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买文档就送全套 CAD 图纸 QQ:414951605 或 1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑分 类 号 密 级 宁宁波大红鹰学院毕 业 设 计 (论 文 )PCBHJ-300 数控锡丝点焊机设计所 在 学 院专 业班 级姓 名学 号指 导 老 师2015 年 3 月 31 日诚 信 承 诺我谨在此承诺：本人所写的毕业设计（论文） PCBHJ-300 数控锡丝点焊机设计均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。承诺人（签名）： 年 月 日买文档就送全套 CAD 图纸 QQ:414951605 或 1304139763I摘 要市场上存在着各式各样的锡丝点焊机，但是，焊机需要人工输送板料，而且每次只能焊接一个点，焊接的人工利用率不高。由于存在着这些问题，因此，设计一种PCB 数控锡丝点焊机是必要的。本次设计的 PCBHJ-300 数控锡丝点焊机焊枪能够在Y、Z 向横向运动，并且通过传送带能够实现自动输送物件；其主要由步进电机、滚珠丝杆、滑杆、滑块、门架、传送带、焊枪、送丝机构等构成。本次设计首先，通过对点焊机研究现况、结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了点焊机个机构的结构方案；接着，对各主要零部件进行了设计与校核；最后，通过 AutoCAD 制图软件绘制了该数控锡丝点焊机总装图及主要零部件图。通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD 制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。关键词：数控，点焊，焊枪，设计IIAbstractExists on the market a wide range of solder wire spot welding, but the need for manual welding delivery sheet, but you can only weld one point, manual welding efficiency is not high. Because of these problems, therefore, to design a PCB CNC tin wire welder is necessary. The design of the PCBHJ-300 CNC tin wire welder torch able to lateral movement in the Y, Z, and the automatic transmission can be achieved through the belt thing; it is mainly composed of a stepper motor, ball screw, slider, slider, door racks, conveyors, welding torch, wire feeder and the like.The design is first, by conducting research on the spot welding current situation, structure and principles of analysis, the analysis presented in this spot welding structure of the program on the basis of an agency; then, for the main components were designed and verification; Finally, through the AutoCAD drawing software to draw the CNC spot welding tin wire assembly diagram and main parts diagram.Through this design, the consolidation