硬币分拣器设计

1硬币分拣器学生姓名学号所属学院机械电气化工程学院专业班级指导老师日期机械电气化工程学院制14届毕业设计2绪论1.1硬币清分机背景银行等一些特殊部门要对大量的硬币进行高效的处理，如计数、分类、包装等以使其再流通，无人售票车、投币电话等需要对硬币进行实时识别，自动售货机除了识别之外，还要提供找零功能等。而且在目前在世界范围内，硬币以其成本低，流通次数多、耐磨损、易回收等无可替代的优势将占领小面额货币市场是大势所趋。市场需要一种成熟可靠的硬币自动处理机具。鉴于此需要，我们研制用于处理上述问题的机具。硬币清分机是金融行业设备中的用于清点硬币的技术产品，它的主要功能是硬币的计数和硬币币种的清分。目前主要适用于超市、公交、自动售货行业，零售业等行业。硬币清分机外型简单大方，设备原理清晰。操作简单易懂，价格适中，在超市，零售等行业颇受欢迎。硬币清分机的最大优点在于它不仅可以清点硬币的数目，更能将各币种清分开来，并且面对不同的国家的硬币不需要调整软件，只需要调整机器的硬件设备就可以满足不同的国家的硬币清点需求。因此不仅占据了很大的市场份额，而且对于生产成本也有所降低。1.2国内外硬币清分机发展现状1.2.1国外硬币清分发展现状硬币清分机至今已有30年的历史，发展到今天，硬币清分机已具有可靠的传动系统和先进的计数清分功能，其智能化的设计为解决硬币清点的困难提供了完美的选择。国外著名厂家有日本的荣光瑞典的SCANCOINAB。由于国外硬币清分机发展比较早，其技术也较为成熟。硬币清分机的传动系统技术具有低噪声、传动平稳、、性能可靠等优点；计数功能采用光敏传感器，有功能齐全，操作更简便等优点；采用数字显示屏，进行可视化设计，全面显示硬币的数量等信息。1.2.2国内硬币清分机发展现状1、硬币清分机在我国的市场前景：随着我国国民经济持续稳定地增长，2008年北京申奥成功和WTO的加入。从本世纪开始，我国进入了全面建设小康社会的3新阶段，创造美好生活环境是金融行业发展的巨大推动力。我国第五版人民币的发行，辅币(10元以下)硬币化已经成为一种趋势，硬币的投放量还将大幅度增加[1]。由于硬币手工清分成本大，利润小，一般不复点且误差多，因此硬币流通自动化成为迫切的社会需求，所以硬币清分机将会成为国内金融市场的一个主流机器。2、硬币清分机国内生产：在国内，清华大学、北京科技大学、上海交通大学、杭州电子科技大学、苏州大学、福州大学等多家单位均对如何进行正确的硬币识别做过深入研究，在机理上普遍采用电涡流法。这些单位的研究在可能涉及的硬币范围内取得了较好的效果，但对硬币的鉴别都局限于项目本身，存在不系统、不完整，对伪币效果识别不好等问题。3、硬币清分机是对高速通过的硬币进行识别、计数，同时对伪币、残币进行剔除的系统。它是分类机、计数机、包装机、销毁机等众多硬币处理器具的基础。由于国情和货币体系不同，研制各国统一的硬币清分系统不现实，因此，需要针对不同的货币体系研制相应的清分系统。在这个领域里，国外较早的开展了研究，并且做了大量的工作。开发的产品大致也分为三个档次，低档、中档和高档。低档清分速度在1000枚/min以下，中档为1000～1500枚/min左右，高档则在1500枚/min以上。所使用的清分方法上主要有两大类，一类是根据物理技术进行清分，另一类是根据性能指标进行清分。高速清分基本上都是采用性能指标来进行清分。综观来看，当今国内外硬币清分装置，或者设计原理简单，抗振动、抗电磁干扰能力差，识别伪币能力差；要么制造复杂、价格昂贵、缺少实用价值。苏州职业大学42确定方案硬币清分机主要设计是从硬币的分离，计数等几个方面进行考虑。分离步骤：具体的分离步骤是这样的，首先混币通过传输装置，定时定量的（定时定量的目的在于防止一次送进过多的硬币而导致分离盘负担过大，引起堵塞和分离不流畅）传输一部分混币到图中所示的分离盘，起先我们分离的是币值为1分的硬币，所以第一个传感器挡币块与导轨的距离设计的要比1分的硬币略大，比其它币值的硬币直径都要小，以此为标准再经过实验产生的分离效果，我们确定一个合适的直径，这样一来，1分的硬币和其它币值的硬币就区分了出来。