精密机械水平及垂直旋转支承结构的设计共25页

垂直方向转换机构设计说明书一、概述自动化生产线运行过程中，由于下一步工艺过程的需要，平板零部件在输送机构上输送过程中需要将方向旋转90度后再输送到下一工序。

为了不影响生产线的生产效率，在到达需要换向的工位之前利用一套垂直方向转换机构在平板零部件输送过程中实现90度转向，既满足了工艺需要，又保证了输送的连续性。

二、机构特点在输送机构输送时将工件方向旋转90度进行传送的机构，首先使用输送机构上的挡块挡住工件，然后利用上升的吸盘进行保持将工件方向旋转90度，最后下降后再继续进行输送，以满足下一工艺需要。

转向机构动作规格参数和操作对象工件参数如下表1和表2所示。

表1转向机构动作规格表2对象工件参数三、机构组成针对平板零部件的特点以及便于工件90度旋转，选用吸盘作为加持工具，使用吸盘保持工件，可简化旋转机构；选用回转气缸和带导杆气缸分别作为旋转和升降运动单元；并增加基座等辅助固定、支撑结构；机构利用压缩空气作为动力源。

转向机构总体组成示意图如下图1所示。

四、总体设计4.1主要选型4.1.1吸盘选择波纹型吸盘提供吸附力将平板工件吸附固定，避免在方向转换过程中发生偏差。

根据提供的压缩空气压强，初步选定外径为∅10mm，橡胶材质的波纹管型米思米VPBE10吸盘，安装附件为米思米MVPAT4。

图VPBE10波纹型吸盘图MVPAT4吸盘安装附件4.1.2回转气缸回转气缸的主要作用就是实现工件在输送过程中的90度转向。

根据工件尺寸简化得出该工件的转动惯量约为1kg·m2，设定回转过程从0度到90度用时1s，则角加速度为1.6rad/s2，得到转矩约为1.6N·m。

考虑到预留余量因此选择气立可(CHELIC) [中国台湾]RTB30X90回转气缸。

表3RTB30X90回转气缸基本参数图RTB30X90回转气缸4.1.3带导杆气缸根据机构设计要求，上下行程为75mm，上下零件负载为50N，考虑到行程和负载预留余量因此选择气缸行程100mm气缸内径20mm；同时由于导向的需求，因此气缸需要带有导向杆，最终选择米思米MGCLB20-100：固定行程型，直线轴承，气缸内径20mm，行程100mm。

第四章精密机械系统的设计考点第一节精密机械系统现代设计方法第二节仪器的支承件设计一、基座与立柱等支承件的结构特点和设计要求：结构特点：1）结构尺寸较大；2）结构比较复杂设计要求：1）具有足够的刚度，力变形要小；2）稳定性好，内应力变形小；3）热变形小：（1）严格控制工作环境温度；（2）控制仪器内的热源；（3）采取温度补偿措施；4）有良好的抗振性: (1) 减轻重量，提高固有频率; (2) 合理的结构设计，提高静刚度; (3) 减小内部振源影响; (4) 采取隔振措施二、基座与立柱等支承件的结构设计(一) 刚度设计:（1）有限元分析法;（2）仿真分析法(二) 基座与支承件的结构设计:（1）正确选择截面形状与外形结构；右图为横截面积相同时不同断面形状惯性矩的比较：（2）合理地选择和布置加强肋增加刚度；右图为肋的布置形式：（3）正确的结构布局，减小力变形；（4）良好的结构工艺性，减小应力变形；（5）合理地选择材料；花岗石的优点：稳定性好；加工简便；温度稳定性好，导热系数和线膨胀系数小；吸振性好；不导电，不磁化，抗电磁影响性能好；维护保养方便；缺点脆性大第三节仪器的导轨及设计一、导轨的功用与分类导轨的基本功用：传递精密直线运动按导轨面间摩擦性质可分为：滑动摩擦导轨、滚动导轨、静压导轨、弹性摩擦导轨二、导轨部件设计的基本要求（一）导向精度导向精度是指动导轨运动轨迹的准确度。

