《往復(fù)式工作臺壓力機的設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《往復(fù)式工作臺壓力機的設(shè)計（22頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、往復(fù)式工作臺壓力機的設(shè)計 摘要：本課題為往復(fù)式工作臺壓力機的設(shè)計，主要內(nèi)容是對老式壓力機進(jìn)行改造，通過改進(jìn)傳動系統(tǒng)實現(xiàn)自動換位，自動上下料。其目的主要是降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，為企業(yè)獲得更大的效益。近年來，隨著工業(yè)科技的迅速發(fā)展，產(chǎn)品加工自動化已經(jīng)逐步被廣大生產(chǎn)企業(yè)所認(rèn)知，以及沖壓行業(yè)工作的危險性，使得企業(yè)招收沖壓工人越來越難，沖壓行業(yè)的競爭日益加劇，成本不斷縮減；為了解決這些問題，沖壓自動化的普及顯得也越來越重要。企業(yè)實現(xiàn)自動化，主要有以下優(yōu)勢;其一，實現(xiàn)了真正意義上的安全生產(chǎn)，通過沖壓自動化，沖壓操作工人不用觸碰沖壓工作區(qū)，不需要用雙手去上下料，只需要將原料放在指定位置即可，從根本上

2、消除了這些不安全因素，生產(chǎn)中人身安全得到了保障。第二，這一模式所采用的的全自動化的生產(chǎn)對于生產(chǎn)效率的提高是顯而易見的。整個過程都不需要人工去進(jìn)行干預(yù)，設(shè)備也會一直在運行狀態(tài)。如此流程對于沖壓加工的效率毫無疑問是一種有效的提高。第三，降低工人的勞動強度，當(dāng)原材料重量較大時，通過人工操作肯定會消耗體力，隨之也會降低搬運速度，生產(chǎn)效率也會降低;自動化沖壓過程中工人只需把原料放在指定位置，機器線就會以自動加工的模式完成出工件。第四點。自動化的模式對于效益的提高毋庸置疑，尤其是在有大批量生產(chǎn)任務(wù)的時候，利用自動化的生產(chǎn)可以使得告訴沖壓加工成為一種可能，而且成本也能得到有效的控制。其生產(chǎn)時間消耗大大降低，

3、從而能獲得較高的經(jīng)濟(jì)效率。 關(guān)鍵詞：往復(fù)式；壓力機；自動上料 Design of Reciprocating Table Press Abstract：This topic is the design of the reciprocating table press. The main content is to transform the old press and realize automatic transposition and loading and unloading by improving the transmission system. Its main purpos

4、e is to reduce production costs, improve production efficiency, and achieve greater benefits for enterprises. In recent years，Open press variety many, the output is great, but the technical parameters, structure, performance is poor, reach the low level, no stepless speed regulating device for autom

5、atic feeding device and safety protection device, noise vibration big product is equivalent to foreign s level, the individual is only 30 s level, should be updated as soon as possible, phase out old productsstamping industry work, making it more and more difficult for enterprises to recruit stampin

6、g workers, the competition in stamping industry is increasingly intensified, and the cost is constantly reduced; in order to solve these problems, the popularization of stamping automation is becoming more and more important. Enterprises have the following advantages to realize automation. Firstly,

7、they have realized the safe production in the true sense. Through the automation of stamping, stamping operators do not touch the stamping workspace, do not need to use both hands to load and unload materials, only need to put the raw materials in the designated position, which fundamentally elimina

8、tes these unsafe factors and ensures personal safety in production. Secondly, it improves the production efficiency; using automated production, the whole production process does not need manual intervention, equipment has been in operation, can improve the efficiency of the whole stamping process.

