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泉州德速達(dá)數(shù)控機(jī)械有限公司

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全自動(dòng)沖孔機(jī)(氣動(dòng))的設(shè)計(jì)與開發(fā)教程(適合自用)

發(fā)布時(shí)間:2023-03-26

瀏覽次數(shù):113



1導(dǎo)言
當(dāng)今世界越來(lái)越注重實(shí)際,越來(lái)越重視降低成本,因此,鈑金沖壓工藝必須以經(jīng)濟(jì)的操作方式進(jìn)行,更容易實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn),并對(duì)其他技術(shù)參數(shù)進(jìn)行更大的控制。在大多數(shù)鈑金工序中,沖壓是工序中的主要工序。將此操作自動(dòng)化可以縮短時(shí)間,也可以減少人力。自動(dòng)化是機(jī)械工作與電子工作相結(jié)合的過(guò)程。利用計(jì)算機(jī)和指揮軟件操作和控制生產(chǎn)的自動(dòng)化系統(tǒng)。自動(dòng)化這一過(guò)程的原因可能是為了減少制造提前期、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率或提高工人的安全。在這些裝置中,高壓空氣用于以所需的壓力移動(dòng)活塞,活塞由改進(jìn)設(shè)計(jì)的沖頭組成,以將金屬板沖壓成所需的形狀和尺寸。然后得到薄而平的金屬片。它是金屬加工中使用的基本形式之一,可以切割和彎曲成各種不同的形狀。金屬板可以是扁平的,也可以是卷曲的。金屬板材在汽車車身、飛機(jī)機(jī)翼、醫(yī)療桌、建筑物屋頂和許多其他方面有著應(yīng)用。

1.1 問(wèn)題陳述
 

在傳統(tǒng)的氣動(dòng)沖孔機(jī)中,所有的操作都是手動(dòng)控制的,因此降低了生產(chǎn)率,并因此降低了產(chǎn)品的精度。在傳統(tǒng)的氣動(dòng)沖孔機(jī)中,為了適應(yīng)新的節(jié)距,往往要花費(fèi)大量的時(shí)間來(lái)改變機(jī)床的設(shè)定值。為了克服上述問(wèn)題,解決的辦法是使用數(shù)控沖床,但是數(shù)控沖床的成本很高,小型工業(yè)負(fù)擔(dān)不起數(shù)控沖床的成本。

1.1 目標(biāo)
 

1.       使系統(tǒng)用戶友好。

2.       盡量縮短機(jī)器的設(shè)定時(shí)間。

3.       開發(fā)一種需要較少勞力且易于非熟練工人操作的機(jī)器。

4.       以低成本開發(fā)機(jī)器。

2甲烷學(xué)
我們傾向于通過(guò)考慮標(biāo)準(zhǔn)沖床的所有參數(shù)以及商品的生產(chǎn)需要(如板材厚度和要沖孔的直徑)來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)器。一經(jīng)取得商品信息,按規(guī)定的壓力和計(jì)算出的壓力從目錄中指定氣瓶。一旦選擇了氣瓶,就要選擇相反的氣體元件,如DV閥和氣體軟管。一旦選擇了所有的氣體元素和處理元素,我們往往會(huì)選擇替代電氣和電子元件,如直流電機(jī)和微控制器,傳感器。一旦完成的元素和風(fēng)格的機(jī)器,我們傾向于創(chuàng)建三維cad模型。


2.1材料選擇


2.1.1框架

這個(gè)框架是用鋼制成的。因?yàn)?,鋼材在市?chǎng)上很容易買到,而且使用經(jīng)濟(jì)。它具有高塑性和高韌性等明顯的力學(xué)性能。鋼的含碳量從0.15%到0.25%不等。在碳含量范圍內(nèi),這種鋼的強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度隨碳含量的增加而增加。

 

2.1.2剪刃
 

切割刀片由熱加工鋼材料制成。刀片需要經(jīng)得起高切削力,這將通過(guò)將高速鋼作為刀片材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。高速鋼提供可靠的韌性,并保持明顯的耐磨性。一個(gè)典型的成分是:十八種金屬元素,四維金屬元素,一種是V,0.7%的碳,其余的是鐵。

 

2.2 設(shè)計(jì)計(jì)算書
 

2.2.1壓力計(jì)算
壓力=切削力+剝離力

鋁板樣計(jì)算

這里是一個(gè)計(jì)算不同厚度鋁板所需沖孔力的示例。

?周長(zhǎng),L=31.41 mm。(D=10mm時(shí))

