2405沖壓機(jī)構(gòu)及傳動系統(tǒng)設(shè)計

1、1引言1.1沖壓機(jī)床沖壓是利用壓力機(jī)和沖模對材料施加壓力，使其分離或產(chǎn)生塑性變形，以獲得一 定形狀和尺寸大小制品的一種少無切削加工工藝。這種加工方法通常在常溫下進(jìn)行， 主要用于金屬板料成型加工，故乂稱為冷沖壓。沖床是制造工業(yè)廣泛采用的沖壓設(shè)備，是生產(chǎn)薄壁零件或一些沖壓零件的主體設(shè) 備1。1.1.1沖壓機(jī)床的結(jié)構(gòu)(1) 沖壓機(jī)構(gòu)組成沖壓機(jī)構(gòu)由機(jī)床本體、傳動系統(tǒng)、動力源、控制系統(tǒng)等組成。其中傳動系統(tǒng)乂由 伺服電機(jī)、減速機(jī)、齒輪傳動、曲軸傳動、連桿。伺服電機(jī)是在伺服系統(tǒng)屮控制機(jī) 械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)，是一種補助馬達(dá)間接變速裝置，其作用是可使控制速度，位 置精度非常準(zhǔn)確。將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動

2、控制對象。減速機(jī)是一種 動力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機(jī)的冋轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)， 并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。齒輪傳動是利用兩齒輪的輪齒和互嚙合傳遞動力和運動 的機(jī)械傳動。按齒輪軸線的相對位置分平行軸圓柱齒輪傳動、相交軸圓錐齒輪傳 動和交錯軸螺旋齒輪傳動。再宥結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、壽命長等特點。曲軸是引擎 的主要旋轉(zhuǎn)機(jī)件，裝上連桿后，可承接連桿的上下(往復(fù))運動變成循環(huán)(旋轉(zhuǎn)) 運動。是發(fā)動機(jī)上的一個重要的機(jī)件，其材料是由碳素結(jié)構(gòu)鋼或球墨鑄鐵制成的 連桿機(jī)構(gòu)中兩端分別與主動和從動構(gòu)件鉸接以傳遞運動和力的桿件。.(2) 送料機(jī)構(gòu)的組成及特點送料機(jī)構(gòu)是由擺動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)與搖桿滑塊機(jī)構(gòu)$聯(lián)

3、而成，設(shè)計時，應(yīng)先 確定搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的尺寸，然后再設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)。送料機(jī)構(gòu)要求作間歇送進(jìn)，比較簡 單。1.1.2沖壓機(jī)構(gòu)工作原理沖壓機(jī)構(gòu)及其相配合的送料機(jī)構(gòu).上模先以比較大的速度接近坯料,然后以近似 勻速進(jìn)行拉延成形工作，以u，上模繼續(xù)卜*行將成品快速推出型腔，最盾快速返回.上 模退出下模以后,送料機(jī)構(gòu)從側(cè)面將坯料送至待加工位置，完成一個工作循環(huán)4。1.1.3工藝過程(1) 利用成形板料自動輸送機(jī)構(gòu)或機(jī)械手自動上料，上料到位后，輸送機(jī)構(gòu)迅速 返回原位，停歇等待下一循環(huán)。(2) 沖頭往下作直線運動，對坯料沖壓成形。(3) 沖頭(上模)繼續(xù)1行將成品推出型腔，進(jìn)行脫模，最后快速直線返回。(4) 將成