对一副导轨来说直线度是非常重要的精度指标，取决于导轨面的几何精度、接触精度、导轨和基座的刚度、导轨油膜刚度及导轨与基座的热变形等。

（1）几何精度：直线度、平行度、垂直度；（2）接触精度：减小表面粗糙度（二）导轨运动的平稳性爬行现象：在均匀驱动指令下，导轨运动台出现的一快一慢、一跳一停的现象产生原因：导轨间的动、静摩擦因数差值较大；动摩擦系数随速度变化；系统刚度差解决办法：降低临界速度，即减小动、静摩擦力之差（三）刚度要求自重变形、局部变形、接触变形（四）耐磨性要求耐磨性与摩擦性质、导轨材料、表面处理工艺、加工工艺和受力情况有关三、导轨设计应遵守的原理和准则（一）运动学原理：保证确定方向的自由度，燕尾形导轨没有多余自由度（二）弹性平均效应原理：提高导轨的承载能力和导向精度（三）导向导轨与压紧导轨分立原则：保证通过压紧力使导向面可靠接触，保证导向精度四、滑动摩擦导轨及设计滑动导轨是支承件和运动件直接接触的导轨优点:结构简单、制造容易、接触刚度大；缺点:摩擦阻力大、磨损快、易产生爬行现象（一）滑动摩擦导轨的截面形状（右图所示）（1）V形导轨：导向精度随顶角而异，顶角越小，导向精度越高；承载能力低，制造检修困难（2）矩形导轨：承载能力大，加工检修方便（3）圆柱形导轨：制造简单，对温度变化敏感，适用于小型仪器的立柱等地方（4）燕尾形导轨：尺寸紧凑，能承受倾覆力矩，制造检修复杂，加工难度高，适用于受力小、多层次、速度低的部件，可单独使用作为导向（二）滑动摩擦导轨的组合形式及其特点（了解特殊的特性即可）（1）V 形和平面组合导轨：导向性好、平导轨制造简单、刚性好、应用较为广泛；缺点是导轨磨损不均匀，且牵引力的位置不在两导轨的中间（2）双V 形组合导轨：加工、检修比较困难，需要较高的技术及精密的基准研具进行精研（3）双矩形组合导轨：适用于承载较大的普通精度的设备（4）燕尾组合导轨：符合运动学原理，理论上只需要单导轨，考虑到磨损后间隙的调节，常组合使用（5）双圆柱导轨：工艺性好，导向精度低，对温度变化敏感，适用于只承载轴向力的场合导轨主要尺寸的确定：（1）导轨宽度确定（B=W/PL，L运动导轨的长度、W载荷、P压强）；（2）V型导轨的角度（90°最佳）；（3）两条导轨的间距L A（在保证运动件稳定工作的前提下，尽可能取小值）；（4）运动导轨的长度（L=1.2-1.8L A长导轨有利于改善导向精度和工作的可靠性）五、滚动摩擦导轨及设计滚动导轨磨损小，保持精度持久性好，广泛应用（点或线接触，抗振性差，接触应力大）（一）滚动导轨的结构形式及其特点滚动导轨按不同的滚动体可分为：滚珠导轨、滚柱导轨、滚针导轨等（1）滚珠导轨1）双V形滚珠导轨：运动灵敏度较高，能承受不大的倾覆力矩2) 双圆弧滚珠导轨：计量光学仪器中（如小型工具显微镜、投影仪用等）使用；接触面积较大，接触点应力较小，变形也较小，承载能力强、寿命长3）四圆柱棒滚道的滚珠导轨：优点是运动精度和灵活性较高，维修方便；缺点是承载能力不大，故多适用于较轻巧的仪器上（如掩膜检查显微镜工作台）4）V 形-平面滚珠导轨：加工和装配都方便；缺点是左右两排滚珠中心，运动速度不一致万能工具显微镜19JA 就采用该型滚珠导轨（2）滚柱（针）导轨1）滚动与滑动摩擦导轨的组合应用：滚动轴承导轨摩擦力小，运动灵活，用做导向2）滚柱导轨与滚动轴承导轨的组合：形状简单，加工容易3）滚柱和滚珠导轨的组合：灵活运用了滚珠导轨运动的灵活性和滚柱导轨承载大的优点，滚珠直径比滚柱大4）滚柱与长圆柱轴导轨组合：轻载部件中使用（3）滚动轴承导轨滚动轴承不仅起着滚动体的作用，而且本身就是一种导轨。