?如果板材厚度,t=1mm。

?鋁的抗拉強(qiáng)度,Tmax=180 N/mm2

?總切削力=L x t x Tmax

= 31.41 × 1 × 180

=5654.86牛

?剝離力=切割力的15%

=848.229牛頓

?壓力=切割力+剝離力

=5654.86牛頓+1350牛頓

=6503牛頓

2.2.2減少的沖頭力計(jì)算
所需的力減小了,可以通過(guò)公式看出,

F=Fmax.K.tK.t+1

哪里,

F=提供剪力后的折減力,單位:牛頓(N)

Fmax=沖壓厚度為t的板材所需的力(單位:牛頓(N))K=穿透率t=板材厚度(單位:mm)

I=工具的剪切量(以t為單位),單位:mm

鋁板

1) 對(duì)于I=t/5&K=0.6 F=0.75Fmax

2) 對(duì)于I=t/4&K=0.6 F=0.705Fmax

3) 對(duì)于I=t/3&K=0.6 F=0.643F值

4) 對(duì)于I=t/2&K=0.6 F=0.545Fmax

5) 對(duì)于I=t/1&K=0.6 F=0.375Fmax

我們選取經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式為,F(xiàn)=0.375Fmax

因此,I=t/1,K=0.6,F(xiàn)=

0.375Fmax

因此,F(xiàn)=0.375 X 6503 N

F=2500牛

因此,在給沖頭施加剪切力后,減小的力為2500N。

我們選擇的沖孔力范圍為2000N–2500N。

2.2.3氣缸計(jì)算
?雙作用氣缸

?延伸行程(工作行程)

?F=P x A

式中,F(xiàn)=沖孔力

P=工作壓力

A=圓柱體面積

因此,2500=(12 x 10^5)x(π/4 x D^2)

直徑=25mm

因此,我們從目錄中選擇25mm x 40mm雙作用氣缸。

2.2.4沖頭設(shè)計(jì)修改
如果沖頭的表面是傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)軸,整個(gè)周長(zhǎng)是在同一時(shí)間削減。通過(guò)傾斜沖頭表面的角度,這一特點(diǎn)被稱為剪切,切削力降低。邊緣現(xiàn)在是以一種非常進(jìn)步的方式切割的,幾乎像剪刀的一次嘗試。

 

 

2.2.4設(shè)計(jì)
CATIA V5R20代碼用于生成和建模。刀片樣式問(wèn)題包括:

?間隙通常為織物厚度的100%至100%。

?較高的刀片成角,因?yàn)榍懈顝囊粋€(gè)表面加工到另一個(gè)表面加工,因此減少了所需的力。

?采用切割型切割刀片。

?方刃刀片受歡迎,而不是刀口。

框架樣式問(wèn)題包括:

?根據(jù)所用切割刀片的長(zhǎng)度,選擇框架的尺寸。

?框架的長(zhǎng)度是為了使機(jī)器緊湊,并結(jié)合起來(lái),以適應(yīng)切割的長(zhǎng)度。


三。組件
3.1微控制器
?微控制器是一種緊湊的微電路,設(shè)計(jì)用于控制系統(tǒng)中的特定操作。典型的微控制器在一個(gè)芯片上包括處理器、存儲(chǔ)器和輸入/輸出(I/O)設(shè)備。Atmega328是由Atmel公司生產(chǎn)的一種非常時(shí)尚的微控制器芯片。它是一個(gè)8位微控制器,具有32K的非易失性存儲(chǔ)器、1K的EEPROM和2K的內(nèi)部RAM。Atmega328是所有微控制器芯片中的一個(gè),該區(qū)域單元與受歡迎的Arduino板一起使用。

?微控制器ATmega328P

?工作電壓:5V

?數(shù)字I/O引腳

?14(其中6個(gè)提供PWM輸出)

?PWM數(shù)字I/O引腳6、模擬輸入引腳6、閃存32 KB(ATmega328P),其中0.5 KB由引導(dǎo)加載程序使用。

3.2 直流電動(dòng)機(jī)
直流電動(dòng)機(jī)由機(jī)械裝置、線圈、轉(zhuǎn)子和帶電刷的電氣開關(guān)組成。電機(jī)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)磁場(chǎng)之間的極性相反,導(dǎo)致其顯示。直流電機(jī)面積單位風(fēng)格的電機(jī)和面積單位使用的單位電器,如電動(dòng)剃須刀,并在電動(dòng)車窗的汽車。直流電動(dòng)機(jī)可以是一種將電能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)能量的機(jī)器。它的運(yùn)動(dòng)是由電磁的物理行為引起的。直流電動(dòng)機(jī)內(nèi)部有感應(yīng)器,用來(lái)制造磁場(chǎng)以產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。

