壓裝機(jī)系統(tǒng)機(jī)體設(shè)計(jì)論文[帶圖紙]

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在機(jī)械加工方面，要求銜鐵組件具有很高的裝配精度。因?yàn)殂曡F組件各個(gè)零件之間采用的是過盈配合，所以需要借助壓裝機(jī)進(jìn)行銜鐵組件的裝配。但現(xiàn)有的壓裝機(jī)的壓裝的成功率較低。更因?yàn)閴貉b是銜鐵組件加工的最后一道工序，一旦壓裝失敗，則其所有零件都要被報(bào)廢。所以研制新的自動(dòng)化程度和精度都更高的壓裝機(jī)具有很重要的意義。</p>&l

2、t;p>　　介紹了目前國內(nèi)外精密壓裝機(jī)的發(fā)展概況。銜鐵組件過盈配合的特點(diǎn)分析。并詳細(xì)介紹了精密自動(dòng)壓裝機(jī)各個(gè)部分的設(shè)計(jì)與研制。整個(gè)自動(dòng)壓裝機(jī)系統(tǒng)由機(jī)械本體，壓裝工裝、電路部分、壓裝控制軟件以及系統(tǒng)臺(tái)體五部分組成。本文主要研究機(jī)械本體部分。機(jī)械本體和壓裝工裝是決定銜鐵組件的壓裝能否達(dá)到精度要求的關(guān)鍵。</p><p>　　關(guān)鍵詞 過盈配合；精密壓裝機(jī)；銜鐵組件</p><p><

3、;b>　　Abstract</b></p><p>　　In the mechanical processing requirements of armature assembly, high assembly accuracy. Because of the armature assembly between components is used in interference fit, so

4、 need pressing machine armature assembly. But the existing pressing machine for pressing the success rate is low. Because pressing is the armature assembly processing in the final process, once the press-mounting failure

5、, then all its parts have been scrapped. So the development of new automation and precision are higher pressu</p><p>　　At home and abroad are introduced the development general situation of precision press.

6、Armature assembly interference fit characteristics analysis. Introduced the precision of automatic pressing machine parts design and manufacture. The entire automatic pressing machine system is composed of machine body,

7、Pressed tooling, Circuit part, Press control software and System platform is composed of five parts. This paper mainly studies the mechanical part. Mechanical body and pressing tooling is to d</p><p>　　Keywo

8、rds Interference fit; Precision pressure machine; Armature assembly</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p>　　第1章

9、 概述- 1 -</p><p>　　第2章 課題的背景及意義- 3 -</p><p>　　2.1 銜鐵組件壓裝的精度國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r- 3 -</p><p>　　2.2 壓裝系統(tǒng)的精度研究國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r- 4 -</p><p>　　2.3 本課題的主要內(nèi)容：- 4 -</p><p>　　第3章 自動(dòng)

10、壓裝機(jī)機(jī)械本體的分析和總體設(shè)計(jì)- 6 -</p><p>　　3.1 機(jī)械本體的分析與設(shè)計(jì)- 6 -</p><p>　　3.2 機(jī)械本體的過盈力設(shè)計(jì)- 7 -</p><p>　　3.3 本章小結(jié)- 9 -</p><p>　　第4章 位移進(jìn)給部分設(shè)計(jì)- 10 -</p><p>　　4.1 微位移進(jìn)給部分

11、的設(shè)計(jì)- 10 -</p><p>　　4.2 宏位移升降部分的設(shè)計(jì)- 12 -</p><p>　　4.3位移傳感器作用及位置調(diào)整裝置的設(shè)計(jì)- 13 -</p><p>　　4.4 本章小結(jié)- 15 -</p><p>　　第5章 導(dǎo)柱和壓頭部分設(shè)計(jì)- 16 -</p><p>　　5.1減速箱的設(shè)計(jì)-

12、16 -</p><p>　　5.2導(dǎo)柱鎖緊部分的設(shè)計(jì)- 17 -</p><p>　　5.3壓頭夾持部分的設(shè)計(jì)- 18 -</p><p>　　5.4 本章小結(jié)- 19 -</p><p>　　第6章 工作臺(tái)等部分設(shè)計(jì)- 20 -</p><p>　　6.1工作臺(tái)導(dǎo)向部分的設(shè)計(jì)- 20 -</p>

13、;<p>　　6.2 機(jī)身設(shè)計(jì)及其分析- 20 -</p><p>　　6.3 壓裝工裝的分析與設(shè)計(jì)- 21 -</p><p>　　6.4步進(jìn)電機(jī)選則- 22 -</p><p>　　6.5 本章小結(jié)- 24 -</p><p>　　結(jié) 論- 25 -</p><p>　　致 謝- 26 -

14、</p><p>　　參考文獻(xiàn)- 27 -</p><p>　　附錄1- 28 -</p><p>　　附錄2- 32 -</p><p><b>　　第1章 概述</b></p><p>　　由于本課題要求設(shè)計(jì)出對(duì)壓裝工件達(dá)到高精度、自動(dòng)化的壓裝機(jī)機(jī)體。所以對(duì)機(jī)體有總體設(shè)計(jì)然后進(jìn)行主要零

15、件設(shè)計(jì)制造。</p><p>　　嚴(yán)格地講，壓裝機(jī)是壓力機(jī)的一種。壓力機(jī)是一種通用性很強(qiáng)的機(jī)械加工裝備，可廣泛應(yīng)用于切斷、沖孔、落料、彎曲、鉚合和成形等工藝。不同于傳統(tǒng)意義上的壓力機(jī)所具有的廣泛通用性，壓裝機(jī)更側(cè)重于過盈配合的壓裝配。廣義上講，壓裝機(jī)是通過施加載荷實(shí)現(xiàn)零件間裝配與拆卸的設(shè)備，其被廣泛的應(yīng)用在需要一定的過盈裝配力、對(duì)裝配精度有要求且須要自動(dòng)化工作的零件部件裝配中。壓裝位移控制精度和機(jī)體的剛度是壓裝機(jī)

16、性能的重要指標(biāo)，也是其難點(diǎn)。因?yàn)殡S著被壓件特別是彈性零件間分的過盈段的增加及形變，壓裝力發(fā)生變化的同時(shí)壓裝位移因附加變形引入也會(huì)發(fā)生一定的偏差，導(dǎo)致位移控制的不準(zhǔn)確；機(jī)身也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的擾曲，使其加載部位發(fā)生偏轉(zhuǎn)。現(xiàn)在我國壓裝機(jī)多呈現(xiàn)出簡(jiǎn)易、結(jié)構(gòu)原理單一、智能化程度低等特點(diǎn)。實(shí)際當(dāng)中被壓件種類繁多，對(duì)壓裝設(shè)備也不盡相同，所以特定領(lǐng)域的零部件裝配一般會(huì)用專門的壓裝設(shè)備。</p><p>　　由于電液伺服閥[1]是電液

17、控制系統(tǒng)的核心元件，在航空航天，機(jī)械加工中領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。而銜鐵組件就是電液伺服閥中實(shí)現(xiàn)電信號(hào)與機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件。銜鐵組件由銜鐵、彈簧管、擋板和反饋桿四部分組成，還要具有很強(qiáng)的密封能力，防止閥體中的高壓油泄漏到其中。由于銜鐵組件所處的特殊位置，所以采用過盈配合的方式來達(dá)到密封的效果。過盈配合有三種裝配方式，分別：為熱裝、冷裝及常溫壓入。由于熱裝及冷裝會(huì)改變銜鐵組件的物理性能，即采用常溫壓入的方法來進(jìn)行銜鐵組件的裝配。而且銜鐵組件各零