of the university is expertise, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing, etc; mastered the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software for the future work of great significance in life.Key Words: CNC, Welding, Torch,Tesign买文档就送全套 CAD 图纸 QQ:414951605 或 1304139763III目 录摘 要 .IAbstract .II目 录 .III第 1 章 绪论.11.1 选题的背景及意义 .11.2 研究现状及发展趋势 .1第 2 章 数控锡丝点焊机总体设计.42.1 设计参数要求 .42.2 方案设计 .42.2.1 Y 轴和 Z 轴方案 .42.2.2 X 轴及传送装置方案 .52.2.3 焊枪安装方案 .62.2.4 送丝机构 .72.2.5 机架方案 .8第 3 章 Y 向结构设计 .93.1 丝杠螺母导程的确定 .93.2 确定丝杠的等效转速 .93.3 丝杠的等效负载 .93.4 确定丝杠所受的最大动载荷 .93.5 计算轴承动载荷 .103.6 丝杠拉压振动和扭转振动的固有频率验算 .103.7 丝杠的扭转刚度 .113.8 传动精度计算 .113.9 电动机的计算选择 .11第 4 章 Z 向结构设计 .134.1 Z 向精度设计 .134.2 滚珠丝杠疲劳强度 .13IV4.3 选用滚珠丝杠 .134.4 滚珠丝杠稳定性验算 .144.5 滚珠丝杠刚度验算 .154.6 滚珠丝杠效率验算 .164.7 Z 向电机选型 .16第 5 章 传送装置（X 向）设计 .185.1 传送装置结构设计 .185.1.1 带型选择 .185.1.2 滚筒设计 .195.2 滚筒电机选型 .20第 6 章 其他辅助机构设计.226.1 送丝机构设计 .226.1.1 送丝滚轮 .226.1.2 焊丝卷料装置 .226.2 焊枪固定装置设计 .236.2 机架设计 .24结论.26参考文献.27致 谢.28买文档就送全套 CAD 图纸 QQ:414951605 或 1304139763VVI买文档就送全套 CAD 图纸 QQ:414951605 或 1304139763VIIVIII买文档就送全套 CAD 图纸 QQ:414951605 或 1304139763IXX买文档就送全套 CAD 图纸 QQ:414951605 或 1304139763XIXII买文档就送全套 CAD 图纸 QQ:414951605 或 1304139763XIIIXIV第 1 章 绪论1第 1 章 绪论1.1 选题的背景及意义随着社会和科学技术的发展，工业生产的操作方式也发生着革命性的变化，从手工作坊式的劳动，逐渐演变成自动化、智能化的生产方式，人类也逐渐无法完成某些 生产过程，所以为了适应生产的需要出现了特殊的生产工具点焊机。与此同时也出现了一些新的生产活动，在这些生产活动中，有些是属于高危险的，对人体伤 害较大，有些领域不适宜人类工作长时间的工作，点焊机则正好适应这类工作。防止了一些化学物品对人类的伤害5 。在当今大规模制造业中，企业为 提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器的技术水平和应用 程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业焊接机主要承担着焊接、喷涂、搬运等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再 现的方式。点焊机是按照给定程序、轨迹和要求实现自动移动、焊接的操作的自动机械装置6。实现了自动化的工作并减少了很多不必要的人工劳动。本文对多工位点焊机利用PLC 的控制进行了详细的研究。点焊机的工作原理是利用正负两极在瞬间短路时产生的高温电弧来熔化电焊条上的焊料和被焊材料，来达到使它们结合的目的7。点焊机是由焊头、点焊枪等组成。点焊枪是四工位点焊机电气控制系统的核心。利用电磁阀控制点焊枪的伸缩及温度。