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1、1 前言 1.1 課題來(lái)源及意義 沖壓是金屬塑性成形加工的基本方法之一，它主要用于加工板料零件，所以也稱為板料成形。沖壓既能夠制造尺寸很小的儀表零件，又能夠制造諸如汽車大梁、壓力容器封頭一類的大型零件；既能夠制造一般尺寸公差等級(jí)和形狀的零件，又能夠制造精密（公差在微米級(jí)）和復(fù)雜形狀的零件。沖壓具有生產(chǎn)率高、加工成本低、材料利用率高、操作簡(jiǎn)單、便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此在汽車、機(jī)械、家用電器、電機(jī)、儀表、航空航天、兵器等生產(chǎn)和發(fā)展具有十分重要的意義。 1.1.1 沖壓在機(jī)械制造中的地位及特點(diǎn) 沖壓既能夠制造尺寸很小的儀表零件，又能夠制造諸如汽車大梁、壓力容器封頭一類的大型

2、零件；既能夠制造一般尺寸公差等級(jí)和形狀的零件，又能夠制造精密（公差在微米級(jí)）和復(fù)雜形狀的零件。占全世界鋼產(chǎn)60%～70%以上的板材、管材及其他型材，其中大部分經(jīng)過(guò)沖壓制成成品。沖壓在汽車、機(jī)械、家用電器、電機(jī)、儀表、航空航天、兵器等制造中，具有十分重要的地位。 沖壓件重量輕、厚度薄、剛度好。它的尺寸公差是由模具保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需再經(jīng)機(jī)械切削即可使用。冷沖壓件的金屬組織與力學(xué)性能優(yōu)于原始坯料，表面光滑美觀。冷沖壓件的公差等級(jí)和表面狀態(tài)優(yōu)于熱沖壓件。大批量的中、小型零件沖壓生產(chǎn)一般是采用復(fù)合?；蚨喙の坏倪B續(xù)模。以現(xiàn)代高速多工位壓力機(jī)為中心，配置帶料開(kāi)卷、矯正、成品

3、收集、輸送以及模具庫(kù)和快速換模裝置，并利用計(jì)算機(jī)程序控制，可組成生產(chǎn)率極高的全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線。采用新型模具材料和各種表面處理技術(shù)，改進(jìn)模具結(jié)構(gòu)，可得到高精度、高壽命的沖壓模具，從而提高沖壓件的質(zhì)量和降低沖壓件的制造成本。 沖壓生產(chǎn)的工藝和設(shè)備正在不斷發(fā)展，除傳統(tǒng)的使用壓力機(jī)和鋼制模具制造沖壓件外，液壓成形以及旋壓成形、超塑成形、爆炸成形、電水成形、電磁成形等各種特種沖壓成形工藝亦迅速發(fā)展，把沖壓的技術(shù)水平提高到了一個(gè)新的高度。特種沖壓成形工藝尤其適合多品種的批量（甚至是數(shù)十件）零件的生產(chǎn)。對(duì)于普通沖壓工藝，可采用簡(jiǎn)易模具、低熔點(diǎn)合金模具、成組模具和沖壓柔性制造系統(tǒng)等，組織

4、多品種的中小批量零件的沖壓加工。 總之，沖壓模具有生產(chǎn)率高、加工成本低、材料利用率高、操作簡(jiǎn)單、便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)。采用沖壓與焊接、膠接等復(fù)合工藝，使零件結(jié)構(gòu)更趨合理，加工更為方便，可以用較簡(jiǎn)單的工藝制造出更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件。 1.1.2 現(xiàn)代沖壓加工發(fā)展趨勢(shì) 制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料，正逐步被各種復(fù)合材料或高分子材料替代。 在模具設(shè)計(jì)與制造中，開(kāi)發(fā)并應(yīng)用CAD/CAM系統(tǒng)，發(fā)展高、新制造技術(shù)和模具、裝置等，以適應(yīng)沖壓產(chǎn)品的更新?lián)Q代和各種生產(chǎn)批量的要求。 推廣應(yīng)用數(shù)控沖壓等設(shè)備，進(jìn)行機(jī)械化與自動(dòng)化的流水線沖壓生產(chǎn)。 某些傳統(tǒng)的

