機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文PCB印刷電路板自動剪腳機(jī)的設(shè)計(jì)全套圖紙

1、內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）題 目：PCB(印刷電路板)自動剪腳機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué) 號：0604103125專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 班 級：機(jī)械06-1班指導(dǎo)教師： PCB(印刷電路板)自動剪腳機(jī)摘 要自動剪腳機(jī)是一種將印刷電路板的過長的引腳剪掉的設(shè)備，在生產(chǎn)流線中越來越占據(jù)重要的位置。其工作原理為印刷電路板放在傳動裝置上輸送，傳到刀具下方，刀具將其過長的引腳剪掉。它在整個(gè)生產(chǎn)印刷電路板的工藝過程中是必不可少的。這種剪腳機(jī)是適用于中小型生產(chǎn)規(guī)模的自動剪腳機(jī)，而在中小規(guī)模的生產(chǎn)線中一般使用的剪腳方式有手動與使用小型剪腳機(jī)兩種，所以這樣就能夠解決這個(gè)問題。我的設(shè)計(jì)題目是

2、“PCB（印刷電路板）自動剪腳機(jī)的設(shè)計(jì)”，采用單電動機(jī)傳動方式，具有承載量大、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠、結(jié)構(gòu)簡單、容易維修、管理方便、檢修周期長等特點(diǎn)。在這次設(shè)計(jì)中，我完成了以下工作：設(shè)計(jì)方案的選擇與確定，相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，相關(guān)圖紙等。關(guān)鍵詞：印刷電路板；剪腳機(jī)；運(yùn)輸裝置Printed circuit board (PCB) automatically cut the feet AbstractAutomatic cutting machine is a kind of feet of printed circuit board will cut off the foot long,in

3、the production lines and occupies an important position.Its working principle for printed circuit boards on the transmission device,spread below tool,the tool will have long pin to cut off.In the production process of printed circuit board is indispensable. This machine is suitable for cutting feet

4、of small scale of production machines, automatic feet, but in small scale of production in general use manual mode of feet with foot two small cut machine, so it can solve this problem.My topic is designedThe printed circuit board (PCB) automatically cut the feet of the machine design. By a single m

5、otor drive, with big load, smooth operation and reliable, simple structure, easy maintenance, management, maintenance convenience features such as long cycle.In this design, I finished the job: The selection of design scheme and determination, relevant design calculation, complete specifications, dr

6、awings, graduation design etc.Keywords: Printed circuit boards；Cutting machine feet；Transportation device目錄摘 要Abstract目 錄 1第一章 緒 論31.1本課題研究的目的意義31.2開題意義3調(diào)查3結(jié)論51.3方案擬定7第二章 運(yùn)輸裝置及其動力裝置82.1 PCB板的運(yùn)輸裝置82.2運(yùn)輸裝置的動力裝置9變頻器的選擇10變頻器的使用15變頻器的控制方式和轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償172.3減速裝置的設(shè)計(jì)19設(shè)計(jì)減速器的目的19減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核192.4同步帶的設(shè)計(jì)22同步帶參數(shù)的計(jì)算22同步帶細(xì)

7、節(jié)處理242.5傳動裝置的整體設(shè)計(jì)計(jì)算25電動機(jī)的選擇25變頻器容量的校核26所需要調(diào)節(jié)的頻率范圍272.6總結(jié)27第三章 刀具運(yùn)動及其動力裝置283.1刀具的選擇28刀具材料分析28刀具的選擇283.2刀具的固定283.3刀具的運(yùn)動29電動機(jī)的選擇29聯(lián)軸器的選擇29確定軸的尺寸293.4細(xì)節(jié)處理30刀架的安裝30刀架的固定方式313.4.3刀架部分總結(jié)32結(jié)束語33參考文獻(xiàn)35致謝36第一章 緒論1.1 本課題研究的目的意義隨著電子工業(yè)的發(fā)展，各種PCB板(印刷電路板)的應(yīng)用越來越多，對PCB板的加工工藝也越來越多。一般PCB上的元件主要分為貼片式元件和插件式元件兩大類。在PCB板的制作過

8、程中，安裝上插件式元件后需要將元件過長的引腳剪掉。這一個(gè)工藝過程在整個(gè)生產(chǎn)線中雖然不是很顯眼，但卻是很重要的一環(huán)，因而有著很大的發(fā)展空間，我就以此為我的設(shè)計(jì)題目，想通過所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)部分的知識，研制出一種適合于中型生產(chǎn)規(guī)模的自動剪腳機(jī)。1.2 開題意義1.2.1 調(diào)查為了實(shí)際了解剪腳機(jī)在生產(chǎn)流線中的應(yīng)用，我搜索了很多關(guān)于剪腳機(jī)的資料，但由于網(wǎng)絡(luò)上對剪腳機(jī)的介紹相對較少，圖書館里也沒有查到關(guān)于剪腳機(jī)的相關(guān)內(nèi)容，我只能向以前做過相關(guān)題目的學(xué)長請教。通過網(wǎng)絡(luò)我查到了現(xiàn)有剪腳機(jī)的種類，從學(xué)長那里了解到了一般剪腳機(jī)中電機(jī)的參數(shù)（具體由后面參數(shù)部分提供），由此確定了剪腳機(jī)所需的轉(zhuǎn)矩等參數(shù)，并且咨詢了一些關(guān)

