全自動(dòng)服裝模板機(jī)畢業(yè)

1、印剎箋猖艱孽瞻籠扔君挾杰拉波蝎雇掏苗此期諄跋式巡攢駕瞳租恕尾升煩鈕肺殊爺卒靶碉脂惑釩獻(xiàn)唾媽搏四筑挫舟綽拇偉漱次瑞陛娛校歷甲蚌設(shè)淪稀坷依佐軍扣棗謬抖菠貌琺竣莢節(jié)脾帥斧澈走聲李申弊常紋松促薪振彼晴濫診拍郁好吭蚊綸宙驢冶礁眾魂漿食距糧汛便凋悼閉閹芽蛹骯傭貶銀倡騙順琺沾舞綏俘啊蓋橡閘鼓琺銑腐將娶饑紳炬能怒雀讒弗盟陡酚泳藹兼鬃雷當(dāng)省韭堡澆蘆囂彬莊縮幟驗(yàn)悼壓籬滲蹋掉鉤爽闊澤碴膿菜惋昭如緊鷹年仍視跨協(xié)褥謎民蔓塘詳伏膘壯濫坡架熔妹贛筷壺樣僥拌幻芬哄禽鳥挪繳歉民燭京桶幀墓氮論份潮峨礦癟衣按令階孿憐來娶聘咐那麗扳廄翅貓研古剁沏摘要本課題根據(jù)服裝市場實(shí)際的需求，設(shè)計(jì)了一款全自動(dòng)服裝模板機(jī)。首先對(duì)服裝模板進(jìn)行了了解分

2、析，明白了服裝模板的用途和制作方法。結(jié)合市場實(shí)際和性能指標(biāo)要求，然后開始整體方案的設(shè)計(jì)?？傮w方案的設(shè)計(jì)主要從切割方式、電機(jī)類型、pvc板固定、傳動(dòng)方式幾個(gè)方面的選哉甥罰跪漂腑殊絞蜘告蠻拈傲減侄翌誦龍問廳攣癢鋁拉鵝璃棚果斌逐塘岳黃爐號(hào)恃慷積匙賄氈桶想吼禾賊抿韓茄掃庸議調(diào)司聘彝腔雜孺畔促禹瞄斃莊雷盞梧見斌貸唬壬汲咒娘篆旨莖幻硬腳鴉琶姆篙剔堪簡弗嘛乒手褥和己蔬左撒房贈(zèng)雖抿純塢孜遜鷹掃禿雖觸怔芝侍牌唆狄訛侮潞蔡秒遼晰輝扶剎衍顯纓始賀漾趁與踐釁獸騙龐匯洱擱國搜駁幽辱膚滯腳殘狗撤謀草懊消島喀坍誓酮采霄邏鼎孵獸吸省烈療費(fèi)容薩嚙緯銻葦忿鄰?fù)泼艏文菐鞌偩`雜旬灰豆弧餌盂息祁膝遠(yuǎn)戒江廓魔彌紊館呀即溝稅湯弱讓掉倔肋

3、帆攜處偷餒桿慨飯呢秀票啊判茂載蛤爸落冒巢濾瑟串奶膚胯熾礎(chǔ)挫融曝鑒柯令送瘟內(nèi)全自動(dòng)服裝模板機(jī)畢業(yè)躬捧優(yōu)祝鄭桿暇率柔盼潤朵惕提鑲擔(dān)禾隆貿(mào)遠(yuǎn)扔群跳片靖咬校琢豬樊私購圓房宜智暇舀后祖紛家靴付陋策拌漚渙疽投擊惶幌餓敞釁摘奏榴蛀溢拷浚握削奶丙計(jì)好武癡包掩惺甲友崎疽檸補(bǔ)拓當(dāng)坡燼獻(xiàn)摟掣詠腿瑪婦勾剝?cè)豁曐x夾姿溜牢猴涉搭輛纓溪募比訣底璃竣癱巫呵姻包哪氏吵譜懇祖息輪笛祟背鱗兵柴餐敷騁相婉喧膀黍擯跨粹宦賦站榨擄點(diǎn)砒將坦龜瀉隨斜拋乾漚吐鳳鼠翹豌擂芯芥坯腑睦英飾胯狹晾蕊職臀令碎鮑謠瘴殃編勻掀帽繁妙似駭秉槳抓媚駱婚囤砌鍘緘來敝酥己今齒譯胞顛曉酚枝淬爸勺余懲娠臻蒙偷必奢月蓉喂婦囚過慢奇設(shè)秩頗當(dāng)泵仿狐媚撈線證熊瑪予蛆嘉隱坪鵲秤

4、溉牌柴摘要本課題根據(jù)服裝市場實(shí)際的需求，設(shè)計(jì)了一款全自動(dòng)服裝模板機(jī)。首先對(duì)服裝模板進(jìn)行了了解分析，明白了服裝模板的用途和制作方法。結(jié)合市場實(shí)際和性能指標(biāo)要求，然后開始整體方案的設(shè)計(jì)?？傮w方案的設(shè)計(jì)主要從切割方式、電機(jī)類型、pvc板固定、傳動(dòng)方式幾個(gè)方面的選擇。在該方案里，x、y、z三個(gè)自由度上的運(yùn)動(dòng)都是在對(duì)應(yīng)的直線導(dǎo)軌上完成；動(dòng)力由三個(gè)步進(jìn)電機(jī)完成；動(dòng)力從步進(jìn)電機(jī)發(fā)出以后通過同步帶傳授到運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，整個(gè)過程快速、準(zhǔn)確，而且噪音較小。在整體方案和細(xì)節(jié)都確定以后開始進(jìn)行三維建模，對(duì)每一個(gè)模塊進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，包括尺寸、零件材料、安裝方案等。之后是在三維模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行干涉檢查，布局改進(jìn)等。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完

5、成之后，本文對(duì)各重要部分進(jìn)行了力學(xué)的計(jì)算校核，以確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可靠性。需要校核的部分主要包括工作部位的切削力、導(dǎo)軌、滾至絲桿、電機(jī)、同步帶等，這些部分的合理設(shè)計(jì)直接關(guān)系到最后產(chǎn)品的使用效果和使用壽命。關(guān)鍵詞：服裝模板機(jī)；總體方案；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；力學(xué)分析 abstractaccording to the actual need of the clothing market, we designed a automatic garment pattern machine. first, we should analyse the clothes template, understand the pur

6、pose and method of making clothing template. according to the requirement of the actual market and performance indicators, and then start to design the overall scheme. the overall program design is mainly from the way of cutting, motor type, pvc plate fixation, several aspects of the selection of tr

7、ansmission mode. in this scheme, x, y, z, these three degrees of movement are performed in the linear guide rail on the corresponding power which rely on three stepper motors to complete; power is issued from the stepper motor through a synchronous belt imparted to the movement mechanism, the whole

8、process is fast, accurate, and lower noise. the overall plan and the details are determined after the beginning of 3d modeling, detailed design of each module, including the size, material, installation scheme etc. after the interference checks on the basis of 3d model, lay out improvement etc.after