18、件的尺寸都較小，更適合采用常溫壓入的方法進(jìn)行裝配。由于銜鐵組件在裝配完成后要達(dá)到很高的位置及尺寸精度。所以需要更高精度，自動(dòng)化的壓裝機(jī)來完成其加工。</p><p>　　銜鐵組件各零件之間必須保證精密的過盈配合才能保證可靠工作以及密封的的作用。在裝配過程中，一次性壓到反饋桿頂端和擋板頂端齊平為止。彈簧管與銜鐵的配合壓力裝配到位的標(biāo)準(zhǔn)是銜鐵兩臂端上扁平平面到彈簧管底座的平行度以及尺寸精度達(dá)到要求?？梢砸淮蔚蕉瓮瓿?/p>

19、壓裝到位。將壓力壓裝好的擋板、反饋桿分組和彈簧管、銜鐵分組進(jìn)行綜合壓裝。該步的主要要求是反饋桿的球頭要與彈簧管的地面尺寸達(dá)到一定精度。此精度一般約為100µm，壓力壓裝要把分組件頂端壓平即可。</p><p>　　在實(shí)際中，彈簧桿與銜鐵的加工制作費(fèi)用超高，制造時(shí)間長(zhǎng)，而在壓裝過程中出現(xiàn)廢品率高的話會(huì)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。因此在在銜鐵組件生產(chǎn)中，應(yīng)對(duì)壓裝及其重視，應(yīng)盡可能的在壓裝過程中滿足最小精度，以達(dá)到更

20、高的成品率。而壓裝機(jī)的性能作為其成品合格的重要一部分，所以研制出一套高精度的自動(dòng)化的壓裝機(jī)迫切重要。</p><p>　　第2章 課題的背景及意義</p><p>　　2.1 銜鐵組件壓裝的精度國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　銜鐵組件自身精度對(duì)其壓裝精度造成的影響研究和專用銜鐵組件壓裝系統(tǒng)的精度對(duì)銜鐵組件的壓裝精度造成的影響研究。銜鐵組件是電液伺服閥的重要組成

21、部分。</p><p><b>　　液伺服閥典型示意圖</b></p><p>　　由于高精密的電液伺服閥常應(yīng)用于國防，航天航空等關(guān)鍵領(lǐng)域，國家對(duì)該技術(shù)有一定的保密要求，所以國內(nèi)關(guān)于銜鐵組件精度研究方面的文獻(xiàn)很少，只有極少涉及電業(yè)伺服閥加工制造工藝方面的文獻(xiàn)。但其文獻(xiàn)的年代較早，其講述的加工工藝與現(xiàn)代加工工藝明顯落后，實(shí)際上現(xiàn)代銜鐵組件的加工工藝精度已經(jīng)有很大改進(jìn)。該

22、文獻(xiàn)只提及了電液伺服閥包括銜鐵組件各零件的加工工藝方法及最終要求，對(duì)銜鐵組件的壓裝也只提到了壓力裝配完成后的精度要求，并沒有剖析影響銜鐵組件裝配精度的因素及各因素影響程度。</p><p>　　國外一般的高精密的壓裝系統(tǒng)的控制精度可以達(dá)到10µm以內(nèi)，并且其針對(duì)壓裝過程中各種狀況的估計(jì)，壓裝系統(tǒng)性能的分析及提高方面也做了不少的研究工作。可見其精密壓裝設(shè)備已經(jīng)很先進(jìn)，在銜鐵組件的壓裝設(shè)備方面也有很高水平，

23、對(duì)壓裝系統(tǒng)也應(yīng)是早期就完成準(zhǔn)備工作。</p><p>　　2.2 壓裝系統(tǒng)的精度研究國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　壓裝機(jī)按照使用分熱動(dòng)力源不同，國內(nèi)的壓裝機(jī)一般可分為液壓壓裝機(jī)、杠桿壓裝機(jī)、氣壓壓裝機(jī)、電動(dòng)螺旋壓裝機(jī)等種類。液壓壓裝機(jī)能夠提供極大的壓裝力與高壓裝行程，對(duì)外部環(huán)境要求較低，常用在重大、大型零件的裝配中。但其缺點(diǎn)也很明顯：液壓動(dòng)力系統(tǒng)易產(chǎn)生油污，對(duì)環(huán)境影響比較嚴(yán)重；利用液

24、壓實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制的精度較低，雖然有些人進(jìn)行了一定程度的改進(jìn)，但還是難以應(yīng)用在高精密的零件壓裝中。杠桿壓裝機(jī)利用杠桿增力原理實(shí)現(xiàn)被壓件的壓裝，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)容易與實(shí)現(xiàn)。但其體積較大，自動(dòng)化程度低，已不適宜現(xiàn)代化的裝配生產(chǎn)。氣壓壓裝機(jī)不會(huì)產(chǎn)生污染，自動(dòng)化程度較高，但其速度與位移難以控制，常用在一些對(duì)壓裝位移控制精度要求不是很高，能夠一次性快速度沖壓裝配的零件裝配中。而電動(dòng)螺旋壓裝機(jī)一般利用步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)作為動(dòng)力源，輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)轉(zhuǎn)換部件變

25、為直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓裝件的壓裝。該結(jié)構(gòu)配合高級(jí)控制器后具有可控性強(qiáng)，控制精度高，體積小，無污染等眾多優(yōu)點(diǎn)。國內(nèi)在此方面也有了一定的研究。</p><p>　　由于過盈裝配在工業(yè)生產(chǎn)中的普遍存在，國外特別是工業(yè)發(fā)達(dá)國家，真對(duì)精密零件過盈裝配研究已具有很高的水平，壓裝普遍采用的螺旋壓裝機(jī)，并大多實(shí)現(xiàn)伺服控制。</p><p>　　在壓裝智能化判斷方面，有些系統(tǒng)采用了“壓裝力-壓裝位移”曲線

26、變化來自動(dòng)判斷壓裝過程的正常與否；有些系統(tǒng)采用了高精度的壓裝監(jiān)控系統(tǒng)保證壓裝的可靠；有些系統(tǒng)甚至采用了專門控制算法來精確控制壓裝過程。但是這些系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于大批量的專業(yè)領(lǐng)域（如汽車制造，機(jī)械加工廠等），其很難適用于電液伺服閥中銜鐵組件的壓裝過程。同時(shí)，對(duì)于國外專門應(yīng)用于銜鐵組件的設(shè)備以及工藝，從現(xiàn)有的文獻(xiàn)中很難查到，這主要是因?yàn)闉檫@些信息涉及到國防安全的緣故。</p><p>　　2.3 本課題的主要內(nèi)容：<

27、;/p><p>　　本課題的主要目的是研制一臺(tái)高精度的自動(dòng)壓裝機(jī)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電液伺服閥銜鐵組件過盈配合的自動(dòng)壓裝，并提高壓裝的成功率。</p><p><b>　　主要研究?jī)?nèi)容如下：</b></p><p>　　(1)由電液伺服閥銜鐵組件過盈配合的特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行正確壓裝需要滿足的條件；</p><p>　　(2) 提高壓裝機(jī)機(jī)

28、械本體精度的措施；</p><p>　　(3) 自動(dòng)壓裝機(jī)機(jī)械本體的設(shè)計(jì)；</p><p>　　第3章 自動(dòng)壓裝機(jī)機(jī)械本體的分析和總體設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 機(jī)械本體的分析與設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)分析以及該所提出要求，本文對(duì)壓裝機(jī)機(jī)械本體進(jìn)行了設(shè)計(jì)。壓裝機(jī)機(jī)械本體大致可分為以下八個(gè)部分：微位移進(jìn)給部分、宏位移升降部</

29、p><p>　　分、減速箱、導(dǎo)柱鎖緊部分、壓頭夾持部分、位移傳感器位置調(diào)整裝置、工作臺(tái)導(dǎo)向部分以及機(jī)身。</p><p>　　1. 電動(dòng)機(jī) 2. 微位移進(jìn)給手輪 3. 減速箱 4. 宏位移調(diào)整手輪 5. 導(dǎo)柱 6. 壓柱 7. 壓頭 8. 位移傳感器 9. 工作臺(tái)</p><p>　　圖 3.1 壓裝機(jī)本體示意圖</p>

