數(shù)控自動送料機機械設計【全套CAD圖紙+Word說明書】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 編號： 畢業(yè)設計 (論文 ) 題 目： 數(shù)控自動送料機 設計 所在學院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指導老師 年 月 日 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 要 本次設計是對 數(shù)控自動送料機 裝置 的 設計 。 在這里 主要包括 :傳動系統(tǒng)的 設計 、 裝夾部位 系統(tǒng)的 設計 、系統(tǒng)的 設計 這次畢業(yè)設計對設計工作的基本技能的訓練，提高了分析和解決工程技術問題的能力，并為進行一般機械的設計創(chuàng)造了一定條件 。 整機結構主要由電動機產(chǎn)生動力通過聯(lián) 軸器將需要的動力傳遞到絲桿上，絲桿帶動絲桿螺母，從而帶動整機運動，提高勞動生產(chǎn)率和生產(chǎn)自動化水平。更顯示其優(yōu)越性，有著廣闊的發(fā)展前途。 本論文研究內容： (1) 數(shù)控自動送料機 裝置 總體結構設計。 (2) 數(shù)控自動送料機 裝置 工作性能分析。 (3)電動機的選擇。 (4) 數(shù)控自動送料機 裝置 的傳動系統(tǒng)、執(zhí)行部件及機架設計。 (5)對設計零件進行設計計算分析和校核。 (6)繪制整機裝配圖及重要部件裝配圖和設計零件的零件圖。 關鍵詞： 數(shù)控自動送料機 裝置 ， 聯(lián)軸器 ， 滾珠絲杠 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 is NC of of to in to a is by by is on to a In (1) as a (2) (3) of (4) of (5) on of (6) to of 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 錄 摘 要 . . 緒論 . 1 題的背景 . 1 題的意義 . 1 課題研究的內容及方法 . 1 要的研究內容 . 1 計要求 . 2 鍵的技術問題 . 2 2 數(shù)控自動送料機裝置總體結構設計 . 3 計的要求與數(shù)據(jù) . 3 械傳動系統(tǒng)圖 . 3 3 數(shù)控自動送料機 X 方向進給傳動設計 . 4 向滾珠絲桿副的選擇 . 4 程確定 . 4 定絲桿的等效轉速 . 5 計工作臺質量及負重 . 5 定絲桿的等效負載 . 5 定絲桿所受的最大動載荷 . 5 度的選擇 . 6 擇滾珠絲桿型號 . 7 核 . 7 界壓縮負荷驗證 . 7 界轉速驗證 . 8 桿拉壓振動與扭轉振動的固有頻率 . 8 機的選擇 . 9 機軸的轉動慣量 . 9 機扭矩計算 . 10 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 V 4 數(shù)控自動送料機 Y 方向進給傳動設計 . 12 珠絲杠計算、選擇 . 12 進電機慣性負載的計算 . 14 Y 軸滾導軌副的計算、選擇 . 17 5 機架的設計 . 19 機架結構的基本要求 . 19 架的結構 . 20 梁設計 . 21 架的基本尺寸的確定 . 23 子材料的選擇確定 . 23 要梁的強度校核 . 24 6 橫縱向進給運動控制程序的編制 . 26 制系統(tǒng)硬件的基本組成 . 26 口程序初始化及步進電機控制程序 . 27 線圓弧插補程序設計 . 31 參考文獻 . 39 結論 . 40 致謝 . 42 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 1 緒論 題的背景 在我國和國外的生產(chǎn)和研究中，自動送料方式有很多種，但是在這些產(chǎn)品中，存在著一些問題。 如日本的 橫向 (側面 )送料，結構復雜，裝配、制造、維修困難，價格昂貴，又不適合于我國沖床的縱向送料的要求。 過花鍵軸伸縮，球頭節(jié)部件聯(lián)接機械手齒輪， 由傘齒輪、圓柱齒輪、齒條、凸輪、撥叉、絲桿等一系列傳動件使機械手的夾爪作伸縮、升降、夾緊、松開 等與沖床節(jié)拍相同的動作來完成送料，另設一套獨立驅動可移式輸送機，通過隔料機構將工件輸送至預定位置，這樣一套機構的配置僅局限于日本設備，不能應用于國產(chǎn)沖床。國內有的送料機構由沖床工作臺通過連桿彈簧驅動滑塊在滑道上水平滑動，將斜道上下來的料，通過隔料機構推到模具中心，并聯(lián)動打板將沖好的料撥掉，往復運動的一整套機構比較簡單， 無輸送機構，聯(lián)動可靠，制造容易。