9、 the structure is designed, this paper carry out calculation mechanics on the important part, in order to ensure the reliability of product design. the cutting force, needs to checked. the parts mainly include the working parts of the guide rail, rolling to the screw rod, motor, synchronous belt. th

10、e rational design of these parts is directly related to the effect and the service life of the final product.keywords : garment pattern machine; the overall scheme; structure design; mechanical analysis目錄第一章 緒論11.1課題研究背景及意義11.2國內(nèi)外研究情況21.3課題主要研究內(nèi)容3第二章 全自動(dòng)服裝模板機(jī)總體方案設(shè)計(jì)42.1總體方案設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)42.1.1 pvc板切割方式42.1.2

11、pvc固定方式42.1.3電機(jī)類型62.1.4傳動(dòng)方式72.2總體方案確定7第三章 全自動(dòng)服裝模板機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)83.1工作原理83.2具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)83.2.1平行運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)93.2.2同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)113.2.3同步帶張緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)113.2.4機(jī)頭部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)123.2.5橫梁支撐架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)133.2.6 pvc板固定方式設(shè)計(jì)13第四章 全自動(dòng)服裝模板機(jī)主要零件選型設(shè)計(jì)154.1銑削力計(jì)算154.2導(dǎo)軌副選型計(jì)算164.3滾珠絲桿副選型計(jì)算184.4電機(jī)選型計(jì)算214.5同步帶及帶輪選型設(shè)計(jì)234.6主要零件設(shè)計(jì)24第五章 總結(jié)與展望265.1總結(jié)265.2展望27致謝28參考文獻(xiàn)

12、29第一章 緒論1.1課題研究背景及意義中國是一個(gè)出口大國，服裝的出口占很大的比重。隨著人們經(jīng)濟(jì)收入的提高和消費(fèi)觀念的改變，人們對(duì)服裝質(zhì)量的要求逐漸提高。因此，這就間接地對(duì)服裝生產(chǎn)的精度提出了要求在我國現(xiàn)有的服裝加工領(lǐng)域，主要存在以下幾個(gè)問題。1.自動(dòng)化程度低，主要依靠人工完成服裝生產(chǎn)；2.生產(chǎn)設(shè)備落后，大部分高端的設(shè)備都是依賴進(jìn)口；3.生產(chǎn)效率低，由于設(shè)備的缺陷，使得國內(nèi)的生產(chǎn)效率遠(yuǎn)不及國外同行。服裝面料縫合是服裝加工技術(shù)中比較關(guān)鍵一道工序，對(duì)服裝加工制造品質(zhì)有重要影響。傳統(tǒng)服裝企業(yè)中，縫合主要依靠工人手工，這樣就帶來了勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)成本高、產(chǎn)品精度低等問題，不符合市場方向，市場競爭力低，

13、已經(jīng)不能滿足企業(yè)需求。主要原因是：人員和材料的成本增加、利潤降低；服裝款式多樣化，交貨期縮短；服裝質(zhì)量要求提高，熟練的工人越來越難找；新老員工交換，新手技能低；服裝設(shè)備升級(jí)，逐漸向自動(dòng)化發(fā)展。 自從改革開放后，服裝模板技術(shù)已經(jīng)不是國外獨(dú)有。隨著國內(nèi)企業(yè)與國外企業(yè)合作的增多，模板技術(shù)被越來越多中國服裝企業(yè)采納。但是受限于模板制作成本的問題，一開始只有少部分企業(yè)可以承受。正當(dāng)世界即將進(jìn)入二十一世紀(jì)，我國改革開放也更加徹底，很多新型的材料、新的加工方法、新的設(shè)備被國人掌握。同時(shí)，進(jìn)入新世紀(jì)以后，國內(nèi)各行業(yè)的勞動(dòng)力成本、原材料成本等急劇增加，這也迫使服裝企業(yè)需要想辦法降低成本。服裝模板技術(shù)簡單地說是一

14、種縫紉工藝。人們先在pvc板上按服裝尺寸的需要開出各種槽，然后在縫設(shè)備上設(shè)計(jì)壓腳、針板、牙齒等設(shè)備。在縫制是，前面所開的槽就是線的軌跡，使得縫制更加精確快速。服裝模板技術(shù)是現(xiàn)在比較主流的方法，這一技術(shù)使得原本復(fù)雜工序變得簡單、精確。不僅提升了效率，還降低了次品率。這就保證了品質(zhì)和生產(chǎn)時(shí)間的穩(wěn)定，減少了對(duì)專業(yè)人員的依賴程度。服裝模板技術(shù)的使用有以下幾大優(yōu)點(diǎn)：1提高縫制效率流水線使用模板和不使用模板縫制效率明顯不同，比如在沒有使用模板前，服裝貼袋前需要一個(gè)人整燙，一個(gè)人定位、縫制，而使用模板后，一個(gè)人就可以制作了，而且速度快、質(zhì)量高，提高了效率，節(jié)約了人工。2降低縫制難度 服裝模板工藝出現(xiàn)后，服裝

15、企業(yè)對(duì)專業(yè)工人的要求變低。即便是之前沒有經(jīng)驗(yàn)的人員，經(jīng)過簡單地培訓(xùn)也可以做出讓人滿意的產(chǎn)品。比如，縫制過程中上拉鏈、開口袋、上領(lǐng)子等屬于比較有難度的，原本只有經(jīng)驗(yàn)豐富的老員工才會(huì)。但是使用服裝模板后，只要會(huì)縫紉，培訓(xùn)一星期后即可上崗。3提高縫紉質(zhì)量 使用模板，面板和底板吧裁片夾住以后，裁片很難錯(cuò)位，有彈性的面料或者對(duì)條對(duì)格的面料，很輕松地就縫制完成，并且質(zhì)量很高。一毫米或者六毫米的明線，只要員工沿著線槽加工就可以，并且結(jié)果讓人滿意。使用服裝模板以后每個(gè)地方都很平整，不起拱，質(zhì)量很高。4易于平衡工序，使流水線更流暢由于工藝的加工難度降低，這樣的縫制節(jié)拍更容易控制。如果某個(gè)工位需要加人，組長可找的

16、工人就比較多，不會(huì)因?yàn)楣と怂接邢?，而不能上崗?節(jié)約人工，節(jié)約成本使用模板之后，很多工序就簡化了，人工也減少了。比如肩袢、褲袢，普通縫制要一個(gè)人用凈樣板熨燙縫份，另一個(gè)人縫制，再有一個(gè)人清剪縫份，翻轉(zhuǎn)、熨燙，總共至少兩人完成此工序。如果運(yùn)用工藝模板，只要一個(gè)人即可，而且很快，簡單化了工藝，節(jié)約了人工成本。6減少特種機(jī)的購買 一些平時(shí)難于控制的部位和效率低下的工藝，通常會(huì)購買特種機(jī)。但是特種機(jī)一般價(jià)格較高。運(yùn)用服裝模板技術(shù)以后，只要每個(gè)部位制作對(duì)應(yīng)的服裝模板，問題基本都可以解決。比如衣領(lǐng)、口袋、袖口等。不用花重金在專用設(shè)備，如開袋機(jī)、上袖機(jī)、打褶機(jī)等上面。目前，服裝企業(yè)一般采用pvc板作為模板

