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摘 要
在印刷生產(chǎn)的領(lǐng)域里，許多廠家都會(huì)根據(jù)客戶(hù)的要求對(duì)印刷產(chǎn)品進(jìn)行打孔加工；其中以沖制圓孔為主。因此，沖孔質(zhì)量的好壞在一定程度上影響了印刷產(chǎn)品的質(zhì)量。目前，我市的印刷單位采用的一些加工方法都不太理想。雖然，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上已有很多的打孔機(jī)；但是，許多產(chǎn)品都是專(zhuān)用設(shè)備；比如：掛歷打孔機(jī)，單孔打孔機(jī)等等。一些多功能的打孔機(jī)價(jià)格也比較貴。為此，根據(jù)我市印刷廠家的生產(chǎn)情況，我們單位研制了一種實(shí)用型的印刷產(chǎn)品打孔機(jī)——DZK06型打孔機(jī)。
該型打孔機(jī)經(jīng)濟(jì)適用、操作簡(jiǎn)單；能夠根據(jù)要求進(jìn)行改裝滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。本文詳細(xì)介紹了的該型打孔機(jī)的研制步驟和設(shè)計(jì)內(nèi)容。其中，對(duì)沖孔裝置中的凸模進(jìn)行了重要改進(jìn)；對(duì)沖孔能力也進(jìn)行了提高。
關(guān)鍵詞：紙張 沖孔 凸模 凹模 偏心軸
目 錄
摘 要…………………………………………………………………………………I
關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………………I
概 述…………………………………………………………………………………1
1.1設(shè)計(jì)的目的和意義………………………………………………………………1
1.2現(xiàn)有打孔機(jī)的主要問(wèn)題及改進(jìn)方向……………………………………………1
1.2.1主要問(wèn)題………………………………………………………………………1
1.2.2改進(jìn)方向………………………………………………………………………1
1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容及應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求…………………………………………………1
1.3.1設(shè)計(jì)內(nèi)容………………………………………………………………………1
1.3.2技術(shù)要求………………………………………………………………………2
1.4設(shè)計(jì)的基本思路…………………………………………………………………2
2總體設(shè)計(jì)方案擬定…………………………………………………………………2
3打孔裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………3
3.1凸模………………………………………………………………………………3
3.1.1凸模的結(jié)構(gòu)……………………………………………………………………3
3.1.2確定凸模的尺寸………………………………………………………………4
3.1.3凸模刃口形狀的確定…………………………………………………………5
3.2凹?！?
3.2.1凹模的結(jié)構(gòu)……………………………………………………………………5
3.2.2確定凹模的尺寸………………………………………………………………6
3.3凸凹模間隙的確定………………………………………………………………6
3.4下模座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………7
3.5凸模、凹模及其相關(guān)零件的配合………………………………………………7
3.5.1凸模、凹模的配合……………………………………………………………7
3.5.2凸模導(dǎo)向部分與導(dǎo)向套之間的配合…………………………………………8
3.5.3導(dǎo)向套與下模座的配合………………………………………………………8
3.5.4凹模與下模座的配合…………………………………………………………8
3.6上模座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………9
3.7固定板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………9
3.8平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………9
4傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)和電動(dòng)機(jī)選擇………………………………………………………10
4.1傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)……………………………………………………………………10
4.2離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………11
4.2.1離合器的結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………11
4.2.2離合器械的工作原理(圖4-5)………………………………………………12
4.3選擇電動(dòng)機(jī)………………………………………………………………………13
4.3.1確定打孔機(jī)的沖裁功率………………………………………………………13
4.3.2確定電動(dòng)機(jī)所需功率…………………………………………………………14
4.3.3選定電動(dòng)機(jī)……………………………………………………………………14
5設(shè)計(jì)計(jì)算部分………………………………………………………………………15
5.1帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………15
5.1.1V帶的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………………15
5.1.2帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………17
5.2偏心軸的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………………17
5.2.1選擇軸的材料…………………………………………………………………17
5.2.2初步估算軸的直徑……………………………………………………………17
5.2.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………18
5.2.4選擇軸上支承部位的軸承……………………………………………………18
5.2.5軸的強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………………………………21
6機(jī)架的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………24
7結(jié)論………………………………………………………………………………24
致 謝…………………………………………………………………………………25
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………25
3
摘 要
在印刷生產(chǎn)的領(lǐng)域里，許多廠家都會(huì)根據(jù)客戶(hù)的要求對(duì)印刷產(chǎn)品進(jìn)行打孔加工；其中以沖制圓孔為主。因此，沖孔質(zhì)量的好壞在一定程度上影響了印刷產(chǎn)品的質(zhì)量。目前，我市的印刷單位采用的一些加工方法都不太理想。雖然，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上已有很多的打孔機(jī)；但是，許多產(chǎn)品都是專(zhuān)用設(shè)備；比如：掛歷打孔機(jī)，單孔打孔機(jī)等等。一些多功能的打孔機(jī)價(jià)格也比較貴。為此，根據(jù)我市印刷廠家的生產(chǎn)情況，我們單位研制了一種實(shí)用型的印刷產(chǎn)品打孔機(jī)——DZK06型打孔機(jī)。
該型打孔機(jī)經(jīng)濟(jì)適用、操作簡(jiǎn)單；能夠根據(jù)要求進(jìn)行改裝滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。本文詳細(xì)介紹了的該型打孔機(jī)的研制步驟和設(shè)計(jì)內(nèi)容。其中，對(duì)沖孔裝置中的凸模進(jìn)行了重要改進(jìn)；對(duì)沖孔能力也進(jìn)行了提高。
關(guān)鍵詞：紙張 沖孔 凸模 凹模 偏心軸
Abstract
In the printing production field, many manufacturers are punching processing of printing products according to customer requirements; the punching hole. Therefore, punching quality of printing product quality to a certain extent. At present, some processing methods of the printing unit using are not ideal. Although, the domestic market has a lot of punch; however, many products are the special equipment; such as: calendar punch, single hole puncher. Multiple punch the price is more expensive. Therefore, according to the production of printing factories in our city, we developed a practical printing products -- DZK06 type drilling machine drilling machine.
