冲床冲压的自动送料装置设计
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1.
往复式与振动式工件输送机两种给料方式不同点是给料频率和幅值以及运动轨迹不同。在使用过程中，由于振动式给料机给料频率高，噪声也大；由于它是靠高频振动给料，其振动和频率受物料密度及比重影响较大，所以，给料量不稳定，给料量的调整也比较困难；由于是靠振动给料，给料机必须起振并稳定在一定的频率和振幅下，但振动参数对底板受力状态很敏感，故底板不能承受较大的仓压，需增加仓下给料槽的长度，结果是增加了料仓的整体高度，使工程投资加大；由于给料高度加大，无法用于替换目前大量使用的冲床冲压的自动送料装置设计。
如图2-3所示，后臂C和曲柄半径R均为绕定点转动，连杆P做平面运动。利用速度投影定理，忽略连杆P变形的影响，连杆两端点（d和b）的速度在连杆轴线上的投影相等。d、b两点分别 和O转动， 、 分别垂直于R和C，将 、 向连杆轴线投影有：
（2-16）
则
（2-17）
因为 ， ，悬点速度为
（2-18）
式中 为曲柄旋转的角速度，其余参数同前。
85
0.774092
0.471544
-0.08214
90
0.838715
0.45849
-0.1051
95
0.901317
0.442545
-0.12385
100
0.961536
0.424263
-0.13882
105
1.019082
0.404135
-0.15052
110
1.073729
0.382578
-0.15949
自20世纪60年代定型后,我国各大矿使用的工件输送机主要是K系列的冲床冲压的自动送料装置设计。
1.2
最通用的冲床冲压的自动送料装置设计为K型，一般用于或其他磨琢性小、黏性小的松散粒状物料的给料。冲床冲压的自动送料装置设计适用于矿井和选厂，将碳经仓均匀地装载到输送机或其它筛选、贮存装置上。
1.
1.
(1)结构简单,维修量小
关键词：冲床冲压的自动送料装置设计，传动装置，连杆，减速器
第
进入21世纪，我国工件工业快速发展，深加工产业规模也在飞速扩大,现有工件机械设备生产能力小,不能满足大型加工厂的生成要求。因此,改进和扩大现有工件机械设备是完全必要的。冲床冲压的自动送料装置设计作为工件加工的基础设备，在我国矿广泛应用几十年。生产实践证明,该设备对品种、粒度、外在水份等适应性强,与其他给料设备相比,具有运行安全可靠、性能稳定、噪音低、维护工作量少等优点,仍不失推广使用的价值。
为保证真空系统的气流通畅，以提高真空发生器的真空度，回路4中的真空控制回路不安装节流阀。同时，回路4中的所有连接气管应尽可能的短，以减小空气流通阻力，提高真空度。
采用气缸的优点：
减少了物料的运送步骤，缩短了加工时间，操作简单。
缺点：
对物料的放置有很高的精度要求，造价高昂，一般的小型企业不采用
2.3
利用机械手进行送料
55
0.374661
0.455729
0.141114
60
0.439174
0.472217
0.09648
65
0.50555
0.482608
0.053544
70
0.572964
0.487224
0.013502
75
0.640644
0.486534
-0.02277
80
0.707892
0.481101
-0.05472
3
根据以上几何关系分析结果，对常规的运动学特性进行分析，推导相应公式，得到悬点位移、速度、加速度。本文以常规型抽油机CYJ5-2.5-26HB为例进行研究，并对此抽油机的运动学关系进行计算编程，画出相应的曲线图。
图2-2悬点位移曲线图
以悬点处于最低位置（下死点）为计算位移的起点。摆动的角位移为 ，最大角位移为 。根据抽油机四杆结构的几何关系：
宁XX大学
毕业设计(论文)
冲床冲压的自动送料装置设计
所在学院
专业
班级
姓名
学号
指导老师
年月日
摘
本次毕业设计是关于冲床冲压的自动送料装置设计的设计。首先对输送机作了简单的概述；接着分析了输送机的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的输送机各主要零部件进行了校核。在冲床冲压的自动送料装置设计的设计、制造以及应用方面,目前我国与国外先进水平相比仍有较大差距,国内在设计制造冲床冲压的自动送料装置设计过程中存在着很多不足。
