【正文】 ...........................................................27 不足之處及未來展望 ....................................................27參考文獻 ...................................................................29致謝 .......................................................................31板料沖壓數(shù)控送料機結構設計1第 1 章 緒論 課題的來源隨著生活水平提高，機械數(shù)控沖床數(shù)量劇增。 然后，利用solidworks完成每個模塊主要零部件的三維建模，再將每個模塊的零件進行部件裝配，最后完成總體裝配設計。根據(jù)總體設計方案，將設計分為板料上料機構、工作臺的傳動結構倆個模塊。首先，根據(jù)其工作要求擬定板料上料結構方案，以完成上料基本功能。編 號本 科 生 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ）題目: 板料沖壓數(shù)控送料機結構設計 機械工程學 院 機 械 工 程 及 其 自動化專 業(yè) 學 號 學生姓名 指導教師 周建華 __________________二〇一三年六月摘要I摘 要本文介紹了一種應用于板料沖壓數(shù)控送料機的結構設計。從生產(chǎn)線實際出發(fā)，根據(jù)具體的工作環(huán)境要求和功能需求設計出了一種自動送料機。分析沖床沖壓功能要求，確定工作臺自由度，進而確定工作臺設計方案。在每個模塊內(nèi)部，采用自上而下的設計方法，從動力機構到傳動機構，再到最終執(zhí)行結構，逐步完成每個模塊具體零件的詳細設計，以及重要零件的計算和校核。根據(jù)總裝圖來檢驗結構設計是否合理，然后不斷改進，進而不斷優(yōu)化設計，達到預期目的。同時，人工成本越來越高，企業(yè)為追求高效益，低成本。其中，板料的進給由于沖壓坯料的多樣性，目前很難進行標準化和自動化，尤其對于大尺寸的平板材料。課題來源于企業(yè)生產(chǎn)實際。實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，尤其是實現(xiàn)具有高度靈活性的自動生產(chǎn)線，不僅體現(xiàn)了現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展方向，同時也可以獲得巨大的經(jīng)濟效益。而沖壓裝備自動化程度的高低直接影響企業(yè)的生成效率、產(chǎn)品精度的保證以及企業(yè)運行成本。同時能提高整個行業(yè)的水平并帶動科學技術的進步。同時還要從系統(tǒng)總體技術的角度，將檢測元件、控制元件等集成到系統(tǒng)中來，是典型機電技術的運用。其主要特點在于：上料速度快且板料不變形、檢測定位輸送無振動，高速傳送，運動平穩(wěn)，精度高等。課題研究的技術有以下幾方面：1. 研究高速平穩(wěn)的上料方式和結構2. 機床工作臺的設計研究3. 定位傳送平穩(wěn)的研究江南大學學士學位論文21）國內(nèi)發(fā)展狀況我國自動送料機工業(yè)歷史短，總體技術水平和生產(chǎn)能力較低，但近年來在國內(nèi)巨大包裝市場的促進下，并受國外先進技術的影響，發(fā)展速度很快，局部技術水平有了明顯提高。根據(jù)我國國情，自動送料機工業(yè)發(fā)展的趨勢是：（1）引進、消化、吸收國外先進技術，建立一批自動送料機骨干企業(yè)，包括個別中外合資企業(yè)，從而可滿足大型包裝生產(chǎn)線以及高精度、高自動化程度的單機或機組生產(chǎn)的需要，進而可加快自動送料機國產(chǎn)化的速度；（2）大多數(shù)企業(yè)要重點發(fā)展中、小型自動送料機。重點開發(fā)的自動送料機設備及其研究方向為：灌裝設備、貼標設備、袋成型－充填－封口機、折疊式裹包設備、真空換氣包裝設備、熱縮包裝機和拉伸包裝設備、無菌包裝設備。首先，國外自動送料機產(chǎn)量穩(wěn)定增長。自動送料機的品種不斷增加，據(jù)統(tǒng)計國外自動送料機品種已達 140 余種，并已形成系列產(chǎn)品，近年還出現(xiàn)了一大批高度技術密集型的包裝生產(chǎn)線；最后，自動送料機生產(chǎn)自成體系，并向?qū)I(yè)化生產(chǎn)方向發(fā)展。