1、 黄河科技学院毕业设计说明书 第 1 页1 绪论随着经济全球化步伐的加快，自动化立体仓库现已经成为代物流系统中迅速发展的一个重要组成部分, 它具有节约用地、减轻劳动强度、消除差错、提高仓储自动化水平及管理水平、提高管理和操作人员素质、降低储运损耗、有效地减少流动资金的积压、提高物流效率等诸多优点 1。与计算机管理信息系统联网以及与生产线紧密相连的自动化立体仓库更是当今计算机集成制造系统(CIMS)及柔性制造系统(FMS )必不可少的关键环节。随着我国经济和科学技术的不断发展，物流供应链中蕴藏的巨大潜力越来越引起人们的注意。而物流中心则是物流供应链中重要的枢纽之一。它是接受并处理下游用户的订货信
2、息，对上游供应方的大批量货物进行集中储存、加工等作业，并向下游进行批量转运的设施和机构。1.1 课题的背景及目的立体仓库在现代物料仓储与小区车辆停放等应用比较广泛的一个技术，随着土地资源的匮乏，立体仓库技术显得越来越重要 2。因此本课题的选择有一定的现实意义。本课题研究的目的是研究出教学所用到的立体仓库的提升与送物部分的设计，为以后所开展的教学活动做好硬件准备，以期给同学们以形象准确的实物印象和实验的积极性。1.2 国内外自动化立体仓库的发展状况仓库的产生和发展是第二次世界大战之后生产和技术发展的结果。1963 年美国率先在高架仓库中采用计算机控制技术，建立了第一座计算机控制的立体仓库。此后，
3、自动化立体仓库在美国和欧洲得到迅速发展，并形成了专门的学科 3。60年代中期，日本开始兴建立体仓库，并且发展速度越来越快，成为当今世界上拥有自动化立体仓库最多的国家之一。黄河科技学院毕业设计说明书 第 2 页对立体仓库及其物料搬运设备的研制开始并不晚，1973 年开始研制我国第一座由计算机控制的自动化立体仓库，该库 1980 年投入运行。到 2003 年为止，我国自动化立体仓库数量已超过 200 座。立体仓库由于具有很高的空间利用率、很强的入出库能力、采用计算机进行控制管理而利于企业实施现代化管理等特点，已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术，越来越受到企业的重视。 1.3 自动化立体仓库
4、的分类及其特点自动化立体仓库（AS/RS ）是由立体货架、有轨巷道堆垛机、出入库托盘输送机系统、尺寸检测条码阅读系统、通讯系统、自动控制系统、计算机监控系统、计算机管理系统以及其他如电线电缆桥架配电柜、托盘、调节平台、钢结构平台等辅助设备组成的复杂的自动化系统。运用一流的集成化物流理念，采用先进的控制、总线、通讯和信息技术，通过以上设备的协调动作，按照用户的需要完成指定货物的自动有序、快速准确、高效的入库出库作业。（1）提高空间利用率 立体库的空间利用率与其规划紧密相连 4。一般来说，自动化高架仓库其空间利用率为普通平库的 2-5 倍。这是相当可观的。 （2）便于形成先进的物流系统，提高企业生
5、产管理水平自动化立体仓库采用先进的自动化物料搬运设备，不仅能使货物在仓库内按需要自动存取，而且可以与仓库以外的生产环节进行有机的连接，并通过计算机管理系统和自动化物料搬运设备使仓库成为企业生产物流中的一个重要环节。企业外购件和自制生产件进入自动化仓库储存是整个生产的一个环节，短时储存是为了在指定的时间自动输出到下一道工序进行生产，从而形成一个自动化的物流系统，这是一种“动态储存”，也是当今自动化仓库发展的一个明显的技术趋势。1.4 自动化立体仓库的应用自动化立体库在我国应用非常广泛：（1）医药生产、配送；（2）汽车制造：国内最早应用应用自动化立体库的领域之一；（3）机械制造 5：是广泛应用自动
6、化立体库的领域之一；黄河科技学院毕业设计说明书 第 3 页（4）电子：联想等电子领域在 2000 年后开始采用自动化立体库系统；（5）烟草制造业、配送：广泛采用自动化立体库系统，（6）机场货运：目前各主要机场均采用立体库系统，用于行李处理；（7）地铁：随着我国地铁建设的蓬勃兴起，自动化立体库应用大面积展开；（8）服装、酒、牛奶；（9）化工、印刷、出版、图书；（10）军队、后勤、装备等尤为普遍；（11）其他：还有很多领域应用了自动化立体库，如岩芯库、轮胎库、教学库等。黄河科技学院毕业设计说明书 第 4 页2 总体方案设计总体设计是立体仓库的提升与送物部分设计的基础，是立体仓库具体内容的总体描述。
7、因此，在对立体仓库的提升与送物部分进行详细设计之前，必须对立体仓库进行总体设计。立体仓库的总体设计要遵循立体仓库设计的基本准则及其相关要求。(1)立体仓库设计的基本准则仓库建设规模和储存能力应满足工厂本世纪内不断发展的需要。仓库的结构与功能注重实用性,符合工厂所需物资品种储存的需要。提供良好的保管条件和保管环境,有利于提高保管质量 ,减少物资消耗。作业方便,机动灵活,多种作业方式并存,有利于提高作业效率和质量。仓库建筑和设备应满足防火、防盗和人身安全方面的要求,确保仓库安全。采取适用技术和设备,不虚荣华贵,降低工程造价和日后运用费用。(2)提升与送物部分设计的参数要求负载重量 G=150N；托
8、盘尺寸为 300mm300mm20mm；提升与送物部分移动范围及其速度：X=600mm，移动速度 VX=10m/min；Y=200mm，移动速度 VY=3m/min；Z=600mm；移动速度 VZ=5m/min；重复定位精度为0.01mm，定位精度为 0.025mm。2.1 提升与送物部分外形尺寸及重量估算1、托盘尺寸为 300mm300mm20mm，根据重量=体积材料比重(硬铝)W=3003002010 -32.810-2=50.4N2、X 向托板 450mm300mm30mm，W X=4503003010-32.810-2=113.4N黄河科技学院毕业设计说明书 第 5 页3、Y 向上托板
