功能的前提下，保证结构安全并控制含钢量成为摆在结构设计工程师面前的现实课题。本文总结了以往的设计经验，参考了相关文献，给出了结构优化设计的步骤和一些具体措施，供设计人员参考。 1结构优化设计的步骤 笔者认为，结构优化设计的合理步骤应该是：①在方案阶段，通过与建筑专业的充分沟通，对建筑的平面布置、立面造型、柱网布置等提出合理的建议和要求，使结构的高度、复杂程度、不规则程度均控制在合理范围内，避免抗震审查，为降低含钢量争取主动权；②在初步设计阶段，通过对结构体系、结构布置、建筑材料、设计参数、基础型式等内容的多方案技术经济性比较，选出最优方案，整体控制含钢量；③在具体计算过程中，通过精确的荷载计算、细致的模型调整，使结构达到最优受力状态，进一步降低用钢量；④在施工图阶段通过精细的配筋设计抠出多余钢筋，彻底降低含钢量。 在进行多方案的技术经济性比较时，应综合考虑材料费、模板费、基坑开挖降水支护费用、措施费、施工难易、工期长短等因素，与甲方协商后择优选用。 2结构体系与布置优化 结构体系和布置对造价影响很大，应予重视。 1)应根据建筑布置、高度和使用功能要求选择经济合理的结构体系。比如，异形柱框架比普通框架用钢量大，在可能的情况下尽量采用前者；短肢剪力墙比普通剪力墙含钢量高，在可能的情况下尽量采用后者。 2)应选择比较规则的平面方案和立面方案。尽量避免平面凸凹不规则或楼板开大洞，控制平面长宽比，合理设缝，使结构刚度中心与质量中心尽量靠近。竖向应避免有过大的外挑或内收，同时注意限制薄弱层、跃层、转换层等不利因素，使侧向刚度和水平承载力沿高度尽量均匀平缓变化。 3)应选择合理、均匀的柱网尺寸，使板、梁、柱、墙的受力合理，从而降低构件的用钢量。柱网大则楼盖用钢量大，柱网小则柱子用钢量增大，应根据建筑实际情况和经验合理布置。例如，住宅中小开间结构中墙柱的作用不能得到充分发挥，过多的墙柱还会导致较大的地震作用，可考虑采用大开间结构体系，既节约造价，又便于建筑灵活布置。 4)应选择经济合理的楼盖体系。楼盖质量大，层数多，占整体造价比重高，对楼盖的类型、构件的尺寸、数量、间距等应进行对比分析，选择最优的方案。一般住宅宜采用现浇梁板楼盖，预应力楼盖的预应力钢筋容易被二次装修破坏，井字梁楼盖影响室内美观，均不推荐。办公楼等大空间结构宜采用十字梁、井字梁、预应力梁板方案。双向板比单向板经济，应多做双向板。板的厚度，双向板宜控制在短跨的1／35，单向板宜控制在短跨的1／30，此时板易满足强度和变形要求，经济性好。 5)剪力墙结构的优化空间很大，应下大力气优化。剪力墙的布置宜规则、均匀、对称，以控制结构扭转变形。在满足规范和计算的前提下应尽量减少墙的数量，限制墙肢长度，控制连梁刚度，剪力墙能落地的就全部落地不做框支转换层，平面能布置成大开问的尽量布置成大开间，墙体的厚度满足构造要求和轴压比的要求即可。连梁刚度太大时可通过梁中开水平缝变成双梁、增大跨高比等措施降低连梁刚度。尽量少用短肢剪力墙，限制“一”字墙，少做转换。 6)降低含钢量的小技巧：①楼电梯间不宣布置在房屋端部或转角处。因其空间刚度较小，设在端部对抗扭不利，设在转角处应力集中。②框架结构层刚度较弱时，加大柱尺寸或梁高都可显著增大层刚度，而提高混凝土强度效果不明显。③柱的截面尺寸，多层宜2层～3层

工装夹持优化.

