冲床自动送料装置机械结构设计_毕业设计(编辑修改稿)

冲床自动送料装置机械结构设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

应性很强。 在我国，较先进的自动送料装置是深圳力豪公司的 NCHF 系列三合一伺服系统送料机，它适合于各种五金、电子、电器、玩具伺服送料及汽车零件连续冲压加工，送料矫正。 送料时可任意设定送料长度，操作容易，安全及稳定性高。 但是，在该送料机中所用的伺服马达、电子元件和控制器等都是从日本引进的，国内在这方面的技术还比较落后，因此，我们必须给予这方面技术充分的重视，加快研究开发，以较快的速度追赶发达国家的研究步伐。 课题 研究的任务及达到的预期目标 本次改造任务包括机床的数控改造和自动送料装置的设计。 改造的基本思想是保留原来的冲床机械装置，对其控制电路进行重新设计，使系统可在自动或手动方式下工作。 设计出自动送料装置，进料速度要能自动调节且和冲床工作情况相协调。 整个装置应具有以下特点 : (1)整个生产过程可在高度自动化状态下完成，自动化程度达到或高于国内同行先进水平。 (2)人机交互应直观方便、界面友好、操作简单，中文数据处理显示。 (3)监视画面可以动态监视整个生产过程，反映相关参数，比如进料长度、电机转速、启动时间、停止时 间、成品数量、所选档位等。 (4)进料长度可以在一定的范围内调节，以适应不同规格的产品。 本科毕业设计 VIII (5)有一定的故障自诊断画面报警功能。 (6)要有相关的安全保护措施，比如双启动、急停、过流、过压保护等。 (7)可对系统进行手动调节、点动控制、参数设定等。 (8)系统要有较高的精度，进料精度保证在 毫米以内。 (9)自控系统无论在硬件选择还是软件编程上，应保证系统的可靠性，使控制系统长时间工作在无故障或少故障状态。 (10)在保证系统基本性能指标的前提下，尽量节约成本，系统的性能价格比高， (11)系统件应具备 可扩展性和开放性，保证系统投资的长期效应以及系统功能不断扩展的需要，并提供开放式数据通讯，以适应整个车间或单位联网进行集散控制的需 要。 第 2 章 系统的总体设计 自动送料装置的平面图 如图 所示 图 自动送料装置的工作原理：当生产条件满足 ,用 PLC人机工作屏控制步进电机运转 ,使步进电机输出步进角通过丝杠的转动牵引送料，当达到设定长度时 ,步进电机停止 ,送料到位静止后 ,冲 床冲压 ,将芯片成型。 通过计数器计数，从而使其往复自动送料。 供料方案分析 不同吨位的冲床因其冲压力、运动惯性及运动部件惯量 /冲量作用 ,其冲频是相对有限的。 微型或小型器件的冲制 ,因冲压力小 ,运动件惯性小 ,作业时设备的稳定性容易保本科毕业设计 IX 持 ,因而具备提速的潜能 ,但提速的幅度与步进的最大步距有关。 目前 ,小型冲床极少采用液压驱动式 ,这是因为液压冲床要求的外围设备多且需频繁进行维护。 针对主作业机构为曲柄滑块机构的冲床而设计的自动步进送料系统根本目的是为了提高冲床的加工速度。 根据冲床配置送料机构的动力源不同可以将步进送料 方式分为机械式、机电式、液压式和气动式四类。 由于后两种方式对液压、气动系统有独立的外围配套要求 ,小型冲床普遍用机械式或机电式送料。 常规机械方式有许多不同的设计方案 :不完全齿轮机构、棘轮机构多杆组合机构等。 这些送料方式的共性问题是送料运动稳定性差、刚性冲击大、响应速度慢。 高速冲压加工时 ,或者难以保证成型产品的精度。 或者引起运动失步而根本无法完成冲制。 因此不宜用作高速冲床的送料方案。 文献 [1]全面论述了一种精密间隙机构 ——— 空间凸轮机构 ,可以被选择用来实现步进送料。 间歇凸轮机构有两种形式 ——— 端面凸轮或径向凸轮 ,这是一类具有高分度精度的空间传动装置具有一系列的特点 :能够通过机械的强制锁合使主辅运动保持同步联动。 具有高承载能力和低维修率可满足用户所要求的特殊运动特征 ,对其运动规律进行合理设计可得到好的高速动态性能。 这类机构已广泛应用于数控机床的自动换刀装置 (ATC)、电机矽钢片冲制以及其他步进给料装置中。 但尽管如此 ,如果结合具体的冲床设计 ,会发现这类机构也存在问题 :①要保证加工精度 ,必先保证进料精度 ,进料精度主要取决于凸轮机构的运动和定位精度。 故凸轮机构本身的加工制造需要专用的机床 ,尤其是服役于高速下的凸轮需进行磨削加工。 ②空间凸轮机构送料的冲床 ,加工柔性差 ,难以实现供料步距的无级化目标。 ③一般而言 ,小型冲床为上驱动式 ,主 运动与供料运动的空间距离较大 ,同时分支传动的减速比大 ,故需采用较长的传动连接 ,这样势必产生大的累积误差 ,导致精度下降。 