4、形脫模后的薄壁零件在輸送帶_ h送出。(5) 上模退出下模后，送料機(jī)構(gòu)從側(cè)面將坯料送至待加工位置，完成一個工作循 環(huán)。1.2沖壓機(jī)床主傳動的分類按主傳動方式，沖床可分為曲柄滑塊式、機(jī)械lnl輪式、肘桿式、液壓式。(1) 曲柄滑塊式：使用曲柄機(jī)構(gòu)的沖床稱為曲柄滑塊式?jīng)_床，大部分的機(jī)械沖床 使用本機(jī)構(gòu)。使用曲柄機(jī)構(gòu)的最多理由是，容易制作、可正確決定行程之i端位置、 及滑塊運動曲線大體上適用于各種加工。因此，這種形式的沖壓適用于沖切、彎曲、 拉仲、熱間鍛造、溫間鍛造、冷間鍛造及其他幾乎所冇的沖床加工。(2) 機(jī)械乃輪式：在滑塊驅(qū)動機(jī)構(gòu)上使用h輪機(jī)構(gòu)之沖床稱為a輪式?jīng)_床。這種 沖床的特征式以制作適當(dāng)?shù)?/p>

5、凸輪形狀，以便容易地得到所要的滑塊運動曲線。但因凸 輪機(jī)構(gòu)之性質(zhì)很難傳達(dá)較大的力量，所以這種沖床能力很小。(3) 肘桿伺服式：在滑塊驅(qū)動上使用肘桿機(jī)構(gòu)稱為肘桿式?jīng)_床。這種沖床其宥在 下死點附近的滑塊速度會變得非常緩慢(和曲柄式?jīng)_床比較)的獨特滑塊運動曲線。而 且也正確的決定行程的下死點位置，因此，這種沖床適合于壓印加工及精整等的壓縮 加工，現(xiàn)在冷問鍛造使用的最多。(4) 液壓式：與上面介紹的機(jī)械式不同，其驅(qū)動力由液壓提供。液壓式?jīng)_床以其 使用液體不同，宥汕壓式?jīng)_床和水壓式?jīng)_床，目前使用油壓式?jīng)_床占多數(shù)，水壓式?jīng)_ 床則多用于人型機(jī)械或特殊機(jī)械。1.3沖床設(shè)備安全防護(hù)在各類機(jī)械設(shè)備傷害事故中，沖壓

6、設(shè)備所造成傷害的比例最大。由沖壓作業(yè)所發(fā) 生的重傷事故，一般要占各種重傷事故總數(shù)的50%左農(nóng)。因此，對于沖壓設(shè)備安全防 護(hù)，必須給予足夠的重視。(1) 沖壓設(shè)備事故的主要原因沖壓設(shè)備多數(shù)以機(jī)械傳動為主，其特點是行程速度 快，每分鐘幾次到數(shù)百次。在h前機(jī)械化、自動化程度還不高的情況t，多數(shù)沖壓作 業(yè)還采用手工操作。操作者在簡單、頻繁、連續(xù)重復(fù)作業(yè)的情況k，容易產(chǎn)生疲勞。 一旦操作失誤，放料不準(zhǔn)，模具移位，都冇可能發(fā)生沖斷手指等傷害事故。(2) 防止沖壓傷害的主要措施：(a) 改革工藝、模具和作業(yè)方式，實現(xiàn)人手模外作業(yè)。對于大批量生產(chǎn)作業(yè)，可 從改革工藝和模具入手，實現(xiàn)機(jī)械化和內(nèi)動化。例如，采用自

7、動化，多工位沖壓機(jī)械 設(shè)備，采用多工劃具與機(jī)械化進(jìn)出產(chǎn)裝置，采用連續(xù)模、復(fù)合模等合并工序措施。所 有這些不僅能保障沖壓作業(yè)的安全，而且能大大提高生產(chǎn)效率，這是沖壓技術(shù)的發(fā)展 方向。小批量、多品種的沖壓生產(chǎn)，當(dāng)前難于實現(xiàn)自動化，妥善的辦法是盡量釆用安 全、勞動強度較小、使用方便的工具。同時，還可改革模具的定位、出件、清理廢料 等工序，使操作更為安全。(b) 改造沖壓設(shè)備，提高生產(chǎn)安全可靠性。目前許多陳舊沖壓設(shè)備的操縱系統(tǒng)、 電器控制系統(tǒng)存在很多不安全因素，若繼續(xù)使用對應(yīng)其進(jìn)行技術(shù)改造。沖壓設(shè)備制造 廠應(yīng)當(dāng)改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計，確保沖壓設(shè)備的安全可靠性。(c) 安裝防護(hù)裝置。由于生產(chǎn)批量小，在既不以實現(xiàn)自