9、Third, reduce the labor intensity of workers, when the weight of raw materials is large, manual operation will certainly consume physical energy, and then will reduce the speed of handling, production efficiency will also be reduced; in the process of automatic stamping, workers only need to put the

10、 raw materials in a designated position, can automatically process the workpiece. Fourthly, it can reduce costs and improve efficiency; when mass production is needed, automatic production can achieve high-speed stamping processing, which greatly reduces the production time consumption, thus achievi

11、ng higher economic efficiency. Key Words：Reciprocating type; Press; Automatic feeding 1 引言 在機械制造業(yè)當(dāng)中壓力機所占據(jù)的 重要位置不言而喻，對于國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而言，壓力機技術(shù)及工業(yè)有著十分顯著的推動作用。其工藝和應(yīng)用和人們的日常生活息息相關(guān)。從人們的穿戴到適用，從一塊手表對一支鋼筆。乃至平時出行適用的自行車，收聽節(jié)目收音機等各個領(lǐng)域的家電器物都離不開壓力機技術(shù)。從大的方面來講平時人民出行乘坐的交通工具居也離不開壓力機的使用。 依據(jù)筆者收集的有關(guān)資料，在各個行業(yè)使用機械壓力機所進(jìn)行生產(chǎn)的零件占據(jù)

12、的比例相當(dāng)之大。在汽車行業(yè)之中，僅僅以大卡車為例，其所用壓力機生產(chǎn)的零件占據(jù)總零件數(shù)的一半。對小轎車而言占據(jù)的比例為百分之六十左右。在電器行業(yè)當(dāng)中，適用這一技術(shù)所生產(chǎn)的零件占據(jù)總數(shù)的五分之四，無線電行業(yè)甚至占到了包分之八十五左右。日用品行業(yè)這一數(shù)據(jù)更是讓人驚訝，達(dá)到了百分之九十八的比例。新工藝在不斷的出現(xiàn)也在不斷的完善，目前來講一些形狀和樣式比較復(fù)雜的零件也可以直接成型。尤其是用壓力機對板料進(jìn)行沖壓從而代替鑄鍛零件這一工藝以及十分的成熟。而且很多零件在形狀上以及具體的結(jié)構(gòu)上都是不同的。以壓力機來對其進(jìn)行加工可以量生產(chǎn)成本控制在原來的百分之五十。而且使得單個零件在重量上與之前相比減輕百分之五十，

13、耗材甚至可以節(jié)約過去的一半還多。 我國在解放之前只有一些上海、營口等地的小工廠適用開式壓力機，小廠往往是小噸位的手動以及腳踏式工具，其設(shè)備和工藝都比較的陳舊。專業(yè)化程度十分的欠缺，生產(chǎn)的數(shù)量以及流程相對也不是十分的固定。 但是解放后十年來，我國的相關(guān)制造行業(yè)自行設(shè)計恩恩新型的機械壓力機，除此之外還致力于引進(jìn)國外性能優(yōu)良的樣機，對其進(jìn)行模仿，取其精華為我所用。設(shè)計發(fā)展了我國自己的壓力機系列。自上世紀(jì)六十年代開始，我國一直在進(jìn)行相關(guān)的研究工作。通過對石棉塑料凳材料進(jìn)行探索，結(jié)合對摩擦力合制動器等相關(guān)零件進(jìn)行研究，取得了相當(dāng)有效的科研成果，并且很快將其推廣運用到了實際的生產(chǎn)當(dāng)中。從而使得產(chǎn)品的性

14、能得到了有效的提升，對于離合器發(fā)熱等問題也做出了有效的解決。 壓力機和以往的工藝相比其優(yōu)點在于對于材料才去的是少切割或者是無切削的辦法。能夠有效的對勞動效率進(jìn)行提高，從而使得生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到保證。因而其在投入生產(chǎn)之后就獲得了廣泛的認(rèn)可，被許多廠家所采用。作為衡量一個國家工業(yè)是否先進(jìn)，以及先進(jìn)化程度如何的重要指標(biāo)，鍛壓機械比重在我國工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)的比例越來越大。 作為壓力機的一個重要類型，曲斌壓力機是一個重要的必須要探討的種類。曲柄壓力機的主要工作機構(gòu)是曲柄滑塊。這類壓力機目前在我國的相關(guān)生產(chǎn)行業(yè)碑座為沖壓板料的主要設(shè)備。其作用不僅僅限于沖孔、落料等具體工序。其廣泛的應(yīng)

