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本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 題目：數(shù)控彎曲機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 院 （系）： 機電工程學院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 學 生： 學 號： 指導教師： 2014年 6月 數(shù)控彎曲機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 摘 要 鋼筋彎曲機是建筑工地必不可少的機械，能有效的提高生產(chǎn)效率，減少工人勞動強度，提高鋼筋彎曲精度。本文所設(shè)計的鋼筋彎曲機適用于彎曲Φ4-Φ12毫米的鋼筋。相比于市場上常用的其他鋼筋彎曲機，本機可彎曲建筑用鋼中的長鋼筋，解決了目前大多數(shù)彎曲機不能裝夾、送料、彎曲連續(xù)作業(yè)的問題。本機先通過矯直機構(gòu)對盤狀鋼筋進行矯直，再通過彎曲裝置對鋼筋進行彎曲，滿足彎曲要求之后，切斷裝置進行切斷，最后卸料裝置進行卸料。鋼筋的彎曲角度由PLC通過控制步進電機來實現(xiàn)，能實現(xiàn)彎曲角度的自動化 本文對V帶輪、軸和一些關(guān)鍵零部件進行了設(shè)計計算，并對軸、鍵和帶等關(guān)鍵部件進行了力學分析計算和強度校核，表明該鋼筋彎曲機完全符合設(shè)計要求。 關(guān)鍵詞：鋼筋彎曲機；鋼筋矯直機構(gòu)；鋼筋卸料機構(gòu)；自動化 A Structure Design of Numerical Control Bending Machine Abstract Rebar bending machine is essential for construction machinery, can effectively improve the production efficiency, reduce the workers labor intensity and improve the bending precision.Thisarticle rebar bending machine is suitable for the design of bending Φ4-Φ12 mm reinforcement.Compared with the practical application of all kinds of steel bar bending machine, this machine has one big characteristic wicth is able to bend steel of long bar,and solve the problem that most bending machine cant make clamping, feeding and bending a continuous operation.First through straightening device for wire rod steel bar straightening and then bending device for steel bar bending ,and steel cutting device cut it to meet a certain length,at last,steel unloading device unload steel bar bent. The angle is realized by PLC wicth controlling the step motor , automatically. In this paper, the V belt wheel, shaft and some key parts are designed and calculated, and the shaft, key and key components such as the mechanics analysis and calculation and strength check, show that