【正文】 制技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)及電力電子技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，交流伺服技術(shù)越來(lái)越多的應(yīng)用到?jīng)_壓生產(chǎn)領(lǐng)域，使得沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化、智能化、柔性化的水平大大提高，但作為數(shù)控沖床的輔助裝置 — 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)，一直沒(méi)有得到應(yīng)有的重視。因此，在發(fā)展沖壓成形設(shè)備的同時(shí)，給予送料機(jī)構(gòu)足夠的重視和研究是有著其實(shí)際的意義。獲得自動(dòng)化數(shù)控生產(chǎn)的能力可以通過(guò)購(gòu)買新設(shè)備及對(duì)舊設(shè)備進(jìn)行更新改造，但購(gòu)買新數(shù)控設(shè)備所需資金投入較大，淘汰替換下來(lái)的機(jī)床不但占用空間，同時(shí)也是資源上的一種浪費(fèi)，尤其是在在資金短缺的情況下，通過(guò)對(duì)舊設(shè)備的改造獲得數(shù)控加工能力不失為一種有效的途徑，一方面可以節(jié)約資金，另一方面可以將廢舊閑置的設(shè)備進(jìn)行充分的利用 .為了保證工人的人身安全，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品精度，我們對(duì)沖壓機(jī)自動(dòng)化送料系統(tǒng)進(jìn)行了研制，在不對(duì)原設(shè)備進(jìn)行“根本性”改造的前提下，使鋁箔板件的沖壓實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。 數(shù)控機(jī)床與自動(dòng)送料技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況及發(fā)展趨勢(shì) 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生 機(jī)械產(chǎn)品日趨精密、復(fù)雜，改型也日益頻繁，對(duì)機(jī)床的性能、精度、自動(dòng)化程度等提出了越來(lái)越高的要求。為滿足多品種、小批量，特別是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高的零件的自動(dòng)化生產(chǎn)，迫切需要一種靈活的、通用的、能夠適于產(chǎn)品頻繁變化的“柔性”自動(dòng)化機(jī)床，在此背景下，數(shù)控機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。到六十年代，由于半導(dǎo)體晶體管的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，數(shù)控系統(tǒng)的可靠性提高、價(jià)格下降。八十年代以來(lái)，微處理器的發(fā)展與應(yīng)用，數(shù)控技術(shù)也迎來(lái)了計(jì)算機(jī)數(shù)字控制 (CNC)時(shí)代，隨著微處理器的運(yùn)算速度的不斷提高，數(shù)控機(jī)床的功能和應(yīng)用范圍也在不斷的發(fā)展與擴(kuò)大。前三代屬于采用專用控制計(jì)算機(jī)的硬接線 (硬件 )數(shù)控裝置，一般稱為 CNC 數(shù)控裝置。自 1974 年開(kāi)始，以微處理機(jī)為核心的數(shù)控裝置得到迅速發(fā)展。經(jīng)過(guò)“六五”、“七五”、“八五”及“九五”科技攻關(guān)，我國(guó)己掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的核心內(nèi)容。 沖壓設(shè)備及自動(dòng)送料裝置的發(fā)展方向 隨著電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制以及精密機(jī)械與測(cè)試技術(shù)的不斷提高和發(fā)展，數(shù)控沖壓設(shè)備與自動(dòng)送料裝置也在隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展而在迅速發(fā)展和演變。作為數(shù)控自動(dòng)化的輔助裝置，自動(dòng)送料裝置的精度會(huì)直接影響產(chǎn)品的精度，追求自動(dòng)送料裝置的高精度化是永恒的主題，這主要表現(xiàn)在定位和進(jìn)給量的大小上。如日本 DIMAC公司生產(chǎn)的 NC伺服輥輪送料機(jī)，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)高速送料，最高速度可以達(dá)到 100m/min，使機(jī)床的加工效率大幅提高。同時(shí)當(dāng)代產(chǎn)品的多樣化和個(gè)性化，對(duì)機(jī)床提出了更高的柔性加工要求，如在一臺(tái)沖壓設(shè)備中完成不同的模具加工等。 4．高自動(dòng)化 自動(dòng)化是指在全部加工過(guò)程中，減少“人”的介入，而能自動(dòng)地完成規(guī)定的任務(wù)。 5．