《薄壁零件沖壓機(jī)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《薄壁零件沖壓機(jī)設(shè)計(jì)（52頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)1第 1 章 緒 論全套圖紙，加 174320523 各專業(yè)都有1.1 概述機(jī)械加工行業(yè)在我國(guó)有著舉足輕重的地位，它是國(guó)家的國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈。作為整個(gè)工業(yè)的基礎(chǔ)和重要組成部分的機(jī)械制造業(yè)，任務(wù)就是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)提供先進(jìn)的機(jī)械裝備和零件。它的規(guī)模和水平是反映國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志，因此非常值得重視和研究。沖壓機(jī)是一種將金屬板材卷彎成筒形、弧形或其它形狀工件的通用設(shè)備。根據(jù)三點(diǎn)成圓的原理，利用工件相對(duì)位置變化和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使板材產(chǎn)生連續(xù)的塑性變形，以獲得預(yù)定形狀的工件。該產(chǎn)品廣泛用于鍋爐、造船、石油、木工、金屬結(jié)構(gòu)及其它機(jī)械制造行業(yè)。沖壓機(jī)作為一個(gè)特殊的機(jī)器，它在工業(yè)基礎(chǔ)加工中占有重要的地位。凡是鋼材成型為圓柱型，幾乎都用沖壓機(jī)輥制。其在汽車，軍工等各個(gè)方面都有應(yīng)用。根據(jù)不同的要求，它可以輥制出符合要求的鋼柱，是一種相當(dāng)實(shí)用的器械。在國(guó)外一般以工作輥的配置方式來(lái)劃分。國(guó)內(nèi)普遍以工作輥數(shù)量及調(diào)整形式等為標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行混合分類，一般分為：1、沖壓機(jī)：包括對(duì)稱式?jīng)_壓機(jī)、非對(duì)稱式?jīng)_壓機(jī)、水平下調(diào)式?jīng)_壓機(jī)、傾斜下調(diào)式?jīng)_壓機(jī)、弧形下調(diào)式?jīng)_壓機(jī)和垂直下調(diào)式?jīng)_壓機(jī)等。2、四輥沖壓機(jī)：分為側(cè)輥傾斜調(diào)整式四輥沖壓機(jī)和側(cè)輥圓弧調(diào)整式四輥沖壓機(jī)。3、特殊用途沖壓機(jī)：有立式?jīng)_壓機(jī)、船用沖壓機(jī)、雙輥沖壓機(jī)、錐體沖壓機(jī)、黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)2多輥沖壓機(jī)和多用途沖壓機(jī)等。沖壓機(jī)采用機(jī)械傳動(dòng)已有幾十年的歷史，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，造價(jià)低廉，至今在中、小型沖壓機(jī)中仍廣泛應(yīng)用。在低速大扭矩的沖壓機(jī)上，因傳動(dòng)系統(tǒng)體積龐大，電動(dòng)機(jī)功率大，起動(dòng)時(shí)電網(wǎng)波動(dòng)也較大，所以越來(lái)越多地采用液壓傳動(dòng)。近年來(lái)，有以液壓馬達(dá)作為源控制工作輥移動(dòng)但主驅(qū)動(dòng)仍為機(jī)械傳動(dòng)的機(jī)液混合傳動(dòng)的沖壓機(jī)，也有同時(shí)采用液壓馬達(dá)作為工作輥旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源的全液壓式?jīng)_壓機(jī)。沖壓機(jī)的工作能力是指板材在冷態(tài)下，按規(guī)定的屈服極限卷制最大板材厚度與寬度時(shí)最小卷筒直徑的能力。國(guó)內(nèi)外采用冷卷方法較多。冷卷精度較高，操作工藝簡(jiǎn)便，成本低廉，但對(duì)板材的質(zhì)量要求較高（如不允許有缺口、裂紋等缺陷） ，金相組織一致性要好。當(dāng)卷制板厚較大或彎曲半徑較小并超過(guò)設(shè)備工作能力時(shí)，在設(shè)備允許的前提下可采用熱卷的方法。有些不允許冷卷的板材，熱卷剛性太差，則采用溫卷的方法。1.2 沖壓機(jī)的原理1.2.1 沖壓機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式?jīng)_壓機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式可以分為主運(yùn)動(dòng)和輔運(yùn)動(dòng)兩種形式的運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)是指構(gòu)成沖壓機(jī)的上輥和下輥對(duì)加工板材的旋轉(zhuǎn)、彎折等運(yùn)動(dòng)，主運(yùn)動(dòng)完成沖壓機(jī)的加工任務(wù)。輔運(yùn)動(dòng)是沖壓機(jī)在卷板過(guò)程中的裝料、下料及上輥的升降、翹起以及倒頭架的翻轉(zhuǎn)等形式的運(yùn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)形式為對(duì)稱式,上輥在兩下輥中央對(duì)稱位置作垂直升降運(yùn)動(dòng),通過(guò)絲桿絲母蝸桿傳動(dòng)而獲得,兩下輥?zhàn)餍D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),通過(guò)減速機(jī)的輸出齒輪與下輥齒輪嚙合,為卷制板材提供扭矩。圖 1.1 沖壓機(jī)工作原理圖由圖 1.1：主運(yùn)動(dòng)指上輥繞 O1，下輥分別繞 O2、O3 作順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。輔運(yùn)動(dòng)指上輥的上升或下降運(yùn)動(dòng)，以及上輥在 O1 垂直平面的上翹、翻邊運(yùn)動(dòng)等。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)31.2.2 彎曲成型的加工方式在鋼結(jié)構(gòu)制作中彎制成型的加工主要是卷板（滾圓） 、彎曲（煨彎） 、折邊和模具壓制等幾種加工方法。