但機械手不能將料提升、夾緊，料道傾斜放置靠料自重滑下，如規(guī)格重量變動，則料道上工件下滑速度不一致，易產(chǎn)生疊料，推料機構役有將料夾緊，定位不正，增加廢品率，使用 也不安全。 題的意義 本課題主要是 貫穿著各種物料的流動 和儲運，物料給料輸送機 是機械制造系統(tǒng)的重要組成部分 ， 它將制造系統(tǒng)中的物料（如毛坯、半成品、成品、工夾具等）及時準確地送到指定加工位置、倉庫或裝卸站。 計。現(xiàn)在要求設計自動送料機構，實現(xiàn)自動送料，消除積累誤差，同時可以減少勞動力成本。目前在生產(chǎn)中還是采用手工模式，即是一人看一臺機器，人工送料，這種生產(chǎn)模式生產(chǎn)效率很低，既浪費勞動力也會讓工人很疲倦，而且人工送料會產(chǎn)生累積誤差。 為了解決這些問題，減少生產(chǎn)成本，結合國內外送料機構的特點，采用伺服電機與 送料機構為配合的主要裝置。設計了具有推廣意義的自動送料機。 課題研究的內容及方法 要的研究內容 在查閱了國內外大量的有關 數(shù)控自動送料機 設計理論及相關知識的資料和文獻基買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 礎上，綜合考慮 數(shù)控自動送料機 結構特點、具體作業(yè)任務特點以及 數(shù)控自動送料機 的推廣應用，分析確定使用 數(shù)控自動送料機 配合生產(chǎn)工序，實現(xiàn)自動化的目的。 為了實現(xiàn)上述目標，本文擬進行的研究內容如下 : 1 根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)的環(huán)境要求和 數(shù)控自動送料機 本身的結構特點，確定 數(shù)控自動送料機整體設計方案。 2 確定 數(shù)控自動送料機 的性能參數(shù)，對初 步 進行靜力學分析，根據(jù)實際情況選擇電機。 3 從所要功能的實現(xiàn)出發(fā)，完成 數(shù)控自動送料機 各零部件的結構設計； 4 完成主要零部件強度與剛度校核。 計要求 1 根據(jù)所要實現(xiàn)的功能，提出 數(shù)控自動送料機 的整體設計方案 ； 2 完成 數(shù)控自動送料機 結構的詳細設計 ； 3 通過相關設計計算，完成電機選型； 4 完成 數(shù)控自動送料機 結構的設計； 繪 制 數(shù)控自動送料機 結構總裝配圖、主要零件圖 。 鍵的技術問題 1 方案選擇 2 整體的支撐架設計 3 機構設計 4 強度校核 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 2 數(shù)控自動送料機 裝置 總 體結構設計 計的要求與數(shù)據(jù) 在自動化制造系統(tǒng)中 ， 伴隨著制造過程的進行 ， 貫穿著各種物料的流動 和儲運，物料給料輸送機 是機械制造系統(tǒng)的重要組成部分 ， 它將制造系統(tǒng)中的物料（如毛坯、半成品、成品、工夾具等）及時準確地送到指定加工位置、倉庫或裝卸站。在制造系統(tǒng)中，物料首先輸入到 物料流動與儲運 系統(tǒng) 中， 然后由物料輸送系統(tǒng)送至指定位置。 本課題設計的數(shù)控自動送料機具有可實現(xiàn)橫縱向進給的工作臺和機座組成，工作臺面可附加氣動夾具與零件、隨行夾具進行裝夾，與帶式傳送機、滾筒式輸送機等輸送裝置組成自動化輸送系統(tǒng)，對實現(xiàn)制造系統(tǒng) 自動化具有重要意義。 本設計主要完成自動給料機的機架結構、工作臺結構設計、橫縱向進給機構設計、工作臺 運動軌道設計，橫縱向進給運動控制程序的編制。 技術參數(shù)： 工作臺臺面尺寸： 1230作臺高度： 870料速度： 120距 110 電機功率： 1械傳動系統(tǒng)圖 開環(huán)伺服系統(tǒng) 步進電機驅動 沒有檢測裝置 半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 交流或直流伺服電機驅動 脈沖編碼器 速度反饋 閉環(huán)伺服系統(tǒng) 交流或直流伺服電機驅動 位置檢測裝置 位置反饋 本設計采用開 環(huán)步進電機驅動。 、傳動初步設計 電動機 聯(lián)軸器 滾珠絲杠 工作臺 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 3 數(shù)控自動送料機 X 方向進給傳動 設計 表 3支承方式 簡圖 特點 一端固定一端自由 結構簡單，絲桿的壓桿的穩(wěn)定性和臨界轉速都較低設計時盡量使絲桿受拉伸。