数控冲床自动送料机.doc

1 前言这一部分是对该毕业设计总体的工作内容和任务的介绍，包括选题的目的和意义、对送料机的概述、对于数控冲床送送料机国内外研究的新技术及本次对于数控冲床送料机的设计步骤1.1 选题的目的和意义目的:设计一台能够实用并能工用于相关生产的数控冲床送料机，以提高在冲压生产中的工作效率，并且能够最大限度的改善工人的工作环境意义：能够通过本次设计，提高自己对于机构分析、机电设计、机械设计、控制方法等多方面对于设计的能力，以及对于总体的综合设计能力的提高可以稳固大学之中学到的各种知识（比如机械设计、机械原理、控制工程、机电传动与控制、PLC编程等学科，以及CAD等制图软件等等），能把自己学到的这些知识整合利用，用于自己的设计之中，提高自己的设计水平以及对于知识的实践和应用能力，为自己将来的实际工作实践打下良好的基础1.2 关于送料机的相关的介绍送料机是专门用于片状料，粒料,粉料的运输,送料机一般精度较高以满足生产的需要，并且环保省时,很大程度上减少劳动强度.　　送料机的种类1.2.1 埋刮板送料机 　　埋刮板送料机由封闭的壳体、刮板链条、驱动装置及张紧装置等部件组成埋刮板送料机工作时，物料经进料口进入机壳承载段，受到刮板的推力，与刮板链条形成整体一同向前运动，达料槽的卸料口自行排出，刮板链条沿机壳的空载段返回。

因其在工作时刮板链条被埋没在物料中与物料一起向前移动，故称为“埋刮板送料机” 1.2.2 带式送料机 　　带式送料机的一般结构主要由输送带、滚筒、支承装置、驱动装置、张紧装置、卸料装置、清扫装置和机架等部件组成带式送料机是一种连续送料机械，用一根环绕于前、后两个滚筒上的输送带作为牵引及承载构件，驱动滚筒依靠摩擦力驱动输送带运动，并带动物料一起运行，从而实现输送物料的目的 1.2.3 斗式送料机 　　斗式送料机主要由牵引构件（橡胶带或链条）承载构件（料斗）头轮和底轮、驱动装置、张紧装置、机壳等组成闭合的牵引构件环绕于头轮和底轮上，并被张紧装置张紧牵引构件的全长上，每个一定距离装置一个料斗为防止物料的抛撒和灰尘飞扬，这些运动的部件用机壳封闭工作时，外部的驱动装置通过头轮带动牵引构件和料斗运行物料从机座的进料口进入机座底部，被运动着的料斗挖起并向上提升达机头后，物料再重力和离心力的作用下脱离料斗，从卸料口排出 1.2.4 振动送料机 　　振动送料机主要由输送槽、激振器、主振弹簧、导向杆、隔振弹簧、平衡底架、进料装置和卸料装置组成振动送料机是利用某一形式的激振器使槽体沿某一倾斜方向产生振动，从而将物料由某一位置运送至另外一个位置。

1.2.5 螺旋送料机 螺旋送料机主要由料槽、螺旋叶片和转动轴组成的螺旋体、两端轴承、中间悬挂轴承及驱动装置所组成当螺旋体转动时，进入机槽的物料受到旋转叶片的法向推力，该推力的径向分量和叶片对物料的摩擦力将使物料绕轴转动；而物料的重力和机槽对物料的摩擦力又阻止物料绕轴转动当螺旋叶片对物料法向推力的轴向分量克服了机槽对物料的摩擦力及法向推力的径向分量，物料和睦螺旋一起旋转，只沿料槽向前远移参考来源：百度百科） 1.3 数控冲床自动送料机国内外研究的新技术现代送料机技术发展迅速，现代的送料机向全自动化、高效率、可加工工件的高精度化和大型化等方向发展床身一般采用高抗压向的铸铁制造，以满足大型零件加工时对床身的强度要求；传动部件采用精度相对较高的滚珠丝杠；对于导轨的要求采用摩擦系数较小的滑动导轨、滚动导轨和混合型的导轨；工作的台面现在一般采用滚珠球结构，以保证加工时不会划伤板材；所用到的电缆、电线等采用屏蔽式电缆，并且采用拖链保护，以此来有效地防止干扰；夹具采用气动夹具来满足自动化的要求，并提高加工效率，降低工人的劳动强度；对于系统现在一般采用的是智能工控机系统，能够实现Autocad的自动图像的转换，保证加工效率和加工零件的强度。