30、;<p>　　如圖 3-1 所示，電機(jī) 1 帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)壓柱 6 在導(dǎo)柱 5 內(nèi)的的升起和下降，該運(yùn)動(dòng)也可以由安裝在系統(tǒng)臺(tái)體上的點(diǎn)動(dòng)按鈕來控制，還可以通過手輪 2 進(jìn)行控制。壓裝過程中，通過手輪 2 可以實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)更為精細(xì)的壓裝操作。壓裝也可由計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)進(jìn)行。通過手輪 4 和齒輪齒條傳動(dòng)可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)柱 5 的大距離快速升降，調(diào)整到位后可進(jìn)行鎖緊，以便適應(yīng)不同工件對(duì)工作空間的要求，同時(shí)也顯著提高了壓裝機(jī)的工

31、作效率。在工作臺(tái) 9 下安裝力傳感器，可以通過系統(tǒng)機(jī)柜上的數(shù)顯表即時(shí)顯示。壓柱運(yùn)動(dòng)由精密導(dǎo)向模塊來導(dǎo)向，由位移傳感器 8 測(cè)量壓裝過程中的位移，通過設(shè)定可以給出壓裝到位的提示音。位移傳感器在高度方向配有位置調(diào)整裝置，可根據(jù)工件高度的不同將位移傳感器調(diào)整到最合適的位置，從而保證位移測(cè)量的準(zhǔn)確性。</p><p>　　3.2 機(jī)械本體的過盈力設(shè)計(jì)</p><p>　　估算過盈配合零件裝配所需的

32、壓入力是設(shè)計(jì)與判斷冷壓設(shè)備能力的關(guān)鍵工藝參數(shù)，甚至某些應(yīng)用過盈配合較多的場(chǎng)合專門總結(jié)出了針對(duì)該場(chǎng)合過盈裝配的壓入力估算方法。為了保證相配合零件的過盈量在規(guī)定范圍內(nèi)，銜鐵組件的各個(gè)零件是選配的。在基本尺寸相差很小的情況下，過盈量的大小決定了壓裝力的大小。所以在正確壓裝時(shí)，力-位移曲線的變化會(huì)在一定的范圍。如果壓歪了，則壓裝力會(huì)很快的增大，超出合理范圍。所以可以由力-位移曲線來判斷壓裝是否在正確進(jìn)行。某所原有壓裝機(jī)進(jìn)行壓裝時(shí)各個(gè)型號(hào)零件只給

33、出一個(gè)壓裝力的最終限定值，由這個(gè)限定值判斷銜鐵組件的壓裝是否成功。這種判斷方法存在很大的弊端。很多情況下，當(dāng)壓裝力超過限定值時(shí)，相配合的兩個(gè)工件已經(jīng)被嚴(yán)重壓歪，無法補(bǔ)救。本文所研制的壓裝機(jī)系統(tǒng)在壓裝過程中對(duì)壓裝力進(jìn)行跟隨監(jiān)視，在每隔一定微小間隔的位置點(diǎn)上計(jì)算出該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓裝力的范圍，與測(cè)量到的該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓裝力進(jìn)行比較，判斷壓裝力是否超出了合理范圍。這樣就能及早發(fā)現(xiàn)工件是不是壓歪了，避免問題嚴(yán)重到無法補(bǔ)救的程度。</p>

34、<p>　　這就需要找到一個(gè)壓裝力估算的公式，并集成到控制程序中，從而由自動(dòng)壓裝程序監(jiān)視壓裝過程中的力值，對(duì)壓裝過程進(jìn)行控制。參考相關(guān)研究文獻(xiàn)[3]及機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中過盈配合設(shè)計(jì)的相關(guān)資料，圓柱過盈配合壓入力估算公式的推導(dǎo)如下：</p><p><b>　　結(jié)合面壓強(qiáng)：</b></p><p><b>　　(3-1)</b></p

35、><p>　　----配合的最大過盈量（mm）；</p><p>　　---- 接合直徑（mm）;</p><p>　　E ---- 被聯(lián)接件材料的彈性模量（Mpa）.</p><p>　　在結(jié)合面壓強(qiáng)公式(2-1)中：</p><p><b>　　(3-2)</b></p>

36、<p>　　(3-3) </p><p><b>　　(3-4)</b></p><p><b>　　(3-5)</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　V ——被聯(lián)接件材料的泊松比；</p><p>　

37、　——包容件外徑（mm）；</p><p>　　——被包容件內(nèi)徑（mm）。</p><p><b>　　壓入力：</b></p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　——結(jié)合長(zhǎng)度（mm）；

38、</p><p>　　µ ——被聯(lián)接件摩擦副的摩擦因數(shù)。</p><p>　　將本節(jié)的幾個(gè)式子聯(lián)立求得壓力如下：</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　從式(3-7)可以看出，當(dāng)相配合的兩個(gè)零件選定后，壓入力 F 與結(jié)合長(zhǎng)度成正比，即壓入力隨著壓入深度的增大而增大。</p&g

39、t;<p><b>　　3.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　機(jī)械本體系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，信號(hào)采集及顯示部分測(cè)量壓裝過程中力和位移的變化并傳遞給工控機(jī)，作為壓裝過程控制軟件的輸入；壓裝過程控制軟件是整個(gè)系統(tǒng)的控制中樞，依托工控機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力對(duì)采集到的力和位移數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)而做出判斷，通過控制步進(jìn)電機(jī)對(duì)壓裝過程進(jìn)行控制。分析了某些對(duì)壓裝能否成功有著直接影響的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，敘述

40、了研制的壓裝機(jī)的系統(tǒng)原理，為接下來自動(dòng)壓裝機(jī)的研制打下了很好的基礎(chǔ)，使自動(dòng)壓裝機(jī)的研制有著清晰的路線可循。</p><p>　　第4章 位移進(jìn)給部分設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 微位移進(jìn)給部分的設(shè)計(jì) </p><p>　　微位移進(jìn)給部分是壓裝機(jī)的關(guān)鍵功能部件，壓頭由宏位移升降部分調(diào)整到合適位置后即由微位移進(jìn)給部分驅(qū)動(dòng)壓頭進(jìn)給，進(jìn)行精細(xì)的壓裝。壓裝機(jī)需要提供的是直

41、線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，需要提供的最大壓裝力是 6000N，如此大的力需要借助增力機(jī)構(gòu)將原動(dòng)機(jī)直接輸出的力進(jìn)行足夠的放大才能實(shí)現(xiàn)。有兩種選擇，一種是螺旋機(jī)構(gòu)，一種是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。后者需要一整套完整的液壓系統(tǒng)，電機(jī)帶動(dòng)液壓泵將油箱的油變?yōu)楦邏河痛蛉胗吐?，并由液壓閥控制液壓缸的伸縮。與電機(jī)帶動(dòng)的螺旋機(jī)構(gòu)相比，液壓增力系統(tǒng)更為繁瑣，所占用的場(chǎng)地面積也很大，而且更重要的是，液壓系統(tǒng)無論密封做得多好，都肯定會(huì)有一定量的液壓油的泄露，而某所的壓裝車間對(duì)潔凈度有

42、比較高的要求，故液壓增力系統(tǒng)不合適。螺旋增力機(jī)構(gòu)不僅結(jié)構(gòu)緊湊，而且控制更為簡(jiǎn)便，只需要控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的步數(shù)及速度就可很精確的控制壓頭進(jìn)給的位移和速度。</p><p>　　圖 (4-1) 微位移進(jìn)給部分結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　螺旋機(jī)構(gòu)分為滑動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)和滾動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)，滑動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單便于制造，但摩擦大，故啟動(dòng)力矩大，容易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，而在壓裝過程中爬行現(xiàn)象危害很大，是一定要著力