彎制成型的加工工序是由熱加工或冷加工來(lái)完成的。滾圓是在外力的作用下，使鋼板的外層纖維伸長(zhǎng)，內(nèi)層纖維縮短而產(chǎn)生彎曲變形（中層纖維不變） 。當(dāng)圓筒半徑較大時(shí)，可在常溫狀態(tài)下卷圓，如半徑較小和鋼板較厚時(shí)，應(yīng)將鋼板加熱后卷圓。在常溫狀態(tài)下進(jìn)行滾圓鋼板的方法有：機(jī)械滾圓、胎模壓制和手工制作三種加工方法。機(jī)械滾圓是在沖壓機(jī)（又叫滾板機(jī)、軋圓機(jī)）上進(jìn)行的。在沖壓機(jī)上進(jìn)行板材的彎曲是通過(guò)上滾軸向下移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來(lái)達(dá)到的。它們滾圓工作原理如圖 1.2 所示。a） b） c）a）對(duì)稱式?jīng)_壓機(jī) b）不對(duì)稱式?jīng)_壓機(jī) c）四輥沖壓機(jī)圖 1.2 滾圓機(jī)原理圖用彎（卷）板機(jī)彎板，其板的兩端需要進(jìn)行預(yù)彎，預(yù)彎長(zhǎng)度為 0.5L＋（30~50）mm(L 為下輥中心距）。預(yù)彎可采用壓力機(jī)模壓預(yù)彎或用托板在滾圓機(jī)內(nèi)預(yù)彎（圖1.3）a） b）a）用壓力機(jī)模壓預(yù)彎 b）用托板在滾圓機(jī)內(nèi)預(yù)彎圖 1.3 鋼板預(yù)彎示意圖1.3 沖壓機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)4加入 WTO 后我國(guó)沖壓機(jī)工業(yè)正在步入一個(gè)高速發(fā)展的快道，并成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)和提高人民生活質(zhì)量的作用也越來(lái)越大。預(yù)計(jì)“十五”期末中國(guó)的沖壓機(jī)總需求量為 600 萬(wàn)輛，相關(guān)裝備的需求預(yù)計(jì)超過(guò) 1000 億元。到2010 年，中國(guó)的沖壓機(jī)生產(chǎn)量和消費(fèi)量可能位居世界第二位，僅次于美國(guó)。而其在裝備工業(yè)上的投入力度將會(huì)大大加強(qiáng)，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也愈演愈烈，產(chǎn)品的更換也要求沖壓機(jī)裝備工業(yè)不斷在技術(shù)和工藝上取得更大的優(yōu)勢(shì)：1.從國(guó)家計(jì)委立項(xiàng)的情況看，沖壓機(jī)工業(yè) 1000 萬(wàn)以上投入的項(xiàng)目達(dá)近百項(xiàng)；2.沖壓機(jī)工業(yè)已建項(xiàng)目的二期改造也將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的用戶群；3.由于沖壓機(jī)的高利潤(rùn)，促使各地政府都紛紛投資（國(guó)家投資、外資和民間資本）沖壓機(jī)制造。其次，跨國(guó)公司都開(kāi)始將最新的車型投放到中國(guó)市場(chǎng)，并計(jì)劃在中國(guó)加大投資力度，擴(kuò)大產(chǎn)能，以爭(zhēng)取中國(guó)更大的市場(chǎng)份額。民營(yíng)企業(yè)的崛起以及機(jī)制的敏銳使其成為沖壓機(jī)工業(yè)的新寵，民營(yíng)企業(yè)已開(kāi)始成為沖壓機(jī)裝備市場(chǎng)一個(gè)新的亮點(diǎn)。沖壓機(jī)制造業(yè)作為機(jī)床模具產(chǎn)業(yè)最大的買方市場(chǎng)，其中進(jìn)口設(shè)備 70%用于沖壓機(jī)，同時(shí)也帶動(dòng)了焊接、涂裝、檢測(cè)、材料應(yīng)用等各個(gè)行業(yè)的快速發(fā)展。沖壓機(jī)制造業(yè)的技術(shù)革命，將引起裝備市場(chǎng)的結(jié)構(gòu)變化：數(shù)控技術(shù)推動(dòng)了沖壓機(jī)制造企業(yè)的歷史性的革命，數(shù)控機(jī)床有著高精度、高效率、高可靠性的特點(diǎn)，引進(jìn)數(shù)控設(shè)備在增強(qiáng)企業(yè)的應(yīng)變能力、提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面起到了很好的作用，促進(jìn)了我國(guó)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。因此，至 2010 年，沖壓機(jī)工業(yè)對(duì)制造裝備的需求與現(xiàn)在比將增長(zhǎng) 12%左右，據(jù)預(yù)測(cè)，沖壓機(jī)制造業(yè)：對(duì)數(shù)控機(jī)床需求將增長(zhǎng) 26%；對(duì)壓鑄設(shè)備的需求將增長(zhǎng) 16%；對(duì)纖維復(fù)合材料壓制設(shè)備的需求增長(zhǎng) 15%；對(duì)工作壓力較高的擠或沖壓設(shè)備需求增長(zhǎng) 12%；對(duì)液壓成形設(shè)備需求增長(zhǎng) 8%；對(duì)模具的需求增長(zhǎng) 36%；對(duì)加工中心需求增長(zhǎng) 6%；對(duì)硬車削和硬銑消機(jī)床的需求增長(zhǎng) 18%；對(duì)切割機(jī)床的需求增長(zhǎng) 30%；對(duì)精密加工設(shè)備的需求增長(zhǎng) 34%；對(duì)特種及專用加工設(shè)備需求增長(zhǎng) 23%；對(duì)機(jī)器人和制造自動(dòng)化裝置的需求增長(zhǎng) 13%；對(duì)焊接系統(tǒng)設(shè)備增長(zhǎng) 36%；對(duì)涂裝設(shè)備的需求增長(zhǎng) 8%，對(duì)質(zhì)檢驗(yàn)與測(cè)試設(shè)備的需求增長(zhǎng) 16%。在今后的工業(yè)生產(chǎn)中，沖壓機(jī)會(huì)一直得到很好的利用。它能節(jié)約大量的人力物力用以彎曲鋼板?？梢哉f(shuō)是不可缺少的高效機(jī)械。時(shí)代在發(fā)展，科技在進(jìn)步，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展將對(duì)這個(gè)機(jī)械品種提出越來(lái)越高的要求，將促使這個(gè)設(shè)計(jì)行業(yè)的迅速發(fā)展。