在冲床冲压的自动送料装置设计中,电动机和减速器均采用标准件,其余大部分是焊接件,易损部件少,用在矿恶劣条件下,其适用性深受使用单位的好评。
(2)性能稳定
冲床冲压的自动送料装置设计对的牌号,粒度组成,水分、物理性质等要求不严,当来料不均匀,水分不稳定且夹有大块、橡胶带、木头及钢丝等时,仍能正常工作。
(3)噪音低
1.1
运输机设备是矿生产系统的主要设备之一,给设备的可靠性,特别是关键咽喉部位给设备的可靠性,直接影响整个生产系统的正常运行。目前,我国矿使用的给设备主要是冲床冲压的自动送料装置设计和电振工件输送机。冲床冲压的自动送料装置设计最早研制于20世纪60年代初,70年代,在ＮＧＷ基础上,更换了驱动装置,改为Ｋ系列,并一直沿用至今。国外工件输送机发展状况也与国内大相径庭,并没有更高的技术含量,但价格却是国内同类产品的4～5倍。
机械手是以小车形式通过钢绳同滑块联接起来，由冲床滑块上升运动牵引小车作前进的水平运动完成送料，由通过钢绳连接的重物使小车作复位运动。
由小车机械手将工件送至冲床下进行冲孔，提高了生产效率，保证了质量，改善了劳动强度，确保了人生安全。
采用机械手送料的优点：
送料与冲床节拍相同，可以连续生产。
缺点：
首先由于整个过程均由机械手实现，所以对机械手的要求度很高，其次，如果工件大小不一要经常更换。
-0.18345
145
1.364644
0.211905
-0.186
150
1.392272
0.18588
-0.1888
155
1.416258
0.159441
-0.19199
160
1.43654
0.132528
-0.19563
165
1.453047
0.105077
-0.19975
170
1.4657
0.077021
其悬点速度的计算结果详见表3-1，得到速度图像如图3-4：
3
图3-5悬点加速度曲线
悬点速度对时间的一次导数即为悬点加速度。对于后置型，悬点加速度公式为：
（2-19）
其悬点加速度的计算结果详见表2-1，得到加速度图像如图2-5：
3.
表2-1显示了曲柄转角变化 时，悬点位移、速度、加速度随其变化的数值，表2-1如下所示。图2-6为曲柄转角变化与悬点位移、速度、加速度之间的关系曲线图，图2-6如下所示。
（2-11）
（2-12）
悬点位移 （2-13）
悬点最大位移 （2-14）
在抽油机的设计和使用中，常用的是 与 的比值，称为位置因素，表示为：
（2-15）
显然， 。当悬点位于下死点时， =0；悬点位于上死点时， =1。
其悬点位移的计算结果详见表2-1，得到位移图像如图2-2：
3
图2-3速度分析示意图
图3-4悬点速度曲线
115
1.125304
0.359933
-0.16627
120
1.173673
0.336469
-0.17137
125
1.218739
0.312386
-0.17526
130
1.260425
0.287823
-0.17834
135
1.298671
0.262867
-0.18098
140
1.333427
0.237559
P—额定悬点载荷；
K—极距，即支承中心到减速器输出轴中心的距离，mm；
J—曲柄销中心到支承中心之间的距离,mm；
θ—曲柄转角，以曲柄半径R处于12点钟位置作为零度，沿曲柄旋转方向度量；
Φ—零度线与K的夹角，由零度线到K沿曲柄旋转方向度量；
β—C与P的夹角，称传动角；
x—C与J的夹角；
ρ—K与J的夹角；
冲床冲压的自动送料装置设计是非振动式给料设备,其噪音发生源只有电动机和减速器,而这两个的噪音都很低。尤其在井下或仓等封闭型场所,噪音无法扩散,这一点是电动给料机所无法达到的。
(4)安装方便、高度小
冲床冲压的自动送料装置设计一般安装在仓仓口,不需另外配制仓口闸门溜槽及电动机支座,安装可一步到位,调整工作量小,而电动工件输送机由于不能直接承受仓压,需要另外安放仓口过渡溜槽,相比之下,冲床冲压的自动送料装置设计占有高度小,节省了建筑面积和投资。
0.07343
0.236083
0.360654
30
0.109626
0.28459
0.336696
35
0.152307
0.329308
0.306219
40
0.200885
0.369388
0.270089
45
0.254667