9、于剪腳機(jī)的使用的情況。 通過調(diào)查我了解到在中小規(guī)模的生產(chǎn)線中一般使用的剪腳方式有手動與使用小型剪腳機(jī)兩種。利用手動剪腳就是拿一把剪刀，將引腳一個(gè)一個(gè)的剪下來，這種操作方式可以保證焊錫不受損害，但是速度極慢，效率極低；使用小型剪腳機(jī)，速度當(dāng)然比前者快很多，但他們所用的剪腳機(jī)已經(jīng)非常落后了，而現(xiàn)在大部分生產(chǎn)線都是一體化的，也就是說，從元件的插接到引腳的修剪全部在封閉的大型機(jī)器中一氣呵成的完成，因而對于這種中小型生產(chǎn)線的PCB板的剪腳問題照顧不到。經(jīng)過上網(wǎng)等途徑，我查到了現(xiàn)有的常用的剪腳機(jī)形式有以下兩種：（一）PC-400線路板剪腳機(jī)（如圖1.1）PC-400線路板剪腳機(jī)底板尺寸350250mm切腳

10、限度Min 1mm轉(zhuǎn) 速4800R.M外型規(guī)格1100500800mm備 注不含刀片特點(diǎn)： 1、雙向式導(dǎo)軌，適合兩種厚度PCB板。 2、切腳高度可隨意調(diào)整。（二）YR-113;全自動P.C板切腳機(jī)（如圖1.2）YR-113;全自動P.C板切腳機(jī)powerZC110V/220V 60Hz/50Hzweight115Kg外型規(guī)格L750*W600*H860m/m特點(diǎn)：1、采鷹爪式彈片夾具，全自動推送，穩(wěn)定性高，并可接生產(chǎn)線及自動焊錫爐 2、PC板入料切腳,依零件腳大小粗細(xì),可調(diào)整軌道速度,增加切刀壽命. 3、軌道鷹爪彈片,可夾緊PC板,并可由后推送,推進(jìn)有力而平穩(wěn). 4、附有頂針刺球和電木壓刀,可

11、克服因焊錫后變形之PC板. 圖1.1結(jié)論因此，對現(xiàn)狀進(jìn)行分析后，我認(rèn)為對此進(jìn)行設(shè)計(jì)研究是有必要的。同時(shí)總結(jié)以上機(jī)器，可以知道，剪腳機(jī)設(shè)計(jì)要解決的幾個(gè)問題是：1.PCB板的運(yùn)輸。包括運(yùn)輸載體、運(yùn)輸方式等。其中較為主要的是運(yùn)輸過程中，PCB板的固定以及與運(yùn)輸過程相對應(yīng)的動力裝置的設(shè)計(jì)；其次PCB板在載體上的安裝、脫離，運(yùn)輸載體的運(yùn)動方式等也是非常重要的計(jì)環(huán)節(jié)。2.刀具運(yùn)動的設(shè)計(jì)。刀片容易磨損，因此經(jīng)常需要更換打磨。因此，刀具的要求是可以調(diào)整刀具的高度，以保證刀具的裝卸。但是在設(shè)計(jì)中如果有更好的辦法能夠解決就不需要可調(diào)了，比如在這里我選擇了調(diào)整模板的高度來保證剪腳高度，詳細(xì)的后面會進(jìn)一步做介紹。 圖

12、1.21.3 方案擬定根據(jù)查得的現(xiàn)有的各種剪腳機(jī)的形式，我對其進(jìn)行了研究（如上所述），并確定了自己的方案。我的剪腳機(jī)主要分為兩個(gè)部分：一是用來連續(xù)運(yùn)送PCB板的運(yùn)輸裝置以及與之對應(yīng)的動力裝置及減速裝置。在這里，我選擇同步帶進(jìn)行傳送，用變頻調(diào)速電機(jī)來驅(qū)動，減速器部分選擇蝸輪蝸桿減速器。另一部分是刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動以及其動力裝置：刀具與可拆卸的刀架相連，直接用一個(gè)電機(jī)來驅(qū)動。另外我的設(shè)計(jì)中還有一些小細(xì)節(jié)上的設(shè)計(jì)。第二章 運(yùn)輸裝置及其動力裝置2.1 PCB板的運(yùn)輸裝置經(jīng)過一些方案的比較，我選擇了雙面同步帶來實(shí)現(xiàn)PCB板的運(yùn)輸。雙面同步帶傳動是由一根內(nèi)外周表面設(shè)有等間距齒的封閉環(huán)形膠帶和相應(yīng)的帶輪所組成（

13、見圖2.1）。工作時(shí)，外表面的帶齒與運(yùn)輸帶的齒槽嚙合，內(nèi)表面的帶齒則與帶輪的齒槽嚙合，是一種嚙合傳動，因而具有齒輪傳動、鏈傳動和帶傳動的各自優(yōu)點(diǎn)。傳動準(zhǔn)確，平穩(wěn)，噪音小，可獲得恒定的速比。圖2.1 對稱齒雙面同步帶由于輸送帶承受一定的重量，帶的長有1米，故和以往的帶傳動不同的地方是，這兒還要考慮到中間的承重問題。我列出了兩種方案，一種是用支架的形式將同步帶支撐起來。支架的中間穿上了一些鋼珠，鋼珠與同步帶的下表面的接觸為點(diǎn)接觸，以減小運(yùn)輸時(shí)的摩擦阻力。且PCB板本身重量比較小，故壓強(qiáng)也不會很大?？捎捎谶@種支架做起來麻煩，而且鋼珠不易加工，費(fèi)用較高。故在這里沒有采用此方案。我采用的是在帶輪中間再加