這種安裝方式的承載能力小，軸向剛度底，僅僅適用于短絲桿 。 一端固定一端游動 需保證螺母與兩端支承同軸，故結構較復雜，工藝較困難，絲桿的軸向剛度與兩端相同，壓桿穩(wěn)定性和臨界轉速比同長度的較高，絲桿有膨脹余地，這種安裝方式一般用在絲桿較長，轉速較高的場合，在受力較大時還得增加角接觸球軸承的數(shù)量，轉速不高時多用更經(jīng)濟的推力球軸承代替角接觸球軸承。 兩端固 定 只有軸承無間隙，絲桿的軸向剛度為一端固定的四倍。一般情況下，絲桿不會受壓，不存在壓桿穩(wěn)定問題，固有頻率比一端固定要高?？梢灶A拉伸，預拉伸后可減少絲桿自重的下垂和熱膨脹的問題，結構和工藝都比較困難，這種裝置適用于對剛度和位移精度要求較高的場合。 向滾珠絲桿副的選擇 滾珠絲桿副就是由絲 桿、螺母和滾珠組成的一個機構。他的作用就是把旋轉運動轉和直線運動進行相互轉換。絲桿和螺母之間用滾珠做滾動體，絲杠轉動時帶動滾珠滾動。 程確定 電機與絲桿通過聯(lián)軸器連接，故其傳動比 i=1, 選擇電機 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 轉速 g i n ,/1 5 0 0m a xm a x 最大轉矩，則絲杠的導程為 121 5 0 0/1 8 0 0 0/ m a xm a x 取 2 確定絲桿的等效轉速 基本公式 (/ h 最大進給速度是絲桿的轉速 m (1 5 0 012/1 8 0 0 0/m a xm a x h 最小進給速度是絲桿的轉速 m (0 8 絲桿的等效轉速 m )(/()( 212m i a x m 式中取 21 2 故 m i n )/( 0 0)/()( 212m i a x m 計工作臺質量及負重 工作臺重量 移動部件重量 定絲桿的等效負載 工作負載是指機床工作時，實際作用在滾珠絲桿上 的軸向壓力，他的數(shù)值用進給牽引力的實驗公式計算。選定導軌為滑動導軌，取摩擦系數(shù)為 般取 課題中取 絲桿所受的力為 x 2 1 5 52 2-)2 2(-)2 2( 3a x ）（）（）（0F 其等效載荷按下式計算（式中取 21 ， 12 2n n ） m 1494)( 312211223m i a x 定絲桿所受的最大動載荷 316 060 )nT(查表：取 表：取 ） 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 表：取 1） 表：取 1） 查表：取 1） 絲桿的工作壽命為 15000h 由上式計算得 7300N 表 3h 表 3 3 3 精度的選擇 滾珠絲杠副的精度對電氣機床的定位精度會有影響，在滾珠絲杠精度參數(shù)中，導程誤差對機床定位精度是最明顯的。一般在初步設計時設定絲杠的任意 300程變動買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 量 300V 應小于目標設定定位精度值的 1/3 1/2,在最后精度驗算中確定。，選用滾珠絲杠的精度等級 3級（ 1級精度最高）， Z 軸為 2 5級，考慮到 本設計的定位精度要求及其經(jīng)濟性，選擇 軸精度等級為 3 級， 級。 擇滾珠絲桿型號 計算得出 則 23) 稱直徑 2選擇 內循環(huán)浮動返向器，雙螺母墊片預緊滾珠絲桿副，絲桿的型號為3。 公稱直徑 0桿外徑 鋼球直徑 絲桿底徑圈數(shù) =3 圈 0 剛度 73N/ m 核 滾珠絲桿副的拉壓系統(tǒng)剛度影響系統(tǒng)的定位精度和軸向拉壓震動固有頻率，其扭轉剛度影響扭轉固有頻率。承受軸向負荷的滾珠絲桿副的拉壓系統(tǒng)剛度 絲桿本身的拉壓剛度 桿副內滾道的接觸剛度 承的接觸剛度 母座的剛度 不同支撐組合方式計算而定。 界壓縮負荷驗證 絲桿的支撐方式對絲桿的剛度影響很大，采用一端固定一端支撐的方式。臨界壓縮負荷按下列計算： cr m a 式中 鋼 =N/ m） N） =絲桿最小截面慣性距（ 442 )464 wo 式中 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 絲桿螺紋不封閉長度 作臺最大行程 +螺母長度 +兩端余量 00+148+2088撐距離 u， 選取 20入上式計算得出 見 臨界壓縮負荷滿足要求。 界轉速驗證 滾珠絲杠副高速運轉時，需驗算其是否會發(fā)生共振的最高轉速求絲杠的最高轉速： 22230 式中： A= 24 . 210*d2d 位 p=03(Kg/m) 界 轉 速 計 算 長 度 ， 單 位 為 本 設 計 中 該 值 為48/2+300+(6202=440K 取 2K =0.8 推 過計算，得出 04 r ，該值大于絲杠臨界轉速，所以滿足要求。 