the rebar bending machine fully meet the design requirements. Keywords: Rebar bending machine, Rebar straightening mechanism , Rebar unloading mechanism , Automation 1 目錄 中文摘要 1 英文摘要 2 1 緒論 1 1.1 綜述 1 1.2 折彎機的發(fā)展和研究情況 1 1.2.1 折彎機的國內(nèi)外發(fā)展狀況 1 1.3 課題背景 3 1.4 研究設(shè)計內(nèi)容 3 1.5 研究設(shè)計路線 3 2 方案的確定 4 2.1鋼筋彎曲機的組成 4 2.2 鋼筋的送料機構(gòu) 4 2.3鋼筋的矯直機構(gòu) 4 2.3.1 矯直機的工作原理 5 2.3.2 矯直機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意 5 2.4鋼筋彎曲機工作原理 6 2.4.1鋼筋彎曲的角度控制...............................................................................7 2.5鋼筋切斷機構(gòu) 8 2.5.1鋼筋切斷原理 8 2.6鋼筋彎曲機整體布局 9 3 電動機的選擇 10 3.1 矯直部分電機的選擇 11 3.1.1鋼筋受力情況分析 11 3.1.2 矯直電機的確定 12 3.2 送料部分電機的選擇 13 3.3 鋼筋彎曲部分電機的選擇 13 3.3.1鋼筋彎曲受力情況與計算有關(guān)的幾何尺寸 13 3.3.2彎曲Ф12鋼筋所需彎矩 13 3.3.3彎曲電動機的選擇 15 3.4切斷電機的選擇 16 3.4.1切斷鋼筋時受力分析 16 3.4.2 功率計算 16 3.4.3切斷電機的選擇 17 4 確定傳動比和參數(shù) 18 4.1傳動比的分配 18 4.1.1矯直部分傳動比的分配 18 4.1.2切斷部分傳動比的分配 19 5 V帶傳動的設(shè)計 20 6 軸的設(shè)計校核 22 6.1 軸的設(shè)計 22 6.1.1參數(shù)確定 22 6.1.2求作用在帶輪上的力 22 6.1.3初步確定軸的最小直徑 22 6.1.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 23 6.2 軸的校核 23 6.2.1 按當量彎矩法校核 23 6.2.2 軸的剛度計算 26 7 彎曲電機軸上鍵的校核 27 7.1 平鍵的選擇 27 7.2驗算鍵的擠壓強度 27 8 滑塊的設(shè)計 29 8.1滑塊設(shè)計需要考慮的因素 29 8.2 滑塊設(shè)計 30 9 支撐箱體的設(shè)計 30 9.1箱體設(shè)計需要考慮的因素 30 9.2 箱體設(shè)計圖 30 10 總結(jié) 31 致謝 32 參考文獻 33 畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 34 畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 35 需要論文全本以及CAD圖紙、零件三維圖、翻譯、文獻，請加QQ757032980（圖紙折合3張A0有余） 2 1 緒論 1.1 綜述 建筑業(yè)是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，建筑用鋼材是建筑工程用基礎(chǔ)材料之一，對建筑業(yè)的發(fā)展起著舉足輕重的作用。 我國土木工程、房屋建筑都是以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu)形式。據(jù)估計，全國每年用于混凝土結(jié)構(gòu)的配筋，包括預應力鋼筋和非預應力鋼筋，總重量超過了5000萬噸。鋼筋是混凝土結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵材料，其強度等級直接影響建筑工程質(zhì)量和安全。 我國正大力發(fā)展城市化建設(shè),各種土木工程及高樓的建設(shè)耗費了大量的鋼筋，其中對鋼筋的彎箍加工的效率和質(zhì)量是最棘手的問題之一。