0.404126
0.229521
50
0.312871
0.433007
0.185994
-0.20431
175
1.474411
0.048307
-0.20922
180
1.479086
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-0.21433
185
1.479627
-0.01123
-0.21942
190
1.475935
-0.04204
-0.22424
195
1Байду номын сангаас467919
-0.07349
-0.22847
200
1.455497
2.4
采用伺服电机控制工作台进行送料
由单片机产生驱动脉冲信号，步进电机的驱动器收到驱动脉冲信号后，步进电机将会按照设定的方向转动一个固定的角度，将电脉冲转化成交位移。电机的转速由脉冲信号频率来控制决定，再由电机控制工作台进行送料冲压。
优点：
1、可以连续生产，并且能实现一人控制几台机器
2、可靠性高，由于送料机构外部由步进电机控制，所以每次的行程都是固定值。
综合以上的比较，选择方案4来设计冲压自动送料机构。
第
运动分析的主要任务是：求出驴头悬点的位移、速度和加速度随时间变化的规律，以便为载荷分析和扭矩计算提供运动学数据。在曲柄角速度等于常数的情况下，问题也就归结为求解悬点位移速度和加速度随曲柄转角的变化规律。
3
图2-1常规型运动简图
基本参数及意义表示如下：
第
2.1
设计方案：
1.采用分离气缸和定位夹紧气缸实现物料的运送和分离
2.利用机械手进行送料
3.采用伺服电机控制工作台进行送料
4、采用电机带动减速器，然后带动连杆机构实现往复运动
2.2
采用双作用缸实现物料的分离功能和定位夹紧功能
气动送料机由两个基本应用模块组成：物料分离模块及传送模块。物料分离模块由两个双作用气缸组成，分别实现物料的分离功能和定位夹紧功能。
—K与R的夹角；
—P与R的夹角。
由图可知：
（2-1）
式中正负号取决于曲柄旋转方向，曲柄旋转方向的判断为：面向抽油机，井口在右侧，顺时针旋转为“+”，逆时针旋转为“-”。
（2-2）
（2-3）
（2-4）
（2-5）
（2-6）
（2-7）
（2-8）
（2-9）
（2-10）
在有“ ”式中，“+”用于曲柄顺时针旋转，“-”用于曲柄逆时针旋转。
表3-1悬点参数计算数值表
角度
位移
速度
加速度
0
0.001181
-0.02999
0.378839
5
0.000702
0.02329
0.387514
10
0.007689
0.077398
0.390653
15
0.022202
0.131515
0.387536
20
0.044179
0.184732
0.377626
25
A—前臂长度，mm；
C—后臂长度，mm；
P—连杆长度，mm；
R—曲柄半径，mm；
I—支承中心到减速器输出轴中心的水平距离，mm；
H—支承中心到底座底部的高度，mm；
G—减速器输出轴到底座底部的高度，mm；
H-G—曲柄回转中心至中心轴承的垂直距离，mm；
ψ—C与K的夹角；
S—抽油机的冲程；
n—抽油机的冲次；
-0.10546
-0.23174
205
1.438607
-0.1378
-0.2337
210
1.417212
-0.1703
-0.23396
215
1.391306
-0.2027
-0.23219
220
1.360926
-0.23469
-0.22811
225
1.326149
3、低功耗，低电压。在许多没有电力供应的应用场合，较低的功耗和工作电压是生产便捷化的必要条件。
4、维护方便，经济实用。
冲床冲压的自动送料装置设计结构是由电动机、减速器、联轴器、H形架、连杆、底板(给料槽)、传动平台、漏斗闸门、托辊等组成。
2.5
采用电机带动减速器，然后带动连杆机构实现往复运动
传动原理：当电动机开动后，经弹性联轴器、减速器、曲柄连杆机构拖动倾斜的底板在托辊上作直线往复运动，当底板正行时,将仓和槽形机体内的带到机体前端;底板逆行时,槽形机体内的被机体后部的斜板挡住,底板与之间产生相对滑动,机体前端的自行落下。将均匀地卸到运输机械或其它筛选设备上。该机设有带漏斗、带调节阀门和不带漏斗、不带调节阀门两种形式。
