NCP25-1200数控冲切机冲头横移与抬辊机构设计（全套含CAD图纸）
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购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 科毕业设计资料 题 目 名 称： 控冲切机 冲头横移机构与抬辊机构设计 学 院（部）： 专 业： 学 生 姓 名： 班 级： 指导教师姓名： 最终评定成绩： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 012 届 本科毕业设计资料 第一部分 设计说明书 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 2012 届） 本科毕 业设计（论文） 题 目 名 称： 控冲切机冲头横移机构与抬辊机构设计 学 院（部）： 专 业： 学 生 姓 名： 班 级： 指导教师姓名： 最终评定成绩： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 要 设计本课题以传统的冲压机床为基础，通过大学四年所学的知识结合实践来设计一台数控密封垫圈冲压机床。设计的重 点是机架本体，横移机构，抬辊机构和控制系统。横移机构主要采用电动机驱动，因而会使冲床在横移的过程中噪声小，平稳，不易打滑，反应迅速。抬辊机构主要采用手动，这样做的好处事可以设计简单，操作方便，投资少，缺点是精度不高，反应不够迅速。本系统用于传统冲压设备的技术改造具有投资少，收益大等特点，是企业进行技术改造，提高经济效益的优选设备。 横移机构和抬辊机构发展非常迅速，从开始的机械驱动到如今所采用的液压驱动，是冲切机的性能产生一个质的飞跃。提高了冲切机的工作效率，减低了废品率，更大的好处是操作人员 更加安全。 本 次设计的重点是横移机构和抬辊机构，而横移机构里面包括电动机的选择，液压冲头安装，支座，轴承选择。而抬辊机构不仅需要考虑机构的安装位置，定位是否可靠。 冲切加工作为一个标准化生产过程，在汽车，轻工，航空，国防等领域应用非常广泛，在现代工业中占有着举足轻重的地位，有机械式的平面连杆机构，凸轮机构，棘轮机构，超越离合器，槽轮机构，齿轮齿条机构等这些机构目前在冲压机上应用比较广泛，但不容易控制，产生率不高，噪音大，且只能在一个点来回冲切：而已液压驱动冲头来回移动，以随着液压技术的不断发展而广泛应用于冲压机床中。液压 系统传动装置结构紧凑，可实现高压，高速，大功率，高效率，低噪音，经久耐用，高度集成化，易控制等优点，在横移机构便可实现多点冲压。 关键词： 机架本体，横移机构，抬辊机构，设计购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 is on a a to of a of on in in of to so is is of is of of of to by is a to a is is on of of to is as a in in in of of in in a to as of u in to in 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 录 第 1 章 绪 论 . 错误 !未定义书签。 现状及发展趋势 . 错误 !未定义书签。 速度，高精度化 . 错误 !未定义书签。 放式 . 错误 !未定义书签。 能化 . 错误 !未定义书签。 合化 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 第 2 章 系统方案设计 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 第 3 章 机架本体设计 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 . 错误 !未定义书签。 骤 . 错误 !未定义书签。 度计算 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未 定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 第四章 系统方案的设计 . 错误 !未定义书签。 机床参数的分析 . 错误 !未定义书签。 床总体设计 . 错误 !未定义书签。 床设计应满足的基本要求： . 错误 !未定义书签。 床的总体 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 第五章 零部件 的设计及计算 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 5. 1. 1滚丝杠螺母的工作原理和特点： . 错误 !未定义书签。 5. 1. 2滚珠丝杠螺母副的循环方式比较及选择 . 错误 !未定义书签。