8、動化，乂不能使用安全沖 壓工具的沖壓作業(yè)中，必須安裝安全防護(hù)裝置，以防止由于操作失誤而造成的傷害事 故。各種防護(hù)裝置宥芥cj不同的特點和使用范圍，使用不當(dāng)仍然會發(fā)生傷害事故。因 此，必須弄清各種防護(hù)裝置的作用，以做到正確使用，保證操作安全5。1.4沖壓機(jī)床在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀(1) 國外的發(fā)展情況口前，國外沖壓機(jī)床已經(jīng)開始采用伺服電機(jī)+數(shù)控的方式進(jìn)行控制。在現(xiàn)有伺服 壓力機(jī)產(chǎn)品方面，有小松公司設(shè)計制造的h1f系列復(fù)合型伺服壓力機(jī)，會田公司的 ns1-d系列數(shù)控伺服壓力機(jī)，山田公句的svo-5型與mag-24型伺服壓力機(jī)，綱野公司 的servo link型伺服壓力機(jī)，以及金豐公司的cm1型何服壓力

9、機(jī)。其中ii1f45系列 ac伺服壓力機(jī)是小松公司順應(yīng)市場變化開發(fā)的一種新型沖壓設(shè)備，其最大的特點是取 消y飛輪、離合器和制動器，而由ac伺服電機(jī)直接驅(qū)動曲柄或螺桿帶動滑塊上下往 復(fù)運動，可施加3502000kn的壓力，并且采用高性能cnc系統(tǒng)，滑塊的動作靈活, 可在運行的過程中隨時加減速或停止，且精度很高6_8。(2) w內(nèi)的發(fā)展情況國內(nèi)數(shù)控壓力機(jī)的研制工作起步較晚，水平也較低。上海第二鍛壓機(jī)床廠曾在 1976研制出硬件連接數(shù)控(nc)步?jīng)_壓力機(jī)，其板料進(jìn)給系統(tǒng)由電液脈沖馬達(dá)驅(qū)動。在從鬧外引進(jìn)大量的數(shù)控壓力機(jī)f，岡內(nèi)對其技術(shù)進(jìn)行了消化、吸收及同產(chǎn)化工作，在 科研人員的努力下，國產(chǎn)壓力機(jī)裝備水

10、平也有了一定的提升。如北京機(jī)床研究所與天 津重型機(jī)器廠聯(lián)合生產(chǎn)了國內(nèi)第一臺大型數(shù)控壓力機(jī)，通過伺服閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)y高 精度的位置、壓力控制，并配有人機(jī)界面。浙江鍛壓機(jī)械有限公司也成功研制 jz21k-110型llookn丌式數(shù)控快速返程壓力機(jī)，該機(jī)是以普通的丌式曲柄壓力機(jī)為基 型，在傳動系統(tǒng)中增設(shè)多連桿機(jī)構(gòu)，在控制系統(tǒng)中增加數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計而成。該機(jī)在結(jié) 構(gòu)、性能、操縱控制等方面均處于同類壓力機(jī)領(lǐng)先水平。其主要技術(shù)特點冇：(a) 應(yīng)用曲柄多連桿機(jī)構(gòu)，使滑塊運行速度更適宜板料沖壓要求。該機(jī)滑塊能快 速接近公稱力行程區(qū)，沖制完成后乂可快速返冋上死點?？擅麈たs短滑塊空程時問， 提高生產(chǎn)率。而且，在公稱力

