壓力機生產(chǎn)線梁式傳送機構(gòu)的設(shè)計

壓力機生產(chǎn)線梁式傳送機構(gòu)的設(shè)計,壓力機,生產(chǎn)線,傳送,機構(gòu),設(shè)計 本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 題目：壓力機生產(chǎn)線梁式傳動機構(gòu)的設(shè)計   壓力機生產(chǎn)線梁式傳送機構(gòu)設(shè)計 摘 要 針對目前國內(nèi)舊沖壓生產(chǎn)線多為手工完成上、下料操作，介紹了一種新型的壓力機省察縣梁式傳送機構(gòu)，并闡述了該機構(gòu)的工作原理及結(jié)構(gòu)特點。用此梁式傳送機構(gòu)組成的多機連線自動搬運生產(chǎn)線，抓取和放置工件的工作節(jié)拍高達15次/min，送料精度可達±1.5mm，可實現(xiàn)大型壓力機間的上、下料自動化生產(chǎn)，為減輕工人的勞動強度，滿足產(chǎn)品的生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，提供了設(shè)備保障。 關(guān)鍵字：沖壓線；移動小車；軌道；梁式傳送機構(gòu) Design of connection beam between press lines Abstract As the loading and unloading processes in the current domestic press lines are mainly operated by manual control, a new automatic conveyer delivery mechanism with connection beam for the press machine was introduced, and its operating principle and structural features were analyzed. The automatic portage production line which comprised by this mechanism has a high-frequency in grabbing and laying which could reach 15 time per minute and a high-accuracy in feeding which could reach ±1.5mm. This mechanism can automate the loading and unloading processes in the heavy press machine. This innovation could reduce the labor intensity of workers and meet the requirement of production. Keywords: press line; shuttle car; track; conveyer delivery mechanism with connection beam 常用符號表 Km 載荷系數(shù) D 分度圓直徑 M 齒輪模數(shù) KHβbe 軸承系數(shù) 彎曲疲勞壽命系數(shù) T 轉(zhuǎn)矩 Z 齒數(shù) 目 錄 1 緒論 1 1.1概述 1 1.2沖壓成型技術(shù)的現(xiàn)狀 1 1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 1.4本文主要研究內(nèi)容 2 2 設(shè)計方案 3 2.1加工工件的各參數(shù) 3 2.2壓力機JE31-630A的各技術(shù)參數(shù) 4 2.3方案對比、并確定方案 4 2.3.1該傳送機構(gòu)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 4 2.3.2小車設(shè)計 6 2.3.3吸附式機械手的設(shè)計 6 2.3.4工件參數(shù) 6 2.3.5氣流負(fù)壓吸盤吸附式手部 7 2.3.6機械手與小臂的連接 7 2.3.7小車機架的設(shè)計 7 3 小車旋轉(zhuǎn)部分的設(shè)計 8 3.1水平旋轉(zhuǎn)小臂的設(shè)計 8 3.1.1水平旋轉(zhuǎn)小臂結(jié)構(gòu)設(shè)計 8 3.1.2水平旋轉(zhuǎn)小臂校核 8 3.1.3與旋轉(zhuǎn)吊臂連接的軸套設(shè)計 8 3.2小車旋轉(zhuǎn)部分交流伺服電機和減速機的選型 9 3.2.1小車旋轉(zhuǎn)部分交流伺服電機選型 9 3.2.2減速機選型 10 3.3 小錐齒輪的安裝 10 3.4旋轉(zhuǎn)吊臂的設(shè)計 11 3.5 軸上錐齒輪設(shè)計 11 4 小車的設(shè)計 15 4.1 小車行走部分的設(shè)計 15 4.2小車行走部分的交流伺服電機和減速機的選型 15 4.2.1小車行走部分的交流伺服電機選型 15 4.2.2小車行走部分的減速機的選型 15 4.3小車軌道的設(shè)計 16 4.4 小車轉(zhuǎn)動軸的設(shè)計 17 5 結(jié)論 19 參考文獻 20 致謝 22 畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 23 畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 24 IV 1 緒論 1.1概述 沖壓成型作為一門古老而又年輕的制造技術(shù)，幾乎滲透到國民經(jīng)濟的每一個部門，在許多發(fā)達國家從作為支柱產(chǎn)業(yè)之一的汽車制造業(yè)到農(nóng)業(yè)機械、動力機械、建筑機械、化工機械、精密機械、儀器儀表、醫(yī)療器械、日用五金等等，知道航空航天、軍事兵器各個門類，沖壓制作都占據(jù)著相當(dāng)重要的地位[1]。 