5、沖壓加工方法將被液壓成形、旋壓成形、爆炸成形等新穎的技術(shù)所取代，產(chǎn)品的沖壓加工趨于更合理、更經(jīng)濟(jì) 沖模的核心部分是工作零件，即凸模和凹模。其形狀和尺寸是由沖壓工序的性質(zhì)決定的。沖裁沖孔落料模的凸、凹模之間間隙很校，并做成鋒利的刃口，以便形成強(qiáng)大的剪切力進(jìn)行剪切，使坯件與板料分離 在現(xiàn)代化的機(jī)加工過(guò)程中，消耗于送料的時(shí)間損失是組成零件單件加工時(shí)間的一部分，它屬于輔助時(shí)間。要想提高生產(chǎn)率，減少生產(chǎn)中的輔助時(shí)間將是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。而要想減少輔助時(shí)間，就必須提高生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)就是為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)中送料工序自動(dòng)化而設(shè)計(jì)的一種專用機(jī)構(gòu)。 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)可將沖壓料或沖壓件經(jīng)過(guò)定向機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)

6、定向排列，然后順序地送到機(jī)床或工作地點(diǎn)。這在自動(dòng)化成批大量的生產(chǎn)中顯然是實(shí)用的，不但可把操作人員從重復(fù)而繁重的勞動(dòng)中解脫出來(lái)，而且對(duì)保證安全生產(chǎn)也是一種行之有效的方法。目前，國(guó)內(nèi)擁有大量的沖壓機(jī)床，如果能把它們改造成半自動(dòng)或自動(dòng)機(jī)床，將會(huì)充分發(fā)揮機(jī)床的潛在力量，這是一個(gè)具有重大意義的事情，而在機(jī)床上安裝自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)，這將大大提高沖壓的生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)沖壓的完全自動(dòng)化。 1.2 參考文獻(xiàn)綜述 沖壓工藝大致可分為分離工序和成形工序（又分彎曲、拉深、成形）兩大類。分離工序是在沖壓過(guò)程中使沖壓件與坯料沿一定的輪廓線相互分離，同時(shí)沖壓件分離斷面的質(zhì)量也要滿足一定的要求；成形工序是使沖壓坯料在不破壞的條

7、件下發(fā)生塑性變形，并轉(zhuǎn)化成所要求的成品形狀，同時(shí)也應(yīng)滿足尺寸公差等方面的要求。 按照沖壓時(shí)的溫度情況有冷沖壓和熱沖壓兩種方式。這取決于材料的強(qiáng)度、塑性、厚度、變形程度以及設(shè)備能力等，同時(shí)應(yīng)考慮材料的原始熱處理狀態(tài)和最終使用條件。 1.冷沖壓 金屬在常溫下的加工，一般適用于厚度小于4mm的坯料。優(yōu)點(diǎn)為不需加熱、無(wú)氧化皮，表面質(zhì)量好，操作方便，費(fèi)用較低。缺點(diǎn)是有加工硬化現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)使金屬失去進(jìn)一步變形能力。冷沖壓要求坯料的厚度均勻且波動(dòng)范圍小，表面光潔、無(wú)斑、無(wú)劃傷等。 2.熱沖壓 將金屬加熱到一定的溫度范圍的沖壓加工方法。優(yōu)點(diǎn)為可消除內(nèi)應(yīng)力，避免加工硬化，增加材

8、料的塑性，降低變形抗力，減少設(shè)備的動(dòng)力消耗。 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)代沖壓加工的發(fā)展趨勢(shì)有以下五點(diǎn)： （1）深入研究沖壓變形的基本規(guī)律、各種沖壓工藝的變形理論、失穩(wěn)理論與極限變形程度等；應(yīng)用有限元、邊界元等技術(shù)，對(duì)沖壓過(guò)程進(jìn)行數(shù)字模擬分析，以預(yù)測(cè)某一工藝過(guò)程中坯料對(duì)沖壓的適應(yīng)性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，從而優(yōu)化沖壓工藝方案，使塑性變形理論逐步起到對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的直接指導(dǎo)作用。 （2）制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料，正逐步被高強(qiáng)鋼板、涂敷鍍層鋼板、塑料夾層鋼板和其他復(fù)合材料或高分子材料替代。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，加強(qiáng)研究各種新材料的沖壓成形性能，不斷發(fā)展和改善沖壓成形技術(shù)

9、。 （3）在模具設(shè)計(jì)與制造中，開(kāi)發(fā)并應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)（CAD/CAM），發(fā)展高精度、高壽命模具和簡(jiǎn)易模具（軟模、低熔點(diǎn)金模具等）制造技術(shù)以及通用組合模具、成組模具、快速換模裝置等，以適應(yīng)沖壓產(chǎn)品的更新?lián)Q代和各種生產(chǎn)批量的要求。 （4）推廣應(yīng)用數(shù)控沖壓設(shè)備、沖壓柔性加工系統(tǒng)（FMS）、多工位高速自動(dòng)沖壓機(jī)以及智能機(jī)器人送料取件，進(jìn)行機(jī)械化與自動(dòng)化的流水線沖壓生產(chǎn)。 （5）精沖與半精沖、液壓成形、旋壓成形、爆炸成形、電水成形、電磁成形、超塑成形等技術(shù)得到不斷發(fā)展和應(yīng)用，某些傳統(tǒng)的沖壓加工方法將被它們所取代，產(chǎn)品的沖壓加工趨于更合理、更經(jīng)濟(jì)。 隨著

