机械生产放置架设计研究

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摘要：文章针对流水线生产经常出现零件堆积的问题，分析了目前零件放置架的现状，设计出了一种多功能机械生产用零件放置架，提出了该放置架的设计要求，确定出了放置架的机械整体结构，详细介绍了放置架的底座、移动结构、辅助支撑结构、固定板和放置结构五部分的结构设计和放置架的工作原理。设计的辅助支撑结构能够有效避免放置架的移动结构承受较大载荷，设计的放置架部分构件能够实现可拆卸、放置收纳的功能，提高了生产车间的空间利用效率。

关键词：流水线；放置架；辅助支撑结构；拆卸收纳功能

流水线技术是在科学的管理和劳动分工下获得的一种先进的生产组织形式[1]。流水线生产，有利于专业化生产，主要采用先进的工艺和高效率的生产设备在一定线路上连续输送货物的一种搬运机械方式[2]，在产品的加工、分拣、装卸及运输过程中起着非常重要的作用。与非流水线生产相比，具有以下优点[1]：1）机械化程度高，产品生产周期短；2）有利于简化加工人员的操作技术，提高熟练程度，极大地减轻了加工人员的劳动强度，减少了废品、次品的损失，保证了产品的质量。目前为了提高企业的生产效率和经济效益，机械生产中经常采用流水线的生产方式。然而零件加工在流水线的生产方式下，由于不同加工工序的复杂程度不同，流水线的生产方式经常出现零件堆积的问题，加工人员为了方便，经常将堆积的零件放置在流水线的顶棚上，而流水线的顶棚大多用于安装照明设备及其线路等，承重能力有限，因此很容易出现因为承重过大而坍塌的状况，存在着极大的安全隐患。为了避免这一状况，目前在流水线生产的过程中一般都另外设置放置架进行零件的放置。

1生产车间里零件放置架存在的问题

目前生产车间里的零件放置架（以下简称“放置架”）在使用的过程中存在着一定的缺陷，归纳起来，主要有两方面的问题：1）功能过于单一，缺乏相应的辅助支撑结构来保护放置架。为了方便放置架的移动，一般在放置架的底部添加相应的移动结构，然而一旦放置架上产品堆积过多时很容易造成移动结构的失效，影响放置架的正常使用。2）目前现有的放置架一般都是直接通过焊接而成[3]，部件大多不可实现拆卸和收纳的功能，极大地降低了生产车间的空间利用效率。为了解决上述问题，本文研究了一种结构简单、使用方便、容易拆卸且承重能力强的多功能机械生产用放置架，具有一定的市场应用价值。