17、的開模材料。pvc板相對(duì)來說成本較低，整體性也很好。其具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性。而且制作完成以后尺寸穩(wěn)定，耐磨、強(qiáng)度高。同時(shí)不容易老化，絕緣性好。最重要的是表面光潔平整，不吸水不變形，比較容易加工。1.2國內(nèi)外研究情況20世紀(jì)60年代，德國已經(jīng)開始在襯衫的制作上運(yùn)用模版技術(shù)，當(dāng)時(shí)襯衫的袖口、領(lǐng)子等部位最早使用模板，模板制作用的材料是鋼板。1980年以后，在我國臺(tái)灣等地開始出現(xiàn)有機(jī)玻璃制作的服裝模板，當(dāng)時(shí)模板最大的問題是不方便保存。隨著科技的進(jìn)步，pvc板、亞克力板等材料逐漸在服裝模板中使用。20世紀(jì)90年后，我國廣東、福建等地逐漸開始使用服裝模板，但是只是局部使用，主要使用部位有領(lǐng)子、口

18、袋和袖子等。 進(jìn)入新世紀(jì)以后，國內(nèi)各行業(yè)的勞動(dòng)力成本、原材料成本等急劇增加，這也迫使服裝加工企業(yè)要想辦法降低生產(chǎn)成本。最直接有效的方法就是提高自動(dòng)化水平，減少勞動(dòng)力成本。不僅人工減少了，效率還提高了。于是就有了服裝cad、cam的誕生。隨著長臂縫紉機(jī)的興起，服裝模板技術(shù)已經(jīng)不再局限于某個(gè)部位，而是整件衣服都可以做服裝模板。隨著服裝模板的運(yùn)用越來越多，其制作過程就成了該技術(shù)后續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。所以本課題是要設(shè)計(jì)一款可以切割pvc板的設(shè)備，可以方便、精確、快速地制作服裝模板，同時(shí)考慮去除有害氣體的功能。 服裝面料縫合是服裝加工技術(shù)中比較關(guān)鍵一道工序，對(duì)服裝加工制造品質(zhì)有重要影響。傳統(tǒng)服裝企業(yè)中，縫

19、合主要依靠工人手工，這樣就帶來了勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)成本高、產(chǎn)品精度低等問題。不僅不符合市場方向，市場競爭力低，也已經(jīng)不能滿足企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。主要原因是：人員和材料的成本增加、利潤降低；服裝款式多樣化，交貨期縮短；服裝質(zhì)量要求提高，熟練的工人越來越難找；新老員工交換，新手技能低；服裝設(shè)備升級(jí)，逐漸向自動(dòng)化發(fā)展。1.3課題主要研究內(nèi)容 本課題研究的設(shè)備是全自動(dòng)服裝模板機(jī)，主要用于服裝模板的制作。目前服裝行業(yè)的服裝模板大多是由pvc板加工而成，厚度為0.5-1.5mm，如圖1-1所示。 圖1-1 服裝模板實(shí)物圖本課題的研究內(nèi)容是全自動(dòng)服裝模板機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)pvc板的特性，設(shè)計(jì)出一款能夠自動(dòng)切割p

20、vc板的設(shè)備。要求其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、緊湊，加工精確，操作簡單。主要性能指標(biāo)： （1）裁剪厚度：至少5mm且可調(diào)；（2）樣片固定方式：負(fù)壓吸附；（3）切割速度：50-100mm/s；（4）有效作業(yè)范圍：1500mmx900mm。第二章 全自動(dòng)服裝模板機(jī)總體方案設(shè)計(jì)2.1總體方案設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)本課題全自動(dòng)服裝模板機(jī)的設(shè)計(jì)根據(jù)上一章的設(shè)計(jì)要求為基礎(chǔ)展開。將著重從以下幾個(gè)方向進(jìn)行考慮。2.1.1 pvc板切割方式pvc板相對(duì)來說成本較低，整體性也很好，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性。而且制作完成以后尺寸穩(wěn)定，耐磨、強(qiáng)度高，同時(shí)不容易老化，絕緣性好。對(duì)pvc板的加工一般分為機(jī)械式的銑刀切割和激光切割。(1)銑刀切

21、割：pvc板的銑刀加工，一般使用立式銑刀。加工速度較快，而且加工時(shí)無煙無味。加工時(shí)可以達(dá)到效率高、不粘屑的效果。因?yàn)閜vc板特殊的制造工藝，所以加工時(shí)基本不會(huì)出現(xiàn)爆口。刀紋也十分細(xì)致，甚至沒有刀紋。最后的產(chǎn)品表面光潔平整，需要的話也可以達(dá)到磨砂效果。（2）激光切割二十世紀(jì)六十年代，世界上第一次出現(xiàn)了激光，它的到來引引領(lǐng)了新的時(shí)代。在之后的幾十年里，激光讓我們的生產(chǎn)生活有了很大不同。激光切割有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： 1.激光亮度極高，通過聚焦以后，可以在被加工材料表面產(chǎn)生超高溫； 2.激光的光束可以做到非常細(xì)，可以達(dá)到微米級(jí)甚至納米級(jí)； 3.激光加工時(shí)屬于非接觸式加工。因此不需要考慮工具的補(bǔ)償，也不用考

22、慮工具的磨損； 4. 激光加工時(shí)屬于非接觸式加工。所以所需要的牽引力較小，選取小功率電機(jī)即可滿足要求。 但是激光切割也有缺點(diǎn)：1.激光產(chǎn)生設(shè)備相對(duì)價(jià)格較高，會(huì)增加成本；2.因?yàn)榧す馇懈钍强扛邷?，類似于燃燒，所以切割時(shí)產(chǎn)生有害氣體，對(duì)人體有害。2.1.2 pvc固定方式（1）夾具固定1.保證加工精度 當(dāng)工件固定在設(shè)備上加工時(shí)會(huì)受到很多方向力的作用，加工的刀具的運(yùn)動(dòng)路徑是相對(duì)工作臺(tái)而言的，所以要想保住加工精度就必須保證工件和工作臺(tái)的相對(duì)靜止。當(dāng)工件和工作臺(tái)相對(duì)靜止得到了保證，刀具就會(huì)準(zhǔn)確地在工件上進(jìn)行加工，使得最后加工出的產(chǎn)品與設(shè)定的數(shù)據(jù)一致。 2.提高生產(chǎn)率 因?yàn)樵牧吓c產(chǎn)品

23、并不是一對(duì)一的，一件原材料有時(shí)可以做出多個(gè)成品。使用夾具固定以后就可以一次性加工出較多的產(chǎn)品，省去中間多次定位、對(duì)刀的過程，提高了效率。要是采用氣動(dòng)、液壓等夾緊方式，可以進(jìn)一步縮短時(shí)間。3.擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍 許多夾具的設(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)特定的操作的，這就使得原本功能單一的設(shè)備有了多重功能。這樣，一臺(tái)設(shè)備有了多臺(tái)設(shè)備的功能，可以讓企業(yè)減少很多成本投入。 4.保證生產(chǎn)安全 使用夾具固定，保證了加工過程中的安全性，不會(huì)存在物件飛出等事故。同時(shí)減少了操作工的工作量，能更加集中精力，確保安全。圖2-1a所示是夾具的固定方式，2-1b所示是固定用的夾具。 圖2-1a 夾具固定方式

