鉸鏈板成型送料系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鉸鏈板成型送料系統(tǒng)設(shè)計(jì),鉸鏈板成型送料系統(tǒng)設(shè)計(jì),鉸鏈,成型,系統(tǒng),設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 課題名稱 鉸鏈板成型送料系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 專業(yè)方向 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 教研室 2014年 3月7日 8 鉸鏈板成型送料系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 開(kāi)題依據(jù) 1.1　課題的意義 本課題來(lái)源于上海六新電器設(shè)備有限公司。在機(jī)械加工中心排屑系統(tǒng)中鉸鏈板是不可缺少的重要零件。由于加工中心機(jī)床設(shè)備規(guī)格較多，導(dǎo)致鉸鏈板品種增多。為了加工不同規(guī)格鉸鏈板，必須設(shè)計(jì)一套組合式級(jí)進(jìn)模以及機(jī)械與氣動(dòng)控制系統(tǒng)。整個(gè)鉸鏈板成型系統(tǒng)由放料架，校直機(jī)構(gòu)，導(dǎo)料機(jī)構(gòu)，氣動(dòng)送料機(jī)構(gòu)，級(jí)進(jìn)模具以及電氣控制器等組成。根據(jù)鉸鏈板加工工藝，必需對(duì)鉸鏈板成型送料系統(tǒng)作設(shè)計(jì)。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容：鉸鏈板成型送料系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)作理論上受力與計(jì)算。 用多工位連續(xù)級(jí)進(jìn)模沖制成形各種類型復(fù)雜形狀的零件,是現(xiàn)代沖壓技術(shù)的主要發(fā)展方向。要確保多工位連續(xù)模能不間斷自動(dòng)高速?zèng)_壓,達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、操作安全的目的,除連續(xù)沖壓工步設(shè)計(jì)合理、工位設(shè)置恰當(dāng)外,還必須配備合適的送料裝置,采用高效、順暢的工位間送進(jìn)方式。 通常使用的多工位連續(xù)模,按其工藝作業(yè)種類與性質(zhì)的不同,可分為如下兩大類: (1) 僅有沖孔、切口、切槽孔、落料等沖裁工藝作業(yè)工位的多工位連續(xù)沖裁模。 (2) 除具有各種沖裁工位外,還含有拉伸或彎曲或翻邊等成形作業(yè)工位的多工位連續(xù)復(fù)合模。 用上述多工位連續(xù)模,可直接從板、條、帶、卷料上沖制出各種類型的成品沖壓件:帶異形群孔和外廓形狀復(fù)雜的平板沖裁件、復(fù)雜形狀的立體成形件,諸如,盒形及半對(duì)稱與不對(duì)稱的復(fù)雜形狀拉伸件、多向彎曲件、拉伸兼翻邊成形件、沉孔彎曲加卷邊的復(fù)合成形件 等,不僅能一模成形使生產(chǎn)率成倍增加,而且沖件精度高,互換性強(qiáng),成本低。同時(shí)還能有效減少?zèng)_模套數(shù),大幅度壓縮工裝系數(shù),是現(xiàn)代沖壓的高技術(shù)。 采用多工位連續(xù)模不間斷沖壓是實(shí)現(xiàn)沖壓自動(dòng)化、確保安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)。而保證不間斷沖壓的關(guān)鍵是原材料入模的自動(dòng)化,即自動(dòng)送料、各工位間的同步和協(xié)調(diào)自動(dòng)送進(jìn)、完成沖壓的沖件及搭邊與沿邊等廢料的自動(dòng)出模與卸下等,除原材料(一次) 送料裝置可以使用單獨(dú)驅(qū)動(dòng)或沖床帶動(dòng)的通用送料裝置(也可以在模具上設(shè)置專用一次送料裝置) 外,其余均應(yīng)在沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前的工藝及排樣設(shè)計(jì)中考慮實(shí)施方案。 1.2 多工位壓力機(jī)自動(dòng)送料技術(shù)的現(xiàn)狀 多工位送料系統(tǒng)是一個(gè)類似移動(dòng)臂的裝置，主要作用是把沖壓件從一個(gè)工位移到另一個(gè)工位。