2放置架总体设计方案

2.1设计要求。1）结构体积小。2）避免放置架的移动结构因承受较大载荷而损坏，设计时，考虑增加辅助支撑结构，并以此来提高放置架的稳定性和承重能力。3）注重体现机械设计中的“绿色设计”。“绿色设计”也称环境友善设计，基本思想是在满足环境目标要求的前提下，对产品选择合理的原材料，将可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性作为设计目标，尽可能地节约资源和能源，降低能耗，保证产品应有的质量和基本功能等[4-5]。因此在设计放置架时，考虑部分构件能够实现拆卸和放置收纳的功能。2.2总体结构设计及工作原理。1)总体结构。结合总体方案的设计要求，设计出了机械生产用放置架的整体结构，三维模型如图1所示。该放置架主要由底座、移动结构、辅助支撑结构、固定板和放置结构五部分组成。在以上主要部件有机结合下，完成流水线生产零件加工的放置任务。1.底座；2.移动结构；3.辅助支撑结构；4.固定板；5.放置结构；6.收纳槽；7.导向孔；8.限位结构；21.滚轮座；22.支撑杆；23.滚轮；24.连接座；25.弹簧；51.放置板；52.挡边；53.通孔。2）放置架的组成部件。以下分别介绍放置架各组成部件结构。①底座。底座的中部设置有收纳槽，通过收纳槽可以实现对固定板和放置结构的收纳。底座的上端面左右两端均设有两个前后对称的限位结构。限位结构包括铰接座和导向杆，铰接座的下端和底座的上端面固定连接，导向杆的下端连接的有连接耳，连接耳和导向杆通过连接体相铰接，通过限位结构可以实现对放置结构水平位置的限定，如图2所示。1.底座；3.辅助支撑结构；8.限位结构；31.方形框；32.复位弹簧；33.塑料底板；34.连杆；35.橡胶垫；81.铰接座；82.连接耳；83.连接体；84.导向杆。②移动结构。放置架上有4个移动结构，分别位于底座下端面的四角位置。移动结构由支撑杆、连接座、滚轮座、滚轮和弹簧五部分组成。支撑杆的下端转动连接的是连接座，连接座的下端固定连接滚轮座，滚轮安装在滚轮座上，通过滚轮实现该放置架的移动。支撑杆的外侧套接有弹簧，弹簧的上端和底座的下端面固定连接，弹簧处于压缩状态。放置架在移动过程中所受到的振动可以通过弹簧实现缓冲，达到良好的减振作用。③辅助支撑结构。辅助支撑结构位于底座的中部，没有占用额外空间，结构紧凑。该辅助支撑结构由方形框、复位弹簧、连杆、塑料底板和橡胶垫五部分组成。方形框上横板的下端面连接了3个等距离分布的复位弹簧，复位弹簧的下端和底座的上端面固定连接，方形框的下端面连接有2个前后相对的连杆，连杆的下端连接塑料底板的上端面，塑料底板的下端面连接的是橡胶垫。通过该结构，可以在放置架上放置的零件过大时，起到辅助支撑作用，大大提高了放置架的平稳性。④固定板。固定板位于底座的上端，固定板的四角位置均设有导向孔，导向孔和导向杆一一对应且滑动连接。通过固定板可以对限位结构的导向杆位置进行限定，避免导向杆倾斜，从而有效保证了放置结构的稳定性。⑤放置结构。放置结构位于固定板的上端，通过放置结构实现对零部件的放置。放置结构包括放置板和挡边，放置板的四角位置均设有通孔，通孔和导向杆一一对应，通孔的半径比导向杆的半径大3毫米～5毫米，便于放置结构的拆卸。3）工作原理。使用时，将限位结构中的导向杆调整到合适的位置，通过固定板对导向杆位置进行固定，然后固定好放置结构。当放置的零件逐渐增多增重时，通过放置结构下压固定板，固定板下压辅助支撑结构中的方形框，方形框下降从而使下端的塑料底板产生向下的位移，当塑料底板着地时，有效地实现了对放置架的辅助支撑，避免了移动结构因承受较大的载荷而损坏，从而提高了移动结构的使用寿命和承重能力，保证了放置架的正常使用。当放置架使用完毕后，依次将放置结构进行拆卸，接着将拆卸了的放置结构和固定板放入底座中的收纳槽里，再将导向杆进行调节安到底座的上表面，从而有效的减少了该放置架在不使用时所占用的空间。

3结束语

根据机械生产流水线作业出现零件堆积的问题，设计出了一种多功能生产用放置架的本体结构，并对放置架的结构进行了详细的介绍，与普通放置架相比，设计的辅助支撑结构能够很好地解决移动结构因承受较大载荷而造成的损坏问题；同时，固定板、放置结构可拆卸和导向杆的可调性能，既体现了机械设计的新理念“绿色设计”，而且减少了占用的空间，提高了空间利用效率，使放置架的功能更为多样化。

参考文献：

[1]徐芳.涂装流水线设计及仿真优化[D].天津：天津大学，2012.

[2]甘梓坚.生产流水线电气控制系统的设计研究[J].科技创新与应用，2018(3)：107-108+121.

[3]文洪进.重载机械类制品料架的设计[J].物流技术与应用，2012，17(2)：96-97.

[4]蔺国民，孙秦，李艳华，等.机械产品绿色设计研究[J].机械设计与制造，2006(4)：166-167.

[5]陈中玉，马方.机械设计的新理念“绿色设计[J].现代企业文化，2009，33(145)：157-158.

作者:韩海敏 吕弯弯 张绘敏 单位:河南应用技术职业学院机电工程学院