毕业设计(论文):毛刺去除机设计.pdf
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1、原创性声明本人呈交的学位论文,是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,所 有数据、图片资料真实可靠。尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本学位论文 的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其 他个人和集体,均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单 位。本人签名:日期:摘要压制成型的零件上有毛刺,在使用过程中将会严重影响零件的安全性以及使用寿 命。去毛刺机正是为了去除这些毛刺而被设计的。毛刺这个小东西虽然不大,但却是 直接影响到产品的品质。随着企业生产的飞速发展,机械零件产量越来越大,精度越 来越高,传统去毛刺的方法已不能的满足要求。
2、本文主要针对机械零件生产线上的去除毛刺而设计了 种毛刺去除机,以实现生 产的自动化。减轻了工人的劳动强度,提高产品质量。文中详细分析了毛刺去除机除 毛刺、计件到停止、定位、计数等功能。并通过对摩擦轮机构的设计,电机的计算与 选型,带传动设计,轴承的选取,螺栓的校核,齿轮的校核等,该毛刺去除机实现了 稳定去除毛刺,效率高,成本低,易操作的特点。有一定实用价值。关键词:去除毛刺;齿轮;电机。AbstractForming pa rt of the suppression of a burr on the use of process will seriously a ffect the sa fe
3、ty of pa rts a nd service life.Deburring ma chine to remove the burr wa s d esigned.Ind ustry,d eburring ma chine ha s ex tensive a pplica tion,this pa per ha s d esigned a d eburring ma chine for the a utoma tion on prod uction line,rea lize the a utoma tion of prod uction,it a llevia ted the la bo
4、r strength of work er,it ra ised la bor prod uctivity.This d eburring ma chine ha ve rea lized to sta biliza tion tra nsporta tion,to a chievement of these movements.Design with pa rts,rea lizes these movements.For ex a mple to rea liza tion sta biliza tion tra nsporta tion,ha ve d esigned a sta bil
5、iza tion tra nsporta tion mecha nism,control system coord ina tes the ind epend ent sport of every pa rts,formed a regula r sport system.The coupling of every pa rts,ca sting ma k es a a ccepta ble mecha nica l bod y,Insta ll every pa rts in mecha nica l bod y,become a ma chine.Ke y words:d eburring
6、;gea r;motor目录1绪论.12毛刺去除机总体方案的设计.22.1毛刺形成原因.22.2去毛刺机的设计步骤.22.3 去毛刺机设计方案选取.32.4 总体设计方案的采用.33去毛刺机计算选型与校核.73.1电机的计算与选型.73.1.1电机的计算.73.L 2等效转动惯量计算.103.1.3电机力矩的计算.113.2带传动设计选型.143.2.1带传动简介.143.2.2带传动计算.183.3电机的选取.213.4 轴承的选取及校核.273.5 轴的设计及校核.283.6 螺栓的校核.313.7 齿轮的校核.35结束语.38致 谢.39参考文献.40附录1绪论去毛刺机是用按系列化准化设