10、近代工業(yè)的發(fā)展，以沖模為中心的電子計(jì)算機(jī)控制全自動(dòng)沖壓加工系統(tǒng)的研制十分必要?，F(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了全自動(dòng)沖壓加工生產(chǎn)線、沖壓加工中心、全自動(dòng)落料沖床、自己備有薄板上料和卸料的電子計(jì)算機(jī)數(shù)控轉(zhuǎn)塔式?jīng)_床以及其他自動(dòng)沖壓系統(tǒng)。這種系統(tǒng)必須配備相應(yīng)的高質(zhì)量、高效率的沖模。 自動(dòng)模中的送料、出件等裝置主要由模具本身的運(yùn)動(dòng)部分來(lái)驅(qū)動(dòng)（一般是上模）。還可以由壓力機(jī)的曲軸或滑塊來(lái)驅(qū)動(dòng)，也可以由單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)裝置（如機(jī)械、液壓、氣壓等）來(lái)驅(qū)動(dòng)。 自動(dòng)模的送料、卸件、出件的動(dòng)作最大特點(diǎn)是周期性間歇地與沖壓工藝協(xié)調(diào)進(jìn)行。實(shí)現(xiàn)周期性動(dòng)作的機(jī)構(gòu)有棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、定向離合器、平面連桿機(jī)構(gòu)等。自動(dòng)模的自動(dòng)化裝置就是

11、自動(dòng)模的驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)周期性動(dòng)作機(jī)構(gòu)使自動(dòng)化裝置的工作零件產(chǎn)生周期性工作，這就是自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要完成沖床上自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 2 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì) 自動(dòng)送料裝置按送進(jìn)材料的形式分為送料裝置與上件裝置兩類。本設(shè)計(jì)屬于送料裝置。常見(jiàn)送料機(jī)構(gòu)形式有以下五種： ① 鉤式送料機(jī)構(gòu); ② 凸輪鉗式送料機(jī)構(gòu); ③ 杠桿送料機(jī)構(gòu); ④ 夾持送料機(jī)構(gòu)； ⑤ 輥軸送料機(jī)構(gòu)。 由于本設(shè)計(jì)所用的毛坯件厚度比較薄，不在前三種送料方案所適用的材料厚度范圍內(nèi)，第四種和第五種方案適用。將第四種與第五種方案進(jìn)行比較，發(fā)

12、現(xiàn)前者需要采用斜楔帶動(dòng)加料爪和滑板運(yùn)動(dòng)，在送料過(guò)程中振動(dòng)會(huì)比較大，從而影響到送料精度；而后者是使用輥軸送料，過(guò)程更為平穩(wěn)，因而，送料精度也較有保障。綜合考慮各種因素以后，決定采用雙輥送料機(jī)構(gòu)，如圖 、 1-偏心輪 2-上模 3-下模 4-萬(wàn)向聯(lián)結(jié)節(jié) 5-曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 6-上輥 7-離合器 8-支撐 9-下輥 輥軸式送料機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式采用壓力機(jī)曲軸驅(qū)動(dòng)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 送進(jìn)步距的大小按下式計(jì)算： （2.1）

13、 當(dāng)步距S一定時(shí)，可以協(xié)調(diào)主動(dòng)輥直徑d1和轉(zhuǎn)角α，以滿足送進(jìn)步距的需要。 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與輥軸的連接采用定向離合器。根據(jù)材料的送進(jìn)速度要求，選用合適的定向離合器。 輥軸的直徑與送進(jìn)速度和S轉(zhuǎn)角α有關(guān)，主動(dòng)輥的直徑為 （2.2） 從動(dòng)輥的設(shè)計(jì)可以放松一些，不過(guò)上、下輥應(yīng)有相同的圓周速度。主、從輥之間的傳動(dòng)一般采用一對(duì)齒輪。所以要求 （2.3） 抬輥裝置的作用有兩種。一種是在開(kāi)始裝料時(shí)臨時(shí)抬輥，使