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)5第 2 章 方案的論證及確定2.1 方案的論證一般情況下，一臺(tái)沖壓機(jī)所能卷制的板厚，既工作能力，是指板材在冷態(tài)下，按規(guī)定的屈服極限卷制最大板材厚度與寬度時(shí)的最小卷桶直徑的能力，熱卷可達(dá)冷卷能力的一倍。但近年來(lái)，冷卷的能力正日益提高。結(jié)合上章沖壓機(jī)的類型，擬訂了以下幾種方案，并進(jìn)行了分析論證。2.1.1 方案 1 雙輥沖壓機(jī)雙輥沖壓機(jī)的原理如圖 2.1 所示：1.上輥 2.工件 3.下輥123黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)6圖 2.1 雙輥沖壓機(jī)工作原理圖上輥是鋼制的剛性輥，下輥是一個(gè)包有彈性的輥，可以作垂直調(diào)整。當(dāng)下輥旋轉(zhuǎn)時(shí)，上輥及送進(jìn)板料在壓力作用下，壓人下輥的彈性層中，使下輥發(fā)生彈性變形。但因彈性體的體積不變，壓力便向四面?zhèn)鬟f，產(chǎn)生強(qiáng)度很高，但分布均勻的連續(xù)作用的反壓力，迫使板料與剛性輥連續(xù)貼緊，目的是使它隨著旋轉(zhuǎn)而滾成桶形。上輥壓人下輥的深度，既彈性層的變形量，是決定所形成彎曲半徑的主要工藝參數(shù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究，壓下量越大，板料彎曲半徑越??；但當(dāng)壓人量達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，彎曲半徑趨于穩(wěn)定，與壓下量幾乎無(wú)關(guān)，這是雙輥沖壓機(jī)工藝的一個(gè)重要特征。雙輥沖壓機(jī)具有的優(yōu)點(diǎn)：1.板料不需要預(yù)彎成形，因此生產(chǎn)率高；2.可以彎曲多種材料，機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：1.對(duì)于不同彎度的制品，需要跟換相適應(yīng)的上棍，因而不適用多品種，小批量生產(chǎn)。 2.可彎曲的板料厚度系列受到一定限制，目前一般只能用于 10mm 以下的板料。2.1.2 方案 2 沖壓機(jī)沖壓機(jī)是目前最普遍的一種沖壓機(jī)。利用滾彎原理，使板材彎曲成圓形，圓錐形或弧形工作。1.對(duì)稱沖壓機(jī)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，質(zhì)量輕、易于制造、維修、投資小、兩側(cè)輥可以做的很近。形成較準(zhǔn)確，但剩余直邊大。一般對(duì)稱沖壓機(jī)減小剩余直邊比較麻煩。2.不對(duì)稱沖壓機(jī)特點(diǎn)剩余邊小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但坯料需要調(diào)頭彎邊，操作不方便，輥筒受力較大，彎卷能力較小。所謂理論剩余直邊，就是指平板開(kāi)始彎曲時(shí)最小力臂。其大小與設(shè)備及彎曲形式有關(guān)。如圖 2.2 所示：圖 2.2 沖壓機(jī)工作原理圖對(duì)稱彎曲時(shí) 不對(duì)稱彎曲時(shí)t1 t2黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)7對(duì)稱式?jīng)_壓機(jī)剩余直邊為兩下輥中心距的一半。但為避免板料從滾筒間滑落，實(shí)際剩余直邊常比理論值大。一般對(duì)稱彎曲時(shí)為板厚 6～20 倍。由于剩余直邊在校圓時(shí)難以完全消除，所以一般應(yīng)對(duì)板料進(jìn)行預(yù)彎，使剩余直邊接近理論值。不對(duì)稱沖壓機(jī)，剩余直邊小于兩下輥中心的一半，如圖 2.2 所示，它主要卷制薄筒（一般在 32×3000 以下） 。2.1.3 方案 3 四輥沖壓機(jī)其原理如圖 2.3圖 2.3 四輥沖壓機(jī) 它有四個(gè)輥，上輥是主動(dòng)輥，下輥可上下移動(dòng)，用來(lái)夾緊鋼板，兩個(gè)側(cè)輥可沿斜線升降，在四輥沖壓機(jī)上可進(jìn)行板料的預(yù)彎工作，它靠下輥的上升，將鋼板端頭壓緊在上、下輥之間。再利用側(cè)輥的移動(dòng)使鋼板端部發(fā)生彎曲變形，達(dá)到所需要。它的特點(diǎn)是：板料對(duì)中方便，工藝通用性廣，可以校正扭斜，錯(cuò)邊缺陷，可以既位裝配點(diǎn)焊。但滾筒多。質(zhì)量體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。上下輥夾持力使工件受氧化皮壓傷嚴(yán)重。兩側(cè)輥相距較遠(yuǎn)，對(duì)稱卷圓曲率不太準(zhǔn)確，操作技術(shù)不易掌握，容易造成超負(fù)荷等誤操作。2.2 方案的確定通過(guò)上節(jié)方案的分析，根據(jù)各種類型沖壓機(jī)的特點(diǎn)，再根據(jù)沖壓機(jī)的不同類型所具有的特點(diǎn)，最后形成我的設(shè)計(jì)方案，12×2000 對(duì)稱上調(diào)沖壓機(jī)。雙輥沖壓機(jī)不需要預(yù)彎、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但彎曲板厚受限制，只適合小批量生產(chǎn)。四輥沖壓機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜造價(jià)又高。雖然沖壓機(jī)不能預(yù)彎，但是可以通過(guò)手工或其它方法進(jìn)行預(yù)彎。2.3 本章小結(jié)通過(guò)幾種運(yùn)動(dòng)方案的分析，雙輥沖壓機(jī)雖然不需要預(yù)彎，但只適合小批量生產(chǎn)，而且彎曲板厚受限制。四輥沖壓機(jī)通用性廣，但其質(zhì)量體積大而且操作技術(shù)不易掌握。對(duì)稱卷板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、質(zhì)量輕、易于制造等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過(guò)相比較下最終決定采用沖壓機(jī)。