1.4 对于本次数控冲床自动送料机设计的相关介绍1.4.1 对于总体设计的构思，包括总体的设计框架、工作原理、控制的实现等方面通过查阅有关数控冲床送料机的相关知识和新闻，对其有一定的认识，然后通过对这些知识的分析，弄明白相关的工作原理与控制方式，初步确定所设计的送料机用于较大钢板的加工，送料机可以带动钢板做横向、纵向两个方向的水平移动并用PLC控制电机并工作台是工作台实现点动控制1.4.2 总体构思完成后，对各机械零件的设计计算在进行总体结构的构思之后，设定该冲床用于对于钢板的运输，主要满足于加工瓶盖、钢板打孔等工作的需要，根据生产工作的需要（即所要运输的物料的最大的重量，每天所生产的工作量的要求以及送料机的工作寿命等），对组成送料机的零件进行设计计算包括滚珠丝杠，电机的选择等1.4.3 送料机总体装配的设计和改进根据所设计的各个零件的大小确定出机床床身的长、宽、高画出总体的装配图，并结合实际的生产需要，优化改进方案1.4.4 送料机控制部分的设计 控制部分采用PLC编程控制，电动机直接带动丝杠转动控制部分实现：第一步，当按钮按下，工作台与冲床同时启动，并且工作台将物料准确的放到要加工的位置。

第二步，加工过程中，首先工作台横向单方向点动，当加工完一行，横向停止运动，纵向单方向移动一个位置；下一步纵向停止运动，横向反方向单向移动以此循环，直到物料加工完毕第三步，当物料加工完毕后，冲床停止，工作台回到起始位置2 机械部分的设计2.1 滚珠丝杠的设计2.1.1 横向进给丝杠的设计（x向）(1)计算进给率引力（N）横向进给为圆导轨=G=0.15×600=120(N)式中，——滑动导轨摩擦系数0.15-0.18,取0.15；G——工作台及溜板重力：G=800N2)计算最大动载荷C=C==10.17×1.2×120=1464.17(N)式中，——滚珠丝杠导程，初选；——最大进给速度，取最高进给速度的1/2此处Vs=60mm/s=3.6m/min；T——使用寿命，按29200h；——运转系数，按一般运转取fw=1.2~1.5，这里取1.2；L——寿命，以转为1单位3)滚珠丝杠螺母副的选型查阅设计手册，并结合设计以及工作的需要，可选用外循环螺纹调整预紧的不带衬套的双螺母滚珠丝杠副1列2.5圈，设定长度为2.199m，其额定动载荷为16400N，选定精度为3级4)传动效率的计算η===0.9534式中，——螺旋升角， ；——摩擦角取。

(5)刚度检验图2.1 结构分析图纵向进给丝杠的支撑如图1所示，最大牵引力为120N，支撑间距为L=160mm丝杠螺母及轴承均进行预紧，预紧力为最大轴向负荷的1/3(5.1)丝杠的压缩及拉升变形量(mm) 工作负载的作用引起的导程的变化量：公式中，——在工作负载作用下引起每一导程的变化量（mm）；——工作负载，即进给率引力（N）；——滚珠丝杠的导程（mm）E——材料的弹性模数，这里材料为钢，取；F——滚珠丝杠截面积（按内径确定）（）号表示用于拉伸时，“-”号表示用于压缩时丝杠总长度上拉伸的变形量：=公式中，L——滚珠丝杠的受力长度(mm)因为均采用角接触轴承，并且丝杠进行了提前预拉伸，所以他的抗压刚度可以提高四倍，其实际的变形量(mm)为：=(5.2)滚珠与螺纹滚道间接触变形此项在总的变形量当中也占较大比值当对滚珠丝杠加油预紧力，并且为轴向最大载荷的三分之一时，δ的值可以减少一半查阅W系列2.5圈1列丝杠副滚珠与螺纹滚道的接触变形图W系列2.5圈1列滚珠与螺纹滚道接触变形量：因进行了预紧=(5.3)支撑滚珠丝杠轴承的轴向接触变形采用7007c角接触轴承，d=35mm，滚动体直径=7mm，数量z=18。