工作臺作為數(shù)控機床的重要組成部分，也是影響加工精度的重要組成環(huán)節(jié)。為了滿足現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，也為了環(huán)境的要求，工作臺的驅(qū)動裝置從原來的機械驅(qū)動變?yōu)橐簤候?qū)動，現(xiàn)在更多的采用了氣動裝置，更好的保護了環(huán)境，節(jié)約了資源。國內(nèi)出現(xiàn)一大批企業(yè)進行自主研制，走在世界前沿。我國自動送料機工業(yè)歷史短，總體技術水平和生產(chǎn)能力較低，但近年來在國內(nèi)巨大包裝市場的促進下，并受國外先進技術的影響，發(fā)展速度很快，局部技術水平有了明顯提高。國外經(jīng)過 50 多年的發(fā)展，國外自動送料機工業(yè)已經(jīng)形成了獨立完整的體系，成為機械制造的一個重要分支。由于消費結構和銷售形式的變化，加之國際貿(mào)易的發(fā)展，對自動送料機的需求日益增加，因此國外自動送料機的產(chǎn)量逐年增長；其次自動送料機產(chǎn)品門類齊全，品種繁多。本論文的主要內(nèi)容及結構安排如下：第 1 章緒論本章簡要說明課題的來源及意義，指出課題要研究的內(nèi)容，并介紹與本課題相關的國內(nèi)外研究技術現(xiàn)狀以及行業(yè)發(fā)展趨勢，最后闡述了論文的結構安排。第 3 章上料裝置結構設計本章詳細的介紹了上料裝置的結構設計，介紹了一些關鍵元器件的計算及選擇過程，從不斷改進的各個方案來闡述本裝置的設計過程，并對關鍵零件進行校驗和計算。第 5 章結論與展望對本次設計所使用的技術進行了總結，對現(xiàn)在的結構的不足進行了分析。江南大學學士學位論文4板料沖壓數(shù)控送料機結構設計5第 2 章總體方案的設計1 ) 查閱資料，了解數(shù)控沖床送料機所涉及的傳動、導向、支承等機械結構。3）進行計算機建模，畫出三維圖和二維圖。經(jīng)過不斷調(diào)試，不斷改進達到預期成果。數(shù)控沖壓送料機主要用于平板材料的沖壓時自動送料。板料到工作臺上進行板料夾緊，保證板料沖壓時固定；然后根據(jù)沖壓需求進行工作臺 X 軸 Y 軸方向點的傳動。圖 21 總體結構設計自動上料裝置可以分成兩個部分：第一步是進行板料抓取，由真空吸盤完成；第二部，進行板料傳送，采用直線導軌傳動。開始 上料 抓取板料定位傳送板料夾緊工作臺傳動沖壓 結束江南大學學士學位論文6圖 22 上料裝置結構定位傳動裝置在送料機中是非常重要的結構，因為主要的沖壓環(huán)節(jié)就在定位傳送這個過程中來實現(xiàn)的。定位傳送裝置主要就是把板料進行夾緊，然后工作臺配合沖壓機床進行 xy 方向傳動。（5）沖壓形狀：400mm 圓筒蓋板料沖壓數(shù)控送料機結構設計7第 3 章上料裝置結構設計及其校核自動上料裝置要求實現(xiàn)快速上料功能。上料裝置主要分為兩部分：由真空吸盤抓取板料，電動滑臺進行板料傳送。真空吸盤的工作原理（如圖34 所示）：首先將真空吸盤通過接管與真空設備(如真空發(fā)生器等) 接通，然后與待抓取物如玻璃、紙張等接觸，起動真空設備抽吸，使吸盤內(nèi)產(chǎn)生負氣壓，從而將待抓取物吸牢，即可開始搬送待抓取物。如圖 32 為 SMC 部分真空吸盤。現(xiàn)如今，真空吸盤種類繁多，樣式多樣。 真空吸盤的特點1）易損耗。2）易使用。電磁吸盤就不行，它只能用在鋼材上，其他材料的板材或者物體是不能吸的。真空吸盤特別環(huán)保，不會污染環(huán)境，沒有光、熱，電磁等產(chǎn)生。真空吸盤由于是橡膠材料所造，吸取或者放下工件不會對工件造成任何損傷。在一些行業(yè)（如 PCB 板相關行業(yè)），對工件表面的要求特別嚴格，他們只能用真空吸盤。有動力真空吸盤有平型、平型帶肋型、深型、風琴型、長圓型和擺動型多種，如圖35 所示。本設計中采用的上料吸盤裝置需要有一定的緩沖性，且考慮到吸附力強、可靠性高等優(yōu)點，采用風琴型真空吸盤。NBR 材質(zhì)的真空吸盤一般用于硬殼紙、膠合板、鐵板以及其他一般工件；硅橡膠材質(zhì)的真空吸盤一般用于半導體元件、薄工件、金屬成型制品和食品類；聚氨酯材質(zhì)的真空吸盤常用于硬殼紙、膠合板鐵板及其他一般工件；氟素橡膠材質(zhì)的真空吸盤常用于藥品類的吸?。