14、一對被動輪（見下圖）。這樣一來，承力問題解決了，且費(fèi)用較少。2.2運(yùn)輸裝置的動力裝置運(yùn)輸裝置對應(yīng)的動力裝置我選擇采用變頻調(diào)速電機(jī)，這樣既能做驅(qū)動裝置又能做調(diào)速裝置，就滿足了本設(shè)計(jì)中傳送帶速度為1m/min3m/min的要求。這樣將我設(shè)計(jì)中所需要的機(jī)械調(diào)速裝置用一個(gè)變頻器來代替，使整個(gè)系統(tǒng)變得簡單明了。經(jīng)過對變頻器的學(xué)習(xí)和了解，我選擇用通用變頻器直接控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，來調(diào)節(jié)同步帶的傳動速度。采用通用變頻器構(gòu)成變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)的主要目的，一是為了滿足提高生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)備自動化程度等要求；二是為了節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本，還能使設(shè)計(jì)的系統(tǒng)更簡單明了。通用變頻器的種類有很多，可根據(jù)需要來選擇

15、合適的變頻器。而選擇合適的變頻器正式最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它對于傳動控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行是非常關(guān)鍵的，首先要明確使用通用變頻器的目的，按照生產(chǎn)機(jī)械的類型、調(diào)速范圍、速度響應(yīng)和控制精度、啟動轉(zhuǎn)矩等要求，充分了解變頻器所驅(qū)動的負(fù)載特性，決定采用什么功能的變頻器構(gòu)成控制系統(tǒng)，然后決定選用哪種控制方式最合適。變頻器的選擇通用變頻器在國內(nèi)市場上流行的品牌有很多，可根據(jù)自己的需要和了解來進(jìn)行選擇。按通用變頻器的控制方式可分為U/f控制方式、矢量控制方式和直接轉(zhuǎn)矩控制方式三種類型。 從產(chǎn)品和實(shí)際應(yīng)用來看，中小容量通用變頻器的主流仍以U/f控制方式為主。矢量控制方式通用變頻器已進(jìn)入實(shí)用化應(yīng)用階段并普及應(yīng)用，可保證系

16、統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)。直接轉(zhuǎn)矩控制方式通用變頻器的主要特點(diǎn)是動態(tài)性能好，轉(zhuǎn)矩控制精度高，從控制算法上看它代表著當(dāng)代通用變頻器技術(shù)的最高水平。 根據(jù)了解，我選擇了西門子公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)型通用變頻器，型號為SINAMICS G110系列變頻器。它是一種單相電源輸入、三相輸出的U/f控制方式通用變頻器。功率范圍從120W-3KW，外形尺寸有三種，A型尺寸150（H）mm90（W）mm101（D）mm，功率范圍120750W;B型尺寸160（H）mm140（W）mm142（D）mm，功率為1.1KW和1.5KW兩種；C型尺寸181（H）mm184（W）mm152（D）mm，功率為2.2KW和3.0KW兩種，

17、見圖2.2?？刂品绞綖槎帱c(diǎn)U/f控制方式，可采用模擬輸入控制信號或USS串行通信（RS485協(xié)議）控制信號進(jìn)行控制。此變頻器的主要技術(shù)指標(biāo)見表2-1，接線端子原理圖及布線方法如圖2.3和圖2.4所示。圖2.2 SINAMICS G110變頻器的外形表2-1 SINAMICS G110主要技術(shù)數(shù)據(jù)輸入電壓和功率范圍 單相交流200240V10 0.123KW輸入頻率4763Hz 輸出頻率0650Hz 功率因數(shù)0.7變頻器效率9095過載能力1.5倍額定輸出電流，60s,重復(fù)周期時(shí)間300s投運(yùn)電流小于額定輸入電流 控制方式線性U/f，拋物線U/f，多點(diǎn)可編程U/f續(xù)表2-1PWM頻率標(biāo)準(zhǔn)配置8k

18、Hz 216kHz (每級調(diào)整2kHz)固定頻率3個(gè)，可編程跳轉(zhuǎn)頻帶1個(gè)，可編程頻率設(shè)定值的分辨率0.01Hz，數(shù)字設(shè)定；0.01Hz，串行通信設(shè)定；10位，模擬設(shè)定 數(shù)字輸入3個(gè)可編程數(shù)字輸入；不帶隔離的PNP晶體管電路 模擬輸入1個(gè)，用于設(shè)定值輸入（010V），可標(biāo)定 數(shù)字輸出1個(gè)光電隔離輸出，24V/50mA(電阻負(fù)載)，NPN晶體管電路 串行接口RS485,USS協(xié)議電磁兼容性可選用EMC濾波器，符合EN55011A級或B級標(biāo)準(zhǔn) 制動直流制動 保護(hù)等級IP20工作溫度范圍-10+50 存放溫度-40+70 濕度相對濕度95，無結(jié)露 海拔高度海拔1000m以下使用時(shí)不降低額定參數(shù) 保護(hù)功