鋼箍使用量非常大,且形狀和尺寸的要求也比較多，尺寸精度要求高，加工起來費時費力。鋼筋加工過程中，加工成型被認為是最耗時間的部分。若無法及時地完成鋼筋加工，那么一切建筑工程無法進行。在傳統(tǒng)的手工加工過程中，大把時間花費在更換各種型號、各種直徑鋼筋上，這種加工方式不僅浪費大量的人力、物力，而且還成為鋼筋加工工業(yè)中的瓶頸，極大地降低了鋼筋制品的生產(chǎn)效率。 隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對于鋼筋的需求增大，對于鋼筋的形狀的要求增多。不過，鋼筋彎曲機的出現(xiàn)解決了這個問題。鋼筋彎曲機能將鋼筋加工成各種滿足工業(yè)生產(chǎn)需求的形狀。如今鋼筋彎曲機是建筑工地必不可少的機械，如何更有效提高機械生產(chǎn)效率、減輕人工勞動強度、提高彎曲加工過程自動化程度、提高加工精度一直是鋼筋彎曲機研發(fā)者所關(guān)注的問題。 自從鋼筋彎曲機出現(xiàn)后，其發(fā)展非常迅猛。從最初的小型液壓式半自動、機械式半自動彎曲機到目前的大型多軸全自動數(shù)控彎曲機。就建筑業(yè)普遍采用的數(shù)控型半自動彎曲機來說，該彎曲機有如下特點： 首先，機電一體化程度較高，加工效率相對較高。其次，維護管理比較簡單。再次，由于采用微機控制，針對不同直徑鋼筋的彎曲方式的切換及加工角度改變一可由軟件實現(xiàn)，自動化程度得了很大的提高。 不過，其缺點也很明顯：首先，上料仍然采用人工方式，卸料同樣由工人完成。這導致了整個加工過程仍然費時間。這就需要自動化程度更高的彎曲機，但是成本相對較高。 1.2 彎曲機的研究和發(fā)展情況 1.2.1 彎曲機的國內(nèi)外發(fā)展狀況 數(shù)控彎曲機在國外相當普遍，例如瑞典Pulhnax公司的Ursviken分部年產(chǎn)約200臺彎曲機，其中九成以上帶有數(shù)控系統(tǒng)。該公司開發(fā)的一種彎曲機具有伺服控制系統(tǒng);“雙工作基準面”可以補償折彎過程中機身的形變，重復精度高達0.01mm;高性能的多軸控制可使彎曲機實現(xiàn)有效控制;懸浮結(jié)構(gòu)和液壓模具夾緊裝置可實現(xiàn)模具的自動快速切換，并裝有板料測厚裝置，可以檢查折彎工件的厚度變化是否在折彎工藝的允許范圍之內(nèi)。 Amada公司從60年代中期引進了法國Promecam公司的下動式彎曲機生產(chǎn)技術(shù)以來，一直致力于下動式彎曲機的生產(chǎn)和改進，在80年代中期開發(fā)了FINE&BENDER系列精密下動式彎曲機。該彎曲機采用平行加壓技術(shù)，在不同外載荷和不同折彎長度時能使上橫梁和下滑塊產(chǎn)生相同的均勻變形，并采用2組或者3組滾輪用于導向，提高了抗偏載的能力。 LVD公司是國外規(guī)模最大的彎曲機制造商之一。旗下MMC8500和MNC9000數(shù)控系統(tǒng)采用了CAD/CAM技術(shù)，開發(fā)了一套專用三維軟件，使對鋼筋的折彎加工完全實現(xiàn)了自動化。將待彎曲工件參數(shù)輸入系統(tǒng)后，系統(tǒng)便能自動計算出折彎工序所需的所有數(shù)據(jù)，確定專門的控制程序，發(fā)送指令操縱計算機系統(tǒng)實施折彎加工。 Hammerle公司于70年代中期研制了一種結(jié)構(gòu)獨特的三點式彎曲機，在彎曲工藝和機體結(jié)構(gòu)上都有不少的創(chuàng)新和突破。如今，該公司所生產(chǎn)的彎曲機除了仍然具有三點式彎曲模具、滑塊液壓墊等特色機構(gòu)之外，兩個油缸各自采用比例閥和光柵尺構(gòu)成了閉環(huán)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對滑塊速度、壓力、位置的精確控制，同步精度達到0.005mm。 FASTI公司研制的904-125130型彎曲機，其折彎力為1230kN，工作臺長度為3050mm。兩個油缸分別用比例閥和光柵尺構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對滑塊速度、壓力、位置和同步的精確控制。 