基于此 ,本设计提出并应用了基于单片机控制的机电结合的冲床快速步进供料系统的解决方案。 图 控制系统设计 控制系统的硬件设计 步进电机送料控制系统主要包括单片机主控 电路、步进电机及其驱动电路、显示电路、检测电路及接口电路等部分 .控制系统硬件电路如图 所示 . 光电开关 PC控制 驱动器 步进电机 送料工作台 步进角检验 本科毕业设计 X 图 单片机控制系统电路组成 单片机选用 89C52,由于其内部含 Flash 存储器 ,使系统在开发及调试过程中十分容易进行程序的修改 .同时 ,在系统工作过程中 ,能有效地保存一些数据信息 .单片机的看门狗电路采用集成的看门狗电路 X25045,接线十分简单 .系统显示部分由 6位 LED数码管组成 ,其中最高两位作为功能、状态指示符 ,低 4 位用来显示数据 .显示驱动器选用的是带有串行接口的 8位 LED 控制驱动器 PS7219,它可同 时、直接驱动 8位 LED,与单片机的接口采用简单的 3线 SPI方式 ,因此硬件线路十分简单 .键盘输入设置了 16个按键 ,识别方法采用简单实用的线反转法 ,16个按键按 4@4 的矩阵接到 P2口的 8 位 I/O 口上 ,采用查询方式工作 .三相步进电机的驱动器选用了厂家配套的驱动系统 ,它与主机的接口是单片机的 P1口 ,并通过光电隔离电路隔离 ,以避免驱动器的强电部分对主机的干扰 .为保证送料精度 ,步进电机启停阶段采用运动平稳性最好的三相六拍工作方式 ,以减小其脉冲当量 .冲头位置检测传感器采用电感式接近开关 ,如图 2所示接到单片机的 INT1口 .为保证送料的准确、及时 ,应通过调试将其安装到合适的位置 .冲头位置检测以中断方式工作 . 控制系统的软件设计 此处省略 NNNNNNNNNNNN 字。 如需要完整说明书和 设计 图纸等 .请联系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载。 该论文已经通过答辩 在步进电机及其控制设计时 ,要将设定的行程和速度转换成电机的步数和定时常数 ,本科毕业设计 XI 以选择步进电机 .系统的软件设计采用模块化 ,使得结构简单清晰 ,便于调试和修改 .软件模块主要包括 :初始化模块、按键处理模块、输入处理模块、显示模块等 ,程序流程如图 所示 .步进电机的控制通过中断子程序完成 ,当冲头位置信号到即进入中断子程序 . 图 程序流程图 初始化程序的主要任务是设置状态标志和用户数据存储区、置初始值、完成定时器初始化、 PS7219 初始化及中断初始化 .按键识别程序采用查询方式 ,可分为两步 :第一步 ,将行线编程为输入 线 ,列线编程为输出线 ,并使输出为全零电平 ,则行线中电平由高到低所在行为按键所在行。 第二步 ,将行线编程为输出线 ,列线编程为输入线 ,并使输出为全零电平 ,则列线中电平由高到低所在行为按键所在列。 综合一、二步的结果 ,即可确定按键所在的行和列 .为保证系统稳定可靠 ,程序中采用了数据冗余、模块令牌、程序陷阱等措施 ,以提高系统运行时的可靠性和抗干扰能力 .送料系统采用作为控制核心 ,实现开卷、松卷、储料、步进送料、纠偏等功能 ,并与原有设备协调工作 . 本科毕业设计 XII 第 3 章 冲床自动送料机构组件丝杠的设计 图 选取的滚珠丝杠转动系统为：磨制丝杠 (右旋 ) 轴承到螺母间距离 (临界长度 )ln=1200mm,固定端轴承到螺母间距离 Lk=1200mm 设计后丝杠总长 =1600mm,最大行程 =1200mm,工作台最高移动速度 Vman=14（ m/min） 寿命定为 Lh=24000 工作小时。 μ= （摩擦系数） ,电机最高转速 nmax=1800（ r/min） 定位精度：最大行程内行程误差 =,300mm 行程内行程误差 =, 失位量 =,支承方式为 (固定 — 支承 ),W=1241kg+800kg（工作台重量 +工件重量） g=(重力加速度 ),I=1(电机至丝杠的传动比 ) Fw=μWg=2041≈2020N( 摩擦阻力 ) 表 运转方式 轴向载荷 Fa=F+Fw （ N） 进给速度 (mm/min) 工作时间 比例 无切削 F1=2020 V1=14000 q1=15 轻切削 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 本科毕业设计 XIII Fa轴向载荷（ N） F切削阻力（ N） Fw 摩擦阻力（ N） 从已知条件得丝杠编号：此设计丝杠副对刚度及失位都有所要求，所以螺母选形为： FDG（法兰式双螺磨制丝杠） ， 从定位精度得 出精度精度不得小于 P5 级丝杠FDG__X_R_P51600X____ 计。