往复式与振动式工件输送机两种给料方式不同点是给料频率和幅值以及运动轨迹不同。在使用过程中，由于振动式给料机给料频率高，噪声也大；由于它是靠高频振动给料，其振动和频率受物料密度及比重影响较大，所以，给料量不稳定，给料量的调整也比较困难；由于是靠振动给料，给料机必须起振并稳定在一定的频率和振幅下，但振动参数对底板受力状态很敏感，故底板不能承受较大的仓压，需增加仓下给料槽的长度，结果是增加了料仓的整体高度，使工程投资加大；由于给料高度加大，无法用于替换目前大量使用的冲床冲压的自动送料装置设计。
如图2-3所示，后臂C和曲柄半径R均为绕定点转动，连杆P做平面运动。利用速度投影定理，忽略连杆P变形的影响，连杆两端点（d和b）的速度在连杆轴线上的投影相等。d、b两点分别 和O转动， 、 分别垂直于R和C，将 、 向连杆轴线投影有：
（2-16）
则
（2-17）
因为 ， ，悬点速度为
（2-18）
式中 为曲柄旋转的角速度，其余参数同前。
85
0.774092
0.471544
-0.08214
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0.45849
-0.1051
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0.901317
0.442545
-0.12385
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0.961536
0.424263
-0.13882
105
1.019082
0.404135
-0.15052
110
1.073729
0.382578
-0.15949
自20世纪60年代定型后,我国各大矿使用的工件输送机主要是K系列的冲床冲压的自动送料装置设计。
1.2
最通用的冲床冲压的自动送料装置设计为K型，一般用于或其他磨琢性小、黏性小的松散粒状物料的给料。冲床冲压的自动送料装置设计适用于矿井和选厂，将碳经仓均匀地装载到输送机或其它筛选、贮存装置上。
1.
1.
(1)结构简单,维修量小
关键词：冲床冲压的自动送料装置设计，传动装置，连杆，减速器
第
进入21世纪，我国工件工业快速发展，深加工产业规模也在飞速扩大,现有工件机械设备生产能力小,不能满足大型加工厂的生成要求。因此,改进和扩大现有工件机械设备是完全必要的。冲床冲压的自动送料装置设计作为工件加工的基础设备，在我国矿广泛应用几十年。生产实践证明,该设备对品种、粒度、外在水份等适应性强,与其他给料设备相比,具有运行安全可靠、性能稳定、噪音低、维护工作量少等优点,仍不失推广使用的价值。
为保证真空系统的气流通畅，以提高真空发生器的真空度，回路4中的真空控制回路不安装节流阀。同时，回路4中的所有连接气管应尽可能的短，以减小空气流通阻力，提高真空度。
采用气缸的优点：
减少了物料的运送步骤，缩短了加工时间，操作简单。
缺点：
对物料的放置有很高的精度要求，造价高昂，一般的小型企业不采用
2.3
利用机械手进行送料
55
0.374661
0.455729
0.141114
60
0.439174
0.472217
0.09648
65
0.50555
0.482608
0.053544
70
0.572964
0.487224
0.013502
75
0.640644
0.486534
-0.02277
80
0.707892
0.481101
-0.05472
3
根据以上几何关系分析结果，对常规的运动学特性进行分析，推导相应公式，得到悬点位移、速度、加速度。本文以常规型抽油机CYJ5-2.5-26HB为例进行研究，并对此抽油机的运动学关系进行计算编程，画出相应的曲线图。
图2-2悬点位移曲线图
以悬点处于最低位置（下死点）为计算位移的起点。摆动的角位移为 ，最大角位移为 。根据抽油机四杆结构的几何关系：
宁XX大学
毕业设计(论文)
冲床冲压的自动送料装置设计
所在学院
专业
班级
姓名
学号
指导老师
年月日
摘
本次毕业设计是关于冲床冲压的自动送料装置设计的设计。首先对输送机作了简单的概述；接着分析了输送机的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的输送机各主要零部件进行了校核。在冲床冲压的自动送料装置设计的设计、制造以及应用方面,目前我国与国外先进水平相比仍有较大差距,国内在设计制造冲床冲压的自动送料装置设计过程中存在着很多不足。