桿拉壓振動與扭轉振動的固有頻率 絲杠系統(tǒng)的軸向拉壓系統(tǒng)剛度 式中 A 絲杠最小橫截面， 222 ()4A d m m； 螺母座剛度 000N/ m。 當導軌運動到兩極位置時，有最大和 最小拉壓剛度，其中， L 植分別為 750100 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 經(jīng)計算得： m k 式中 滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度 (N/ m)； 螺母座的剛度 (N/ m)； 000 N/ m 絲杠副內滾道的接觸剛度 (N/ m)； 絲杠本身的拉壓剛度 (N/ m)； 軸承的接觸剛度 (N/ m)。 經(jīng)計算得絲杠的扭轉振動的固有頻率遠大于 1500r/滿足要求。 機的選擇 步進電機是一 種能將數(shù)字輸入脈沖轉換成旋轉或直線增量運動的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個脈沖電機轉軸步進一個距角增量。電機總的回轉角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應的轉速取決于輸入脈沖的頻率。步進電機具有慣量低、定位精度高、無累計誤差、控制簡單等優(yōu)點，所以廣泛用于機電一體化產(chǎn)品中。選擇步進電動機時首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率，再者還要考慮轉動慣量、負載轉矩和工作環(huán)境等因素。 機軸的轉動慣量 a、回轉運動件的轉動慣量 328 上式中： d 直徑 ,絲桿外徑 d= 長度 =1m P 鋼的密度 =7800 2kg/m 經(jīng)計算得 b、 22 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 上式中： M 質量 =160 絲桿螺距（ m） P=計算得 2 c、聯(lián)軸器的轉動慣量 查表得 20004.0 因此 28- 0 0 2 8 k 0 機扭矩計算 a、折算至電機軸上的最大加速力矩 m 上式中： 500m a x J=m2 加速時間 系統(tǒng)增量，取 15 計算得 算至電機軸上的摩擦力矩 20f 上式中： 導軌摩擦力， f，而 f=摩擦系數(shù)為 2N P 絲桿螺距（ m） P= 傳動效率， = 傳動比， I=1 經(jīng)計算得 算至電機軸上的由絲桿預緊引起的附加摩擦力矩 1( 2000 上式中 滾珠絲桿預加載荷 1500N 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 0 滾珠絲桿未預緊時的傳動效率為 計算的 M 則快速空載啟動時所需的最大扭矩 f a x 根據(jù)以上計算的扭矩及轉動慣量，選擇電機型號為 其額定轉矩為 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 4 數(shù)控自動送料機 Y 方向進給傳動 設計 珠絲杠計算、選擇 初選絲杠材質： ， 0，導程： 度計算 絲杠軸向力： )( ,m a x (N) 其中： K=動導軌摩擦系數(shù) f=005；在車床車削外圓時 ： z，z，可取 取 f=400 則 : m a xm a . 5 0 . 5 2 0 0 0 1 0 0 00 . 6 0 . 6 2 0 0 0 1 2 0 01 . 1 5 1 0 0 0 0 . 0 0 4 ( 2 0 0 0 6 7 1 . 5 8 ) 1 0 4 5 . 6 8 61 . 1 5 1 2 0 0 0 . 0 0 4 ( 2 0 0 0 6 5 5 . 2 ) 1 2 5 2 . 6 2 1 壽命值： 61060 ，其中絲杠轉速 0r/m a 0 / m i 4 0 0 1 5 0 0 036010 最大動載荷： 中： 等沖擊時為 58 時為 查表得中等沖擊時 1 1則 : 333 6 0 1 . 2 1 1 0 4 5 . 6 8 6 7 0 7 9 . 5 83 6 0 1 . 2 1 1 2 5 2 . 6 2 1 1 0 6 8 6 . 5 4 根據(jù)使用情況選擇滾珠絲杠螺母的結構形式，并根據(jù)最大動載荷的數(shù)值可選擇滾珠絲杠的型號為 : 其型號為： 其基本參數(shù)如下 : 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 其額定動載荷為 14205N 滾珠循環(huán)方式為外循環(huán)螺旋槽式 ,預緊方式采用雙螺母螺紋預緊形式 . 