19、能欠電壓、過電壓、接地故障、短路、防失速、電機(jī)過溫、電動機(jī)過載、變頻器過溫保護(hù)續(xù)表2-1 標(biāo)準(zhǔn)UL、CUL、CE、C-tick 標(biāo)記符合EC低電壓規(guī)范73/23/EC 圖2.3 SINAMICS G110變頻器的端子接線原理圖在我的設(shè)計(jì)中，變頻器只控制一個(gè)電動機(jī)，為單機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，所以采用模擬控制型變頻器。這種變頻器采用外接開關(guān)和電位器，通過模擬和數(shù)字輸入信號對電動機(jī)的速度進(jìn)行控制。 圖2.4 SINAMICS G110變頻器的端子接線圖表2-2 模擬控制方式時(shí)的缺省設(shè)置值說明 端子號參數(shù)的缺省值缺省值運(yùn)行頻率設(shè)定信號源9P1000=2模擬輸入命令信號源3、4、5P0700=2數(shù)字輸入03P07

20、01=1ON/OF數(shù)字輸入1 4P0702=12反向數(shù)字輸入2 5P0703=9故障應(yīng)答電動機(jī)的速度由連接到模擬輸入端的電位器進(jìn)行控制。起動和停止電動機(jī)的外部開關(guān)通過DIN 0進(jìn)行操作；電動機(jī)反向運(yùn)行的外部開關(guān)通過DIN 1進(jìn)行操作；故障應(yīng)答的外部開關(guān)通過DIN 2進(jìn)行操作。 變頻器的使用一般情況下用基本操作板BOP進(jìn)行調(diào)試基本操作面板BOP見下圖基本操作面板直接安裝在變頻器的前面板上，具有根據(jù)需要顯示速度、頻率、電動機(jī)方向和電流等功能。調(diào)試時(shí)，可以改變工廠的缺省設(shè)置值以滿足特定的應(yīng)用需要。SINAMICS G110變頻器有標(biāo)準(zhǔn)級、擴(kuò)展級和專家級三個(gè)用戶參數(shù)訪問級，用參數(shù)P0003來選擇。標(biāo)準(zhǔn)

21、級只有最重要的17個(gè)參數(shù)，擴(kuò)展級可對變頻器I/O功能具體定義，專家級可以訪問變頻器的所有功能。根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，我只要用此系列的標(biāo)準(zhǔn)級即可。每個(gè)功能組中出現(xiàn)的參數(shù)號取決于P0003中設(shè)定的訪問等級。訪問參數(shù)設(shè)定的等級定義是這樣的，當(dāng)P0003設(shè)置值為0，表示用戶定義的參數(shù)表，是第三訪問級；P0003設(shè)置值為1，表示“標(biāo)準(zhǔn)級”，允許訪問大多數(shù)經(jīng)常使用的參數(shù)，是第二訪問級；P0003設(shè)置值為2，表示“擴(kuò)展級”，是第一訪問級，除訪問本級參數(shù)外，還可以訪問變頻器的I/O功能；P0003設(shè)置值為3，表示“專家級”，只供專家使用。在我的設(shè)計(jì)中，只采用缺省的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值就足夠了。 基本操作面板BOP上的按鍵如圖

22、2.5所示，其中，LED可顯示變頻器當(dāng)前使用的設(shè)定值；1是改變方向功能鍵，可改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，用一個(gè)負(fù)號或一個(gè)閃爍的小數(shù)點(diǎn)指示反向旋轉(zhuǎn)；2是起動變頻器功能鍵，用它可以起動變頻器，缺省狀態(tài)下該按鈕被禁止。如果要使用該按鈕，應(yīng)將P0700設(shè)置為1.；3是停止變頻器功能鍵，它按照P1121設(shè)置的斜坡下降時(shí)間停止變頻器；4是電動機(jī)點(diǎn)動功能鍵，當(dāng)變頻器沒有輸出時(shí)，它可以按照預(yù)置的點(diǎn)動頻率起動和運(yùn)行電動機(jī)，釋放該按鈕時(shí)變頻器停止；5是訪問參數(shù)功能鍵，按下該按鈕，允許按照選定的用戶訪問級別訪問參數(shù)；6是減少數(shù)值功能鍵，按下該鈕可減少顯示值。如果要通過BOP改變頻率設(shè)置值，應(yīng)設(shè)置P1000=1.；7是增加

23、數(shù)值功能鍵，按下本按鈕可增加顯示值。如果要通過BOP改變頻率設(shè)置值，應(yīng)設(shè)置P1000=1；8是功能鍵，可用于查看附加信息。使用BOP起動/停止電動機(jī)的步驟如下：將P0700=1，按下綠色I(xiàn)按鍵起動電動機(jī)按下增加數(shù)值功能鍵時(shí)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，電動機(jī)速度將增加到50Hz當(dāng)變頻器達(dá)到50Hz時(shí)，按下減少數(shù)值功能鍵，電動機(jī)速度和顯示值將減少利用方向功能鍵可改變電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向按紅色O按鍵停止電動機(jī)。 BOP可以在變頻器上電的情況下安裝和拆卸。變頻器可以自動識別BOP是否與它連接，并允許用戶存取參數(shù)數(shù)值。為了利用BOP操作變頻器，參數(shù)P0700和P1000都必須設(shè)定為1?；虬裀0719設(shè)定為11。 圖2.5 基