7、计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺 要求设计的专用部件组成的专用机器。随着生产的发展,企业的产量越来越大,精度越来越高,如汽车、空调等行业的 变速箱、制冷器等零件,去毛刺就不能的满足要求。不仅工人劳动强度很大,而且生 产效率也不高,不利于保证产品加工精度。去毛刺机的制造就是为了解决这个矛盾。去毛刺机能够去除单位生产的所有产品的毛刺,机器的动作全部实现了自动化.目前,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。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,
8、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WT0、改革开放进程的加快,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。毛刺这个小东西虽然不大,但却是直接影响到产品的品质。所以最近几年随着 各行业对毛刺去除的重视,去毛刺的方法也层出不穷。现在常用的修边/去毛刺 主要有这么几
9、种:1.手工去毛刺2.化学去毛刺。3.电解去毛刺4.超声波去毛刺 5.高压水喷射去毛刺6.热爆炸去毛刺7.冷冻修边去毛刺8.磁力去毛刺机9.去毛刺 机械手。由此看来,毛刺去除机在工业上的应用会将越来越广。2毛刺去除机总体方案的设计2.1毛刺形成原因首先,零件在成形时,采用粉末冶金制造法,粉末直接由压机冲压成形,在这个 过程中,在成形的模具各边缘凹槽处容易残留粉末,这些粉末能使零件的边缘产生毛 刺。其次,在后来的精加工过程中,切削加工时表面表面也会残留一些粉末,这也是 需要去除的毛刺。沙.容易越秫融方图2.1毛刺形成原因2.2去毛刺机的设计步骤1)调查研究:主要对加工零件图样进行分析,对组合机床
10、使用和制造单位进行深 入细致的了解,查阅、搜集和分析国内外有关资料以取的可靠的设计依据,通过调查 研究位组合机床总体设计提供必要的大量的数据、资料,做好充分的、全面的技术准 备。2)总体方案的设计:总体方案的设计主要包括制定工艺方案(确定零件在去毛刺 机上完成的工艺内容及加工方法,决定工步和其结构形式等)、确定机器配置形式、制定影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构形式。总体方案的拟定式设计去 毛刺机的最关键的一步。方案制定的正确与否,将直接影响机器能否满足加工要求,能否保证加工精度和生产率,并且结构简单、成本较低和使用方便。去毛刺机的总体 设计主要是加工示意图、组合机器联系尺寸图,有关内
11、容可参考组合机器总体设计部 分,后面作详细的介绍。3)技术设计:根据系统的要求选择毛刺去除机的结构形式。拟订毛刺去除机的运 动路线和空间作业方式。确定驱动系统的类型。计算动力元件的功率及校核受力件的 承载能力。选择各部件的具体结构,进行毛刺去除机总装图的设计。绘制毛刺去除机 的零件图,并确定尺寸。2.3 去毛刺机设计方案选取手工去毛刺:传统的方式是钢锂,砂纸,磨头打磨;而修边刀逐步取代了这些传 统的方法,使用起来简单方便,不需要技术处理,节约成本并且环保,但是效率低下。电解去毛刺:利用电解作用去除金属零件毛刺的一种电解加工方法。电解去毛刺 适用于去除零件中隐蔽部位交叉孔或形状复杂零件的毛刺,生
12、产效率高,去毛刺时间 一般只需几秒至几十秒。缺点是零件毛刺的附近也受到电解作用,表面会失去原有光 泽,甚至影响尺寸精度。高压水喷射去毛刺:利用水的瞬间冲击力来去除加工后产生的毛刺和飞边,同时 可达到清洗的目的。现在高压水去毛刺设备的制造厂家越来越多,简单可归纳为两类:工件移动式和喷嘴移动式。工件移动式造价低,适合简单阀体的去毛刺和清洗,其缺 点是喷嘴与阀体的配合度不理想,阀体内部交叉孔、斜孔的毛刺去除效果不好;喷嘴 移动式通过CNC控制可有效的调整喷嘴与阀体毛刺产生部位的距离,有效对应阀体 内部的交叉孔和斜孔以及盲孔的毛刺,但由于此设备造价高,到目前为止只有汽车的 心脏部位和工程机械的液压控制
13、系统才能普遍享受此厚待。在确定毛刺去除机设计方案前,必须对毛刺去除机设计基本步骤及其基本原则,使设计的方案更合理。在工业上,毛刺去除机有着广泛的应用,本文主要针对生产线 上的去除毛刺设计了毛刺去除机,实现生产的自动化。减轻了工人的劳动强度,提高 了劳动生产率。该毛刺去除机实现了稳定去除毛刺,效率高,成本低,易操作的特点。2.4 总体设计方案的采用在工业上,毛刺去除机有着广泛的应用,本文主要针对生产线上的去除毛刺设计 了毛刺去除机,实现生产的自动化。减轻了工人的劳动强度,提高了劳动生产率。该毛刺去除机实现了稳定去除毛刺、件到停止、定位等功能并实现了高精度去除 毛刺的目的。为了现实这些动作,采用部