一．柔性装配过程动态调姿理论 1. 飞机大部件数字化调姿、定位系统简介 飞机、船舶、火箭、化工罐体等大型部件的制造均采用模块化分段进行, 即采用“部装-总装”的生产模式。在部装时完成零件、组件的组装生产,形成部件；然后在总装时实现各部件之间的对合装配。在总装的对合装配过程中, 要求各个对合部件具有正确的位置和姿态, 这就需要对各部件的位置和姿态进行调整和测量。位姿调整的精度和稳定性直接影响对合后大型部件的外形精度和工作性能。数字化柔性装配系统要求对各大部件能够自动化调整姿态并对姿态进行实时测量。 飞机大部件数字化调姿、定位系统决定了飞机定位精度，从而决定了飞机装配的整体质量。传统刚性定位系统是将飞机部件定位在固定型架上，采用孔系定位基准、外形定位基准等刚性工艺装备，这样在刚性定位基准下，部件被定位后不能自由移动，即使定位有误差也不能进行分配、调整；有时候为了保证定位装置与飞机结构的连接，经常造成部件的过载，造成飞机部件结构变形；同时定位、装配依赖于多个操作人员、刚性装置，不能形成有效的集成系统。 现阶段飞机产品设计采用全数字化定义，且大部分产品数据、零件制造都依赖数字化软件及设备。在现代飞机大尺寸、高精度情况下，飞机部件的定位精度决定了飞机外形、整体气动性，这些都要求装配过程中需要采用新的工艺方法和技术来协调数字化制造的要求。 飞机部件数字化调姿、定位系统就是为了应对上述情况，通过数字量来实现制造、装配过程中的数据传递，满足数字化设计、制造一体化需求，不仅减少工装数量，降低研制成本，减少占地面积，缩短生产准备周期，减少外部工装与产品结构的接触，进一步保证装配质量。 2. 大部件对接飞机数字化装配系统及其特点 借鉴国外飞机自动化装配经验，在数字化测量系统技术、完整的数字化定义、数字化协调技术、基于并联机构的自动化控制和机械随动定位以及CAPE信息支撑

多工位自动夹紧装置的设计

多工位自动夹紧装置的设 计 Prepared on 24 November 2020

无锡太湖学院 毕业设计（论文）题目：多工位自动夹紧装置的设计工学院机械工程及自动化专业 学号： 1223120 学生姓名：费佳伟 指导教师： XXX （职称：XXX） 2016年5月25日

摘要 在对多工位自动夹紧装置系统结构的设计工作，可以分为计划方案的定制、传动设备、夹紧构造的设计包括基本部件的设计，最后针对部分设计的效果进行检验。在对多功能自动夹紧装置的设计中设有两个夹具杆，节省了零件下料到夹紧以及放松的时间，减轻人工的负担，更加智能化、人性化，机体结构简单，可适应加工零件的不同厚度。拆卸和装配简单，节省资源。整体机构采用立式布置，结构紧凑，并使用电机作为动力来源，省时省力。在对能源设计方面，重新选择动力来源，改进切削方法，不仅增强了家用切片切丝机的加工能力，还提高了使用的安全性。 关键词：多工位；自动；PLC

ABSTRACT In the overall structure of the multi station automatic clamping device design process, including the principle of design, transmission mechanism, a clamping mechanism design of the main components and the structure design and on the part of the design results are checked. In the design of multi function automatic clamping device is provided with two jig rod, saving parts under the expected clamping and relax time, lighten the burden of artificial, more intelligent, humane and body structure simple, adapt to the different thickness of the parts processing. Disassembly and assembly is simple, save resources. The overall mechanism adopts the vertical layout, compact structure, and use the motor as a power source, saving time and effort. In design of energy, re select the source of power, to improve the cutting method, not only to enhance the household slicing and shredding machine processing capacity, but also improve the safety of use. Keywords: automatic cutting machine; PLC;