其工作原理如下：启动电动机，电动机带动分离盘，使得分离盘转动，则分离盘中的硬币作离心运动，硬币被拨到导轨中（导轨上端对应6个传感器挡币块,挡币块与导轨的距离大小循序从上到下依次变大），然后根据硬币的尺寸由小到大的循序对挡币块与导轨之间的距离进行调整，从而对不同直径的硬币进行分离。其装置简图如图1所示图153传动设计§3-1电动机的选型考虑到设计的硬币清分机机适用对象为零售业、银行和个体商户户,故电动机电压应选用220V.再考虑到所受的载荷不大,所需动力不是很大,选用小功率的电动机.综合各方面因素,选用YL系列电动机.YL系列电动机是新型高效节能产品,具有体积小、容量大,起动及运转性能优越等特点,符合国际标准IEC的有关规定,并实现同一机座号单、三相异步电动机等级相同,提高了单、三相电动机的互换性和通用性,被广泛应用于冷冻机、泵、风机、,小型机床以及农副业和家用电器等方面.电动机的主要参数：型号:YL801-4电压:220V功率:0.55KW同步转速:1500r/min频率:50HZ效率:68%功率因数:0.92外形尺寸:295165200电动机的安装方式：选择IBM3型6§3-2V带传动的设计①电动机V带轮的设计②主轴V带轮的设计一、V带轮的设计要求设计V带轮时应满足的要求有：质量小；结构工艺性好，无过大的铸造内应力，质量分布均匀，转速高时要经过动平衡，轮槽工作面要经过精细加工（表面粗糙度一般应为3.2）以减带的磨损，各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。二、带轮的材料此处带轮的材料，采用铸铁，材料牌号为HT200。三、V带轮的结构铸铁制V带轮的典型结构有以下几种形式：①实心式②腹板式③孔板式④椭圆轮辐式.当带轮的基准直径dd2.5d(d为轴的直径，单位为mm)时，可采用实心式；dd300mm时，可采用腹板式（当21dD100mm时，可采用孔板式）；dd300mm时，可采用轮辐式。四、相关计算已知电动机的额定功率为0.55KW,转速n1=1500r/min,选取传动比为i=3.9,采用普通V带传动.1.确定计算功率Pca由参考资料[1]表8-6查得工作情况系数KA=1.1,故Pca=KAP=1.10.55=0.605KW2.选取带型根据Pca，n由参考资料[1]图8-9确定选用Z型3.确定带轮基准直径由[1]表8-3和表8-7取主动轮基准直径d1d=71mm则从动轮基准直径d2d=id1d=3.971=276.9mm根据参考资料[1]表8-7取d2d=280mm按参考资料[1]式(8-13)验算带的速度7V=10006011ndd=100060150071m/s=5.5735m/s带的速度合适4.确定V带的基准长度和传动中心距根据0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2),即245.7a07028图3-30导轨的几何角度（1）导轨在垂直平面和水平面内的直线度如图3-30a、b所示，理想的导轨面与垂直平面A-A或水平面B-B的交线均应为一条理想直线，但由于存在制造误差，致使交线的实际轮廓偏离理想直线，其最大偏差量△即为导轨全长在垂直平面（图3-30a）和水平面（图3-30b）内的直线度误差。（2）导轨面间的平行度图3-30c所示为导轨面间的平行度误差。设V形导轨没有误差，平面导轨纵向有倾斜，由此产生的误差△即为导轨间的平行度误差。导轨间的平行度误差一般以角度值表示，这项误差会使运动件运动时发生“扭曲”。2、运动轻便、平稳、低速时无爬行现象。导轨运动的不平稳性主要表现在低速运动时导轨速度的不均匀，使运动件出现时快时慢、时动时停的爬行现象。爬行现象主要取决于导轨副中摩擦力的大小及其稳定性。为此，设计时应合理选择导轨的类型、材料、配合间隙、配合表面的几何形状精度及润滑方式。