送丝机的设计.doc

1、目录1前言2第一章 设计要求31.1设计题目31.2工作条件31.3技术数据4第二章 发动机的选择52.1选择电动机系列52.2与发动机配合零件的设计62.2.1驱动轮的设计63.2发动机与驱动轮的配合与安装63.2.2 选择将电动机的轴与驱动轮通过圆锥销进行连接72.3 主要零件的设计计算82.3.1上压紧轮与驱动轮的设计92.3.2压紧轮的具体尺寸确定92.3.4压板的设计以及定位基准确定92.3.5夹板与支架的连接112.4送丝机底板的设计112.5送丝机压紧直杆的设计122.6零件尺寸设计：13致谢15小结16参考文献17前言送丝是焊接过程中非常重要的一个操作环节，手工焊接的送丝方法多

2、采用焊工手指捻动焊丝来完成送丝过程，焊工操作送丝时非常不方便，因此，手工送丝准确性差、一致性差、送丝不稳定，从而导致了焊接生产效率低下，焊接成型一致性差。另外，焊工手持焊丝长度有限，长时间焊接时需要频繁拿取焊丝，焊接效率较低，且每段焊丝焊接完成时都会留存一小段焊丝无法使用，对焊丝产生了浪费。 为此，提出开发一种全自动送丝机，该送丝机操作简单方便，实用性强，并且体积较小，便于携带；该送丝机适用于手工氩弧焊及自动氩弧焊，该送丝机具有脉动送丝方式。（一)设计目的：通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用，培养结构设计，计算能力，熟悉一般的机械装置设计过程。(二)设计方案的分析： 机器一般是由原

3、动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机，工作机为驱动轮与夹紧轮配合送机。送丝机是在大批量加工螺纹时使用的机器。本文从零件的分析，机构结构的安排与设计，传动装置的设计三个方面，阐述了送丝机设计与制造的全过程。第一章 设计要求1.1设计题目微型送丝机的设计原理现在对于国内大部分送丝机制造行业来说，送丝机的制造技术还未达到国外的水准，其中原

4、因也很多，比如很多焊接行业还不需要那么精密的送丝机，送丝机在国内市场得不到多少利润。因此本文介绍一种送丝机结构的设计原理。在送丝机设计中如何设计送丝轮是本设计的关键所在。由于焊接用的是0，2-0.4mm的焊丝，其特点是焊丝细、硬度比较高，因此将送丝轮的送丝槽设计采用高硬度的材料。而压紧轮采用轴承，送丝轮与电动机的轴同步运动，调节脉冲频率来控制电动机轴的转速，从而控制送丝轮的速度。得到更好的送丝效果。原理图如图1.1所示。 图1.1 送丝机的设计原理1.2工作条件 送丝机是其他电焊、切割设备的一种，将切丝置于料斗。料斗中的两座拾捡辊将焊丝送入齿轮箱。将切丝置于料斗。料斗中的两座拾捡辊将焊丝送入齿

5、轮箱。微型送丝机是用于氩弧焊、激光焊、等离子焊，钎焊等需要为熔池填料的焊接过程的，为焊接过程进行自动或半自动填丝的设备。微型送丝机占用空间小，同时配用高性能微型电机，配合焊接设备使用。携带方便，工作环境要求较低。1.3技术数据 设计数据与要求微型送丝机送丝速度在20mm/min60mm/min在送丝的过程要有很好的稳定性能，送丝的直径在0.2mm0.4mm.电动机选择混合式异步电动机，要求震动较小，噪音较小，重量较轻，如下表表1.1所示。该送丝机的的设计寿命为8年，每年300工作日，每日8小时。输入AC 380V 1A 频率50-60HZ 送丝直径0.2mm-0.4mm送丝速度20mm-60m