通过完成该课题，即设计出自动点焊机及对其进行运动学分析，能够解决在焊接过程中焊枪不能随波形的变化调整与焊枪速度的夹角这个问题，使得在直线段与在波内斜边段焊接时，焊枪与焊缝都保持垂直，相对于焊缝的焊接速度都恒为同一速度，进而能够提高在直线段与在波内斜边段的焊缝成形的一致性，提高的生产质量。1.2 研究现状及发展趋势随着工业水平的发展,重要的大型焊接结构件的应用越来越多,其中大量的焊接工作必须在现场作业,如大型舰船舱体、甲板的焊接、大型球罐(储罐)的焊接等。而这些焊接场合下，自动点焊机要适应焊缝的变化，才能做到提高焊接自动化的水平。无疑,将宁波大红鹰学院毕业设计（论文）2自动点焊机技术和焊缝跟踪技术结合将有效地解决大型结构件野外作业的自动化焊接难题。当前国内外在自动点焊机方向研制的几个典型自动点焊机如下：(1) 韩国 Pukyong 国立大学的 Kam B O 等研制的舱体格子形构件焊接自动点焊机这种自动点焊机能够在人比较难以达到的狭窄空间自主地实现焊接过程,能够自动寻找焊缝的起始点。在遇到格子框架的拐角焊缝时,在保证焊接速度不变且焊炬准确对准焊缝的情况下,能够自动调整自动点焊机本体和十字滑块的位置4。(2) 日本庆应大学学者 Suga 等为平面薄板焊接研制的自主性自动点焊机该自动点焊机能够直线前进,还可以利用两个轮的差速控制小车的转弯,它装焊枪的臂可以伸缩，可以检测焊缝的位置并精确的识别焊缝的形状,如是直线焊缝、曲线焊缝、还是折线焊缝等5。(3) 日本庆应大学学者 Suga 等研制了管道焊接自主自动点焊机该自动点焊机可以沿着管道 ,根据 CCD 摄取的图象信息,在焊前可以自动寻找并识别焊缝,然后使自动点焊机本体沿管道方向达到正确的焊接位置5。(4) 清华大学机械工程系与北京石油化工学院装备技术研究所联合研制的球罐磁吸附轮式自动点焊机该自动点焊机的焊炬跟踪精度可达0.5mm,能够满足实际工程应用3。(5) 上海交通大学研制的具有自寻迹功能的焊接自动点焊机该自动点焊机在焊前,小车能够自动寻找焊缝并经过轨迹推算后自动调整小车本体和焊炬的位姿到待焊状态；在焊接过程中能够进行横向大范围的实时焊缝跟踪8。当前绝大多数自动点焊机还能焊缝跟踪,焊前必须通过人为的方式,把自动点焊机放到坡口附近合适的位置,并且通过手动将自动点焊机本体、十字滑块等调整到合适的待焊状态 ,也就是说自动点焊机的自主性还很低,基本上还不具有自主的运动规划能力。未来的发展趋势为三个方面：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；采用多传感信息融合技术以面对更为复杂的焊接任务；由于控制技术由经典控制到向智能控制技术的发展，这也将是自动点焊机的控制所采用。在当前，自动点焊机的机构设计绝大部分还是采用依据具体的情况来设计专用自动点焊机，称之为固定结构的传统自动点焊机，其运动特性使特定自动点焊机仅能适应一定的范围,不利于自动点焊机的发展。解决这一问题的方法就是利用关节模块和连杆模第 1 章 绪论3块,根据具体的要求开发可重构自动点焊机系统。下面为当前一些人所做的研究：(1) Benhabib 等人建立的自动点焊机库,将模块分成模块单元连接器、连杆模块、主关节模块和末端关节模块四类13；(2) 1999 年 DanielaRus 等提出了一种由晶体结构 “分子”组成的可自重构自动点焊机系统13；(3) 上海交通大学的费燕琼和沈阳航空工业学院的张艳丽等对模块化自动点焊机的构形设计进行了研究13 。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）4第 2 章 数控锡丝点焊机总体设计2.1 设计参数要求电压，功率：220V, 1.0KWX 轴可移动范围：X=1000mm Y 轴可移动范围：Y=200mmZ 轴可移动范围：Z=100mm重复精度：0.05mm焊锡参数：点焊 2 组温度设定范围：0-500其他要求：传送物件用传送带，使物件能自动往前运输；焊枪使用 2 个滚珠丝杠，能实现前后上下移动。2.2 方案设计2.2.1 Y 轴和 Z 轴方案在本项目设计中，当 PCB 板到达设计位置停止运动后，焊枪装置安装在龙门架上，在控制系统的作用下，向下运动完成一次焊接动作，提升，然后沿方向前进一定距离，由向下运动进行焊接，直到整块 PCB 板上的焊点加工完成为止。丝杆传动能够将旋转运动通过丝母转化为直线运动，刚性较好，能够传递较大的扭矩，位置准确。