43、避免的。而滾動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)，即滾珠絲杠，不僅傳動(dòng)精度高，而且啟動(dòng)力矩極小，啟動(dòng)時(shí)無爬行現(xiàn)象，還可以做到無側(cè)隙或者進(jìn)行預(yù)壓，從而具有很高的剛度，這些都是壓裝過程中微位移進(jìn)給機(jī)構(gòu)十分需要具有的性能。該部分結(jié)構(gòu)如圖(4-1)所示。</p><p>　　雖然滾珠絲杠啟動(dòng)力矩極小，啟動(dòng)時(shí)無爬行現(xiàn)象，但壓裝過程中，隨著</p><p>　　壓裝力越來越大，也需要避免進(jìn)給機(jī)構(gòu)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。以銜鐵與彈簧管的壓

44、裝為例，銜鐵的內(nèi)圓柱面和彈簧管的外圓柱面不可能為絕對(duì)幾何意義上的圓柱形，總有一定的形狀誤差存在，壓裝時(shí)兩個(gè)圓柱面套在一起，相互擠壓變形，則有的地方變形大，有的地方變形小，從而難免會(huì)產(chǎn)生這樣的情形：壓裝中的某一時(shí)刻，隨著壓裝力的慢慢變大，銜鐵相對(duì)彈簧管的位置卻沒有改變，壓裝力繼續(xù)積累，直到壓裝力積累的足夠大了以后銜鐵才開始移動(dòng)，而過了銜鐵與彈簧管相對(duì)之間的這個(gè)位置以后，推進(jìn)壓裝所需要的力相比最高峰時(shí)又變小了。如果滾珠絲杠的剛度較差，在壓裝

45、力最高峰時(shí)，滾珠絲杠積累了比較大的變形，而過了這個(gè)高峰位置，需要的壓裝力忽然變小，滾珠絲杠就會(huì)忽然快速地釋放壓裝力最高峰時(shí)所積累的形變，使壓裝產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，所以為了避免爬行現(xiàn)象產(chǎn)生，需要滾珠絲杠具有足夠大的剛度。滾珠絲杠采用預(yù)緊的方法提高絲杠的剛度，調(diào)整預(yù)緊的方式有很多種，本文選用的臺(tái)灣 ABBA 公司生產(chǎn)的 DFT02005-5 型滾珠絲杠，該絲杠采用雙螺母墊片預(yù)緊方式，剛度為 735N/µm。</p><

46、;p>　　圖(4-2) 絲杠游動(dòng)端支撐</p><p>　　一般情況下絲杠采用兩端支撐，一端為固定端，一端為游動(dòng)端。固定端由一對(duì)角接觸球軸承通過套杯將絲杠一端固定到機(jī)身上，如圖 (4-2）所示。游動(dòng)端將一個(gè)深溝球軸承固定在絲杠上，而絲杠因?yàn)槟承┰虍a(chǎn)生伸縮時(shí)，絲杠游動(dòng)端帶動(dòng)軸承在軸承座里移動(dòng)，防止絲杠受額外力的作用。本設(shè)計(jì)中，絲杠螺母連接的是壓柱，而壓柱限定在導(dǎo)柱內(nèi)移動(dòng)，所以可以將這端看做絲杠的游動(dòng)支撐端。

47、為了防止爬行現(xiàn)象的產(chǎn)生，需要的是整個(gè)微位移進(jìn)給部分具有足夠的剛度，所以不僅要求絲杠具有足夠的剛度，還要求絲杠固定端的支撐座也具有足夠的剛度。本文選擇的臺(tái)灣嵩陽工業(yè)股份有限公司的 MBK 型高荷重支撐座。該支撐座選用的日本 NSK 軸承，代號(hào)為 17TAC 47B，接觸角為 60°，非國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。該軸承因?yàn)榻?jīng)過了預(yù)緊，接觸角也大，所以具有很大的剛度。支撐座的剛度與絲杠的剛度相匹配，也是 735N/µm。</p>

48、;<p>　　4.2 宏位移升降部分的設(shè)計(jì)</p><p>　　宏位移升降功能的原因有兩個(gè)。一是提高壓裝的效率。壓裝機(jī)不僅要能夠進(jìn)行銜鐵組件的壓裝，還要能夠完成一些外形較大但精度要求不高的工件的壓裝。壓裝銜鐵組件時(shí)不需要工人旋轉(zhuǎn)手輪帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)將壓頭調(diào)整到位，而銜鐵組件尺寸通常都很小，相配套工裝的高度也很低，所以減少壓頭移動(dòng)的距離較長(zhǎng)。宏位移升降部分可使壓頭快速的調(diào)整到位，顯著提高了壓裝的效率。二是

49、克服壓裝機(jī)壓柱伸出過長(zhǎng)使得壓裝精度降低的缺點(diǎn)。</p><p>　　圖 4-3 宏位移升降部分示意圖</p><p>　　如圖 4-3 所示，導(dǎo)柱一側(cè)加工有齒條，通過齒輪齒條機(jī)構(gòu)可使導(dǎo)柱上下快速升降，調(diào)整到位并鎖緊后再由滾珠絲杠帶動(dòng)壓柱進(jìn)給，進(jìn)行壓裝。由于無論導(dǎo)柱移動(dòng)到哪個(gè)位置，導(dǎo)柱與導(dǎo)套相嵌套的長(zhǎng)度都是固定不變的，調(diào)整到位后壓柱只需要伸出很短的距離就可以使壓頭接觸到工件，所以克服了壓裝機(jī)

50、壓柱伸出過長(zhǎng)使精度降低的缺點(diǎn)。</p><p>　　4.3位移傳感器作用及位置調(diào)整裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　由于各個(gè)型號(hào)的銜鐵組件的尺寸不一樣，相配套的工裝的高度也不一樣，壓裝時(shí)為了使位移的測(cè)量在位移傳感器的線性段內(nèi)，需要根據(jù)不同的壓裝對(duì)象調(diào)整位移傳感器的高度，故需要設(shè)計(jì)調(diào)整位移傳感器高度的裝置。</p><p>　　圖 4-4 位移傳感器調(diào)整裝置示意圖<

51、;/p><p>　　如圖4-4所示，位移傳感器夾持在套筒上，旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺母即可調(diào)整位移傳感器的高度，調(diào)整到位后通過緊定旋鈕將高度固定。整個(gè)裝置通過支撐柱安裝在工作上。</p><p>　　位移傳感器又稱為線性傳感器 電感式位移傳感器是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，根據(jù)衰減量的變化來完成無接觸檢測(cè)物體的目的。位移是和物體的位置在運(yùn)動(dòng)過程中的移動(dòng)有關(guān)的量，并且能把測(cè)量的數(shù)據(jù)上傳計(jì)算機(jī)，生成數(shù)據(jù)庫，利用

52、先進(jìn)的后處理軟件對(duì)其進(jìn)行數(shù)字化管理。</p><p>　　任何一種傳感器在生產(chǎn)出來以及使用一段時(shí)間后都必須對(duì)主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)試驗(yàn)以便確定傳感器的各項(xiàng)性能是否達(dá)到使用要求，即傳感器的標(biāo)定。傳感器的標(biāo)定有靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)標(biāo)定兩種。由于本自動(dòng)壓裝機(jī)系統(tǒng)工作速度較慢，因此傳感器只進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定即可。本文所采用的力傳感器的量程為 9800N。這么大的力在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的條件下無法找到合適的力標(biāo)定裝置。同時(shí)力傳感器及與其相配套的