15、用于我國社會生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域，上至國防航空、下至百姓的家居日用，其身影無處不在。對于鍛壓工藝的廣泛引用能夠有效的對產(chǎn)品生產(chǎn)的效率進(jìn)行提高。而且這一方法生產(chǎn)出來的產(chǎn)品往往具有質(zhì)量優(yōu)良、成本低廉、重量較輕的優(yōu)勢特點。所以目前在機床中這一工藝所占據(jù)的比例在逐年上漲。在鍛壓機械當(dāng)中占據(jù)主要地位的是曲柄壓力機。這一機械的發(fā)展前景十分的廣闊。 本文在下面的內(nèi)容當(dāng)5對不過同類型的機械壓力機進(jìn)行充分的比較介紹。 1.開式壓力機 開式壓力機是最早投入生產(chǎn)使用的一種壓力機，其具有產(chǎn)量巨大種類繁多的特點。但是其限制條件在于技術(shù)參數(shù)過于混亂，而且設(shè)計結(jié)構(gòu)也很不合理。其性能相比于其他的壓力機比較低，三化水平不夠

16、，調(diào)速裝置也不夠完善。而且噪音相比于其他機器可以說相當(dāng)之大。這一類的壓力機在技術(shù)水平上與國外相比有接近八十年的差距。所以對其態(tài)度應(yīng)該是淘汰之。只有對陳舊產(chǎn)品進(jìn)行淘汰才能促使新產(chǎn)品的更新?lián)Q代?？蓛A式壓力機目前來看一共有十一個品種，其重量從個位數(shù)到百位數(shù)噸數(shù)不一致，其中采用曲軸橫放技術(shù)的是一百噸以下的及其，其采用的是剛性離合器。采用摩擦離合器的機器對于噸位的要求不是很嚴(yán)格，從二十五噸到一百六十噸都可以用這一技術(shù)。采用曲軸縱放結(jié)構(gòu)的一般是二十五噸一百六十噸的及其，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較緊湊，而且性能比較優(yōu)良，外觀也是比較的有設(shè)計感。其設(shè)計工藝等于國外上世紀(jì)六十年代的水平。對于我國目前的需求是可以大概滿足的。

17、此外想要對開始壓力機進(jìn)行特點上的適應(yīng)，還應(yīng)當(dāng)對自動化程度高的裝置進(jìn)行研制，這種裝置一般具有通用性高的特點。其中應(yīng)當(dāng)包括送料裝置，利于開卷、校平等等。對于現(xiàn)有的產(chǎn)品其剛性應(yīng)當(dāng)也要進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶岣?，對于離合器動作的可靠性等也要進(jìn)行改進(jìn)。 2.閉式壓力機 目前我國所生產(chǎn)的閉式壓力機，無論是單點還是雙點都具有使用性能差的特點，其生產(chǎn)過程中效率也是十分低的。由于質(zhì)量不過官，其十分影響用戶的使用體驗，性能有限對于生產(chǎn)來說是一種制約。所以在這樣的背景之下，對于裝配技術(shù)的提升是必然的，對此要建立科學(xué)有效的管理制度來進(jìn)行管理。而且關(guān)鍵部位的零件盒結(jié)構(gòu)要進(jìn)行專業(yè)有效的研制，從而使其性能得到有效的提升

18、。 而且對于新型的摩擦材料也要投入足夠的精力和資本來進(jìn)行相應(yīng)的研究，使得摩擦塊的適用壽命得到有效的提高。對于液壓超負(fù)荷保險裝著，我國很多制造廠商對此已經(jīng)做過研制，但是其研究的動作不穩(wěn)定，經(jīng)驗不夠。所以對此依舊需要有有效的總結(jié)來進(jìn)行提高。對于很多壓力機，其存在的振動問題以及剛度方面的問題都是工藝提升過程中不可避免要進(jìn)行研究的問題。這些問題不解決，壓力機正常使用就得不到保障，所以說對此類問題的研究是保證壓力機正常工作的核心問題。通過研究和實踐找到合適的辦法對此類問題進(jìn)行解決，能夠有效降低動力載荷，使得減震裝置取得理想的效果。 3.多工位自動壓力機 目前來講自動壓力機總體種類很多，但是多工位的