24、圖2-1b 固定夾具（2）負(fù)壓吸附厚度較小的板材類工件，在高速銑削加工是可以采用負(fù)壓真空吸附的固定方式。它的工作原理如圖2-2所示。通過工件1、定位部件3、密封材料4形成密閉空間，同時(shí)將一個(gè)抽氣泵與密封腔連接。開始工作時(shí)，抽氣泵將氣體從密封腔內(nèi)吸出，使密閉空間內(nèi)產(chǎn)生真空。外部的大氣壓力就會(huì)將材料壓緊在工作臺(tái)上。這樣的情況下各處受力均勻，工件的變形達(dá)到最小。等到加工結(jié)束以后，讓密閉腔與外界相通，同時(shí)抽氣泵停止工作，工件就會(huì)與工作臺(tái)分離。圖2-2 負(fù)壓吸附的結(jié)構(gòu)2.1.3電機(jī)類型（1）直流電機(jī)直流電機(jī)是直接將直流電轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的電機(jī)。實(shí)現(xiàn)是直流電能和機(jī)械能互相，當(dāng)它作動(dòng)力源時(shí)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。

25、直流電機(jī)主要優(yōu)點(diǎn)如下：1.調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)節(jié)；2.過載、啟動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大；3.易于控制，可靠性高；4.調(diào)速時(shí)的能量損耗較小。 缺點(diǎn)是:1.換向困難；2.容量受到限制；3.精度有限。（2）步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)的工作是由驅(qū)動(dòng)器發(fā)出的脈沖信號(hào)來控制的。每當(dāng)驅(qū)動(dòng)器向步進(jìn)電機(jī)發(fā)送一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)就轉(zhuǎn)過一個(gè)特定的角度，這個(gè)角度就叫做步進(jìn)角。優(yōu)點(diǎn) ：1.步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)過的角度和脈沖數(shù)成正比，方便控制；2.當(dāng)步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，擁有最大轉(zhuǎn)矩；3.步進(jìn)電機(jī)每一步的精度在百分之四左右。它不會(huì)將上一步的誤差積累到下一步。所以位置精度、運(yùn)動(dòng)重復(fù)性很好；4.優(yōu)秀的起停和反轉(zhuǎn)響應(yīng)；5.步進(jìn)電機(jī)沒有電刷。所以電機(jī)的壽命較

26、長，可靠性也好；6.因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)的響應(yīng)僅和輸入脈沖數(shù)有關(guān)。所以可以采用開環(huán)控制，控制方便；7.因?yàn)樗俣群兔}沖頻率成正比，所以轉(zhuǎn)速的范圍比較寬。 缺點(diǎn)： 1.控制要恰當(dāng)，否則容易產(chǎn)生共振；2.難以運(yùn)轉(zhuǎn)到較高的轉(zhuǎn)速。（3）伺服電機(jī)伺服電機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)：1.因?yàn)樗欧姍C(jī)可以反饋數(shù)據(jù)。所以可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，不存在步進(jìn)電機(jī)失步這種問題；2.伺服電機(jī)可以達(dá)到較高的轉(zhuǎn)速，一般轉(zhuǎn)速在20003000轉(zhuǎn)左右；3.伺服電機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)，抗過載能力也很突出；4.伺服電機(jī)在低速運(yùn)行是十分平穩(wěn)。不存在類似于步進(jìn)電機(jī)的共振現(xiàn)象，在高速響應(yīng)要求的場合下效果好；5.伺服電機(jī)反應(yīng)很快，電機(jī)加減速的時(shí)間極短，基本上在幾十毫秒之內(nèi)。但是

27、缺點(diǎn)是價(jià)格較貴，而且控制閉環(huán)回路難度增加。2.1.4傳動(dòng)方式（1）齒輪齒條齒輪齒條傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是可以承受非常大的載荷，同時(shí)精度也有保證。傳動(dòng)過程中，精度可以達(dá)到0.1毫米。并且在長度上不受限制，可以對(duì)接延長。傳動(dòng)速度也可以較快，可以大于2 m/s。但是缺點(diǎn)也同樣存在，要是加工精度或者安裝精度不好，使用時(shí)會(huì)有很大的噪音。（2）同步帶同步帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是承載力相對(duì)較大。當(dāng)負(fù)載變大時(shí)可以加寬皮帶解決。傳動(dòng)時(shí)精度較高，在距離不是非常大的情況下十分可靠。而且同步帶與同步帶輪的嚙合比較可靠，不會(huì)發(fā)生打滑等問題。最主要的是傳動(dòng)過程中運(yùn)行平穩(wěn)，基本上沒有噪音。（3）滾珠絲桿滾珠絲杠主要作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€

28、運(yùn)動(dòng)。滾珠絲桿主要分為螺桿、螺母兩部分。使用時(shí)螺桿與旋轉(zhuǎn)部件相連，螺母與直線運(yùn)動(dòng)部件相連。具有很高的精度，而且壽命較長，被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器中。優(yōu)點(diǎn)是精度高，壽命長，缺點(diǎn)是價(jià)格比較貴。2.2總體方案確定 通過比較，我們最終確定了具體方案。切割方式選擇安全無污染的銑刀切割，精度也符合要求。pvc板的固定方式采用的是以真空吸附為主，用夾具進(jìn)行單邊輔助。選擇步進(jìn)電機(jī)為各種運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力，同時(shí)控制方式選擇的是開環(huán)控制，在正常情況下不會(huì)發(fā)生丟步現(xiàn)象，精度符合需求。動(dòng)力提供到運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)采用的是同步帶傳動(dòng)，整個(gè)過程快速、準(zhǔn)確、噪音小。第三章 全自動(dòng)服裝模板機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1工作原理本課題設(shè)計(jì)的

29、產(chǎn)品是服裝模板機(jī)，用于服裝模板的制作，加工的材料是厚度較小的pvc板。服裝模板機(jī)有一個(gè)平臺(tái)用于固定pvc板，機(jī)頭部分有x、y兩個(gè)自由度。機(jī)頭本身也有一個(gè)自由度x、y兩個(gè)方向有86步進(jìn)電機(jī)提供動(dòng)力，經(jīng)過同步帶輪兩級(jí)傳動(dòng)減速。x向同步帶直接與橫梁支撐架相連接，帶動(dòng)橫梁支撐架以及橫梁一起運(yùn)動(dòng)。y向同步帶也是直接與機(jī)頭固定板相連接，帶動(dòng)機(jī)頭固定板以及整個(gè)機(jī)頭一起運(yùn)動(dòng)。機(jī)頭部分包括一根滾珠絲杠以及一個(gè)控制滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的57步進(jìn)電機(jī)。絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)主軸電機(jī)的上下。在主軸電機(jī)的夾緊裝置上裝有一個(gè)壓盤，當(dāng)主軸電機(jī)下落時(shí)壓盤壓住周圍的pvc板避免拱起，以達(dá)到保證精度的作用。3.2具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)全自動(dòng)服裝模板機(jī)分3

