板料冲压数控送料机结构设计_本科生毕业设计论文(编辑修改稿)

板料冲压数控送料机结构设计_本科生毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

钢材上，其他材料的板材或者物体是不能吸的。 3）无污染。 真空吸盘特别环保，不会污染环境，没有光、热，电磁等产生。 4）不伤工件。 真空吸盘由于是橡胶材料所造，吸取或者放下工件不会对工件造成任何损伤。 而挂钩式吊具和钢缆式吊具就不行。 在一些行业（如 PCB 板相关行业），对工件表面的要求特别严格，他们只能用真空吸盘。 真空吸盘的分类真空吸盘分为无动力和有动力两类：无动力真空吸盘又称自吸式真空吸盘，它由吊钩带动活塞杆抽真空，结构简单且无噪声，但是一般只能吸附 500kg 的物件；有动力真空吸盘通过真空泵或真空发生器获得真空，结构复杂且有噪声，但由于其吸附力大可靠性高而被普遍使用。 有动力真空吸盘有平型、平型带肋型、深型、风琴型、长圆型和摆动型多种，如图35 所示。 平型吸盘形状各异、材料种类众多，是最为普通的真空吸盘，用于工作表面是平面且不变形等的场合；平型带肋型吸盘用于工件易变形的场合和工件可靠脱离的场合；深型吸盘用于工作表面是曲面的场合；风琴型吸盘在接触工件时具有良好的缓冲性、吸附刚性好、吸力强，能吸附纸张、食品包装袋等柔软的制品；长圆型吸盘用于吸着面小的工件；摆动型吸盘用于吸着面不是水平的场合。 本设计中采用的上料吸盘装置需要有一定的缓冲性，且考虑到吸附力强、可靠性高等优点，采用风琴型真空吸盘。 板料冲压数控送料机结构设计9图 33 几种常见的真空吸盘类型 真空吸盘的材质真空吸盘一般用的材质有 NBR、硅橡胶、聚氨酯、氟素橡胶、EPR、导电 NBR、导电硅橡胶等，如表 31 为真空吸盘常用材质特性。 NBR 材质的真空吸盘一般用于硬壳纸、胶合板、铁板以及其他一般工件；硅橡胶材质的真空吸盘一般用于半导体元件、薄工件、金属成型制品和食品类；聚氨酯材质的真空吸盘常用于硬壳纸、胶合板铁板及其他一般工件；氟素橡胶材质的真空吸盘常用于药品类的吸取；导电硅橡胶材质的真空吸盘用于一般半导体（静电防止）；导电 NBR 材质的真空吸盘用于半导体（静电防止）。 表 31 常用材质特性项目材质 硬度 HS（ 177。 5176。 ） 耐热温度 耐磨性NBR 50176。 0～120 常规使用硅橡胶 50176。 30～25 不可使用聚氨酯 50176。 0～60 常规使用氟素橡胶 50176。 0～250 一定条件EPR 50176。 20～15 一定条件导电硅橡胶 50176。 10～20 不可使用 真空吸盘的选择根据设计要求，要求抓取的板料必须平稳、快速的收纳至机床上。 因此，必须保证真空具有足够的吸附力。 板料最大尺寸为 1000mm*800mm*1mm，取密度p=*10^3kg/m^3，故板料最大重量为： （  kgNmmkggVG1）该设备采用 SMC 的真空发生器，真空压力为 80 kPa。 为保证抓取的平稳性，在机械手左江南大学学士学位论文10右两侧对称安装 2 个丁晴橡胶真空吸盘，共计 4 个真空吸盘。 这样，每个真空吸盘最小吸附力大小为： （32） 根据《液压气动技术手册》查得真空吸盘理论吸力的计算，公式如下 （33）tPS0式中：W：工件重量（ N ）；P：真空压力（ kPa)；S：吸盘有效截面积（ cm2)； T：安全系数 水平吸取工件：4 以上；垂直吸取工件：8 以上 （如图 34 所示）；根据设计要求，吸取方向既有水平吸取也有垂直吸取工件，故 T 选 4；即：,故选择 的吸盘（ 的吸盘的有效面积 ），PWtS 3232满足设计要求。 