小松產(chǎn)機株式會社出品的的PHS系列彎曲機折彎力為500kN至2000kN。該彎曲機工作臺最大長度為4000mm，共有13種規(guī)格。此系列彎曲機采用伸長抵消機構(gòu)，依靠其獨特的構(gòu)造抵消負荷及油溫的變化而引起的機架開口變形量，使深度位置保持一定。因配有角度控制器，可簡單的調(diào)整全長角度。配有3D CAD/CAM系統(tǒng)，可自動計算彎曲工序并可在屏幕上同時顯示8道工序的折彎形狀。 村田公司研制的的HPB - 8525A型彎曲機，折彎力為850kN，工作臺長度為 2500mm。該型號彎曲機采用傳統(tǒng)的扭軸實現(xiàn)滑塊同步，傳動裝置渦輪蝸桿裝在油缸的下蓋中，轉(zhuǎn)動螺母套，螺桿套會上下移動，用來控制活塞的下死點位置。 說到國內(nèi)彎曲機的發(fā)展情況，總體而言，我國的鋼筋加工機械的技術(shù)水平總體上相比國外比較落后，所能加工的鋼筋等產(chǎn)品，品種規(guī)格少、結(jié)構(gòu)形式相對傳統(tǒng)、自動化程度和制造精度較低，國際競爭能力弱。 由于傳統(tǒng)的彎曲加工方法達不到加工精度和通用型的要求，基于繞彎工藝的彎曲機逐漸成為了最通用的鋼筋彎曲加工解決方案。我國鋼筋彎曲機的發(fā)展從70年代開始起步，初期生產(chǎn)一些簡易的彎曲裝置，結(jié)構(gòu)形式為機械傳動輔以手動操作。在80年代初形成一定的規(guī)模，其中以GW-40A型鋼筋彎曲機為代表。GW-40A傳動部分采用蝸輪蝸桿，通過齒輪變速箱調(diào)節(jié)彎曲速度，彎曲機構(gòu)由機體臺面上的帶有插入孔的工作圓盤、撥叉、中柱和檔料架等組成，利用可逆轉(zhuǎn)換開關(guān)，通過手動按鈕直接控制電動機的開啟來進行彎曲、停止及換向動作，彎曲角度的精度依靠操作工人的技術(shù)水平和經(jīng)驗保證，因此工人的勞動強度比較大。彎曲機可以對鋼筋進行不同彎曲角度的彎曲加工，功能性、通用性有了一定的提高，但同一種彎曲件只能加工一種彎曲角度，加工精度、自動化水平仍比較低。 隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，其應用已經(jīng)廣泛地滲透并影響著社會生產(chǎn)和社會生活，并在全球形成了一場新的技術(shù)革命。數(shù)控系統(tǒng)便是計算機技術(shù)在機械制造領(lǐng)域的一種典型應用。它集計算機、微電子、機械加工和自動控制等多項技術(shù)于一體，是近年來發(fā)展十分迅速的一項高新技術(shù)。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和在生產(chǎn)過程中的廣泛應用，傳統(tǒng)的機械工業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)模式發(fā)生了深刻的革命性的變化。數(shù)控技術(shù)應用于各種建筑機械當中，同時也制造出了數(shù)控彎曲機。數(shù)控技術(shù)應用于彎曲機上使加工精度和速度提高，生產(chǎn)效率大幅度增長，加工質(zhì)量得到極大完善，并實現(xiàn)了人工很難做到的對各種復雜彎曲條件的自動加工。最近幾年鋼筋彎曲機也是在全速的發(fā)展，各項投入都在增加。 1.3 課題背景 目前，在路橋、樓宇、地鐵等建筑過程中，需大量使用具有一定幾何形狀及尺寸的鋼型材。但是目前大多數(shù)鋼型材的折彎工作仍然依靠工人手工完成。為了提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，提高折彎鋼筋的加工質(zhì)量，本課題擬對數(shù)控鋼筋彎曲機進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，以滿足建筑鋼型材的生產(chǎn)加工要求。課題要求在系統(tǒng)分析市場現(xiàn)有各類彎曲設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過彎曲機構(gòu)功能分析，研究數(shù)控彎曲機的工作原理，分析設(shè)計彎曲機的機械結(jié)構(gòu)，使其能夠滿足鋼型材的折彎要求。