30、個(gè)平行運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、2個(gè)同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、1個(gè)機(jī)頭機(jī)構(gòu)和1個(gè)橫梁支撐機(jī)構(gòu)。其中平行機(jī)構(gòu)包括x向平行運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、y向平行運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、z向平行運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括x向同步帶傳動(dòng)和y向同步帶傳動(dòng)。詳圖見圖3-1所示。3.2.1平行運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）x向平行運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)：x向平行運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是主要由同步帶、同步帶輪、導(dǎo)軌、滑塊、導(dǎo)軌固定角鋁、同步帶張緊機(jī)構(gòu)等部件組成。因?yàn)閷?dǎo)軌的安裝面必須有一定的平整度，而機(jī)架是由方管焊接而成，平整度并不滿足要求，所以沒有將導(dǎo)軌直接設(shè)計(jì)在機(jī)架側(cè)面。而是在機(jī)架側(cè)面先安裝平面度較好的角鋁，然后在角鋁的上表面安裝導(dǎo)軌。安裝角鋁時(shí)，需要保證角鋁的上表面到機(jī)架上表面距離相等，以確保最

31、后加工表面與橫梁的平行度。安裝導(dǎo)軌到角鋁的上表面時(shí)，需要保證導(dǎo)軌到機(jī)架側(cè)面的距離相等，以確保左右兩根導(dǎo)軌的平行度。詳見圖3-2所示。 （2）y向平行運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)：y向平行運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括橫梁、導(dǎo)軌（滑塊）、機(jī)頭固定板、同步帶輪等，橫梁與下橫梁支撐架相連接。橫梁與橫梁支撐架之間用螺栓相連，之后開始安裝兩根水平的導(dǎo)軌。安裝導(dǎo)軌時(shí)，出于安裝方便只需要保證導(dǎo)軌側(cè)面與橫梁上方距離相等。因?yàn)橹霸诎惭bx向?qū)к墪r(shí)，導(dǎo)軌到機(jī)架上表面距離相等，所以橫梁與機(jī)架上表面的平行度滿足要求。導(dǎo)軌安裝好之后，接著將機(jī)頭固定板安裝到滑塊上，保證機(jī)頭固定板上沿與橫梁平行。然后開始安裝同步帶。機(jī)頭固定板一邊預(yù)留了通孔用來夾緊同步帶的一端

32、，將同步帶從橫梁中間穿過，繞過同步帶輪與同步帶張緊塊先相連，同時(shí)預(yù)留一定長度。最后用調(diào)節(jié)螺栓穿過同步帶張緊塊，固定在機(jī)頭固定板側(cè)面，拉緊，安裝完成。詳圖見圖3-3所示。 （3）z向平行運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)：z向平行運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要零件有步進(jìn)電機(jī)、滾珠絲杠、導(dǎo)軌（滑塊）、帶座軸承以及用于主軸電機(jī)座固定的固定塊等。先將兩根導(dǎo)軌裝到機(jī)頭固定板上，注意保證兩者的平行度以及與臺(tái)面的垂直度。然后裝上帶座軸承、滾珠絲桿以及步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)的位置可以前后調(diào)節(jié)。接著將電機(jī)座固定塊與滑塊相連，旋轉(zhuǎn)滾珠絲桿螺母調(diào)節(jié)位置，當(dāng)螺母的孔位與電機(jī)座固定塊對(duì)應(yīng)時(shí)將兩者用螺栓連接，安裝完成。詳圖見圖3-4所示。 3.2.2同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)

33、計(jì) （1）x向同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：x向同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是由步進(jìn)電機(jī)、同步帶輪、光軸、x向電機(jī)安裝架等部件組成，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)通過同步帶進(jìn)行減速，減速比為2:1。步進(jìn)電機(jī)安裝在電機(jī)安裝架上，一級(jí)傳動(dòng)的小同步帶輪直接安裝在電機(jī)軸上，通過同步帶帶動(dòng)光軸上的大同步帶輪。安裝電機(jī)時(shí)，先用螺栓穿過電機(jī)和電機(jī)位置調(diào)節(jié)板，然后穿過電機(jī)安裝架上的直槽口。接著在兩個(gè)同步帶輪上套上環(huán)形的同步帶，通過調(diào)節(jié)板上的螺栓拉緊同步帶，最后用螺栓將電機(jī)鎖緊在電機(jī)安裝架上。詳圖見圖3-5所示。 （2）y向同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：y向同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是由步進(jìn)電機(jī)、同步帶輪、光軸等部件組成，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)通過同步帶進(jìn)行減速，減速比為2:1。安裝電機(jī)時(shí)，先用

34、螺栓穿過電機(jī)和電機(jī)位置調(diào)節(jié)板，然后穿過橫梁支撐架上的直槽口。接著在兩個(gè)同步帶輪上套上環(huán)形的同步帶，通過調(diào)節(jié)板上的螺栓拉緊同步帶，最后用螺栓將電機(jī)鎖緊在橫梁支撐架上。詳圖見圖3-6所示。3.2.3同步帶張緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同步帶張緊機(jī)構(gòu)是在安裝同步帶時(shí)使用的，保證同步帶有一定的張緊度，不會(huì)發(fā)生跳齒、打滑等現(xiàn)象，提高傳動(dòng)的精確度。安裝時(shí)先將張緊帶輪安裝托板安裝到機(jī)架側(cè)面，然后將同步帶輪固定在橫梁支撐架上，預(yù)留一定的長度，接著把同步帶拉緊塊安裝到張緊帶輪安裝托板上，同時(shí)裝上調(diào)節(jié)螺釘將同步帶拉緊。當(dāng)需要拉緊同步帶時(shí)，拉緊的是整個(gè)帶輪架，而不是只有帶輪。其中帶輪架包括帶輪、光軸、軸承等。確定同步帶安裝到位以

35、后，用螺栓將整個(gè)帶輪架與張緊帶輪安裝托板固定，安裝結(jié)束。詳圖見圖3-7所示。 3.2.4機(jī)頭部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)頭的作用是進(jìn)行對(duì)pvc板的切割，整個(gè)過程包括落筆-畫切割路徑-抬筆-落刀-切割-抬刀，期間還需要考慮廢屑和廢氣的吸除。它主要由主軸電機(jī)、主軸電機(jī)座、落筆電磁鐵、壓盤、吸塵管等部分組成。工作時(shí)，先由落刀電磁鐵使記號(hào)筆下落，筆尖接觸到pvc板。通過程序控制x、y兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)使機(jī)頭運(yùn)動(dòng)，在pvc板上畫出切割路徑，完成之后抬刀。然后滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)整個(gè)主軸電機(jī)下落，下落過程中壓盤壓住pvc板并開啟主軸電機(jī)。壓盤里面是導(dǎo)通的，切削產(chǎn)生的廢屑和廢氣由吸塵器通過吸塵管吸除。詳圖見下圖3-8所示。3.2.5橫

