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电冰箱生产线上的竖箱机构设计
摘 要
电冰箱在生产过程中，根据安装工艺的要求，需要将电冰箱在生产线上从卧式变为立式状态。由于冰箱高度及重量很大，使得人工竖箱的劳动强度很大，为解决人工竖箱的繁重体力劳动，本
第1章 绪论
课题背景
研究目的
工厂为解决冰箱装配线上人工竖箱的繁重体力劳动，提出研制半自动竖箱装置。采用机械化竖箱有三个目的：
一是解决繁重的体力劳动；
二是实现竖箱机械化，降低人工成本；
三是为使冰箱出口，必须取得出口认证，而人工竖箱的生产方式，是绝对不能通过的。
国内外现状
现在国内外冰箱生产厂家在竖箱机构中大多采用真空吸盘来夹持冰箱，采用真空吸盘夹持冰箱有以下两种方案，如图1-1（a）和（b）。
图1-1 采用真空吸盘的两种竖箱装置示意图
如图1-1 (a)单柱式竖箱机械手，这是一种五自由度机械手，主要运动包括：
——真空吸盘夹紧与放松运动；
——小臂垂直升降运动；
—— 吸盘架回转；
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——大臂绕垂直轴回转；
——小臂摆动。
如图1-1 (b)是框架式竖箱装置，其中机构的动作与单柱式大同小异：
——真空吸盘夹紧与放松运动；
——垂直臂的上下运动；
——冰箱的回转运动；
——冰箱的水平横移运动。
上述竖箱装置有以下的缺点：
，动作迟缓，竖箱周期较长，使用及维修都不方便。
，都有可能使冰箱坠落而降低成品率；同时，还可能在冰箱上留下吸盘印迹，直接影响外观质量，而产生残次品。
，若是作业空间受到限制，采用单柱式或框架式机械手都无法将冰箱竖立起来。
本论文的主要内容
本论文主要是设计了用四连杆机构实现冰箱翻转工作，目的是解决繁重的体力劳动，实现竖箱机械化和解决国内外现有竖箱机构中采用真空吸盘所存在的缺点，并针对箱体调整设了挡板装置和横推装置。对输送线进行了设计，使其满足输送要求。最后设计了整个气动系统。并作了翻转线的仿真动画。
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方案的提出
方案构思
方案分析
本设计主要是对某生产线进行改造，分析冰箱总装线，翻转的目的在于把冰箱翻转而后放到要求的位置。这一要求实际上属于平面刚体导引问题，而实现平面刚体导引的最简单机构是平面四杆机构，如图2-2所示。
图2-2 平面四杆机构
图2-2(a)中的四杆机构的连杆BC作为冰箱的载体，可使其在连机架杆AB、CD的旋转过程中把冰箱转动竖起并达到要求的位置，如图2-2(b)所示。这样就可在四杆机构ABCD运动过程中，完成竖箱工序的任务。
方案采用
采用四杆机构还没有动力源，在此若采用电机做动力源，则在工作过程中很难提供阻力以使翻转板能缓速下落；若采用液压系统，则不利于环境，会造成环境污染。在这种场合选择悬耳座气缸是最合适的，它不会污染环境，更重要的是，它能在工作过程中通过调整排气量来调整其下落速度，甚至能通过调换进出口来提供阻力。而悬耳座气缸和四杆机构连在一起组成六杆机构。单自由度六杆平面运动链只Watt和Stephenson两种，如图2-3(a)和(b)。这两个平面运动链中， 选择三副杆为机架，串联二副的中间铰为驱动副（驱动副用两个同心圆表示）。根据杆组划分理论，将驱动副固结，得广义平面运动链。然后再进行杆组划分，结果是， 有源的Watt机构是
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Ⅱ级机构,如图2-3(a)所示；而有源的Stephenson机构是Ⅲ级机构，如图2-3(b)所示。另外，有源的Watt机构中与气缸相连的是连架杆，连架杆上点的轨迹是圆弧，而有源的 Stephenson机构中与气缸相连的是连杆，连杆上点的轨迹是复杂的曲线，因此，前者的气缸比较容易控制，所以选择有源Watt机构来完成冰箱的竖箱工序任务是合理的。
图2-3 有源的平面杆机构的杆组划分
本章小结
国内外冰箱生产厂家在竖箱机构中大多采用真空吸盘来夹持冰箱，这种竖箱装置有作业空间较大、结构复杂、使用及维修不方便等缺点：为了解决以上问题，减少不必要的麻烦，减少竖箱的时间，提高电冰箱的生产率，本章提出了四杆机构的翻转方案，并对方案进行了分析。也提出了翻转动力源，采用悬耳座气缸，并结合四杆机构和气缸结构分析了Watt机构和Stephenson机构，说明了为什么采用Watt机构。
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方案设计
输送线设计
输送线采用链传动辊子输送机，链传动使用最广，从传动机构来分有连续式链传动和接力式链传动。本设计采用接力式链传动，如图3-1所示。
图3-1 接力式链传动
接力式链传动辊子输送