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 . 1. 3滚珠丝杠螺母副间隙的调整法 . 错误 !未定义书签。 5. 1. 4滚珠丝杠螺母预紧方式的选择 . 错误 !未定义书签。 5. 1. 5滚道截面形状的选择 . 错误 !未定义书签。 5 2 传动齿轮的设计与计算 . 错误 !未定义书签。 5 3 轴承的选择和校核 . 错误 !未定义书签。 5 4 键的设计 . 错误 !未定义书签 。 5 5 进出料辊的相关计算 . 错误 !未定义书签。 5 6 进出料带传的相关计算 . 错误 !未定义书签。 第六章 数控加工设备及数控系统简介 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 第 7 章 冲压工艺发展现状评述 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 结 论 . 错误 !未定义书签。 参 考 文 献 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 1 第 1 章 绪 论 几十年来，随着工业的不断发展，在机械加工中，冲切加工的比例不断增加，而却对冲切加工 自动化水平的要求越来越高，并逐步实现自动化，目前正在向高速冲切方向发展。 床的现状和发展趋势 目前，冲床按自动化程度分类可以分为三大类：手动控制，半自动控制，全自动控制。对于冲压加工来说，生产批量是确定采用何种设备加工的主要因素，加工的精度要求也是一个重要的因素。 在 50年代，日本就出现了自动化技术，但这种技术在自动冲压中，只是把加工材料或毛呸自动送到冲模的作业点和冲压件自动脱膜等于冲压作业有直接联系的各个单元作业自动化。直到 60 年代后期，冲压加工才出现可辊式送料，夹持送料等一次加工用的机器和度 盘送料，自动贮料，料斗给料等二次加工用的机器。 而近几年来，日本正在研究发展一种高速冲床。高速冲床是一种高效，搞精度及自动化程度高的冲压设备。高速冲床一般用于生产数量比较大，产品精度要求比较高的冲压件。应用范围包括：囚钥片，马达电机定转子，精密端子和接插件等其他电子零件。高速冲床通常都是自动送料，其与料架，校平机，送料机滴油机和级进模等构成一条自动化生产线。 随着冲压不见得迅速发展，机械式的平面连杆机构，凸轮机构，棘轮机构，超越离合器，槽轮机构，齿轮齿条机构等，这些机构目前在冲压机床上应用比较广范，但不易控 制，生产率不高，噪音大，且只能在一个点来回冲切：而已液压传动驱动冲头来回移动，已随着液压技术不断发展而广泛应用于冲压机床中，液压传动装置机构紧凑，可实现高压，高速，大功率，低噪声，经久耐用，高度集成化，易控制等优点，且可以通过横移机构实现多点冲压。 随着先进生产技术的发展，要求现代数控机床向高速度，高精度，高可靠性，智能化和更完善的功能方向发展。 速度，高精度化 高速化指数数控机床的高速切削和高速插补进给，目标是在保证加工精度的前提下，提高加工速度，这不仅要求数控系统的处理速度快，同时还要求数 控机床具有大功率和大转矩的高速主轴，高速进给电动机，搞性能刀具，稳定的高频动态刚度。 2 高精度包括高进给分辨率，高定位精度，高动态刚度，高性能闭环交流数字伺服系统等。数控机床由于装备有新型的数控系统和伺服系统，是机床的分辨率和进给速度达到 24M/代数控系统已经逐步由 16 位 度到 32 位 本产的统开发出 64 位 统，能达到最小移动单位 24M/大进给速度为100M/进行更 高速度的处理，使一个程序段的处理时间缩短到 续 1动指令的最大进给速度可达到 120m/日本交流伺服电动机已装上每转可产生 100 万个脉冲的内藏位置检测器，其位置检测器精度可达到 冲及在位置伺服系统中采用前馈控制与非线性控制等方法。补偿技术方面，除采用齿隙补偿，丝杠螺距补偿，刀具补偿等技术外，还开发了热补偿技术，减少由热变形引起的加工误差。 放式 要求新一代数控机床的控制系统是一种开放式，模块化的体系机构；系统的构成要素应是模块化的，同时各模块之间的接口必须 是标准化的；系统的软件，硬件构造应是“透明的”，“可移植的”：系统应具有“连续升级”的能力。 能化 所谓智能化数控系统，是指具有拟人智能特征，智能数控系统通过对影响加工精度和效率的物理量进行检测，建模，提取特征，自动感知加工系统的内部形状及外部环境，快速做出实现最佳目标的智能决策，对进给速度，切削深度，坐标移动，主轴转速等工艺参数进行实时控制，使机床中因工件毛培余量不均。 合化 复合化加工，即在一台机床上工件一次装夹便可完成多个工种，多工序的加工，通过减少装卸刀具，装卸工件，调赞 机床的辅助时间，实现一机多能，最大限度提高机床的开机率和利用率。 60年代初期，在一般数控机床的基础上开发了数控加工中心（ 即自备刀库的自动换刀数控机床。在加工中心机床上，工件一次装夹后，机床的机械手可自动更换刀具，连续地对工件的各加工面进行多种工序加工。 