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)8第 3 章 傳動(dòng)設(shè)計(jì)對(duì)稱上調(diào)式?jīng)_壓機(jī)如圖 3.1 所示：圖 3.1 對(duì)稱上調(diào)式?jīng)_壓機(jī)它是以兩個(gè)下輥為主動(dòng)輪 ，由主動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、沖壓機(jī)及開(kāi)式齒輪副驅(qū)動(dòng)。上輥工作時(shí)，由于鋼板間的摩擦力帶動(dòng)。同時(shí)作為從動(dòng)軸，起調(diào)整擠壓的作用。由單獨(dú)的傳動(dòng)系統(tǒng)控制，主要組成是：上輥升降電動(dòng)機(jī)、沖壓機(jī)、蝸輪副、螺母。工作時(shí)，由蝸輪副轉(zhuǎn)動(dòng)蝸輪內(nèi)螺母，使螺桿及上輥軸承座作升降運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)下輥可以正反兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，在上輥的壓力下下輥經(jīng)過(guò)反復(fù)的滾動(dòng)，使板料達(dá)到所需要的曲率，形成預(yù)計(jì)的形狀。3.1 傳動(dòng)方案的分析黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)9沖壓機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)分為兩種方式：3.1.1 齒輪傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)傳出的扭距通過(guò)一個(gè)有保護(hù)作用的聯(lián)軸器，傳人一個(gè)有分配傳動(dòng)比的沖壓機(jī)，然后功過(guò)連軸器傳人開(kāi)式齒輪副，進(jìn)入帶動(dòng)兩軸的傳動(dòng)。如圖 3.2 所示。 圖 3.2 齒輪式傳動(dòng)系統(tǒng)圖這種傳動(dòng)方式的特點(diǎn)是：工作可靠，使用壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)準(zhǔn)確，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，功率和速度適用范圍廣等。3.1.2 皮帶傳動(dòng)由電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)距通過(guò)皮帶傳人沖壓機(jī)直接傳人主動(dòng)軸。如圖 3.3 所示：圖 3.3 皮帶式傳動(dòng)系統(tǒng)圖這種傳動(dòng)方式具有傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音下的特點(diǎn)，同時(shí)以起過(guò)載保護(hù)的作用，這種傳動(dòng)方式主要應(yīng)用于具有一個(gè)主動(dòng)輥的沖壓機(jī)。3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的確定鑒于上節(jié)的分析，考慮到所設(shè)計(jì)的是沖壓機(jī)，具有兩個(gè)主動(dòng)輥，而且要求結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)準(zhǔn)確，所以選用齒輪傳動(dòng)。3.2.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)的確定傳動(dòng)系統(tǒng)如圖 3.4 所示：上輥傳動(dòng)壓下系統(tǒng)下輥?zhàn)鲃?dòng)系統(tǒng)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)10圖 3.4 傳動(dòng)系統(tǒng)圖 所以選用了圓柱齒輪沖壓機(jī)，減速比 i=134.719，沖壓機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器和齒輪副帶動(dòng)兩個(gè)下輥工作。3.2.1 副傳動(dòng)系統(tǒng)的確定為調(diào)整上下輥間距，由上輥升降電動(dòng)機(jī)通過(guò)沖壓機(jī)，蝸輪副傳動(dòng)蝸輪內(nèi)螺母，使螺桿及上輥軸承座升降運(yùn)動(dòng)，為使上輥、下輥軸線相互平行，有牙嵌離和器以備調(diào)整，副傳動(dòng)系統(tǒng)如圖 3.4 所示。需要卷制錐筒時(shí)，把離和器上的定位螺釘松開(kāi)，然后使蝸輪空轉(zhuǎn)達(dá)到只升降左機(jī)架中升降絲桿的目的。3.3 本章小結(jié)收集資料對(duì)各種運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行分析，在結(jié)合沖壓機(jī)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和工作的可靠性，最后主傳動(dòng)采用齒輪傳動(dòng)，副傳動(dòng)采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)。第 4 章 動(dòng)力設(shè)計(jì)4.1 主電機(jī)的選擇和計(jì)算4.1.1 上下輥的參數(shù)選擇計(jì)算 1. 已知設(shè)計(jì)參數(shù)加工板料：Q235-A [1] 屈服強(qiáng)度：σ s=235MPa 抗拉強(qiáng)度：σ b=420MPa輥材： Mn 屈服強(qiáng)度：σ s=930MPa 抗拉強(qiáng)度：σ b=1080MPa50硬度：HBS HB29?板厚： mm 板寬：b=2000mm 61s?～滾筒與板料間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)： 滾筒與板料間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)：f =0.818.0?m無(wú)油潤(rùn)滑軸承的滑動(dòng)摩擦系數(shù)： 板料截面形狀系數(shù)： 5' 5.1?K板料相對(duì)強(qiáng)化系數(shù)： 板料彈性模量： E=2.06×106MPa6.10K卷板速度： m/min6V?2. 確定沖壓機(jī)基本參數(shù) [14]下輥中心矩： =390mm 上輥直徑： =300mm??st40~12? 1~.3aDt???????黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)11下輥直徑： =240mm 上輥軸直徑： =180mm??acD9.0~8? ??aaDd6.0~5?下輥軸直徑： =130mm 最小卷圓直徑：cd65=600mm??anD.2.1筒體回彈前內(nèi)徑： =506.607mm 12/n sDKSE????（ ）4.1.2 主電機(jī)的功率確定因在卷制板材時(shí)，板材不同成形量所需的電機(jī)功率也不相同，所以要確定主電機(jī)功率，板材成形需按四次成形計(jì)算：1．成形 40%時(shí)1）板料變形為 40%的基本參數(shù)mm 518.264.0754.0???nDmm' 39.22SR??0.4.0sin .356.51'cts????0.42tg2）板料由平板開(kāi)始彎曲時(shí)的初始彎矩 M1kgf·mm471.58035.6920sMKW?????W 為板材的抗彎截面模量。2 4.81BS3）板料變形 40%時(shí)的最大彎矩 M0.4kgf·mm00.41.4()2'KSR??s??41.62(.5).81023539????7.810?4） 從板 料 0.41'' n?卷 制 到 時(shí) 的 變 形 彎 矩10.4.01()()''4cn DMR???黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)12kgf·mm7 61240(1.692.85)03.91639.5?????????????上輥受力： kgf??750.40.4'21.802.3106395.42aMPSRtg????????????下輥受力：kgf??750.40.4'. .1.8501.906392.32cPSRin??????????????5）消耗于摩擦的摩擦阻力矩 nM??20.4.2acnac cdDMfPmP?????55 518024.8351.90.63.6197033??????= kgf·mm6206）板料送進(jìn)時(shí)的摩擦阻力矩 TM??2caTacDdMfPm???kgf·mm55180240.8329.10.63293?????6.810?7）拉力在軸承中所引起的摩擦阻力矩 nMkgf·mm????1 5 53 32.91.80.61.9024nTccmdMD????8）沖壓機(jī)送進(jìn)板料時(shí)的總力矩 pkgf·mm560.18970.170pcP????9）沖壓機(jī)空載時(shí)的扭矩 :4n：板料重量 G1:1黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)132261 7.810nnDSSGb?????????????????????????kg22660160.58.10???? ?：聯(lián)軸器的重量 [8] : 選 ZL10， =180.9kg2 2G：下輥重量:3Gkg263 4027.8151764.38????????????????4123cndMmG??kgf·mm?300.658.0.91764.389.812??10）卷板時(shí)板料不打滑的條件： 14nTnpM?kgf·mm663143.290.3819.10nTM?????64.8210?kgf·mm57p因?yàn)?，所以滿足。14nTn?11）驅(qū)動(dòng)功率：kgf·mm612345.7910nnnMM????[]qncdVNPfD???（ ）kw6520.15.79103.20.8675]7.95448??????（ ）2. 成形 70%時(shí)1）板料成型 70%的基本參數(shù) mm 0.7'56.07' 23.4nD??mm''82SR?黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)140.7.39022.39567.81'ctSinDSR??????0.749Tg2）板料變形 70%時(shí)的最大彎矩 M0.740'0.70.71.62.5.810235(2)37sKSMWR????????????????????kgf·mm.90kgf7' 50.70.7. .152.3610(36.82).4'2aPSRTg??????????????kgf7' 50.70.7. 90.891().35' 2cMSin???????3）板料從 0.40.7 1'' nRM變 化 到 時(shí) 的 板 料 變 形 彎 矩??41.0704.1 cnDR?????????kgf·mm61240.85.9 .136.829.5??????4）消耗于摩擦的扭矩 2nM??' '2''acnac cdDMfPPd????5 5 5180240.837621.890.62370.6128930????kgf·mm2.4?5）板料送進(jìn)時(shí)的摩擦阻力矩 TM??''2'2cTacaadDMfP??黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)15kgf·mm5 56180240.8(27361.89)0.62731.230????????6）拉力在軸承中所引起的摩擦損失 nMkgf·mm????66312.01.42310.240cnTdMmD?? 51.387）機(jī)器送進(jìn)板料時(shí)的總力矩 pkgf·mm560.18290.81pcP????8）沖壓機(jī)空載時(shí)的扭矩 kgf·mm34.nM9）板料不打滑的條件kgf·mm636142.019.810.42nT?????6.031?因 ，所以滿足。P?10）驅(qū)動(dòng)功率 1234nnnMM??kgf·mm66(.60.8.10.98)105.9???[]2qncdVNPfD???（ ）kw6520.15.1903.10.8675]7.48??????（ ）3.成形 90%時(shí)1） 板料成型 90%的基本參數(shù)mm 0.9'56.07' 2.89nD??mm'.2.8145R?0.9. 0.72'2ctSinS???0.953Tg2）板料變形為 90%時(shí)的最大彎矩 M0.9黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)16kgf·mm400.91.91.62.5.8102352' 7sKSMWR???????????????????7.9610?kgf750.90.9. . .9' .