小型机械零件装配生产线结构设计和控制研究+PLC梯形图(5)

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其中，m1=230.8g,m2=12g,a1=150mm,a2=10mm,b=20mm。算得转动惯量 I=1.748×10-3kgm2。查表可知其最大活塞速度为 115mm/s。可选择 SMC 公司的 MKB40-20L 回转夹紧气缸，其回转行程为 15mm，夹紧行程为 20mm。其三维造型如图 2.6 所示。

（5）摆动气缸准备选择一种齿轮齿条式摆动气缸，它通过气压力推动活塞带动齿条作直线运动，齿条

推动齿轮作回转运动，最后由齿轮轴输出力矩并带动外负载摆动。这的摆动气缸需要带动回转夹紧气缸和吸盘一起动作，预选择 SMC 公司的 CRA1 LS63-90 摆动气缸。

然后需要对轴向负载进行计算。吸盘重 12g，臂重 230.8g，回转夹紧气缸重 570g，摆动气缸与回转夹紧气缸的连接板重 604.5g，总质量为 1417.3g，可得负载为 13.89N。

接着计算有效输出力矩 M0，公式如下：

M0=M/η

式中 M——摆动气缸承受的实际力矩；

η ——负载率，系统中情况下η ≤0.1。

其中， M=Jα

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式中 J——转动惯量；

α ——负载的平均回转角加速度。

其中， J=mr2 α =π θ /（90t2）式中 m——回转负载的质量；

r——负载的回转半径； θ——摆动角度； t——摆动时间。

其中 m=1.4173kg，r= 0.15m，θ=90°,t=0.3s，η=0.1，求得 M0=11.11Nm。所选的摆动气缸允许的轴向负载为 588N，有效输出力矩为 17Nm，符合要求。其三维造

型如图 2.7 所示。

图 2.6 回转夹紧气缸

图 2.7 摆动气缸

图 2.8 薄型气缸

（6）薄型气缸

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薄型气缸是在标准气缸的基础上进行了尺寸缩减，其结构紧凑，占用空间小，适用于固定夹具和搬运中固定工件。本系统将采用薄型气缸对工件进行简单的定位。选择的是 SMC 公司的 CQ2B25-20 薄型气缸，CQ2B25-20 薄型气缸采用的是通孔安装方式，其缸径为 Φ25mm，行程为 20mm。其三维造型如图 2.8 所示。

（7）标准气缸标准气缸直线运动的气缸，通过活塞将空气压力转换成力，加上冲压块能有效地对工件论文网

进行压力装配。由于冲压头底面到装配工作台的距离为 250mm，需要选择一个行程为 250mm

的气缸。预选择 SMC 公司的 CA2-G50-250 气缸。所受的轴向负载为

理论输出拉力为式中 D——缸径，mm；

d——活塞杆直径，mm； p——使用压力，MPa；

W=mg=0.84×9.8=8.232N

F0=π /4（D2-d2）p

其中 D=50mm，d=20mm，p=0.05Mpa，求得 F0=82.47N。轴向负载力为

F=η F0

其中η 为负载率，此处应为 50%，所有 F=164.94N。

经计算，CA2-G50-235 气缸符合要求。其三维造型图如图 2.9 所示。

图 2.9 标准气缸

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2.3 本章小结

本章首先分析了小型盘套类零件进行装配时需要的大概工艺过程，基于此选择出完成相应装配动作所需要用的气动执行元件，然后用控制阀将他们串联起来，最后设计出符合装配要求的气动系统总体方案，并绘制气动回路图。紧接着将气动执行元件具体化，根据元件的性能及工艺要求，在 SMC 公司产品中选出课题需要用到的型号，并对其进行三维造型。