可靠性 高可靠性的数控系统是提高数控机床可靠性的关键。选用高质量的印制电路和元器件，对元器件进行严格地筛选，建立稳定的制造工艺及产品性能测试等一整套质量保证体系。在新型的数控系统中采用大规模，超大规模集成电路实现三维高度插装技术，进一步把 典型的硬件结构集成化，做成专用芯片，提高了系统的可靠性。 3 现代数控机床采用 统，数控系统的硬件由多种功能模块制成，对于不同功能的模块可根据机床数控功能的需要选用，并可自行扩展，组成满意的数控系统。在统中，只要改变一下软件或控制程序，就能制成适应各类机床不同要求的数控系统。 有关人士指出，数控冲床附件及其配套功能部件是冲床工具制造业“十五”计划重点发展产品。虽然我国数控冲床附件的研制取得了显著成绩，但与国外先进技术相比还是有一定差距。为确保国产数控冲床大发展，就必须把数控冲床附件尽快搞上去。国家 有关部门应尽快制定有关鼓励，扶持国产数控冲床附件发展的相关政策，加大对数控冲床附件行业科研和技改投入，使国产数控冲床附件行业有一个大发展。 统冲床的介绍 传统冲床工作时效率低，功率损失大，不经济且不易控制，定位精度低，传动噪声大。传动机构的电气部分是由继电器，常开和常闭等电气元件组成。 传统机床没有送料机构，通过人工操作。这种手工操作的送料，卸料的加工方式的生产率和送料的使用率是根据操作人员的技术熟练程度来决定的。传统冲床不仅仅生产效率比较低，而却耗费人力物力，而却对材料的使用不太理想，浪费材 料，废品率远远高于数控冲床。还存在一定的危险性，对操作人员的生命存在一定的危险性，所以对操作人员的技术熟练程度有很大的要求。 传统冲切机存在着许多缺点和不足：如： 1）使用功能不完善，只能进行板料固定的冲切。 2）不够经济，设计制造时机器成本高，生产率低下不易保护。 3）自动化程度不高，要人为的制动，冲切，送料，板材移动，造成人力资源浪费，且效率不高。 4）操作者环境条件恶劣，噪声极大，对人的身体造成极大损伤，且安全度不高，稍有疏忽便造成人身安全事故。 5）冲床精度不高造成使用产品误差大。 控机床 的介绍和优点 数字控制机床是用数字代码形式的信息，控制刀具按给定的工作程序，运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。 数控机床具有广泛的适用性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令：加工性能比一般机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量，改型频繁， 4 精度要求高，形状又复杂的工作，并能获得良好的经济效果。 随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床，铣床，磨床，齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有自动换刀，一次装夹进行多工序的加工中心，车削中心等。 题的意义 本 课题是在传统的冲压机床的基础上，设计一台数控密封垫圈冲压机床。本次设计的重点就是在液压驱动的下料系统。液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械，压力机械，机床等；行走机械中的工程机械，建筑机械，农业机械，汽车等；钢铁工业用的冶金机械，提升装置，轧辊调赞装置；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置，河床升降装置，桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置，核电厂等等；船舶用的甲板起重机械（绞车），船头，舱壁阀，船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置，测量浮标，升降旋转舞台灯；军事工 业用的火炮操纵装置，船舶减摇装置，飞行器仿真，飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。 业设计的意义 本课题是在传统的冲压机床产品的基础上设计一台数控密封垫圈冲压机床，在选定数控装置后主要是对机床本身的结构进行改造，改造后的冲压机床与传统的冲压机床相比，具有以下特点： 1）对横移机构部分的改进，使加工精度得到大大的提高；降低了能量的消耗；提高了传动效率；降低了传动的噪音；更容易实现自动化；同时结构上显得更为紧凑。 2）对自动送料部分的改进，节省了加工的工序，从而大大提高了生产率，同时使材料的利用率得 以显著提高，使制造成本得以降低；另外，还大大的减轻了劳动强度。 3）对控制系统部分的改进，也使生产率和材料的利用率得以显著的提高，工人的劳动强度得以显著减轻的重要原因之一。 4）通过对传统机床的改进，给旧设备的改造提供了一些思路，对整个社会而言，具有积极的积极效益和社会效益。 题的内容及任务 本次毕业设计的内容要求 此次课题来自于工程实际，根据用户的使用要求，需要设计一种采用数控的密封件冲切机。