(24).'aMPSTg????????kgf750.90.9. .1.6501.490(8).2'2cRSin????????????3）板料從 0.70.9 1'' nM變 化 到 時(shí) 的 板 料 變 形 彎 矩??10.7.9074cn DMR?????????1240(.5.6)28.536.?????kgf·mm1.70?4）消耗于摩擦的扭矩 2nM??2''' 'acnac cdDMfPmPd????55 5180240.8531.4920.623.619033????kgf·mm62.?5）板料送進(jìn)時(shí)的摩擦阻力矩 TM??22caTacDdfPm???45180240.8531.90.6233?????kgf·mm61.9?6）拉力在軸承中所引起的摩擦損失 3nMkgf·mm????'1 63 1301.76.509.24nTcncMdD?????5.61??黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)177）機(jī)器送進(jìn)板料時(shí)的總力矩 pMkgf·mm50.184902pcPD??64.910??8）沖壓機(jī)空載時(shí)的扭矩 4nkgf·mm39.9）卷制時(shí)板料不打滑的條件： 14nTnpM??kgf·mm663614.70.59.810.25nTnM??????kgf·mm6.9p因 ，所以滿足。14nTP?10）驅(qū)動(dòng)功率 1234nnnMM??kgf·mm5(7.6.506.98)10??64.9710?[]2qncdVNPfD???（ ）kw6520.14.9710.480.675]7.548??????（ ）4．成形 100%時(shí)1）板料成型 100%的基本參數(shù)mm mm1.0'56.7D?1.0'259.3R?1.0.2.6'ctSinDS??1.0587Tg?2）板料變形為 100%時(shí)的最大彎矩 M1。0kgf·mmsWRSKM?????????'20.10.1 4.62(.).10235593???7.910?3）板料從 .9. 1'' n變 化 到 時(shí) 的 板 料 變 形 彎 矩黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)18??419.0.0.19.01 cn DRM?????????kgf·mm71240(.65.)25.387.5?????58.971?kgf51.01.0. .29' .(.04).6'aPSRTg???????????kgf741.01.0. .1.51.2802(93).'2cMSin?????????4）消耗于摩擦的扭矩 n??2''' '2acnac cdDfPmPd??????55 5180240.8971.80.6297.6128033????kgf·mm62.5?5）板料送進(jìn)時(shí)的摩擦阻力矩 TM??22caTacDdfPm??55180240.8971.80.69723??????kgf·mm61.26）拉力在軸承中所引起的摩擦損失 3nMkgf·m????1 5 43 1308.972168.52914nTcncMmdD?????????m7）機(jī)器送進(jìn)板料時(shí)的總力矩 pkgf·mm560.18204.310cP????黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)198）空載時(shí)的扭矩 kgf·mm349.810nM??9）板料不打滑的條件 14nTnpM??kgf·mm5366148.9720.81.720.3410nT??????kgf·mm65.3pM因?yàn)?，所以滿足。14nTP?10）驅(qū)動(dòng)功率 1234nnnM??kgf·mm56(8.97.5890.8)14.0???[]2qncdVNPfD???（ ）kw6520.14.8510.30.8675]7.948??????（ ）綜合上述的計(jì)算結(jié)果總匯與表 4.1表 4.1 計(jì)算結(jié)果總匯成形量計(jì)算結(jié)果40% 70% 90% 100%簡(jiǎn)體直徑（mm ） 1266.518 723.724 562.899 506.607簡(jiǎn)體曲率半徑 R’(mm) 639.259 367.862 287.45 259.304初始變形彎矩M1(kgf·mm) 1.692×107村料受到的最大變形彎矩 M(kgf·mm) 1.815×107 1.905×107 1.965×107 1.995×107上輥受力 Pa(kgf) 2.325×105 2.376×105 2.503×105 2.972×105下輥受力 Pc(kgf) 1.197×105 1.289×105 1.419×105 1.281×105村料變形彎矩Mn1(kgf·mm) 3.292×106 1.869×106 1.766×106 8.972×105摩擦阻力扭矩 Mn2 2.321×106 2.428×106 2.615×106 2.725×106黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)20材料送進(jìn)時(shí)摩擦阻力扭矩 MT1.381×106 1.423×106 1.509×106 1.727×106空載力矩 Mn4 9.88×103拉力引起摩擦扭矩Mn3 1.519×105 1.308×105 1.064×105 8.529×104Mn1+MT+ Mn4 4.682×106 4.033×106 3.285×106 2.634×106總力矩 Mp 5.171×106 5.568×106 4.964×106 5.534×106驅(qū)動(dòng)力矩 Mn 5.769×106 5.119×106 4.497×106 4.485×106驅(qū)動(dòng)功率 Nqc(kw) 7.954 7.408 7.151 7.0195．主電機(jī)的選擇：由表 4.1 可知，成形量為 40%時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)功率最大，考慮工作機(jī)的安全系數(shù)，電動(dòng)機(jī)的功率選 11kw。因 YZ 系列電機(jī)具有較大的過(guò)載能力和較高的機(jī)械強(qiáng)度，特別適用于短時(shí)或斷續(xù)周期運(yùn)行、頻繁起動(dòng)和制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)速不高、有時(shí)過(guò)負(fù)荷及有顯著的振動(dòng)與沖出的設(shè)備。其工作特性明顯優(yōu)于 Y 系列電機(jī)，故選 YZ160L—6 型電機(jī)，其參數(shù)如下：kw； r/min； ； kw。1N?953r%40?aF10G?升降電動(dòng)機(jī)選擇 YD 系列變極多速三相異步電動(dòng)機(jī)，能夠簡(jiǎn)化變速系統(tǒng)和節(jié)能。故選擇 YD90S—6/4，其參數(shù)如下：N=0.65kw； r=1000r/min； G=15kg。