?轉(zhuǎn)速:12伏時(shí)為30轉(zhuǎn)/分

?總長(zhǎng):92mm

?刷子類型:貴金屬

?齒輪頭長(zhǎng)度:21mm

?輸出軸:居中

?軸直徑:6mm

?軸長(zhǎng):19mm

?齒輪組件:重型金屬齒輪

?電機(jī)重量:500gms

?直流電源:4至12V

3.3 5 X 2電磁閥
電磁閥是一種管理裝置,一旦通電或斷電,可以關(guān)閉或允許流體流動(dòng)。這個(gè)機(jī)構(gòu)的形狀像磁鐵。一旦通電,就會(huì)形成一個(gè)磁場(chǎng),在彈簧的作用下拉動(dòng)柱塞或旋轉(zhuǎn)線圈。5/2方法可以是一個(gè)5端口,2位閥,它將流體或空氣放入雙作用裝置的一個(gè)表面,同時(shí)允許另一個(gè)表面排氣口排氣。直接作用的區(qū)域單元線圈閥,該區(qū)域單元嚴(yán)格由閥內(nèi)的磁引力激發(fā),不依賴流體輔助。

3.4雙作用氣缸
雙作用氣缸在每個(gè)表面都有一個(gè)端口,每個(gè)端口都配備有液壓油,用于活塞的伸縮。如果市場(chǎng)上沒(méi)有外力來(lái)縮回活塞,則使用雙作用氣缸,或者在每個(gè)行駛方向需要較大力的情況下使用雙作用氣缸。雙作用氣缸(DAC)利用空氣的力量在每個(gè)伸展和收縮沖程中進(jìn)行操縱。他們需要兩個(gè)端口允許空氣進(jìn)入,一個(gè)用于投擲,一個(gè)用于凸輪沖程。。

?型號(hào):SC25x40

?動(dòng)作類型-雙動(dòng)作

?材料-鋁合金

?孔徑-25mm

?行程長(zhǎng)度-40mm
壓縮機(jī)是一種機(jī)械裝置,它通過(guò)減小氣體的體積來(lái)增加氣體的壓力。空氣壓縮機(jī)是一種特殊類型的氣體壓縮機(jī)。壓縮機(jī)與泵相似:兩者都能增加流體的壓力,并且都能通過(guò)管道輸送流體。
聚氨酯管用于輸送氣動(dòng)流體,即壓縮空氣。聚氨酯是塑料和橡膠中性能好的。它提供耐磨性和撕裂性,高拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率值,并具有低壓縮。
子用于支撐通過(guò)輥?zhàn)拥陌宀?。這些輥?zhàn)油ㄟ^(guò)給定的送料,在自動(dòng)化的幫助下使金屬板保持堅(jiān)硬并向前通過(guò)。這些輥?zhàn)釉谥绷麟姍C(jī)的幫助下以電子方式操作。




 4工作原理
 

紙張將通過(guò)送紙輥送紙。輥?zhàn)由系凝X輪裝置與供給薄板的直流電機(jī)嚙合。將使用感應(yīng)接近開關(guān)/傳感器,它檢測(cè)金屬板,并同時(shí)記錄金屬板的長(zhǎng)度,因?yàn)榻饘侔褰?jīng)過(guò)金屬板。一旦檢測(cè)到,這些信息將作為輸入發(fā)送到包含一系列繼電器的微控制器電路。微控制器執(zhí)行與寫入一致的計(jì)算。來(lái)自微控制器的輸出將被發(fā)送到電控電磁閥(電磁閥)。閥門管理機(jī)構(gòu)根據(jù)收到的信號(hào)啟動(dòng)。與進(jìn)給輥上的齒輪裝置嚙合的直流電機(jī)接收來(lái)自接近開關(guān)的輸入,從而可以啟動(dòng)/停止。此方法提供了沿需要切割的所需長(zhǎng)度輸入各種板材的方法。

5結(jié)論
         確定了氣動(dòng)切割與液壓沖孔機(jī)相比成本極低。切削厚度的變化將通過(guò)不當(dāng)?shù)臍鈭F(tuán)機(jī)械裝置和額外的硬化刀片而膨脹。這種機(jī)器有利于小型板材切割行業(yè),因?yàn)樗麄冑I不起昂貴的液壓切割機(jī)。隨著自動(dòng)化程度的提高,它提供了輸入要切割的板材數(shù)量和所需板材長(zhǎng)度的功能。因此,隨著操作精度的提高,減少了人工成本。