定位夹紧

3．7化油器壳体定位及夹紧 3．7．1化油器壳体的定位 为方便加工时的定位，化油器壳体会压铸出两个工艺孔。利用这两个定位孔和化油器与浮子室之间结合面，形成两孔一面的定位方式。 其中一个定位面限制了化油器绕x轴和y轴的旋转和沿z轴移动的三个自由度。而化油器的定位面往往平面度不算太高，通常为0．1／l00×l00，如果用全平面来定位则会引起每个工件的不一致性。这是因为我们知道，对于不平面与平面的相互接触，一般只有三点能接触到，有时即使有多于三点的接触点，除了其中三点之外，也只能是虚约束点。对于不同的工件而言，定位基准面与工件接触的三点是随机的，而且随不同工件的不同而不同，因此每个工件的定位平面也不一样，这事必影响加工精度。对这点的改进方法是采用面积较小的三个圆柱面来代替全平面来作工件的定位基准面。从几何上来说三点已经可以确定一个基准平面了。由于基准面与工件结合面的接触面积减小，这样一来由工件平面度误差而引起的定位误差就有效地减小了。 再在其中的一个定位基准孔采用带弹簧的圆锥销定位。这里采用圆锥销而不采用圆柱销是因为圆锥销有更好的导向性能，而且圆锥销与工件上的定位孔相接触点为一圆，它可以有效地限制工件在z平面内沿x轴和沿y轴的平行移动。另一方面，由于工件夹紧时圆锥销会随弹簧产生一些退让，可以让工件平面与基准面进行有效地贴合。 由于基准面和主基准孔的定位已经约束工件六个自由度中的五个自由度。所以副基准孔所能约束的自由度只剩下绕z轴的旋转自由度了。因此在这里采用带弹簧的圆锥菱形销了当然也可能采用扁形销，只是前者具有更好的美观的外观和较好的强度结构。由于菱形销的长边垂直于两基准孔之间的连线，所以有效地约束了平面内的旋转自由度。 对于一般的孔系加工，利用两孔一面的定位方式就已足够，有时基于保证特殊的工艺要求或装夹与定位的方便，也可以采用其他的定位方式。如利用加工好的柱塞孔定位：柱塞孔与中子的配合面可以约束沿x轴和y轴平移等两个自由度，喉管孔下侧孔与中子顶弧面的接触可以约束沿z轴平移和沿x轴和沿y轴旋转等三个自由度，剩下的一个沿z轴旋转的自由度由附加的限位螺钉调定。 3．7．2化油器壳体的夹紧 在工件完成定位后，一般还要进行夹紧后才能进行加工切削。对于半自动加工机床，常常采用手动夹紧来简化机床结构。而对于组合式全自动加工机床，通常采用的是自动夹紧。夹紧时依驱动方式分可以是气动夹紧或液压夹紧。由于气动夹紧力一般都不大，所以还必须通过凸轮、杠杆、楔形等机构来进行力的放大或实现自锁。而液压夹紧力一般都比较大，所以通常在液压的夹紧回路装置有减压阀来防止在过大的系统压力下夹紧时夹坏工件。 如图3—5所示，凸轮极坐标曲线可分为快速上升段、自锁段和过渡段。快速上升段是使夹爪快速接近工件，而自锁段可以使夹爪获得较大的力大放大系数，并由于其斜度小于自锁角，而实现自锁功能，防止在加工过程中因为意外情况，如压缩空气气源失压时工件可能松动，从而引起未可预知的严重后果。

机械结构优化设计

机械结构优化设计 ——周江琛2013301390008 摘要：机械优化设计是一门综合性的学科，非常有发展潜力的研究方向，是解决复杂设计问题的一种有效工具。本文重点介绍机械优化设计方法的同时，对其原理、优缺点及适用范围进行了总结，并分析了优化方法的最新研究进展。关键词：优化方法约束特点函数 优化设计是一门新兴学科,它建立在数学规划理论和计算机程序设计基础上,通过计算机的数值计算,能从众多的设计方案中寻到尽可能完善的或最适宜的设计方案,使期望的经济指标达到最优,它可以成功地解决解析等其它方法难以解决的复杂问题,优化设计为工程设计提供了一种重要的科学设计方法,因而采用这种设计方法能大大提高设计效率和设计质量。优化设计主要包括两个方面:一是如何将设计问题转化为确切反映问题实质并适合于优化计算的数学模型,建立数学模型包括:选取适当的设计变量,建立优化问题的目标函数和约束条件。目标函数是设计问题所要求的最优指标与设计变量之间的函数关系式,约束条件反映的是设计变量取得范围和相互之间的关系;二是如何求得该数学模型的最优解:可归结为在给定的条件下求目标函数的极值或最优值的问题。机械优化设计就是在给定的载荷或环境条件下,在机械产品的形态、几何尺寸关系或其它因素的限制范围内,以机械系统的功能、强度和经济性等为优化对象,选取设计变量,建立