1.2沖壓成型技術(shù)的現(xiàn)狀 隨著我國工業(yè)的發(fā)展，沖壓制件類型、工藝的復(fù)雜化以及人性化生產(chǎn)要求，手工送料的沖壓加工生產(chǎn)由于存在著效率、速度、精度、安全等方面的一系列問題，沖壓生產(chǎn)的手工送料已逐步由自動送料機構(gòu)所取代，從而進一步滿足了沖壓生產(chǎn)自動化，大幅度提高生產(chǎn)節(jié)拍、生產(chǎn)質(zhì)量等的要求。 1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前，世界上沖壓成形的大型壓機主要向兩個方向發(fā)展：一是大型多工位壓力機，如美國、日本、德國的汽車公司多采用這類；二是側(cè)重于柔性生產(chǎn)的大型壓力機生產(chǎn)線（配以自動化上下料機械手），其關(guān)鍵沖壓設(shè)備的特點是大噸位、大行程、大臺面、高效率、高精度。由于國內(nèi)自身技術(shù)不夠成熟，又無法全面進口大型多工位壓力機，同時國內(nèi)的舊沖壓生產(chǎn)線又無法完全舍棄，所以多以單機連線的壓力機生產(chǎn)線為主。這種生產(chǎn)線上多以地面穿梭小車配備常規(guī)機械手或機器人作為送料裝置。這種裝置的生產(chǎn)線，上下工位壓力機的機械手取料和上料各需要一次抓取工件和釋放工件，大大降低了壓力機的生產(chǎn)節(jié)拍，最高生產(chǎn)節(jié)拍只有6~9次·分-1，而且機械手安裝在壓力機的前、后壁上，使得壓力機的裝模和換模都很麻煩。 0 1.4本文主要研究內(nèi)容 針對目前國內(nèi)舊沖壓生產(chǎn)線多為手工完成上、下料操作，本課題旨在研究并設(shè)計一壓力機生產(chǎn)線梁式傳送機構(gòu)，以便于組成多機連線自動搬運生產(chǎn)線，抓取和放置工件，實現(xiàn)大型壓力機間的上、下料自動化生產(chǎn)，減輕工人的勞動強度，滿足產(chǎn)品的生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，提供設(shè)備保障。 0 2 設(shè)計方案 2.1加工工件的各參數(shù) 所選加工工件汽車頂蓋的主要參數(shù)，如表2.1所示： 表2.1 汽車頂蓋的主要參數(shù) 參數(shù) 值 材料 結(jié)構(gòu)鋼ST16 材料厚度 0.7mm 外觀形狀 薄板梯形 化學(xué)性能 具有良好的耐蝕性、耐熱性、低溫強度和機械特性以及良好的加工性能和可焊性 材料的尺寸范圍 1500mm×1200mm 最大重力 10kg 從鋼板材料到汽車頂蓋的沖壓成形工藝過程通常為：拉延，修邊沖孔，整形。如圖2.1所示。 圖2.1 汽車頂蓋沖壓工藝圖 3 2.2壓力機JE31-630A的各技術(shù)參數(shù) 濟南第二機床廠生產(chǎn)的閉式單點單動壓力機JE31-630A型機械壓力機的技術(shù)參數(shù)，如表2.2所示： 表2.2 JE31-630A壓力機的技術(shù)參數(shù) 公稱力行程 公稱力 滑塊行 程長度 滑塊行 程次數(shù) 最大裝 模高度 導(dǎo)軌間距離（左右） 13mm 6300kN 400mm 15次·min-1 700mm 1500mm 滑塊形式 打料桿行程 滑塊底面尺寸(前后×左右)mm 壓力機地面以上高度 壓力機外形尺寸(前后×左右)mm 壓力機整機重量 剛性 90mm 1400×1680 7480mm 3930×3015 96700kg 汽車頂蓋沖壓成形自動上下料系統(tǒng)的基本要求,概括來講就是要以一定的節(jié)拍將原料準(zhǔn)確輸送到模具沖壓拉伸工位,沖壓拉伸成形完成后快速將制成品輸送到下一個機床加工工位,具體要求包括如下幾個方面: (1) 要能夠準(zhǔn)確無誤實現(xiàn)對汽車頂蓋沖壓成形的自動上下料； (2) 該上下料系統(tǒng)要實現(xiàn)節(jié)拍為15次/分鐘； (3) 各運動部件應(yīng)傳動平穩(wěn),無沖擊,無噪音,傳動可靠性好,各部分結(jié)構(gòu)要合理； (4) 根據(jù)具體情況,盡量在不改變工廠原來機床以及輸送設(shè)備擺放的情況下,能夠順利安裝該自動上下料,降低成本； (5) 為保證生產(chǎn)效率,該上下料系統(tǒng)中的機械手吸起工件的時間T不高于1s； (6) 控制時,應(yīng)設(shè)有自動和手動兩種工作方式,在自動方式下還應(yīng)盡量設(shè)置有點動,手動方式下各個部件要能夠單獨運行,便于提高效率和故障的排除與修理； (7) 各部件工作時應(yīng)該設(shè)置指示燈,便于監(jiān)視各部件的運動狀態(tài)； (8) 在滿足以上條件的情況下，應(yīng)該盡量使操作簡單、外型美觀以及成本安全、環(huán)保等眾多方面的考慮。 2.3方案對比、并確定方案 2.3.1該傳送機構(gòu)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 為了便于實現(xiàn)上下料系統(tǒng)的自動化,該機構(gòu)系統(tǒng)能夠配合壓力機的工作節(jié)拍，將工件逐片準(zhǔn)確地放入和取出沖壓模具的中心。