粚щ姽柘鹉z材質(zhì)的真空吸盤用于一般半導體（靜電防止）；導電 NBR 材質(zhì)的真空吸盤用于半導體（靜電防止）。5176。 0～120 常規(guī)使用硅橡膠 50176。 0～60 常規(guī)使用氟素橡膠 50176。 20～15 一定條件導電硅橡膠 50176。因此，必須保證真空具有足夠的吸附力。為保證抓取的平穩(wěn)性，在機械手左江南大學學士學位論文10右兩側(cè)對稱安裝 2 個丁晴橡膠真空吸盤，共計 4 個真空吸盤。最后，本設計選擇的吸盤的相關參數(shù)為：吸盤直徑為 ；吸盤類型為風3?琴型（B ）；吸盤材料為丁晴橡膠（N）；緩沖形式為可回轉(zhuǎn)型（ J）；緩沖行程為 50mm；快換接頭（06）；安裝連接方式為外螺紋 M10*1（ A10），故機械手執(zhí)行機構中吸板所需要的真空吸盤選擇 SMC 公司的 ZPT10BNJ5012A10。在自動化領域應用廣泛。圖 35 為 HIWINIR 系列直線導軌。目前從成本和使用范圍來說，滾珠絲杠式和同步皮帶式應用比較廣泛。板料沖壓數(shù)控送料機結構設計11圖 35 HIWIN 直線導軌 滾珠絲杠導軌的特點滾珠絲杠傳動即由電機通過聯(lián)軸器或同步帶輪驅(qū)動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，進而推動固定在直線導軌上的滑塊前后移動?？墒菍崿F(xiàn)精準的定位。絲杠導程越大，相同的電機輸出速度下單軸機械手滑塊移動的速度也越大。同步齒形帶具有噪音低，移動速度快，成本較低等特點。同時沒有臨界速度的限制，在長行程傳送方面具有更加的性價比。如圖 36 同步帶導軌。它由帶齒形的一工作面與齒形帶輪的齒槽嚙合進行傳動，其強力層是由拉伸強度高、伸長小的纖維材料或金屬材料組成，以使同步帶在傳動過程中節(jié)線長度基本保持不變，帶與帶輪之間在傳動過程中投有滑動，從而保證主、從動輪間呈無滑差的間步傳動。圖 37 同步帶傳統(tǒng)同步帶傳動是由一根內(nèi)周表面設有等間距齒形的環(huán)行帶及具有相應吻合的輪所組成。轉(zhuǎn)動時，通過帶齒與輪的齒槽相嚙合來傳遞動力。允許線速度可達 50M/S，傳遞功率從幾瓦到百千瓦。因此，三軸聯(lián)動機械手旋轉(zhuǎn)機構傳動方式采用同步帶輪結構。 同步帶傳動的設計準則據(jù)對同步帶傳動失效形式的分析，可知如同步帶與帶輪材料有較高的機械性能，制造工藝合理，帶、輪的尺寸控制嚴格，安裝調(diào)試也正確，那么許多失效形式均可避免。 因此，同步帶傳動的設計淮則是同步帶在不打滑情況下，具有較高的抗拉強度，保證承線繩不被拉斷。 同步帶分類同步帶齒有梯形齒和弧齒兩類，弧齒又有三種系列：圓弧齒(H 系列又稱 HTD 帶)、平頂圓弧齒(S 系列又稱為 STPD 帶)和凹頂拋物線齒（R 系列)。雙面帶又按齒的排列方式分為對稱齒型（代號 DA)和交錯齒型(代號 DB〕 。我國采用節(jié)距制，并根據(jù) ISO 5296制訂了同步帶傳動相應標準 GB/T 11361～113621989 和 GB/T 116161989。 上料裝置結構元件計算與校核 伺服電機的計算 由于沖壓機沖次 30 沖每分鐘，板料 800*1000，所沖料為 400 圓，故上料裝置從板料抓取到工作臺最短時間為 8 秒，估算板料行程 2m，板料最慢速度 ，即平min250V?移導軌塊最慢 ，同步輪短軸直徑 16mm，現(xiàn)暫定同步輪直徑 40mm，得電min250V?機速度 120 轉(zhuǎn)/每分鐘。根據(jù)《機械設計手冊機械傳動》中同步帶設計，其計算過程如下：。電動機每天使用 24 小時左右，查《機械設計手冊機械傳動》表 13168 得到工作情況系數(shù) =。帶輪轉(zhuǎn)速 120rad/s （33） 選定同步帶帶型和節(jié)距。表 32 工作情況系數(shù)看 AK原動機交流電機（普通轉(zhuǎn)矩籠型、同步電機） 、直流電動機（并勵） ，多缸內(nèi)燃機交流電動機（大轉(zhuǎn)矩、大滑差、單相、滑環(huán)） ，直流電動機（復勵、串勵）單缸內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)時間 運轉(zhuǎn)時間斷續(xù)使用每日3~5h普通使用每日8~10h連續(xù)使用每日16~24h斷續(xù)使用每日 3~5h普通使用每日8~10h連續(xù)使用每日16~24h