因施加预紧力，所以总的变形量为:定位精度显而易见，（6）稳定性校核滚珠丝杠两端角接触轴承，不会产生失稳现象，所以不需要做稳定性的校核2.1.2 纵向进给丝杠(1)计算进给率引力（N）纵向进给也给圆导轨式中，f——滑动导轨摩擦系数0.15-0.18,取0.15；G——工作台及溜板重力：G=60N2)计算最大动载荷CC==10.17×1.2×90=1098.12（N）(3)滚珠丝杠螺母副的选型查阅设计手册，并结合设计以及工作的需要，可选用外循环螺纹调整预紧的不带衬套的双螺母滚珠丝杠副1列2.5圈，设定长度为1.7m，其额定动载荷为16400N，选定精度为3级4)传动效率的计算η===0.9534(5)刚度检验参考图2.1，纵向进给丝杠的支撑如图2所示，最大牵引力为90N，支撑间距为L=2110mm丝杠螺母及轴承均进行预紧，预紧力为最大轴向负荷的1/35.1)丝杠的压缩及拉升变形量工作负载的作用引起的导程的变化量：丝杠总长度上拉伸的变形量：= 因为均采用角接触轴承，并且丝杠进行了提前预拉伸，所以他的抗压刚度可以提高四倍，其实际的变形量(mm)为：=(5.2)滚珠与螺纹滚道间接触变形 此项在总的变形量当中也占较大比值。

当对滚珠丝杠加油预紧力，并且为轴向最大载荷的三分之一时，δ的值可以减少一半查阅W系列2.5圈1列丝杠副滚珠与螺纹滚道的接触变形图W系列2.5圈1列滚珠与螺纹滚道接触变形量：因进行了预紧=(5.3)支撑滚珠丝杠轴承的轴向接触变形采用7007c角接触轴承，d=35mm，滚动体直径=7mm，数量z=18因施加预紧力，所以总的变形量为:定位精度显而易见，(6)稳定性校核滚珠丝杠两端角接触轴承，不会产生失稳现象，所以不需要做稳定性的校核滚珠丝杠的设计如图：图2.2 丝杠结构图丝杠螺母传动副的设计图：图2.3 丝杠螺母传动副2.2步进电动机的计算和选用2.2.1横向（即X轴）电机的选用在选择步进电动机时，必须第一步根据所设计的机械结构草图计算机械传动装置及负载折算到电机轴上的等向转动惯量，然后分别计算出需要的等效力矩，最后根据步进电机的启动、运行据频特性和所需的最大静转矩选择合适的步进电动机1）转动惯量的折算(1.1)丝杠上转动惯量的计算圆柱体转动转动惯量（kg·cm²）计算公式如下：J=MD²/8对于钢材J=0.78L×=0.78L×= (1.1.1)工作台折算到丝杠上的转动惯量:=(1.1.2)丝杠折算到电机轴上的转动惯量:因为装配采用的是电机与滚珠丝杠直接相连的形式，所以传动比i=1，所以:(1.1.3)整个传动系统对电机轴的总的传动惯量(2)电机力矩的计算电机在快速空载启动时所需力矩和快速进给时所需力矩两种工况下所需力矩是不同的，下面分这两个方面分别设计计算。

2.1)快速空载启动时需要的力矩式中，——快速空载启动力矩——空载启动折算到电机轴上的加速力矩——折算到电机轴上的加速力矩——由于丝杠预紧时折算到电机轴上的摩擦力矩空载启动折算到电机轴上的加速力矩：式中，——传动系统折算到电机轴上的总等效转动惯量（）；——电机的最大转速(r/min)；——运动部件量最大快进速度(mm/min)；——不仅电机的步距角(°)；——运动部件从停止起动加速到最大快进速度所需时间（s）折算到电机轴上的摩擦力矩：式中，——导轨的摩擦力(N)；G——横向运动部件的总重量（N）；——导轨摩擦。