一組模具內(nèi)的每一副模具的沖壓工作都在同一臺(tái)壓力機(jī)內(nèi)完成。多工位送料移動(dòng)桿沿著模區(qū)移動(dòng)，它們是主要結(jié)構(gòu)件，移動(dòng)沖壓件的端拾器就安裝在這些結(jié)構(gòu)件上。在汽車車身沖壓廠，根據(jù)送料的傳動(dòng)方式，多工位送料系統(tǒng)主要有：機(jī)械送料、電子送料和組合式送料。 機(jī)械式送料是通過(guò)與壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的直接聯(lián)接完成沖壓件從一個(gè)工位移動(dòng)到另一個(gè)工位。壓力機(jī)橫梁上的動(dòng)力輸出裝置把能量從壓力機(jī)的頂部輸送到地面，由隨動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的大型機(jī)械凸輪安裝在送料機(jī)構(gòu)上，旋轉(zhuǎn)凸輪帶動(dòng)機(jī)械送料動(dòng)作。其主要缺點(diǎn)：機(jī)構(gòu)磨損及能量積累易影響送料精度、速度和產(chǎn)量；機(jī)械傳送設(shè)計(jì)規(guī)格參數(shù)一旦確定，不能更改；隨著加工零件尺寸增大，傳送機(jī)構(gòu)也將增大，機(jī)構(gòu)零件的預(yù)期壽命就會(huì)縮短。 電子伺服送料是用單獨(dú)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)+ 借助齒輪箱和傳動(dòng)軸，伺服電機(jī)與送料系統(tǒng)相聯(lián)并在計(jì)算機(jī)的控制下工作。與壓力機(jī)的動(dòng)作協(xié)調(diào)是由壓力機(jī)和控制器之間所交換的電子信號(hào)完成的。其運(yùn)動(dòng)軌跡由計(jì)算機(jī)程序完成+柔性較好+根據(jù)工件的需要可以提供任意的送料距離、夾緊行程、閉合行程和抬起行程。與機(jī)械送料相比較具有無(wú)需使用壓力機(jī)的動(dòng)力輸出裝置；各軸（包括行程長(zhǎng)度和時(shí)間曲線）可以實(shí)現(xiàn)行程軌跡編程；在無(wú)需調(diào)整滑塊的情況下，可以對(duì)送料裝置進(jìn)行微動(dòng)調(diào)整，加減速度快；機(jī)械部件數(shù)目少，故障率降低等優(yōu)點(diǎn)。 組合式送料裝置的某些動(dòng)作由機(jī)械系統(tǒng)完成，而另一些動(dòng)作則由電子系統(tǒng)完成，結(jié)構(gòu)隨廠家的不同而異，這種送料方式在汽車覆蓋件生產(chǎn)中應(yīng)用有限。 根據(jù)工件的傳送方式又有：三座標(biāo)式和真空吸盤式（即橫桿式“Crossbar”）。近年來(lái)，由于在多工位壓力機(jī)上“一次多件”沖壓工藝的發(fā)展以及人們個(gè)性化需求的突出，真空吸盤式傳送裝置得到越來(lái)越多的應(yīng)用。例如日本小松公司的新型多工位壓力機(jī)就較多的采用了真空吸盤式傳送裝置。2 文獻(xiàn)綜述 就目前關(guān)于送料系統(tǒng)設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)，幾乎都在向自動(dòng)送料裝置的方向發(fā)展。PLC控制以及全自動(dòng)的一套設(shè)備受到越來(lái)越多的關(guān)注以及研究。發(fā)展趨勢(shì)傾向于更加簡(jiǎn)易、自動(dòng)又能夠穩(wěn)定及精確的進(jìn)行送料。 沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化程度的進(jìn)一步提高，對(duì)沖壓生產(chǎn)的送料技術(shù)也提出了越來(lái)越高的要求，以滿足與沖壓設(shè)備的配套。 多工位壓力機(jī)取代單機(jī)聯(lián)線沖壓生產(chǎn)目前，沖壓生產(chǎn)主要朝兩個(gè)方向發(fā)展：一是單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)化生產(chǎn)；一是大型多工位壓力機(jī)。 