24、本操作面板BOP上的按鍵變頻器的控制方式和轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償前面我也提到了，我選擇的變頻器是U/f控制方式，這是變頻調(diào)速過程中為了保持主磁通的恒定，而使U/f=常數(shù)的控制方式，這是變頻器的基本控制方式。根據(jù)我對變頻器的學(xué)習(xí)了解，知當(dāng)輸出頻率較低時(shí)，輸出電壓下降，定子繞組電流減小，電動機(jī)轉(zhuǎn)矩不足，而提高變頻器的輸出電壓即可補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩不足。我設(shè)計(jì)中的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)是開環(huán)控制方式，采用普通功能的U/f控制通用變頻器。這種方案結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，但調(diào)速精度和動態(tài)響應(yīng)特性不高，尤其是在低速區(qū)顯得較為突出。因此，采用轉(zhuǎn)矩提升功能。一般機(jī)械特性分為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載和降功率負(fù)載三種類型。選擇通用變頻器自然是以負(fù)載

25、特性為基本依據(jù)，我的設(shè)計(jì)中的負(fù)載是傳送帶，屬于摩擦性負(fù)載，負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。根據(jù)變頻器不同控制方式時(shí)的適應(yīng)范圍知，開環(huán)U/f控制方式下，起動轉(zhuǎn)矩3Hz時(shí)為150，由于受到過流量的限制，低頻起動時(shí)轉(zhuǎn)矩輸出較工頻下直接起動時(shí)會小很多。若連續(xù)在510Hz低頻區(qū)運(yùn)行，運(yùn)行電流接近變頻器限流值，會經(jīng)常性的跳閘使生產(chǎn)無法正常運(yùn)行。因此在我的設(shè)計(jì)中，我選擇增加減速器來使變頻器不必在低頻區(qū)運(yùn)行。我的設(shè)計(jì)中。不能將變頻轉(zhuǎn)換為工頻，因?yàn)?，電機(jī)轉(zhuǎn)速較大，而傳送帶滾筒轉(zhuǎn)速較小，如果轉(zhuǎn)為工頻電源輸入，則通過一個(gè)減速器，無法使傳送帶速度降到要求值。且設(shè)計(jì)減速器時(shí)，入軸轉(zhuǎn)速為312r/min,如果沒有變頻，則入軸轉(zhuǎn)

26、速為1400r/min，減速器的強(qiáng)度很難保證。下圖2.6為變頻器主電路示意圖。 圖2.6 變頻器主電路示意圖2.3減速裝置的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)減速器的目的 變頻器不但可以調(diào)速，還可以直接將電動機(jī)的轉(zhuǎn)速降低到所需要的范圍，因此在理論上將，我的設(shè)計(jì)里是不需要加減速器的。但是，如果不加減速器，就是電動機(jī)直接與傳送帶相連，這在上面已經(jīng)提到是不可取的。傳送帶的傳動速度為1m/min3m/min,即6r/min16r/min,根據(jù)變頻器的工作原理：，當(dāng)轉(zhuǎn)速為16r/min時(shí)，變頻器的輸出頻率在01Hz之間，小于起動轉(zhuǎn)矩，遠(yuǎn)小于變頻器的最大輸出值，屬于低頻區(qū)。這樣將使傳動誤差增大，精度很難保證。因此，在變頻控制電機(jī)的

27、輸出端加一個(gè)減速器，通過減速器的輸出軸帶動同步帶的運(yùn)動，用變頻器來控制同步帶的速度變化。減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核為了使變頻器調(diào)節(jié)的頻率表現(xiàn)的更直觀，要選擇一個(gè)傳動比大于20或20左右的減速器。因?yàn)?，假定傳動比?0，則減速器入軸轉(zhuǎn)速為2016=320r/min，代入變頻器頻率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系式，得頻率大約為10Hz以上，相對要好很多。在我的設(shè)計(jì)中，我選擇蝸輪蝸桿減速器，傳動比。蝸桿傳動是在空間交錯(cuò)的兩軸間傳遞運(yùn)動和動力的一種傳動機(jī)構(gòu)，兩軸線交錯(cuò)的夾角可為任意值，常用的為90。當(dāng)使用單頭蝸桿時(shí)，蝸桿每旋轉(zhuǎn)一周，蝸輪只轉(zhuǎn)過一個(gè)赤距，因而能實(shí)現(xiàn)大的傳動比。 蝸桿傳動中，由于蝸桿齒是連續(xù)不斷地螺旋齒，它和蝸

28、輪齒是逐漸進(jìn)入嚙合及逐漸退出嚙合的，同時(shí)嚙合的齒對又較多，故沖擊載荷小，傳動平穩(wěn)，噪聲低。根據(jù)蝸桿形狀的不同，蝸桿傳動可以分為圓柱蝸桿傳動，環(huán)面蝸桿傳動和錐蝸桿傳動等。（一）蝸桿減速器設(shè)計(jì)計(jì)算：1.選材： 蝸桿用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理HRS270 蝸輪齒圈用ZQSn10-1，砂型鑄造2. 已知參數(shù)：其中為蝸桿頭數(shù)，為蝸輪齒數(shù)，分別為蝸桿和蝸輪的轉(zhuǎn)速。3. 作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2：根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，輸出功率 設(shè)蝸輪蝸桿處的效率=0.80則輸入功率變頻器與電機(jī)總效率為0.884. 載荷系數(shù)K： 工作情況系數(shù)： 載荷分布 ： 動載系數(shù) ： 設(shè)5. 許用接觸壓力：（N為應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：每年工作按250天計(jì)）其中