53、數(shù)顯儀表是由同一廠家提供的，故本文選擇由供貨方進(jìn)行力傳感器的標(biāo)定，并出具標(biāo)定證明。力傳感器的精度要求為量程的 0.05%，即 4.9N（0.5kgf）。位移傳感器的標(biāo)定選擇在其工作環(huán)境中進(jìn)行，即借助位移傳感器位置調(diào)整裝置及工作臺(tái)進(jìn)行傳感器的標(biāo)定，其方法如圖 4-3 所示。這樣進(jìn)行位移傳感器標(biāo)定的一大優(yōu)點(diǎn)是消除了位移傳感器夾持誤差所帶來的位移測(cè)量誤差。因?yàn)槲灰苽鞲衅饔善湮恢谜{(diào)整裝置夾持后其軸線與工作臺(tái)表面不可能是完全垂直的，而利用位移傳感

54、器本身的工作環(huán)境進(jìn)行它的標(biāo)定恰恰可以消除夾持所帶來的位移測(cè)量誤差。</p><p>　　圖 4-5 位移傳感器標(biāo)定示意圖</p><p>　　該位移傳感器的測(cè)桿長(zhǎng)度為 27mm，但其線性段量程只有 10mm，位于</p><p>　　測(cè)桿中間某段，出廠時(shí)供貨方把線性段的起始位置在測(cè)桿上刻線進(jìn)行了標(biāo)識(shí)。標(biāo)定時(shí)，位移傳感器調(diào)頭進(jìn)行夾持，調(diào)整位置使測(cè)桿恰好縮進(jìn)到線性段起始

55、點(diǎn)，然后將此位置緊定，并將數(shù)顯儀表示數(shù)調(diào)節(jié)為 0。然后在測(cè)桿下放入 10mm量塊，并調(diào)整數(shù)顯儀表示數(shù)為 10。拿掉量塊后再將數(shù)顯表調(diào)零，放入量塊后再將數(shù)顯表示數(shù)調(diào)為 10。如此反復(fù)幾次直到數(shù)顯表示數(shù)不再變化。至此，位移傳感器增益調(diào)節(jié)完成。接下來放入不同尺寸的量塊對(duì)位移傳感器的精度進(jìn)行檢驗(yàn)：</p><p>　　位移傳感器的精度指標(biāo)為量程的 0.1%，即 0.01mm。該位移傳感器完全達(dá)到精度要求。</p&g

56、t;<p><b>　　4.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章是將設(shè)計(jì)中關(guān)于位移的問題集中起來，逐步分析，并設(shè)計(jì)成型，為機(jī)體設(shè)計(jì)的重要組成部分，設(shè)計(jì)好了宏位移的進(jìn)給并為接下來的設(shè)計(jì)輔助，并對(duì)機(jī)體設(shè)計(jì)有一些優(yōu)化，對(duì)下面設(shè)計(jì)有一定借鑒意義。</p><p>　　第5章 導(dǎo)柱和壓頭部分設(shè)計(jì)</p><p><b>

57、　　5.1減速箱的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本課題采用步進(jìn)電機(jī)直接帶動(dòng)滾珠絲杠，中間沒有減速機(jī)構(gòu)，但手動(dòng)壓裝時(shí)，必須采用減速機(jī)構(gòu)。經(jīng)過計(jì)算，減速比在 1:9 左右時(shí)比較合適。因?yàn)轵?qū)動(dòng)滾珠絲杠所需要的最大力矩為 5N.m，則 1:9 的速比下，旋轉(zhuǎn)手輪需要的力矩為 0.56N.m；而小波紋手輪的半徑為 40mm，此時(shí)需要人工施加的力為 14N，在人工施力的合適范圍內(nèi)。如果采用齒輪減速，這么大的減

58、速比則會(huì)使大齒輪尺寸過大，從而使得減速箱與整個(gè)壓裝機(jī)比起來大小很不協(xié)調(diào)，故選擇結(jié)構(gòu)緊湊的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行減速。</p><p><b>　　5-1減速箱示意圖</b></p><p>　　動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力源有兩個(gè)，一個(gè)是步進(jìn)電機(jī)，一個(gè)是人力，壓裝機(jī)工作時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的驅(qū)動(dòng)方式。怎樣在這兩路傳動(dòng)鏈之間方便快捷的切換是本部分設(shè)計(jì)中的一個(gè)難點(diǎn)。本課題選擇用單片電磁

59、離合器實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，通過一個(gè)按鈕控制離合器的通斷電，從而方便的實(shí)現(xiàn)手動(dòng)與電動(dòng)壓裝的切換。</p><p>　　圖 5-2 減速箱結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　如圖 5-2所示，離合器銜鐵與蝸輪之間有一片彈簧片，彈簧片分別通過螺釘和鉚釘固定到銜鐵及蝸輪上，離合器基座里的磁軛通電時(shí)銜鐵與動(dòng)盤上的摩擦片吸合，從而可以使銜鐵帶動(dòng)動(dòng)盤進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。圖中軸通過聯(lián)軸器與絲杠相連。由電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行壓裝時(shí)，離合

60、器不通電，銜鐵與動(dòng)盤分離，電機(jī)軸帶動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，由于蝸輪蝸桿的自鎖特性，軸與蝸輪之間相對(duì)滑動(dòng)，蝸輪并不轉(zhuǎn)動(dòng)。手動(dòng)進(jìn)行壓裝時(shí)，離合器通電，銜鐵與動(dòng)盤吸合，使得蝸輪通過銜鐵與動(dòng)盤連成一體，蝸桿帶動(dòng)蝸輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的同時(shí)也使得動(dòng)盤帶動(dòng)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而將動(dòng)力從蝸輪傳遞到軸上。</p><p>　　5.2導(dǎo)柱鎖緊部分的設(shè)計(jì)</p><p>　　通過宏位移升降部分將壓頭調(diào)整到位后，需要將導(dǎo)柱與機(jī)身牢固地鎖&l

61、t;/p><p>　　在一起后才能開始進(jìn)行壓裝。如圖 5-3 所示，該機(jī)構(gòu)通過兩重增力來進(jìn)行牢固的鎖緊。鎖緊時(shí)，旋轉(zhuǎn)鎖緊螺桿，使鎖緊套與鎖緊滑塊相互靠近，而鎖緊套與鎖緊滑塊上加工有斜面，相當(dāng)于斜楔，從而將導(dǎo)柱與固定在機(jī)身上的導(dǎo)套擠壓在一起，靠二者之間的摩擦力來進(jìn)行鎖緊。該機(jī)構(gòu)通過螺旋副及斜楔兩重增力機(jī)構(gòu)進(jìn)行增力，增力巨大，保證了鎖緊的牢固可靠。</p><p>　　鎖緊裝制的應(yīng)用，是保證被壓件

62、精度的一個(gè)必須裝置，提高成品效率的一項(xiàng)保護(hù)措施。使壓裝機(jī)能加工出高精度的工件的套方法。在完成打壓裝進(jìn)程后，仍需擰緊壓裝機(jī)機(jī)身側(cè)壁的鎖緊手柄以保證壓裝加載時(shí)導(dǎo)套相對(duì)于機(jī)身固定不動(dòng)。若此時(shí)鎖緊不可靠，則容易導(dǎo)致壓裝時(shí)導(dǎo)套打滑，出現(xiàn)壓裝力無法加載到預(yù)定值的狀況，所以此處鎖緊螺桿的摩擦鎖緊面相對(duì)導(dǎo)套裝配磨成圓弧面，且配備專門的加長(zhǎng)管，起到保護(hù)鎖緊面及保證施加足夠的鎖緊力的目的。</p><p>　　圖（5-3）鎖緊機(jī)構(gòu)示

