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 學(xué) 號 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 開題依據(jù) 1.1　課題的意義 本課題來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)一套組合式級進(jìn)模以及機(jī)械與氣動控制系統(tǒng)。整個鉸鏈板成型系統(tǒng)由放料架，校直機(jī)構(gòu)，導(dǎo)料機(jī)構(gòu)，氣動送料機(jī)構(gòu)，級進(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)模能不間斷自動高速沖壓,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,盒形及半對稱與不對稱的復(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。同時還能有效減少沖模套數(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化,即自動送料、各工位間的同步和協(xié)調(diào)自動送進(jìn)、完成沖壓的沖件及搭邊與沿邊等廢料的自動出模與卸下等,除原材料(一次) 送料裝置可以使用單獨(dú)驅(qū)動或沖床帶動的通用送料裝置(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)自動送料技術(shù)的現(xiàn)狀 多工位送料系統(tǒng)是一個類似移動臂的裝置，主要作用是把沖壓件從一個工位移到另一個工位。一組模具內(nèi)的每一副模具的沖壓工作都在同一臺壓力機(jī)內(nèi)完成。多工位送料移動桿沿著模區(qū)移動，它們是主要結(jié)構(gòu)件，移動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)械式送料是通過與壓力機(jī)傳動系統(tǒng)的直接聯(lián)接完成沖壓件從一個工位移動到另一個工位。壓力機(jī)橫梁上的動力輸出裝置把能量從壓力機(jī)的頂部輸送到地面，由隨動器驅(qū)動的大型機(jī)械凸輪安裝在送料機(jī)構(gòu)上，旋轉(zhuǎn)凸輪帶動機(jī)械送料動作。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)期壽命就會縮短。 電子伺服送料是用單獨(dú)伺服電動機(jī)驅(qū)動+ 借助齒輪箱和傳動軸，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完成的。其運(yùn)動軌跡由計(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需使用壓力機(jī)的動力輸出裝置；各軸（包括行程長度和時間曲線）可以實(shí)現(xiàn)行程軌跡編程；在無需調(diào)整滑塊的情況下，可以對送料裝置進(jìn)行微動調(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作由機(jī)械系統(tǒng)完成，而另一些動作則由電子系統(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，由于在多工位壓力機(jī)上“一次多件”沖壓工藝的發(fā)展以及人們個性化需求的突出，真空吸盤式傳送裝置得到越來越多的應(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)，幾乎都在向自動送料裝置的方向發(fā)展。PLC控制以及全自動的一套設(shè)備受到越來越多的關(guān)注以及研究。發(fā)展趨勢傾向于更加簡易、自動又能夠穩(wěn)定及精確的進(jìn)行送料。 沖壓生產(chǎn)自動化程度的進(jìn)一步提高，對沖壓生產(chǎn)的送料技術(shù)也提出了越來越高的要求，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)主要朝兩個方向發(fā)展：一是單機(jī)聯(lián)線自動化生產(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、控制和檢測技術(shù)為一體，全自動化、智能化，整個系統(tǒng)只需2~3 人進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)模具更換時，只需輸入需要更換模具的編號，其余工作自動完成，整個換模時間只需5分鐘，換模的同時可以對多工位壓力機(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，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)美國精密鍛壓學(xué)會1990年前后統(tǒng)計(jì)，美國三大汽車公司680條沖壓線中70%為多工位壓力機(jī)，日本為美國建造的35條生產(chǎn)線中69%為多工位壓力機(jī)，日本國內(nèi)250條生產(chǎn)線有32%為多工位壓力機(jī)。 由此可見，大型多工位壓力機(jī)取代單機(jī)聯(lián)線沖壓生產(chǎn)線的來勢迅猛，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)線的自動沖壓線上來完成。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，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)自動化的關(guān)鍵，只有其自動化程度與沖壓設(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)的完全自動化。因此，在發(fā)展沖壓成形設(shè)備的同時，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。 卷料通過放料架開卷進(jìn)入矯直裝置，由傳感器來控制每次送進(jìn)的料長，再通過導(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。 卷料通過放料架開卷進(jìn)入矯直裝置，由電子傳感器來控制每次送進(jìn)的料長，然后直接由送料裝置送進(jìn)級進(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，由于本課題中的材料為卷料，又有精確的送料長度控制要求，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：手動式平面連桿漲芯機(jī)構(gòu) 可采用四連桿機(jī)構(gòu)，通過手動轉(zhuǎn)動螺桿，由于螺母固定在芯軸上，所以螺桿帶動軸套沿滑槽在芯軸上移動，使?jié)q芯桿向上移動。需要人力進(jìn)行，但是從經(jīng)濟(jì)上來說，節(jié)約了成本。 方案二：液壓式漲芯機(jī)構(gòu) 液壓缸推動滑塊左右移動。液壓缸中的活塞移動，推動軸套移動。使用此方案省下了人力，但成本較高。 綜合考慮，選擇方案一手動式平面連桿漲芯輪機(jī)構(gòu)。 