電池蓋板加工專用數控沖床設計

摘 要：文章就加工電池蓋板的專用數控沖床設備進行了傳動和控制部分的總體設計，傳動結構采用步進電機+減速齒輪+絲杠螺母的方式，結構參數選擇滿足了加工的精度要求。控制系統采用單片機作為控制器，控制部分具有結構簡單、成本低廉的特點。

關鍵詞：電池蓋板；沖床；脈沖當量

1 引言

電池蓋板為鋰離子電池專用件，對不同的工藝要求采用不同規格的蓋板，常用的幾種板料規格有孔間距×孔個數為5×70，8×50，10×40，20×30等，如圖1所示。

由于蓋板個數較多和孔間距精度較高，蓋板的每兩個板孔之間精度要求的公差為？芎0.075，所以在傳統沖床在加工此類設備時，存在加工困難和自動化程度不高的問題，為此需要設計一種自動化程度較高的專用數控沖床。

2 沖床傳動系統設計

沖床的總體機電傳動系統示意圖如圖2所示

2.1 沖頭運動分析

對于一種規格的針板，帶動曲柄運動的電機為普通三相異步電機，其運動速度為一定值，經沖頭的連桿滑塊傳遞給沖頭，運動變為非勻速。為了實現沖頭和工作臺運動位置的配合，實現沖料， 首先需要對沖頭的運動進行必要分析。

為建立沖頭運動位移S和時間t的關系，必須先推導滑塊的運動方程。其運動方程為：

2.2 傳動系統各部分傳動比設計

2.2.1 步進電機脈沖當量的確定

從加工工件給出的公差范圍+0.075mm～-0.075mm考慮，脈沖當量應該小于等于0.075mm，而且數控機床脈沖當量δ一般在0.01～0.03mm取值。脈沖當量越小，機床加工精度越高，但是當機床在以一定速度運行時，則步進電機的轉速越高，因此可能導致步進電機產生丟步現象，而產生誤差。因此最后初步選定脈沖當量δ=0.01mm，步進電機選擇其步距角為0.75°，步進電機工作在三相雙三拍方式下。

2.2.2 絲杠及齒輪傳動比的確定

絲杠導程初步選定為6mm。 齒輪傳動比

所以可選齒輪Z1=20，Z2=25，m=2， 電機步距角0.75°

根據機床驅動的最大負載和帶負載快進的速度來選擇滿足需要的步進電機。根據強度校核選擇齒輪模數和絲杠中徑d0，至此傳動系統設計完畢。

2.3 控制系統部分設計

控制部分的原理如圖3所示。

該控制系統采用89C51單片機作為控制器，單片機由于內部具有4K ROM，所以不必再擴展程序存儲器。通過并口擴展芯片8255對單片機P0口進行擴展，PB和PC口完成8位LED顯示器的驅動，從而可以進行工況條件和加工過程中孔數的顯示。利用PA口搭建了5個獨立式按鍵。另外利用單片機的P1.0、P1.3和P1.6三根口線完成了對步進電機的控制，P3.4和P3.5完成了對牽引電磁鐵和剎車盤的控制。

主程序流程如圖4所示。

中斷、顯示、鍵盤步進電機驅動子程序在此省略。

3 結束語

通過以上傳動和控制系統及其程序設計，給出了一種用于加工紡織配件橫機針板簡易專用數控沖床的設計方法。該方案具有機械結構和控制系統簡單，具有較高的精度和自動化水平，成本較低的優勢。該設備已成功應用在工廠中，獲得了很好的經濟效益。

參考文獻

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