在冲床冲压的自动送料装置设计中,电动机和减速器均采用标准件,其余大部分是焊接件,易损部件少,用在矿恶劣条件下,其适用性深受使用单位的好评。
(2)性能稳定
冲床冲压的自动送料装置设计对的牌号,粒度组成,水分、物理性质等要求不严,当来料不均匀,水分不稳定且夹有大块、橡胶带、木头及钢丝等时,仍能正常工作。
(3)噪音低
1.1
运输机设备是矿生产系统的主要设备之一,给设备的可靠性,特别是关键咽喉部位给设备的可靠性,直接影响整个生产系统的正常运行。目前,我国矿使用的给设备主要是冲床冲压的自动送料装置设计和电振工件输送机。冲床冲压的自动送料装置设计最早研制于20世纪60年代初,70年代,在ＮＧＷ基础上,更换了驱动装置,改为Ｋ系列,并一直沿用至今。国外工件输送机发展状况也与国内大相径庭,并没有更高的技术含量,但价格却是国内同类产品的4～5倍。
机械手是以小车形式通过钢绳同滑块联接起来，由冲床滑块上升运动牵引小车作前进的水平运动完成送料，由通过钢绳连接的重物使小车作复位运动。
由小车机械手将工件送至冲床下进行冲孔，提高了生产效率，保证了质量，改善了劳动强度，确保了人生安全。
采用机械手送料的优点：
送料与冲床节拍相同，可以连续生产。
缺点：
首先由于整个过程均由机械手实现，所以对机械手的要求度很高，其次，如果工件大小不一要经常更换。
-0.18345
145
1.364644
0.211905
-0.186
150
1.392272
0.18588
-0.1888
155
1.416258
0.159441
-0.19199
160
1.43654
0.132528
-0.19563
165
1.453047
0.105077
-0.19975
170
1.4657
0.077021
其悬点速度的计算结果详见表3-1，得到速度图像如图3-4：
3
图3-5悬点加速度曲线
悬点速度对时间的一次导数即为悬点加速度。对于后置型，悬点加速度公式为：
（2-19）
其悬点加速度的计算结果详见表2-1，得到加速度图像如图2-5：
3.
表2-1显示了曲柄转角变化 时，悬点位移、速度、加速度随其变化的数值，表2-1如下所示。图2-6为曲柄转角变化与悬点位移、速度、加速度之间的关系曲线图，图2-6如下所示。
（2-11）
（2-12）
悬点位移 （2-13）
悬点最大位移 （2-14）
在抽油机的设计和使用中，常用的是 与 的比值，称为位置因素，表示为：
（2-15）
显然， 。当悬点位于下死点时， =0；悬点位于上死点时， =1。
其悬点位移的计算结果详见表2-1，得到位移图像如图2-2：
3
图2-3速度分析示意图
图3-4悬点速度曲线
115
1.125304
0.359933
-0.16627
120
1.173673
0.336469
-0.17137
125
1.218739
0.312386
-0.17526
130
1.260425
0.287823
-0.17834
135
1.298671
0.262867
-0.18098
140
1.333427
0.237559
P—额定悬点载荷；
K—极距，即支承中心到减速器输出轴中心的距离，mm；
J—曲柄销中心到支承中心之间的距离,mm；
θ—曲柄转角，以曲柄半径R处于12点钟位置作为零度，沿曲柄旋转方向度量；
Φ—零度线与K的夹角，由零度线到K沿曲柄旋转方向度量；
β—C与P的夹角，称传动角；
x—C与J的夹角；
ρ—K与J的夹角；
冲床冲压的自动送料装置设计是非振动式给料设备,其噪音发生源只有电动机和减速器,而这两个的噪音都很低。尤其在井下或仓等封闭型场所,噪音无法扩散,这一点是电动给料机所无法达到的。
(4)安装方便、高度小
冲床冲压的自动送料装置设计一般安装在仓仓口,不需另外配制仓口闸门溜槽及电动机支座,安装可一步到位,调整工作量小,而电动工件输送机由于不能直接承受仓压,需要另外安放仓口过渡溜槽,相比之下,冲床冲压的自动送料装置设计占有高度小,节省了建筑面积和投资。
0.07343
0.236083
0.360654
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0.152307