19、類型品種就比較少。而且在質(zhì)量方面也存在和不過關(guān)的問題，和開式壓力機相同存在著結(jié)構(gòu)陳舊的問題。其中送料裝置在精度方面存在著效果不定的問題，而且檢測和安全保護(hù)裝置都不可靠，常常會發(fā)生一些難以預(yù)料的問題。對于多工位壓力機來說，這類機器如果可以提升其性能則可以發(fā)揮其優(yōu)勢。所以應(yīng)當(dāng)予以足夠的重視使其優(yōu)先發(fā)展。這類及其的價格相比其他種類的及其比較的歸，但是用途也比較的狹窄。所以首先應(yīng)該解決的使其適用范圍的問題?？梢猿浞值牟捎脢A緊裝置，變換工位間距等來解決目前的問題。對于多工位壓力機以及保險模具應(yīng)當(dāng)投入大量的資金來進(jìn)行研究。從而保證其在生產(chǎn)過程中的可靠性。提高其運動的精度以及生產(chǎn)的平穩(wěn)性。 4.冷擠壓壓力

20、機 作為一種少切或者是無切技術(shù)的代表性先進(jìn)工藝技術(shù)，冷擠壓工藝無疑十分具有代表性的一種技術(shù)。但是目前來講這種技術(shù)在我國并沒有得到廣泛的推廣，在生產(chǎn)中也沒有被充分的應(yīng)用。其目前在種類上和數(shù)目上都不能滿足行業(yè)需求。而且同時存在著參數(shù)混亂性能不過關(guān)的問題。尤其是在自動化送料裝置上其十分的欠缺。 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)很多，所以目前對于這類產(chǎn)品的參數(shù)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行盡快的制定。這類壓力機還存在著緩沖裝置以及保險裝置結(jié)構(gòu)混亂的問題，在這兩點上依舊有研究和改進(jìn)的必要性。改進(jìn)可以使得及其在運轉(zhuǎn)過程中更為穩(wěn)固可靠。對于新的傳動系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行研制，使得零件的運動區(qū)縣更加符合工藝的需求。 壓力機利用率的提高必須要以自動送料、

21、卸料裝置的提升來進(jìn)行改善。由于多工位壓力機的模具十分簡單，所以實現(xiàn)自動化也是比較容易做到的。中途不需要退火操作，所以效率因此會提升。對于這類機器一定要大力的發(fā)展。 5.回轉(zhuǎn)頭壓力機 這類壓力機在工作的過程中，具有一個可以同時裝置十幾組模具的回轉(zhuǎn)頭，其設(shè)置于滑塊和工作臺之間?？梢愿鶕?jù)生產(chǎn)的需求來自由選用模具。坯料在臺上不用動。當(dāng)每一個形成完畢的時候，回轉(zhuǎn)頭都會進(jìn)行位置的移動，從而完成一個工序。這類壓力機在精度上具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢，對于調(diào)整產(chǎn)品而言十分有用。而且其使用范圍十分的廣?？梢宰灾魍瓿蓸O為復(fù)雜的工作。 6.熱模鍛壓力機 這類壓力機主要特點在于承載能力比較的強，其主要是用于鍛件的生產(chǎn) 。

22、在以往的工藝當(dāng)中一般用曲柄來鏈接其內(nèi)部的機構(gòu)，但是目前通過不斷的改良，其中已經(jīng)備制了雙滑塊式的連桿機構(gòu)。這種改進(jìn)能夠使得及機器重量變輕。但是同時導(dǎo)致了傳送效率的降低，容易出現(xiàn)悶車現(xiàn)象。但是由于這種機器的精度高，生產(chǎn)量大，也應(yīng)當(dāng)予以足夠的重視，進(jìn)行改良。其最大規(guī)格為160兆牛 2 沖壓力自動上下料的工作原理及方案選擇 2.1 沖壓機自動上下料的工作原理 圖2-1 沖壓機自動上下料裝置 如圖2-1所示裝置為沖壓機自動上下料機構(gòu)，其工作原理如下：電動機帶動凸輪轉(zhuǎn)動，通過連接在凸輪上的連桿帶動搖臂轉(zhuǎn)動，再通過搖臂的轉(zhuǎn)動帶動與扇形齒輪相連的軸轉(zhuǎn)動，從而使扇形齒輪轉(zhuǎn)動，通過齒輪齒條的嚙合使工