The punch affordable, simple operation; can be modified to meet production needs according to the requirements of. This paper introduces the developing procedure and design content of the punch of the. Among them, to the punch punching device is improved; on punching capacity were also carried out to improve the.
Keywords: paper punching die of eccentric shaft
目 錄
摘 要…………………………………………………………………………………I
關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………………I
概 述…………………………………………………………………………………1
1.1設(shè)計(jì)的目的和意義………………………………………………………………1
1.2現(xiàn)有打孔機(jī)的主要問(wèn)題及改進(jìn)方向……………………………………………1
1.2.1主要問(wèn)題………………………………………………………………………1
1.2.2改進(jìn)方向………………………………………………………………………1
1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容及應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求…………………………………………………1
1.3.1設(shè)計(jì)內(nèi)容………………………………………………………………………1
1.3.2技術(shù)要求………………………………………………………………………2
1.4設(shè)計(jì)的基本思路…………………………………………………………………2
2總體設(shè)計(jì)方案擬定…………………………………………………………………2
3打孔裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………3
3.1凸模………………………………………………………………………………3
3.1.1凸模的結(jié)構(gòu)……………………………………………………………………3
3.1.2確定凸模的尺寸………………………………………………………………4
3.1.3凸模刃口形狀的確定…………………………………………………………5
3.2凹?！?
3.2.1凹模的結(jié)構(gòu)……………………………………………………………………5
3.2.2確定凹模的尺寸………………………………………………………………6
3.3凸凹模間隙的確定………………………………………………………………6
3.4下模座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………7
3.5凸模、凹模及其相關(guān)零件的配合………………………………………………7
3.5.1凸模、凹模的配合……………………………………………………………7
3.5.2凸模導(dǎo)向部分與導(dǎo)向套之間的配合…………………………………………8
3.5.3導(dǎo)向套與下模座的配合………………………………………………………8
3.5.4凹模與下模座的配合…………………………………………………………8
3.6上模座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………9
3.7固定板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………9
3.8平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………9
4傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)和電動(dòng)機(jī)選擇………………………………………………………10
4.1傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)……………………………………………………………………10
4.2離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………11
4.2.1離合器的結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………11
4.2.2離合器械的工作原理(圖4-5)………………………………………………12
4.3選擇電動(dòng)機(jī)………………………………………………………………………13
4.3.1確定打孔機(jī)的沖裁功率………………………………………………………13
4.3.2確定電動(dòng)機(jī)所需功率…………………………………………………………14
4.3.3選定電動(dòng)機(jī)……………………………………………………………………14
5設(shè)計(jì)計(jì)算部分………………………………………………………………………15
5.1帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………15
5.1.1V帶的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………………15
