数控自动送料机机械设计【全套CAD图纸+Word说明书】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 编号： 毕业设计 (论文 ) 题 目： 数控自动送料机 设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 要 本次设计是对 数控自动送料机 装置 的 设计 。 在这里 主要包括 :传动系统的 设计 、 装夹部位 系统的 设计 、系统的 设计 这次毕业设计对设计工作的基本技能的训练，提高了分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造了一定条件 。 整机结构主要由电动机产生动力通过联 轴器将需要的动力传递到丝杆上，丝杆带动丝杆螺母，从而带动整机运动，提高劳动生产率和生产自动化水平。更显示其优越性，有着广阔的发展前途。 本论文研究内容： (1) 数控自动送料机 装置 总体结构设计。 (2) 数控自动送料机 装置 工作性能分析。 (3)电动机的选择。 (4) 数控自动送料机 装置 的传动系统、执行部件及机架设计。 (5)对设计零件进行设计计算分析和校核。 (6)绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。 关键词： 数控自动送料机 装置 ， 联轴器 ， 滚珠丝杠 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 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 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘 要 . . 绪论 . 1 题的背景 . 1 题的意义 . 1 课题研究的内容及方法 . 1 要的研究内容 . 1 计要求 . 2 键的技术问题 . 2 2 数控自动送料机装置总体结构设计 . 3 计的要求与数据 . 3 械传动系统图 . 3 3 数控自动送料机 X 方向进给传动设计 . 4 向滚珠丝杆副的选择 . 4 程确定 . 4 定丝杆的等效转速 . 5 计工作台质量及负重 . 5 定丝杆的等效负载 . 5 定丝杆所受的最大动载荷 . 5 度的选择 . 6 择滚珠丝杆型号 . 7 核 . 7 界压缩负荷验证 . 7 界转速验证 . 8 杆拉压振动与扭转振动的固有频率 . 8 机的选择 . 9 机轴的转动惯量 . 9 机扭矩计算 . 10 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 4 数控自动送料机 Y 方向进给传动设计 . 12 珠丝杠计算、选择 . 12 进电机惯性负载的计算 . 14 Y 轴滚导轨副的计算、选择 . 17 5 机架的设计 . 19 机架结构的基本要求 . 19 架的结构 . 20 梁设计 . 21 架的基本尺寸的确定 . 23 子材料的选择确定 . 23 要梁的强度校核 . 24 6 横纵向进给运动控制程序的编制 . 26 制系统硬件的基本组成 . 26 口程序初始化及步进电机控制程序 . 27 线圆弧插补程序设计 . 31 参考文献 . 39 结论 . 40 致谢 . 42 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪论 题的背景 在我国和国外的生产和研究中，自动送料方式有很多种，但是在这些产品中，存在着一些问题。 如日本的 横向 (侧面 )送料，结构复杂，装配、制造、维修困难，价格昂贵，又不适合于我国冲床的纵向送料的要求。 过花键轴伸缩，球头节部件联接机械手齿轮， 由伞齿轮、圆柱齿轮、齿条、凸轮、拨叉、丝杆等一系列传动件使机械手的夹爪作伸缩、升降、夹紧、松开 等与冲床节拍相同的动作来完成送料，另设一套独立驱动可移式输送机，通过隔料机构将工件输送至预定位置，这样一套机构的配置仅局限于日本设备，不能应用于国产冲床。国内有的送料机构由冲床工作台通过连杆弹簧驱动滑块在滑道上水平滑动，将斜道上下来的料，通过隔料机构推到模具中心，并联动打板将冲好的料拨掉，往复运动的一整套机构比较简单， 无输送机构，联动可靠，制造容易。但机械手不能将料提升、夹紧，料道倾斜放置靠料自重滑下，如规格重量变动，则料道上工件下滑速度不一致，易产生叠料，推料机构役有将料夹紧，定位不正，增加废品率，使用 也不安全。 题的意义 本课题主要是 贯穿着各种物料的流动 和储运，物料给料输送机 是机械制造系统的重要组成部分 ， 它将制造系统中的物料（如毛坯、半成品、成品、工夹具等）及时准确地送到指定加工位置、仓库或装卸站。 计。现在要求设计自动送料机构，实现自动送料，消除积累误差，同时可以减少劳动力成本。目前在生产中还是采用手工模式，即是一人看一台机器，人工送料，这种生产模式生产效率很低，既浪费劳动力也会让工人很疲倦，而且人工送料会产生累积误差。 为了解决这些问题，减少生产成本，结合国内外送料机构的特点，采用伺服电机与 送料机构为配合的主要装置。