單機(jī)聯(lián)線生產(chǎn)通用性較好，適合柔性生產(chǎn)，占用資金少，完全可以滿足我國(guó)生產(chǎn)中高檔轎車所需要的零件質(zhì)量要求；與單機(jī)聯(lián)線的沖壓生產(chǎn)線相比較，大型多工位壓力機(jī)除了占地面積少外，還有生產(chǎn)效率高，為手工送料流水線的4~5 倍，單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)生產(chǎn)線的2~3倍等優(yōu)點(diǎn)。大型多工位壓力機(jī)集機(jī)械、電子、控制和檢測(cè)技術(shù)為一體，全自動(dòng)化、智能化，整個(gè)系統(tǒng)只需2~3 人進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)模具更換時(shí)，只需輸入需要更換模具的編號(hào)，其余工作自動(dòng)完成，整個(gè)換模時(shí)間只需5分鐘，換模的同時(shí)可以對(duì)多工位壓力機(jī)的運(yùn)行特性作智能化調(diào)整。當(dāng)兩者生產(chǎn)規(guī)模相同時(shí)，多工位壓力機(jī)設(shè)備投資可減少20%~40%，能量消耗減少50%~70%，沖壓件綜合成本可節(jié)約40%~50%。據(jù)美國(guó)精密鍛壓學(xué)會(huì)1990年前后統(tǒng)計(jì)，美國(guó)三大汽車公司680條沖壓線中70%為多工位壓力機(jī)，日本為美國(guó)建造的35條生產(chǎn)線中69%為多工位壓力機(jī)，日本國(guó)內(nèi)250條生產(chǎn)線有32%為多工位壓力機(jī)。 由此可見(jiàn)，大型多工位壓力機(jī)取代單機(jī)聯(lián)線沖壓生產(chǎn)線的來(lái)勢(shì)迅猛，但是大型多工位壓力機(jī)不能完全取代沖壓生產(chǎn)線，因?yàn)槟承┨卮笮停ㄈ畿嚿韨?cè)板、擋泥板等）和特殊形狀的工件仍然需要在單機(jī)聯(lián)線的自動(dòng)沖壓線上來(lái)完成。另外，在中小型沖壓件生產(chǎn)方面以多工位傳送裝置來(lái)改裝原有的壓力機(jī)和生產(chǎn)線的工作也在廣泛進(jìn)行。 近年來(lái)，由于電力電子技術(shù)及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，交流伺服技術(shù)越來(lái)越多的應(yīng)用到生產(chǎn)領(lǐng)域尤其是沖壓生產(chǎn)中，從而大大提高了沖壓生產(chǎn)的自動(dòng)化、智能化、柔性化水平。送料機(jī)構(gòu)作為實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化的關(guān)鍵，只有其自動(dòng)化程度與沖壓設(shè)備相匹配甚至高于沖壓設(shè)備，才能夠?qū)崿F(xiàn)沖壓生產(chǎn)的完全自動(dòng)化。因此，在發(fā)展沖壓成形設(shè)備的同時(shí)，給予送料機(jī)構(gòu)足夠的重視是十分必要的。3 方案論證 3.1 送料系統(tǒng)方案 方案一：放料架、校直裝置、控制裝置、導(dǎo)料裝置、送料裝置。 卷料通過(guò)放料架開(kāi)卷進(jìn)入矯直裝置，由傳感器來(lái)控制每次送進(jìn)的料長(zhǎng)，再通過(guò)導(dǎo)料裝置再次矯直送進(jìn)送料裝置，由送料裝置送進(jìn)級(jí)進(jìn)模進(jìn)行沖壓。 方案二：放料架、校直裝置、控制裝置、送料裝置。 卷料通過(guò)放料架開(kāi)卷進(jìn)入矯直裝置，由電子傳感器來(lái)控制每次送進(jìn)的料長(zhǎng)，然后直接由送料裝置送進(jìn)級(jí)進(jìn)模進(jìn)行沖壓。 方案分析比較：方案一與方案二之間的區(qū)別在于導(dǎo)料裝置的有無(wú)，由于本課題中的材料為卷料，又有精確的送料長(zhǎng)度控制要求，因此具備再矯直和放置卷料下滑功能的導(dǎo)料裝置是十分必要的。因此選擇方案一。 3.2 放料架中漲芯機(jī)構(gòu)的選擇 方案一：手動(dòng)式平面連桿漲芯機(jī)構(gòu) 可采用四連桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿，由于螺母固定在芯軸上，所以螺桿帶動(dòng)軸套沿滑槽在芯軸上移動(dòng)，使?jié)q芯桿向上移動(dòng)。需要人力進(jìn)行，但是從經(jīng)濟(jì)上來(lái)說(shuō)，節(jié)約了成本。 方案二：液壓式漲芯機(jī)構(gòu) 液壓缸推動(dòng)滑塊左右移動(dòng)。