63、意圖</p><p>　　5.3壓頭夾持部分的設(shè)計(jì)</p><p>　　為克服本課題中壓裝機(jī)可能出現(xiàn)的壓頭夾持的缺點(diǎn)，對(duì)壓頭夾持部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，力求在提高壓頭夾持精度的同時(shí)，做到壓頭裝卸方便快捷。借鑒某些自動(dòng)機(jī)床上刀具的裝夾方式，本文采用彈性夾頭進(jìn)行壓頭的裝夾[37]。彈性夾頭一周開有等角度的槽，相當(dāng)于由特定形狀的鋼條的一端沿圓周連接一圈而成，其徑向受力時(shí)就向中間收縮，從而夾緊塞進(jìn)其內(nèi)孔的

64、刀具。夾頭后端錐面裝入壓柱的錐孔里，螺母上有與夾頭前段外錐面相配合的內(nèi)錐面，擰緊螺母時(shí)，螺母內(nèi)錐面擠壓夾頭的前端錐面使夾頭收縮，夾緊壓頭。</p><p>　　相較于原有壓裝機(jī)壓頭的持方式，這種夾持辦法不僅壓頭的裝拆更方便，而且精度也更高，因?yàn)榧庸褐鶗r(shí)，可使壓柱內(nèi)錐孔與其外圓柱面具有很高的同軸度，而且彈性夾頭是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)品，不僅價(jià)格低廉，精度也很高。本文選用的 AA 級(jí)高精度夾頭，夾持后，壓頭距夾頭前端面 40m

65、m 處的徑向跳動(dòng)在 3µm 以內(nèi)。</p><p>　　圖 （ 5-4 ） 壓頭夾持示意圖</p><p>　　本課題選用了此種壓頭，來完成壓裝機(jī)體的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　5.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章設(shè)計(jì)了離合器，從而確定了起可以自動(dòng)使用也可人工操作兩個(gè)工作方式。完成了壓頭的

66、機(jī)體設(shè)計(jì)和緊鎖部分的的關(guān)鍵設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)潔可靠的可行方案，為以后機(jī)器圓滿運(yùn)行而做好鋪墊。努力設(shè)計(jì)運(yùn)行可靠，工作穩(wěn)定的壓裝機(jī)體。</p><p>　　第6章 工作臺(tái)等部分設(shè)計(jì)</p><p>　　6.1工作臺(tái)導(dǎo)向部分的設(shè)計(jì)</p><p>　　本課題分析了壓裝機(jī)力傳感器因其輪輻某些物理特性不對(duì)稱而影響工作臺(tái)表面與壓柱進(jìn)給軸線垂直度的缺點(diǎn)，本部分就是為了克服這個(gè)缺點(diǎn)而專

67、門進(jìn)行設(shè)計(jì)的。如圖 3-9 所示，工作臺(tái)下是一段高精度的導(dǎo)向圓柱，壓裝時(shí)即使力傳感器因輪輻的不對(duì)稱產(chǎn)生歪斜，但工作臺(tái)因?yàn)閷?dǎo)向段的緣故只能沿一個(gè)方向移動(dòng)，不會(huì)隨著力傳感器歪斜，從而避免了壓裝機(jī)的缺點(diǎn)。</p><p>　　圖 6-1 工作臺(tái)導(dǎo)引部分示意圖</p><p>　　6.2 機(jī)身設(shè)計(jì)及其分析</p><p>　　壓裝機(jī)機(jī)身是一個(gè)對(duì)系統(tǒng)壓裝精度有著很大影響的部件

68、，尤其是機(jī)身的剛度，直接影響到壓裝能否正確進(jìn)行。因此，相關(guān)行業(yè)的科研工作者就如何提高壓裝機(jī)機(jī)身的性能做了很多研究。其中，通過對(duì)機(jī)身進(jìn)行分析來優(yōu)化機(jī)身的設(shè)計(jì)是目前應(yīng)用最為普遍的一個(gè)方法[38-40]。經(jīng)過多種方案的充分論證，本文最終選擇了 C 形機(jī)身。壓裝時(shí)機(jī)身要承受的力最大為 600kgf，如果機(jī)身剛度不足，則機(jī)身產(chǎn)生的撓曲變形會(huì)嚴(yán)重影響壓裝的精度。為了克服原有壓裝機(jī)機(jī)身剛度不足的缺點(diǎn)，本文重點(diǎn)對(duì)機(jī)身進(jìn)行了靜態(tài)分析，并對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，

69、使剛度得到顯著提高。采用該軟件的分析模塊 。分析模塊之間是無縫連接，建好模型后直接調(diào)出其有限元分析模塊即可對(duì)模型進(jìn)行有限元分析。分析壓裝時(shí)機(jī)身的受力情況，將載荷施加在機(jī)身上端內(nèi)圓柱面上，考慮最大載荷情況下機(jī)身的變形，載荷沿內(nèi)圓柱面垂直向上，大小為 5880N；約束添加在機(jī)身底面上，限制底面的所有自由度。</p><p>　　6.3 壓裝工裝的分析與設(shè)計(jì)</p><p>　　銜鐵組件裝配完成

70、后的位置度要求及彈簧管薄壁段的特殊要求。同時(shí)，銜鐵組件各零件的尺寸都較小，這些都對(duì)工裝的設(shè)計(jì)提出了苛刻的要求。如圖 6-2所示，工裝由兩個(gè)半圓柱組成，由一個(gè)圓柱從中間劈開兩半得到。兩個(gè)半圓柱靠圓柱銷進(jìn)行定位，并由一個(gè)圓環(huán)箍緊在一起。裝夾時(shí)，將彈簧管彈性段放到半圓柱上端的孔中，由凸起的圓環(huán)頂住彈簧管大端的下表面，以該下表面為定位面，并承受壓裝力，從而使得彈性段處于懸空的自由狀態(tài)，不受任何力的作用。兩個(gè)半圓柱扣緊后形成一個(gè)長(zhǎng)方形的孔，該孔兩

71、側(cè)面正好與彈簧管底座兩側(cè)面相貼合，而該孔的方向與圓柱上四個(gè)小立柱所形成的銜鐵兩臂的指向相垂直，從而保證了銜鐵兩臂軸線與彈簧管底座側(cè)面的垂直度。同理，圖中所示的長(zhǎng)條狀?yuàn)A緊塊插入方孔后，其上所開的長(zhǎng)孔正好夾住反饋桿下端的兩個(gè)工作平面，從而保證了該平面與彈簧管的位置度。該類型銜鐵組件的壓裝順序是：微壓裝反饋桿和擋板，然后將它們與銜鐵壓裝在一起，最后壓裝彈簧管。第一步的壓裝比較簡(jiǎn)單，對(duì)工裝沒有特殊要求，而最為關(guān)鍵的第二步和第三步的壓裝都可由該工

72、裝完成。</p><p>　　在壓裝機(jī)系統(tǒng)的方案論證階段，對(duì)壓裝時(shí)如何保證相配合兩工件的配合圓柱面的軸線重合提出了兩種思路，一種是傳統(tǒng)的思路，即由壓裝機(jī)機(jī)械臺(tái)體和工裝的精度來保證壓裝的精度，另一種是不要求機(jī)械臺(tái)體和工裝具有很高的精度，而是為工裝設(shè)計(jì)某種自動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)，在壓頭接觸到工件開始對(duì)工件施力時(shí)，工裝根據(jù)受到的從工件傳過來的力自動(dòng)調(diào)整所夾持工件的姿態(tài)，使兩個(gè)工件配合圓柱面的軸線重合，從而保證壓裝正確的進(jìn)行。本文

73、主要采用的是第一種思路，但對(duì)第二種思路進(jìn)行了一定的探索性研究，在第一種思路沒有完全達(dá)到要求時(shí)可將第二種思路的研究繼續(xù)深入，經(jīng)充分論證可行后進(jìn)行實(shí)施。類似于夾具中的浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，自適應(yīng)調(diào)整工裝對(duì)工件進(jìn)行夾持的部分在工件受力后可根據(jù)受到的力自動(dòng)調(diào)整姿態(tài)到正確位置。彈簧管由一個(gè)球面的浮動(dòng)塊夾持，該球面的球心在銜鐵上表面的中心。這樣，浮動(dòng)塊轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，銜鐵上表面只會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，而不會(huì)有移動(dòng)。因?yàn)槟承┰?，開始?jí)貉b時(shí)壓頭進(jìn)給軸線與工件配合圓柱面的軸線不重合，存