23、作臺能夠移動，由于凸輪是周期性的運動，因此，工作臺也能夠?qū)崿F(xiàn)往復(fù)的運動。通過工作臺的往復(fù)運動，達(dá)到?jīng)_壓機自動換位的功能。夾具夾緊材料，通過工作臺的自動換位功能向沖壓機移動，完成沖壓動作后，頂料機構(gòu)將壓好的材料頂出，由推桿將頂出的材料推出，落在下料處，完成自動下料過程。 2.2 沖壓機自動上下料的方案選擇 方案一：方案一為采用圖2-1所示沖壓機的傳動形式，凸輪帶動連桿，連桿帶動搖臂轉(zhuǎn)動，通過軸帶動扇形齒輪轉(zhuǎn)動，采用這種方案，運用了四桿機構(gòu)中曲柄搖桿機構(gòu)搖桿的往復(fù)性，結(jié)構(gòu)較為簡單，經(jīng)濟(jì)實用。 方案二：方案二采用如圖2-2所示的傳動機構(gòu)，這種機構(gòu)可看做曲柄搖桿機構(gòu)。電動機轉(zhuǎn)動帶動曲柄轉(zhuǎn)動，連

24、桿直接與扇形齒輪相連，并未與方案一一般連桿與搖臂相連，通過帶動搖臂轉(zhuǎn)動來使軸、扇形齒輪轉(zhuǎn)動。連桿的一端直接連接在扇形齒輪的端面上，連接部分采用鉸鏈連接。這種方案由于連桿直接連接在扇形齒輪上，在運轉(zhuǎn)過程中存在死點位置，可能會造成連桿折斷，危及操作人員安全，損壞設(shè)備。 經(jīng)過對上述兩種方案的討論，最終選擇方案一作為本次設(shè)計采用的方案。 圖2-2 上下料結(jié)構(gòu)簡圖 2.3 沖裁模具及頂料機構(gòu) 本次的實驗設(shè)計采用沖裁模具為實驗?zāi)＞?。這一模具主要應(yīng)對的是對各類材料的沖孔和落料。其工作部位在于刃口。在工作的過程中主要承受沖擊力、摩擦力等的都是刃口。所以對這類模具的要求主要就集中在對其刃口的要求。

25、 圖2-3 沖裁模結(jié)構(gòu)簡圖 冷沖裁模具依據(jù)其板料的厚度可以分為薄厚兩個類型的模板。對于薄板主要的要求是鋼材的耐磨性。厚板則在需要耐磨性的同時要求更強的強韌性，以此來防止刃口的斷裂。圖2-3為沖裁模結(jié)構(gòu)簡圖。 完成沖壓加工后，由頂出機構(gòu)動作，將已加工好后的板材從模具中頂出即可完成自動下料。 3 沖壓力的計算及初選壓力機 根據(jù)加工狀況，工序分為落料工序與沖孔工序 （1）落料工序沖壓力的計算 沖裁力基本計算公式為 式中：-工件沖裁力。 -系數(shù)。 -工件剪切長度。 -工件厚度。 -工件抗剪切強度。 此零件落料的周長為，材料厚度為，20剛的抗剪強