最后，本设计选择的吸盘的相关参数为：吸盘直径为 ；吸盘类型为风3琴型（B ）；吸盘材料为丁晴橡胶（N）；缓冲形式为可回转型（ J）；缓冲行程为 50mm；快换接头（06）；安装连接方式为外螺纹 M10*1（ A10），故机械手执行机构中吸板所需要的真空吸盘选择 SMC 公司的 ZPT10BNJ5012A10。 图 34 两种吸取方式示意图直线导轨一般通过滚珠丝杠或者同步齿形带传动，以精密直线导轨作为导向机构，用以实现搬运，定位，移载，取放，检测等功能。 在自动化领域应用广泛。 直线导轨配合伺服电机或者步进电机，可以实现不同应用场合下的精确传动。 图 35 为 HIWINIR 系列直线导轨。 从传动结构上来看，目前的直线导轨主要有滚珠丝杠传动和同步齿形带传动，直线电机传动等方式。 目前从成本和使用范围来说，滚珠丝杠式和同步皮带式应用比较广泛。 由于结构原理不同，产品的性能和使用场合也有所差别。 板料冲压数控送料机结构设计11图 35 HIWIN 直线导轨 滚珠丝杠导轨的特点滚珠丝杠传动即由电机通过联轴器或同步带轮驱动滚珠丝杠转动，进而推动固定在直线导轨上的滑块前后移动。 滚珠丝杠具有定位精度高，摩擦力小，刚性高，负载能力强特点。 可是实现精准的定位。 速度方面，取决于电机的转速和丝杠导程的大小。 丝杠导程越大，相同的电机输出速度下单轴机械手滑块移动的速度也越大。 同步齿形带导轨的特点同步齿形带传动是由电机驱动同步带的主动轮转动，进而有皮带带动直线导轨上的滑块前后移动。 同步齿形带具有噪音低，移动速度快，成本较低等特点。 速度方面，一般可以实现比滚珠丝杠更高的速度。 同时没有临界速度的限制，在长行程传送方面具有更加的性价比。 直线导轨的选型由于我们所要用的时间间隔较短，同时要求的速度较快，故选择同步齿形带传动。 如图 36 同步带导轨。 江南大学学士学位论文12图 36 同步齿形带导轨 3. 3 同步带概述同步带是综合了带传动、链条传动和齿轮传动的优点而发展起来的新塑传动带。 它由带齿形的一工作面与齿形带轮的齿槽啮合进行传动，其强力层是由拉伸强度高、伸长小的纤维材料或金属材料组成，以使同步带在传动过程中节线长度基本保持不变，带与带轮之间在传动过程中投有滑动，从而保证主、从动轮间呈无滑差的间步传动。 同步带传动（见图 37）时，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度20℃―80℃，v50m/s，P300kw,i10,对于要求同步的传动也可用于低速传动。 图 37 同步带传统同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。 它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。 转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。 同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达 1:10。 允许线速度可达 50M/S，传递功率从几瓦到百千瓦。 传动效率高，一般可达 98%，结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。 因此，三轴联动机械手旋转机构传动方式采用同步带轮结构。 同步带的特点(1)、传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比；(2)、传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低；板料冲压数控送料机结构设计13(3)、传动效率高，可达 ，节能效果明显；(4)、维护保养方便，不需润滑，维护费用低；(5)、速比范围大，一般可达 10，线速度可达 50m/s，具有较大的功率传递范围，可达几瓦到几百千瓦；(6)、可用于长距离传动，中心距可达 10m 以上。 