3、耐磨性好。导轨的初始精度由制造保证，而导轨在使用过程中的精度保持性则与导轨面的耐磨性密切相关。该导轨的主要作用是引导硬币流出，：所受摩擦力主要是来自于硬币，硬币与导轨之间要不断的重复摩擦，所以导轨需要耐磨性很好，而且导轨受到一定的的冲击力导轨表面的粗糙度及硬度、润滑状况和导轨表面压强的大小。4、对温度变化的不敏感性。即导轨在温度变化的情况下仍能正常工作。导轨的选材选用45号钢。表面要镀化学镍。5、足够的刚度。在载荷的作用下，导轨的变形不应超过允许值。当刚度不足不仅会降低导向精度，还会加快导轨面的磨损。因此导轨的尺寸设计为长度397mm，宽度为4mm。材料为45#钢，保证在硬币流通的载荷下保证足够的刚度。6、结构工艺性好。导轨的结构应力求简单、便于制造、检验和调整，从而降低成本。该导轨的外形简单。为简单的矩形。本次设计的硬币清分机的，因此对于导轨的材质要求为45#钢。此外导轨的表面要足够光滑，所以导轨的装配面及两工作面镀好需要再次抛光处理，去除表面的锐边及毛刺。因为导轨引导硬币的流通，所以经受一定的冲击力。所以固定的方式要求要高。导轨表面加工5个沉头定位孔，以保证导轨的稳定性。9五转盘的加工设计工艺设计盘类零件的数控加工工艺设计，最重要的是将有相互行位公差要求的加工面安排在一道工序内，在一次装夹下完成加工，消除二次装夹误差。1、精加工（图1）图1转盘若用图2所示的立式多刀自动车床加工，加工工艺为：（1）精车大平面。安排左、右其中一个刀架车平面，另一个刀架车内孔（φ170mm、φ28mm）。（2）再精车基准A面。安排左、右其中一个刀架车平面，另一个刀架车内孔（φ60mm）和外圆（φ75mm）。10图2立式多刀自动车床该工艺受机床动作功能限制φ75mm孔与φ28mm孔不能在同一工序内完成，需正反两次装夹加工，由于重复定位误差及夹具制造误差的存在，很难稳定满足产品两孔的同轴度要求。为满足产品设计要求，稳定控制产品质量，可采用如图3的数控车床加工，工艺设计上利用数控车床的自动换刀功能采用内孔背镗刀用程序控制从A面加工φ28mm内孔，将φ75mm、φ28mm安排在同一道工序内加工完成。避免重复定位误差及夹具制造误差对加工精度的影响，保证产品φ0.03mm的同轴度要求。11图3立式数控车床2、工装设计数控车床的主要装夹工具是卡盘，设计使用时应重点考虑卡盘的定心精度，避免工件夹紧变形和抬起现象。(1)、保证定心精度因为装盘的加工面与装夹面有较高的同轴度要求，卡盘的卡爪一般要在设备本身经过“自车”来保证定位面与主轴轴线同心度。“自车”时应尽量模拟在加工状态下自车，卡爪“自车”后的圆弧面直径应与工件的卡紧外圆直径尽量一致。另外，“自车”反爪时最好涨紧一个辅具。3、保证端面跳动精度工件的轴向定位支撑可以通过调整或“自车”来保证定位点“共面”。但是传统结构的三爪卡盘，卡爪要在卡爪座内移动，必然要存在一定的滑动间隙。在夹紧过程中，不可避免的会产生。工件“抬起”现象。当工件要求加工面与定位面之间有较严的跳动要求时，统结构的三爪卡盘是很难保证装夹精度的。为保证内孔、外圆的同轴度要求必须将它们安排在同一道工序内完成（大平面向上装夹）。可是工件翻面加工A面12时，要保证图示跳动要求，加工时必须保证工件的定位面紧贴卡盘的轴向定位面。若采用传统结构的三爪盘装夹很难满足加工要求。因此，应采用带有“向下拉力”的卡盘，工件夹紧时，有一个向下的分力将工件紧贴定位面。4、机床结构的选择方案：(1)卧式“简易数控车床”（如图10）。这种机床采用平床身的布局，机床的制造工艺性好，便于导轨面的加工。水平床身配上水平放置的刀架，可提高刀架的运动精度。但是水平床身由于下部空间小，故排屑困难。从结构尺寸上看，刀架水平放置使滑板横向尺寸较长，从而加大了机床宽度方向的结构尺寸。该设备的主要特点是具备两轴联动功能并且设备价格便宜。但是之所以称其为“简易数控车床”是因为它的主轴不能无级调速、刀架装刀数量较少、快移速度慢、无自动排屑机构，床身整体结构比