74、在一定的夾角。當(dāng)壓頭開始接觸銜鐵上表面對(duì)銜鐵施力后，因?yàn)閮奢S線存在一定的夾角，力會(huì)首先作用在浮動(dòng)塊彈簧管夾持段上端的一側(cè)，而不是平均作用在上端整個(gè)圓周上，如圖中力 F 所示，</p><p>　　圖（6-2）自適應(yīng)調(diào)整工裝工作原理圖</p><p>　　現(xiàn)實(shí)中工裝要實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)整功能還有其他一些因素要考慮，實(shí)現(xiàn)起來并不像原理中所闡述的那樣簡(jiǎn)單，如彈簧管是兩端粗中間細(xì)的結(jié)構(gòu)，則工裝中對(duì)它進(jìn)行

75、夾持的部分必須分成兩半，這里就需要考慮這兩半的結(jié)合問題如果結(jié)合不牢固，則浮動(dòng)塊轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)二者產(chǎn)生錯(cuò)位就會(huì)使壓裝無法進(jìn)行，等等彈簧管由兩個(gè)半錐瓣夾持后裝入浮動(dòng)塊上的內(nèi)錐孔里并壓緊，使它們牢固地結(jié)合為一體，浮動(dòng)塊在受力后可在基座里轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)整功能。</p><p><b>　　6.4步進(jìn)電機(jī)選則</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)選則型及其驅(qū)動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)是將

76、電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制執(zhí)行元件，控制簡(jiǎn)單，且步距角誤差不積累；在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)。根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的原理可將其分為三種類型。一是反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，步距角小，運(yùn)行頻率高，價(jià)格較低，但功耗較大；二是永磁式步進(jìn)電機(jī)，功耗較小，斷電后仍有制動(dòng)力矩，但步距角較大，啟動(dòng)和運(yùn)行頻率較低；三是混合式步進(jìn)電機(jī)，它具備上述兩種電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，價(jià)格較高，目前應(yīng)用最為廣泛，本文即選擇的這種類型的步進(jìn)電

77、機(jī)。</p><p>　　圖（6-3反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)） 圖（6-4）永磁式步進(jìn)電機(jī)</p><p>　　圖（6-5）典型三相混合式步進(jìn)電機(jī)</p><p>　　一般步進(jìn)電機(jī)的步距角誤差為步距角的百分之幾，完全能滿足壓裝定位精度的要求。對(duì)壓裝定位精度有決定性影響的主要是步進(jìn)電機(jī)的分辨率，其取決于電機(jī)步距角和驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分?jǐn)?shù)。本文所選擇的驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分能力完

78、全能達(dá)到壓裝定位精度的要求。負(fù)載能力方面，由于壓裝時(shí)電機(jī)運(yùn)行在很低的轉(zhuǎn)速下，所以電機(jī)負(fù)載計(jì)算時(shí)可以忽略對(duì)電機(jī)動(dòng)態(tài)方面的要求，主要考慮保持力矩能否達(dá)到要求。經(jīng)過計(jì)算，壓裝時(shí)電機(jī)需要提供的最大轉(zhuǎn)矩為 5N.m，選擇安全系數(shù)為 2，則需要電機(jī)的保持力矩為10N.m。經(jīng)過綜合比較、篩選，本文選擇的 110BYG350-130 三相混合式步進(jìn)電機(jī)，固有步距角為 0.6°/1.2°，保持力矩為 12N.m。相配套的驅(qū)動(dòng)器為 3H

79、B2208步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，是基于 DSP 控制的三相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。它是將先進(jìn)的 DSP控制芯片和三相逆變驅(qū)動(dòng)模塊結(jié)合在一起所構(gòu)成的新一代數(shù)字步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。該驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用類似伺服控制原理的電路，此電路可以使電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，幾乎沒有震動(dòng)和噪音，設(shè)有 16 檔等角度恒力矩細(xì)分，定位精度最高可達(dá)60000 步/轉(zhuǎn)。步進(jìn)脈沖停止超過 1.5s 時(shí)，線圈電流自動(dòng)減到設(shè)定電流的一半。實(shí)際應(yīng)用中，步進(jìn)</p><p><b

80、>　　6.5 本章小結(jié)</b></p><p>　　根本章著重將這些分析的結(jié)果應(yīng)用到了壓裝機(jī)機(jī)械本體和工裝的設(shè)計(jì)中，詳細(xì)闡述了機(jī)械本體各個(gè)部分以及工裝的設(shè)計(jì)過程，并通過機(jī)身的分析對(duì)機(jī)身的設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化。最后陳述了自適應(yīng)調(diào)整工裝探索性研究的一些有益成。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本課題根據(jù)我

81、國航天領(lǐng)域生產(chǎn)實(shí)際的需要，在充分借鑒該領(lǐng)域國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制了一臺(tái)電液伺服閥銜鐵組件自動(dòng)壓裝機(jī)，現(xiàn)將主要工作總結(jié)如下：</p><p>　?。?）深入分析了電液伺服閥銜鐵組件過盈配合的特點(diǎn),現(xiàn)有壓裝機(jī)壓裝成功率不高的原因。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)了對(duì)銜鐵組件進(jìn)行正確壓裝需要滿足的條件和提高壓裝機(jī)機(jī)械本體精度的一些措施。</p><p>　?。?）對(duì)壓裝系統(tǒng)進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)，將其分為機(jī)械本體

82、、壓裝工裝、電控系統(tǒng)、壓裝過程控制軟件以及系統(tǒng)臺(tái)體五部分。</p><p>　?。?）進(jìn)行了壓裝機(jī)機(jī)械本體和壓裝工裝的設(shè)計(jì)，詳細(xì)闡述了機(jī)械本體各個(gè)部分以及工裝的設(shè)計(jì)過程，克服了原有壓裝機(jī)壓裝精度不足和壓裝效率較低的缺點(diǎn)。此外，還對(duì)自適應(yīng)調(diào)整工裝進(jìn)行了一定的探索性研究，開拓了銜鐵組件壓裝的新思路，對(duì)降低壓裝機(jī)的制造難度有一定的借鑒意義。</p><p>　?。?）壓裝過程中需要實(shí)時(shí)測(cè)量壓裝的

83、力和位移，為壓裝的成敗及壓裝控制提供依據(jù)。本文根據(jù)銜鐵組件壓裝的特點(diǎn)，研制了一套符合銜鐵組件壓裝要求的電控系統(tǒng)，包括傳感器信號(hào)的采集及顯示和步進(jìn)電機(jī)的控制兩部分。傳感器的輸出通過數(shù)顯儀表進(jìn)行顯示，不僅具有很高的精度，還可以設(shè)定其極限值，超過時(shí)報(bào)警提醒操作者。通過本次課題設(shè)計(jì)使我更好的掌握設(shè)計(jì)的基本知識(shí)。讓我學(xué)到了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合理過程。在今后的學(xué)習(xí)和工作中打下了良好的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　致

84、謝</b></p><p>　　在本文即將完成之際，謹(jǐn)向所有給予我關(guān)心、幫助和支持的老師、同學(xué)們致以我最真摯的謝意。在這幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)中偶苦悶，有希望，歡笑，但是最后還是有豐厚的收獲。</p><p>　　首先，感謝我的導(dǎo)師邵東向老師，他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、務(wù)實(shí)的態(tài)度、廣博的學(xué)識(shí)和忘我的工作作風(fēng)是我效仿的榜樣。無論在畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到什么樣的問題邵東向老師都會(huì)耐心地給我講解和指導(dǎo)。邵