但是，由于丝杆机构属于高精度装置，使用成本很高，而且，丝杆在使用过程中容易磨损，造成运动不准确，因此为了增加抵抗磨损消耗，需要采用更好的材料制造丝杆，导致成本更高。Y 轴和 Z 轴采用丝杠传动加滑杆导向，结构方案如下图：第 2 章 数控锡丝点焊机总体设计5图 2.1 Y 轴和 Z 轴方案简图支撑滑块及其上面装置在本项目中采用直线导轨装置，因为在设计方案中，滑块是两相对可动的板料，所以在数控加工中心上一次钻孔能够保证导轨在 Z 向的平行度；直线导轨在 Y 向上的平行度可以通过安装垫片的形式调节达到精度。图 2-3 所示的滑杆微调装置实际上是采用标准件直线导轨的支撑座，由于在 Z 向上采用数控加工已经能够保证加工精度，因此，滑块上两边的滑杆的 Y 向的平行度可以通过安装垫片的形式达到。直线导轨的安装示意图如图 2-4 所示：图 2.2 直线导轨安装示意图2.2.2 X 轴及传送装置方案根据设计要求：X 轴可移动范围 X=1000mm，传送物件用传送带，使物件能自动往前运输，因此本次采用带传动传送物件并实现 X 轴方向的移动，结构方案如下图：虽然平带传动由于带的弹性形变会传动比不稳定；张紧力和轴向力较大；轴向尺寸较大比、不易安装等缺点，但是考虑到在本方案的设计中带传动的作用是实现 PCB板的传送，不需要在带上实现板的定位，因此，在此方案中可以采用平带装置。在装宁波大红鹰学院毕业设计（论文）6置中采用伺服电机控制可以实现带的及时启停。图 2.3 平带传动示意图在使用平带传动时，由于平带会因为自身的重量在整根平带的中间发生凹陷，如果不采取措施减少这种变形，当加工的 PCB 板传送到中间时会因为带的变形使板中间悬空，所以，在本方案设计中，采用滚轮装置减少平带的变形。2.2.3 焊枪安装方案在本方案中，焊枪设计思路是能够实现方便装卸，所以需要设计一个机构，将焊枪与卡盘连接在一起。该机构设计有两种方案。一种方案是设计为不动的，但是由实际情况得知焊枪的位置需要实时调节，所以此种方案不适合；方案二是设计焊枪可以在 ZX 平面内可调节的，机构如图 3133 所示：图 3-1 焊枪的旋转机构一（a）第 2 章 数控锡丝点焊机总体设计7如图 3-1 焊枪的旋转机构所示，与焊枪的连接销在连接板与旋转槽的内侧，焊枪的旋转机构与焊枪的连接销在连接板与旋转槽的外侧，焊枪旋转机构可以绕旋转装置中的连接销转动，至适当的角度后，用螺栓把旋转机构固定住，一般焊枪的倾斜角度在 45 度之内，而本装置能够在 180 度范围内调整，完全满足设计的要求。焊枪与旋转机构的连接如图 34 所示：图 3-4 焊枪与旋转机构的连接图2.2.4 送丝机构目前，在手工焊接中，焊丝是手动进给的。采用的是一手推焊枪烙铁，一手输送焊丝的方式实现焊接。而在自动化电焊机中，要求机器能够实现焊丝自动进给，则需要设计一个自动送丝机构。在本项目中，采用滚轮装置驱动焊丝的进给运动，在通过导管输送到焊枪头实现电焊。在本方案设计中，焊丝卷料安装在龙门架上，焊丝经过滚轮装置输送到焊枪加工处。焊丝在龙门架上的安装方式如图 3-5 所示。图 3-5 卷料架在龙门架上的安装示意图宁波大红鹰学院毕业设计（论文）8如图 3-5 所示，由前面的分析可以知道焊枪采用两两交错的方式安装，因此在布置焊丝卷料时采用两边各放置两卷焊丝的方式。每边的卷料通过安装架上的悬挂杆串接，卷料之间用一个宽度为 5mm 的套筒隔开。控制系统控制滚轮装置运动，实现焊丝的自动进给，焊枪能够上下运动（Z 向移动） 。但焊枪头的运动位移很小，焊丝的伸出量不大，不会妨碍到焊枪头的运动，因此可以把焊丝卷与滚轮装置分别装在龙门架与焊枪上。2.2.5 机架方案在本项目中，焊枪的升降设备支架采用的是固定式龙门架结构。固定式龙门架结构布局简单，结构紧凑，易于安装，快速轻巧，易于移动， 更具活性、顺畅、短距、连续等特点，是高效自动电焊机上的焊枪支架设备。龙门架的材料为型材。如图 3-6所示是龙门架的安装位置示意图。第 3 章 Y 向结构设计9第 3 章 Y 向结构设计3.1 丝杠螺母导程的确定本设计中，电机与丝杠直接相连，传动比 i=1，选择电机 Y 系列异步电动机的最高转速 ，则丝杠的导程为cmkgfMrn .2min,/150maxmax 最 大 转 矩 mnVPh 8150/./ax3.2 确定丝杠的等效转速最大进给时，丝杠的转速为 in/2/maxa rh最慢进给时，丝杠的转速为 15.08iniPV则得到丝杠的等效转速（估计 21t mi/0)/(22min1ax rtttm3.3 丝杠的等效负载工作负载是指机床工作时，实际作用在丝杠上的轴向压力，它的数值可用进给牵引力的实验公式计算。