同步带传动的设计准则据对同步带传动失效形式的分析，可知如同步带与带轮材料有较高的机械性能，制造工艺合理，带、轮的尺寸控制严格，安装调试也正确，那么许多失效形式均可避免。 因此，在正常工作条件下，同步带传动的主要失效形式为如下三种； (1)同步带的承载绳疲劳拉断； (2)同步带的打滑和跳齿； (3)同步带带齿的磨损。 因此，同步带传动的设计淮则是同步带在不打滑情况下，具有较高的抗拉强度，保证承线绳不被拉断。 此外，在灰尘、杂质较多的工作条件下应对带齿进行耐磨性计算。 同步带分类同步带齿有梯形齿和弧齿两类，弧齿又有三种系列：圆弧齿(H 系列又称 HTD 带)、平顶圆弧齿(S 系列又称为 STPD 带)和凹顶抛物线齿（R 系列)。 梯形齿同步带：梯形齿同步带分单面有齿和双面有齿两种，简称为单面带和双面带。 双面带又按齿的排列方式分为对称齿型（代号 DA)和交错齿型(代号 DB〕。 梯形齿同步带有两种尺寸制：节距制和模数制。 我国采用节距制，并根据 ISO 5296制订了同步带传动相应标准 GB/T 11361～113621989 和 GB/T 116161989。 弧齿同步带：弧齿同步带除了齿形为曲线形外，其结构与梯形齿同步带基本相同，带的节距相当，其齿高、齿根厚和齿根圆角半径等均比梯形齿大。 上料装置结构元件计算与校核 伺服电机的计算 由于冲压机冲次 30 冲每分钟，板料 800*1000，所冲料为 400 圆，故上料装置从板料抓取到工作台最短时间为 8 秒，估算板料行程 2m，板料最慢速度 ，即平min250V移导轨块最慢 ，同步轮短轴直径 16mm，现暂定同步轮直径 40mm，得电min250V机速度 120 转/每分钟。 选取电机为瑞士麦柯升大功率空心杯直流减速电机 RE35，功率300w 江南大学学士学位论文14 同步带传动设计计算已知基本参数为：伺服电机输出功率为 300W,两带轮转速相等均为 120rad/s,工作状况为机械上料板料上料及平移传动。 根据《机械设计手册机械传动》中同步带设计，其计算过程如下：。 0W （31）30P确定计算功率。 电动机每天使用 24 小时左右，查《机械设计手册机械传动》表 13168 得到工作情况系数 =。 则计算功率为：AK （32 ）KWPd 带轮转速计算。 带轮转速 120rad/s （33） 选定同步带带型和节距。 根据小轮转速和设计功率，由《机械设计手册机械传动》图 1317 可以看出，应选T5 型同步带，其中节距为 5 mm。 表 32 工作情况系数看 AK原动机交流电机（普通转矩笼型、同步电机） 、直流电动机（并励） ，多缸内燃机交流电动机（大转矩、大滑差、单相、滑环） ，直流电动机（复励、串励）单缸内燃机运转时间 运转时间断续使用每日3~5h普通使用每日8~10h连续使用每日16~24h断续使用每日 3~5h普通使用每日8~10h连续使用每日16~24h工作机 AK复印机、计算机、医疗器械 清扫机、缝纫机、办公机械、带锯盘 轻载荷传送带、包装机 液体搅拌机、圆形带锯、洗涤机、造纸机、印刷机械 搅拌机（水泥、粘性体） 、带式输送机（矿石、煤、砂） 、离心压缩机、回转压缩机、往复式发动机、中挖掘机、牛头刨床 输送机（盘式，吊式） 、洗涤机、鼓风机（离心式、引风排风） 、 板料冲压数控送料机结构设计15抽水泵、发动机、卷扬机、起重机、激励机 选取主动轮齿数 1z 根据《机械设计手册机械传动》表 13169 查得，T5 同步轮最少齿数为 12，𝑍𝑚𝑖𝑛=在条件允许的情况下齿数应取较大的值，故取 =24。 𝑍16 左带轮节圆直径确定 （3bP。