14、件设计,分别实现这些动作。比如了为实现 稳定去除毛刺这个动作,设计了一个气抓夹持机构。然后控制系统把各个部件的独立 运动协调起来,形成了一个有规则运动系统。各个部件的联接,先造出一个合格的机 械本体,把各个部件安装在机械本体上,形成一个机器。整体机构图形如下:图2.2去毛刺机正视图1一底座2-传动带上板3-传送带可调支座4-皮带松紧调节件5-砂轮6-安装板7-砂轮8-皮带9-齿轮10-螺栓11-齿形带12-齿轮13传送带电机14-调整板15-螺母图2.3去毛刺机俯视图16-中心轴17-传动转轴18-深沟球轴承19-链2928图2.4去毛刺机左视图20-电机底座21-螺母22-电机23-皮带轮2
15、4-皮带25-皮带张紧轮轴26-皮带张紧轮27-砂轮轴28-圆锥滚子轴承29-垫片3去毛刺机计算选型与校核3.1电机的计算与选型3.L1电机的计算步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情 况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化 的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领 域用步进电机来控制变的非常的简单。虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机 并不能象普通的直流电机,交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率 驱动电路
16、等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。感应子式步进电机与传统的反应式步进电机相比,结构上转子加有永磁体,以提 供软磁材料的工作点,而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗 能,因此该电机效率高,电流小,发热低。因永磁体的存在,该电机具有较强的反电 势,其自身阻尼作用比较好,使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。感 应子式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机。一个四相电机可以作四相运 行,也可以作二相运行。(必须采用双极电压驱动),而反应式电机则不能如此。例如:四相,八相运行(A-AB-B-BC-C-CD-D-
17、DA-A)完全可以采用二相八拍运行方式.不难 发现其条件为c=,d=e.一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致,小功率电 机一般直接接为二相,而功率大一点的电机,为了方便使用,灵活改变电机的动态特 点,往往将其外部接线为八根引线(四相),这样使用时、既可以作四相电机使用,可以作:相电机绕组串联或并联使用。步进电机的运行要有一电子装置进行驱动,这种装置就是步进电机驱动器,它是 把控制系统发出的脉冲信号,加以放大以驱动步进电机。步进电机的转速与脉冲信号的 频率成正比,控制步进脉冲信号的频率,可以对电机精确调速;控制步进脉冲的个数,可以对电机精确定位。典型的步进电机驱动控制系统主要由三部分组成:1
18、)步进控制器,由单片机实现。2)驱动器,把单片机输出的脉冲加以放大,以驱动步进电机。3)步进电机。现以三相六拍为例:步序控制位C B A控制模型D7 D6 D5 D4 D3 D2 DI DOAl 1 1 1 1 00 1 F9HAB 1 1 1 1 1 0 1 1 FBHB 1 1 1 1 1 0 1 0 FAHBC 1 1 1 1 1 1 1 0 FEHC 1 1 1 1 1 1 0 0 FCHCA 1 1 1 1 1 1 0 1 FDH以上为步进电机正转时的控制顺序及数学模型。因此,步进驱动控制器实际上就 是按上述的控制方式所规定的顺序送脉冲序列,即可实现驱动步进电机三相六拍方式 的转动。
19、输入顺序脉冲序列的速率就是步进电机的速率。使用、控制步进电机必须由 环形脉冲,功率放大等组成的控制系统功率放大是驱动系统最为重要的部分。步进电机在一定转速下的转矩取决于它的 动态平均电流而非静态电流(而样本上的电流均为静态电流)。平均电流越大电激励 矩越大,要达到平均电流大这就需要驱动系统尽量克服电机的反电势。因而不同的场 合采取不同的的驱动方式,到目前为止,驱动方式一般有以下几种:恒压、恒压串电 阻、高低压驱动、恒流、细分数等。感应子式步进电机:1)特点:感应子式与传统的反应式相比,结构上转子加有永磁体,以提供软磁 材料的工作点,而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能,因