高可靠性 大規(guī)模集成電路及計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，使得數(shù)控機(jī)床越來(lái)越可靠。隨著我國(guó)沖壓行業(yè)的發(fā)展， 沖壓設(shè)備性能與世界的接軌，沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化程度的進(jìn)一步提高，對(duì)沖壓生產(chǎn)的送料技術(shù)也提出越來(lái)越高的要求，以滿足與沖壓設(shè)備的配套。在我國(guó)，較先進(jìn)的自動(dòng)送料裝置是深圳力豪公司的 NCHF 系列三合一伺服系統(tǒng)送料機(jī)，它適合于各種五金、電子、電器、玩具伺服送料及汽車零件連續(xù)沖壓加工，送料矯正 。但是，在該送料機(jī)中所用的伺服馬達(dá)、電子元件和控制器等都是從日本引進(jìn)的，國(guó)內(nèi)在這方面的技術(shù)還比較落后，因此，我們必須給予這方面技術(shù)充分的重視，加快研究開(kāi)發(fā)，以較快的速度追趕發(fā)達(dá)國(guó)家的研究步伐。改造的基本思想是保留原來(lái)的沖床機(jī)械裝置，對(duì)其控制電路進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)可在自動(dòng)或手動(dòng)方式下工作 。整個(gè)裝置應(yīng)具有以下特點(diǎn) : (1)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程可在高度自動(dòng)化狀態(tài)下完成，自動(dòng)化程度達(dá)到或高于國(guó)內(nèi)同行先進(jìn)水平。 (3)監(jiān)視畫面可以動(dòng)態(tài)監(jiān)視整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，反映相關(guān)參數(shù)，比如進(jìn)料長(zhǎng)度、電機(jī)轉(zhuǎn)速、啟動(dòng)時(shí)間、停止時(shí) 間、成品數(shù)量、所選檔位等。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) VIII (5)有一定的故障自診斷畫面報(bào)警功能。 (7)可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)、點(diǎn)動(dòng)控制、參數(shù)設(shè)定等。 (9)自控系統(tǒng)無(wú)論在硬件選擇還是軟件編程上，應(yīng)保證系統(tǒng)的可靠性，使控制系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間工作在無(wú)故障或少故障狀態(tài)。 第 2 章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 自動(dòng)送料裝置的平面圖 如圖 所示 圖 自動(dòng)送料裝置的工作原理：當(dāng)生產(chǎn)條件滿足 ,用 PLC人機(jī)工作屏控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) ,使步進(jìn)電機(jī)輸出步進(jìn)角通過(guò)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)牽引送料，當(dāng)達(dá)到設(shè)定長(zhǎng)度時(shí) ,步進(jìn)電機(jī)停止 ,送料到位靜止后 ,沖 床沖壓 ,將芯片成型。 供料方案分析 不同噸位的沖床因其沖壓力、運(yùn)動(dòng)慣性及運(yùn)動(dòng)部件慣量 /沖量作用 ,其沖頻是相對(duì)有限的。目前 ,小型沖床極少采用液壓驅(qū)動(dòng)式 ,這是因?yàn)橐簤簺_床要求的外圍設(shè)備多且需頻繁進(jìn)行維護(hù)。根據(jù)沖床配置送料機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源不同可以將步進(jìn)送料 方式分為機(jī)械式、機(jī)電式、液壓式和氣動(dòng)式四類。常規(guī)機(jī)械方式有許多不同的設(shè)計(jì)方案 :不完全齒輪機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)多桿組合機(jī)構(gòu)等。高速?zèng)_壓加工時(shí) ,或者難以保證成型產(chǎn)品的精度 。因此不宜用作高速?zèng)_床的送料方案。間歇凸輪機(jī)構(gòu)有兩種形式 ——— 端面凸輪或徑向凸輪 ,這是一類具有高分度精度的空間傳動(dòng)裝置具有一系列的特點(diǎn) :能夠通過(guò)機(jī)械的強(qiáng)制鎖合使主輔運(yùn)動(dòng)保持同步聯(lián)動(dòng) 。這類機(jī)構(gòu)已廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置 (ATC)、電機(jī)矽鋼片沖制以及其他步進(jìn)給料裝置中。故凸輪機(jī)構(gòu)本身的加工制造需要專用的機(jī)床 ,尤其是服役于高速下的凸輪需進(jìn)行磨削加工。③一般而言 ,小型沖床為上驅(qū)動(dòng)式 ,主 運(yùn)動(dòng)與供料運(yùn)動(dòng)的空間距離較大 ,同時(shí)分支傳動(dòng)的減速比大 ,故需采用較長(zhǎng)的傳動(dòng)連接 ,這樣勢(shì)必產(chǎn)生大的累積誤差 ,導(dǎo)致精度下降。 