6、m外形尺寸110mm*80mm*85mm送丝模式连续送丝 表1.1 微型送丝机的有关数据 第二章 发动机的选择2.1选择电动机系列 根据工作要求及工作条件应选用三厢混合式步进电动机，选择北京中西远大科技有限公司型号为57BYG007，如下图图2.1所示。图2.1 57BYG007详细说明如下表表2.1、表2.2所示：步 距 角 0.9/1.8 DEG绝缘电阻 500V DC 100M绝缘强度 500V AC 1 Minute温 升 65K环境温度 -10+55绝缘等级 B表2.1 57BYG007的详细数据型 号相数电压 电流 电阻 电感静转矩机身长 出轴长 重量 57BYG007-01412

7、0.3832300.3541210.45表2.2 57BYG007-01的详细数据 当送丝机达到最大送丝速度与最小送丝速度时，脉冲频率均低于步进电机的空载启动频率。因此，此电机可以适用微型送丝机的动力输入。2.2与发动机配合零件的设计2.2.1驱动轮的设计电动机的伸出轴长为21mm,电动机的安装位置在底座的偏下位置，因此将驱动轮选择为下送丝轮。下送丝轮的轮宽设计为7mm。4.2驱动轮的设计与计算以及结构安排图2.1驱动轮的尺寸以及结构3.2发动机与驱动轮的配合与安装驱动轮与电动机的轴连接，在送丝过程中要求与发动机的轴同步运转。驱动轮在送丝过程中主要承受较大的压力与摩擦力，初步选用45号钢。发动

8、机的轴与驱动轮的轴端通过圆锥销连接，可以满足驱动轮与发动机同步运转，并且不发生相对位移。销与孔为过盈配合。发动机的轴直径为6mm，因此驱动轮与电动机的轴的连接方式设计了两种方案。3.2.1选用固定式联轴器联轴器将轴与轮的伸出部分进行连接。此类联轴器主要用于两轴要求严格对中并在工作中不发生相对位移的地方,结构一般较简朴,轻易制造,且两轴瞬时转速相同,主要有凸缘联轴器,套筒联轴器,夹壳联轴器等。如下图图2.2所示。图2.2 卡壳联轴器弹性联轴器通常由金属圆棒线切割而成，常用的材质有铝合金、不锈钢、工程塑料。弹性联轴器运用平行或螺旋切槽系统来适应各种偏差和精确传递扭矩。弹性联轴器通常具备良好的性能而

9、且有价格上的优势，在很多步进、伺服系统实际应用中，弹性联轴器是首选的产品。一体成型的设计使弹性联轴器实现了零间隙地传递扭矩和无须维护的优势。 图2.2所示 弹性联轴器有一条连续的多圈的长切槽，这种联轴器具有非常优良的弹性和很小的轴承负载。它可以承受各种偏差，最适合用于纠正偏角和轴向偏差，但处理偏心的能力比较差，因为要同时将螺旋槽在两个不同的方向弯曲，会产生很大的内部压力，从而导致联轴器的过早损坏。尽管长的螺旋槽型联轴器能在承受各种偏差情况下很容易地弯曲，但在扭力负载的情况下对联轴器的刚性也有同样的影响。扭力负载下过大的回转间隙会影响联轴器的精度并削弱其整体的性能。3.2.2 选择将电动机的轴与

10、驱动轮通过圆锥销进行连接电动机的轴为光轴，在光轴前端打孔，通过圆锥销连接。方法简单，加工容易。是一种比较经济的选择，最适合用于低扭矩应用中，尤其在联接步进电动机和其他较轻的仪器中。3.2.2圆锥销连接。发动机轴的直径为，初选销孔的直径为图2.3 圆锥销驱动轮的销孔结构安排如下图：图2.3所示：销选择圆锥销，销与孔过盈配合。发动机的轴与驱动轮的轴端通过圆锥销连接，可以满足驱动轮与发动机同步运转，并且不发生相对位移。且圆锥孔配合可以做到无间隙，定位精度高。销与孔为过盈配合。如下图3.4轴与孔配合的剖面图所示：2.4轴与孔配合的剖面图2.3 主要零件的设计计算2.3.1上压紧轮与驱动轮的设计上压紧轮