根據(jù)工業(yè)機器人的設(shè)計方法，汽車頂蓋沖壓成形自動上下料系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)由機身，臂部，腕部，手部組成。各組成部分都安裝在由方管焊接而成的連接梁軌道架上[2]。該機構(gòu)采用圓柱坐標(biāo)型機器人，其擁有兩個自由度。如圖2.2所示。 (a) 小車在上工位壓力機上抓取工件 (b) 小車向下工位壓力機放置工件 圖2.2 壓力機間上、下料裝置的方案圖 各部分結(jié)構(gòu)和任務(wù)簡述如下: (1) 機身作為行走機構(gòu)，完成在上料架連接軌道上的X方向移動。為實現(xiàn)在導(dǎo)軌上的移動，可以直接采用齒輪齒條傳動或鏈條傳動?？紤]控制方便，可采用在上料架上安裝導(dǎo)軌，采用小車來實現(xiàn)，其驅(qū)動方式選用電機，經(jīng)過減速機構(gòu)來實現(xiàn)。這種裝置不但能精確的完成送料任務(wù)，速度可調(diào)，通用性高。 (2) 臂部采用回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)，完成繞Z方向的轉(zhuǎn)動。采用“L”型結(jié)構(gòu)，來滿足尺寸結(jié)構(gòu)上的需要，而且應(yīng)具有足夠的承載能力和剛度，以及良好的導(dǎo)向性。其驅(qū)動方式選用電機驅(qū)動[3]。設(shè)計中的伺服電機控制系統(tǒng)采用接近開關(guān)和編碼器來實現(xiàn)移動。 (3) 腕部由于要始終保持X方向上的水平，所以腕部和臂部結(jié)合為一體。 (4) 根據(jù)與物件接觸的形式不同，手部可分為機械鉗爪式手部結(jié)構(gòu)和吸附式手部結(jié)構(gòu)?？紤]到工件為沖壓鋼板，體積大不易抓取，所以采取吸附式中的真空式吸手部，即吸盤式。吸盤式上下板料機械手是一個簡單的封閉式結(jié)構(gòu), 共由兩個自由度組成, 通過機械手的上下運動和旋轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)上下料過程, 具有結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、性能可靠和價格低廉等特點[4]。真空吸盤是機械手的一個重要部件,其總體布局直接影響著被吸工件的穩(wěn)定性和操作過程中的安全性。吸盤內(nèi)腔負(fù)壓產(chǎn)生的方法有三種:擠壓排氣式, 真空泵排氣式和氣流負(fù)壓式。 本設(shè)計中機械手的手部結(jié)構(gòu)采用真空吸盤組來實現(xiàn),靠真空發(fā)生器形成真空,設(shè)計時需考慮工件的體積與重量,應(yīng)該避免真空量不足,避免效果不佳而產(chǎn)生危險,雖然工件較輕,但也應(yīng)該制定防止脫落的措施,及安全管理工作。 2.3.2小車設(shè)計 壓力機生產(chǎn)線梁式傳送機構(gòu)的總體方案已經(jīng)確定，針對之前方案選擇中存在的問題進行了優(yōu)化。其中包括，傳送機構(gòu)機器人行走的方式，即小車在架空軌道上的運動方式，考慮到運動的可靠性、可控制性，最終小車的行走部分動力由電機提供，依次經(jīng)過減速機、主動前輪軸最后傳到小車主動輪。小車旋轉(zhuǎn)臂部分旋轉(zhuǎn)動力也由電機提供，依次經(jīng)過減速機、錐齒輪、旋轉(zhuǎn)吊臂最后傳到水平旋轉(zhuǎn)小臂上，小車的傳動方案如圖2.3所示。 1.車輪 2.帶減速機的電機 3.錐齒輪 4.電機 5.雙軸輸出減速機 6.驅(qū)動輪軸 7.從動輪軸 圖2.3 小車傳動方案 2.3.3吸附式機械手的設(shè)計 根據(jù)查閱相關(guān)資料，首先根據(jù)所夾持的工件參數(shù)，確定所要達到的夾緊力，為滿足其要求，確定了吸附式機械的類型以及各個參數(shù)，選取第一汽車制造廠車身分廠的氣流負(fù)壓吸盤吸附式機械手，而且其一個完全能夠到達所要求的夾緊力。由此開始具體確定了機械手各零件尺寸，以及它與水平旋轉(zhuǎn)小臂的連接方式。 2.3.4工件參數(shù) 汽車頂蓋的主要參數(shù)：材料厚度，0.7mm；外觀形狀，薄板梯形；材料的尺寸范圍，1500mm×1200mm；最大重力，10kg。 針對所加工的零件類型屬于輕小片狀零件、光滑薄板材料，所以采用負(fù)壓吸盤吸材。 2.3.5氣流負(fù)壓吸盤吸附式手部 設(shè)計制造及使用單位：第一汽車制造廠車身分廠。其基本參數(shù)為：吸力，30公斤力。 2.3.6機械手與小臂的連接 采用氣流負(fù)壓吸盤吸附式機械手與工字鋼末端的連接方式選擇，依據(jù)生產(chǎn)需要，滿足不同工件的生產(chǎn)最終選擇，選取螺母組連接方式，以達到機械手位置可調(diào)節(jié)。 2.3.7小車機架的設(shè)計 小車車架采用8號槽鋼和鋼板焊接，選用型材焊接車架比鑄造等其它方法制造車架的優(yōu)點有以下3個方面[5]： (1) 強度高、重量輕。型材比鑄造車體的強度要高出很多倍，當(dāng)承受的載荷和條件相同時，用鋼型材支撐的機構(gòu)自重較輕，所需截面較小，運輸和架設(shè)比較方便。 (2) 鋼型材具有良好的塑性。在一般情況下，不會因偶然超載或局部超載，造成突然斷裂破壞，而是事先出現(xiàn)較大的變形預(yù)兆，以利人們采取補救措施。鋼型材還具有良好的韌性，使得結(jié)構(gòu)對經(jīng)常作用在機械上的動載荷的適應(yīng)性強，為金屬結(jié)構(gòu)的安全使用提供了可靠保證。 (3) 制造方便。小車架采用型材焊接，可以將型材運至現(xiàn)場拼接，故制造簡便，施工周期短，效率高。 3 小車旋轉(zhuǎn)部分的設(shè)計 3.1水平旋轉(zhuǎn)小臂的設(shè)計 接下來根據(jù)壓力機上下模的大小和車間壓力機生產(chǎn)線中各壓力機之間的間距尺寸（如圖3.1所示），確定水平旋轉(zhuǎn)小臂的整體尺寸，根據(jù)所受彎矩選擇其結(jié)構(gòu)形式為工字鋼。在水平旋轉(zhuǎn)小臂與旋轉(zhuǎn)吊臂連接方式中，選擇螺母固定。 圖3.1 壓力機生產(chǎn)線的現(xiàn)場布置 3.1.1水平旋轉(zhuǎn)小臂結(jié)構(gòu)設(shè)計 由于機械手完成水平工作，所以采取Ⅱ的機械手與手臂連接方式?？紤]到壓力機外形尺寸為3930mm×3015mm，及加工工件外形1500mm×1200mm。選取小臂的長度為1000mm。根據(jù)加工工件的最大重力10kg，選取工字梁的規(guī)格為25mm×25mm×5mm。 3.1.2水平旋轉(zhuǎn)小臂校核 旋轉(zhuǎn)吊臂的結(jié)構(gòu)形式為軸，根據(jù)軸的基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算，最終完成了，軸上各軸肩、軸徑，以及上面軸承、錐齒的設(shè)計計算。根據(jù)所要的功率和轉(zhuǎn)速，查取相關(guān)手冊，得到了驅(qū)動電機的型號及它的安裝方式。 3.1.3與旋轉(zhuǎn)吊臂連接的軸套設(shè)計 由于旋轉(zhuǎn)吊臂的結(jié)構(gòu)形式為軸結(jié)構(gòu)，而且傳功由旋轉(zhuǎn)吊臂直接傳給水平旋轉(zhuǎn)小臂，所以之間直接采用軸套連接，由鍵進行之間的周向約束。根據(jù)工字梁的結(jié)構(gòu)和其所受載荷的情況，取軸套厚度為15mm，長為85mm。 8 3.2小車旋轉(zhuǎn)部分交流伺服電機和減速機的選型 3.2.1小車旋轉(zhuǎn)部分交流伺服電機選型 在各電機的選型時，要考慮所要達到的功率和轉(zhuǎn)速，必須選取合適的電機。并且針對各個傳動方式的不同，及電機到輸出軸的轉(zhuǎn)速比，選取相應(yīng)的減速機，選取過程要考慮到傳動鏈和傳動的效率以及輸出輸入的方式等各因素[6]。 由于小車旋轉(zhuǎn)部分連著機械手要求能夠精確定位，速度可調(diào)，所以小車旋轉(zhuǎn)部分電機選取杭州德伺麥斯科技有限公司所生產(chǎn)的130系列交流伺服電機，如圖3.2所示。通過計算小車旋轉(zhuǎn)所需功率和旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)所需功率，選取旋轉(zhuǎn)部分電機型號為130L0.6M6N，其結(jié)構(gòu)尺寸如圖3.3所示。130L0.6M6N交流伺服電機的各參數(shù)如下：電機功率 1000W；額定轉(zhuǎn)速 2000r/min；額定力矩 6N?m。 圖3.2 130系列交流伺服電機的外形結(jié)構(gòu) 圖3.3 130系列交流伺服電機的結(jié)構(gòu)尺寸 3.2.2減速機選型 為了縮短傳動鏈，提高傳動效率，小車旋轉(zhuǎn)部分的減速機選用選取上海璽創(chuàng)精密機械有限公司所生產(chǎn)的TF系列伺服減速機，減速機型號為TF-90-20-P2-K1，如圖3.4所示[7]。TF-90-20-P2-K1圓柱齒輪行星減速機的各參數(shù)為：減速比 20；背隙P2為標(biāo)準(zhǔn)背隙；輸出軸形式K1為光孔；額定輸入轉(zhuǎn)速3500r/min。 圖3.4 TF-90-20-P2-K1圓柱齒輪行星減速機 3.3 小錐齒輪的安裝 根據(jù)減速機的輸出軸徑，由相關(guān)普通平鍵的型式和尺寸表14-26查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為，同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為。 根據(jù)減速機的輸出軸徑，參考文獻機械設(shè)計[8]小錐齒輪在軸向的固定選取軸端擋圈，其螺釘緊固軸端擋圈為B28。并且上面的螺釘選取M5×12（GB/T 819.1-2000）。 3.4旋轉(zhuǎn)吊臂的設(shè)計 旋轉(zhuǎn)吊臂主要完成回轉(zhuǎn)運動，通過電機帶動，經(jīng)過錐齒輪傳動來實現(xiàn)[9]。 3.5 軸上錐齒輪設(shè)計 由于該旋轉(zhuǎn)吊臂的運動方式是繞著豎直方向的轉(zhuǎn)動，故采用標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪， 已知130L0.6M6N交流伺服電機的各參數(shù)如下：電機功率1000W；額定轉(zhuǎn)速2000r/min；額定力矩6N?m。TF-90-20-P2-K1圓柱齒輪行星減速機的各參數(shù)為：減速比20；額定輸入轉(zhuǎn)速3500r/min。則小齒輪的轉(zhuǎn)速200r/min，齒數(shù)比u=3.1，工作壽命15年（設(shè)每年工作300天），兩班制。記小齒輪為齒輪1,大齒輪為齒輪2。 以下根據(jù)參考文獻機械設(shè)計進行齒輪設(shè)計： (1) 選定齒輪類型、精度等級材料及齒數(shù) 1) 根據(jù)旋轉(zhuǎn)吊臂要實現(xiàn)的移動，選用直齒圓錐齒輪傳動。 2) 該機構(gòu)為一般工作機器，故選取7級精度。 