选用导轨为滚动导轨，而一般情况下，滚动导轨的摩擦系数为0.0025-0.005，取摩擦系数 f 为 0.005，则丝杠所受的最大牵引力为 )(maxGFfKFzyxN127.4605.in 故其等效负载可按下式计算（估算 t1=t2 ;n2=2n1） NtntFm12)/()3( 3/1212in3/1212min31ax )/()( ttt由以上确定进给运动的总阻力 F=12N3.4 确定丝杠所受的最大动载荷 aC查表，取丝杠的工作寿命 Th 为 15000h，同时取精度系数 fa=1，负荷性质系数fw=105，温度系数 ft=0.95，硬度系数 fh=1，可靠性系数 fk=0.53；平均转速为1000r/min。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）10NnTffFCrnTmhkahtwmh 345.0195./05.12)10/6).(/(915060 33/6 选用滑动丝杠螺母传动，丝杠公称直径为 ，基本导程 ，丝杠螺母m4mPh8的接触刚度为 1692N/ ，螺旋升角 丝杠的底径 26mm，螺母长度为 210mm，取.8丝杠的精度等级为 1 级。3.5 计算轴承动载荷 nThfFC/寿命系数为： 71.250/13350/1hhLf式中 寿命系数：可靠性为 90%的额定寿命，取为 10000h；h10转速系数： ；nf 28.045/13/0jnf计算转速 取最高转速，取 ；j mi15rj NC828./7故能满足要求。3.6 丝杠拉压振动和扭转振动的固有频率验算已知：轴承的接触刚度 ，丝杠螺母的接触刚 ，丝mNkB/108 mKC/1692杠的最小拉压刚度： NLAEKs /1652.0/.21053./ 4.875maxin 当导轨运动到两极位置时，有最大和最小拉压刚度，其中，L 植分别为 750mm 和100mm。螺母座刚度 。轴向拉压总刚度为：NH/10KKEsCBe/28 4.18/692/1082/1/ min 丝杠拉压振动的固有频率 min/7165/50136.2/8.910/6 rsradmeB 由计算可知，丝杠拉压振动的固有频率远远大于 1500r/min，所以能满足要求。第 3 章 Y 向结构设计113.7 丝杠的扭转刚度 rNmLdKmT /4.207148.74. 丝杠的扭转刚度： 232.1058.)0.(81.9362kgJ由机械设计手册得平移物体的转动惯量为：丝杠的转动惯量为： 23.4.mJS丝杠扭转振动的固有频率为： sradJKSZWTT /47810)35.6.058.(733显然，丝杠的扭转振动的固有频率远远大于 1500r/min，所以，能满足要求。3.8 传动精度计算丝杠的拉压刚度：LEdKS42由以上的各条件可知最小机械传动刚度为： mNKBcs /1208/1692/4.8/1/1minin0 最大机械传动刚度： KBcsmanan /45108/692/15/1/0因此得到由于机械传动装置所引起的定位误差为： mKFqk .)45_12(0)_(max0in0 其中，F0 为空载时导轨的静摩擦力3.9 电动机的计算选择 kwVFPe 05.612/maxF下面的计算结果所以选用反应式步进电动机，输出功率 0.2kw，同步转速 1500r/min，电动机的参宁波大红鹰学院毕业设计（论文）12数如下表一所示：表 3.1 电动机的各种参数电动机型号 步距角最大静转矩（N.m）运行频率最高空载启动频率轴径 长度55BF003 0.75/1.5 0.686 1800 6mm 70mm第 4 章 Z 向结构设计13第 4 章 Z 向结构设计4.1 Z 向精度设计假设设计要求：进给精度 m01.， 快速进给精度 min/34.2 滚珠丝杠疲劳强度丝杆的最大载荷为主轴重量加摩擦力，最小载荷为主轴重量减最大进给力的 Z 向分力。