29、：6. 接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算： 取q=10，m=6mm時(shí) 1驗(yàn)算相對滑動速度Vs： 選材合適2驗(yàn)算V2： 動載系數(shù)合適（二）蝸桿減速器強(qiáng)度校核經(jīng)查閱資料知，蝸桿減速器的失效形式為彎曲疲勞，按彎曲疲勞強(qiáng)度校核：齒形系數(shù)按查表得=1.54，又可查出基本許用彎曲應(yīng)力齒根彎曲許用應(yīng)力安全?。ㄈ?幾何尺寸的計(jì)算：（1是蝸桿，2是蝸輪） 直徑 ： 中心距： 齒頂高： 齒根高： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 蝸桿螺旋部分長度： 取 蝸輪外徑： 蝸輪輪圓寬度：2.4同步帶的設(shè)計(jì)同步帶參數(shù)的計(jì)算1. 計(jì)算功率：由表有，工作平穩(wěn)性 2. 選帶型和節(jié)距：根據(jù)v=3m/min, 查圖確定為H型，參數(shù)如下：表2-3帶型節(jié)距

30、齒形角齒根厚齒高h(yuǎn)帶高齒根圓角半徑齒頂圓角半徑H12.700406.122.294.31.021.023. 帶輪齒數(shù)： 查表有,取=154. 小帶輪直徑：5. 中心距：取節(jié)線 所以 6. 小帶輪嚙合齒數(shù)： 取7. 基本額定功率： 查表有 8. 帶寬： 為同步帶基準(zhǔn)寬度，經(jīng)查表可知，對于H型帶同步帶細(xì)節(jié)處理PCB板的放置問題：用履帶來運(yùn)輸PCB板是在以前的產(chǎn)品中沒有出現(xiàn)過的，有一個(gè)重要的原因是要剪切的引腳在PCB板的背面，PCB板的正面是各種電子元件，易受損害，在履帶上很難運(yùn)輸，為了解決這個(gè)問題，我想出了一種方法：用模板固定PCB板。具體方法如下：由于我這種小型剪腳機(jī)所加工的PCB板的大小一般不

31、會超過150150mm，因此，我在履帶的上面開槽，槽與槽間隔50mm，槽口大小為150150mm，槽深20mm。槽的正視圖如下：槽內(nèi)可以放模板，真正意義上的PCB板的載體是模板。由上圖可知，模板與帶之間的連接依靠邊緣的齒形，這個(gè)齒形是根據(jù)模板與帶的材料的韌性大的特點(diǎn)設(shè)計(jì)的，越靠外齒條越長。由整體圖中可以知道，帶輪的直徑比較小，因此，在轉(zhuǎn)彎處，帶與模具的結(jié)合比較難，以上圖所示的模具固定形式，外邊張緊度大于內(nèi)邊，因此，外邊的咬合程度大與內(nèi)邊，保證模具在帶輪處不會掉出來。由于PCB板的大小不定，因此，模具的總體大小不變的情況下，模具上開孔的大小是自由的，由模板的圖上可知，模具上開孔的上部，是用來固定

32、PCB板的，PCB板在模具上放置時(shí)，除了有小凹槽水平向固定外，在模具制作時(shí)要使得開孔與PCB板間有一定的過盈配合。這樣既可以保護(hù)PCB板正面的電子元件不被擠壓摩擦而遭受破壞，也有效的起到固定的作用。2.5 傳動裝置的整體設(shè)計(jì)計(jì)算電動機(jī)的選擇查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表4-12.2 得 表2-4方案號電機(jī)類型額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速額定電流 1Y100L2-43KW1500r/min1420r/min7.4A 2Y90L-41.5KW1500r/min1400r/min3.7A根據(jù)以上兩種可行同步轉(zhuǎn)速電機(jī)對比可見，方案2功率小且質(zhì)量價(jià)格也比較合理，所以選擇Y90L-4型電動機(jī)。變頻器容量的校核當(dāng)通用變頻

33、器驅(qū)動一臺電動機(jī)時(shí) 式中 通用變頻器額定輸出電流（A）； K電流波形補(bǔ)償系數(shù)，一般取1.051.1； 電動機(jī)額定輸入電流（A）。我選擇的SINAMICS G110 系列變頻器外形尺寸為B型，功率為1.5KW。所以額定輸出電流=1500W/380V=3.95A，取k=1.05，電動機(jī)額定輸入電流為3.7A，3.951.053.7=3.89A?？梢娮冾l器容量滿足要求。用變頻器控制電機(jī)實(shí)質(zhì)上是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。其工作原理為 。其中轉(zhuǎn)差率，=；（為同步轉(zhuǎn)速）；頻率；電動機(jī)極對數(shù)。計(jì)算得=r/min 6.7 通過改變頻率來改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到要求。

34、工頻為50Hz。一般情況下，工作機(jī)要求連續(xù)不能間斷的工作。這樣，設(shè)計(jì)中就存在一個(gè)變頻器可能損壞的問題，這時(shí)須立即將輸入頻率變?yōu)楣ゎl，即在沒有變頻器的作用下，能夠繼續(xù)工作。但是，在我的設(shè)計(jì)中，如果一旦將變頻轉(zhuǎn)為工頻，那么在減速器的作用下，根據(jù)傳動比19.5降低到一定轉(zhuǎn)速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于要求的速度，這對傳動過程是很危險(xiǎn)的，所以我設(shè)計(jì)的剪腳機(jī)是不能接在工頻條件下工作的。所需要調(diào)節(jié)的頻率范圍我選擇的變頻器采用外接開關(guān)和電位器，這樣能較好的保護(hù)變頻器和整個(gè)傳動系統(tǒng)。根據(jù)同步帶的速度知通過蝸輪蝸桿減速器的轉(zhuǎn)速為616r/min，傳動比19.5，可知入軸轉(zhuǎn)速為619.5=117r/min1619.5=312r/