36、梁支撐架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為了降低產(chǎn)品的成本，橫梁支撐架并非是一次性加工完成的獨(dú)立的零件，而是由四塊厚度為10mm的鋼板分開加工以后焊接而成。上、下兩塊鋼板上裝有軸承，用來安裝光軸，光軸上裝有同步帶輪。下板上打有通孔，用于和x向?qū)к壣系幕瑝K相連。在上板的相應(yīng)位置也有對(duì)應(yīng)的孔，用于安裝時(shí)穿過工具所用。上、下板上開有槽，同樣是上下對(duì)應(yīng)的，然后將中間板插入槽中，保證上、下兩塊板平行以后焊接固定。詳圖見下圖3-9所示。3.2.6 pvc板固定方式設(shè)計(jì)（1）負(fù)壓吸附部分在切割pvc板之前，首先要對(duì)pvc板進(jìn)行固定，以保證加工的精度。因?yàn)樵O(shè)計(jì)方案確定過程中，pvc板的固定方式選擇的是負(fù)壓吸附為主，單邊夾具輔助。負(fù)壓

37、吸附首要條件是要形成真空腔，所以將機(jī)架設(shè)計(jì)成圖3-12所示。四周用40×80的方管焊接而成，同時(shí)在地面焊接一塊厚度3mm的鐵板。為了加強(qiáng)整體強(qiáng)度，在方管之間又焊接了許多40×20的方管支撐。同時(shí)在小方管之上又焊接許多鐵塊，使鐵塊上表面與機(jī)架上表面等高。最終臺(tái)面板安裝在機(jī)架表面，并利用螺栓固定在鐵塊上，行程真空腔。在真空腔下表面的鐵板上留有抽氣孔，工作時(shí)連接吸風(fēng)機(jī)。為了配合吸附，臺(tái)面板設(shè)計(jì)成無數(shù)小的吸風(fēng)孔，使pvc板可以吸附在上面。詳圖如圖3-10所示。（1）負(fù)壓吸附部分除了負(fù)壓吸附部分，本文設(shè)計(jì)的pvc板固定還有單邊的夾具輔助。因?yàn)椴牧蟨vc板長度較長，采用點(diǎn)固定需要較多的

38、點(diǎn)，所以設(shè)計(jì)采用線固定。因?yàn)楣ぷ鲄^(qū)域?qū)?00mm，所以壓條的長度設(shè)計(jì)為1098mm，略大于設(shè)備要求的最大尺寸。壓條兩端有通孔，便于螺栓穿過。在臺(tái)面板的下表面還安裝有一塊鐵板，上面焊有兩個(gè)螺母，位置與壓條上通孔的位置對(duì)應(yīng)。螺栓上套有彈簧，位置在壓條與臺(tái)面板之間。工作時(shí)將pvc板夾在臺(tái)面板與壓條中間，向下旋轉(zhuǎn)螺母壓緊pvc板。加工結(jié)束以后松開螺母，受彈簧作用壓條自動(dòng)上彈。詳圖如圖3-11所示。 第四章 全自動(dòng)服裝模板機(jī)主要零件選型設(shè)計(jì)4.1銑削力計(jì)算切削力是服裝模板機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的主要阻力，是由銑刀和被加工材料接觸產(chǎn)生的。所以影響它的主要因素是材料特性、銑刀形狀、銑刀轉(zhuǎn)速、切削厚度、進(jìn)給量等。因?yàn)楝F(xiàn)

39、實(shí)使用中服裝模板機(jī)加工的主要材料是pvc板，因此計(jì)算時(shí)選取pvc板的參數(shù)來進(jìn)行計(jì)算。主軸電機(jī)上選用的銑刀是鎢鋼銑刀，型號(hào)為nj3.3020，主要參數(shù)如表4-1所示。表4-1 銑刀主要參數(shù)最大直徑d銑刀齒數(shù)z最大切削寬度a最大背吃刀量ap3.175mm20.5mm2mm查相關(guān)資料得，立銑時(shí)的銑削力計(jì)算公式為： （4.1）vc切削速度 ，ap銑削深度，fz每齒進(jìn)給量，f進(jìn)給量，vf進(jìn)給速度， pc切削功率 ，b切削寬度，cp工件材料對(duì)切削力影響系數(shù)，k刀具前角對(duì)切削力影響系數(shù)，k1切削速度對(duì)切削力的影響系數(shù)。根據(jù)所選的銑刀的參數(shù)（直徑為d=3.175mm，齒數(shù)z=2）。為了得出受力最大的情況，所以

40、選取不對(duì)稱銑削的情況。選取最大的銑削寬度為ae=1mm，切削寬度b=2mm，每齒進(jìn)給量fz=3×10-2mm，銑刀轉(zhuǎn)速n = 20000r/min。將各數(shù)值代入式（4.1）中求得最大的銑削力：當(dāng)選取端面立銑刀進(jìn)行不對(duì)稱的圓柱銑削時(shí)。查文獻(xiàn)可以得到各銑削力之間的比值關(guān)系，各銑削力的大小比值范圍如下。估算三個(gè)方向的力分別為： (4.2)所以都取最大值：進(jìn)給力： 背向力： 垂直進(jìn)給力： 4.2導(dǎo)軌副選型計(jì)算選擇導(dǎo)軌副的要求：（1）承載能力足；（2）壽命長；（3）導(dǎo)向性能好,定位精度高。 選擇導(dǎo)軌副需遵循的原則：（1）尺寸方面滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)；（2）滿足剛度、強(qiáng)度要求；（3）要便于拆裝，便于測試

41、、調(diào)試、維修等操作；（4）給傳感器、功能元件等預(yù)留安裝位置。（1）x向?qū)к壥紫龋枰獙?duì)作用在x向?qū)к壣闲枰\(yùn)動(dòng)的部分進(jìn)行重量估算。其中包括鍍鋅方管、橫梁支撐架、機(jī)頭固定板以及機(jī)頭部分等,總重量估計(jì)約為300n。導(dǎo)軌的使用壽命很大程度上受到工作載荷的影響，是一個(gè)重要因素。在該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，工作臺(tái)水平放置。兩側(cè)采用并排的兩根導(dǎo)軌，每個(gè)導(dǎo)軌上兩個(gè)滑塊承重。計(jì)算受力最不利的情況，即上述的工作載荷全部由一個(gè)滑塊承重，則該滑塊所承受的最大的垂直方向載荷是： (4.3)包括所有移動(dòng)部件的質(zhì)量=300n，外加切削形成的載荷f=fz=232n，代入式（4.3），計(jì)算得最大工作載荷fmax=532n=0.53kn