主轴重量为 300kg,则：1）摩擦力 fFNf 108.9035.min2axF73168.9in2minaxm3850N26根据机电一体化设计基础计算载荷 cFMAHFK查表 2-6 取 2.1查表 2-8 取 0.1A查表 2-7 取 0H查表 2-4 取 D 级精度则： NFc 3476.2）计算额定动载荷aC取丝杠的工作寿命为 hLh20, min/10rn31067. 4hmLncaFC31067.4N354.3 选用滚珠丝杠由表 2-9 得丝杠副数据：公称直径 D50导程 mp1宁波大红鹰学院毕业设计（论文）14滚珠直径 md953.0按表 2-1 种尺寸公式计算：滚道半径： mR096.35.20. 偏心距：mde 2104.8)25.(7.)(7. 丝杠内径 eD9.36.104.82014.4 滚珠丝杠稳定性验算丝杠一端轴向固定，采用深沟球轴承和双向球轴承，可分别承受径向和轴向的负荷。另一端游动，需要径向约束，采用深沟球轴承，外圈不限位，以保证丝杠在受热变形后可在游动端自由伸缩，如下图。 螺 母固 定 端 游 动 端 由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳，所以在设计时应验算其安全系数 S,其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数 S丝杠不会失稳的最大载荷称为临界载荷 crF2)(lEIacr式中，E 为丝杠材料的弹性模量，对于钢 E=206Gpa；l 为丝杠工作长度（m） ；aI为丝杠危险截面的轴惯性矩（ 4m） ； 为长度系数，取 3。84105.6dNFcr 52892 107.).3(14安全系数 25.3760.mcrS查表 2-10，S=2.53.3，SS ，丝杠是安全的，不会失稳。第 4 章 Z 向结构设计15 高速丝杠工作时有可能发生共振，因此需验算其不发生共振的最高转速临街转速 crn。要求丝杠的最大转速 crnmax。临街转速按下式计算： 21)(90ldfccr式中： cf为临界转速系数，见表 2-10，本题取 97.3cf， 322)5.03(987.91crn min/10.34rin/6maxr即： axncr，所以丝杠工作时不会发生共振。 此外滚珠丝杠副还受 D0值的限制，通常要求 min/10740rnDmi/17min/140430 rrD4.5 滚珠丝杠刚度验算滚珠丝杠在工作负载 F(N)和转矩 T( N)共同作用下引起每个导程的变形量0L(m)为： cGJTpEAFL20式中:A 丝杠截面积, 214dA； cJ为丝杠的极惯性矩， 4132dc；G 为丝杠切变模量，对钢 GPa3.8；T 为转矩。 )tan(20DFm式中： 为摩擦角，其正切函数值为摩擦系数； m卫平均工作载荷NT 54.).034tan(1024763按最不利的情况取（其中 mF）宁波大红鹰学院毕业设计（论文）16412120 64GdTpEFJTpEAFLc49223293 )08.(1.8).3(5)()08.(2614.37m079则丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为：mpLl 85.4107.95320通常要求丝杠的导程误差 L小于其传动精度的 1/2，即L.21该丝杠的 满足上式，所以其刚度可以满足要求。4.6 滚珠丝杠效率验算滚珠丝杠副的传动效率 为947.0)2.34tan()tan(要求在 90%95% 之间，所以该丝杠副合格。经上述计算验算，FC1-4010-2.5 各项性能均符合题目要求，所以合格。4.7 Z 向电机选型最大静转矩选择依据文献实用机床设计手册上，有：（1）对于在最大工作条件下工作时所需要电机最大静转矩为： 5.031max切Mj18.37618Ncm（2）对于空载起动时所需要的电机最大静转矩为： 91.2max起j .c由（1）和（2）可知，以计算得： axj恒大于 2maxj 所以就以 1maxjM作为选取步进电机最大静转矩的依据。而初选的步进电机为 110BF003 ，它的最大静转矩为：max1689jNcM第 4 章 Z 向结构设计17所以初选的步进电机型号符合要求。（3）步进电机动载荷矩频特性和运行矩频特性：由数控技术得：动矩频特性： PVf601maxax2.501=4167Hz运行矩频特性： PSef6 其中： eV-最大工作条件下的进给速度 )min(，可取最高进给速度 max2.5in的 312，现取中间值，即 ax71.46i2SV。