贯穿孔毛刺的识别设备结构设计-毛刺识别机构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 宁学 毕业设计 (论文 ) 贯穿孔毛刺的识别设备结构设计 分 院： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 二一 三 年 月 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 摘要 随着科学技术的发展，结构件的应用也显得越来越频繁，先进 去毛刺 技术的发展总是不断地从新科技的成果中获得新的起点。目前， 毛刺 技术在电子科技、计算机技术及机器人的 制造中都起着重要的作用。无论在什么情况下，数控 毛刺 要适应变化才能提高水平和质量。我们只有将数控机技术和跟踪技术有效的结合才能更好的推动新科技的发展，因此贯穿孔毛刺的识别设备 的设计对于解决这一难题至关重要。 关键词： 贯穿孔毛刺的识别设备 ， 机构设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 of of of of in At an in of In NC to in to We NC be in to of so is 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 目 录 摘要 . 录 . 1 章 绪论 .程的研究目的及意义 . 13 程背景 . 意义 .究现状及发展趋势 . 14 内去毛刺机的发展概况 14 外去毛刺机的发展概况 . 去毛刺机在我国的应用及发展趋势 .课题研究的内容及方法 . 16 要的研究内容 . 设计要求 . 2 章 总体方案机构设计 .计概念 . 17 计原理 . 18 案讨论 . 19 第 3 章 数控去毛刺机 X 结构及传动设计 . 向滚珠丝杆副的选择 . 20 程确定 . 确定丝杆的等效转速 . 估计工作台质量及负重 . 确定丝杆的等效负载 . 确定丝杆所受的最大动载荷 . 精度的选择 . 选择滚珠丝杆型号 .文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 核 . 24 界压缩负荷验证 . 临界转速验 证 . 丝杆拉压振动与扭转振动的固有频率 .机的选择 . 27 机轴的转动惯量 . 电机扭矩计算 . 4 章 Y 向结构设计 .计要求 . 30 动计算 . 30 机的选择 . 32 机的分类 . 步进电机的选择 . 5 章 Z 向结构设计 . 轴滚动导轨副的计算、选择 . 35 珠丝杠计算、选择 . 36 进电机惯性负载的计算 . 38 第 6 章 头 机构 .构设计工作原理 . 41 构设计 . 41 动机的选型 . 41 第 7 章 机架的设计 .架的基本尺寸的确定 . 42 子材料的选择确定 . 42 要梁的强度校核 . 42 总结 .考文献 . 谢 .文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 第 1 章 绪论 程的研究目的及意义 程背景 毛刺，是指在金属（包括热加工和冷加工）切割加工过程中在切削力作用下，产生晶粒剪切滑移、塑性变形使材料挤压撕裂，导致工件表面过渡处出现各种尖角、毛边等不规则的 金属部分。 毛刺是金属切削加工中产生的普遍现象之一，也是金属切削理论研究中迄今为止尚未解决好的两大难题（毛刺的生成与控制，切屑的处理与控制）之一。 随着工业化和自动化程度的提高 , 当今毛刺向微型化、薄型化、复合化、模块化和智能化等发展的趋势，在毛刺的各个门类中都得到了充分的体现，在机械加工领域 ,特别是航空、航天、仪器仪表领域中 ,对机械零件制造精度要 求的提高和机构设计的微型化 ,毛刺的危害性尤为明显 ,逐渐引起人们的普遍重视 , 基于毛刺在日常生活与生产当中起着举足轻重的角色，因此对于毛刺的检验也就成了一项很重要的工作，人们也开始对毛刺的生成机理及去除方法进行研究。 目前 ,检测毛刺及去毛刺技术已受到各工业发达国家的普遍重视 ,相继成立了许多专门研究机构 ,进行了大量实验研究。检测毛刺去毛刺工艺已由手工作业向机械化、自动化的方向发展 ,去毛刺的工艺方法也在逐年增加。据粗略统计 ,1972 年 ,去除毛刺的方法仅有 22种 ,1975 年增加到 30种 ,1990 年则已达 70 余种 ,已涉及机械加工的各个方面 ,并不断有新的去毛刺研究成果问世。随着中国加入 革开放进程的加快 ,产品竞争会日益激烈。提高产品内在质量、增加系统可靠性、降低成本是企业面临的唯一选择 ;另外 ,随着国家机电产品出口比率的加大 ,也为去毛刺的研究和应用带来锲机。