14、上、下輥間有一間隙，以便材料通過(guò)。另一種抬輥動(dòng)作是在每次送進(jìn)結(jié)束后，沖壓工作前，使材料處于自由狀態(tài)，以便導(dǎo)正。第一種抬輥動(dòng)作采用手動(dòng)，設(shè)計(jì)一個(gè)手柄；第二種抬輥動(dòng)作采用杠桿式抬輥裝置，通過(guò)螺桿推動(dòng)杠桿而實(shí)現(xiàn)抬輥。 工作過(guò)程如下：在送料之前，要先用手柄抬起4，以便在上下輥軸之間形成空隙，將薄板料從間隙穿過(guò)，然后按下手柄壓緊入料。當(dāng)2回程時(shí)，通過(guò)5中的搖桿帶動(dòng)9順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)8（主動(dòng)輥）和4（從動(dòng)輥）同時(shí)旋轉(zhuǎn)完成送料工作。當(dāng)2下行時(shí)，因?yàn)?的緣故，輥軸停止不動(dòng)，接著就是完成沖壓的工序了。當(dāng)1再次回程，又重復(fù)上述動(dòng)作，照此循環(huán)動(dòng)作，達(dá)到間歇送料的目的。 3. 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.1

15、 零件分析及模具的結(jié)構(gòu)形式 沖壓成品為條形元件，材料為不銹鋼，如圖3-1所示。因?yàn)榱慵从袠?biāo)注公差，查手冊(cè)，按IT10精度，標(biāo)準(zhǔn)公差帶為160μm。 圖 3-1 沖壓成品圖 零件屬于大批生產(chǎn)，工藝性較好?？紤]節(jié)省材料，排樣圖如下： 圖3-2 排樣圖 本模具結(jié)構(gòu)圖如下： 圖3-3 模具結(jié)構(gòu)圖 3.2 輥軸送料機(jī)構(gòu)的原理、結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程 輥軸送料機(jī)構(gòu)的原理、結(jié)構(gòu)、工作過(guò)程在第2章已有簡(jiǎn)述，下面進(jìn)行更為詳細(xì)的闡述。 輥軸自動(dòng)送料裝置是通過(guò)一對(duì)輥軸定向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)而進(jìn)行間歇送料的。按輥軸安裝的方式有立輥和臥輥，其中，臥輥使用較多，它分為單邊和雙邊兩種。本設(shè)計(jì)采用單邊臥輥式輥軸自動(dòng)

16、送料裝置。 送料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)極限位置與一般位置的圖解大致如圖3-4所示: 圖 3-4 送進(jìn)步距與輥軸直徑及其轉(zhuǎn)角的關(guān)系 輥軸送料裝置與其他送料裝置一樣，必須保證沖壓工作與送料動(dòng)作有節(jié)奏的配合。當(dāng)沖壓工作行程開(kāi)始時(shí)，送料裝置應(yīng)已完成送料工作，料停在沖壓區(qū)等待沖壓。沖壓工作完成后，上?；氐揭欢ǜ叨?，即上、下模工作零件脫離時(shí)才能送料。沖壓與送料過(guò)程時(shí)間上的配合關(guān)系可由工作周期圖來(lái)表示，如圖3-5所示。 圖 3-5 送料周期圖 由圖看出，抬輥的開(kāi)始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)對(duì)稱于滑塊的下止點(diǎn)，而抬輥的開(kāi)始點(diǎn)稍大于壓力機(jī)的公稱壓力角，但不宜過(guò)早抬輥，以免引起板料位移而產(chǎn)生廢品

17、。 輥軸送料機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖如圖3-6所示： 圖3-6 輥軸送料機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖 需要說(shuō)明的是，自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)與壓力機(jī)之間所用的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，桿的長(zhǎng)度均為可調(diào)，另外曲柄聯(lián)接處有偏心調(diào)劑盤(pán)可調(diào)偏心距。桿的聯(lián)接處用萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接。 3.3 結(jié)構(gòu)特性 一、輥?zhàn)? 輥?zhàn)邮禽佪S送料機(jī)構(gòu)的主要工作零件。在送料過(guò)程中，輥?zhàn)又苯优c坯料接觸，其表面應(yīng)具有較高的耐磨性和良好的幾何形狀及尺寸精度。 由于輥?zhàn)影霃捷^大，故采用空心的結(jié)構(gòu)形式，上輥采用與齒輪結(jié)合在一起的方式，如圖3-7所示： 圖3-7 下輥與齒輪分開(kāi)設(shè)計(jì)，如圖3-8所示： 圖3-8 二、