5.1.2帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………17
5.2偏心軸的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………………17
5.2.1選擇軸的材料…………………………………………………………………17
5.2.2初步估算軸的直徑……………………………………………………………17
5.2.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………18
5.2.4選擇軸上支承部位的軸承……………………………………………………18
5.2.5軸的強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………………………………21
6機(jī)架的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………24
7結(jié)論………………………………………………………………………………24
致 謝…………………………………………………………………………………25
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………25
1概述
1.1設(shè)計(jì)的目的和意義
我單位是一家印刷廠，經(jīng)常生產(chǎn)一些帳單、記錄單、報(bào)表等印刷產(chǎn)品。由于本單位沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的裝訂打孔機(jī)，不少產(chǎn)品都送到其它單位進(jìn)行打孔等后續(xù)加工。為了保證生產(chǎn)質(zhì)量、時(shí)效性以及提高本廠技術(shù)人員的業(yè)務(wù)水平，我們技術(shù)部門(mén)研制了ZDK-06型打孔機(jī)（沖制Φ6mm圓孔）。該設(shè)計(jì)產(chǎn)品采用多孔聯(lián)打和可調(diào)節(jié)孔距以及改變孔數(shù)的生產(chǎn)方式，可滿(mǎn)足數(shù)種厚度（5mm以下）和孔數(shù)（1-5孔）的裝訂打孔工作。
ZDK-06型打孔機(jī)投入生產(chǎn)后，提高了本單位的生產(chǎn)工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。在設(shè)計(jì)和調(diào)試期間也鍛煉和促進(jìn)了技術(shù)人員的創(chuàng)新精神。
1.2現(xiàn)有打孔機(jī)的主要問(wèn)題及改進(jìn)方向
1.2.1主要問(wèn)題
本單位借用了幾種紙張打孔機(jī)，進(jìn)行后續(xù)生產(chǎn)加工。在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有打孔機(jī)都屬于專(zhuān)用打孔機(jī)，不能適應(yīng)小批量、多任務(wù)的生產(chǎn)工作。其主要問(wèn)題有：
（1） 打制的孔數(shù)確定，不能任意更改；
（2） 產(chǎn)品的孔距是固定不變的；
（3） 紙張定位裝置不完善；
（4） 沖制后的圓孔不標(biāo)準(zhǔn)，出現(xiàn)裂紋和毛邊；
（5） 打孔機(jī)的離合裝置沒(méi)有或操作不方便。
1.2.2改進(jìn)方向
為了適應(yīng)本單位的生產(chǎn)任務(wù)，我們對(duì)現(xiàn)有打孔機(jī)提出了改進(jìn)意見(jiàn)。其具體的改進(jìn)方向是：
（1） 能夠適應(yīng)多孔數(shù)、變孔距的打孔任務(wù)；
（2） 完善紙張定位裝置；
（3） 改進(jìn)打孔機(jī)的沖模（凸、凹模）
（4） 改進(jìn)打孔機(jī)的離合裝置；
（5） 為適應(yīng)多孔徑（圓孔直徑Φ1-8mm）的打孔任務(wù)做好基礎(chǔ)工作。
1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容及應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求
1.3.1設(shè)計(jì)內(nèi)容
（1） 紙張打孔機(jī)總體設(shè)計(jì)方案；
（2） 打孔裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
（3） 打孔機(jī)的傳動(dòng)方式、離合裝置；
（4） 工作電機(jī)的選擇；
（5） V型皮帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算；
（6） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)剛度校核（包括偏心軸上的軸承選擇）；
（7） 機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
1.3.2技術(shù)要求
結(jié)合本廠的實(shí)際工作需要，我們制度了以下幾點(diǎn)技術(shù)要求：
（1）符合加工產(chǎn)品的各項(xiàng)工作參數(shù)：
紙張總厚度：0-5mm
紙張的加工長(zhǎng)度：300mm
可打孔數(shù)：1-5個(gè)
圓孔直徑：Φ6mm
（2）打制后的圓孔表面要光滑、無(wú)變形、沒(méi)有毛邊和裂紋；
（3）打孔機(jī)的工作安全可靠，離合方式操作簡(jiǎn)單；
（4）打孔機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便；