85、東向老師廣博的學(xué)識(shí)、勤懇的作風(fēng)，以及忘我的工作精神使我受益終生。所以，在這里我向邵東向老師致以我最真摯的謝意。</p><p>　　此外感謝各位老師在生活上給予的幫助，向各位老師表以最高的敬意和由衷的感謝。然后是在一起愉快的度過研究生生活的各位師兄以及同窗學(xué)友，正是由于他們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。最后，非常感謝我的父母，是他們無私的幫助和溫暖的親情一直鼓勵(lì)著我前進(jìn)，在我遇

86、到困難的時(shí)候，家庭的溫暖總能給我無窮的力量。在此，向我的親人表示深深的感謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 任光融，張振華，周永強(qiáng).電液伺服閥制造工藝[M].宇航出版，2000，</p><p>　　2 李嘉才，王華.彈塑性過盈配合的實(shí)驗(yàn)研究[J].試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)1997，37（34）</p

87、><p>　　3 郭愛貴，范為民，孫偉. 基于有限元法的過盈配合接觸特性分析[J]. 成組技術(shù)與生產(chǎn)現(xiàn)代化，2009，26（4）：</p><p>　　4 馮登泰，馬柳崑. 軸同孔的過盈配合研究[J]. 中國鐵道科學(xué)，1988，9（1）</p><p>　　5 王立志，李元伶. 數(shù)控輪對(duì)自動(dòng)壓裝機(jī)研制[J]. 鐵道技術(shù)監(jiān)督，2009，37（6）</p&

88、gt;<p>　　6 趙靜一，張齊升，王智勇. 臥式輪軸壓裝機(jī)新型液壓系統(tǒng)研制及可靠性分析[J]. 燕山大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，28（5）</p><p>　　7 鐘大斌，李承德. 5 兆牛臥式輪軸壓裝機(jī)液壓系統(tǒng)改進(jìn)[J]. 鍛壓機(jī)械，1993，（1）</p><p>　　8 浙江三花制冷集團(tuán)有限公司. 監(jiān)控壓裝力和位移的伺服壓裝機(jī)[P]. 中國：2007100681

89、08．4．鍛壓機(jī)械，2008-10-22</p><p>　　9 李宇成，呂軍民. 輪軸壓裝機(jī)監(jiān)測(cè)控制儀的研制[J]. 北方工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，17（1）</p><p>　　10 鄭元榮. 過盈配合件裝配力的估算[J]. 機(jī)械工藝師，1992：27-28</p><p>　　11 趙鎖宗，張富. 輪軸壓裝的過盈量與壓入力的研究[J]. 鐵道學(xué)報(bào)，198

90、9，11（4）</p><p>　　12 李寶明. 機(jī)床爬行問題與消除方法[J]. 煤礦機(jī)，2007，28（4）；185-186[36] 鄭純彪. 抑制低速部件爬行的研究[J]. 五邑大學(xué)學(xué)報(bào)，1990，4（2,3)</p><p>　　13 郝靜華. 彈性夾頭自動(dòng)定心裝置與夾緊力的計(jì)算分析[J]. 工具技術(shù)，2010，44（11）</p><p>　　14

91、 楊林，王曉光. LabView 控制步進(jìn)電機(jī)[J]. 電氣傳動(dòng)，2004，（5）</p><p><b>　　附錄1</b></p><p>　　Machinery manufacturing industry</p><p>　　Machinery manufacturing industry to engage in all kind

92、s of power machinery, lifting the transport machinery, agricultural machinery, metallurgical and mining machinery, chemical machinery, textile machinery, machine tools, tools, instruments, meters and other machinery and

93、equipment manufacturing industry. Machinery manufacturing industry to provide technology and equipment for the entire national economy, its development level is one of the main symbols of national industrialization level

94、. Mech</p><p>　　Combined with the actual production, pay attention to practical development of mechanical automation techniques. Advanced manufacturing technology all the true meaning lies in application. Th

95、e development of mechanical automation technology, in enterprise's production and the development of the actual needs and specific requirement oriented. Only on the right products used with suitable automation mode o

96、f production, so we can get good technical and economic benefits and social benefit. The deve</p><p>　　Development of less investment, quick and low cost automation technology. Development of low cost automa

97、tion technology, potential is great, perspective is wide, investment province, get effective fast, improve the degree of automation, can receive the twice the result with half the effort effect to the economy, for our co

98、untry present stage development needs and characteristics. Nineteen ninties the United States Massachusetts Institute of Technology presented the lean production mode LP ( Lean</p><p>　　Combined with China&#

99、39;s national conditions, the development of the modern mechanical automation techniques. Realize the mechanical automation is by elementary to advanced, from simple to complex, from imperfect to perfect the development

100、process. When the mechanical operation of the automatic controller, mode of production from the mechanization gradually transition to the mechanical control ( traditional ) automation, digital automation control, compute

101、r control automation. The only established </p><p>　　Development and application of mechanical automation technology, to be caught solidly automation technology application project based work and from actual

102、 application, both to the development of the host, also supporting the development of automation components and control system. Programmable controller, sensor, microprocessor, a variety of new cutting tool, control syst

103、em and software system, the computer will be henceforth the main technical base of mechanical automation. Study on the product</p><p><b>　　附錄2</b></p><p><b>　　機(jī)械制造業(yè)</b>&l

104、t;/p><p>　　機(jī)械制造業(yè)指從事各種動(dòng)力機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、冶金礦山機(jī)械、化工機(jī)械、紡織機(jī)械、機(jī)床、工具、儀器、儀表及其他機(jī)械設(shè)備等生產(chǎn)的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)為整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)提供技術(shù)裝備，其發(fā)展水平是國家工業(yè)化程度的主要標(biāo)志之一。機(jī)械制造業(yè)與機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)密切相關(guān)。 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展是機(jī)械制造業(yè)技術(shù)改造、技術(shù)進(jìn)步的主要手段和技術(shù)發(fā)展的主要方向。就如何發(fā)展機(jī)械。自動(dòng)化技術(shù)從四方面進(jìn)行闡述。機(jī)械自動(dòng)化

105、, 主要指在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)加工對(duì)象的連續(xù)自動(dòng)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化有效的自動(dòng)生產(chǎn)過程,加快生產(chǎn)投入物的加工變換和流動(dòng)速度。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展, 是機(jī)械制造業(yè)技術(shù)改造、技術(shù)進(jìn)步的主要手段和技術(shù)發(fā)展的主要方向。機(jī)械自動(dòng)化的技術(shù)水準(zhǔn), 不僅影響整個(gè)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展, 而且對(duì)國民經(jīng)濟(jì)各部門的技術(shù)進(jìn)步有很大的直接影響。 如何發(fā)展我國的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù), 應(yīng)實(shí)事求是, 一切從我國的具體國情出發(fā), 做好各項(xiàng)基礎(chǔ)工作, 走中國的機(jī)械自

106、動(dòng)化技術(shù)發(fā)展之路。</p><p>　　結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際, 注重實(shí)用發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)。先進(jìn)制造技術(shù)的全部真諦在于應(yīng)用。發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化技術(shù), 應(yīng)以企業(yè)的生 產(chǎn)和發(fā)展的實(shí)際需要及具體條件為導(dǎo)向。只有對(duì)合適的產(chǎn)品采用與之相適應(yīng)的自動(dòng)化方式進(jìn)行生產(chǎn), 才能收到良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。我國發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化技術(shù), 應(yīng)結(jié)合實(shí)際, 注重實(shí)用, 即對(duì)國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生實(shí)際效益。那種盲目搞自動(dòng)化、 自動(dòng)線的做法, 全年生產(chǎn)任務(wù)只需1