设计了具有推广意义的自动送料机。 课题研究的内容及方法 要的研究内容 在查阅了国内外大量的有关 数控自动送料机 设计理论及相关知识的资料和文献基买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 础上，综合考虑 数控自动送料机 结构特点、具体作业任务特点以及 数控自动送料机 的推广应用，分析确定使用 数控自动送料机 配合生产工序，实现自动化的目的。 为了实现上述目标，本文拟进行的研究内容如下 : 1 根据现场作业的环境要求和 数控自动送料机 本身的结构特点，确定 数控自动送料机整体设计方案。 2 确定 数控自动送料机 的性能参数，对初 步 进行静力学分析，根据实际情况选择电机。 3 从所要功能的实现出发，完成 数控自动送料机 各零部件的结构设计； 4 完成主要零部件强度与刚度校核。 计要求 1 根据所要实现的功能，提出 数控自动送料机 的整体设计方案 ； 2 完成 数控自动送料机 结构的详细设计 ； 3 通过相关设计计算，完成电机选型； 4 完成 数控自动送料机 结构的设计； 绘 制 数控自动送料机 结构总装配图、主要零件图 。 键的技术问题 1 方案选择 2 整体的支撑架设计 3 机构设计 4 强度校核 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 2 数控自动送料机 装置 总 体结构设计 计的要求与数据 在自动化制造系统中 ， 伴随着制造过程的进行 ， 贯穿着各种物料的流动 和储运，物料给料输送机 是机械制造系统的重要组成部分 ， 它将制造系统中的物料（如毛坯、半成品、成品、工夹具等）及时准确地送到指定加工位置、仓库或装卸站。在制造系统中，物料首先输入到 物料流动与储运 系统 中， 然后由物料输送系统送至指定位置。 本课题设计的数控自动送料机具有可实现横纵向进给的工作台和机座组成，工作台面可附加气动夹具与零件、随行夹具进行装夹，与带式传送机、滚筒式输送机等输送装置组成自动化输送系统，对实现制造系统 自动化具有重要意义。 本设计主要完成自动给料机的机架结构、工作台结构设计、横纵向进给机构设计、工作台 运动轨道设计，横纵向进给运动控制程序的编制。 技术参数： 工作台台面尺寸： 1230作台高度： 870料速度： 120距 110 电机功率： 1械传动系统图 开环伺服系统 步进电机驱动 没有检测装置 半闭环伺服系统 交流或直流伺服电机驱动 脉冲编码器 速度反馈 闭环伺服系统 交流或直流伺服电机驱动 位置检测装置 位置反馈 本设计采用开 环步进电机驱动。 、传动初步设计 电动机 联轴器 滚珠丝杠 工作台 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 3 数控自动送料机 X 方向进给传动 设计 表 3支承方式 简图 特点 一端固定一端自由 结构简单，丝杆的压杆的稳定性和临界转速都较低设计时尽量使丝杆受拉伸。这种安装方式的承载能力小，轴向刚度底，仅仅适用于短丝杆 。 一端固定一端游动 需保证螺母与两端支承同轴，故结构较复杂，工艺较困难，丝杆的轴向刚度与两端相同，压杆稳定性和临界转速比同长度的较高，丝杆有膨胀余地，这种安装方式一般用在丝杆较长，转速较高的场合，在受力较大时还得增加角接触球轴承的数量，转速不高时多用更经济的推力球轴承代替角接触球轴承。 两端固 定 只有轴承无间隙，丝杆的轴向刚度为一端固定的四倍。一般情况下，丝杆不会受压，不存在压杆稳定问题，固有频率比一端固定要高。可以预拉伸，预拉伸后可减少丝杆自重的下垂和热膨胀的问题，结构和工艺都比较困难，这种装置适用于对刚度和位移精度要求较高的场合。 向滚珠丝杆副的选择 滚珠丝杆副就是由丝 杆、螺母和滚珠组成的一个机构。他的作用就是把旋转运动转和直线运动进行相互转换。丝杆和螺母之间用滚珠做滚动体，丝杠转动时带动滚珠滚动。 程确定 电机与丝杆通过联轴器连接，故其传动比 i=1, 选择电机 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 转速 g i n ,/1 5 0 0m a xm a x 最大转矩，则丝杠的导程为 121 5 0 0/1 8 0 0 0/ m a xm a x 取 2 确定丝杆的等效转速 基本公式 (/ h 最大进给速度是丝杆的转速 m (1 5 0 012/1 8 0 0 0/m a xm a x h 最小进给速度是丝杆的转速 m (0 8 丝杆的等效转速 m )(/()( 212m i a x m 式中取 21 2 故 m i n )/( 0 0)/()( 212m i a x m 计工作台质量及负重 工作台重量 移动部件重量 定丝杆的等效负载 工作负载是指机床工作时，实际作用在滚珠丝杆上 的轴向压力，他的数值用进给牵引力的实验公式计算。