4.2 上輥的設(shè)計(jì)計(jì)算校核4.2.1 上輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受力圖由上部分計(jì)算可知輥筒在成形 100%時(shí)受力最大：kgf kgf52.9710cP??51.280aP??故按 計(jì)算，其受力圖 4.1：max黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)21圖 4.1 輥筒受力圖4.2.2 剛度校核撓度 [1]： ???????????????32348LbEIPLf確定公式各參數(shù)：mm4 （I a 為軸截面的慣性矩）44830.976106aDI????kgf kgf/m mm mm 52.971aP?2.E2b?2470L?得： 3384aLbfIL??????????????5323682.97100[4()()]0.813. 74????????af?因?yàn)?，所以上輥剛度滿足要求。??af?4.2.3 上輥強(qiáng)度校核危險(xiǎn)截面為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，因Ⅰ、 Ⅲ相同，且 ，所以只需校核Ⅰ、Ⅱ處：M黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)22Ⅰ： kgf·mm7235.4910aIPM??kgf/mm2max3.IDW???W 為抗彎截面系數(shù)。 mm33 602.5102???kgf/mm2 049?max.7sIn???Ⅱ： kgf·mm26351.08aPLM??????????kgf/mm2 max0.41W?max49.3571.sn?????故安全，強(qiáng)度合乎條件。4.2.4 疲勞強(qiáng)度安全強(qiáng)度校核[1]： Mpa=108kgf/mm2 kgf/mm250Cr108b??93s??kgf/mm21.()105.ab??在截面Ⅰ、Ⅱ處 ，所以只需校核Ⅱ、Ⅲ處：ⅠMⅡ處：r=0 30Dd??dr由 [1]得 ??2SS????因上輥轉(zhuǎn)矩 T=0，故： 1mK?????????應(yīng)力集中系數(shù) [1] 表面質(zhì)量系數(shù) 1.6???S.2~51.8??尺寸影響系數(shù) 彎曲平均應(yīng)力0???0m?MPa6ax.412.9525MW??黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)23??15021.59.6.8mS SK??????????????Ⅲ處： .6???kgf· mm72350941aPM??ⅢMPa6mx.3.2W????150.479.1.86mS SK????????????故：疲勞強(qiáng)度滿足條件。4.2.5 上輥在卸料時(shí)的校核根據(jù)上輥的受力情況，只需考慮彎曲強(qiáng)度即可，卸料時(shí)其受力如下圖 4.2： 板重： kg 2261 7.8105.nnDSSGb??????????????????????????上輥重： kg922 307.81()4v???.3總重： kg 16??圖 4.2 上輥卸料受力圖由受力圖 4.2 可知：MPa 5maxax34.0271.08MW?????max1825.604.73sn???故：卸料時(shí)彎曲強(qiáng)度滿足。4.3 下輥設(shè)計(jì)計(jì)算及校核4.3.1 下輥結(jié)構(gòu)及受力圖黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)24下輥受力如圖 4.3圖 4.3 下輥受力圖受力： kgf 主電機(jī) kw54121.806.1cRPF???1P?齒輪嚙合效率： 聯(lián)軸器效率： 軸承效率：97.1?98.02?98.03?總傳動(dòng)效率： m/min r/min85.23V67524n??轉(zhuǎn)矩： N·m kgf·mm41.50.179PTn???6.1?kgf·mm47126.02530IRMFkgf·mm7141.217R???????????4.3.2 下輥剛度校核：撓度 [5]： 23384cPLbfEIL???????????????I 為軸截面的慣性矩： mm444801.6906DI????kgf mm kgf/m mm51.280cP??20b?42. 27Lmm mm 334.85cLfEIL????????????????0.51.3cf???cf?故：安全。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)254.3.3 下輥彎曲強(qiáng)度校核：由受力圖知彎曲強(qiáng)度危險(xiǎn)截面在Ⅱ、Ⅲ處 [5]：Ⅱ處： kgf·mm kgf·mmⅠM75.2190??621.0T??kgf·mm （ ）7()5.caa??? 1??kgf·mm kgf·mm7mxax33.8.4620cd???049?安全系數(shù)： max91sn?????Ⅲ處： 71.30M???7.210T???kgf·mm2.6ca?????kgf·mm 7max3.1.084cW???安全系數(shù) 故安全，故彎曲強(qiáng)度滿足。493.7611.08n??4.3.4 下輥疲勞強(qiáng)度校核初選Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ截面：Ⅰ、Ⅲ同類；Ⅳ、Ⅴ同類；Ⅱ、Ⅳ處： ；Ⅰ、Ⅳ處：0?T0?t顯然 ， 故僅校核Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ即可。S?ⅠS?疲勞強(qiáng)度校核公式 [1] kgf·mm ??2S?????15.2??Ⅱ截面： kgf·mm N·m0dr1D75.90M??6.10T???應(yīng)力集中系數(shù) [1] 表面質(zhì)量系數(shù).6K????S2~18?尺寸影響系數(shù) 彎曲平均應(yīng)力 MPa8??m??ax3.46MW?150.21.5.6384mS???????????應(yīng)力集中系數(shù) [1] 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù).73K??0.5??0.???黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)26彎曲平均應(yīng)力和應(yīng)力副 0.4132mTW???10.48????15.22570.108.mSK??????????????22.41.455SS????