11、行程范圍|，該機(jī)滑塊運行速度明顯減慢且近似勻速， 使上模與工件接觸f的沖擊減少，沖裁噪聲明顯降低，模具使用壽命延長。當(dāng)滑塊運 行至下死點附近范圍時，可在一定時間pj保壓，從而提高拉深制件質(zhì)量。(b) 采用了美國helm公司的數(shù)控系統(tǒng)，使主機(jī)具有以下功能：菜單式顯示和設(shè)定 壓力機(jī)工作狀態(tài)；實時顯示曲軸轉(zhuǎn)動角度、滑塊運行速度與沖壓力；沖壓速度實現(xiàn)數(shù) 字化設(shè)定；顯示并控制制件計數(shù)；可在線編程電了凸輪；高速模具保護(hù)接口；具有光 線式安全保護(hù)裝置；中英文0動顯示故障原因并提示診斷方法；可設(shè)定各類安全密碼; 口j*配置裝模高度傳感器，實現(xiàn)裝模高度閉環(huán)控制；可配置送料伺服系統(tǒng)6。1.5論文主要研究內(nèi)容及手段

12、針對課題中出現(xiàn)的幾個悶題，將在接下來的時間里通過以下途徑來解決。(1) 查閱相關(guān)書籍資料，了解關(guān)于沖床沖壓技術(shù)及傳動系統(tǒng)的傳動系統(tǒng)。(2) 沖床傳動結(jié)構(gòu)總體設(shè)計，根據(jù)所給定的參數(shù)，查閱有關(guān)方面書籍資料，設(shè)計總 體的傳動結(jié)構(gòu)。(3) 使用三維造型軟件將所設(shè)計的結(jié)構(gòu)模型繪制出來。2曲柄壓力機(jī)曲柄壓力機(jī)是材料成型(塑性成型)種廣泛應(yīng)用的設(shè)備，通過曲軸連桿機(jī)構(gòu)獲得 材料成形吋所需的力和直線位移，可進(jìn)行沖壓，擠壓，鍛造等工藝，廣泛應(yīng)用與汽車 工業(yè)，航空工業(yè)，電子儀表工業(yè)，五金輕工業(yè)領(lǐng)域16。2. 1曲柄壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)根據(jù)壓力機(jī)各部分零件的功能，可分為如下幾個組成部分：(1) 工作機(jī)構(gòu)設(shè)備的工作執(zhí)行機(jī)構(gòu)由曲

13、柄連桿，滑塊組成，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成往 復(fù)直線運動。(2) 傳動系統(tǒng)由帶傳動和齒輪傳動組成，將電動機(jī)能量傳輸至工作機(jī)構(gòu)，在傳輸 過程中，轉(zhuǎn)速逐漸降低，轉(zhuǎn)矩逐漸堉加。(3) 操作機(jī)構(gòu)主要由離合器，制動器以及相應(yīng)電氣系統(tǒng)組成，在電動機(jī)運動后， 控制工作機(jī)構(gòu)的運行狀態(tài)，使其能問歇或連續(xù)工作。(4) 能源部分由電動機(jī)和飛輪組成。機(jī)器運行的能源由電動機(jī)提供，殲機(jī)后電動 機(jī)對飛輪進(jìn)行加速，壓力機(jī)短時工作能量則由飛輪提供，飛輪起著儲存和釋放能量的 作用。(5) 支承部分由機(jī)身，工作臺和緊固件等組成。它把壓力機(jī)所有零部件連成一個 整體。(6) 輔助系統(tǒng)包括氣路系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)，過載保護(hù)裝置，氣墊快換模，打料裝置,