18、 壓緊裝置 輥式送料借助于輥?zhàn)雍团髁现g的摩擦力實(shí)現(xiàn)，為了防止在送料過(guò)程中輥?zhàn)优c坯料之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，影響送料精度，應(yīng)設(shè)置壓緊裝置對(duì)輥軸施加適當(dāng)?shù)膲毫?，以產(chǎn)生必要的摩擦力。 可采用的壓緊裝置有螺旋彈簧式、板簧式、和彈簧杠桿式，本設(shè)計(jì)采用板簧式壓緊裝置，原理如圖3-9所示。 圖3-9 板簧式壓緊裝置原理圖 本送料裝置中的壓緊裝置采用兩個(gè)彈簧間接壓緊的形式，且彈簧所提供的壓緊力可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)彈簧上面的螺母，從而達(dá)到調(diào)節(jié)彈簧壓緊力的效果。 三、 抬輥裝置 抬輥裝置的作用是將上輥向上稍稍抬起，使坯料松開(kāi)。送料裝置在使用過(guò)程中需要兩種抬輥動(dòng)作：一種是開(kāi)始裝料時(shí)臨時(shí)抬輥，使上、下輥

19、間有一間隙，以便材料通過(guò)；第二種抬輥動(dòng)作是在每次送進(jìn)結(jié)束后，沖壓工作前，使材料處于自由狀態(tài)，以便導(dǎo)正。參考有關(guān)資料，常見(jiàn)的抬輥裝置有五種：撞桿式、氣動(dòng)式、偏心式、斜楔式和凸輪式。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)第一種抬輥動(dòng)作采用手動(dòng)，在抬輥機(jī)構(gòu)上加一個(gè)手柄，達(dá)到抬輥的目的；對(duì)第二種抬輥動(dòng)作采用撞桿式抬輥裝置實(shí)現(xiàn)，撞桿后利用杠桿原理使上輥抬高。原理如圖3-10所示: 圖3-10 另外，為了實(shí)現(xiàn)第一種抬輥動(dòng)作，送料機(jī)構(gòu)中特別加了一個(gè)手柄，使它與撞桿式抬輥裝置連在一起，利用杠桿原理實(shí)現(xiàn)抬輥。手柄如圖3-11： 圖 3-11 四、 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 本設(shè)

20、計(jì)采用的驅(qū)動(dòng)方式為壓力機(jī)曲軸驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用曲柄搖桿傳動(dòng)。其他常用的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有拉桿杠桿傳動(dòng)、斜楔傳動(dòng)、齒輪齒條傳動(dòng)、螺旋齒輪傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)及氣動(dòng)液壓傳動(dòng)。 五、驅(qū)動(dòng)功率 六、送料進(jìn)距調(diào)節(jié)裝置 前面已經(jīng)提到過(guò)，自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)與壓力機(jī)之間所用的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，桿的長(zhǎng)度均為可調(diào)，另外曲柄聯(lián)接處有偏心調(diào)劑盤(pán)可調(diào)偏心距。偏心距e與輥?zhàn)愚D(zhuǎn)角α的關(guān)系如下： （3.2） 六、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 輥式送料機(jī)構(gòu)由壓力機(jī)的曲軸驅(qū)動(dòng)，間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)在二者之間，起作用是將曲軸的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為送料輥的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)采用超越離合器來(lái)實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)，與下輥即主動(dòng)輥聯(lián)接。其它常用的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)有棘輪機(jī)構(gòu)和蝸桿凸輪機(jī)

21、構(gòu)等。 七、其它 軸承、緊固零件等其他零件，均按手冊(cè)選取標(biāo)準(zhǔn)件，詳見(jiàn)裝配圖。 本設(shè)計(jì)的送料機(jī)構(gòu)中設(shè)計(jì)了一個(gè)托物架，以便支撐毛胚材料。 需要說(shuō)明的是，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)所選用的壓力計(jì)滑塊行程次數(shù)為45次/min，為低速?zèng)_壓，所以不采用制動(dòng)裝置。但是在高速送料的情況下，由于輥?zhàn)?、材料、傳?dòng)系統(tǒng)的慣性，會(huì)使材料在送料行程終點(diǎn)處的定位精度受到很大影響，故應(yīng)在輥軸端部裝設(shè)制動(dòng)器。制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式以閘瓦式應(yīng)用較為普遍，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易加工裝配。缺點(diǎn)是長(zhǎng)期處于制動(dòng)狀態(tài)，摩擦損失較大。常用的摩擦材料有石棉或鑄鐵。其他的制動(dòng)器有帶式和氣動(dòng)式。 另外，本送料機(jī)構(gòu)上還加了一個(gè)拖物架，起支撐材料的作用，便于輥軸自動(dòng)