35、min。根據(jù)變頻器的工作原理，當(dāng)入軸轉(zhuǎn)速為117r/min時(shí)，4.18Hz；當(dāng)入軸轉(zhuǎn)速為312r/min時(shí)，Hz。即，變頻器要始終在4.18 Hz11.15 Hz內(nèi)變化。4.18 Hz對應(yīng)的同步帶速度為1m/min,11.15 Hz對應(yīng)的同步帶速度為3m/min。2.6總結(jié)綜上所述，我的傳動裝置是這樣的：由變頻器控制電機(jī)，讓變頻器的頻率顯示在4.18Hz，此時(shí)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為117r/min，此轉(zhuǎn)速即為蝸輪蝸桿減速器的入軸轉(zhuǎn)速，再通過傳動比為19.5的減速，得到的轉(zhuǎn)速為117/19.5=6r/min，即傳送帶以1m/min的速度運(yùn)動。需要加速時(shí)，再增加變頻器的頻率，一直到11.15Hz時(shí)為最大頻

36、率，傳送帶到達(dá)最大速度3m/min。由于蝸輪蝸桿減速器是按照入軸轉(zhuǎn)速為312r/min設(shè)計(jì)，是入軸的最大轉(zhuǎn)速，因此不管速度為多大，它都是滿足要求的。如果變頻器出現(xiàn)故障，則馬上斷開電源，使電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動。因?yàn)椴荒荞R上將變頻接到工頻電源上，原因上面已經(jīng)提到，所以這是我設(shè)計(jì)的一個(gè)不足之處。第三章 刀具運(yùn)動及其動力裝置3.1刀具的選擇刀具材料分析常用的刀具材料高速鋼、硬質(zhì)合金品種很多，已普遍應(yīng)用。在開辟新的用途和提高性能的同時(shí)，也在增加產(chǎn)量；在刀具市場上占有相當(dāng)大的比重。由于研制了新品種，硬質(zhì)合金也用以制造鉆頭、絲錐、鉸刀等低速刀具。隨著切削加工技術(shù)的發(fā)展，為適應(yīng)切削加工的高速、高效率和高精度的需求，

37、應(yīng)有效地開發(fā)新的切削刀具，以適應(yīng)被加工材料的多樣化和最大限度地提高加工效率。因此，現(xiàn)有的普通刀具材料如高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷刀具已難以解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的新問題，所以開發(fā)研制新刀具材料勢在必行。近幾年來，國內(nèi)外都相繼開發(fā)了刀具材料新品種，并廣泛得到應(yīng)用，從而使生產(chǎn)率和刀具使用壽命大為提高。刀具的選擇我的設(shè)計(jì)中，只是剪掉印刷電路板的引腳，這一過程用手動操作也是很容易的。且剪腳高度為1mm，所以對刀具的要求可以說是非常低的。因此普通刀具材料就能夠滿足我設(shè)計(jì)中的切削要求。3.2刀具的固定經(jīng)查閱資料，我決定選用螺紋加螺栓的固定方式。并且讓這兩種螺紋連接方式的旋向相反，這樣就可以保證電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)刀具不至于脫落

38、。如下圖。3.3刀具的運(yùn)動在我的設(shè)計(jì)中，刀具直接由電動機(jī)控制。電動機(jī)軸直接與刀具的安裝軸連接，這樣刀具的運(yùn)動就變得很簡單。電動機(jī)的選擇根據(jù)調(diào)查時(shí)所收集到的數(shù)據(jù)上網(wǎng)查到合適的電機(jī)型號及其參數(shù)如下：Y801-2電機(jī) 工作電壓380V，額定功率0.75/1.0 KW/HP（馬力），額定電流1.8A,轉(zhuǎn)速2825 r/min。聯(lián)軸器的選擇根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的大小，確定選擇的聯(lián)軸器為HL7聯(lián)軸器1940，與之相對的聯(lián)軸器選擇HL6聯(lián)軸器3060，這樣就確定了用螺栓與刀具相連的軸的尺寸。確定軸的尺寸根據(jù)選擇的聯(lián)軸器可知，與電機(jī)軸相連的部分為30mm。因?yàn)橛新?lián)軸器，軸的長度很長，這樣在中間加一個(gè)過渡軸，下面與刀相