（5）打孔機(jī)性?xún)r(jià)比高。
1.4設(shè)計(jì)的基本思路
根據(jù)本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，我們采取了如下設(shè)計(jì)步驟：第一步，設(shè)計(jì)打孔機(jī)的主要工作部分（打孔裝置即沖模）；第二步，確定傳動(dòng)方案和工作電機(jī)；第三步，確定主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)；第四步，重要傳動(dòng)部件的安全性分析；第五步，設(shè)計(jì)打孔機(jī)的機(jī)架；第六步，設(shè)計(jì)附屬裝置。
2總體設(shè)計(jì)方案擬定
經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有打孔機(jī)的比較和研究，我們制定了ZDK-06型打孔機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案：
打孔機(jī)的主要工作部分是打孔裝置。為了設(shè)計(jì)的方便和有效，我們采用常用的沖孔模作為打孔裝置。沖孔模的下模固定不動(dòng)，沖孔模的上模上下運(yùn)動(dòng)；上下模相互配合沖制圓孔。工作電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)和離合裝置的傳遞，帶動(dòng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)；然后經(jīng)過(guò)連桿、拉桿帶動(dòng)上模上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。皮帶輪和偏心軸之間的離合裝置通過(guò)操作工人用腳踩踏或放松踏板控制，進(jìn)而確定打孔裝置工作或停止。
3打孔裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)沖孔模的基本結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了如圖3-1所示的打孔裝置。
拉桿帶動(dòng)上模座上下運(yùn)動(dòng)。上模座與固定板結(jié)合使凸模在導(dǎo)向套中上下運(yùn)動(dòng)。凹模固定在下模座中。松開(kāi)鎖緊螺栓和夾緊螺釘；下模座可以在平臺(tái)上左右移動(dòng)，從而改變孔距。增加或減少下模座，可以改變打孔數(shù)量。如果更換凸模、凹模，也可以改變孔徑（圓孔直徑）。
打孔裝置主要工作部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：
3.1凸模
3.1.1凸模的結(jié)構(gòu)
凸模的結(jié)構(gòu)選取典型的圓凸模結(jié)構(gòu)（如圖3-2）。下端為工作部分（沖頭），中間圓柱部分與下模座中的導(dǎo)向套配合，最上端的臺(tái)肩承受向下壓的卸料力。
圖3-2凸模
根據(jù)該沖模工作條件，選用材料為：T8A，熱處理淬火及回火后硬度為：HRC 58-60。
3.1.2確定凸模的尺寸（圖3-3）
（1）凸模長(zhǎng)度L
L=H1+H2+H3+H4+H0
H1—固定板厚度，10mm；
H2—固定板與沖模座的最小距離，20mm；
H3—導(dǎo)向套的長(zhǎng)度，20mm；
H4—導(dǎo)向套與凹模之間的距離。其中H間為壓紙板與導(dǎo)向套之間的距離，5mm；H壓為壓紙板的厚度，2mm；t為沖件材料厚度，取設(shè)計(jì)參數(shù)中的最大值5mm。
H4的值為12mm。
H0—凸模進(jìn)入凹模的深度（通常為0.5-1mm）,取1mm。
L=10+20+20+12+1=63mm
（2）沖頭部分的長(zhǎng)度L0
L0=H4+ H0 =12+1=13mm
（3）凸模臺(tái)肩厚度，3mm。
（4）凸模導(dǎo)向部分的直徑d1, Ф10mm。
（5）凸模臺(tái)肩直徑，Ф16mm。
3.1.3凸模刃口形狀的確定
為了得到平整的零件或產(chǎn)品減少?zèng)_裁力沖孔時(shí)凸模刃口可做成斜刃口，凹模采用平刃口。一般斜刃數(shù)值如表3-1所示。
表3-1普通應(yīng)用的斜刃數(shù)值
材料厚度
斜角φ
平均沖裁烽為平刃口的
3-10
5°-8°
60-65%
凸模刃口的結(jié)構(gòu)如圖3-4。
取斜角φ為8°。
3.2凹模
3.2.1凹模的結(jié)構(gòu)
凹模的結(jié)構(gòu)如圖3-5。
凹模厚度即有效刃壁高度。刃壁帶有斜度，沖件或廢料不易滯留在刃孔內(nèi)，因而刃壁磨損小。α一般取5/-15/，定為15/。
根據(jù)沖模工作要件用料及熱處理要求表，凹模選用村料為：T8A，熱處理硬度：HRC 60-62。
3.2.2確定凹模的尺寸
由于凹模厚度h根據(jù)沖裁力P選擇；本打孔機(jī)的沖裁力很小，沒(méi)有相應(yīng)的選取值。故根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值定為12mm。
凹模直徑d考慮裝配的原因，定為Ф15mm。
3.3凸凹模間隙的確定
凸模和凹模間有適當(dāng)空隙，稱(chēng)為間隙。雙面間隙用“2C”表示，單面間隙用“z/2”表示，如圖3-6。
根據(jù)表3-2的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，取2C為0.05mm-0.07mm。
表3-2沖孔模刃口始用間隙2C（mm）