14、 監(jiān)控裝置等。它提供高壓力計的安全性和操作方便性。對新型壓力機(jī)，此系統(tǒng)成木所 占比例冇提升趨勢17。2.2曲柄壓力機(jī)傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是曲柄壓力機(jī)的工作機(jī)構(gòu)，亦是壓力機(jī)的核心部分，它將電動機(jī)的 旋轉(zhuǎn)動作轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的直線上下運動，提供給磨具工作所需的成形力和位移，同時提 供-些輔助功能，如裝模高度調(diào)節(jié)，過載保護(hù)頂件等。按曲柄形式，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)主要有如下兒種：(1) 曲軸式曲軸兩端由設(shè)備床身支撐，當(dāng)曲軸繞支撐軸轉(zhuǎn)動時，滑塊在導(dǎo)軌的約 束k上卜*運動，上卜*位置之差值為2r，此結(jié)構(gòu)應(yīng)用與較大行程的中小型壓力機(jī)上。(2) 偏心齒輪式偏心齒輪安裝在芯軸上并繞芯軸轉(zhuǎn)動通過偏心齒輪與芯軸的偏 心距

15、為r，實現(xiàn)曲柄機(jī)構(gòu)動作，應(yīng)用于屮大型壓力機(jī)，芯軸僅受彎矩，偏心齒輪受彎矩作用，負(fù)荷分配合理，加工制作也方便，但偏心軸直徑較大，宥一定磨損功耗|7_8。2.3曲柄壓力機(jī)傳動系統(tǒng)的布置方式(1) 上待動及h專動的比較傳動系統(tǒng)設(shè)置在壓力機(jī)工作臺之上的為上傳動，在工作臺之下的為下傳動?，F(xiàn)冇 的通用壓力機(jī)大多數(shù)采用上傳動機(jī)構(gòu)。(2) 曲軸縱放和橫放的比較傳動系統(tǒng)曲軸安裝形式冇垂直與壓力機(jī)正而(稱為縱放)及平行與壓力機(jī)正而(稱 為橫放)兩種形式。ih式通用壓力機(jī)多采用橫放的安裝模式。這種介置曲軸和傳動軸 比較長，受力點與支承的距離比較人，外形不夠美觀，現(xiàn)代壓力機(jī)越來越多的采用縱 放的安裝模式。傳動系統(tǒng)剛性

16、好，外觀美觀。(3) 開式及閉式傳動的比較開式及閉式傳動系統(tǒng)指傳動齒輪安放在機(jī)身外還是機(jī)身pj。丌式傳動齒輪工作條 件差，外形不美觀，但安裝維修方便，而閉式傳動齒輪工作條件較好，但安裝維修困 難?，F(xiàn)較多的采用開式傳動結(jié)構(gòu)。(4) 爭邊和雙邊齒輪傳動的比較對于一般的壓力機(jī)均采用單邊傳動8。2.4曲柄壓力機(jī)傳動級數(shù)及速比的分配壓力機(jī)的傳動級數(shù)與電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和滑塊每分鐘行程次數(shù)奮關(guān)，行程次數(shù)低，則 總速比大，傳動級數(shù)就應(yīng)多些，否則每級的速比過大，結(jié)構(gòu)不緊湊?，F(xiàn)有開式壓力機(jī) 傳動級數(shù)一般不超過三級。行程次數(shù)在80次/分以上的用單級傳動。80次/分40次 /分的用二級傳動。40次/分10次/分的用三級傳

17、動。齒輪傳動中心距與模數(shù)的確定 見表2. 1。表2.1齒輪傳動中心距與模數(shù)傳動形式齒輪付位置中心距模數(shù)小齒輪齒數(shù)鑄鐵齒輪鋼齒輪鑄鐵齒輪鋼齒輪單邊傳動低速付（5 6. 5） do（56. 5） do0. ido0. 09do14 21高速付（33. 5） do（33. 5） do0. 072do0. 064do16 21雙邊傳動低速付（4. 35. 6） do（3. 5 4. 6） do0. 085do0. 07do14 22高速付（33. 7） do（22. 3） do（0.056 0. 084） do（0.084 0. 064） do14 242.5本課題傳動系統(tǒng)選型2.5.1傳統(tǒng)沖壓機(jī)床傳