滾珠絲杠螺母副的幾何參數(shù)的計算如下表 名稱 計算公式 結果 公稱直徑0d 20距 t 觸角 045 鋼球直徑 紋滾道法向半徑 R 心距 e ( 2 ) s i d 紋升角 0d 0433 螺桿外徑 d 0 ( 0 . 2 0 . 2 5 ) bd d d 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 螺桿內徑1d e R 桿接觸直徑2c o d d 母螺紋外徑 D 0 22D d e R 母內徑（外循環(huán)）1 0 . 2 0 . 2 5 5 ) bD d d 1） 傳動效率計算 絲杠螺母副的傳動效率為：)( tg =10 ，為摩擦角； 為絲杠螺旋升角。 00 4 3 3() ( 4 3 3 1 0 ) 0 . 9 6t （ 2） 穩(wěn)定性驗算 絲杠兩端采用止推軸承時不需要穩(wěn)定性驗算。 （ 3） 剛度驗算 滾珠絲杠受工作負載引起的導程變化量為：1 (故用 60622 2 21 . 6 5 1261 2 5 1 . 8 2 0 . 51 2 0 . 6 1 0 2 . 1 41 2 5 2 . 6 2 10 . 52 0 . 6 1 0 ( / )3 . 1 4 ( ) 2 . 1 46 . 1 2 1 0c C C M 絲杠受扭矩引起的導程變化量很小，可忽略不計。導程變形總誤差 為 0641 0 0 1 0 01 0 . 56 . 1 2 1 0 1 2 . 2 4 1 0 1 2 . 2 4 lL u m E 級精度絲杠 允許的螺距誤差 =15 m/m。 進電機慣性負載的計算 根據(jù)等效轉動慣量的計算公式，有： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 （ 1）等效轉動慣量的計算 折算到步進電機軸上的等效負載轉動慣量為： 2210 1 2 32( ) ( ) ( )180 J J J 式中： 2為移動部件的質量。 對鋼材料的圓柱零件可以按照下式進行估算： 340 . 7 8 1 0J D L 式中 D 為圓柱零件直徑， L 為圓柱零件的長度。 所以有： 3 4 2 213 4 2 223 4 2 230 . 7 8 1 0 2 . 4 2 . 5 6 . 4 7 1 0 7 8 1 0 5 . 0 3 . 0 1 4 6 . 2 5 1 0 7 8 1 0 2 . 0 3 0 3 7 . 4 4 1 0 .J k g c mJ k g c mJ k g c m 電機軸的轉動慣量很小，可以忽略，所以有： 2 2 2 2 22 4 0 . 0 16 . 4 7 1 0 ( ) ( 1 4 6 . 2 5 3 7 . 4 4 ) 1 0 2 0 0 ( ) 0 . 7 7 9 3 1 450 1 . 5180dJ k g c m 步進電機的選用 (）步進電機啟動力矩的計算 設步進電機的等效負載力矩為，負載力為，根據(jù)能量守恒原理，電機所做的功與負載力所做的功有如下的關系： T P s 式中 為電機轉角，為移動部件的相應位移， 為機械傳動的效率。若取b，則p，且 () G P 。所以： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 3 6 ( ) 2p s 式中：N）， G 為移動部件質量（ N），z N）， 為導軌摩擦系數(shù)，b為步進電機的步距角（ ,矩（ 取 =火鋼滾珠導軌的摩擦系數(shù)）， .8，P=慮到重力影響，向電機負載較大，因此 1200，所以有： 3 6 0 . 0 1 1 2 5 1 . 8 2 0 . 0 3 ( 2 0 0 0 1 8 0 0 ) 2 3 . 1 4 1 . 5 0 . 8 6 5 . 2 5 .T n c m 考慮到啟動時運動部件慣性的影響，則啟動轉矩： 0 0 T 取系數(shù)為 ： 6 5 . 2 5 1 6 3 . 1 2 4qT n c m對于工作方式為三相拍的步進電機： m a 3 . 1 20 . 8 6 6 0 . 8 6 6 1 8 8 . 3 6 n c m (） 步進電機的最高工作頻率 m a xm a x 1000 16676 0 6 0 0 . 0 1 電機功率： 1使電機不產(chǎn)生失步空載啟動頻率要大于最高運行頻率 同時電機最大靜轉矩要足夠大 ,查表選擇兩個 90三相反應式步進電機 . 電機有關參數(shù)如下 : 型號 主要技術參 數(shù) 相數(shù) 步距角 電壓 (V) 相電流 (A) 最大靜轉矩空載運行頻率 分配方式 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 (90 0 7 000 8000 4相 8拍 外形尺寸 (重量 子轉動