冲切机材料为板（卷）料（橡胶，塑料，或纸板）；整个系统包括以下几个部分： 5 机架本体 1 冲切系统（液压驱 动） 2 冲头横移机构（步进电动机） 3 进出料系统（步进电动机） 4 抬辊机构（手动） 5 控制系统（其中数控系统采用南京迪特康 本次设计的主要任务是 1机架本体设计 2冲头横移系统设计 3进出料抬辊机构设计 4设计说明书（不少于 40页 ,图纸一套（折合三张 图纸） 计要求达到的要求和技术指标 主要设计参数及设计要求如下： 1)机架本体：根据设计原则和结构特点进行设计。 2)冲头横移机构： 冲头及其附件重量 :约 400用滚珠丝杠螺母副传动； 3）抬辊机 构：抬辊高度为 12 4）定位精度： ）控制系统：采用南京迪特康公司的产品，其他控制系统略。 6 第 2 章 系统方案设计 机床参数的分析 传统机床的横移机构由电动机 +滚珠丝杠螺母副 +曲柄滑块机构传动组成，但传统冲切机存在许多缺点和不足：如： 1） 能进行板料固定的冲切。 2） 计制造时机器成本高 ，生产率低下不易防护。 3） 人为的制动，冲切，送料，板材移动，造成人力浪费，且效率不高。 4） 音极大，对人的身体 造成极大损伤，且安全度不高，有疏忽便造成人身安全事故。 5） 成使用产品误差大。 为了降低生产成本，需将原有的横移机构改为有步进电机 +滚珠丝杠螺母副才能满足要求。 需要设计的冲床的一些性能参数如下： 1)机架本体：根据设计原则和机构特点进行设计。 冲头横移系统： 2）冲头及其附件重量：约 400用滚珠丝杠螺母副传动； 采用步进电机；横移速度： 18m/次 3）抬辊机构：抬辊高度为 12 图 2统冲床机构示意图 7 4）定位精度： ）控制系统：采用南京迪特康（ 公司的产品；其他控制系统略。 床总体设计 床设计应满足的基本要求 1）有足够的机构刚度。数控机床比普通机床要求具有更高的静刚度和动刚度，有标准规定数控机床的刚度系数应比类似的普通机床高 50%。因此，在总体设计时应考虑选择合理的构件的机构形式，选择合理的机构布局或采用补偿构件变形的措施以提高机床的机构刚度。 2）应尽量提高机床的抗振性。主要有强迫振动和自激振动。 3）尽量减少机床的热变形。 4）能适应一定的工艺范围。 5）保证加工精度和表面粗糙度。 6）较高的生产率和自动化程度。机床的生 产率，是其单位时间所加工的零件数目，即： Q=1/1/(T 切 +n) 式中 件所需时间： 7）操作方便和安全可靠。 8）成本低。低成本，经济效益好，以较少的投入另外，还要尽量减少噪音，注意图 2计机床结构示意图 8 造型，防止各种污染等获得最大的经济效益。 第 3 章 机架本体设计 架定义 在机器（或仪器）中支承或容纳零，部件的零件称为机架。机架式底座，机体，床身，立柱，壳体，箱体，以及基础平台等零件的统称。 架设计准则 机架的设计主要应保证刚度，强度及稳定性。 度 评定大多数机架工作能力的主要准则是刚度。 度 是评定重载机架工作性能的基本准则。 定性 机架受压及受压弯结构都存在失稳问题。有些构件制成薄壁腹式也存在局部失稳。稳定性是保证机架正常的工作的基本条件，必须加以校核。 变型 对于机床 ，仪器等机密机械还应考虑热变形。热变形将直接影响机架原有精度，从而使产品精度下降。 架设计一般要求 1）在满足强度和刚度的要求下，机架的重量应要求轻，成本低。 2）抗振性好。 3）噪声小。 4）温度场分布合理，热变形对精度的影响小。 5）机构设计合理，工艺性良好，便于铸造。 6）机构便于安装，调整及修理。 7)导轨面受力合理，耐磨性良好。 - 1 型好。 架设计步骤 1）初步确定机架的形状和尺寸。 2）常规计算。利用材料力学，弹性力学等固体力学理论和计算公式，对机架进行强度，刚度和稳定性等方面 的校核。 受力分析 3架受力分析 受力计算 立面计算 a)支座反力 360400 b)选取机架中间截面，对左部分研究： - 2 架受力分析 斜撑受力 A=400均布荷载 68021360m 错误 !未找到引用源。 作用力 =680 400=272000以截面中点为矩心 680未找到引用源。 (680 2720002680=0 126 8 0 62 7 2 0 0 02 7 2 0 0 06 8 0错误 !未找到引用源。(向下 ) 以 12未找到引用源。 122720002680=0 2 62 7 2 0 0 02 7 4 4 4 312 错误 !未找到引用源。=下） 2922 3)机架结构的选择 - 3 行机架结构形式的选择仍然是一个较复杂的过程。对机构形式，构件截面和结点构造等均需要结合具体的情况进行仔细的分析，对机构方案要进行技术经济比较。由于各种设备有不同的规范和要求，制定统一的机架选择方案比较困难。但是 ，可以利用结构力学的知识提出下列一般的规则。这些规则是为了节约材料在选择结构形式时应遵守的一般规律。 (1)结构的内力分布情况要与材料的性能相适应，以便发挥材料的优点。 （ 2）结构的作用在于把载荷由施加力点传到基础。 （ 3）结构的连续性可以降低内力，节省材料。 