18、統(tǒng)沖壓機(jī)床工作原理如圖4.1所示，電動機(jī)1通過三角皮帶驅(qū)動大皮帶輪3, 經(jīng)過離合器5和齒輪6、7、8帶動偏心齒輪9,帶動滑塊13和a模14直線下行，沖 壓工作完成后滑塊冋程上行，離合器自動脫開，同時制動器4接通，使滑塊停止在上 死點附近，大皮帶輪同時起到飛輪的作用，偏心齒輪9和曲軸的作用相同。機(jī)械壓力機(jī)的載荷是沖擊性的，即在一個工作周期內(nèi)沖壓工作的時間很短，短時 的最大功率比平均功率大十幾倍以上，因此在傳動系統(tǒng)中都設(shè)置有飛輪，按平均功率 選用的電動機(jī)扃動后，飛輪運轉(zhuǎn)至額定轉(zhuǎn)速，積蓄動能。a模接觸坯料開始鍛壓工作 后，電動機(jī)的驅(qū)動功率小于載份，轉(zhuǎn)速降低，飛輪釋放出積蓄的動能進(jìn)行補償。鍛壓 工作完

19、成后，飛輪再次加速積蓄動能，以備丁次使用。機(jī)械壓力機(jī)上的離合器與制動器設(shè)宥機(jī)械或電氣連鎖，以保證離合器接合前制動 器一定松開，制動器制動前離合器一定脫開。生產(chǎn)屮，有可能發(fā)生超載現(xiàn)象，為保證設(shè)備和人員安全，常在壓力機(jī)上裝設(shè)有過 載保護(hù)裝置和光電保護(hù)裝置。1 一電動機(jī)，2小皮帶輪，3人皮帶輪，4一制動器，5 離合器 6、8小汰輪，7大w輪，9一偏心說輪，10芯軸，11 一機(jī)身，12連桿 13 滑塊，14 一凸模，15 凹模，16 熱板，17工作臺，18液壓氣熱圖2. 1機(jī)械壓力機(jī)工作原理圖該類機(jī)床驅(qū)動結(jié)構(gòu)上仍是落后的飛輪、離合器一制動器組合模式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、臃 腫，多環(huán)節(jié)傳動精度差，噪?yún)鸫?；該壓力機(jī)

20、雖然采用了流行的plc控制，但主耍集中 在電氣、電機(jī)的起停、油路、氣路上，控制動作多為開關(guān)量，而對于滑塊的位置速度 無法做到有效的控制，對不同工件的沖裁適應(yīng)性差，尤其是可塑性差、易脆裂等難加 工材料制品的沖裁和拉深加工；同時，加工過程中壓力機(jī)狀態(tài)采用指示燈顯示，缺乏 直觀的狀態(tài)與故障監(jiān)控，生產(chǎn)及工藝管理也無從談起1°。2.5.2總體方案選型及設(shè)計針對傳統(tǒng)壓力機(jī)存在的不足，參照第三代壓力機(jī)的技術(shù)特點，提出設(shè)計目標(biāo)為： 摒棄傳統(tǒng)的飛輪、離合器一制動器，以大功率交流伺服電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的交流異步電機(jī)， 通過一級齒輪減速機(jī)構(gòu)，驅(qū)動曲柄滑塊機(jī)構(gòu)動作。同時，控制功能在原有的邏輯控制 基礎(chǔ)上增加上位機(jī)

21、監(jiān)控和運動控制，分別實現(xiàn)壓力機(jī)的實時監(jiān)控和滑塊位置速度可 調(diào)，提高壓力機(jī)的加工“柔性”?；谒欧姍C(jī)直接伺服電機(jī)直接驅(qū)動壓力機(jī)設(shè)計 方案如圖2. 2所示。圖2. 2伺服電機(jī)直接驅(qū)動壓力機(jī)系統(tǒng)框圖在機(jī)械結(jié)構(gòu)上，伺服電機(jī)只通過一級減速齒輪，再依靠連桿帶動滑塊上卜*運動， 這樣冇效降低了傳動誤差，提高了滑塊位置精度，并且轉(zhuǎn)動慣量的減小使系統(tǒng)動態(tài)響 應(yīng)更快。同吋，通過一級齒輪減速，可減小電機(jī)的調(diào)速范岡，增大出力比，結(jié)構(gòu)簡爭， 維護(hù)方便。緊急制動裝置采用電磁制動器，在過載、故障、電源斷電時需要緊急停車 時，電磁制動器斷電，彈簧作用于制動盤上，使處丁銜鐵與電機(jī)端蓋之間的制動盤被 夾緊，依靠摩擦力矩使電機(jī)軸