20、此该电机效率高,电流小,发热低。因永磁体的存在,该电机具有较强的反电势,其 自身阻尼作用比较好,使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。感应子 式某种程度上可以看作是低速同步的电机。一个四相电机可以作四相运行,也可以作 二相运行。(必须采用双极电压驱动),而反应式电机则不能如此。例如:四相,八相 运行(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A)完全可以采用二相八拍运行方式.不难发现其条件 为C=,D=.一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致,小功率电机一般直接接为 二相,而功率大一点的电机,为了方便使用,灵活改变电机的动态特点,往往将其外 部接线为八根引线(四相),这样使用时,既可以
21、作四相电机使用,可以作二相电机 绕组串联或并联使用。2)分类:感应子式电机以相数可分为:二相电机、三相电机、四相电机、五相电 机等。以机座号(电机外径)可分为:42BYG(BYG为感应子式步进电机代号)、57BYG、86BYG、110 BYG、(国际标准),而像70 BYG、90 BYG、130 BYG等均为国内标准。3)步进电机的静态指标术语相数:产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常 用m表示。拍数:完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示,或指 电机转过一个齿距角所需脉冲数,以四相电机为例,有四相四拍运行方式即 AB-BC-CD-DA-AB,四相八拍运行方式即 A-AB-B-
22、BC-C-CD-D-DA-A.步距角:对应 一个脉冲信号,电机转子转过的角位移用。表示。0=360度(转子齿数J*运行拍数),以常规二、四相,转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为9=360度/(50*4)=1.8度(俗称整步),八拍运行时步距角为0=360度/(50*8)=0.9度(俗称半步)。定 位转矩:电机在不通电状态下,电机转子自身的锁定力矩(由磁场齿形的谐波以及机 械误差造成的)静转矩:电机在额定静态电作用下,电机不作旋转运动时,电机转 轴的锁定力矩。此力矩是衡量电机体积(几何尺寸)的标准,与驱动电压及驱动电源 等无关。虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比,与定齿转子间的气隙有关,但
23、过分 采用减小气隙,增加激磁安匝来提高静力矩是不可取的,这样会造成电机的发热及机 械噪音。4)动态指标及术语:(1)步距角精度:步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分 比表示:误差/步距角*100%。不同运行拍数其值不同,四拍运行时应在5%之内,八 拍运行时应在15%以内。(2)失步:电机运转时运转的步数,不等于理论上的步数。称之为失步。(3)失调角:转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度,电机运转必存在失调角,由失 调角产生的误差,采用细分驱动是不能解决的。(4)最大空载起动频率:电机在某种驱动形式、电压及额定电流下,在不加负载 的情况下,能够直接起动的最大频率。(5)最大空载的运行
24、频率:电机在某种驱动形式,电压及额定电流下,电机不带 负载的最高转速频率。(6)运行矩频特性:电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲 线称为运行矩频特性,这是电机诸多动态曲线中最重要的,也是电机选择的根本依据。如下图所示:其它特性还有惯频特性、起动频率特性等。电机一旦选定,电机的静 力矩确定,而动态力矩却不然,电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流(而非 静态电流),平均电流越大,电机输出力矩越大,即电机的频率特性越硬。如下图所 示:其中,曲线3电流最大、或电压最高;曲线1电流最小、或电压最低,曲线与负 载的交点为负载的最大速度点。要使平均电流大,尽可能提高驱动电压,使采用小
25、电感大电流的电机。(7)电机的共振点:步进电机均有固定的共振区域,二、四相感应子式的共振区一 般在180-250 pps之间(步距角1.8度)或在40 0 Pps左右(步距角为0.9度,电机驱 动电压越高,电机电流越大,负载越轻,电机体积越小,则共振区向上偏移,反之亦 然,为使电机输出电矩大,不失步和整个系统的噪音降低,一般工作点均应偏移共振 区较多。(8)电机正反转控制:当电机绕组通电时序为AB-BC-CD-DA或()时为正转,通 电时序为DA-CD-BC-AB或()时为反转3.1.2等效转动惯量计算计算简图见图1-3。传动系统折算到电机轴上的总的转动惯量心(依”加2)可由下 式进行计算:,
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