26、度取，則沖裁該零件所需沖裁力為 模具采用彈性卸料裝置和推件結(jié)構(gòu)，在沖裁過程中存在卸料力、和推件力和頂出力，分別為： 式中，-卡在凹模洞口中的工件（或廢料）的數(shù)目，個 -推件力因數(shù)； -卸料力因數(shù)； -頂出力因數(shù)； 查表得 取0.05； 取0.065； 取0.08； 所以落料工序總沖壓力為： 不同厚度鋼材的卸料力、和推件力和頂出力因數(shù)如表所示。 鋼材料厚/mm K卸 K推 K頂 ≦0.1 0.06～0.09 0.1 0.14 >（0.1～0.5） 0.04～0.07 0.065 0.08 >（0.5～2.5） 0.0

27、25～0.06 0.05 0.06 >（2.5～6.5） 0.02～0.05 0.045 0.05 表：不同厚度鋼材的卸料力、推件力及頂出力因數(shù) （2）沖孔工序沖壓力的計算 沖裁力基本計算公式為 此零件沖孔的周長為3厘米，材料厚度t為3厘米，20剛的抗剪強度τ取,則沖裁該零件所需沖裁力為 所以落料工序總沖壓力為： 壓力機的選擇 計算落料、沖孔工序壓力： F1=F總1+F總2=51+15Kn=66kn 因此，初選設(shè)備為開始壓力機J23-10； （3）壓力中心的計算 由于該沖裁件為對稱圖形，所以它的壓力中心位于沖件輪廓圖形中的幾何中心上，即圓心位置。

28、 4 齒輪齒條傳動 1）齒輪參數(shù)的選擇 根據(jù)實際使用工況，齒輪法向模數(shù)取值為 齒輪精度選擇8級 扇形齒輪運動角取45 壓力角取 齒輪螺旋角為 工作臺行程選，則 初選分度圓直徑 選擇壓力機工作速度16次/分鐘，則齒輪的轉(zhuǎn)速為，傳動扭矩 2）齒輪幾何尺寸確定 齒數(shù)，取62 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 法向齒厚 3）齒輪強度計算 齒根疲勞強度計算 (1)根據(jù)實際工作狀況，選擇8級精度 (2)齒輪模數(shù)取值為 ，主動齒輪齒數(shù)為 (3)扇齒選用20CrMnTi材料制造并進(jìn)行滲碳淬火回火工藝，硬度取60HRC (4)齒輪螺旋角選為β=12 齒

29、輪的齒根彎曲強度設(shè)計 (1)試取 (2)斜齒的轉(zhuǎn)矩 (3)由于齒輪是硬齒面，對稱布置，取齒寬系數(shù) (4)齒輪齒數(shù) (5)復(fù)合齒形系數(shù)查圖取 (6)許用彎曲應(yīng)力 式中：為齒輪材料的彎曲疲勞強度的基本值 初算 (7)圓周速度 ,取 (8)計算載荷系數(shù) 1根據(jù)實際使用情況，齒輪傳動存在輕微沖擊，故使用系數(shù)取1.25 2根據(jù)齒輪的精度8級與速度在圖中查出取0.4 3齒輪硬度 ，為非對稱布置，齒向載荷系數(shù)查圖取1.2 4齒輪為硬齒面斜齒輪接觸，8級精度，齒間載荷分布系數(shù) 5 將K帶入計算出模數(shù)，故前取10不變 齒面接觸強度計算

30、1齒輪材料為20CrMnTi材料制造并進(jìn)行滲碳淬火回火工藝處理，查表的許用應(yīng)力 ,查表,取接觸疲勞壽命系數(shù)為1，取齒面接觸疲勞強度安全系數(shù)為1，故齒面接觸疲勞許用應(yīng)力為 2根據(jù)齒輪材料查表彈性系數(shù)取 3齒輪的壓力角為，螺旋角，查圖節(jié)點區(qū)域系數(shù)取2.3 4斜齒輪重合度系數(shù) 5螺旋角系數(shù) 6求得 由以上計算可以得出齒輪滿足齒面接觸疲勞強度，以上設(shè)計滿足要求 4)齒條參數(shù)設(shè)計 根據(jù)齒輪的參數(shù)選擇，選擇齒條的模數(shù)為，壓力角，螺旋角，則 端面模數(shù) 端面壓力角 法面齒距 端面齒距 齒頂高系數(shù)取標(biāo)準(zhǔn) 法面頂隙系數(shù)取標(biāo)準(zhǔn) 齒頂高 齒根高 齒高 法面齒厚