材料名稱(chēng)
鋼紙板、絕緣紙板等
厚度t
始用間隙2C
2Cmin
2Cmax
5.0
0.05
0.07
根據(jù)間隙方向的基本原則，沖孔時(shí)凸模做成工件孔要求尺寸，凹模為凸模尺寸增加間隙值。
3.4下模座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
如圖3-1所示，為了保證凸凹模的裝配精度，將沖孔模中常見(jiàn)的導(dǎo)板加厚與下模座制成一個(gè)整體。
在下模座和凸模之間加裝了導(dǎo)向套，以便延長(zhǎng)模座的使用壽命。
由于印刷品上的孔間距不確定，下模座需要在平臺(tái)上左右移動(dòng)，因此在平臺(tái)上開(kāi)了三個(gè)槽，分別為定位槽、鎖緊槽、落料槽。下模座通過(guò)其后部的定位塊在平臺(tái)上定位。準(zhǔn)確定位后，通過(guò)鎖緊螺栓和鎖緊塊夾緊固定。
為了降低下模座的重心，保證穩(wěn)定性，在下模座的后部加工了一個(gè)臺(tái)階。
由于下模座承受一般負(fù)荷，材料選用HT250。導(dǎo)向套選用材料為HT200。
3.5凸模、凹模及其相關(guān)零件的配合
3.5.1凸模、凹模的配合（圖3-7）
由于沖孔時(shí)凸模做成工件孔要求尺寸，所以凸模、凹模配合選用基軸制。凸模沖頭部分的公差級(jí)選用IT6級(jí)。
沖頭部分的直徑為Ф6mm，由常用和優(yōu)先選用軸的偏差表，可得凸模沖頭部分的直徑d為Ф6h6（）。凸模、凹模之間有0.05-0.07mm的間隙，因此凹模內(nèi)孔與凸模沖頭部分進(jìn)行配作。凹模內(nèi)孔直徑尺寸D則為Ф6。
3.5.2凸模導(dǎo)向部分與導(dǎo)向套之間的配合(圖3-8)
凸模導(dǎo)向部分與導(dǎo)向套之間配合選用基孔制。由于兩者之間的配合為間隙很小的滑動(dòng)配合，選優(yōu)先配合；則：兩者的配合為H7/g6。
凸模導(dǎo)向部分的直徑為Ф10mm。則d為Ф10 g6（）。D為Ф10 H7（）。
3.5.3導(dǎo)向套與下模座的配合（圖3-9）
導(dǎo)向套與下模座之間的配合為小過(guò)盈配合（易于拆卸）,選用基軸制。
選兩者的配合為H7/p6。
導(dǎo)向套的外徑為Ф16mm。則：則d為Ф16 p6（）。
D為Ф16 H7（）。
3.5.4凹模與下模座的配合(圖3-10)
凹模與下模座的配合為中等壓入配合,基孔制。選兩者的配合為H7/s6，則凹模的外徑為Ф15mm，則d為Ф15 s6（）。D為Ф15 H7（）。
為了便于壓入，凹模下端帶有大倒角2×45°。
3.6上模座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
上模座是向凸模傳遞下行沖孔力的主要部件。根據(jù)上模座承受不太大負(fù)荷的情況，選用材料：HT250。同時(shí)為了減輕重量，盡量減小上模座底部厚度，在其上部設(shè)置加強(qiáng)筋。
3.7固定板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(圖3-11)
由于凸模在固定板中滑動(dòng),因此在固定板中銑削了上下兩條槽,其中上槽的寬度與凸模臺(tái)肩直徑相等,下槽的寬度與凸模導(dǎo)向部分直徑相等。；固定板的材料為：A3。
3.8平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(圖3-12)
平臺(tái)是整個(gè)打孔裝置的基座。平臺(tái)上開(kāi)了三個(gè)槽，分別是定位槽、鎖緊槽、落料槽。兩端加工有拉桿的襯套孔。平臺(tái)上還加工了兩個(gè)壓紙板的鎖緊螺釘孔。
由于平臺(tái)承受一定的重量和沖擊載荷，故適當(dāng)加大厚度，其值定為25mm，材料選用HT200。
4傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)和電動(dòng)機(jī)選擇
4.1傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)
根據(jù)打孔機(jī)運(yùn)動(dòng)速度低,工作功率小的特點(diǎn),采用如圖4-1所示的傳動(dòng)方案。
傳動(dòng)方案中：電動(dòng)機(jī)小皮帶輪通過(guò)三角帶帶動(dòng)大帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)。大帶輪通過(guò)離合器使偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)；然后經(jīng)過(guò)偏心軸上的連桿帶動(dòng)拉桿上下運(yùn)動(dòng)，從而使打孔裝置的凸模上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成打孔動(dòng)作。
4.2離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.2.1離合器的結(jié)構(gòu)
離合器由齒圈(圖4-2)和轉(zhuǎn)銷(xiāo)輪(圖4-3)兩大部分組成。齒圈與皮帶輪通過(guò)螺釘聯(lián)接。它的中心部位加工有6個(gè)內(nèi)齒。
轉(zhuǎn)銷(xiāo)輪由輪體、轉(zhuǎn)銷(xiāo)、轉(zhuǎn)向桿、拉簧、固定螺釘五部分組成。它與偏心軸通過(guò)平鍵聯(lián)接。
轉(zhuǎn)銷(xiāo)（圖4-4）的前部（a部分）加工有β曲面，后部（b部分）與轉(zhuǎn)銷(xiāo)輪上的孔轉(zhuǎn)動(dòng)配合。轉(zhuǎn)銷(xiāo)的a部分插入齒圈中。轉(zhuǎn)向桿固定在轉(zhuǎn)銷(xiāo)上。
