步?jīng)_機(jī)機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計

王軍 佳木斯技師學(xué)院，佳木斯 154004

步?jīng)_機(jī)機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計

王軍 佳木斯技師學(xué)院，佳木斯 154004

本文通過對步?jīng)_機(jī)工作原理進(jìn)行分析，確定步?jīng)_機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，從數(shù)控系統(tǒng)選擇、對工作臺、工作臺板、夾具、氣動系統(tǒng)等機(jī)械部分進(jìn)行分析設(shè)計。

步?jīng)_機(jī)；機(jī)械系統(tǒng)；設(shè)計

引言

步?jīng)_機(jī)主要有機(jī)械系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)三部分組成。其中機(jī)械系統(tǒng)包括工作臺、動力頭、刀架等部分組成，電動機(jī)和液壓系統(tǒng)都安裝在上面，由遙控裝置來控制電動機(jī)，通過電動機(jī)對液壓泵的控制，從而控制液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和液壓缸的活塞速度，以實現(xiàn)規(guī)定的動作。液壓泵驅(qū)動液壓馬達(dá)和液壓缸以實現(xiàn)動力頭帶動沖頭上下運動。由于動力頭、工作臺不是同時工作，因此如何實現(xiàn)它們協(xié)調(diào)運動是技術(shù)的關(guān)鍵。沖頭是通過液壓缸帶動實現(xiàn)其運動的，要達(dá)到對其的控制只要控制泵的驅(qū)動電機(jī)。而工作臺的X、Y方向運動是伺服電機(jī)帶動的，因此問題的關(guān)鍵就是對這三臺電機(jī)轉(zhuǎn)動和轉(zhuǎn)速的控制。因此可以通過PLC實現(xiàn)對它們運動的控制。由于電動機(jī)和絲杠連接在同一軸線上，所以在電動機(jī)與絲杠之間裝上一個彈性聯(lián)軸器，以消除抖動。

1.步?jīng)_機(jī)總體方案擬定

1．1 數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計

本數(shù)控系統(tǒng)通過控制面板輸入P L C，PLC通過步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動控制XY坐標(biāo)工作臺，工作臺拖動工件實現(xiàn)點位控制。同時，PLC協(xié)調(diào)控制夾具、移動沖具和沖頭，從而實現(xiàn)對鈑金沖孔加工的自動控制，在整個加工過程中，只需要完成上料和下料。

1.2 機(jī)械部分

為了實現(xiàn)沖床能自動加工鐵塔連接板，要設(shè)計X、Y坐標(biāo)工作臺和移動沖具，其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

工件放在Y工作臺上，Y工作臺在X工作臺上，X工作臺與支架相連接，X、Y工作臺均由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，本課題步進(jìn)電機(jī)選55BF004型號。步進(jìn)電機(jī)發(fā)出脈沖，滾動絲杠螺母副實現(xiàn)傳動，從而實現(xiàn)了點位控制。

工作臺板作為沖床的重要零件，起到下連機(jī)身、上連模具的作用。工作臺板的厚度直接影響到裝模高度，對于普通沖床，裝模高度有統(tǒng)一的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：一機(jī)部標(biāo)準(zhǔn)JB1395-74，工作臺板的厚度尺寸基本一致。隨著近幾年國內(nèi)生產(chǎn)E/I鐵芯、電機(jī)定轉(zhuǎn)子的廠家不斷增多，對高速沖床的需求日益增多，國內(nèi)鍛壓設(shè)備生產(chǎn)廠家也逐漸向高速沖床領(lǐng)域發(fā)展，技術(shù)水平和市場占有率也不斷提高。由于國內(nèi)還沒有統(tǒng)一的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，與之相配套的模具高度尺寸也不盡一致。這就導(dǎo)致相同的沖床經(jīng)常改動工作臺板的厚度，甚至修改機(jī)身的相關(guān)尺寸以滿足不同的裝模高度要求。臺板厚度減小時，一般采取銑工作臺板下平面的方法，但當(dāng)厚度減小太多時，一般需要更換材質(zhì)重新投料加工。工作臺板厚度減小后，自身的剛度會降低，在高速沖壓時會變形加劇甚至損壞。本課題工作臺板設(shè)計如圖2所示。

圖1 步?jīng)_機(jī)總體設(shè)計方案

圖2 工作臺板結(jié)構(gòu)圖

圖3 氣動系統(tǒng)原理圖

1．3 步?jīng)_機(jī)夾具設(shè)計

步?jīng)_機(jī)夾具設(shè)計的主要任務(wù)是根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，結(jié)合被加工零件、金切設(shè)備及其切削方式和參數(shù)，合理選擇定位方式，設(shè)計合理的定位支承元件、夾緊裝置、對刀元件、夾具體等裝置或元件。其設(shè)計流程的關(guān)鍵點是：首先應(yīng)分析使用夾具時，造成被加工零件表面位置的加工誤差因素，合理分配夾具定位精度；其次要根據(jù)加工過程中被加工零件受到的切削力、慣性力及重力等外力的作用，合理選擇定位方式、支承點、夾緊點、夾緊力大小及其作用方向，設(shè)計合適的夾緊機(jī)構(gòu)，以保證被加工零件的既定位置穩(wěn)定可靠；第三是設(shè)計夾具對定：最后校核夾具關(guān)鍵零件強(qiáng)度和設(shè)備進(jìn)刀抗力等，最終完成全套夾具圖設(shè)計。

夾具對定主要包括三個方面：一是夾具的定位，即夾具對切削成形運動的定位；二是夾具的對刀，指夾具對刀具地對準(zhǔn)；三是分度和轉(zhuǎn)位定位（只對有分度和轉(zhuǎn)位夾具考慮）。影響夾具對切削成形運動的定位精度的環(huán)節(jié)一般有：元件定位面對夾具定位面的位置誤差，機(jī)床上用于與夾具連接和配合的表面即機(jī)床定位面對成形運動的位置誤差，以及連接處的配合誤差等。其中機(jī)床定位面對成形運動的位置誤差是由機(jī)床精度所決定。因此在夾具設(shè)計中，夾具的對定就是解決好夾具與機(jī)床的連接和配合問題，以及正確規(guī)定元件定位面對夾其定位面的位置要求。

2.氣動系統(tǒng)

因夾具與移動沖具均由氣缸來控制，本課題氣動系統(tǒng)如圖3所示。氣缸用來實現(xiàn)夾具夾緊。氣缸2和氣缸3共同實現(xiàn)移動沖具的換位。這3個氣缸都是通過P L C控制電磁閥來實現(xiàn)其活塞運動。為實現(xiàn)沖具的精確移位，保證重復(fù)定位精度誤差不超過±0.5mm，氣缸2和氣缸3的設(shè)計行程分別為52.34mm和104.68 mm。電磁閥選用三位五通氣動電磁閥，型號為K 3 5 D 2-10，電磁閥處于零位時實現(xiàn)氣缸自鎖。

3.結(jié)論

根據(jù)對步?jīng)_機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的總體設(shè)計方案、數(shù)控系統(tǒng)選擇、對工作臺、工作臺板、夾具、氣動系統(tǒng)等機(jī)械部分進(jìn)行優(yōu)化，滿足了總體設(shè)計方案的要求。

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