22、停轉(zhuǎn)；當(dāng)制動器通電時，電磁鐵心將銜鐵吸合，制動盤 被釋放，即制動器被打開"1_13。3傳動系統(tǒng)設(shè)計3.1主要設(shè)計參數(shù)沖床設(shè)計的主要參數(shù)： 公稱力：pg =600 kn滑塊行程：s =140 mm公稱力行程：sg =5 mm行程次數(shù)：平均行程次數(shù)：57spm (spin表示每分鐘滑塊動作次數(shù))，滑塊在 行程pj最高為75spm，最低為25spm；最大裝模高度：11 =320 mm裝模高度調(diào)節(jié)量：2 h =80 mm齒輪減速比：10曲柄半徑：r=70 mm連桿長度：l=640 mm 3.2曲軸的確定曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是曲柄壓力機(jī)的工作機(jī)構(gòu)，亦是壓力機(jī)的核心部分，分析它的運動 與受力特點是設(shè)計曲

23、柄壓力機(jī)的關(guān)鍵。其主要計算s-q曲線的繪制，滑塊速度的計算， 曲軸公稱轉(zhuǎn)角的計算，曲軸尺、r的確定及曲軸扭矩與強度的計算。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)簡圖如圖3. 1所示閣3.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)簡閹(2)滑塊速度計算w-曲柄在90°時，滑塊速度最大，最大速度vmax = w/? = 0.105/?/? n滑塊行程次數(shù) v max = 0.105x70 = 0.55/7：/ min(4) 曲軸尺寸的確定 取 do 為 120mm曲軸其它部位尺、r如圖3.2所示閣3. 2曲軸基本尺寸其各個部分的公式分別為：必=(1.1 -1.4)也=(1.1 -1.4)x 120 = 132 168mm to = (1

24、.5 - 2.2)t/o = (1.5 - 2.2) x 120 = 180 264mm lg = (2.5 -3.q)do = (2.5 - 3.0)x 120 = 300 360mm to = (1.3-1 j)do = (1.3 -1.7)x120 = 156 204mm r = (0.08-0.)do = (0.08-0.1)x120 = 9.6-12mmra-曲柄半徑取值力75mmrb-連桿球頭或銷軸半徑；此方案選用球頭，用公式卯=(4-5.5)7斤鑿= (4-5.5)廁=98135麵取其值為cib=120nmi則 rb=60mm(5) 曲軸扭矩的計算曲軸在公稱轉(zhuǎn)角#時發(fā)生公稱力pg

25、。曲軸傳遞的扭矩按下式求得，其屮曲柄連桿機(jī)構(gòu)摩檫系數(shù)，對于開式壓力機(jī)# =0.04mkg = pgr(sin ag + sin 26)4- /(l + /l)zyl + /l(z*b + ro)nm(3-3)帶入數(shù)據(jù)計算=18360nm(6) 曲軸強度的計算(a) 齒輪對軸的作用力要比連桿對曲軸的作用力小得多，忽略不計。(b) 連桿對曲軸的作用力近似等于公稱力，并分別以l/2pg作用在連桿瓦兩側(cè)距 曲柄臂2r處。(c) 曲柄支承反作用力作用在距曲柄臂2r處。(d) 曲柄頸所受扭矩耍比彎矩小得多，忽略不計。反之支承頸彎矩小得多，忽略 不計13，。c-c和b-b截面圖如圖3. 3所示危險截面c-c

