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外载荷理论平衡条件所需气缸作用力,根据不同速度选择不同的负载率,使气缸输出力稍有余量。缸径过小,输出力不够,但缸径过大,使设备笨重,成本提高,又增加耗气量,浪费能源。在夹具设计时,应尽量采用扩力机构,以减小气缸的外形尺寸。 4.活塞行程
与使用的场合和机构的行程有关,但一般不选满行程,防止活塞和缸盖相碰。如用于夹紧机构等,应按计算所需的行程增加10~20mm的余量。 5.活塞的运动速度
主要取决于气缸输入压缩空气流量、气缸进排气口大小及导管内径的大小。要求高速运动应取大值。气缸运动速度一般为50~800mm/s。
对高速运动气缸,应选择大内径的进气管道;对于负载有变化的情况,为了得到缓慢而平稳的运动速度,可选用带节流装置或气—液阻尼缸,则较易实现速度控制。选用节流阀控制气缸速度需注意:水平安装的气缸推动负载时,推荐用排气节流调速;垂直安装的气缸举升负载时,推荐用进气节流调速;要求行程末端运动平稳避免冲击时,应选用带缓冲装置的气缸。
因此,本设计中,推动输送杆来回往复运动的气缸,外形结构示意图如图3-1所示
图3-1 气缸
连接此气缸与输送杆的角耳结构如图3-2所示
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图3-2 角耳
带动定位销的小型气缸外形结构示意图如图3-3所示图3-3 小气缸
连接此气缸与定位销的角耳结构如图3-4所示
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图3-4 角耳
3.2 导轨的设计与选用
3.2.1 导轨的设计要求
导轨是本装配线的关键部件之一,其性能好坏,将直接影响工件的传送精度、装配精度以及装配线的承载能力和使用寿命。滑道设计应满足:导向精度、耐磨性、低速运动平稳性、刚度、结构简单、工艺性好、便于间隙调整,具有良好的润滑和保护等要求。
3.2.2 导轨设计程序及内容
1.根据装配线的工作条件、性能特点,选择滑道的结构类型、截面形状和结构尺寸。
2.计算滑道面的平均压强和最大压强,选择滑道材料、表面精加工和热处理方法,以及摩擦表面的硬度匹配。
3.设计滑道间隙调整装置。
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4.设计滑道的润滑系统及防护装置。 5.确定滑道的精度和技术要求。
3.2.3 导轨的类型
导轨按运动轨迹可分为直线运动导轨和圆周运动导轨;按工作性质可分为主运动导轨、进给运动导轨和调整导轨;按受力情况可分为开式导轨和闭式导轨;按导轨接触面的摩擦性质可分为滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。
1、滑动贴塑导轨
数控机床常用的直线运动滑动导轨的截面形状的组合形式主要有三角形一矩形、矩形-矩形两种。这两种导轨都具有刚度高,承载能力强,加工、检验和维修方便的特点。同时在运动导轨上都贴有塑料带,以减少“爬行”,提高低速性能和导轨的寿命。
贴塑导轨是在运动导轨的滑动面上贴上一层由化学材料组成的抗磨塑料薄膜软带,构成金属对塑料的摩擦形式,来提高导轨的耐磨性,降低摩擦系数。与之相配的支承导轨滑动面是经洋火钢和磨削加工的,其优点是:摩擦系数低,动、静摩擦系数接近,不易产生“爬行”现象。
耐磨性高,化学稳定性好;可加工性能好,工艺简单,成本低等。 贴塑导轨副的塑料软带一般粘贴在短的动导轨上。圆形导轨应粘贴在下导轨面上,各种组合形式的滑动导轨均可粘贴。
贴塑导轨有逐渐取代滚动导轨的趋势,不仅适用于数控机床,而且可用作其他各种类型的机床导轨,它在旧机床修理和数控化改造中可以减少对机床结构的修改,因而更加扩大了贴塑导轨的应用领域。
2、滚动导轨
滚动导轨液是在导轨面之间放置滚珠、液柱或液针等滚动体,导轨面之间为滚动摩擦。滚动导轨与滑动导轨相比,其优点是:灵敏度高,摩擦系数小,且其动、静摩擦系数相差很小,因而运动均匀,尤其是在低速移动时,不易出现“爬行”现象;定位精度高,重复定位精度可达0.2um牵引力小,移动轻便;磨损小,精度保持性好,使用寿命长。但攘动导轨的抗振性差,对防护要求高,结构复杂,制造困难,成本高。
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为了提高数控机床移动部件的运动精度和定位精度,目前广泛采用滚动导轨。
3、静压导轨
静压导轨是将有一定压力的油液,通过节流器输送到导轨面上的油腔中,形成压力油膜,将相互接触的导轨表面隔开,使导轨工作表面处于纯液体摩擦。这种导轨的机械效率高,摩擦因数小(一般为0.001-0.001),从而使驱动功率大大降低,能长期保持导轨的导向精度。承载油膜有良好的吸振性,低速运动时不易产生“爬行”,所以在机床上得到日益广泛的应用。这种导轨的缺点是结构复杂,需要备置一套专门的供油系统,油的清洁度要求较高。静压导轨可分为开式和闭式两大类。
单根直线滑动导轨截面形状如下图所示。
图3-5 V形导轨(山形导轨、三角形导轨)对称形、非对称形
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