送丝机构.docx
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送丝机构
=
送丝机的设计原理
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2-4mm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。
原理图如图所示。
图送丝机的设计原理
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。
技术数据
设计数据与要求
送丝机送丝速度在20mm/min—60mm/min在送丝的过程要有很好的稳定性能，送丝的直径在2mm—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
AC380V1A
频率
50-60HZ
送丝直径
0.2mm-0.4mm
送丝速度
20mm-60mm
外形尺寸
110mm*80mm*85mm
送丝模式
连续送丝
表微型送丝机的有关数据
第二章发动机的选择
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，如下图图所示。
图57BYG007
详细说明如下表表、表所示：
步距角
DEG
绝缘电阻
500VDC100MΩ
绝缘强度
500VAC1Minute
温升
65K
环境温度
-10~+55℃
绝缘等级
B
表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
57BYG007-01
4
12
32
30
41
21
表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。
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。
驱动轮的设计与计算以及结构安排
图驱动轮的尺寸以及结构
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。
如下图图所示。
图套筒联轴器
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
图圆锥销
驱动轮的销孔结构安排如下图：
图所示：
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。
如下图轴与孔配合的剖面图所示：
轴与孔配合的剖面图
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。
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
压板的材料选择为45号钢
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。
设计形状如图所示
图压板的设计形状
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。
如图所示，图中阴影部分为夹板连接的位置。
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半径为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。
即图中的A孔为螺栓孔，并通过此孔进行定位，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
。
梯形螺栓如下图所示，记为
号紧固螺栓。
图
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。
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4mm。
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所示：
图底板的设计模型
送丝机压紧直杆的设计
送丝机可以通过的丝的宽度为即压紧轮与驱动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
=。
直杆帽的高度h=15mm。
则有
.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。
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
δ
δ≥41mm+21mm+4mm取δ=10mmm
驱动轮厚
D
D=7mm
驱动轮的直径
a
a=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
b
b=16mm
压紧夹板的两侧壁厚
底座靠壁的凸缘厚度
b
b
=4mm
压紧夹板的定位圆
直径
=8mm
底板做螺钉栓孔直径
df
df=8mm
地板座螺栓孔数目
n
n=4
压紧夹板联接轴承孔直径
d
d
=10mm
发动机与底座联结螺栓直径
d
d2=8mm
底板座凸缘套筒内直径
d
d
=12mm
压紧直杆的直径
d
d4=6mm
压紧直杆的长度
L
L=55mm
定位销直径
d
d=9mm
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