有迹象表明 ,欧、美、日本、台湾、香港等国家和地区的一些企业 ,考虑或正在我国大陆设立光整设备生产基地和设置服务中心 ,以抢先占领中国市场。国外已成功研制了用于 控机床上的去毛刺技术 ,并已投入使用。该项技术的核心是一套按不同几何形状确定的刀具 ,由刀杆、 去毛刺工具和特殊轴承结构三部分组成 ,具有非常短暂的工作节拍和很高的去毛刺质量。国内研制的由 制一组轮刷作为切削工具的半自动齿轮端面去毛刺机床已研制成功并投入使用。以德国司研制的柔性去毛刺系统 和包括切屑处理、清洗在内的柔性清整系统 为代表的高度自动化的去毛刺技术已得到应用 ,这标志着去毛刺技术正向高新技术领域迈进。在美国的 产加工工程师学会）和 国机械工程师学会）对这 毛刺检测有较深入的研究，但没有制订成国家标准。 义 毛刺现象既是一个简单的又是一个复杂的问题，随着工业化和自动化程度的提高 ,机械买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 加工领域 ,特别是航空、航天、仪器仪表领域中 ,对机械零件制造精度要求的提高和机构设计的微型化 ,毛刺的危害日益明显，因此，跟踪世界毛刺科技发展新动向，总结各国发展毛刺科技发展新举措，科技发展新特点，密切关注毛刺领域的新材料等，对促进我国毛刺科技的发展、工件整体水平、推动电子信息产业发展，都具有重要的理论和现实意义。在实际工作中，若去毛刺的方法适当，它会提高产品的质量、降低成 本，否则，不但影响生产效率的提高、产品质量好坏，还会影响产品的成本。具体说：有些产品要求较高，经过认真去毛刺后由于毛刺较牢固，如果不是经过切削加工是很难脱落的；有些高精度产品，特别是安全性能要求特别高，价值极高的产品，如飞机、卫星等产品就要求彻底消除毛刺，即使非常牢固的毛刺，需要经过切削加工也要消除，否则万一毛刺脱落就会造成不可估量的损失，随着技术的发展，无论产品种类、规格、产能和产量、技术水平都得到很大提高。毛刺是电子科技的重要支撑，是电子设备、电子信息系统以及武器装备控制系统的重要基础。从的发展历程可以 看出，电子系统功能的每一次升级、半导体技术的每一次创新都会从产量和性能等方面对元件提出更高的要求。伴随着信息化浪潮在世界范围内如火如荼地发展，毛刺的发展速度、技术水平和生产规模，不仅直接影响着电子技术的发展，而且对改造传统行业，促进科技进步，提高装备现代化水平都具有重大意义。因此，毛刺去除与毛刺检测对整个机械产品及机械工业有着重要意义。 究现状及发展趋势 内 去毛刺 机的发展概况 目前，国外许多工业发达国家已经把数控 去毛刺 设备的生产标准化、产业化，价格相对也有所下降。在近几年，微电子技术的快 速发展带动了以 位代表的计算机软硬件的发展， 去毛刺 机设备也以建立以 为基础的制造系统为目标，向开放的集成自动化方向发展。为顺应这一趋势， 去毛刺 数控系统也由专用的封闭数控系统向基于 的开放数控系统发展。有些进口的 去毛刺 设备只需要操作者输入 去毛刺 材料、厚度、坡口形式等去毛刺 工艺条件他就可自动生成 去毛刺 工艺，并且还可以随着被焊材料、构件的换代，实现在线远程升级。他们的设备基本都提供了现场总线接口，是国外自动化 去毛刺 系统的集成水平显著提高。在欧美、日本等技术发达国家，自动化、机器人 去毛刺 设备的应用非常普 遍，特别是在批量化、大规模和有害作业环境中使用率更高，已形成了成熟的技术、设备和与之配套并不断升级的 去毛刺 工艺。 外 去毛刺 机的发展概况 去毛刺 产品中有许多曲线的 去毛刺 ，在我国一般采用手工 去毛刺 。手工操作具有一定的优势，但也，存在着人员管理难、工人培训周期长、生产环境恶劣、劳动强度大、 去毛买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 刺 质量难以稳定的保持、容易产生夹杂、气孔等缺陷、 去毛刺 成本高、生产效率低一系列的问题等。为了克服上述种种弊端， 去毛刺 科技工作者研究出了多种自动化 去毛刺 设备，如仿形 去毛刺 机， 去毛刺 机器人，三维数控 去毛刺 机等。 近些年 来我国 去毛刺 技术的整体发展水平比较好，尤其是逆变式焊机技术现已成熟，正在全国推广应用。波控、智能及自动、半自动 去毛刺 技术快速发展。可是尽管如此，我国的 去毛刺 设备还是不能满足国内工业的生产需求。 毛刺 机在我国的应用及发展趋势 我国从 20 世纪 80 年代开始进行大型机床等机械产品 去毛刺 结构的研究， 20 多年来已取得长足的进步。 去毛刺 结构已经在现代化的数控机床等大型机床上应用以焊代铸以焊代锻的结构设计和制造技术迅速发展。 在汽车制造工业方面，随着我国汽车产量的不断增加 20 世纪 90 年代开始从国外陆续引进先进 的 去毛刺 设备。