选定导轨为滑动导轨，取摩擦系数为 般取 课题中取 丝杆所受的力为 x 2 1 5 52 2-)2 2(-)2 2( 3a x ）（）（）（0F 其等效载荷按下式计算（式中取 21 ， 12 2n n ） m 1494)( 312211223m i a x 定丝杆所受的最大动载荷 316 060 )nT(查表：取 表：取 ） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 表：取 1） 表：取 1） 查表：取 1） 丝杆的工作寿命为 15000h 由上式计算得 7300N 表 3h 表 3 3 3 精度的选择 滚珠丝杠副的精度对电气机床的定位精度会有影响，在滚珠丝杠精度参数中，导程误差对机床定位精度是最明显的。一般在初步设计时设定丝杠的任意 300程变动买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 量 300V 应小于目标设定定位精度值的 1/3 1/2,在最后精度验算中确定。，选用滚珠丝杠的精度等级 3级（ 1级精度最高）， Z 轴为 2 5级，考虑到 本设计的定位精度要求及其经济性，选择 轴精度等级为 3 级， 级。 择滚珠丝杆型号 计算得出 则 23) 称直径 2选择 内循环浮动返向器，双螺母垫片预紧滚珠丝杆副，丝杆的型号为3。 公称直径 0杆外径 钢球直径 丝杆底径圈数 =3 圈 0 刚度 73N/ m 核 滚珠丝杆副的拉压系统刚度影响系统的定位精度和轴向拉压震动固有频率，其扭转刚度影响扭转固有频率。承受轴向负荷的滚珠丝杆副的拉压系统刚度 丝杆本身的拉压刚度 杆副内滚道的接触刚度 承的接触刚度 母座的刚度 不同支撑组合方式计算而定。 界压缩负荷验证 丝杆的支撑方式对丝杆的刚度影响很大，采用一端固定一端支撑的方式。临界压缩负荷按下列计算： cr m a 式中 钢 =N/ m） N） =丝杆最小截面惯性距（ 442 )464 wo 式中 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 丝杆螺纹不封闭长度 作台最大行程 +螺母长度 +两端余量 00+148+2088撑距离 u， 选取 20入上式计算得出 见 临界压缩负荷满足要求。 界转速验证 滚珠丝杠副高速运转时，需验算其是否会发生共振的最高转速求丝杠的最高转速： 22230 式中： A= 24 . 210*d2d 位 p=03(Kg/m) 界 转 速 计 算 长 度 ， 单 位 为 本 设 计 中 该 值 为48/2+300+(6202=440K 取 2K =0.8 推 过计算，得出 04 r ，该值大于丝杠临界转速，所以满足要求。 杆拉压振动与扭转振动的固有频率 丝杠系统的轴向拉压系统刚度 式中 A 丝杠最小横截面， 222 ()4A d m m； 螺母座刚度 000N/ m。 当导轨运动到两极位置时，有最大和 最小拉压刚度，其中， L 植分别为 750100 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 经计算得： m k 式中 滚珠丝杠副的拉压系统刚度 (N/ m)； 螺母座的刚度 (N/ m)； 000 N/ m 丝杠副内滚道的接触刚度 (N/ m)； 丝杠本身的拉压刚度 (N/ m)； 轴承的接触刚度 (N/ m)。 经计算得丝杠的扭转振动的固有频率远大于 1500r/满足要求。 机的选择 步进电机是一 种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。每输入一个脉冲电机转轴步进一个距角增量。电机总的回转角与输入脉冲数成正比例，相应的转速取决于输入脉冲的频率。步进电机具有惯量低、定位精度高、无累计误差、控制简单等优点，所以广泛用于机电一体化产品中。选择步进电动机时首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率，再者还要考虑转动惯量、负载转矩和工作环境等因素。 机轴的转动惯量 a、回转运动件的转动惯量 328 上式中： d 直径 ,丝杆外径 d= 长度 =1m P 钢的密度 =7800 2kg/m 经计算得 b、 22 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 上式中： M 质量 =160 丝杆螺距（ m） P=计算得 2 c、联轴器的转动惯量 查表得 20004.0 因此 28- 0 0 2 8 k 0 机扭矩计算 a、折算至电机轴上的最大加速力矩 m 上式中： 500m a x J=m2 加速时间 系统增量，取 15 计算得 算至电机轴上的摩擦力矩 20f 上式中： 导轨摩擦力， f，而 f=摩擦系数为 2N P 丝杆螺距（ m） P= 传动效率， = 传动比， I=1 经计算得 算至电机轴上的由丝杆预紧引起的附加摩擦力矩 1( 2000 上式中 滚珠丝杆预加载荷 1500N 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 0 滚珠丝杆未预紧时的传动效率为 计算的 M 则快速空载启动时所需的最大扭矩 f a x 根据以上计算的扭矩及转动惯量，选择电机型号为 其额定转矩为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 