数控软片裁片设备机械部分设计计算书汇总.doc

第一章 设计任务书及及总体设计方案 1.1 设计任务书 数控软片裁片设备主要用于实现绝热软片（2-10）mm倒边的裁制。该设备要求操作简单、方便，结构材料采用不锈钢或其它金属材料，确保该部分具有一定的刚度、耐磨性能及机械加工质量，同时要求设备表面美观大方，软片倒边裁制速度可调，并提供刀具移动速度显示。 数控绝热软片裁片、倒边设备由裁片、倒边模具，软片裝夹部分及控制部分组成。裁片、倒边模具，软片裝夹部分主要用于实现裁片模具、软片的定位及裝夹。要求该部分模具定位、软片裝夹操作方便快捷。且在裁片、倒边裁制过程中以及受力状态下保持模具、软片紧固。并提供模具裝夹力值显示。控制系统主要用于实现刀具运动、裝夹部分运动的自动控制。通过软片裁片、倒边裁制过程的位移、速度控制，以保证软片裁制度质量及精度。 软片裁制基本外型有三种：长方形、扇形、圆形。所裁软片最大尺寸如下： 圆片：Φmin外径＝65mm Φmax外径≤500mm 扇形片：最大弧长900mm ，高500mm 长方形片：最大尺寸1000mmX750mm 要求软片裁制倒边尺寸精度为±0.5mm，为提高裁片效率，对2mm、3mm厚软片可实现双层叠放裁制。以某一特定发动机裁片时间为依据，要求全部裁完软片的时间少于手工裁片时间的20％ 长方形片绝热材料软片倒角即裁制斜边宽度要求如下： （1）2mm软片倒边宽度为片厚的（2-7）倍。 （2）3mm以上软片倒边宽度为片厚的（2-5）倍 最后附上几种绝热材料的资料： 5-III材料：主要组份为丁腈橡胶、酚醛树脂。未固化材料的邵氏硬度为40-50。材料的延伸率≥170％ 9621材料：主要组份为丁腈橡胶。未固化材料的邵氏硬度为20-30。材料的延伸率≥200％ VI材料：主要组份为丁腈橡胶、酚醛树脂、碳纤维。未固化材料的邵氏硬度为80-90。材料的延伸率≥15％ 1.2 设计方案的拟定 1.2.1概述 为了满足用贴片机在火箭发动机内粘贴橡胶衬板的需要，橡胶衬板的加工必须规范化并保证足够的精度，数控橡胶软片裁片机必须与贴片机紧密配合，与贴片机的工艺要求相适应。这就要求数控橡胶软片裁片机自动化程度高，橡胶软片裁片时安装方便，定位便捷，把操作人员的劳动强度减到最低，同时获得最高的工作效率。 1.2.2系统原理及功能 1.2.2.1系统组成 本机由台架、大臂、小臂、升降臂、刀杆、真空转盘、真空泵和驱动控制系统等几大部分组成，其结构如图2-1所示。 图2-1 数控橡胶衬板倒边机结构图 1.2.2.2 工作原理 (1) 大、小臂运动带动刀具实现平面(X、Y)进给运动，真空转盘回转（C）带动夹具和工件实现圆周进给和分度。为了能够切出曲边坡口，上述三个运动需要联动控制。 (2) 升降臂的升降(Z)和刀杆的摆动(B)用于调整刀具位置和切削角度。可以单独控制。 (3) 刀杆轴带动刀盘回转形成主切削运动。根据橡胶软片的厚度及刀具几何形状的不同刀具回转存在一个最佳速度，因此刀具回转角速度必须能够连续可调。 (4) 工件用真空吸盘吸附夹紧，一次装卡可自动完成切边、倒坡口等操作。 数控橡胶软片裁片机的运动链如图2-2所示。 图2-2 数控橡胶软片裁片机的运动链 1.2.2.3控制系统 本机运动控制需要采用六轴轴三联动控制系统，大、小臂驱动轴(X、Y)和真空转盘回转轴（W）用交流伺服电机驱动，并需三轴联动，以实现直线和圆弧插补；升降臂的升降轴(Z) 和刀盘回转轴（主轴）单独控制，其中升降轴用交流伺服电机驱动；而刀盘回转轴用交流电机驱动，通过变频调速器控制其转速。摆动轴用交流电机驱动，以便获得坡口所需的角度。运动控制采用工控机IPC和美国GALIL公司生产的多轴运动控制器组成开放性数控系统，具有内置的可编程序控制器PLC功能，便于对开关量进行控制，对于常用规格产品可储存其加工程序，加工过程自动进行。 1.2.2.4．性能指标 (1) 本机可以对厚度为2~10mm的橡胶软片进行直线、曲线切边和倒坡口操作。 (2) 根据切削试验结果，本机倒坡口角度可达到12°，凹边曲率半径可达到100mm或更小。 (3) 切削速度可达到1500-4000mm/min。 第二章 设计计算 2.1 X轴传动装置设计计算 2.1.1电机的选择 负载扭矩的计算 负载扭矩是由于驱动系统的摩擦力和切削力所引起。 即 2M＝FL 其中M为负载扭矩，F为摩擦力，L为龙门架移动距离 F=+f , 为滑动摩擦系数 =0.005 ，f为刮油片阻力 f=0.5×9.8=4.9N G为龙门架的总重量 , 其中m=46(刀架)＋109(龙门)＋10(导轨等)＝165kg 故F=0.005×1617+4.9=12.985N 由于存在传动效率和摩擦系数因素，所以 M= 其中为同步带的效率＝0.95， MB为支撑轴承