31、 端面齒厚 5 連桿機構(gòu)的設(shè)計 工作臺行程取，扇形齒輪的擺角取，則只需曲柄轉(zhuǎn)過一周時，轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)過的角度也為時即可滿足條件，可取轉(zhuǎn)臂的長度為，將此距離作為曲柄搖桿機構(gòu)搖桿的長度進(jìn)行四桿機構(gòu)的設(shè)計。 圖5-1 四桿機構(gòu)設(shè)計 如圖所示，OA，OB為轉(zhuǎn)臂的兩個極位，，OA與OB的夾角為，取，，其中，AC為四桿機構(gòu)的連桿與曲柄之差，BC為連桿與曲柄之和，以A為圓心，AC長為半徑畫圓，以B為圓心，BC長為半徑畫圓，兩圓的其中一個交點C為曲柄圓心位置，取曲柄長度為，其中， 與為曲柄的兩個極位，則由設(shè)計軟件，可得機架長度，極位夾角，由極位夾角的計算公式：，可得機構(gòu)的行程速比系數(shù)。

32、6 轉(zhuǎn)軸的設(shè)計 除了電動機傳遞運動之外，幾乎所有重要的工作步驟都要經(jīng)過傳動軸這一環(huán)才能完成，所以對它的設(shè)計是非常重要的，軸在整個機器正常運行的過程中會受到來自機體中各個元件傳遞而來的力矩，以及還要支撐來自機體的重力。當(dāng)機器正常運行的時候，還處于休息狀態(tài)的轉(zhuǎn)軸承受的沖擊力會立刻產(chǎn)生巨大的變化，各種力交替變化有規(guī)律的對轉(zhuǎn)軸沖擊、擠壓。因此防止轉(zhuǎn)軸因受到?jīng)_擊、擠壓而發(fā)生軸的斷裂是本次設(shè)計是最為重要的一環(huán)，因此在該次設(shè)計軸的過程中時刻要遵循以下原則：致使軸的斷裂最為直接的就是所受到的力直接就能壓斷轉(zhuǎn)軸，所以要考慮對軸產(chǎn)生力的對象，避免它在運轉(zhuǎn)時受力太大，也不能讓力集中在轉(zhuǎn)軸的某一部位；當(dāng)然也可以從

33、軸本身出發(fā)，提高轉(zhuǎn)軸的強度和剛度也能有效的保護(hù)好軸。 軸一般充當(dāng)?shù)淖饔脼椋阂皇窃谳S上可以裝上各種擁有回轉(zhuǎn)性質(zhì)的元件，還可以在軸向方向上對其上的零件進(jìn)行軸向定位；二是承受與它接觸的部位傳來的力或者力矩。 6.1 初步確定軸端的最小直徑 根據(jù)《機械設(shè)計》式(15-2)初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。對于主軸，依據(jù)書中表15-3，查找出與軸類材料有關(guān)的系數(shù)，根據(jù)軸所傳遞的扭矩可以求出軸端的軸的直徑大?。? 轉(zhuǎn)軸的右端與扇形齒輪進(jìn)行連接，左端與轉(zhuǎn)臂連接，初步估算軸的直徑，將計算值取圓整后做軸的最小直徑，因為軸的截面上有一個鍵槽，經(jīng)過查資料書得當(dāng)每多存在一個鍵槽時軸的軸徑將

34、擴(kuò)大百分之五到百分之七。轉(zhuǎn)軸的右端與扇形齒輪進(jìn)行連接，左端與轉(zhuǎn)臂連接進(jìn)行連接，再次估算軸的直徑 ，圓整取。 6.2 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)軸的輸出端的直徑主要是為了與扇形齒輪相互配合，所以用輸出端的軸徑為,查閱前面章節(jié)，可知扇形齒輪的寬度為，為了在使用的過程中扇形齒輪與轉(zhuǎn)軸相互配合在軸的一端增加螺紋，以便使用圓螺母把它們旋緊。 表6-1 GB812-88圓螺母 表6-1為圓螺母的國標(biāo)，從表中可得直徑為的圓螺母的寬度，那么這段軸的直徑為，長度為，取為。對轉(zhuǎn)軸的另一端，與轉(zhuǎn)臂連接，取直徑為，長度為。圖8-1所示為轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)簡圖，與扇形齒輪接觸的軸肩高度為5厘米，則DE段的直