9、 300mm300mm20mm，W Y 上 =3003002010-32.810-2=50.4N4、Y 向下托板 600mm300mm20mm，W Z 下 =6003002010-32.810-2=100.8N4、X 向导轨座(含电机) 重量 (45030020)10-32.810-2+10210=75.6N+100N=175.6N5、Y 向导轨座（含电机）重量(60040020)10-32.810-2+1010=134.4N+100N=234.4N6、夹具及工件重量(约) 150N7、综上所述，提升与送物部分运动部件的总重量(约)50.42+100.8+175.6+113.4+234.4+1
10、50=875N2.2 圆柱导轨的计算与选择2.2.1 圆柱导轨箱式 SC 系列的型号选择根据给定的提升与送物部分部件的总重量及负载和估算的 WX、W Y 上 和 WY 下 ，计算导轨的静安全系数：fSL=C0/P (2.1)由公式(2.1)可知： C0 为导轨的基本静额定载荷；f SL=1.03.0(一般运行状况),3.05.0(运动时受冲击、振动)。系统受中等冲击，取 fSL=3.0。又根据 ，工作载荷 ，得：ZYX,SL0PC，）（ WF5.0PZ0.5( ) (2.2),，YYX，P X=0.5875N=437.5N；PY=0.5(150+50.42)N=125.4N；Pz=0.5(15
11、0+50.42+100.8+234.4)N=293N；C0X=3.0437.5=1312.5N；C0Y=3.0125.4=376.2N；黄河科技学院毕业设计说明书 第 6 页C0z=3.0586=879N。根据计算的额定静载荷，同时确定其长度为：X 向 450+600+30(余量)=1080mm；Y 向 200+300+30(余量)=530mm；Z 向 300+600+30 (余量)=930mm 。再浏览“深圳腾展机电有限公司”网站 6，查阅相应产品的“资料”，即可选取符合上述计算结果的直线轴承。图 2.1 圆柱导轨箱式 SC 系列型号 (部分)参照图 2.1 中的型号类型，综合分析考虑，选取
12、符合要求的圆柱导轨型号，即：X 向 SC13WUU；Y 向 SC8WUU；Z 向 SC10WUU。根据上述所选定的圆柱导轨箱式 SC 系列的型号，查阅对应的官方技术资料，分析并记录该型号对应的具体尺寸数据参见表 2.1 所示。表 2.1 圆柱导轨箱式 SC 系列尺寸参数黄河科技学院毕业设计说明书 第 7 页注：表中各项所指示的零件尺寸部位参见图 2.2 中所示。图 2.2 圆柱导轨箱式 SC 系列示意图2.2.2 直线轴承的型号选择根据上述圆柱导轨箱式 SC 系列条件下的轴承配合形式，查取满足应用条件的内装轴承型号：尺寸(mm)通用尺寸 SC SCW型号 轴径h D w H G A J E S
13、11 S2 K L Kw LwSC8UU 8 11 17 34 22 18 6 24 5 M48 3.4 18 30 42 58SC10UU 10 13 20 40 26 21 8 28 6 M510 4.3 21 35 46 68SC13UU 13 15 22 44 30 24.5 8 33 5.5 M510 4.3 26 39 64 77黄河科技学院毕业设计说明书 第 8 页图 2.3 LM 直线轴承系列(部分)参照图 2.3 中的型号定义，综合分析考虑，选取符合要求的直线轴承型号，即：X 向 LMF13LUU；Y 向 LMF8LUU；Z 向 LMF10LUU。根据上述所选定的圆柱导轨型号
14、，查阅对应的官方技术资料，分析并记录该型号对应的具体尺寸数据参见表 2.2 所示。表 2.2 LM 直线轴承尺寸参数注：表中各项所指示的零件尺寸部位参见图 2.4 中所示。尺寸(mm)D L D1型号公差(m)公差(m)公差(m)H PCD K W A 垂直度 (m) d1d2hLMF8LUU 15 0-13 45 32 5 24 25 21 24 3.46.53.3LMF10LUU 19 55 40 6 29 30 25 29LMF13LUU 230-16 610-0.3430-0.26 33 34 29 33154.584.4黄河科技学院毕业设计说明书 第 9 页图 2.4 LM 直线轴承
15、示意图2.2.3 轴支座的型号选择根据上述直线轴承箱式 SC 系列及对应条件下的轴承配合形式，设计满足应用条件的轴支座尺寸，见表 2.3 所示：表 2.3 轴支座尺寸参数注：表中各项所指示的零件尺寸部位参见图 2.2 中所示。尺寸(mm)型号 轴径h A W H T E D C B S J 重量(g)SK8 8SK10 10 20 32.8 18 24SK13 13 2321 42386205 32 14 5.5 M430黄河科技学院毕业设计说明书 第 10 页图 2.5 轴支座尺寸示意图2.3 滚珠丝杠的设计及计算1、滚珠丝杠的负荷包括铣削力及运动部件的重量所引起的进给抗力，应按铣削时的情况计算。已知：G X=875N；G Y=50.42+150=250.8N； Gz=250.8+100.8+200=551.6N。(1)最大动负荷 Q 的计算(2.3)PfLHW3查表得，系数 fW=1，f H=1，寿命值L=60nT/106 (2.4)n=1000Vmax/t (2.5)