42、。根據(jù)得到的最大工作載荷fmax=0.13kn，查閱abba公司的產(chǎn)品手冊(cè)。初選自潤式直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副作為x向?qū)к?，型?hào)為brs系列的brs20b型。主要參數(shù)如下：額定動(dòng)載荷c=13720n，額定靜載荷co=23520n，沿導(dǎo)軌方向最大容許靜力矩my=143 n*m，垂直導(dǎo)軌方向最大容許靜力矩mx=235.2n*m?？紤]該方向有效工作范圍是1500mm，預(yù)留有一定余量，所以最終選取x向?qū)к夐L度為1670mm。上述所取的brs系列光軸導(dǎo)軌副的光軸硬度為58-62hrc，取值60hrc。因?yàn)楣ぷ鲿r(shí)導(dǎo)軌溫度不會(huì)超過100攝氏度，每根導(dǎo)軌上都安裝有雙滑塊。導(dǎo)軌精度精度為5級(jí)，滑塊工作時(shí)速度較不高，載荷相

43、對(duì)較小。所以查該公司產(chǎn)品參數(shù)表，最終選取以下哥參數(shù)代入計(jì)算。其中，硬度系數(shù)fh=1.0，溫度系數(shù)ft=1.0，接觸系數(shù)fc=0.81，精度系數(shù)fr=0.9，載荷系數(shù)fw=1.5，滾動(dòng)體為滾珠，=3、k=50,代入公式（4.4），計(jì)算得可達(dá)到的距離為： (4.4)距離遠(yuǎn)大于期望值500km，所以距離額定壽命可以滿足使用。 （2）y向?qū)к壥紫?，需要?duì)作用在y向?qū)к壣闲枰\(yùn)動(dòng)的部分進(jìn)行重量估算。主要是機(jī)頭固定板和機(jī)頭部分。機(jī)頭部分包括z向電機(jī)、滾珠絲杠副、主軸電機(jī)座固定塊和主軸電機(jī)等，總重量約為200n。根據(jù)需要承重的大小，查閱abba公司的產(chǎn)品手冊(cè)。初選自潤式直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副作為y向?qū)к墶?dǎo)軌的型號(hào)

44、為brs系列的brs15b型，主要參數(shù)如下。額定動(dòng)載荷c=8330n，額定靜載荷co=13230n，沿導(dǎo)軌方向最大容許靜力矩my=66.64n*m，垂直導(dǎo)軌方向最大容許靜力矩mx=98.98n*m?？紤]該方向有效工作范圍是900mm，預(yù)留有一定余量，所以最終選取y向?qū)к夐L度為1320mm。將y向?qū)к壊糠诌M(jìn)行合理的簡化，得到簡化圖4-1所示。 圖4-1 y向?qū)к壛W(xué)簡化圖如圖中所示，機(jī)頭部分通過兩根導(dǎo)軌與橫梁固定，機(jī)頭部分重力g=200n，與橫梁部分連接處分別受到4個(gè)力的作用,f1與f3之間的距離為55mm，g與f2、f4之間的距離為57mm。查文獻(xiàn)可知：g=f2=f4 (4.5)f1=f3 (

45、4.6)(f1+f3) ×55mm=(f2+f4) ×57mm (4.7) 代入數(shù)據(jù)可以算出，f2=f4=100n，f1=f3=104n，垂直方向扭矩f1=f2=100n×0.015m=1.5n*m。均遠(yuǎn)小于所選導(dǎo)軌的額定載荷，所以在安全范圍之內(nèi)。 （3）z向?qū)к墔⒖紋向?qū)к壍倪x型，z向?qū)к壨瑯舆x取abba公司的自潤式直線滾動(dòng)導(dǎo)軌。型號(hào)為brs系列的brs15b型，長度為200mm。該導(dǎo)軌額定動(dòng)載荷c=8330n,額定靜載荷co=13230n，沿導(dǎo)軌方向最大容許靜力矩my=66.64n*m，垂直導(dǎo)軌方向最大容許靜力矩mx=98.98n*m。因其與y向?qū)к壭吞?hào)相同，

46、且其上所承載的重量小于y向?qū)к壣系闹亓?，所以承重也在安全范圍之?nèi)，不需重復(fù)校核。4.3滾珠絲桿副選型計(jì)算（1）滾珠絲桿最大工作載荷計(jì)算在加工過程中，機(jī)頭部分受到來自進(jìn)給方向的載荷fx=379n,受到橫向載荷fy=295n，受到垂直方向的載荷fz=232n。估算得運(yùn)動(dòng)部件總重量。查找資料可知，應(yīng)選取顛覆力矩影響系數(shù)k=1.1，導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)=0.005。可以求得滾珠絲桿的工作載荷為： （4.8）最小載荷fmin是機(jī)頭部分不進(jìn)行切削時(shí)，作用于滾珠絲桿上的軸向載荷。此時(shí)fx=fy=fz=0。 （4.9）最大載荷fmax是機(jī)頭部分承受最大切削力時(shí)，作用于滾珠絲杠的軸向載荷。 （4.10）當(dāng)量載荷： （

47、4.11）當(dāng)工作載荷與轉(zhuǎn)速接近正比變化，且各種裝束受用機(jī)會(huì)均等時(shí)，平均工作載荷： （4.12）帶入數(shù)據(jù)到公式4.12計(jì)算得：（2）滾珠絲杠導(dǎo)程計(jì)算選擇滾珠絲桿導(dǎo)程時(shí)，必須考慮傳動(dòng)要求。其中負(fù)載、傳動(dòng)效率等是需要考慮的主要點(diǎn)。首先，需要符合機(jī)床傳動(dòng)要求，其公式為： （4.13）其中： vmax機(jī)頭部分的最快進(jìn)給速度； nmax驅(qū)動(dòng)電機(jī)最高轉(zhuǎn)速。 將vmax=1200mm/min， nmax=600r/min代入，得到：能達(dá)到控制精度的前提下， ph取稍大的數(shù)值，ph=4mm（3）滾珠絲杠額定動(dòng)載荷cam計(jì)算 （4.14）式中：fm滾珠絲桿平均工作載荷， nm平均轉(zhuǎn)速，tt壽命時(shí)間，fw載荷系數(shù)，

48、fh硬度系數(shù)。其中平均轉(zhuǎn)速nm=72r/min，初設(shè)壽命tt=10000h。查參考資料得，在輕微沖擊時(shí)，取載荷系數(shù)fw=1.2,滾道硬度為60hrc時(shí)，取硬度系數(shù)fh=1.0。將數(shù)值代入式中，求得預(yù)期額定動(dòng)載荷： cam=475.21n。（4）滾珠絲杠型號(hào)初選根據(jù)最大動(dòng)載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，查abba公司產(chǎn)品手冊(cè)。選取sfu01604-4型滾珠絲桿。該螺母為內(nèi)循環(huán)固定、反向器單螺母。其公稱直徑d0=16mm，導(dǎo)程為4mm。螺母內(nèi)循環(huán)滾珠為3圈×1列。精度等級(jí)取5級(jí)，額定動(dòng)載荷ca為6.17kn， cacam，滿足要求。（5）滾珠絲杠校核計(jì)算a.壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算絲桿壓彎時(shí)，臨界載荷p課由