通過本課題的設(shè)計，鍛煉學生應用專業(yè)知識解決實際問題的能力，并培養(yǎng)其創(chuàng)新思維的能力。 1.4 研究設(shè)計內(nèi)容 本課題研究的鋼筋自動彎曲機擬采用數(shù)控驅(qū)動方式，能夠自動實現(xiàn)鋼筋的矩形、圓形折彎。設(shè)計內(nèi)容包括：折彎模具的手動調(diào)整、自動折彎工序的設(shè)計與實現(xiàn)、自動卸料裝置的設(shè)計及其輔助系統(tǒng)的設(shè)計。 技術(shù)要求：加工鋼型材的類型：Ⅱ級螺紋鋼、圓鋼（Q235-A）；彎曲鋼筋直徑范圍：Ф4-12mm; 工作圓盤直徑：Ф400mm; 驅(qū)動電機功率：7.5KW。 1.5 研究設(shè)計路線 調(diào)查研究→完成開題報告→確定總體方案→鋼筋彎曲機整體方案的設(shè)計→確定組成部分的具體方案→動力設(shè)備選型計算→各部分的動力傳動裝置設(shè)計→繪制鋼筋彎曲機的總裝配圖及零件圖→撰寫設(shè)計論文。 3 2方案的確定 2.1鋼筋彎曲機的組成 為了運輸方便，建筑用鋼筋大部分都是以盤條的形式存放，要實現(xiàn)鋼筋的彎曲，首先要對鋼筋進行矯直。本設(shè)計直接對盤條鋼筋進行送料并矯直、彎曲到既定形狀后直接切斷并下料，整個過程連續(xù)。 綜上，該鋼筋彎曲機設(shè)計由四部分組成：鋼筋的送料機構(gòu)、鋼筋的矯直機構(gòu)、鋼筋的彎曲機構(gòu)、鋼筋的切斷下料機構(gòu)。 2.2 鋼筋的送料機構(gòu) 送料作為對盤條狀鋼筋加工最初始的工序，也是數(shù)控鋼筋彎曲機必不可少的一部分。本設(shè)計采用一組傳動輥對鋼筋進行壓緊并遞送。這組傳動輥經(jīng)皮帶輪由電動機提供轉(zhuǎn)動動力，下方的輥作為主動輪，上方的輥作為壓緊輪，壓緊力通過滑塊和壓緊螺絲調(diào)節(jié)。如圖2.1 圖2.1 鋼筋送料機構(gòu) 2.3鋼筋的矯直機構(gòu) 矯直作為鋼筋彎曲加工的前部工序，矯直機構(gòu)也是數(shù)控鋼筋彎曲機必不可少的一部分。按結(jié)構(gòu)可分為輥式矯直機、滾筒矯直機、管棒材矯直機、壓力矯直機、拉伸矯直機、拉伸彎曲矯直機等。 現(xiàn)今矯直設(shè)備品類眾多，規(guī)格也是各不相同。按工作原理可劃分為五類：第一類為旋轉(zhuǎn)彎曲式矯直機，使工件在塑性彎曲狀態(tài)下以旋轉(zhuǎn)變形方式從大的等彎矩區(qū)向小的等彎矩區(qū)過渡，在走出塑性區(qū)時變直?？梢允枪ぜD(zhuǎn)，可以是矯直工具旋轉(zhuǎn)，也可以是變形方位旋轉(zhuǎn)。如生產(chǎn)中常見的斜輥矯直機、平動式矯直機。第二類稱為反復彎曲式矯直機，如輥式矯直機及壓力矯直機，依靠壓頭或輥子在同一平面內(nèi)對工件進行反復壓彎并逐漸減小壓彎量，直到壓彎量與彈復量相等而變直。第三類稱為拉彎矯直機，它是把彎曲與拉伸變形結(jié)合起來，使得工件全截面的拉伸變形以及兩個表層較大的拉伸變形這三者不在同一時間發(fā)生，全斷面各層纖維的彈復變形也不在同一時間發(fā)生。這樣既防止了板帶的斷裂，又提高了矯直質(zhì)量。第四類稱為拉坯矯直裝置，它的拉力主要是為了克服外部阻力，在拉動連鑄坯下行的同時使鑄坯的弧形彎曲漸伸變直。第五類是拉伸矯直機，它依靠拉伸變形把原來長短不一的縱向纖維拉成等長度并進入塑性變形后經(jīng)卸載以及彈復而變直，如連續(xù)拉伸矯直機以及鉗式拉伸矯直機。 2.3.1 矯直機的工作原理 本矯直機采用塑性拉彎矯直理論。鋼筋在軋制以及平整工序中內(nèi)部產(chǎn)生不均勻的應力，當其應力值達到一定值時，會造成形狀的瓢曲或浪形，該拉彎矯直機正利用了內(nèi)應力的存在來改善鋼筋形狀。待矯平的鋼筋在張力輥組施加的張力的作用下，連續(xù)經(jīng)過上下交替布置的多組小直徑的彎曲輥的劇烈彎曲，如圖2.2。各條不均勻的縱向纖維長度在拉伸和彎曲的合作用下，沿長度方向上產(chǎn)生了不同程度的塑性延伸。拉伸彎曲矯直技術(shù)使各條縱向纖維的長度趨向于一致。 圖2.2 矯直部分原理 。 2.3.2 矯直機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意 如圖2.3所示，該矯直機構(gòu)由鉛直矯直輥系、水平矯直輥系以及夾送輥等三部分組成。