22、送料，其結(jié)構(gòu)如下圖3-12： 圖 3-12 3.4 離合器的選用 自動(dòng)送料裝置中使用的定向離合器有普通定向離合器和異形滾子定向離合器。普通定向離合器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理是，當(dāng)外輪向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于摩擦力的作用使?jié)L柱楔緊，從而驅(qū)動(dòng)星輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，而星輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)送料裝置的工作零件轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)外輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)滾柱克服彈簧力而滾到楔形空間的寬敞處，離合器處于分離狀態(tài)，星輪停止不動(dòng)。外輪的反復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)是由搖桿來(lái)帶動(dòng)的。 異形滾子定向離合器在其內(nèi)、外輪之間的圓環(huán)內(nèi)裝有數(shù)量較多的異形滾子，而且滾子的方向是一致的。由于滾子的a-a方向尺寸大于b-b方向尺寸，因而當(dāng)外輪反時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾子的a-a方

23、向與內(nèi)、外輪接觸，此時(shí)起偶合作用，帶動(dòng)內(nèi)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)外輪順時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則不起偶合作用，內(nèi)輪不動(dòng)。這種離合器由于滾子多，滾子圓弧半徑較大，所以與內(nèi)、外輪的接觸應(yīng)力小，磨損小，壽命長(zhǎng)。當(dāng)傳遞同樣的扭轉(zhuǎn)時(shí)，徑向尺寸比普通定向離合器小。由于體積小，運(yùn)動(dòng)慣性小，送進(jìn)步距精度高。 本設(shè)計(jì)選用滾柱式內(nèi)星輪無(wú)撥爪單向超越離合器，以下簡(jiǎn)稱為超越離合器。 超越離合器常用于驅(qū)動(dòng)輥軸送料機(jī)構(gòu)的輥軸，是之產(chǎn)生間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，以達(dá)到按一定規(guī)律自動(dòng)送料的目的。一般，它允許的壓力機(jī)滑塊行程數(shù)小于200次/min，送料速度小于30m/min。本設(shè)計(jì)送料速度v=6.4m/min，滿足要求。 離合器結(jié)構(gòu)如圖3-13：

24、圖3-13 離合器結(jié)構(gòu)圖 3.5 齒輪的設(shè)計(jì)及校核 本設(shè)計(jì)中的自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)中有一對(duì)齒輪傳動(dòng)，起上、下輥之間傳動(dòng)的作用。由于上、下輥之間僅僅只有一對(duì)齒輪直接傳動(dòng)，材料的厚度變化會(huì)引起齒隙的增大。這就會(huì)影響送進(jìn)步距精度。但本設(shè)計(jì)所用的材料厚度較薄，其所引起的誤差較小，故仍采用一對(duì)齒輪直接傳動(dòng)。 因傳動(dòng)尺寸無(wú)嚴(yán)格限制，批量較小，故小齒輪用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB~286HB，平均取為260HB，大齒輪用45剛，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB~286HB，平均取為240HB。具體計(jì)算步驟如下： 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 1. 初步設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)矩 由前面計(jì)算結(jié)果可知 =

25、33200 N.mm 模數(shù)m 取m=4 m=4 mm 齒數(shù) 初取齒數(shù) 分度圓直徑d 中心距a a a=160mm 齒寬b 取b=50mm 取b=60mm 轉(zhuǎn)數(shù) 接觸疲勞極限 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中圖12.17c 2. 校核計(jì)算 圓周速度v

26、 精度等級(jí) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中表12.6 選8級(jí)精度 使用數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中表12.9 動(dòng)載系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中圖12.9 齒間載荷分配系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中表12.10，先求 由此得 齒向載荷分布系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中表12.11

27、 載荷系數(shù)K K= =1.75 彈性系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中表12.12 節(jié)圓區(qū)域系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中圖12.16 接觸最小安全系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中表12.14 工作時(shí)間t 一年取300個(gè)工作日，設(shè)計(jì)工作壽命為十年， 每天工作八小時(shí)。=24000h 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中表12.15，估計(jì)10

28、， 則指數(shù)m=8.78 =60 原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確 接觸壽命系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中圖12.18 許用接觸應(yīng)力 驗(yàn)算 計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整。否則，尺寸調(diào)整后還應(yīng)再進(jìn)行驗(yàn)算。 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 重合度系數(shù)

29、 齒間載荷分配系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中表12.10， 齒向載荷分布系數(shù) b/h=50/(4 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中圖12.14 載荷系數(shù)K K=3.68 齒形系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中圖12.21 應(yīng)力修正系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中圖12.22

30、 彎曲疲勞極限 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中圖12.23c 彎曲最小安全系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中表12.14 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中表12.15，估計(jì)3 則指數(shù)m=49.91 =60 原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確

31、 彎曲壽命系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中圖12.24 尺寸系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中圖12.25 許用彎曲應(yīng)力 驗(yàn)算 = 傳動(dòng)無(wú)嚴(yán)重過(guò)載，故不作靜強(qiáng)度校核