目标函数和约束条件,并使目标函数获得最优值一种现代设计方法,目前机械优化设计已广泛应用于航天、航空和国防等各部门。优化设计是20世纪60年代初发展起来的，它是将最优化原理和计算机技术应用于设计领域，为工程设计提供一种重要的科学设计方法。利用这种新方法，就可以寻找出最佳设计方案，从而大大提高设计效率和质量。因此优化设计是现代设计理论和方法的一个重要领域，它已广泛应用于各个工业部门。优化方法的发展经历了数值法、数值分析法和非数值分析法三个阶段。20世纪50年代发展起来的数学规划理论形成了应用数学的一个分支，为优化设计奠定了理论基础。20世纪60年代电子计算机和计算机技术的发展为优化设计提供了强有力的手段，使工程技术人员把主要精力转到优化方案的选择上。最优化技术成功地运用于机械设计还是在20世纪60年代后期开始，近年来发展起来的计算机辅助设计（CAD），在引入优化设计方法后，使得在设计工程中既能够不断选择设计参数并评选出最优设计方案，又可加快设计速度，缩短设计周期。在科学技术发展要求机械产品更新日益所以今天，把优化设计方法与计算机辅助设计结合起来，使设计工程完全自动化，已成为设计方法的一个重要发展趋势。 优化设计方法多种多样，主要有以下几种：1无约束优化设计法；无约束优化设计是没有约束函数的优化设计，无约束可以分为两类，一类是利用目标函数的一阶或二阶导数的无约束优化方法，如最速下降法、共轭梯度法、牛顿法及变尺度法等。另一类是只利用目标函数值的无约束优化方法，如坐标轮换法、单形替换法及鲍威尔法等。此法具有计算

机械结构优化设计

机械结构优化设计 ——周江琛 2013301390008 摘要：机械优化设计是一门综合性的学科，非常有发展潜力的研究方向，是解决复杂设计问题的一种有效工具。本文重点介绍机械优化设计方法的同时，对其原理、优缺点及适用范围进行了总结，并分析了优化方法的最新研究进展。关键词：优化方法约束特点函数 优化设计是一门新兴学科,它建立在数学规划理论和计算机程序设计基础上,通过计算机的数值计算,能从众多的设计方案中寻到尽可能完善的或最适宜的设计方案,使期望的经济指标达到最优,它可以成功地解决解析等其它方法难以解决的复杂问题,优化设计为工程设计提供了一种重要的科学设计方法,因而采用这种设计方法能大大提高设计效率和设计质量。优化设计主要包括两个方面:一是如何将设计问题转化为确切反映问题实质并适合于优化计算的数学模型,建立数学模型包括:选取适当的设计变量,建立优化问题的目标函数和约束条件。目标函数是设计问题所要求的最优指标与设计变量之间的函数关系式,约束条件反映的是设计变量取得范围和相互之间的关系;二是如何求得该数学模型的最优解:可归结为在给定的条件下求目标函数的极值或最优值的问题。机械优化设计就是在给定的载荷或环境条件下,在机械产品的形态、几何尺寸关系或其它因素的限制范围内,以机械系统的功能、强度和经济性等为优化对象,选取设计变量,建立