度计算 一般机架通过扰度校核，则强度是不会有问题的。单位了选材方便，先都进行强度计算 1)许用应力 式中 F 2)通常，机架所受的载荷为基本载荷，即 r r 别为载荷引起的最小，最大应力 系机架结构的简化方法 取力学模型 选取机架结构的力学模型时，一方面要反映结构的工作情况，使计算结果与实际情况足够接近；同时也要略 去次要的细节，使计算工作得以简化。 力学模型的选择，受到多种因素的影响。虽有一般规律可以遵循，但在运用时要注意灵活性，影响力学模型的主要因素如下： 1）结构的重要性 2) 设计阶段 - 4 设计问题的性质 4) 计算工具 座的简化 计算中选用的支座简图必须与支座的实际构造和变形特点相符合。支座通常可简化为活动铰支座。弹性支座所提供的反力与机构支撑相应的位移成正比。 件的简化 杠杆的截面尺寸（宽度，厚度）通常比杠杆长度小很多，截面上的应力可根据截面的内力（弯矩，轴力，剪力）来确定。因此 ，在计算简图中，杠杆用其轴线表示，杠杆之间的连接区用结点表示，杆长用结点间的距离表示，而载荷的作用点也转移到轴线上。以上是构件简化的一般原则。 的设计与计算 机架结构的主要机构是梁。衍架可看做是一个组合的梁。立式塔梁也可看作是一个真正的悬臂梁。 的结构设计 纵梁形状一般中部断面较大，与所受的弯矩大体适应。不用大型压制设备时，也可采用等断面纵梁。对于大断面的梁，可用钢板焊接。 的强度计算 梁的强度计算主要是考虑受弯时的正应力 : 单项受弯时 双向受力 式中 - 5 如果梁上还有作用纵向力，压力 F，则还应增加一项应力 =式中 理论上说来，该拉应 力的作用使梁受弯矩作用的变形减少，不能分别计算相加，在特殊情况下才这样考虑，在需要计算剪切，扭转或合成应力的特殊情况，可根据通常的力学公式进行。对于薄壁杆件，特别是开门断面的梁，如载荷不作用在弯曲中心时，还应计算其扭转变形。 料的选用 主要是根据机架的使用要求。多数机架形状较复杂，故一般采用铸造。由于铸造的铸造性能好，价廉和吸振能力强，所以应用最广。焊接机架具有制造周期短，重量轻和成本低等优点，故在机器制造叶中，焊接机架日益增多。 1）铸铁：铸铁流动性好，体收缩和线收缩小，容易获得形状复杂的铸件。 铸铁的内摩擦大，阻尼作用强，故动态刚性好。另外还有切削性能好，价格便宜和易于大量生产等优点。铸铁主要有铸铁，球墨铸铁。 2）铸造碳钢：铸钢的弹性模量大，强度也比铸铁高，故用于受力较大的机架，由于钢水流动性差，在铸型中凝固冷却时体收缩和线收缩都较大，故不宜设计复杂形状的铸件。 3）铸造铝合金：铝合金密度小，重量轻，通过热处理强化，具有足够高的强度，较好的塑性，良好的韧性。 架热处理 钢机架的热处理 铸钢件一般都要经过热处理。热处理的目的是为了消除铸造内应力和改善力学性能。铸钢机架的热处理方 法一般有正火加回火，退火，高温扩散退火和焊补后回火。 铁机架时效处理 时效处理的目的是在不降低力学性能的前提下，使铸铁的内应力和机加工切削应力得到消除或稳定，以减少长期使用中的变形，保证几架。 接机架的退火 - 6 持一定的时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。常见的退火工艺有：再结晶退火、去应力退火、球化退火、完全退火等。退火的目的：主要是降低金属材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或压力加工，减少残余应力，提高组 织和成分的均匀化，或为后道热处理作好组织准备等。 - 7 系统方案的设计 机床参数的分析 传统冲床的横移机构有电机 +带轮副 +曲柄滑快机构传动组成。机构简图如图 1这种传动方式传动效率低，功率损耗大，不易实现自动控制，且传动不平稳，定位精度低（靠手动定位），传动噪音大。为了降低生产成本，须将原有横移机构改为有步进电机 +滚珠丝杠螺母副驱动方式均能实现上述要求。 图 4床总体机构简图 需要设计的冲床的一些性能参数如下： 1）裁断力： 200 2）最大行程： 145 3）横移速度： 18m/ 4）裁断速度： 70mm/s； 5）回程速度： 100mm/s； 6）油泵电机：功率 P= n=500 7）横移电机：功率 P= n=2000 8）油箱容量： 9）裁断区域： 1360 500 10）裁断板尺寸： 250 500 - 8 型尺寸： 1750 800 2070 12）净重： 2100 床总体设计 床设计应满足的基本要求： 1)有足够的结构刚度。数控 机床比普通机床要求具有更高的静刚度和动刚度，有标准规定数控机床的刚度系数应比类似的普通机床高 50%。因此，在总体设计时应考虑选择合理的构件的结构形式、选择合理的结构布局或采用补偿构件变形的措施以提高机床的结构刚度。 2)应尽量提高机床的抗振性。主要有强迫振动和自激振动。 3)尽量减小机床的热变形。 4)能适应一定的工艺范围。一般机床应具有适应不同生产要求的能力，也就是应有一定的工艺范围。这些工艺范围是指：工序的种类、被加工工件的类型、材料和尺寸、使用的刀具的种类及材料、加工精度及表面粗糙度以及生产规模等。