所以： ef1046.=2431Hz由步进电机 110BF004 的矩频特性和运行矩频特性参数可以看出所选步进电机在起动时力矩是满足要求的。所以最终就确定步进电机的型号为：110BF004 反应式步进电动机。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）18第 5 章 传送装置（X 向）设计5.1 传送装置结构设计5.1.1 带型选择本设计为了实现自动化，节省人力、物力和提高效率，在板料输送方面拟采用带传动。在实际工作环境下有平带传动、齿形带和同步带等形式。齿形带在传送有几何规则轮廓的零件时有很大的优势，而且当带高速运动时，采用齿形带能够较好的定位所传送的零件保证零件不会在带上移动，齿形带不是标准件，一般需要在平带上自己安装齿形，制造不方便；同步带传动，属于啮合传动，高速、高精度，适合在高精度仪器装置中使用，带比较薄，比较轻，同步带一般采用伺服电机驱动。平带传动具有如下的特点：（1）结构简单，传动平稳，具有过载保护的作用（2）有缓冲吸震的作用（3）运动平稳无噪声（4）适用于远距离传输（S max=15m）（5）制造、安装精度要求不高虽然平带传动由于带的弹性形变会传动比不稳定；张紧力和轴向力较大；轴向尺寸较大比、不易安装等缺点，但是考虑到在本方案的设计中带传动的作用是实现 PCB板的传送，不需要在带上实现板的定位，因此，在此方案中可以采用平带装置。在装置中采用伺服电机控制可以实现带的及时启停。传送皮带（尺寸 1100430mm）的示意图如图 5.1 所示。第 5 章 传送装置（X 向）设计19图 5.1 平带传动示意图5.1.2 滚筒设计本次传送装置采用滚筒确定平带的结构，在使用平带传动时，由于平带会因为自身的重量在整根平带的中间发生凹陷，如果不采取措施减少这种变形，当加工的 PCB板传送到中间时会因为带的变形使板中间悬空，所以，在本方案设计中，采用中间增加辅助支撑滚轮装置减少平带的变形。滚轮装置布置示意图如图 5.2 所示：图 5.2 滚轮装置示意图滚筒采用灰铁铸造后机加工成型，主滚筒结构尺寸如图 5.3 所示：宁波大红鹰学院毕业设计（论文）20图 5.3 主滚轮5.2 滚筒电机选型依据文献实用机床设计手册上，有：（1）对于在最大工作条件下工作时所需要电机最大静转矩为： 5.031max切Mj18.37618Ncm（2）对于空载起动时所需要的电机最大静转矩为： 91.2max起j .c由（1）和（2）可知，以计算得： axj恒大于 2maxj 所以就以 1maxjM作为选取步进电机最大静转矩的依据。而初选的步进电机为 110BF003 ，它的最大静转矩为：max1689jNcM所以初选的步进电机型号符合要求。（3）步进电机动载荷矩频特性和运行矩频特性：由数控技术得：动矩频特性： PVf601maxax2.501=4167Hz运行矩频特性： PSef其中： eV-最大工作条件下的进给速度 )min(，可取最高进给速度 max2.5in的 312，现取中间值，即 ax71.46i2SV。所以： ef0.461=2431Hz第 5 章 传送装置（X 向）设计21由步进电机 110BF004 的矩频特性和运行矩频特性参数可以看出所选步进电机在起动时力矩是满足要求的。所以最终就确定步进电机的型号为：110BF004 反应式步进电动机。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）22第 6 章 其他辅助机构设计6.1 送丝机构设计6.1.1 送丝滚轮目前，在手工焊接中，焊丝是手动进给的。采用的是一手推焊枪烙铁，一手输送焊丝的方式实现焊接。而在自动化电焊机中，要求机器能够实现焊丝自动进给，则需要设计一个自动送丝机构。在本项目中，采用滚轮装置驱动焊丝的进给运动，在通过导管输送到焊枪头实现电焊。送丝滚轮由小步进电机驱动，控制系统控制步进电机驱动滚轮装置运动，实现焊丝的自动进给，送丝滚轮安装如下图 6.1 所示。图 6.1 送丝滚轮6.1.2 焊丝卷料装置本次焊丝卷料安装在龙门架上，焊丝经过滚轮装置输送到焊枪加工处。因此在布置焊丝卷料时采用两边各放置两卷焊丝的方式。每边的卷料通过安装架上的悬挂杆串接，卷料之间用一个宽度为 5mm 的套筒隔开。根据设计要求焊枪能够上下运动（Z 向移动） 。