4.2.2離合器械的工作原理(圖4-5)
圖4-5（c）中，操作工人松開(kāi)踏板，撞桿在彈簧力作用下上行，擋住轉(zhuǎn)向桿使轉(zhuǎn)銷(xiāo)的β曲面在圖示位置時(shí)與齒圈的齒面脫離接觸。齒圈空轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)銷(xiāo)輪不轉(zhuǎn)動(dòng)，離合器分離。
圖4-5（b）中，操作工人踩下踏板，使擺桿向下運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)連桿，使撞桿克服彈簧的作用力向下運(yùn)動(dòng)。撞桿與轉(zhuǎn)向桿脫離接觸。轉(zhuǎn)向桿在拉簧的作用力下，帶動(dòng)轉(zhuǎn)銷(xiāo)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度。此時(shí)轉(zhuǎn)銷(xiāo)的β曲面與齒圈的齒面接觸。齒圈通過(guò)轉(zhuǎn)銷(xiāo)帶動(dòng)轉(zhuǎn)銷(xiāo)輪旋轉(zhuǎn)。離合器閉合傳遞沖裁動(dòng)能。
4.3選擇電動(dòng)機(jī)
4.3.1確定打孔機(jī)的沖裁功率
(1)沖模的沖裁力
一般平刃口的凸模和凹模進(jìn)行沖裁時(shí)，其沖裁力計(jì)算公式為：
F0=SτLt
F0—沖裁力，N；
S—安全系數(shù)，其值一般取1.3；
τ—材料抗剪強(qiáng)度，N/mm2；
L—材料輪廓長(zhǎng)度，mm；
t—材料厚度，mm。
紙張的τ值在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中沒(méi)有標(biāo)明，一般只標(biāo)注紙張的抗張強(qiáng)度，所以以絕緣紙板的τ值為計(jì)算值，其值為40-70N/mm2，取τ=40N/mm2（因銅版紙比絕緣紙板的抗剪強(qiáng)度低，則取下限值）。
由于打孔裝置設(shè)計(jì)時(shí)，凸模做成斜度，由表3-1可知斜刃口沖模沖裁力F為F0的60-65%，取F=0.65 F0。
已知t=5mm L=πd d=6mm
則一個(gè)凸模的沖裁力F=0.65 F0=0.65×1.3×40×6π×5≈3186N
由于設(shè)計(jì)時(shí)考慮該裝置最大可擴(kuò)展到打5個(gè)孔，所以沖模的沖裁力：
F總=5F=15930N
(2)沖模沖裁時(shí)的功
沖裁功的計(jì)算公式為：W=K?m)
K—系數(shù)，取值為0.63；
t—材料厚度，mm。
則W=0.63×N?m
(3)打孔裝置所需功率
由于打孔機(jī)為低速工作機(jī)械，設(shè)定每秒鐘工作2次，則每秒鐘有4個(gè)行程，打孔裝置的行程L=10mm。
沖頭打孔所需時(shí)間： T===0.125s
則功率 =
4.3.2確定電動(dòng)機(jī)所需功率
電動(dòng)機(jī)所需功率0=
1 —帶傳動(dòng)效率0.9-0.95,取0.9;
2 —滾動(dòng)軸承效率0.98-0.99,取0.98;
3 —滑動(dòng)摩擦副效率0.88-0.9, 取0.88。
4.3.3選定電動(dòng)機(jī)
根據(jù)電動(dòng)機(jī)所需功率,確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為:YS90L8。
額定功率：0.55KW
滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速：700r/min
額定電壓：380V
5設(shè)計(jì)計(jì)算部分
5.1帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
5.1.1V帶的設(shè)計(jì)計(jì)算
(1)確定計(jì)算功率PC
PC=KAP
KA—工作情況系數(shù)，查[4]表5-8得：KA=1.2
PC=1.2×0.55=0.66Kw
(2)選擇V帶的型號(hào)
由于設(shè)備要求結(jié)構(gòu)緊湊，所以選用窄V帶選動(dòng)。
由PC=0.66Kw，小帶輪轉(zhuǎn)速n1=700 r/min和[4]圖5-11，確定選用SPZ型窄V帶。(3)確定帶輪基維直徑
1)選定小帶輪基準(zhǔn)直徑d1
由[4]表5-2，SPZ型帶輪的最小直徑為63mm，再參看圖5-11及表5-7，選擇d1=63mm。
2）驗(yàn)算帶速
在2-2.5之間,滿(mǎn)足帶速要求。
3)計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑
大帶輪轉(zhuǎn)速n2=120r/min
取滑動(dòng)率為0.02,則
,
按帶輪基準(zhǔn)直徑系列取。
由得實(shí)際傳動(dòng)比
傳動(dòng)比誤差相對(duì)值%＜5% ，所選大帶輪直徑可用。
(4)確定中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
由0.55()≤≤2() =得：
≤≤，取。
由帶長(zhǎng)，
由[4]表5-4選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度為。
由計(jì)算出實(shí)際中心距
(5)校核小帶輪包角
，得：
滿(mǎn)足要求。
(6)確定窄帶的根數(shù)
由[4]表5-7，； [4]表5-10，；
[4]表5-11，； [4]表5-12，；
取Z=1根。