工 艺范围的大小，主要由生产类型决定。用于单件、小批量生产的通用机床，往往专用，为提高效率，应尽量减小工艺范围。自动换刀的数控机床更能适应较宽的工艺范围。 5）保证加工精度和表面粗糙度。机床的加工精度是指被加工零件所能达到的尺寸、形状和相互位置等方面的精度。因此，机床本身就要达到一定的几何精度，传动精度、运动精度和刚度等。 被加工零件的表面粗糙度，也是机床应满足的主要性能之一，它与刀具及加工材料有关，还与机床的进给量、运动平稳性和抗震性有关。 6）较高的生产率和自动化程度。机床的生产率，是其单位时间所加工的零件 数目（件 /h），即： Q=1/1/（ n） 式中 件所需的时间； 7)操作方便和使用安全可靠。 8)成本低。低成本、经济效益好，以较少的投入，获得最大的经济效益。另外，还要尽量减少噪音、注意造型、防止各种污染 等。 床的总体 - 9 由上机身、截断头（冲头）、立柱、下机身和电气箱等五大部分组成。 图 4床总体机构简图 移机构传动的方案设计 横移机构主要由滚珠丝杠螺母副及支承的轴承组成，通过横移机构的横向移动，带动液压冲头横向移动，实现了一次送料多次冲切的目的，大大提高了机床的工作效率，同时，不用人工控制冲头的横移，降低了劳动强度，提高了加工精度。 横移机构传动方案有三种： （ a）直接将滚珠丝杠与步进电机轴通过联轴器连接； （ b）通过一对安装于面架 外部的齿轮副传动； （ c）通过一对同步带轮副传动。 横移机构传动方案简图如图 2分析三种方案的优缺点及经济性： （ a)方案滚珠丝杠与步进电机通过联轴器直接连接，使结构在一个方向上过大，结构不够紧凑，同时直接连接对电机与丝杆的同轴度要求较高，不易控制精度。 （ b)方案借用了一对同步带轮副，在结构上比 (a)方案紧凑，有传动比稳定、带的柔性好、传动效率高、初拉力较小等优点。但是制造、安装精度要求较高、成本高。 （ c）方案中的齿轮传动，可以用来传递任意两轴之间的运动和力，传递功率大、寿命长、可靠性高、相对成 本低。 因此，综合考虑精度和经济上的要求，决定选用（ b）方案。 - 10 滚 珠 丝 杠 副3 . 联 轴 器4 . 齿 轮 副5 . 同 步 带 轮 副图 4移机构传动方案简图 出料辊的设计 由于冲切机床冲切的原料是板（或卷、条）料（橡胶、塑料或纸板）当冲切完每一个横向作业时，为了使生产能持续进行下去，需要板料进给，因为板料是连续的，所以，采用一对辊轮来夹持板料并依靠其摩擦力来产生推动力进行送料。其实质是一种通用的送料装置，其工作原理是依靠相互靠紧的辊子对板料的摩擦力来驱动板料进给的。因此，在设计时，需要设计一装置， 使两辊子自动相互靠紧。选用的方案有利用重力、弹力、液压摩擦系数，必须在无缝钢管的外面紧裹一层橡胶。 为了能使进出料的节奏和冲压节奏保持一致，以提高其自动化的程度，所以选用一步进电机来驱动进出料辊。 辊式送料装置的类型： 辊式送料装置是送料装置中应用最广的一种，既可以用于板料，又可用于卷料和条料，适用范围广。 按辊子的安装型式不同，辊式送料装置有立式和卧式之分。卧式又有单边和双边两种，单边卧辊一般是推式的，少数也用拉式的；双边卧辊是一推一拉的。双边卧辊比单边卧辊和立辊的送料通用性大，能适用更薄的板料，保证材料 全部被利用。在此设计中，我们采用双边卧辊的方式，并且为了提高生产率和降低工人的劳动强度，所以要实现这个部分的自动化，主动辊采用步进电机驱动，且其信号要与冲头的切信号保持一致，从而可以实现加工和送料的全部自动化。 辊机构的方案选择 该冲切机是依靠一对辊子来进出料的，由于这一对辊子是紧紧的靠在一起，所以，在每次有新的板料需要进给的时候，必须能使它们的距离增大，这样才能方便进料。 - 11 子的抬高高度为 10 选用的方案有： 1）曲柄滑块机构 该方案机构很简单，很容易实现抬辊的要求，运动和力的 分析很简单。在传动副有一定的摩檫系数的情况下，当辊子被提升时，该机构能自锁，所以不需要另外设计锁紧辊子装置；另一方面，由于是低副接触（两元素表面接触），故两元素之间不会产生太大的磨损，所以它的寿命一般比较长；该机构很容易得到所需要的运动关系。它的缺点是各机构件的尺寸误差和运动副间的间隙将使其产生较大的误差积累，同时也会降低机械效率；另外，滑块机构的运动是变加速的，不易平衡。 当然，滑块机构的这些缺点，并不影响它在本设计中的应用，这种机构在工程中的应用是相当普遍的，但是，如果在润滑不良的情况下，将会有较大的摩 擦，需要较大的工作力矩。 2）凸轮机构 凸轮机构的设计和分析也很简单，其结构也很简单，加工也很容易。但是由于其接触面积很小，几乎是线接触，所以工作时单位面积上的压力很大，很容易磨损，使用寿命很短；因此，一般使用在载荷不大的场合 。而且，在本设计中，这样结构难与其他的机构协调。 综合上述分析，在本设计中采用曲柄滑块机构 - 12 零部件的设计及计算 珠丝杠螺母副的参数计算及选择 5. 1. 1 滚丝杠螺母的工作原理和特点： 1）珠丝杠螺母副的工作原理：滚珠丝杠螺母副是一种新的传动机构，他的结构特点是在具有螺旋槽的丝杠螺母间装有滚珠作为中间传动元件，以减少摩擦。