并在车转动轴、刹车蹄片、轮圈以及其他部件的制造过程中普遍采用各种先进的 去毛刺 工艺，提高了 去毛刺 效率和产品质量。 去毛刺 在船舶、汽车、锅炉、压力容器制造行业中也成为主要的生产工艺手段之一 。目 前，已有多种 去毛刺 工艺方法获得各国船级社的认可而被应用于生产。自十一五期间开始进行高效 去毛刺 技术的探索以来，至今已取得令人欣喜的成绩。 近年来，我国在大型贮罐 去毛刺 、球形贮罐 去毛刺 、铝镁合金料仓 去毛刺 等领域中，已成功地开发应用了自动焊或半自动焊工艺，如球罐全位置自动焊工艺和装备已在国内开发成功，它将为进一步 推动 去毛刺 自动化发挥重要作用。 在当前，数控 去毛刺 机的机构设计绝大多数还是依据具体的情况来设计专用 去毛刺 数控 去毛刺 机，称之为固定结构的传统数控 去毛刺 机，其运动特性使特定数控 去毛刺 机仅能适应一定的范围 ， 花费成本较大，不利于数控 去毛刺 机的发展。 很数移动 去毛刺 数控 去毛刺 机还有焊缝跟踪的功能 ,其不足之处就是在焊前必须通过人为的方式 ,帮助数控 去毛刺 机找到合适的位置并且放好，通过人工将数控 去毛刺 机本体、十字滑块等调整到合适的状态 ,这里所设计的移动数控 去毛刺 机是有轨移动 去毛刺 数控 去毛刺 机，只是现有的移动 去毛刺 数控 去毛 刺 机技术在 去毛刺 中的应用， 还不能满足要求，而当前的移动 去毛刺 数控 去毛刺 机技术有相当的发展。也就是说数控 去毛刺 机的自主性还跟不上工业发展的脚步。 未来的发展趋势可分为以下三个方面： 2 1 选择视觉传感器来进行传感跟踪：因为与图象处理方面相关的技术得到发展； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 2 采用多传感信息融合技术以面对更为复杂的 去毛刺 任务； 3 控制技术由经典控制到向智能控制技术的发展：这也将是移动 去毛刺 数控 去毛刺 机的控制所采用。 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 去毛刺 数控 去毛刺 机设计理论及相关知识的资料和文献基础上，综合考虑 去毛刺 数控 去毛刺 机结构特点、具体作业任务特点以及 去毛刺 数控 去毛刺机的推广应用，分析确定使用三自由度关节型 去毛刺 数控 去毛刺 机配合生产工序，实现自动化 去毛刺 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 去毛刺 机 本身的结构特点，确定数控 去毛刺 机 整体设计方案。 2 确定数控 去毛刺 机 的性能参数，对初步模型进行静力学分析，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 去毛刺 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 三维数控 去毛刺机 的整体设计方案 ； 2 完成 三维数控 去毛刺机 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 三维数控 去毛刺 机 结构的三维造型； 绘 制三维数控 去毛刺机 结构总装配图、主要零件图 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 第 2 章 总体方案 机构设计 计 概念 对于贯穿孔毛刺的识别设备的结构设计，首先我们应该了解贯穿孔及贯穿孔毛刺的特点：贯穿孔是通孔 ，可以由孔底部观察到孔内壁的形貌，贴服在贯穿孔内壁的毛刺也凸出的比较明显，因此贯穿孔毛刺更易于观察。其次考虑观察毛刺的设备，我们有很多种方法可以观察毛刺，第一种方法是利用激光照射，激光横扫贯穿孔可以扫描出贯穿孔以及孔内毛刺的形貌；第二种方法是利用超声波检测，利用超声波在物体中的多种传播特性，例如反射与折射、衍射与散射、衰减、谐振以及声速等的变化，可以测知许多物体的尺寸、表面与内部缺陷、组织变化等等；第三种方法是利用摄像头进行拍摄，可以看到孔及其内壁买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 毛刺的轮廓。对于以上三种方法，激光扫描只能扫描孔表面以及孔表 面附近的毛刺，对于深入贯穿孔内的毛刺无法进行扫描。而利用波不易观察，设备较为昂贵。而利用摄像头进行拍摄，既能观察到贯穿孔内的毛刺形貌，又不昂贵，故可作为观察贯穿孔毛刺的设备。