所以：截面Ⅱ處滿足疲勞強(qiáng)度要求。Ⅲ截面： kgf·mm kgf·mm0dr1D7.610M??Ⅲ 61.20T??應(yīng)力集中系數(shù) [1] 表面質(zhì)量系數(shù).6K???S2~58?尺寸影響系數(shù) 彎曲平均應(yīng)力 MPa8???m?ax3.MW?1062.6138mS?????????????應(yīng)力集中系數(shù) [1] 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù).73K?0.5?0.5???彎曲平均應(yīng)力和應(yīng)力副 .4132mTW???10.48???150.257.18.mSK????????? ???????223.613.645SS?? ?故滿足疲勞強(qiáng)度要求。Ⅳ截面：kgf·mm N·m64.3210M??61.20T??mm3357cWd??， .130r4.8610Dd應(yīng)力集中系數(shù) [1] 表面質(zhì)量系數(shù)2K????S.2~50.58??黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)27尺寸影響系數(shù) 彎曲平均應(yīng)力0.8???0m??MPa 65ax4.321.477MW???1021.878mSK??????????????應(yīng)力集中系數(shù) [1] 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù).730.5?0.5??彎曲平均應(yīng)力和應(yīng)力副 2.61mTW???10.48????150.5.69.7343.18.mSK????????????〉222.691.175.S?????S故:安全下輥滿足疲勞強(qiáng)度要求。kgf kgf·mm4126.0RF?6.0T??kgf·mm kgf·mm73IM?75219M?剛度條件滿足。 滿足彎曲強(qiáng)度要求。 kgf·mm.4n? .??4.4 本章小結(jié)由于沖壓機(jī)不是一次成型的，而且每次成型所需的功率都不一樣，所以我把它分為四次成型，結(jié)果 40%時(shí)所需功率最大，最后確定電動(dòng)機(jī)的功率為 11kw。對(duì)沖壓機(jī)選擇的參數(shù)進(jìn)行校核，結(jié)果上下輥的強(qiáng)度都合格。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)28第 5 章 沖壓機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算5．1 傳動(dòng)方案的分析和擬定本設(shè)計(jì)的沖壓機(jī)卷板時(shí)所需的大功率是由一個(gè)主電機(jī)通過(guò)沖壓機(jī)傳遞給個(gè)下輥來(lái)獲得的，為了避免兩下輥發(fā)生干涉，故沖壓機(jī)采用對(duì)稱式結(jié)構(gòu)。又因沖壓機(jī)轉(zhuǎn)速較高，而沖壓機(jī)輸也軸轉(zhuǎn)速較低，故總傳動(dòng)比較大。考慮到經(jīng)濟(jì)性，故采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、展開(kāi)式的沖壓機(jī)。傳動(dòng)方案如圖 5.1：黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)29圖 5.1 沖壓機(jī)結(jié)構(gòu)圖5．2 沖壓機(jī)傳動(dòng)裝置總的傳動(dòng)比和各級(jí)傳動(dòng)比的分配5.2.1 總的傳動(dòng)比n0=7.074r/min ni=953r/min 095314.797.in?總5.2.2 傳動(dòng)比的分配 Iii???Ⅲ總考慮潤(rùn)滑條件，為使兩級(jí)大齒輪直徑相近，?。?～ (1.Ii?5)i?i?Ⅲ故： =6.2 =4.8 iⅠ i?I3479.26.8i??總Ⅲ5．3 傳動(dòng)裝置各軸的參數(shù)計(jì)算5.3.1 各軸轉(zhuǎn)速r/min 953n?Ⅰr/min1.76.2i?ⅠⅠr/min 53.04.8ni??Ⅲr/min27iⅢⅣ Ⅲ5.3.2 各軸功率各軸輸入效率：η 1=0.97 聯(lián)軸器效率：η 2=0.99 軸承：η 3=0.98Ⅰ軸： PⅠ =P0P01=11×0.99＝10.89lwⅡ軸： PⅡ =PⅠ P12=10.89×0.98×0.97＝10.352kw黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)30Ⅲ軸： PⅢ =PⅡ P23=10.352×0.98×0.97＝9.841kwⅣ軸： PⅣ =PⅢ P34=9.841×0.98×0.97＝9.355kw5.3.3 各軸轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸： N·m001950.2395pTn???ⅠⅠ軸： N·m.8.ⅠⅠ ⅠⅡ軸： N·m10.35295064.170pTn???ⅡⅡ ⅡⅢ軸： N·m9.8.ⅢⅢ ⅢⅣ軸： N·m.35950126.8704pTn???ⅣⅣ Ⅳ將上述結(jié)果匯總于表 5.1 以備查用。5．4 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)因合金結(jié)構(gòu)鋼比碳素調(diào)質(zhì)鋼具有較好塑性和韌性，即有較好的綜合機(jī)械性能，再綜合沖壓機(jī)的工作特性：低速、大功率、交變負(fù)荷，所以選擇較為適合的合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr。對(duì)于大型沖壓機(jī)，為了提高箱體的強(qiáng)度，選用箱體材料為鑄鐵或鑄鋼。5.4.1 第一級(jí)傳動(dòng)設(shè)計(jì)1.齒輪參數(shù)選擇1）選用圓柱直齒傳動(dòng)。2）材料熱處理：因此級(jí)傳遞功率校大，磨損嚴(yán)重，考慮磨損對(duì)齒輪強(qiáng)度的削弱，表 5.1 沖壓機(jī)參數(shù)表軸名 功率(kw) 轉(zhuǎn)矩 T(N·m ) 轉(zhuǎn)速 n(r/min) 傳動(dòng)比 i 效率 η電動(dòng)機(jī)軸 11 110.231 953 0.991Ⅰ軸 10.89 109.129 953 0.976.2Ⅱ軸 10.352 6432.170 153.7104.80.97