丝杠和螺母上都磨有圆弧形的螺旋槽，这两个圆弧形的螺旋槽对和起来就形成螺旋线滚道滚动，在滚道内有滚珠，当丝杠回转时，滚珠相对与螺母上的滚道滚动，因此，丝杠与螺母之间基本为滚动摩擦。为了防止滚珠从螺母中滚出来，在螺母的螺旋槽两段设有回珠引导装置，使滚珠能循环流动。 2）滚珠丝杠螺母副的特点： (1)传动效率高 珠丝杠副的传动效率 =规的丝杠螺母提高了 3此，功率消耗只相当于常规丝杠螺母副的 1/4。 （ 2）给予适当预紧，可消除丝杠与螺母的螺纹间隙，反向时可以消除空程死区，定位精度高，刚度好。 （ 3）运动平稳，无爬行现象，传动精度高。 （ 4）由可逆旋转运动转换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运动即丝杠和螺母都可以作为主动件。 （ 5）磨损小，使用寿命长。 （ 6）制造工艺复杂，滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度高，表面粗糙度也要求高，故制造成本高。 （ 7）不能自锁。特别是对于垂直丝杠，由于自重力的作用，下时当传动切断后不能立刻停止运动，故需要添加制动装置。 5. 1. 2 滚珠丝杠螺母副的循环方式 比较及选择 1）外循环：外循环螺旋槽式滚珠丝杠副，在螺母外的外圆上铣有螺旋槽，并在螺母内部装上挡株器，挡株器舌部切断螺纹滚道，迫使滚珠流入通向螺旋的孔中而完成循环。本科毕业设计（论文）中期报告 填表日期： 学院（部） 机械工程学院 班 级 学生姓名 课题名称： 1200 型数控冲切机冲头横移与抬辊机构设计 课题主要任务： 1,收集相关信息和资料 ,为设计做好准备 . 2,了解课题的结构 ,分析课题的构成 3,分析 ,计算 ,受力分析 4 绘图 1、 简述开题以来所做的具体工作和取得的进展或成果 通过前期的努力，毕业设计得大体蓝图已初有规模，有了前期的准备，做起来比较顺手，目前设计已 经在中期阶段，取得了设计得计算，受力，分析。同时进 1 步加深了对理论知识的理解，使理论与实践知识都有所提高 2、下一步的主要研究任务，具体设想与安排 下一步是在巩固前期取得的基础上对后续设计进一步深化，使自己的毕业设计更加系统话和机构化。 3、存在的具体问题 1 对相关的机构和分析不了解，造成自己在相关点上反复琢磨不透。缺乏知识面的支持 2 对设计的课题缺乏深刻的熟悉 3 没有自己系统的观点 4 计算力不够 4、指导教师对该生前期研究工作的评 指导教师签名： 日 期： 毕业设计（论文）课题任务书 学院（部）：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 指导教师 学生姓名 课题名称 控冲切机冲头横移与抬辊机构 设计 内 容 及 任 务 本课题来自于工程实际，根据用户使用要求，需要设计一台采用数字控制的密封件冲切机。冲切材料为板（卷）料纸板。整个冲切机包括以下几个部分： 1）机架本体； 2）冲切系统（液压驱动）； 3）冲头横移系统（步进电机驱动）； 4）进出料系统（步 进电机驱动）； 5）抬辊机构（手动）； 6）控制系统（其中数控系统采用南京迪特康 司产品）； 本设计的主要任务： 1）机架本体设计； 2）冲头横移系统设计； 3）进出料抬辊机构设计； 4）设计计算说明书一份（不少于 40 页， 打印）；图纸一套（折合 3 张 拟 达 到 的 要 求 或 技 术 指 标 主要设计参数及设计要求如下： 1）机架本体：根据设计原则和结构特点进行设计。 2）冲头横移系统： 冲头及其附件重量 :约 400采用滚珠丝杆螺母副传动； 采用步进电机驱动； 横移速度： 18m/ 横向冲切 4 次； 3）抬辊机构：抬辊高度为 12 4）定位精度： 5）控制系统：采用南京迪特康（ 司的产品；其他控制系统略。 起止日期 工 作 内 容 第 7 学期 16 收集资料，文献综述、开题报告 第 8 学期 1 毕业实习，总体方案设计 第 8 学期 5 零部件设计与计算、绘制草图 第 8 学期 10 修改并完善草图和设计计算结果 第 8 学期 11 绘制 纸和编辑设计计算说明书 第 8 学期 14 整理设计资料，进行答辩准备 第 8 学期 16 周 毕业设计答辩 主 要 参 考 资 料 1 成大先主编：机械设计手册（第四版 1） M学工业出版社， 2002 2 濮良贵，纪名刚 M等教育出版社， 2001 3 孙桓，陈作模 M等教育出版社， 2001 4 刘鸿文 三版） M等教育出版社， 2007 5 廖念钊等 M国计量出版社， 2007 6 陈 玉凡 孔机械部分） M金工业出版社， 1981 系（教研室） 意见 签名： 年 月 日 学院（部）主管领导意见 签名： 年 月 日 本科毕业设计（论文）开题报告 （ 2012 届） 学 院（部）： 专 业： 学 生 姓 名： 班 级： 指导教师姓名： 题目： 1200 型数控冲切机冲头横移与抬辊机构设计 1. 