11、的设计与计算以及结构安排：送机机的压紧轮需选择硬度较高的材料，结合前人的设计经验，压紧轮选择轴承。初步选择深沟球轴承，此类轴承深沟球轴承是滚动轴承中最为普通的一种类型。基本型的深沟球轴承由一个外圈，一个内圈、一组钢球和一组保持架构成。 深沟球轴承主要用于承受纯径向载荷，也可同时承受径向载荷和轴向载荷。当其仅承受纯径向载荷时，接触角为零。当深沟球轴承具有较大的径向游隙时，可承受较大的轴向载荷 。深沟球轴承的摩擦系数较小。滚动轴承型号的选择：6012图片2.5轴承2.3.2压紧轮的具体尺寸确定根据驱动轮的直径大小，选用8000型深沟球轴承，其内径d为10.6mm,外径D为26mm，宽度B为8mm。

12、考虑到送丝机的工作环境，选用的轴承如果在恶劣的环境中使用，轴承密封圈和密封罩是必不可少的，因为它们可防止污物侵入，延长轴承寿命。此处选用带密封罩的轴承系列，能够在使用时承受强烈的冲击负荷、水和碎屑的侵入。 经对比与确定，选择北京瑞德铭业轴承贸易公司的产品6210-2Z密封盖深沟球轴承做为送丝机的压紧轮。2.3.4压板的设计以及定位基准确定压板的材料选择初步定为为铝合金，型号为7072。但考虑到支架与弹簧反复摩擦接触，将支架的材料改为45钢，提高支架的硬度。如图2.5所示：图2.5 压板的初步设计设计的产品在零件模拟加工过程发现圆弧部分太多，造成了加工的困难的过程中，考虑到零件的外形对送丝机的效

13、率以及功能没有影响，将送丝机的外形做调整。如图2.6所示：图2.6 压板的最终设计 压板为45钢材料铸造。铸件要求没有明显的缩松，砂眼等铸造缺陷。如图2.6所示，图中阴影部分为夹板连接的位置，其余部分为中空。夹板与弹簧接触的上表面由于反复的摩擦与压力的作用，此零件最终要进行调制退火热处理，以提高零件的表面耐磨性。根据零件总体尺寸的大小，与支架连接的孔选择为直径为6的阶梯螺栓进行连接。阶梯螺栓的作用为：在将压板与支架紧密连接后，螺栓不会对压板造成过大的压力，使得压板变形而影响送丝调整的精度。2.3.5夹板与支架的连接支架通过阶梯螺栓与底板的侧壁连接。即图3.1中的A孔为螺栓孔，并通过此孔进行定位

14、限制三个自由度。C处中空，压杆由C初中空部分垂直穿出，压杆的下端通过螺栓与底板连接，限制支架的两个自由度。支架在底板壁上，限制了五个自由度，支架仍然可以绕着阶梯螺栓做小幅度的旋转运动。支架的总壁厚为16mm，支架与底座连接的阶梯形螺栓长度。梯形螺栓如下图2.7所示，记为号紧固螺栓。 图 2.7 号紧固螺栓其中阶梯中段的长为16mm。螺母于螺栓右端的A处将支架与底座壁拧紧后，支架与螺栓之间依然存在间隙，螺栓不会对中空支架壁造成过大压力，以防支架承受过大压力而变形。支架与底板壁的定位孔A直径。孔壁厚为1.5mm。支架为中空型，其左右壁厚m均为m=3mm，左右壁通过A孔与B孔以及C处的薄壁连接。初