液壓缸中的活塞移動(dòng)，推動(dòng)軸套移動(dòng)。使用此方案省下了人力，但成本較高。 綜合考慮，選擇方案一手動(dòng)式平面連桿漲芯輪機(jī)構(gòu)。 3.3 校直裝置方案 方案一：無(wú)支撐開(kāi)放校直式裝置 校直裝置一般裝有,5～9個(gè)大直徑的工作輥，其軸端由軸承支撐，一般不帶驅(qū)動(dòng)裝置。校直裝置可將板材拉直，并產(chǎn)生二次曲服力。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，需要大直徑輥軸。由于只有二端支撐，工作時(shí)隨著撓度的增大，輥軸中心將發(fā)生偏斜，使板材邊緣產(chǎn)生變形。一般用于校平較厚的板料以及寬度不大的卷料。 方案二：有成對(duì)夾送輥且上輥可調(diào)的開(kāi)放式校直裝置 該校直裝置是在無(wú)支撐開(kāi)放式校直裝置上增加了一對(duì)夾料輥。夾料輥由驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)，因此在整形的過(guò)程中，板料在夾料輥和整形輥之間被拉緊，這樣會(huì)把板料上大的摺紋拉直。當(dāng)整形輥有空滑時(shí)，夾料輥可以防止其間的板料產(chǎn)生摺紋。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：這種校平機(jī)的結(jié)構(gòu)形式近于開(kāi)放式校直裝置，且?guī)в序?qū)動(dòng)裝置，整形輥可沿整形方向調(diào)節(jié)上輥列傾斜度，因此可大大提高薄板整形的質(zhì)量。一般用于板厚4.5mm以下的薄板整形。 綜上所述，選用方案二有成對(duì)導(dǎo)輥且上輥可調(diào)的開(kāi)放式校直裝置較合適。 3.4 控制裝置方案 方案一：光電傳感器的控制裝置。 光電傳感器是通過(guò)把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的。光電開(kāi)關(guān)屬于一種小型的電子設(shè)備，可檢測(cè)出其接收到光強(qiáng)的變化。 光電傳感器通常由發(fā)送器、接收器和檢測(cè)電路三部分構(gòu)成。通常用于檢測(cè)直接導(dǎo)致光亮變化的非電量，如光照度、光強(qiáng)、輻射測(cè)溫等；也可用來(lái)檢測(cè)可轉(zhuǎn)換成光亮變化的其他非電量，如表面粗糙度、應(yīng)變、零件直徑、位移、速度、振動(dòng)等。 方案二：磁電式傳感器的控制裝置。 磁電式傳感器是通過(guò)磁電作用將被測(cè)量（如振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、扭矩）轉(zhuǎn)換成電勢(shì)信號(hào)。其利用導(dǎo)體和磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而在導(dǎo)體兩端輸出感應(yīng)電勢(shì)，屬于機(jī)電能量變換型傳感器。 磁電式傳感器的優(yōu)點(diǎn)是不需要供電電源，電路簡(jiǎn)單且性能穩(wěn)定，輸出抗阻小。主要用于振動(dòng)測(cè)量。 就以上兩種方案的對(duì)比，考慮本設(shè)計(jì)對(duì)步進(jìn)精度的要求，選擇方案一：光電傳感器。 3.5 送料裝置方案 方案一：氣動(dòng)送料裝置。 固定氣缸放松，移動(dòng)氣缸將來(lái)料夾緊，然后送料缸伸出送料，送料到位后固定夾緊缸固定板料，固定后，移動(dòng)夾緊缸松開(kāi)，送料缸返回完成一次送料。如此交替完成步進(jìn)送料動(dòng)作。 方案二：機(jī)械式送料裝置: 常用的機(jī)械式送料裝置有輥式。輥式送料裝置是通過(guò)輥軸定向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)而進(jìn)行間歇送料的，動(dòng)作為“夾緊-送進(jìn)-放松-退回”。其依靠的是輥軸和坯料間的摩擦力，優(yōu)勢(shì)在于有較高精度，并且可以起到矯直材料的功效。 方案三：液壓送料裝置: 液壓傳動(dòng)是用液體作為工作介質(zhì)，利用液體的壓力能來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和力的傳遞的一種傳動(dòng)方式。包括了承料部分，預(yù)料部分和實(shí)時(shí)送料部分，通常用于板料折彎?rùn)C(jī)中。 