3.3 校直裝置方案 方案一：無支撐開放校直式裝置 校直裝置一般裝有,5～9個大直徑的工作輥，其軸端由軸承支撐，一般不帶驅(qū)動裝置。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)簡單，需要大直徑輥軸。由于只有二端支撐，工作時隨著撓度的增大，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：有成對夾送輥且上輥可調(diào)的開放式校直裝置 該校直裝置是在無支撐開放式校直裝置上增加了一對夾料輥。夾料輥由驅(qū)動裝置帶動，因此在整形的過程中，板料在夾料輥和整形輥之間被拉緊，這樣會把板料上大的摺紋拉直。當(dāng)整形輥有空滑時，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)形式近于開放式校直裝置，且?guī)в序?qū)動裝置，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，選用方案二有成對導(dǎo)輥且上輥可調(diào)的開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。 光電傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實(shí)現(xiàn)控制的。光電開關(guān)屬于一種小型的電子設(shè)備，可檢測出其接收到光強(qiáng)的變化。 光電傳感器通常由發(fā)送器、接收器和檢測電路三部分構(gòu)成。通常用于檢測直接導(dǎo)致光亮變化的非電量，如光照度、光強(qiáng)、輻射測溫等；也可用來檢測可轉(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、振動等。 方案二：磁電式傳感器的控制裝置。 磁電式傳感器是通過磁電作用將被測量（如振動、轉(zhuǎn)速、扭矩）轉(zhuǎn)換成電勢信號。其利用導(dǎo)體和磁場發(fā)生相對運(yùn)動而在導(dǎo)體兩端輸出感應(yīng)電勢，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，電路簡單且性能穩(wěn)定，輸出抗阻小。主要用于振動測量。 就以上兩種方案的對比，考慮本設(shè)計(jì)對步進(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：氣動送料裝置。 固定氣缸放松，移動氣缸將來料夾緊，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，移動夾緊缸松開，送料缸返回完成一次送料。如此交替完成步進(jìn)送料動作。 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輥軸定向間歇轉(zhuǎn)動而進(jìn)行間歇送料的，動作為“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: 液壓傳動是用液體作為工作介質(zhì)，利用液體的壓力能來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動和力的傳遞的一種傳動方式。包括了承料部分，預(yù)料部分和實(shí)時送料部分，通常用于板料折彎機(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)；通過步進(jìn)電機(jī)和機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)；氣動送料裝置以壓縮空氣為動力推動活動夾緊缸使其前后移動完成間歇送料；而液壓送料裝置雖然夾緊力更大，但是速度相對太慢。氣動送料裝置優(yōu)勢在于靈敏輕便、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)一套組合式級進(jìn)模以及機(jī)械與氣動控制系統(tǒng)。整個鉸鏈板成型系統(tǒng)由放料架，校直機(jī)構(gòu)，導(dǎo)料機(jī)構(gòu)，氣動送料機(jī)構(gòu)，級進(jìn)模具以及電氣控制器等組成。根據(jù)鉸鏈板加工工藝，必需對鉸鏈板成型送料系統(tǒng)作設(shè)計(jì)。 4.2 重點(diǎn)內(nèi)容 對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)整個送料系統(tǒng)的時候，要同時保證以下要求： （1） 料帶卷盤安置在放料架上，在放料轉(zhuǎn)動時卷盤轉(zhuǎn)動必須平穩(wěn)與輕松。 （2）校直裝置在校直鋼帶時能帶動在放料架上鋼帶卷盤轉(zhuǎn)動，同時已校直鋼帶必須平直，不允許有扭曲現(xiàn)象。 （3）氣動送料裝置在送料過程中，當(dāng)送料裝置中兩個壓料機(jī)構(gòu)同時瞬間放松時，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，中間有一個控制裝置，它控制校直裝置的電機(jī)運(yùn)行，確保氣動送料裝置正常送料。 （5）為了確保鉸鏈板成形質(zhì)量，送料系統(tǒng)控制程序與級進(jìn)模動作必須同步。 5 工作進(jìn)度安排 對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，必需對整個送料過程進(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，完成開題報(bào)告。 第二階段(3月10日—5月4 日) 對鉸鏈板成型送料系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對機(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] 吳萍．沖壓與塑壓設(shè)備．北京：中國人民大學(xué)出版社，2009，08：55~60． [2] 張華．沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)．北京：清華大學(xué)出版社，2009，08：291~312． [3] 同長虹．機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)．北京：科學(xué)出版社，2013，03：343~350． [4] 周家林．材料成型設(shè)備．北京：冶金工業(yè)出版社，2008，04：232~252． [5] 瞿建軍．板料和型材的沖壓與成型技術(shù)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008，05： 258 ~409． [6] 郭傳寶，劉峰，竹本宏．光電傳感器的應(yīng)用．中國井礦鹽．2011，1：42． [7] 周敏，倪俊芳．沖壓機(jī)的氣動送料機(jī)研究．江蘇電器．2008，3：56~58． [8] 黃志昌，劉錦程，周超英．沖床純氣動送料器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)．機(jī)械設(shè)計(jì)與制造．2008,8:137~139． [9] 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