但焊枪头的运动位移很小，焊丝的伸出量不大，不会妨碍到焊枪头的运动，因此可以把焊丝卷与滚轮装置分别装在龙门架与焊枪上。即将图 4-1 所示安装架固定在龙门架上如图 4-3 所示。第 6 章 其他辅助机构设计23图 6.2 焊丝卷料装置6.2 焊枪固定装置设计在本方案中，焊枪设计思路是能够实现方便装卸，所以需要设计一个机构，将焊枪与卡盘连接在一起。该机构设计有两种方案。一种方案是设计为不动的，但是由实际情况得知焊枪的位置需要实时调节，所以此种方案不适合；方案二是设计焊枪可以在 ZX 平面内可调节的，机构如图 6.46.6 所示：宁波大红鹰学院毕业设计（论文）24图 6.3 焊枪的旋转机构一图 6.4 焊枪的旋转机构如图 6.3 焊枪的旋转机构所示，与焊枪的连接销在连接板与旋转槽的内侧，而如图6.4 焊枪的旋转机构所示，与焊枪的连接销在连接板与旋转槽的外侧，焊枪旋转机构二可以绕旋转装置一中的连接销转动，至适当的角度后，用螺栓把旋转机构一和旋转机构二固定住，一般焊枪的倾斜角度在 45 度之内，而本装置能够在 180 度范围内调整，完全满足设计的要求。焊枪与旋转机构的连接如图 6.5 所示：第 6 章 其他辅助机构设计25图 6.5 焊枪与旋转机构的连接6.2 机架设计支架采用的是固定式龙门架结构。固定式龙门架结构布局简单，结构紧凑，易于安装，快速轻巧，易于移动， 更具活性、顺畅、短距、连续等特点，是高效自动电焊机上的焊枪支架设备。龙门架的材料为型材。如图 6.6 所示是龙门架结构图。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）26图 6.6 焊枪与旋转机构的连接结论27结论一、结论本次毕业设计主要完成如下：(1) 对自动点焊机进行了方案设计，并对机构进行分析，证明该方案可行，能够满足焊接的要求，能够提高在直线段与在波内斜边段的焊缝成形的一致性，提高的生产质量。(2) 完成了结构设计：结构方案的比较与选择；驱动电机功率的估计计算与选择；。(3) 其它方面：选用导轨的匹配设计，联接匹配设计。这些都是直接在图纸上设计出来了。通过这次毕业设计，我在多方面都有所提高。巩固与扩充了焊接机、机械设计等课程所学的内容，了解了焊接机的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。二、今后研究方向在具体实践方面能有机会尝试, 进行深入的理论与实践结合。参考文献28参考文献1 原 魁工业自动点焊机发展现状与趋势J MC 现代零部件,2007,(01):3334.2 张效祖工业自动点焊机的现状与发展趋势J. WMEM,2007,(05):2526.3 宋海宏自动点焊机技术展望J. 山西煤炭管理干部学院学报 ,2006,(04):4345.4 吴林全球工业自动点焊机产业现状与趋势J .机电一体化 ,20006,(02):5657.5 坪岛茂彦 中村修照 .电动机实用技术指南M .北京：科学出版社， 2003.6 熊有伦自动点焊机技术基础M. 武汉：华中科技大学出版社， 1996.7 温效朔自动点焊机技术在农业上的开发与应用现状M .合肥：安徽农业科学，2007，(11)：124125.8 周伯英工业自动点焊机设计M 北京：机械工业出版社， 1995.9 吴林，张广军，高洪明.自动点焊机技术M. 北京：机械工业出版社 ,2000.10 吴宗泽机械零件设计手册M 北京：机械工业出版社 ,2002.11 I.OM.索罗门采夫.工业自动点焊机图册M 北京：机械工业出版社,2005.12 郑相锋，胡小建弧焊自动点焊机焊接区视觉信息传感与控制技术J 点焊机，200513 孔宇，戴明，吴林自动点焊机结构光视觉三点焊缝定位技术J 焊接学报，199714 章向明等工程力学教程M 北京：科学出版社， 200715 濮良贵等机械设计M 北京：高等教育出版社， 200716 孙恒，陈作模等.机械原理M 北京：高等教育出版社， 2007附 录29致 谢大学生活即将结束，毕业设计是本科教育的一个重要的关键性的环节，能顺利地完成这次毕业设计离不开各位老师和同学的帮助。首先，应该感谢我的指导老师，通过这次设计使我意识到遇到问题首先应该独立思考问题并解决问题，同时在此过程中还让我明白了一
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