4 数控自动送料机 Y 方向进给传动 设计 珠丝杠计算、选择 初选丝杠材质： ， 0，导程： 度计算 丝杠轴向力： )( ,m a x (N) 其中： K=动导轨摩擦系数 f=005；在车床车削外圆时 ： z，z，可取 取 f=400 则 : 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 寿命值： 61060 ，其中丝杠转速 0r/m a 0 / m i 4 0 0 1 5 0 0 036010 最大动载荷： 中： 等冲击时为 58 时为 查表得中等冲击时 1 1则 : 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 根据使用情况选择滚珠丝杠螺母的结构形式，并根据最大动载荷的数值可选择滚珠丝杠的型号为 : 其型号为： 其基本参数如下 : 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 其额定动载荷为 14205N 滚珠循环方式为外循环螺旋槽式 ,预紧方式采用双螺母螺纹预紧形式 . 滚珠丝杠螺母副的几何参数的计算如下表 名称 计算公式 结果 公称直径0d 20距 t 触角 045 钢球直径 纹滚道法向半径 R 心距 e ( 2 ) s i d 纹升角 0d 0433 螺杆外径 d 0 ( 0 . 2 0 . 2 5 ) bd d d 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 螺杆内径1d e R 杆接触直径2c o d d 母螺纹外径 D 0 22D d e R 母内径（外循环）1 0 . 2 0 . 2 5 5 ) bD d d 1） 传动效率计算 丝杠螺母副的传动效率为：)( tg =10 ，为摩擦角； 为丝杠螺旋升角。 00 4 3 3() ( 4 3 3 1 0 ) 0 . 9 6t （ 2） 稳定性验算 丝杠两端采用止推轴承时不需要稳定性验算。 （ 3） 刚度验算 滚珠丝杠受工作负载引起的导程变化量为：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 丝杠受扭矩引起的导程变化量很小，可忽略不计。导程变形总误差 为 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 级精度丝杠 允许的螺距误差 =15 m/m。 进电机惯性负载的计算 根据等效转动惯量的计算公式，有： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 （ 1）等效转动惯量的计算 折算到步进电机轴上的等效负载转动惯量为： 2210 1 2 32( ) ( ) ( )180 J J J 式中： 2为移动部件的质量。 对钢材料的圆柱零件可以按照下式进行估算： 340 . 7 8 1 0J D L 式中 D 为圆柱零件直径， L 为圆柱零件的长度。 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 电机轴的转动惯量很小，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 步进电机的选用 (）步进电机启动力矩的计算 设步进电机的等效负载力矩为，负载力为，根据能量守恒原理，电机所做的功与负载力所做的功有如下的关系： T P s 式中 为电机转角，为移动部件的相应位移， 为机械传动的效率。若取b，则p，且 () G P 。所以： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 3 6 ( ) 2p s 式中：N）， G 为移动部件质量（ N），z N）， 为导轨摩擦系数，b为步进电机的步距角（ ,矩（ 取 =火钢滚珠导轨的摩擦系数）， .8，P=虑到重力影响，向电机负载较大，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 考虑到启动时运动部件惯性的影响，则启动转矩： 0 0 T 取系数为 ： 6 5 . 2 5 1 6 3 . 1 2 4qT n c m对于工作方式为三相拍的步进电机： m a 3 . 1 20 . 8 6 6 0 . 8 6 6 1 8 8 . 3 6 n c m (） 步进电机的最高工作频率 m a xm a x 1000 16676 0 6 0 0 . 0 1 电机功率： 1使电机不产生失步空载启动频率要大于最高运行频率 同时电机最大静转矩要足够大 ,查表选择两个 90三相反应式步进电机 . 电机有关参数如下 : 型号 主要技术参 数 相数 步距角 电压 (V) 相电流 (A) 最大静转矩空载运行频率 分配方式 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 (90 0 7 000 8000 4相 8拍 外形尺寸 (重量 子转动