(7)計(jì)算帶的張緊力和壓軸力
由單根帶的張緊力
q-單位長(zhǎng)度質(zhì)量,0.07kg/m（[4]表5-2）；
得：
由，得帶輪軸的壓軸力為：
5.1.2帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
小帶輪采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)。
大帶輪采用腹板式結(jié)構(gòu)。腹板上鉆孔便于離合器的嚙合盤(pán)與之固定。帶輪內(nèi)孔中安裝軸承與偏心軸配合。
帶輪材料選用HT200。
5.2偏心軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.2.1選擇軸的材料
偏心軸所傳遞的功率較小且轉(zhuǎn)速較低,故選用45鋼并調(diào)質(zhì)處理。其力學(xué)性能如下：
抗拉強(qiáng)度 彎曲疲勞極限
剪切疲勞極限
5.2.2初步估算軸的直徑
在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),可以按許用切應(yīng)力初步估算軸的直徑。根據(jù)實(shí)心圓軸的設(shè)計(jì)公式（[4]式2-44）：
—承受轉(zhuǎn)矩作用的軸段的最小直徑，；
P—軸傳遞的功率，；
—軸的轉(zhuǎn)速，；
—許用切應(yīng)力，；
—與軸材料有關(guān)的系數(shù)。
由表[4]表2-6，得：為30-40，取，C為118-106，取C=118
已知
則
或
當(dāng)軸上開(kāi)有鍵槽，應(yīng)增大軸頸。直徑d≤100mm時(shí)，開(kāi)單鍵的軸直徑應(yīng)增大5%-7%。則：
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)直徑系列，。
5.2.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
偏心軸的結(jié)構(gòu)參看圖5-1
5.2.4選擇軸上支承部位的軸承
由于偏心軸主要承受徑向載荷,軸向載荷很小,可以考慮當(dāng)量動(dòng)載荷等于徑向載荷,即。
軸上支承部位的軸承受力情況如圖5-2。
F帶-皮帶輪對(duì)軸的垂直作用力，設(shè)計(jì)中將兩個(gè)皮帶輪垂直分布，F(xiàn)帶等于皮帶輪的壓軸力；
FAH-A點(diǎn)軸承在水平方向的支承力；
FBH-B點(diǎn)軸承在水平方向的支承力；
FAV-A點(diǎn)軸承在垂直方向的支承力；
FBV-B點(diǎn)軸承在垂直方向的支承力；
FDt-D點(diǎn)連桿受到的圓周力；
FEt-E點(diǎn)連桿受到的圓周力；
FDV-D點(diǎn)連桿對(duì)軸的垂直作用力；
FEV-E點(diǎn)連桿對(duì)軸的垂直作用力；
FAH=FBH=FDt=FEt=Ft Ft-圓周力
由P電機(jī)=0.55KW，η帶=0.9，η滾子=0.98，可得：
偏心軸傳遞的名義功率：
P=0.55×0.9×0.98≈0.49KW
由于P=Tω/1000，ω=nπ/30，n=120r/min；
所以偏心軸傳遞的名義轉(zhuǎn)矩：
T=30000P/nπ=30000×0.49/120π≈39000N·mm
Ft=1/2×T/L L=5mm
Ft=39000/2×5=3900N
FAH=FBH=3900N
FDV=FEV=F沖裁/2=15930/2=7965N F帶=453N
根據(jù)∑MB=FDV×(390+28.5)+FEV×28.5- F帶×(42+28.5+390+28.5)-FAV×(28.5+390+28.5)=0,得：
FAV=7470N
根據(jù)∑M帶=FDV×(42+28.5)+FEV×(42+28.5+390)-FAV×42-FBV×(42+28.5+390+28.5)=0,得：
FBV=8008N
由于FA＜FB，所以選FB來(lái)校核。
P=FB=8907N
軸承所需基本額定動(dòng)載荷的計(jì)算公式為：
([5]式16-3)
—基本額定動(dòng)載荷，N；
—載荷系數(shù)；
—溫度系數(shù)；
—使用壽命，h；
—壽命指數(shù)，對(duì)于滾子軸承。
由[5]表16-9，中等沖擊載荷，取
[5]表16-8，
[5]表16-10，
查手冊(cè)，選用NJ2206E圓柱滾子軸承，其﹥；
。
5.2.5軸的強(qiáng)度計(jì)算
（1）畫(huà)出軸的空間受力簡(jiǎn)圖，如圖5-3(b)。
（2）畫(huà)出水平面受力圖，水平面彎矩圖，如圖5-3(c) 、(d)。
考慮到D點(diǎn)為可能的危險(xiǎn)截面，計(jì)算出D處的彎矩。
D點(diǎn)的彎矩：MDH=FAH×LD=3900×28.5=111150N·mm
（3）畫(huà)出垂直面受力圖，垂直面彎矩圖，如圖5-3(e)、(f)。
D點(diǎn)的彎矩：
MDV=FDV×(42+28.5)+FEV×(42+28.5)-FAV×42-FBV×(42+28.5)
=(7965+7965-8008)×(42+28.5)-7470×42
≈244761N·mm
（4）畫(huà)出合成彎矩圖，如圖5-3(g)。
D點(diǎn)的合成彎矩：
（5）畫(huà)出轉(zhuǎn)矩圖，如圖5-3(h)。
（6）畫(huà)出當(dāng)量彎矩圖，如圖5-3(i)。
α—應(yīng)力校正系數(shù)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取α≈0.6。
T=30000P/nπ=30000× P電機(jī)×η帶/ nπ=30000×0.55×0.9/120π
≈39000 N·mm