15、选支架与滚动轴承连接孔，即下图中的C孔的直径小于深沟球轴承的内径d=16mm。连接孔的直径符合条件。2.4送丝机底板的设计底板选择铝合金材料型号为7072.此材料为硬鋁7075 铝板属Al-Zn-Mg-Cu系超硬铝，其特点是，固溶处理后塑性好，热处理强化效果特别好，在150以下有高的强度，并且有特别好的低温强度；焊接性能差；有应力腐蚀开裂倾向；需经包铝或其他保护处理使用。双级时效可提高合金抗应力腐蚀开裂的能力。在退火和刚淬火状态下的塑性稍低于同样状态的2A12.稍优于7A04，板材的静疲劳.缺口敏感，应力腐蚀性能优于7A04，强度高，远胜于软钢。此合金具有良好的机械性能。底板的底厚与壁厚皆为4

16、mm。将发动机安装在底板壁的中央偏下的位置。选择安装发动机的轴中心距离下底板距离为验算，发动机距离底板的距离大于驱动轮的直径。安装驱动轮以后，驱动轮可以正常工作。底板的凸缘定位夹板的高度与压紧直杆的高度。为了加工定位方便，初步设计是将两孔的中心定位在同一高度，但安装结果显示若两轮的高度相同，与支架相连接的压板将无法正常工作。调整凸缘的圆心位置如下图所示。两圆的中心距离安装轴承的定位孔中心距离。两定位孔的中心距离为两孔距离底板壁边缘的距离c。为c=15mm底板的界面图如下图2.8所示：图2.8底板的设计模型2.5送丝机压紧直杆的设计送丝机可以通过的丝的宽度为0.2mm-0.4mm,即压紧轮与驱动

17、轮之间的间隙为可调。本设计的原理是通过压紧直杆上的细弹簧的形变而对支架产生一个压力，从而使支架沿着紧固螺栓产生一个微小的变形，从而改变压紧轮的轮心的位置。改变驱动轮与压紧轮的间隙，从而改变可通过的丝的直径。支架的总壁厚为，有支架的设计可知支架每边的壁厚为，由上可知支架的中空部分D=10mm初设压紧直杆的长为 ，支架的最上边到直杆与底板壁的定位孔的距离为 ，有=27.5mm。直杆帽的高度h=15mm。则有42.5mm. 取。将直杆设计为梯形的实心圆柱杆。如图所示：其中A段的尺寸为： 长h= 55mm, 直径d=6mm。 B段的尺寸为 ： 长H=16mm， 直径D=10mm。压紧原理：在A段直杆中

18、攻外螺纹，将送丝机上的压紧直杆置于支架的U型槽里面面，与支架的上表面垂直放置。通过下端的孔，用螺栓与底板连接。将弹簧两端均置于弹簧托盘中一起装入上端的压紧直杆上紧杆帽，送丝机工作的时候，通过拧动压杆帽在压杆上的位移，可以改、压紧轮的轮心位置，从而改变两轮间隙，调节送丝直径的范围。2.6零件尺寸设计：综合列表：送丝机设计的总体名称符号尺寸关系（mm）底座壁厚41mm+21mm+4mm 取=10mmm驱动轮厚DD=7mm 驱动轮的直径aa=40mm驱动轮伸出部分长度伸出部分轮的直径圆柱销的直径圆柱销中心距离伸出轮一端距离压紧夹板的总厚度bb =16mm压紧夹板的两侧壁厚底座靠壁的凸缘厚度bb =4

19、 mm压紧夹板的定位圆直径=8mm底板做螺钉栓孔直径dfdf=8mm地板座螺栓孔数目nn=4压紧夹板联接轴承孔直径dd=10mm发动机与底座联结螺栓直径dd2=8mm底板座凸缘套筒内直径dd=12mm压紧直杆的直径dd4=6mm压紧直杆的长度LL=55mm定位销直径dd=9mm微型送丝机的功能特点：适用于手工氩弧焊及自动氩弧焊，可实现手工氩弧焊和自动氩弧焊的切换；脉动送丝频率可调； 送丝速度20-60mm/min；焊丝直径0.2-0.4mm均可送丝，可靠送丝距离不小于2m。送丝机结构的设计与安装要考虑到人手使用的方便性，并且外观美观。 抗干扰能力强，可长时间可靠工作。设计成密封式结构，便于更换