0.329308
0.306219
40
0.200885
0.369388
0.270089
45
0.254667
0.404126
0.229521
50
0.312871
0.433007
0.185994
-0.20431
175
1.474411
0.048307
-0.20922
180
1.479086
0.018896
-0.21433
185
1.479627
-0.01123
-0.21942
190
1.475935
-0.04204
-0.22424
195
1Байду номын сангаас467919
-0.07349
-0.22847
200
1.455497
2.4
采用伺服电机控制工作台进行送料
由单片机产生驱动脉冲信号，步进电机的驱动器收到驱动脉冲信号后，步进电机将会按照设定的方向转动一个固定的角度，将电脉冲转化成交位移。电机的转速由脉冲信号频率来控制决定，再由电机控制工作台进行送料冲压。
优点：
1、可以连续生产，并且能实现一人控制几台机器
2、可靠性高，由于送料机构外部由步进电机控制，所以每次的行程都是固定值。
综合以上的比较，选择方案4来设计冲压自动送料机构。
第
运动分析的主要任务是：求出驴头悬点的位移、速度和加速度随时间变化的规律，以便为载荷分析和扭矩计算提供运动学数据。在曲柄角速度等于常数的情况下，问题也就归结为求解悬点位移速度和加速度随曲柄转角的变化规律。
3
图2-1常规型运动简图
基本参数及意义表示如下：
第
2.1
设计方案：
1.采用分离气缸和定位夹紧气缸实现物料的运送和分离
2.利用机械手进行送料
3.采用伺服电机控制工作台进行送料
4、采用电机带动减速器，然后带动连杆机构实现往复运动
2.2
采用双作用缸实现物料的分离功能和定位夹紧功能
气动送料机由两个基本应用模块组成：物料分离模块及传送模块。物料分离模块由两个双作用气缸组成，分别实现物料的分离功能和定位夹紧功能。
—K与R的夹角；
—P与R的夹角。
由图可知：
（2-1）
式中正负号取决于曲柄旋转方向，曲柄旋转方向的判断为：面向抽油机，井口在右侧，顺时针旋转为“+”，逆时针旋转为“-”。
（2-2）
（2-3）
（2-4）
（2-5）
（2-6）
（2-7）
（2-8）
（2-9）
（2-10）
在有“ ”式中，“+”用于曲柄顺时针旋转，“-”用于曲柄逆时针旋转。
表3-1悬点参数计算数值表
角度
位移
速度
加速度
0
0.001181
-0.02999
0.378839
5
0.000702
0.02329
0.387514
10
0.007689
0.077398
0.390653
15
0.022202
0.131515
0.387536
20
0.044179
0.184732
0.377626
25
A—前臂长度，mm；
C—后臂长度，mm；
P—连杆长度，mm；
R—曲柄半径，mm；
I—支承中心到减速器输出轴中心的水平距离，mm；
H—支承中心到底座底部的高度，mm；
G—减速器输出轴到底座底部的高度，mm；
H-G—曲柄回转中心至中心轴承的垂直距离，mm；
ψ—C与K的夹角；
S—抽油机的冲程；
n—抽油机的冲次；
-0.10546
-0.23174
205
1.438607
-0.1378
-0.2337
210
1.417212
-0.1703
-0.23396
215
1.391306
-0.2027
-0.23219
220
1.360926
-0.23469
-0.22811
225
1.326149
3、低功耗，低电压。在许多没有电力供应的应用场合，较低的功耗和工作电压是生产便捷化的必要条件。
4、维护方便，经济实用。
冲床冲压的自动送料装置设计结构是由电动机、减速器、联轴器、H形架、连杆、底板(给料槽)、传动平台、漏斗闸门、托辊等组成。
2.5
采用电机带动减速器，然后带动连杆机构实现往复运动
传动原理：当电动机开动后，经弹性联轴器、减速器、曲柄连杆机构拖动倾斜的底板在托辊上作直线往复运动，当底板正行时,将仓和槽形机体内的带到机体前端;底板逆行时,槽形机体内的被机体后部的斜板挡住,底板与之间产生相对滑动,机体前端的自行落下。将均匀地卸到运输机械或其它筛选设备上。该机设有带漏斗、带调节阀门和不带漏斗、不带调节阀门两种形式。