方案分析比較：機(jī)械送料形式依靠凸輪、間歇機(jī)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)步進(jìn)；通過(guò)步進(jìn)電機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)；氣動(dòng)送料裝置以壓縮空氣為動(dòng)力推動(dòng)活動(dòng)夾緊缸使其前后移動(dòng)完成間歇送料；而液壓送料裝置雖然夾緊力更大，但是速度相對(duì)太慢。氣動(dòng)送料裝置優(yōu)勢(shì)在于靈敏輕便、通用性強(qiáng)且送料步距精度較高、穩(wěn)定可靠、一致性好。 綜上所述，氣動(dòng)送料裝置更加適合本課題的設(shè)計(jì)，因此選用方案一較合適。 4 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容 4.1 基本內(nèi)容 在機(jī)械加工中心排屑系統(tǒng)中鉸鏈板是不可缺少的重要零件。由于加工中心機(jī)床設(shè)備規(guī)格較多，導(dǎo)致鉸鏈板品種增多。為了加工不同規(guī)格鉸鏈板，必須設(shè)計(jì)一套組合式級(jí)進(jìn)模以及機(jī)械與氣動(dòng)控制系統(tǒng)。整個(gè)鉸鏈板成型系統(tǒng)由放料架，校直機(jī)構(gòu)，導(dǎo)料機(jī)構(gòu)，氣動(dòng)送料機(jī)構(gòu)，級(jí)進(jìn)模具以及電氣控制器等組成。根據(jù)鉸鏈板加工工藝，必需對(duì)鉸鏈板成型送料系統(tǒng)作設(shè)計(jì)。 4.2 重點(diǎn)內(nèi)容 對(duì)鉸鏈板成型送料系統(tǒng)中的放料架，校直裝置，導(dǎo)料裝置以及電氣控制裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)作理論上受力分析與計(jì)算。 4.3 難點(diǎn)內(nèi)容 在設(shè)計(jì)整個(gè)送料系統(tǒng)的時(shí)候，要同時(shí)保證以下要求： （1） 料帶卷盤安置在放料架上，在放料轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)卷盤轉(zhuǎn)動(dòng)必須平穩(wěn)與輕松。 （2）校直裝置在校直鋼帶時(shí)能帶動(dòng)在放料架上鋼帶卷盤轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)已校直鋼帶必須平直，不允許有扭曲現(xiàn)象。 （3）氣動(dòng)送料裝置在送料過(guò)程中，當(dāng)送料裝置中兩個(gè)壓料機(jī)構(gòu)同時(shí)瞬間放松時(shí)，導(dǎo)料裝置必須確保鋼帶不能后移，這樣能使模具中導(dǎo)正銷正確定位料帶。 （4）校直裝置與導(dǎo)料裝置之間應(yīng)有一定距離，中間有一個(gè)控制裝置，它控制校直裝置的電機(jī)運(yùn)行，確保氣動(dòng)送料裝置正常送料。 （5）為了確保鉸鏈板成形質(zhì)量，送料系統(tǒng)控制程序與級(jí)進(jìn)模動(dòng)作必須同步。 5 工作進(jìn)度安排 對(duì)鉸鏈板成型送料系統(tǒng)中的放料架，校直機(jī)構(gòu)，導(dǎo)料機(jī)構(gòu)以及電氣控制裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)作理論上分析與計(jì)算。為了確保鉸鏈板成形的質(zhì)量，必需對(duì)整個(gè)送料過(guò)程進(jìn)行理論分析與計(jì)算 。 第一階段(1月6日—3月9日) 調(diào)研, 確定設(shè)計(jì)方案，完成開(kāi)題報(bào)告。 第二階段(3月10日—5月4 日) 對(duì)鉸鏈板成型送料系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)作 理論上分析與計(jì)算。 (5月5日—6月1日) 編寫論文。 第三階段 (6月2 日—6月8日) 指導(dǎo)老師和評(píng)閱老師審閱論文。 (6月9日—6月13日) 畢業(yè)答辯，上傳并提交最終修改的畢業(yè)設(shè)計(jì)全部資料（電子版和紙質(zhì)版）及光盤。 6 參考資料 [1] 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