20、焊丝盘，外观整洁美观，重量轻，便于携带，尺寸仅90*100*110mm。致谢课程设计是我们在大四学习完成所学全部专业课程之后，并在做过课程设计金工实习，等一系列教学一切的基础之上进行的，是培养学生实践性的重要环节之一，也是检验我们学生综合知道与专业技能的重要手段。 本次课程设计的主要目的是培养我们综合运用所学的基础理论课，技术基础课和专业课的知识和技能来分析，解决一般工程技术问题，使我们建立正确的设计思想，概念。掌握工程设计的一般程序，规则和方法，为以后的工作打下基础。通过这次设计能一步巩固和理解自己所学的基础知识，基本理论和基本技能，提高自己的设计、计算、制图以及计算机绘图的能力，进一步掌握

21、了一些工作中实用的绘图技巧，把书面知识与实际的操作相结合。在设计过程中，通过老师的指导，我提高和了解如何编写技术文件，正确使用技术资料手册，相关的工具书，通过这次课程设计更是培养我们严肃认真，一丝不苟和实事求是的工作作风，从一名学生向一名工程技术人员的过渡。，我们对自己未来将从来的工作进行一次适应性训练，从中锻炼，培养。本设计得到乌日凯西老师的悉心指导与讲解，并提出了许多宝贵意见和建议，在此深表谢意。由于设计能力有限，实践经验不足，设计中错误难免，敬请批评、指正。 本次设计的题目为送丝机机构设计，部件设计是一次性应用性，实践性，综合性的设计过程。小结通过四个星期的课程设计。我学到了很多以前没有

22、掌握好的专业知识，也找到了自己身上的不足。感受良多，获益匪浅。在设计过程中，我们每个人都认真听导师讲解设计的要点，认真做好每一项要注意的要点。在课程设计的第一天我便对这次任务进行了规划。首先做什么，然后做什么，都把自己的思维理清楚，当思路明晰了， 我们才能着手设计。我们经历了感动，经历了一起奋斗的酸甜苦辣。也一起分享了成功的喜悦。这次的课程设计对我们每个人来说都是一个挑战。但是平常导师都有辅导我们应该做那些规划以及要注意的地方。在这个过程，我受到了好多帮助，一句温暖的话语，一杯热热的咖啡，让人有无比的动力和解决问题的决心。其实这次的课程设计我的最大的感受不是知识的获得，而是人格的磨练和交际的能

23、力 和大家想的一样我们也会产生一些小矛盾，当然这是不可避免的。在产生小矛盾的时候，我们没有逃避。重要的是我们如何去解决它。为什么会产生这些矛盾，以怎样的方式去解决它，这是我们应该去考虑的问题。我想经过这样的一个过程我们会学到很多，学会了怎样去和别人沟通，理解别人所做的事，别人也会宽容的对待我们，从而我们就在无形之中加强了我们的人际交往能力。这个经验对我们以后的人生将会发挥很大的作用。毕竟我们是生活在人类这个群体之中的。假如世界上只剩下一个人，那么他不可能长久的生活下去的。课程设计结束了，但我们一起奋斗的精神和这份宝贵的经历将会成为人生道路上一道亮丽的风景线。设计者：朱丽芬参考文献1西北工业大学机械原理及机械零件教研室 濮良贵 纪名刚主编机械设计（第 七 版） 高等教育出版社2清华大学、北京科技大学 吴宗泽 罗圣国主编机械设计课程设计手册（第二版） 高等教育出版社3龚桂义主编机械设计课程设计指导书（第二版） 高等教育出版社4哈尔滨工业大学龚桂义编机械设计课程设计图册（第三版） 高等教育出版社5刘小年 刘大魁主编机械制图高等教育出版社出版6何志刚主编(第三版)中国农业出版社7单辉祖主编材料力学（第二版） 高等教育出版社8东南大学 戴枝荣主编 高等教育出版社 17