3) 材料選擇。查表得選擇小齒輪的材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪的材料均為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，兩者材料硬度差為40HBS。 4) 選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，取。 (2) 按齒面接觸強度設(shè)計 由設(shè)計計算公式進行試算[10]，即 (3.1) 1） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 a) 試選載荷系數(shù) 。 b) 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩，由式(3.2)得 N?mm (3.2) c) 選取錐齒輪傳動的齒寬系數(shù)。 d) 由表查得材料的彈性影響系數(shù)為MPa。 e) 由圖按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限。 f) 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，由式(3.3)及式(3.4)得 (3.3) (3.4) g) 由圖取接觸疲勞壽命系數(shù)，。 h) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力。 取失效概率1%，安全系數(shù)S=1，由式(3.5)得 (3.5) 2） 計算 a) 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值，由式(3.1)得 b) 計算圓周速度v，由式(3.6)得 (3.6) c) 計算錐距R和齒寬B，由式(3.7)及式(3.8)得 (3.7) (3.8) d) 由式(3.9)計算模數(shù)m和由式(3.10)齒寬與齒高之比。 (3.9) (3.10) e) 計算載荷系數(shù)K。 根據(jù)，7級精度，由圖查的動載系數(shù)；直齒圓錐齒輪，；由表查得使用系數(shù)KA=1;由表用插值法查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時[11]，。由，，查圖得。 故由式(3.11)得載荷系數(shù) 。 (3.11) f) 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑。由式(3.12)得 。 (3.12) g) 計算模數(shù)m，由式(3.13)得 (3.13) (3) 按齒根彎曲強度設(shè)計。 (3.14) 1) 確定計算參數(shù) a) 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞極限；大齒輪的彎曲疲勞極限； b) 由圖取彎曲疲勞壽命系數(shù)，; c) 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力[12]。 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式(3.15)得 (3.15) d) 查表得軸承系數(shù)KHβbe=1.25， 則;。 計算載荷系數(shù)，由式(3.16)得 (3.16) e) 查取齒形系數(shù)。由表查得；。 f) 查取應(yīng)力矯正系數(shù)。由表查得；。 g) 計算大、小齒輪的并加以比較，由式(3.17)得 (3.17) 比較得，大齒輪的數(shù)值較大。 2) 設(shè)計計算，由式(3.14)得 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)小于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)[13]，可取彎曲強度算得的模數(shù)3.87并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=4.0mm,按接觸強度算得的分度圓直徑d1=51.565mm。算出小齒輪的齒數(shù)： 則取，則大齒輪齒數(shù),取。 這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。 (4) 幾何尺寸計算 圖3.5 軸的結(jié)構(gòu)與裝配 6 4 小車的設(shè)計 4.1 小車行走部分的設(shè)計 移動小車的各部件的選型及結(jié)構(gòu)設(shè)計。小車驅(qū)動輪的輪軸根據(jù)所選減速機為孔輸出，為了安裝方便將其設(shè)計成兩個半軸，為了簡化結(jié)構(gòu)，小車被動輪的輪軸設(shè)計成一根通軸[14]。小車驅(qū)動輪和被動輪根據(jù)架空軌道的結(jié)構(gòu)形式，踏面設(shè)計成V型。為了防止機械臂旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的力將小車傾覆，小車與軌道間必須設(shè)有約束裝置，約束裝置主要由約束輪軸承和帶有法蘭盤的約束輪軸等組成；為了減輕重 量，節(jié)省材料，小車旋轉(zhuǎn)機械臂設(shè)計成變截面工字梁[15]，工字梁的小端焊接一塊開有若干個孔和槽的氣缸布置板，這些孔和槽可根據(jù)生產(chǎn)需要來調(diào)節(jié)氣缸位置，以滿足不同工件的生產(chǎn)；氣缸活塞桿的端部裝有吸盤，當(dāng)要吸取工件時，帶吸盤的氣缸伸出，吸盤便可接觸到工件，將工件吸起；小車旋轉(zhuǎn)部分的小錐齒輪直接安裝在減速機輸出軸上，這樣不但結(jié)構(gòu)簡單，而且還使得小車的結(jié)構(gòu)尺寸減小。