全自動沖孔機（氣動）的設(shè)計與開發(fā)教程（適合自用）

1導(dǎo)言
當(dāng)今世界越來越注重實際，越來越重視降低成本，因此，鈑金沖壓工藝必須以經(jīng)濟的操作方式進行，更容易實現(xiàn)批量生產(chǎn)，并對其他技術(shù)參數(shù)進行更大的控制。在大多數(shù)鈑金工序中，沖壓是工序中的主要工序。將此操作自動化可以縮短時間，也可以減少人力。自動化是機械工作與電子工作相結(jié)合的過程。利用計算機和指揮軟件操作和控制生產(chǎn)的自動化系統(tǒng)。自動化這一過程的原因可能是為了減少制造提前期、提高勞動生產(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活塞，活塞由改進設(shè)計的沖頭組成，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、飛機機翼、醫(yī)療桌、建筑物屋頂和許多其他方面有著應(yīng)用。

1.1 問題陳述
 

在傳統(tǒng)的氣動沖孔機中，所有的操作都是手動控制的，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)的氣動沖孔機中，為了適應(yīng)新的節(jié)距，往往要花費大量的時間來改變機床的設(shè)定值。為了克服上述問題，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.       盡量縮短機器的設(shè)定時間。

3.       開發(fā)一種需要較少勞力且易于非熟練工人操作的機器。

4.       以低成本開發(fā)機器。

2甲烷學(xué)
我們傾向于通過考慮標(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）來設(shè)計機器。一經(jīng)取得商品信息，按規(guī)定的壓力和計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，我們往往會選擇替代電氣和電子元件，如直流電機和微控制器，傳感器。一旦完成的元素和風(fēng)格的機器，我們傾向于創(chuàng)建三維cad模型。


2.1材料選擇


2.1.1框架

這個框架是用鋼制成的。因為，鋼材在市場上很容易買到，而且使用經(jīng)濟。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)，這種鋼的強度和抗壓強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，這將通過將高速鋼作為刀片材料來實現(xiàn)。高速鋼提供可靠的韌性，并保持明顯的耐磨性。一個典型的成分是：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)計計算書
 

2.2.1壓力計算
壓力=切削力+剝離力

鋁板樣計算

這里是一個計算不同厚度鋁板所需沖孔力的示例。

?周長，L=31.41 mm。（D=10mm時）

?如果板材厚度，t=1mm。

?鋁的抗拉強度，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減少的沖頭力計算
所需的力減小了，可以通過公式看出，

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） 對于I=t/5&K=0.6 F=0.75Fmax

2） 對于I=t/4&K=0.6 F=0.705Fmax

3） 對于I=t/3&K=0.6 F=0.643F值

4） 對于I=t/2&K=0.6 F=0.545Fmax

5） 對于I=t/1&K=0.6 F=0.375Fmax

我們選取經(jīng)驗關(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)計修改
如果沖頭的表面是傳統(tǒng)的運動軸，整個周長是在同一時間削減。通過傾斜沖頭表面的角度，這一特點被稱為剪切，切削力降低。邊緣現(xiàn)在是以一種非常進步的方式切割的，幾乎像剪刀的一次嘗試。

 

 

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

?間隙通常為織物厚度的100%至100%。

?較高的刀片成角，因為切割從一個表面加工到另一個表面加工，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。

框架樣式問題包括：

?根據(jù)所用切割刀片的長度，選擇框架的尺寸。

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


三。組件
3.1微控制器
?微控制器是一種緊湊的微電路，設(shè)計用于控制系統(tǒng)中的特定操作。典型的微控制器在一個芯片上包括處理器、存儲器和輸入/輸出（I/O）設(shè)備。Atmega328是由Atmel公司生產(chǎn)的一種非常時尚的微控制器芯片。它是一個8位微控制器，具有32K的非易失性存儲器、1K的EEPROM和2K的內(nèi)部RAM。Atmega328是所有微控制器芯片中的一個，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 直流電動機
直流電動機由機械裝置、線圈、轉(zhuǎn)子和帶電刷的電氣開關(guān)組成。電機內(nèi)部兩個磁場之間的極性相反，導(dǎo)致其顯示。直流電機面積單位風(fēng)格的電機和面積單位使用的單位電器，如電動剃須刀，并在電動車窗的汽車。直流電動機可以是一種將電能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)能量的機器。它的運動是由電磁的物理行為引起的。直流電動機內(nèi)部有感應(yīng)器，用來制造磁場以產(chǎn)生運動。

?轉(zhuǎn)速：12伏時為30轉(zhuǎn)/分

?總長：92mm

?刷子類型：貴金屬

?齒輪頭長度：21mm

?輸出軸：居中

?軸直徑：6mm

?軸長：19mm

?齒輪組件：重型金屬齒輪

?電機重量：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。這個機構(gòu)的形狀像磁鐵。一旦通電，就會形成一個磁場，在彈簧的作用下拉動柱塞或旋轉(zhuǎn)線圈。5/2方法可以是一個5端口，2位閥，它將流體或空氣放入雙作用裝置的一個表面，同時允許另一個表面排氣口排氣。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
雙作用氣缸在每個表面都有一個端口，每個端口都配備有液壓油，用于活塞的伸縮。如果市場上沒有外力來縮回活塞，則使用雙作用氣缸，或者在每個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伸展和收縮沖程中進行操縱。他們需要兩個端口允許空氣進入，一個用于投擲，一個用于凸輪沖程。。

?型號：SC25x40

?動作類型-雙動作

?材料-鋁合金

?孔徑-25mm

?行程長度-40mm
壓縮機是一種機械裝置，它通過減小氣體的體積來增加氣體的壓力。空氣壓縮機是一種特殊類型的氣體壓縮機。壓縮機與泵相似：兩者都能增加流體的壓力，并且都能通過管道輸送流體。
聚氨酯管用于輸送氣動流體，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，高拉伸強度和伸長率值，并具有低壓縮。
子用于支撐通過輥子的板材。這些輥子通過給定的送料，在自動化的幫助下使金屬板保持堅硬并向前通過。這些輥子在直流電機的幫助下以電子方式操作。




 4工作原理
 

紙張將通過送紙輥送紙。輥子上的齒輪裝置與供給薄板的直流電機嚙合。將使用感應(yīng)接近開關(guān)/傳感器，它檢測金屬板，并同時記錄金屬板的長度，因為金屬板經(jīng)過金屬板。一旦檢測到，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)行與寫入一致的計算。來自微控制器的輸出將被發(fā)送到電控電磁閥（電磁閥）。閥門管理機構(gòu)根據(jù)收到的信號啟動。與進給輥上的齒輪裝置嚙合的直流電機接收來自接近開關(guān)的輸入，從而可以啟動/停止。此方法提供了沿需要切割的所需長度輸入各種板材的方法。

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