32、 設(shè)計(jì)的齒輪如下圖3-14： 圖 3-14 3.6 軸的設(shè)計(jì)及校核 送料機(jī)構(gòu)中一共使用了3根軸，其中有兩根軸是主要的軸，分別是上、下輥軸。在這兩根軸中，其中下輥軸上的零件較多，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，故需要進(jìn)行嚴(yán)格的校核。上軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只起固定輥軸，提供轉(zhuǎn)動(dòng)中心的作用，故不作校核?，F(xiàn)對(duì)下輥軸進(jìn)行校核計(jì)算，如下： 軸的材料無(wú)特殊要求，故選用45鋼調(diào)質(zhì)，。軸的計(jì)算步驟如下： 設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)如圖3-15： 圖 3-15 計(jì)算齒輪受力 軸的受力圖 轉(zhuǎn)矩 由上面計(jì)算可知 圓周力

33、 徑向力 計(jì)算支撐反力 水平面反力 彎矩圖 a) 水平面 垂直面反力 b)垂直面 c)合成彎矩圖 許用應(yīng)力 許用應(yīng)力值 用插入法由表16.3查得：

34、 應(yīng)力校正系數(shù) 轉(zhuǎn)矩圖 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 合成彎矩圖 校核軸徑 軸徑 經(jīng)校核，軸無(wú)嚴(yán)重過(guò)載，且各危險(xiǎn)截面都能達(dá)到要求，故下輥軸合格。 3.7 軸承的設(shè)計(jì)和校核 本設(shè)計(jì)中的送料裝置中一共使用兩對(duì)軸承，其中上輥軸使用的軸承所承受的軸承應(yīng)力比較小，故不做校核，現(xiàn)對(duì)下滾

35、軸的軸承進(jìn)行校核。 軸承選用6008型深溝球軸承，軸承數(shù)據(jù)如下： 軸承型號(hào) d（mm） D(mm) Cr（N） （N） 6008 40 68 13200 9420 軸承1的校核 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 軸承1的徑向載荷 軸承轉(zhuǎn)速 由以上可知， 軸向載荷 由以上計(jì)算可知，=0 N =0 N =0/9420 =0 e 查表18.7 e=0.16 =0/844 0

36、 = =24000h 計(jì)算額定動(dòng)載荷 基本額定動(dòng)載荷 由上表可知 =13200N 由于<，故選用6008型深溝球軸承可以滿足軸承壽命的要求。 軸承2的校核 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 軸承2的徑向載荷 軸承轉(zhuǎn)速 由以上可知， 軸向載荷 由以上計(jì)算可知，=0N =0N =0/9420 =0 e 查表18.7 e=0.16 =0/952 0

37、000h 計(jì)算額定動(dòng)載荷 基本額定動(dòng)載荷 由上表可知 =13200N 由于<，故選用6008型深溝球軸承可以滿足 軸承壽命的要求。 3.8 鍵的設(shè)計(jì)和校核 本送料機(jī)構(gòu)中使用了3個(gè)平鍵聯(lián)結(jié)和1個(gè)斜鍵，其中斜鍵起連接撞柄的作用，可以不做校核。 現(xiàn)對(duì)其他3個(gè)平鍵進(jìn)行校核。 平鍵1的校核 平鍵1傳遞的轉(zhuǎn)距為70，軸徑26mm。查表可得鍵的截面尺寸為：寬b=8mm，高h(yuǎn)=7mm，選鍵長(zhǎng)為22mm。 鍵的接觸長(zhǎng)度=l-b=22-8=14mm。由表7.1取許用擠壓應(yīng)力，由式7.1得聯(lián)結(jié)所能傳遞的轉(zhuǎn)矩 故平鍵1的擠壓強(qiáng)度是足夠的，設(shè)計(jì)的鍵滿足要求。 平鍵2的校核 平鍵2

38、傳遞的轉(zhuǎn)距為33.2，軸徑48mm。查表可得鍵的截面尺寸為：寬b=14mm，高h(yuǎn)=9mm，選鍵長(zhǎng)為45mm。 鍵的接觸長(zhǎng)度=l-b=45-14=31mm。由表7.1取許用擠壓應(yīng)力，由式7.1得聯(lián)結(jié)所能傳遞的轉(zhuǎn)矩 故平鍵2的擠壓強(qiáng)度是足夠的，設(shè)計(jì)的鍵滿足要求。 平鍵3的校核 平鍵3傳遞的轉(zhuǎn)距為36.8，軸徑40mm。查表可得鍵的截面尺寸為：寬b=12mm，高h(yuǎn)=8mm，選鍵長(zhǎng)為45mm。 鍵的接觸長(zhǎng)度=l-b=45-12=33mm。由表7.1取許用擠壓應(yīng)力，由式7.1得聯(lián)結(jié)所能傳遞的轉(zhuǎn)矩 故平鍵3的擠壓強(qiáng)度是足夠的，設(shè)計(jì)的鍵滿足 4 潤(rùn)滑與密封 4.1 潤(rùn)滑