小車車架采用槽鋼和鋼板焊接。 4.2小車行走部分的交流伺服電機和減速機的選型 4.2.1小車行走部分的交流伺服電機選型 同小車旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)吊臂驅(qū)動處的電機選型一樣，由于移動小車要求能夠精確定位，速度可調(diào)，所以小車行走部分的電機也選取杭州德伺麥斯科技有限公司所生產(chǎn)的130系列交流伺服電機[16]。 通過計算小車行走所需功率，選取行走部分電機型號為130L1M9.6N。130L1M9.6N交流伺服電機的各參數(shù)如下：電機功率 1000W；額定轉(zhuǎn)速 2000r/min；額定力矩 9.6N?m。 4.2.2小車行走部分的減速機的選型 為了縮短傳動鏈，提高傳動效率，小車行走部分減速機選擇河北喬鑫減速機廠生產(chǎn)的MNRV系列同軸式蝸輪蝸桿減速機，該減速機為軸輸入和孔輸出,減速機型號為MNRV075，其結(jié)構(gòu)形式如圖4.1所示。MNRV075同軸式蝸輪蝸桿減速機的各參數(shù)為：輸入轉(zhuǎn)速 1400r/min；輸出轉(zhuǎn)速范圍 70r/min；額定功率 1KW；減速比 20。其與130系列交流伺服電機的連接方式如圖4.2所示。 0 圖4.1 MNRV075同軸式蝸輪蝸桿減速機 圖4.2 MNRV075減速機與交流伺服電機的連接方式 4.3小車軌道的設(shè)計 架空軌道不但要能承受移動小車和工件的重量，還要能夠使小車在兩臺壓力機之間直線行走，所以架空軌道采用矩形鋼管和等邊角鋼焊接。這種采用型材焊接的軌道，不僅結(jié)構(gòu)簡單、承載能力強，而且經(jīng)濟實用。為了很好的利用廠房空間，軌道的側(cè)壁焊有吊耳，并借助吊桿固定在廠房的頂梁上[17]。根據(jù)小車的自重300kg和吊重400kg，選取矩形鋼管的規(guī)格為110mm×110mm×9mm，等邊角鋼的規(guī)格為36mm×36mm×5mm。架空軌道的結(jié)構(gòu)形式，如圖4.3所示。 1.吊桿 2.吊耳 3.螺母 4.矩形鋼管 5.等邊角鋼 圖4.3 架空軌道的形式 4.4 小車轉(zhuǎn)動軸的設(shè)計 (1) 求軸上的功率PI、轉(zhuǎn)速nI和轉(zhuǎn)矩TI 若取每級齒輪傳動的效率η=0.97，則 依據(jù)減速機的額定輸出轉(zhuǎn)速范圍7015r/min，以及壓力機工作節(jié)拍為15r/min，則小車行走部分的轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)速， 則計算轉(zhuǎn)矩，由式(4.1)得 (4.1) (2) 初步確定軸的最小直徑 先按軸的扭轉(zhuǎn)強度條件設(shè)計軸的最小直徑[18]。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表得，，于是得：。 軸的最小直徑是連接MNRV075同軸式蝸輪蝸桿減速機輸出孔處軸的直徑。所以同時可確定MNRV075同軸式蝸輪蝸桿減速機輸出孔的直徑值。 (3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1) 擬定軸上零件的裝配方案 裝配方案如圖4.4所示。 圖4.4 軸的結(jié)構(gòu)與裝配 1. 架空軌道梁 2.止推環(huán) 3.軸套 4.軸承蓋 5.軸端擋圈 6.軸承 7.小車約束輪 8.小車約束輪軸 9.小車機架 圖4.5 約束裝置的結(jié)構(gòu) 2 5 結(jié)論 本課題所設(shè)計壓力機間連接梁傳輸裝置，行走和旋轉(zhuǎn)部分動力都由伺服電機提供，很容易運用電子技術(shù)來實現(xiàn)速度可調(diào)，定位（啟動和停止）準(zhǔn)確。在結(jié)構(gòu)上軌道和車架采用鋼型材焊接，質(zhì)量輕，承載能力強，制造簡單方便，并且抓取工件的機械臂布置在小車上，使得沖壓線上的壓力機裝模和換模方便、簡單。 0 參考文獻 [1] 南雷英，戚春曉，孫友松．沖壓生產(chǎn)自動送料技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展概況［J］．鍛壓裝備與制造技術(shù)，2006，41（2）：18-21. [2] 樊紅梅，孫宇，李林．伺服電機直接驅(qū)動的壓力機控制系統(tǒng)研究［J］．鍛壓技術(shù)，2007，32（4）：113-138. [3] 師后龍,何光軍，鹿新建，王蘋.曲柄壓力機的傳動系統(tǒng)及發(fā)展趨勢[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué).2010，5（7）：18-21 [4] 趙婷婷，賈明全，王浩.開關(guān)磁阻電機驅(qū)動螺旋壓力機能量系統(tǒng)設(shè)計[J].鍛壓技術(shù)，2009，34（3）：112-115. [5] 姚文欽.轎車車身沖壓線機器人物流機械系統(tǒng)及關(guān)鍵設(shè)備的研究[D].上海：上海大學(xué)，2009. [6] 趙升噸，鄒軍，王軍.交流伺服電動機在塑性加工設(shè)備中的推廣應(yīng)用勢在必行[J].伺服控制，2006，12（2）：26-30. [7] 王京.