電動機通過帶輪帶動減速器減速后帶動夾送輥為鋼筋矯直提供動力。其鉛直矯直部分所用箱體結(jié)構(gòu)為如下圖2.4所示 圖2.3 矯直機構(gòu)示意 圖2.4 矯直部分箱體結(jié)構(gòu) 2.4鋼筋彎曲機工作原理 鋼筋彎曲機工作原理為：電動機所提供的動力，經(jīng)過齒輪減速機構(gòu)傳遞給工作圓盤，從而帶動工作盤轉(zhuǎn)動。鋼筋的彎曲加工就在工作圓盤上實現(xiàn)。工作盤上裝有兩根軸，分為芯軸和彎曲軸，軸上通過套上不同厚度的套筒以改變兩軸之間的間距，方便彎曲不同直徑的鋼筋。當工作盤轉(zhuǎn)動時，芯軸和彎曲軸都在轉(zhuǎn)動，由于芯軸在轉(zhuǎn)動中心上，即使圓盤轉(zhuǎn)動，芯軸位置卻并未改變。此時，彎曲軸就可以繞芯軸做圓弧運動。此時將鋼筋插入工作圓盤中的芯軸和彎曲軸之間就可以將鋼筋彎曲成型了。通過控制彎曲軸的轉(zhuǎn)動角度就可以控制鋼筋的加工角度。當彎曲不同直徑的鋼筋時，只需將工作圓盤上的芯軸和彎曲軸的套筒更換即可。例如，當彎曲細鋼筋時，芯軸和彎曲軸上的軸套都換成粗直徑的即可，但注意軸套的大小也要合適。當彎曲粗直徑的鋼筋時，芯軸換成細直徑的，軸換成稍細直徑的，更換時要考慮鋼筋彎曲的角度和最小鋼筋直徑。而彎曲段的長度則由電機控制并將信號由編碼器反饋給控制器實現(xiàn)控制，彎曲結(jié)束后利用切斷裝置切斷.其原理圖如圖2.5所示 圖2.5 彎曲工作原理 鋼筋彎曲時受力示意圖如圖2.6所示 圖2.6 彎曲部分工作示意圖 1 壓彎銷軸 2鋼筋 3中心銷軸 4工作圓盤 5支撐擋銷 2.4.1鋼筋彎曲的角度控制 初步設(shè)計鋼筋彎曲機的工作盤尺寸為： 直徑,，,,, 。 開始彎曲鋼筋時，彎曲軸相對中心軸在豎直方向，因此，當彎曲軸轉(zhuǎn)動到接觸鋼筋時，彎曲軸已經(jīng)走過。彎曲軸轉(zhuǎn)動的角度總比鋼筋彎曲角度大。本設(shè)計需要對鋼筋做矩形彎曲，所以，當對鋼筋彎曲時，彎曲軸從初使位置轉(zhuǎn)動。以此類推，當需要彎曲時，彎曲軸轉(zhuǎn)動。 2.5鋼筋切斷機構(gòu) 2.5.1鋼筋切斷原理 鋼機切斷機構(gòu)的組成：電動機、傳動系統(tǒng)、蓄勢裝置、減速機構(gòu)、曲軸連桿機構(gòu)、機體以及切斷刀。可用于切斷4~40mm普通碳素鋼筋。 原理圖如圖2.6所示 圖2.6 鋼筋切斷原理 工作原理：電動機動力經(jīng)過V帶輪驅(qū)動飛輪軸、圓柱齒輪減速器帶動偏心軸旋轉(zhuǎn)。在偏心軸上裝有連桿，連桿經(jīng)過銷軸與動刀塊連接，推動動刀塊做往復運動切斷鋼筋。動刀塊通過軸支撐安裝在在機體上。 2.6鋼筋彎曲機整體布局 鋼筋彎曲機整體布局見圖2.7 需要論文全本以及CAD圖紙、零件三維圖、翻譯、文獻，請加QQ757032980 9 圖2.7 鋼筋彎曲機整體布局 3 電動機的選擇 生產(chǎn)單位一般用三相交流電源，如無特殊要求，一般選用交流電動機。交流電動機有異步和同步電動機兩類。異步電機分為有籠型和繞線型，其中普通籠型異步電動機應用最多。我國Y系列三相籠型異步電動機屬于一般用途的全封閉自扇冷電動機，結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，價格低廉、維護方便，適用于普通機械和無特殊要求機械上，由于氣動性能較好，也適用于某些要求啟動轉(zhuǎn)矩較高的機械。 目前，各種數(shù)控機床采用的動力主要有:步進電機，電液伺服馬達及伺服電機，三相異步電機。 （a）步進電機優(yōu)點： 步進電機相對普通電機來說，他可以實現(xiàn)開環(huán)控制，即通過驅(qū)動器信號輸入端輸入的脈沖數(shù)量和頻率實現(xiàn)步進電機的角度和速度控制，無需反饋信號。但是步進電機不適合使用在長時間同方向運轉(zhuǎn)的情況，容易燒壞產(chǎn)品，即使用時通常都是短距離頻繁動作較佳。 相對伺服電機來說，伺服電機內(nèi)部通過安裝旋轉(zhuǎn)編碼器實現(xiàn)了反饋控制，伺服電機可以達到的轉(zhuǎn)矩要高于步進電機，但是價格相對也高，所以在轉(zhuǎn)矩能滿足的情況下，推薦用步進電機。 步進電機配合驅(qū)動器使用，很多驅(qū)動器都支持細分功能，即實現(xiàn)很小的步進角，控制更精確。 (b)伺服電機與電液伺服馬達的比較: 伺服電機又稱為執(zhí)行電機，具有服從控制信號要求而動作的職能，信號到來之前轉(zhuǎn)子靜止不動，信號到來之后轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動，信號消失轉(zhuǎn)子立即停止轉(zhuǎn)動。將輸入的電壓信號變換為軸上的角速度或角位移輸出，轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速則隨信號電壓的方向和大小而定，并能帶動一定大小的負載，在自動控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件。華中理工大學新型電機廠生產(chǎn)的三相交流永磁同步伺服電機(STZ系列)130機座號有4Nm、5Nm、6Nm、7。5Nm、10Nm、15Nm;175機座號有18Nm、27Nm、36Nm、45Nm、54Nm。電機采用高工作溫度、高磁能積的永磁材料，氣隙磁場為正弦波，電機運行不僅輸出功率大，而且低速運行平穩(wěn)。電機可裝光電編碼器，亦可裝旋轉(zhuǎn)變壓器，也可裝失電制動器。我們采用的是130STZ15一2型，它的額定功率為3.4千瓦，額定轉(zhuǎn)速是2500rpm。目前國外生產(chǎn)的鋼筋自動成型加工機采用的原動力為電液步進馬達，它屬于增量式數(shù)字控制的電液伺服元件，通常由步進電機和控制閥接受數(shù)字電路發(fā)出的脈沖序列信號，進行信號的轉(zhuǎn)換和功率放大，從而驅(qū)動液壓馬達輸出功率信號。電液步進馬達的輸出為輸入脈沖數(shù)成比例的角位移，或與輸入脈沖頻率成比例的角速度。用電液步進馬達進行直線的數(shù)字位移或速度控制時，必須通過齒輪和滾珠輪旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動，從而使傳動裝置結(jié)構(gòu)變得很復雜，且傳動部件的間隙及結(jié)構(gòu)柔度還會降低控制精度。它主要由步進電機和液壓轉(zhuǎn)矩放大器組成(直接反饋式液壓伺服機構(gòu))，輸入脈沖時，減速齒輪帶動閥芯旋轉(zhuǎn)，液壓馬達不動，閥口開啟，壓力油經(jīng)滑閥的閥口進入液壓馬達，馬達旋轉(zhuǎn)，反饋螺母又使閥芯返回零位，使液壓馬達停止旋轉(zhuǎn)。如果連續(xù)輸入脈沖，則馬達以一定的速度旋轉(zhuǎn);改變輸入脈沖的頻率就可改變其轉(zhuǎn)速。 從以上分析可以看出:電液伺服馬達主要組成部分為步進電機及液壓馬達。實際工作中，通過步進電機對液壓馬達進行控制，步進電機將數(shù)控電路輸入的電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移并經(jīng)功率放大器后由減速齒輪帶動滑閥的閥芯旋轉(zhuǎn)，達到對液壓馬達的控制。而伺服電機直接將數(shù)控電路中的電壓信號轉(zhuǎn)化為軸上的角位移輸出，簡化了控制過程，使得故障率大大減少，同時控制精度得到了很大提高。 動力源是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行的前提，選擇動力主要依據(jù)是否能滿足數(shù)控鋼筋成型機的功率要求及是否易于完成控制任務。隨著電動機控制技術(shù)的發(fā)展和大功率電子器件的出現(xiàn)，步進電動機的功率和控制問題都得到很好的解決。 由于鋼筋加工需要很大的作用力，因此在最初的設(shè)計過程中，動力的選擇成為最重視的問題。根據(jù)所設(shè)計鋼筋自動成型加工機的高頻率，大負荷，作時間長的特點，結(jié)合上述幾種動力的優(yōu)缺點，最終采用步進電機作為動力。要求使用的步進電機功率相對較大，而目前國內(nèi)大多數(shù)廠家只生產(chǎn)小功率的步進電機，為了尋找到所需的電機，通過大量的調(diào)研工作，最后找到需要的電機，它們是130BYG系列三相步進電動機非常適合鋼筋自動成型加工機的使用。這種電動機具有輸出功率大，驅(qū)動系統(tǒng)的安全性高等特點。 3.1 矯直部分電機的選擇 3.1.1鋼筋受力情況分析 矯直過程中，受到輥子的作用以及牽引輪的拉伸作用，此時鋼筋受力如圖3.1所示。 圖3.1 鋼筋的受力分析