39、 本設(shè)計(jì)中的齒輪采用脂潤(rùn)滑，每隔10個(gè)工作日手工加一次脂，從而經(jīng)常保持齒面的清潔。潤(rùn)滑脂采用鈣基潤(rùn)滑脂中的2號(hào)，它具有抗水性好等優(yōu)點(diǎn)，環(huán)境適用性強(qiáng)。 軸承潤(rùn)滑采用黃油潤(rùn)滑，每隔8個(gè)工作日用手工機(jī)槍加一次油，保持軸承良好的工作特性。 4.2 密封 本設(shè)計(jì)中的密封主要是軸承的密封，主要使用氈圈密封的形式密封，防止灰塵進(jìn)入軸承內(nèi)部，使軸承保持清潔。 氈圈密封因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜而廣泛使用在軸承密封領(lǐng)域內(nèi)，其密封效果是靠矩形氈圈安裝于梯形槽所產(chǎn)生的徑向壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 4.3 安全 在使用模具時(shí)，應(yīng)保證人身安全問(wèn)題。應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （1） 盡量避免操作者的手部或身體的其他部位伸入模具

40、的危險(xiǎn)區(qū)。 （2） 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)明確指示該模具的危險(xiǎn)部位，并解決好防護(hù)措施。 （3） 保證模具的零件及附件不因設(shè)計(jì)原因而損壞。其主要的零件應(yīng)有必要的強(qiáng)度和剛度，防止在使用時(shí)斷裂和變形。 （4） 防止操作者的手部伸觸到模具的可動(dòng)部位，以免受到夾擊和彈傷。 （5） 不應(yīng)要求操作者做過(guò)多、過(guò)難的動(dòng)作，不應(yīng)要求操作者的腳步有過(guò)大的移動(dòng)，以免身體失去平衡，出現(xiàn)失誤。 參考文獻(xiàn) [1] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002年 [2] 賈莉莉.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì).北京：人民郵電出版社，2008年 [3] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鍛壓學(xué)會(huì).鍛壓手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出

41、版社，1993年 [4] 濮良貴、 紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，2005年 [5] 黃繼昌等.實(shí)用機(jī)械機(jī)構(gòu)圖冊(cè).北京：人民郵電出版社，1996年 [6] 廖念釗等.互換性與技術(shù)測(cè)量.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2001年 [7] 孫恒等.機(jī)械原理.北京：高等教育出版社，2005年 [8] 王昆等.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，1995年 [9] 楊玉英.工程制圖.北京：紡織工業(yè)出版社，1997年 結(jié)束語(yǔ) 這個(gè)設(shè)計(jì)的說(shuō)明書(shū)到此就告結(jié)束了。在設(shè)計(jì)之前以及之中，在思路發(fā)生偏差之時(shí)，在遇到的問(wèn)題和瓶頸之時(shí)，師長(zhǎng)和同學(xué)們給予相當(dāng)多的啟發(fā)和幫助。 經(jīng)過(guò)為期三個(gè)月

42、的實(shí)習(xí)和論文設(shè)計(jì)，使三年來(lái)所學(xué)的機(jī)械專業(yè)知識(shí)在實(shí)踐中加深了認(rèn)識(shí)，并且這也相當(dāng)于在畢業(yè)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次全面性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此，它在我三年生活中占有重要的地位。 通過(guò)本畢業(yè)論文計(jì)，鞏固了我在校所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，鍛煉了我的自學(xué)能力，研究能力以及各種綜合能力，進(jìn)一步理解并運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，擴(kuò)大了我的知識(shí)面，加強(qiáng)我的多學(xué)科理論知識(shí)與技能綜合能力的訓(xùn)練，培養(yǎng)我的創(chuàng)新意識(shí)，創(chuàng)新能力和獲取新知識(shí)能力。就我個(gè)人而言，我希能通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)自已未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，希望在設(shè)計(jì)中能鍛煉自已分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為自已今后的實(shí)現(xiàn)人生目標(biāo)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 通過(guò)本次論文設(shè)計(jì)，我感到了自己知識(shí)面的狹窄，由于自己的專業(yè)知識(shí)水平和能力所限，設(shè)計(jì)仍有許多不足之處，期望各位老師給予批評(píng)指正。 33