快速橫桿式自動化輸送系統(tǒng)的應(yīng)用研究與實踐[J].制造業(yè)自動化，2010，32（5）：139-142. [8] 趙建明，趙升噸，尚萬峰.電機調(diào)速與伺服驅(qū)動技術(shù)在壓力機行業(yè)中的應(yīng)用[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2007，（6）：10-14. [9] 蘇敏，王隆太.幾種伺服壓力機傳動結(jié)構(gòu)方案的分析與比較[J].揚州大學(xué).2008，3(3)：12-13 [10] 阮衛(wèi)平，胡建國，孫友松.伺服機械壓力機傳動方案分析[J].鍛壓技術(shù).2010，4(5)：15-17 [11] 趙升噸，王軍，何予鵬，等.機械壓力機節(jié)能型氣壓式制動方式設(shè)計理論[J].機械工程學(xué)報，2007，43（9）：16-20. [12] 方雅，孫友松，胡建國，等.基于MATLAB的伺服機械壓力機傳動機構(gòu)運動學(xué)/動力學(xué)仿真研究[J].伺服控制，2012，15（3）：124-132 [13] 李建.六連桿機械壓力機傳動機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[J].設(shè)計與計算.2011，3（6）：10-12 [14] 李文斌，王玲軍，南慶季.多工序沖壓生產(chǎn)線的自動化[J].鍛壓設(shè)備與制造技術(shù)，2006，41（4）：26-28. [15] 何彥忠，黃建民，王明柱，仲君.雙點肘桿壓力機構(gòu)型研究及主傳動機構(gòu)仿真分析[D].蘇州揚力集團精密機床研究所.2013，2（3）：11-13 0 [16] Bo Scensson, Fredrik Danielsson, Bengt Lennartson. An efficient algorithm for press line optimisatiom. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2013，5(5)：12-15 [17] Anonymous. Wittmann Battenfeld Revamps And Expands Press Lines. Planstics Technology. 2008，6（2）：112-115 [18] Kerim Cetinkaya. Design and application an integrated element selection model for press auromation line. Materials and Design. 2005，7（4）：76-79 21 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計是在姚慧老師的耐心指導(dǎo)下完成的。姚慧老師豐富的專業(yè)知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實無華、平易近人的人格魅力對學(xué)生影響深遠。本次畢業(yè)設(shè)計從選題到完成，一步一步都是在姚慧老師的教導(dǎo)下完成的，傾注了姚慧老師大量的心血。在此，謹(jǐn)向姚慧老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！ 感謝四年來學(xué)院對我的培養(yǎng)以及各位專業(yè)老師對我的指導(dǎo)。正是由于他們的栽培，我才能夠系統(tǒng)全面地掌握機械設(shè)計的基礎(chǔ)理論知識，順利完成各項實踐環(huán)節(jié)，從而形成了一定的專業(yè)素養(yǎng)和扎實的專業(yè)技能。這些都是我能夠完成本次畢業(yè)設(shè)計的有力保障。 最后我還要感謝培養(yǎng)我長大的含辛茹苦的父母，感謝他們的養(yǎng)育之恩，感謝們多年來對我的學(xué)業(yè)的大力支持。 0 0 畢業(yè)設(shè)計（論文）中期報告 題目：壓力機生產(chǎn)線梁式傳送機構(gòu)的設(shè)計 1.設(shè)計（論文）進展?fàn)顩r 本設(shè)計已經(jīng)完成以下內(nèi)容： 1.1對于在開題答辯中，老師對我的總設(shè)計，開題報告中提出的相關(guān)問題，我修改了部分設(shè)計，并通過了指導(dǎo)老師的檢查；完善了開題報告的內(nèi)容和格式。 1.2 根據(jù)結(jié)構(gòu)布置的相關(guān)規(guī)定、規(guī)范和原則，完成了機械結(jié)構(gòu)和傳動系統(tǒng)的方案布置，完成了總設(shè)計圖。 1.2.1該傳送機構(gòu)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 為了便于實現(xiàn)上下料系統(tǒng)的自動化,該機構(gòu)系統(tǒng)能夠配合壓力機的工作節(jié)拍，將工件逐片準(zhǔn)確地放入和取出沖壓模具的中心。根據(jù)工業(yè)機器人的設(shè)計方法，汽車頂蓋沖壓成形自動上下料系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)由機身，臂部，腕部，手部組成。各組成部分都安裝在由方管焊接而成的連接梁軌道架上。該機構(gòu)采用圓柱坐標(biāo)型機器人[13]，其擁有兩個自由度。如圖2.2所示。 (a) 小車在上工位壓力機上抓取工件 (b) 小車向下工位壓力機放置工件 圖1.1 壓力機間上、下料裝置的方案圖 1.2.2小車設(shè)計 壓力機生產(chǎn)線梁式傳送機構(gòu)的總體方案已經(jīng)確定，針對之前方案選擇中存在的問題進行了優(yōu)化。其中包括，傳送機構(gòu)機器人行走的方式，即小車在架空軌道上的運動方式，考慮到運動的可靠性、可控制性，最終小車的行走部分動力由電機提供，依次經(jīng)過減速機、主動前輪軸最后傳到小車主動輪。小車旋轉(zhuǎn)臂部分旋轉(zhuǎn)動力也由電機提供，依次經(jīng)過減速機、錐齒輪、旋轉(zhuǎn)吊臂最后傳到水平旋轉(zhuǎn)小臂上，小車的傳動方案如圖1.2所示。 1.車輪 2.帶減速機的電機 3.錐齒輪 4.電機 5.雙軸輸出減速機 6.驅(qū)動輪軸 7.從動輪軸 圖1.2 小車傳動方案 1.2.3該壓力機生產(chǎn)線梁式傳送機構(gòu)的裝配模型如圖 壓力機生產(chǎn)線梁式傳送機構(gòu)三維裝配模型 1.3完成了傳動部分的計算 該設(shè)計是以濟南第二機床廠生產(chǎn)的閉式單點單動壓力機JE31-630A型機械壓力機為改裝原型，其技術(shù)參數(shù)如表1所示： 表1 JE31-630A壓力機的技術(shù)參數(shù) 公稱力行程 公稱力 滑塊行 程長度 滑塊行 程次數(shù) 最大裝 模高度 導(dǎo)軌間距離（左右） 13mm 6300kN 400mm 15次·min-1 700mm 1500mm 滑塊形式 打料桿行程 滑塊底面尺寸(前后×左右)mm 壓力機地面以上高度 壓力機外形尺寸(前后×左右)mm 壓力機整機重量 剛性 90mm 1400×1680 7480mm 3930×3015 96700kg 1.3.1架空軌道的設(shè)計選型方案 根據(jù)小車的自重300kg和吊重400kg，選取矩形鋼管的規(guī)格為110mm*110mm*9mm,等邊角鋼的規(guī)格為50mm*50mm*5mm。 1.3.2小車行走部分的交流伺服電機選型 由于移動小車要求能夠精確定位，速度可調(diào)，所以移動小車旋轉(zhuǎn)部分選取杭州德伺麥斯科技有限公司所生產(chǎn)的130系列交流伺服電機，選取旋轉(zhuǎn)部分點擊型號分別為130L0.6M6N。該交流伺服電機的各參數(shù)如下：電機功率 1000W；額定轉(zhuǎn)速 2000r/min；額定力矩 6N?m。 1.3.3小車旋轉(zhuǎn)部分交流伺服電機選型 同小車旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)吊臂驅(qū)動處的電機選型一樣，由于移動小車要求能夠精確定位，速度可調(diào)，所以小車行走部分的電機也選取杭州德伺麥斯科技有限公司所生產(chǎn)的130系列交流伺服電機。 通過計算小車行走所需功率，選取行走部分電機型號為130L1M9.6N。該交流伺服電機的各參數(shù)如下：電機功率 1000W；額定轉(zhuǎn)速 2000r/min；額定力矩 9.6N?m。 1.3.4小車轉(zhuǎn)動軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1) 求軸上的功率PI、轉(zhuǎn)速nI和轉(zhuǎn)矩TI 若取每級齒輪傳動的效率η=0.97，則 依據(jù)減速機的額定輸出轉(zhuǎn)速范圍7015r/min，以及壓力機工作節(jié)拍為15r/min，則小車行走部分的轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)速，則計算轉(zhuǎn)矩，由式得 2.存在問題及解決措施 存在的問題：在本設(shè)計里設(shè)計了一部分非標(biāo)準(zhǔn)件的選用，雖然之前接觸過，但在綜合考慮結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟等方面還是有所欠缺。我會認(rèn)真的參考資料積極地和同學(xué)討論，向老師請教。還有就是軟件畫圖存在問題不能完全按照設(shè)計計算結(jié)果畫出相一致的圖。 解決措施：繼續(xù)完善設(shè)計方案，從圖中改進，優(yōu)化設(shè)計，以求更加精確。 3.后期工作安排 對行走小車零件德選取進行優(yōu)化改進，改進中期設(shè)計中存在的缺點，比如移動小車的速度的選擇，避免在行走過程當(dāng)中造成不能夠進行精確的定位等等缺陷。 3.1 初步完成行走小車的設(shè)計和外文翻譯；準(zhǔn)備中期檢查報告，并進行中期答辯；（第九周；2014.03.19-2.14.03.23） 3.2 完成傳送機構(gòu)的總體設(shè)計；（第十周；2014.03.24-2014.03.30） 3.3 完成裝配圖及零件圖；（第十周；2014.03.24-2014.03.30） 3.4 撰寫畢業(yè)論文；（第十周；2014.03.24-2014.03.30） 3.5 對論文的計算內(nèi)容進行驗證；（第十一周；2014.03.31-2014.04.06） 3.6 對機構(gòu)合理性進行進一步確認(rèn)；（第十二周；2014.04.07-2014.04.13） 3.7 繪制二維圖，并修改零件圖；（第十三周；2014.04.14-2014.04.20） 3.8 撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書，完成論文，準(zhǔn)備答辯。（第十四周-第十五周；2014.04.21-2014.05.04） 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日