选用 头观察贯穿孔内毛刺的原理是： 一种半导体装置，能够把光学影像转化为数字信号 ，因为孔内的毛刺都是粘附在孔的内壁并有凸出，通过调节 后通过软件系统来确定它们的坐标，找出它们的位置，确定毛刺的位置后可直接用毛刺去除设别进行去毛刺并对去毛刺后的贯穿孔使用 观 察毛刺是否全部去除，为了更为清楚准确的拍摄孔内毛刺，可以在被检测工件下面加一光板。 确定使用 头作为毛刺观测的设备后就可以设计毛刺识别的整体结构了。设计的贯穿孔毛刺识别设备结构图如下： 设备的运动机理： 通过 X、 Y、 Z 向电机带动各向滚珠丝杠转动，继而使工作台在各向导轨上移动以调节工作台在空间的位置即贯穿孔的位置，当调节到 头下适当位置时进行拍摄记下此时的坐标，由此可确定毛刺的位置。 计原理 数控 去毛刺机 的设计应满足一下几个条件 首先就是必须 保证工件定位可靠 的可靠性，为了使工件与 去毛刺 点 保 持准确的相对位置，必须根据要求的 去毛刺 点 ， 去选择合适的定位机构 。 再者就是要 有足够的强度和刚度 除了受到工件、工具的重量，还要受到本身的重量，还受到 去毛刺 枪 在运动过程中产生的惯性力和振动的影响，没有足够的强度和刚度可能会 发生折断或 者 弯曲变形， 所以 对于受力较大的进行强度、刚度计算 是非常必要的 。最后要 尽可能 做到 具有一定的通用性 如果可以 ，应考虑到产品零件变换 的问题 。为适应买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 不同形状和尺寸的 零件 ， 为满足这些要求， 可将制成组合式结构，迅速更换不同的部件及附件来扩大机构的使用范围。 轴采用丝杠传动 ： 电 动机 联轴器 滚珠丝杠 电动机 联轴器 大托板 横向 电动机 联轴器 横向 滚珠丝杠（导轨） 案讨论 悬臂梁 在工程力学受力分析中，比较典型的简化模型。在实际工程分析中，大部分实际工程受力部件都可以简化为悬臂梁。龙门结构制作方便，承受负载大，结构稳定，工程上广泛应用。 考虑到上述问题 该课题的整体结构采用龙门结构。 第 3 章 数控 去毛刺机 X 结构及传动设计 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，转速不高时多用买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 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 Y 系列异 步电动机的最高转速 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 主轴箱 重 量 9 6 011 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 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 K 为颠覆力矩影响系数，一般取 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 ） 查表：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 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 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程变动量 300 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）， 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) 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 : 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 23 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 24 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。 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 S，丝杆副内滚道 的接触刚度 承的接触刚度 母座的刚度 不同支撑组买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 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 性模量 E 钢 =N/ m） N） =丝杆最小截面惯性