目标函数和约束条件,并使目标函数获得最优值一种现代设计方法,目前机械优化设计已广泛应用于航天、航空和国防等各部门。优化设计是20世纪60年代初发展起来的，它是将最优化原理和计算机技术应用于设计领域，为工程设计提供一种重要的科学设计方法。利用这种新方法，就可以寻找出最佳设计方案，从而大大提高设计效率和质量。因此优化设计是现代设计理论和方法的一个重要领域，它已广泛应用于各个工业部门。优化方法的发展经历了数值法、数值分析法和非数值分析法三个阶段。20世纪50年代发展起来的数学规划理论形成了应用数学的一个分支，为优化设计奠定了理论基础。20世纪60年代电子计算机和计算机技术的发展为优化设计提供了强有力的手段，使工程技术人员把主要精力转到优化方案的选择上。最优化技术成功地运用于机械设计还是在20世纪60年代后期开始，近年来发展起来的计算机辅助设计（CAD），在引入优化设计方法后，使得在设计工程中既能够不断选择设计参数并评选出最优设计方案，又可加快设计速度，缩短设计周期。在科学技术发展要求机械产品更新日益所以今天，把优化设计方法与计算机辅助设计结合起来，使设计工程完全自动化，已成为设计方法的一个重要发展趋势。 优化设计方法多种多样，主要有以下几种：1无约束优化设计法；无约束优化设计是没有约束函数的优化设计，无约束可以分为两类，一类是利用目标函数的一阶或二阶导数的无约束优化方法，如最速下降法、共轭梯度法、牛顿法及变尺度法等。另一类是只利用目标函数值的无约束优化方法，如坐标轮换法、单形替换法及鲍威尔法等。此法具有计算

轴承内外圈加工专用机床上料机构设计

摘要 本文是根据无锡迪奥机械厂轴承内外圈生产线改造项目要求，针对工人手工上料易出现危险，且效率较低的问题，设计一套轴承内外圈加工专用机床上料机构，使其能够代替工人手工上料，保证工人操作的安全性，并提高生产效率。 论文根据轴承内外圈的特点，对其上料机构进行了合理的设计。此上料机构主要实现了坯料的自动定位、夹紧以及工件的回放等功能。这一系列运动都是由气缸驱动获得。本设计中的设计部分主要包括：上料机构设计；料道设计；夹紧机构设计；驱动系统等。确定了上料机构的具体尺寸后，利用UG软件对上料机构的零件进行参数化建模，并对整体结构进行虚拟装配。然后将装配体导入UG软件的运动仿真界面，并利用软件进行运动学仿真和动力学仿真。分析仿真结果，得出相应结论。最后对轴承内外圈加工专用机床上料机构进行优化设计，提高其稳定性，可靠性，让本设计能够真正的投入到日常生产操作中，使其切实能够为轴承厂的生产线改造做出贡献。 关键词：上料机构；参数化建模；虚拟装配；运动仿真

Abstract This article is based on the requirements of the bearings inside and outside circle line renovation project of the wuxi dior machinery, and it aims to solve the problem that the manual feeding by workers which is dangerous for workers, and it has low efficiency, therefore a set of bearing inner and outer circle machining machine tool feeding mechanism is designed to replace the manual feeding of workers, and ensure the security of workers when operating, and improving producing efficiency. This paper provides a reasonable design of the feeding mechanism according to the characteristics of the bearing inner and outer circle. The feeding mechanism mainly achieves the following functions: the automatically positioning, clamping and artifact-play backing of the billet, etc. This series of movement is driven by cylinder. The design part of this design mainly includes: the design portion of feeding mechanism; material design; the design of Clamping mechanism; Drive systems, etc. The method is: firstly determining the dimensions of the feeding mechanism, and then using UG software for parametric modeling of parts of the feeding mechanism, after that, doing virtual assembly to the overall structure; then importing the assembly body to the motion simulation interface of UG software, and using the software to do kinematics simulation and dynamics simulation. Thereafter, analyzing the simulation results, and getting the corresponding conclusions. Finally the optimization design of bearing inner and outer circle machining machine tool feeding mechanism is done, to improve its stability, reliability, and to make the design truly enter into the daily production operation, make it practical and able to contribute to bearing factory production line modification. Key words: feeding agencies; parametric modeling; virtual assembly; motion simulation