（7）校核軸的強(qiáng)度
偏心軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為217~255HBC，按[4]表2-7用插值法得：脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力[σ0b]=101MPa。
D截面當(dāng)量彎曲應(yīng)力：
故D截面安全。
盡管對(duì)軸的設(shè)計(jì)校核工作沒(méi)有全部進(jìn)行，但根據(jù)對(duì)軸的主要校核結(jié)果來(lái)看，其設(shè)計(jì)能夠滿(mǎn)足強(qiáng)度和剛度的要求。因此，軸工作過(guò)程中能夠滿(mǎn)足其安全性要求。
6機(jī)架的設(shè)計(jì)
由于該打孔機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量較輕，為了安裝和使用的方便，以及節(jié)約成本；選用型鋼作為機(jī)架材料。
機(jī)架分為三層。最上面的一層安裝打孔裝置；中間一層安裝偏心軸；最下面一層安裝電動(dòng)機(jī)和離合器控制裝置。
7結(jié)論
（1）設(shè)計(jì)的打孔機(jī)通過(guò)改進(jìn)和完善，滿(mǎn)足了所需的技術(shù)要求；
（2）沖孔裝置中的凸凹?？梢猿蓪?duì)更換，以適應(yīng)沖制不同直徑圓孔的需要；
（3）沖孔裝置中的下模座可以調(diào)節(jié)間距，方便沖制不同間距的圓孔；
（4）沖孔裝置中增加了一個(gè)導(dǎo)向桿，保證了沖制較厚紙張時(shí)，沖孔裝置的穩(wěn)定性；
（5）工作臺(tái)上改進(jìn)后的（左）側(cè)定位板和增設(shè)的前定位板、壓紙板一起保證了紙張沖孔時(shí)的準(zhǔn)確定位；
（6）打孔機(jī)的離合方式操作簡(jiǎn)單，適應(yīng)了設(shè)備低速運(yùn)轉(zhuǎn)的工作情況；
（7）打孔機(jī)機(jī)架采用型鋼制造，降低了生產(chǎn)成本、方便了其他印刷廠進(jìn)行仿制。
致 謝
在本次設(shè)計(jì)中，XX老師對(duì)我的設(shè)計(jì)文稿進(jìn)行了仔細(xì)的評(píng)閱，提出了很多建議和意見(jiàn)；對(duì)我的設(shè)計(jì)提供了很多幫助。在此，對(duì)XX老師致以真誠(chéng)的謝意！
最后，向各位評(píng)審的老師致敬！
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30
學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
一、 設(shè)計(jì)題目 ZDK-06型打孔機(jī)的設(shè)計(jì)
二、 畢業(yè)設(shè)計(jì)工作自 20XX 年 3 月 1 日起至 20XX 年 4 月 22 日止
三、 畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容要求:
我單位是一家印刷廠，經(jīng)常生產(chǎn)一些帳單、記錄單、報(bào)表等印刷產(chǎn)品。由于本單位沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的裝訂打孔機(jī)，不少產(chǎn)品都送到其它單位進(jìn)行打孔等后續(xù)加工工序。為了保證生產(chǎn)質(zhì)量、時(shí)效性，以及提高本廠技術(shù)人員的業(yè)務(wù)水平；我們技術(shù)部門(mén)研制了ZDK-06型打孔機(jī)（沖制φ6mm圓孔）。本設(shè)計(jì)采用多孔聯(lián)打和可調(diào)節(jié)孔距以及改變孔數(shù)的生產(chǎn)方式，提高了生產(chǎn)工作的效率，可滿(mǎn)足數(shù)種厚度（5mm以下）和孔數(shù)（1-5孔）的裝訂打孔工作。
設(shè)計(jì)要求： 1、設(shè)計(jì)打孔裝置（包括沖孔凸模-沖頭、沖孔凹模-落料套、沖孔座的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)）；
2、設(shè)計(jì)打孔機(jī)的傳動(dòng)方式和工作方式（包括電機(jī)功率的確定和打孔裝置的離合機(jī)構(gòu)）；
3、V型皮帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算和皮帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)；
4、偏心軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)剛度校核（包括偏心軸上的軸承選擇）；
5、機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
四、達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)及要求：
1、打孔機(jī)的工作參數(shù)：
紙張總厚度：0-5mm
工作寬度：300mm
可打孔數(shù)：1-5個(gè)
孔徑：φ6mm
2、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份；
3、裝配圖一張（0#）、零件圖兩張。
五、主要參考文獻(xiàn)：
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指 導(dǎo) 教 師
下 發(fā) 日 期 20XX年3月5日