结合课题任务情况，查阅文献资料，撰写 1500 2000 字左右的文献综述 文献综述 自数控转塔冲床问世 30 年来，伴随着数控技术、液压气动技术、运动元件及计算机等相关技术的发展，数控冲床迅速发展大大超出了用户的想象 。通过对数控冲床结构、技术指标的分析，可了解数控冲床的发展趋势。 1、数控冲床结构改进 数控冲床在结构方面按床身形式、控制轴数、模具库、主传动方式等可以划分成不同的类型。按床身形式分为开式 C 形或 J 型、闭式 O 型；按控制轴树可分为 3 轴、 4 轴或 5 轴；按模具库分为转塔式、刀库式、直列式、陈列式；按主传动方式分为曲柄滑块式、机械凸轮式、肘杆伺服式、液压式。 1)床身无论开式还是闭式都不代表技术性能的先进与否。公称力在 400种床身形式的数控冲床对机床的性能基本上没有影响。在加工制造、用户操作 观察方面，开式床身比闭式更好一些。当然，大吨位冲床在床身重量一样时，闭式床身对减少机床的变形更有利。尽管目前大部分厂家都在生产开式床身数控冲床，但不能说这是数控冲床的发展趋势，进而否定闭式结构。 日本 2)板材送进定位的 X、 Y 两个轴和选模轴 T 轴是数控冲床的 3 个基本数控轴。由德国 司生产的在 X 轴横梁上直线排列模具的数控冲床和由意大利司生产胡模具陈列式布置的数控冲床是个特例。前者选模轴和 者没有选模轴只有两个轴。不考虑这两个特例，数控冲床的第四轴是转模轴 C 轴，第四五轴是转模轴的 随轴。当前各厂家已基本不再生产 3 轴或者说不带转模的数控冲床，转模轴将不再是数控冲床的可选项，而是基本配置。转塔式模具库一直是数控机床模具库的主流模式，这种模具库结构简单、容量大、模具结构合理、转模迅速、模具装拆方便。冲床刀具式模具库是冲金切机床的刀库和换刀模式派生的。现在只有意大利 司，美国 国 司已经淘汰刀库式结构而独树一帜地发明了直列式模具库。 意大利 司独创阵列式模具库。有些厂家发明了外置式模具库以减少人工辅助时间提高生产率或兼有弥补模具库容量小的不足，但是这已经不是数控冲床本身的问题了。 3)主传动部分一直是数控冲床技术进步的标志之一。主传动部分的冲压频率直接影响数控冲床的生产效率，也因此成为制造商和用户关注的焦点。从最初的曲柄划块机构加气动离合器制动器或液压离合制动器的主传动，发展到现今高频次、低噪声、性能完善的液压主传动系统。 复杂的机械凸轮式结构仅是曲柄滑块机构的一种变形，目的是减少噪声，这种结构是日本 司的专利。 肘杆伺服式主传动是日本 司独创，它开创性地用伺服电机驱动肘杆机构方便地控制冲压频率和速度，因此使其在 1995 年日本筑波机床博览会上获得日本机械工业设计大奖 通产大臣奖。这种肘杆伺服式主传动，机构比较复杂，性能不比液压主传动优越。 液压主传动系统由快速液压缸、控制阀块和液压泵组成，其关键在于油缸的上下行程多点或无级可控，换向迅速。液压系统的平稳、易调速、行程可控、过载安全保护在数控冲床上得到了充分体现，并为数控冲床带来了前所未有的技术进步：噪声大大降低， 基本上只有板材冲断的声音。振动大大减小。冲压频率提高，已达 1200 每分钟。冲裁入模量可调，减少了模具调整时间。不存在过载闷车甚至造成零件损坏的现象。滑块可保持在任意行程位置，数控冲压可以完成滚压滚剪工艺。 由此可见，液压主传动取代机械主传动是必然趋势，当前机械主传动数控冲床的产量在迅速下降。 2、数控系统发展和二次开发 数控系统是数控冲床的重要组成部分，数控技术和计算机的进步是数控冲床许多技术指标提高和功能实现的前提。数控系统绝大部分都是采用 32 位 其运行处理速度大幅度提高：内存容量 加大；许多由外部机电结合实现的功能开始成为数控系统具备的功能，大大简化机电结构提高了可靠性；人机界面更加友好。数控系统和计算机越来越接近，带硬盘、软驱，以 作系统为平台更便于主机制造商个性化开发，使用更方便。 一些著名的数控冲床制造厂家通过对外购的数控系统进行二次开发，使之更能配合机床特点。芬兰 司三夹钳程控自动换位功能使制件精度免受重定位影响，就是得益于数控系统的快速和宜人化。数控系统的二次开发、机床结构的创新还可使操作更简单方便。如系统具有排斜显示、实时显示加工过程、进 行自动编程、夹钳位置编程、机床运行数据统计、冲压次数、运行时间、模具使用次数等。 3、技术指标大幅度提高、功能不断完善 数控冲床是高速度高精度板金冲压设备，其发展方向以提高生产率为首要目的，其他还需要不断增加功能、不断扩大工艺范围、提高自动化程度、改善操作使之更宜人。 高速启制动、高频次冲压、高精度定位同时要求对数控冲床是相当苛刻的，但是数控冲床的技术指标在今年来得到了持续提高。最高指标已达：换模时间缩短到 12s；冲压频率达 900 每分钟，最高达 1200 每分钟（意大利 4 系 统）， 25距冲压频率 450 每分钟；单轴进给速度达 100邻孔间距（ 300）精度达 转模装置和构思独特胡模具的出现使数控冲床加工工艺范围不断扩大，
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