圖 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)送料控制系統(tǒng)主要包括單片機(jī)主控 電路、步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路、顯示電路、檢測(cè)電路及接口電路等部分 .控制系統(tǒng)硬件電路如圖 所示 . 光電開(kāi)關(guān) PC控制 驅(qū)動(dòng)器 步進(jìn)電機(jī) 送料工作臺(tái) 步進(jìn)角檢驗(yàn) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) X 圖 單片機(jī)控制系統(tǒng)電路組成 單片機(jī)選用 89C52,由于其內(nèi)部含 Flash 存儲(chǔ)器 ,使系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)及調(diào)試過(guò)程中十分容易進(jìn)行程序的修改 .同時(shí) ,在系統(tǒng)工作過(guò)程中 ,能有效地保存一些數(shù)據(jù)信息 .單片機(jī)的看門狗電路采用集成的看門狗電路 X25045,接線十分簡(jiǎn)單 .系統(tǒng)顯示部分由 6位 LED數(shù)碼管組成 ,其中最高兩位作為功能、狀態(tài)指示符 ,低 4 位用來(lái)顯示數(shù)據(jù) .顯示驅(qū)動(dòng)器選用的是帶有串行接口的 8位 LED 控制驅(qū)動(dòng)器 PS7219,它可同 時(shí)、直接驅(qū)動(dòng) 8位 LED,與單片機(jī)的接口采用簡(jiǎn)單的 3線 SPI方式 ,因此硬件線路十分簡(jiǎn)單 .鍵盤輸入設(shè)置了 16個(gè)按鍵 ,識(shí)別方法采用簡(jiǎn)單實(shí)用的線反轉(zhuǎn)法 ,16個(gè)按鍵按 44 的矩陣接到 P2口的 8 位 I/O 口上 ,采用查詢方式工作 .三相步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器選用了廠家配套的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) ,它與主機(jī)的接口是單片機(jī)的 P1口 ,并通過(guò)光電隔離電路隔離 ,以避免驅(qū)動(dòng)器的強(qiáng)電部分對(duì)主機(jī)的干擾 .為保證送料精度 ,步進(jìn)電機(jī)啟停階段采用運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性最好的三相六拍工作方式 ,以減小其脈沖當(dāng)量 .沖頭位置檢測(cè)傳感器采用電感式接近開(kāi)關(guān) ,如圖 2所示接到單片機(jī)的 INT1口 .為保證送料的準(zhǔn)確、及時(shí) ,應(yīng)通過(guò)調(diào)試將其安裝到合適的位置 .沖頭位置檢測(cè)以中斷方式工作 . 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。第二步 ,將行線編程為輸出線 ,列線編程為輸入線 ,并使輸出為全零電平 ,則列線中電平由高到低所在行為按鍵所在列 。 μ= （摩擦系數(shù)） ,電機(jī)最高轉(zhuǎn)速 nmax=1800（ r/min） 定位精度：最大行程內(nèi)行程誤差 =,300mm 行程內(nèi)行程誤差 =, 失位量 =,支承方式為 (固定 — 支承 ),W=1241kg+800kg（工作臺(tái)重量 +工件重量） g=(重力加速度 ),I=1(電機(jī)至絲杠的傳動(dòng)比 ) Fw=μWg=2041≈2020N( 摩擦阻力 ) 表 運(yùn)轉(zhuǎn)方式 軸向載荷 Fa=F+Fw （ N） 進(jìn)給速度 (mm/min) 工作時(shí)間 比例 無(wú)切削 F1=2020 V1=14000 q1=15 輕切削 F2=4000 V2=1000 q2=25 普通切削 F3=7000 V3=600 q3=50 重切削 F4=11000 V4=120 q4=10 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) XIII Fa軸向載荷（ N） F切削阻力（ N） Fw 摩擦阻力（ N） 從已知條件得絲杠編號(hào)：此設(shè)計(jì)絲杠副對(duì)剛度及失位都有所要求，所以螺母選形為： FDG（法蘭式雙螺磨制絲杠） ， 從定位精度得 出精度精度不得小于 P5 級(jí)絲杠FDG__X_R_P51600X____ 計(jì)算選定編號(hào) 導(dǎo)程 m a xm a xVho nIP 1 4 0 0 0 1 8 0 0 0 7 . 7 mm?? ? ? 式（ 31） 在此為了安全性考慮： Pho=10(mm) 表 運(yùn)轉(zhuǎn)方式 進(jìn)給速度 (mm/min) 進(jìn)給轉(zhuǎn)速 (r/min) 無(wú)切削 V1=14000 n1=1400 輕切削 V2=1000 n2=100 普通切削 V3=600 n2=60 重切削 V4=120 n2=12 平均轉(zhuǎn)速 31 2 41 2 3 41 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 01 5 2 5 5 0 1 01 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0n1 4 0 0 1 0 0