26、的彎矩為：mw = (lg-la + 8r)/4xpg nm(3_4)帶入數(shù)據(jù)計算得mn34500醒最大彎矩應(yīng)力7為：a = =-lapg(3-5)w0.4赦講入數(shù)據(jù)計算得cr = 1.38x10s pa由上式可知，曲軸彎曲應(yīng)力當(dāng)曲軸尺寸一定吋cj值為一定值。危險截面b-b的扭矩為：mk = pgx mk最大剪切應(yīng)力r為：_ mk _ pgxmk0.2do3由上式可知，曲拐剪切應(yīng)力為當(dāng)量力臂的函數(shù)，隨著曲軸轉(zhuǎn)角的變化而變化。許 用值表見表3. 1。表3.1 7與r許用值材料<7x105/?6zrxlo5/45調(diào)制100 140075100040c,.調(diào)制140020001000 1500

27、18 cr«調(diào)制2100300016002300根據(jù)cj，計算值，令ej=er，=ro由上式得：截面 c-c:廠=7帶入數(shù)據(jù)得p = 8.4xlo5nlg-to + 8廠截面b_b:川n由上式得曲軸在不同轉(zhuǎn)角時滑塊的許用負(fù)荷曲線，如圖3. 4所示圖3. 4許用負(fù)荷曲線綜合所有計算最后所得曲軸尺寸如閣3. 5所示圖3. 5曲軸尺寸圖3. 3齒輪的計算齒輪傳動是機(jī)械傳動中最重要的傳動之一，形式很多，應(yīng)用廣泛。齒輪材料的種 類很多，在選擇時應(yīng)考慮的因素很多，類如必需滿足工作條件的耍求，放考慮齒輪尺 寸的大小，毛坯成形方法及熱處理和制造工藝等。齒輪傳動需要很大的力與扭矩，因 此需要進(jìn)行齒輪強

28、度的計算與校核12。3.3. 1齒輪的初定經(jīng)查得和關(guān)資料得齒輪中心距=(5-6.5)心帶入如=120得中心距=600780mm此設(shè)計方案種選擇600mm模數(shù)=0.09心=0. 09x120=10. 8mm小齒輪齒數(shù)取20則小齒輪的分度圓直徑為、=20x 10. 8=216mm又因為中心跑=d，v + d) =600醐 2所以求得=984mm因為減速比為10所以大齒輪的齒數(shù)為200由此可將大齒輪初定為齒數(shù)200，分度圓直徑為984mm，模數(shù)為10. 8小齒輪初定為齒數(shù)20,分度闞直徑為216mm,模數(shù)為10. 8人此輪初定后，還需要校核圓周速度vv - 7i'do-n/(60x 1000

29、)m/sec(36)= 3.14x984x57/(60x1000)=2.9/77/sec符合要求。3.3.2齒輪強度計算齒輪寬度b的選定 齒輪寬度選120mm 人齒輪的彎曲強度計算：參考值查于機(jī)械沒計第八版對于幵式傳動齒輪，除計算彎曲強度外，還需耍驗算接觸強度否則會引起蝕破壞， 計算公式如下：由式(3-11)求得曲軸在不同轉(zhuǎn)角吋，滑塊許用負(fù)荷曲線如圖3. 5所示閣3. 5滑塊許用負(fù)荷曲線綜合上面宥關(guān)大齒輪與小齒輪的彎曲強度計算與接觸強度的計算與校核，得出的 結(jié)來為ov2符合該設(shè)計方案的耍求。3.4連桿及滑塊的計算連桿與滑塊通過球頭螺桿連接在一起與曲軸連接，將曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成連桿 上下往復(fù)運動，對工件進(jìn)行沖壓，是曲柄連桿機(jī)構(gòu)中重要組成部分，因此分析它是設(shè) 計曲柄壓力機(jī)