结构优化设计经验

谈结构优化设计的一些经验 结构优化设计是在满足规范要求、保证结构安全和建筑产品品质的前提下，通过合理的结构布置、科学的计算论证、适度的构造措施，充分发挥材料性能、合理节约造价的设计方法。结构优化设计在当前竞争日益激烈的建筑设计市场成为大势所趋。如何在满足建筑功能的前提下，保证结构安全并控制含钢量成为摆在结构设计工程师面前的现实课题。本文总结了以往的设计经验，参考了相关文献，给出了结构优化设计的步骤和一些具体措施，供设计人员参考。 1结构优化设计的步骤 笔者认为，结构优化设计的合理步骤应该是：①在方案阶段，通过与建筑专业的充分沟通，对建筑的平面布置、立面造型、柱网布置等提出合理的建议和要求，使结构的高度、复杂程度、不规则程度均控制在合理范围内，避免抗震审查，为降低含钢量争取主动权；②在初步设计阶段，通过对结构体系、结构布置、建筑材料、设计参数、基础型式等内容的多方案技术经济性比较，选出最优方案，整体控制含钢量；③在具体计算过程中，通过精确的荷载计算、细致的模型调整，使结构达到最优受力状态，进一步降低用钢量；④在施工图阶段通过精细的配筋设计抠出多余钢筋，彻底降低含钢量。 在进行多方案的技术经济性比较时，应综合考虑材料费、模板费、基坑开挖降水支护费用、措施费、施工难易、工期长短等因素，与甲方协商后择优选用。 2结构体系与布置优化 结构体系和布置对造价影响很大，应予重视。 1)应根据建筑布置、高度和使用功能要求选择经济合理的结构体系。比如，异形柱框架比普通框架用钢量大，在可能的情况下尽量采用前者；短肢剪力墙比普通剪力墙含钢量高，在可能的情况下尽量采用后者。 2)应选择比较规则的平面方案和立面方案。尽量避免平面凸凹不规则或楼板开大洞，控制平面长宽比，合理设缝，使结构刚度中心与质量中心尽量靠近。竖向应避免有过大的外挑或内收，同时注意限制薄弱层、跃层、转换层等不利因素，使侧向刚度和水平承载力沿高度尽量均匀平缓变化。 3)应选择合理、均匀的柱网尺寸，使板、梁、柱、墙的受力合理，从而降低构件的用钢量。柱网大则楼盖用钢量大，柱网小则柱子用钢量增大，应根据建筑实际情况和经验合理布置。例如，住宅中小开间结构中墙柱的作用不能得到充分发挥，过多的墙柱还会导致较大的地震作用，可考虑采用大开间结构体系，既节约造价，又便于建筑灵活布置。 4)应选择经济合理的楼盖体系。楼盖质量大，层数多，占整体造价比重高，对楼盖的类型、构件的尺寸、数量、间距等应进行对比分析，选择最优的方案。一般住宅宜采用现浇梁板楼盖，预应力楼盖的预应力钢筋容易被二次装修破坏，井字梁楼盖影响室内美观，均不推荐。办公楼等大空间结构宜采用十字梁、井字梁、预应力梁板方案。双向板比单向板经济，应多做双向板。板的厚度，双向板宜控制在短跨的1／35，单向板宜控制在短跨的1／30，此时板易满足强度和变形要求，经济性好。 5)剪力墙结构的优化空间很大，应下大力气优化。剪力墙的布置宜规则、均匀、对称，以控制结构扭转变形。在满足规范和计算的前提下应尽量减少墙的数量，限制墙肢长度，控制连梁刚度，剪力墙能落地的就全部落地不做框支转换层，平面能布置成大开问的尽量布置成大开间，墙体的厚度满足构造要求和轴压比的要求即可。连梁刚度太大时可通过梁中开水平缝变成双梁、增大跨高比等措施降低连梁刚度。尽量少用短肢剪力墙，限制“一”字墙，少做转换。 6)降低含钢量的小技巧：①楼电梯间不宣布置在房屋端部或转角处。因其空间刚度较小，