39、連的軸直徑也為30mm。由于軸上要開螺紋孔與刀具相連，這樣軸很容易變形，螺紋孔也容易鉆偏，故在軸上加一個(gè)軸套，這樣就不會有上述問題。3.4細(xì)節(jié)處理刀架的安裝當(dāng)?shù)毒吲c軸直接相連，軸又通過聯(lián)軸器與電機(jī)軸相連，這樣必須要有一個(gè)刀架才能保證刀具的正常運(yùn)動和整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的安全。刀架安裝在可移動導(dǎo)軌上，能在可移動導(dǎo)軌上自由移動，拆卸的時(shí)候，只要將螺母擰掉就可以將刀架取下，這樣就能夠滿足經(jīng)常換刀、洗刀的設(shè)計(jì)要求。導(dǎo)軌的功用是承受載荷和導(dǎo)向。在導(dǎo)軌副中，運(yùn)動的一方叫動導(dǎo)軌，不動的一方叫支承導(dǎo)軌。若導(dǎo)軌承載后變形，則直接影響部件之間的相對位置精度和導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度，因此要求導(dǎo)軌油足夠的剛度。導(dǎo)軌的變形主要取決于導(dǎo)

40、軌的形狀、尺寸及與支承件的連接方式、受載情況等。直線導(dǎo)軌的截面形狀主要有四種：矩形、三角形、燕尾形和圓柱形，它們可以互相組合，每種導(dǎo)軌副中還有凹、凸之分。在這里我選擇使用矩形燕尾形導(dǎo)軌，因?yàn)樗心艹惺茌^大的顛覆力矩，剛度高，制造簡單，間隙調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。適用于載荷較大而導(dǎo)向要求略低的機(jī)床。如圖3.1所示。導(dǎo)軌面間的間隙對機(jī)床工作性能有直接影響，如果間隙過大，會影響運(yùn)動精度和平穩(wěn)性；間隙過小，運(yùn)動阻力大，導(dǎo)軌的磨損加快。導(dǎo)軌常用壓板、鑲條來調(diào)整。（1）壓板壓板用來調(diào)整導(dǎo)軌面的間隙和承受顛覆力矩。（2）鑲條鑲條調(diào)整矩形導(dǎo)軌和燕尾形導(dǎo)軌的側(cè)向間隙。 圖3.1 矩形燕尾形導(dǎo)軌1： 螺栓2：可移動導(dǎo)軌3

41、：鑲條4：調(diào)整螺釘5：壓板6：支承導(dǎo)軌刀架的固定方式在我的設(shè)計(jì)中，使可移動導(dǎo)軌與刀架焊接，支承導(dǎo)軌與立柱焊接，用螺栓來固定，并預(yù)留了扳手所需要的空間。用螺釘、壓板和鑲條來調(diào)整軌道結(jié)合面的間隙，且他們還可以保證導(dǎo)軌有較高的剛度。為了提高耐磨性，防止咬焊，動導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌采用不同的材料：支承導(dǎo)軌選用淬硬鋼，動導(dǎo)軌采用HT200。因?yàn)樵趹?yīng)用的時(shí)候PCB板剪腳高度變化很?。≒CB板的引腳高度要求保留12mm即可），這樣情況下，如果刀具的高度可調(diào)，很難保證它的精度。而且在這個(gè)設(shè)計(jì)中，可以通過調(diào)整模具的高度來調(diào)整剪腳高度，所以刀具可以固定不動。即這里實(shí)現(xiàn)的功能是：將刀架固定在立柱的某一合適的高度處，且刀架

42、要便于拆卸以便刀具的打磨。選用這種方案就能較好的滿足要求。刀架部分總結(jié)機(jī)床上的刀架是安放刀具的重要部件。刀庫和機(jī)械手組成的自動換刀裝置，成為加工中心的主要特征。按結(jié)構(gòu)形式分為方刀架、轉(zhuǎn)塔刀架、回輪式刀架等。在我的設(shè)計(jì)中，雖然不需要自動換刀，但我也借鑒了這種刀架，選擇了方刀架，將我設(shè)計(jì)的刀具與電機(jī)相連軸以及聯(lián)軸器等放入箱體內(nèi)，讓箱體作為刀架。這樣使設(shè)計(jì)看起來更加簡單明了。以上為我設(shè)計(jì)的所有內(nèi)容。結(jié)束語 經(jīng)過了半個(gè)學(xué)期的機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐，我們學(xué)到了很多東西，尤其是關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)的各個(gè)程序以及以前學(xué)到的機(jī)械的內(nèi)容在實(shí)際中的應(yīng)用。我的設(shè)計(jì)思想是在一次偶然的情況下確定的，在這之前，我對此的了解程度為零，我從一

43、無所知到慢慢將一臺機(jī)器設(shè)計(jì)成形，這其中的困難有很多，途中幾度遇到十分棘手的問題，但是，在老師的幫助下，我終于使將它完成了，這個(gè)結(jié)果對我來說 ，本身就是一個(gè)極大的鼓勵(lì)，盡管設(shè)計(jì)中還有很多技術(shù)性的問題以我現(xiàn)在的水平，還不足以解決，但我相信在以后的工作學(xué)習(xí)中，我會以這次設(shè)計(jì)為起點(diǎn)，更多的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，來拓展我的知識面。這次的設(shè)計(jì)，對我來說，不僅僅是對一個(gè)簡單機(jī)械的設(shè)計(jì)，而是我以后工作的開始，所以我盡力去完成所有內(nèi)容，包括不是我們專業(yè)所學(xué)的問題。在設(shè)計(jì)變頻調(diào)速器的時(shí)候，我一度被困難壓住了。在后來看來，雖然好像只是選擇一個(gè)變頻器那樣簡單，但事實(shí)上，選擇變頻器也有好多的難點(diǎn)，為了我的設(shè)計(jì)中能有真正屬于自己的想法，我都一一克服了。就像設(shè)計(jì)說明書里的簡圖