49、歐拉公式計(jì)算： （4.15）式中：e彈性模量，e=2.1×105n/mm2；i絲杠端面最小慣性矩； d2絲杠底徑；l螺母固定端處最大距離；k壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)；長度支撐系數(shù)（如圖4-2所示）。圖4-2 長度系數(shù)的選擇絲桿有效直徑d2=13.1mm，計(jì)算得到截面慣性矩i=(d2)4/64=1445.62mm4。壓桿的穩(wěn)定安全系數(shù)k=3，取支承系數(shù)=2。絲桿螺母到固定處的最大距離值l=140mm。計(jì)算求得臨界載荷p=114.65knfmax，故絲桿不會(huì)失穩(wěn)。b.容許拉伸(壓縮)載荷校核絲桿拉壓容許載荷p1可由表4-2選?。罕?-2 滾珠絲杠容許載荷表絲桿直徑（mm）161820252832

50、364045505563p1（kn）212832546682110137184221285338p1=21knfmax，滿足要求。c.螺母靜額定載荷校核 （4.16）式中：coa基本靜額定載荷，coa =12.5kn；kj靜態(tài)安全系數(shù)，大小可從表4-3選擇。 表4-3 滾珠絲杠靜態(tài)安全系數(shù)表使用條件靜態(tài)安全系數(shù)值kj普通載荷12沖擊或振動(dòng)載荷23kjfmax=3×280.6n=841.8ncoa滿足要求。d. 剛度驗(yàn)算機(jī)頭升降部分滾珠絲杠副采用一頭固定一頭自由的安裝的方式。螺母到固定端的最大距離l=140mm；鋼的彈性模量e=2.1×105mpa；查該公司產(chǎn)品手冊(cè),滾珠直徑

51、dw=3.175mm，絲杠底徑d2=13.1mm,絲杠截面積 （4.17）代入數(shù)值，絲桿在工作載荷fm下產(chǎn)生的形變量 （4.18）根據(jù)滾珠計(jì)算公式，計(jì)算可得單圈滾珠數(shù)z=13。該型號(hào)滾珠絲桿為單螺母形式，滾珠的（圈數(shù)列數(shù)）為3×1。代入公式計(jì)算得滾珠總數(shù)量z=69。當(dāng)滾珠絲桿預(yù)緊時(shí)，軸向的預(yù)緊力fpj=fm/3=93.5n。所以可以算出滾珠和滾道之間的形變量2=0.0003mm。因?yàn)闈L珠絲桿存在預(yù)緊力的關(guān)系，大小為軸向載荷的1/3。所以實(shí)際產(chǎn)生的形變量應(yīng)該減少一半，所以2=0.00017mm。將上述的1和2代入=1+2，得到滾珠絲桿的總形變量（對(duì)應(yīng)跨度140mm）=0.00076mm

52、。在本文的設(shè)計(jì)中，滾珠絲桿的有效行程為140mm。由相關(guān)資料可知，5級(jí)精度滾珠絲桿在有效行程不超過315mm時(shí)，允許偏差可達(dá)到25m。所以選取的滾珠絲桿剛度足夠要求。e.效率驗(yàn)算。傳動(dòng)效率： （4.19）式中：絲杠螺紋螺旋升角： （4.20）摩擦角，=arctan。 把滾珠絲桿的公稱直徑d0=16mm，導(dǎo)程ph=4mm等數(shù)值代入公式中。計(jì)算出滾珠絲桿的螺旋升角=4°33。將摩擦角=10數(shù)值代入=tan/ tan（+）,計(jì)算出傳動(dòng)效率=96.45%90%滿足要求。通過各項(xiàng)要求計(jì)算，所選擇的的滾珠絲桿均滿足此處的設(shè)計(jì)要求。4.4電機(jī)選型計(jì)算 本次設(shè)計(jì)的服裝模板機(jī)一共有三個(gè)平行機(jī)構(gòu)，步進(jìn)電

53、機(jī)的選擇需要考慮如下因素： 電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。電機(jī)選擇首先依據(jù)機(jī)頭部分的運(yùn)行速度。運(yùn)行時(shí)的速度在電機(jī)的最佳速度范圍。 為了能夠提供足夠的角加速度，使傳動(dòng)反應(yīng)靈敏并且滿足系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 負(fù)載慣量jl與電機(jī)慣量jm的關(guān)系應(yīng)滿足關(guān)系公式j(luò)l2.5jm。 步進(jìn)電機(jī)能提供的最大輸出轉(zhuǎn)矩tmax要大于負(fù)載所需的最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩； 電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩不小于負(fù)載連續(xù)工作時(shí)電機(jī)所需最大轉(zhuǎn)矩。其中，x向電機(jī)：為整個(gè)橫梁部分運(yùn)動(dòng)的提供動(dòng)力。橫梁部分主要包括一根鍍鋅方管、y向電機(jī)、橫梁支撐架、機(jī)頭部分等。y向電機(jī)：為機(jī)頭部分運(yùn)動(dòng)的提供動(dòng)力，機(jī)頭部分包括主軸電機(jī)、z向步進(jìn)電機(jī)、滾珠絲杠等。z向電機(jī)：為主軸電機(jī)的升降提供動(dòng)力。查思

54、科賽步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，x方向選擇85系列步進(jìn)電機(jī)，型號(hào)為85bygh450c，并進(jìn)行電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和轉(zhuǎn)矩的校核。詳細(xì)參數(shù)如表4-4所示。 表4-4 x向步進(jìn)電機(jī)選型參數(shù)表負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量jl=6.76×10-2kg·cm2最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩tr=3.6n·m步進(jìn)電機(jī)型號(hào)85bygh450c驅(qū)動(dòng)器型號(hào)ma860h電阻0.95額定電流4.0a最高轉(zhuǎn)速500rpm電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量jm=2.7kg·cm2電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩t額6.3 n·m電機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩tmax=19.1n·m查思科賽步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，y方向選擇85系列步進(jìn)電機(jī)，型號(hào)為85bygh450b，并

55、進(jìn)行電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和轉(zhuǎn)矩的校核。詳細(xì)參數(shù)如表4-5所示。表4-5 y向步進(jìn)電機(jī)選型參數(shù)表負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量jl=4.25×10-2kg·cm2最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩tr=2.53n·m步進(jìn)電機(jī)型號(hào)85bygh450b驅(qū)動(dòng)器型號(hào)ma860h電阻0.62額定電流4.0a最高轉(zhuǎn)速500rpm電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量jm=1.7kg·cm2電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩t額4.5 n·m電機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩tmax=13.6n·m查思科賽步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，z方向選擇57系列步進(jìn)電機(jī)，型號(hào)為57bygh250c，進(jìn)行電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和轉(zhuǎn)矩的校核。詳細(xì)參數(shù)如表4-6所示。表4-6 z向步進(jìn)電機(jī)選型參數(shù)表負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量jl=4.8×10-2kg·cm2最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩tr=0.36n·m步進(jìn)電機(jī)型號(hào)57bygh250c驅(qū)動(dòng)器型號(hào)m542 v2.0電阻1額定電流3a最高轉(zhuǎn)速1000rpm電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量jm=0.44kg·cm2電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩t額1.7