35、徑為6.5厘米，長度為15厘米。滾動軸承的定位軸肩位于D的位置，軸肩高度為4厘米，則CD段的直徑為7.3厘米，長度為30厘米，C處為軸左端滾動軸承的定位軸肩。軸的總長為113.2厘米。 6.3 轉(zhuǎn)軸的校核 在選用許用應(yīng)力時，要看情況，有選擇地進(jìn)行選用。大致根據(jù)三個因素進(jìn)行確定。一是軸地承載能力，二是軸地應(yīng)力狀況，三是計算方法種類。在此次狀況下，我們得知此軸受到彎矩扭矩因素均有，因此將兩者合成后進(jìn)行計算分析。 圖6-1 轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)簡圖 圖6-2 軸的載荷分布圖 圖6-2為軸的載荷分布圖，為軸的水平方向的彎矩圖，為軸的豎直方向的彎矩圖，M為合成彎矩圖。經(jīng)過計算可得，，，則總彎矩。

36、則軸的計算應(yīng)力 式中：-軸的計算應(yīng)力，； -軸所受的彎矩，； -軸所受的扭矩，； -軸的抗彎截面系數(shù)，； -對稱循環(huán)變應(yīng)力時軸的許用彎曲應(yīng)力，； -折合系數(shù)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力，??； 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機械設(shè)計》表15-1查得，因此，故安全。 6.4 軸上鍵的選擇及校核 6.4.1 軸段鍵的類型和尺寸的選擇 參考《機械設(shè)計》中關(guān)于鍵連接的介紹，根據(jù)鍵所在的軸段的長度，可以選擇圓頭普通平鍵。 普通平鍵的主要尺寸如表6-2： 表8-2 普通平鍵尺寸 根據(jù)軸徑，軸段長度，由上表可得鍵的截面尺寸為：寬度，由扇形齒輪寬度并參考鍵的長度系列，

37、取鍵長為（比扇形齒輪寬度略小）。鍵的尺寸為。 6.4.2 軸段鍵的校核 鍵的材料為鋼，由《機械設(shè)計》表6-2查得許用擠壓應(yīng)力，取其平均值，。鍵的工作長度。普通平鍵連接的強度條件為 (6-1) 式中： -傳遞的轉(zhuǎn)矩，； -鍵與輪轂鍵槽的接觸寬度，，此處h為鍵的高度，； -鍵的工作長度，，圓頭平鍵，這里L(fēng)為鍵的公稱長度，；b為鍵的寬度，； 由式6-1得（合適） 鍵的標(biāo)記為：GB/T 1096鍵。 6.4.3 軸段鍵的類型和尺寸的選擇 參考《機械設(shè)計》中關(guān)于鍵連接的介紹，根據(jù)鍵所在的軸段的長度，可以選擇圓頭普通平鍵。 普通平鍵的主要尺寸如表

38、6-3 表6-3 普通平鍵尺寸 根據(jù)軸徑，軸段長度，由上表可得鍵的截面尺寸為：寬度，由轉(zhuǎn)臂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長為（比轉(zhuǎn)臂寬度略?。?。鍵的尺寸為。 6.4.4 軸段鍵的校核 鍵的材料為鋼，由《機械設(shè)計》表6-2查得許用擠壓應(yīng)力，取其平均值，。鍵的工作長度。普通平鍵連接的強度條件為 (6-2) 式中： -傳遞的轉(zhuǎn)矩，； -鍵與輪轂鍵槽的接觸寬度，，此處h為鍵的高度，； -鍵的工作長度，，圓頭平鍵，這里L(fēng)為鍵的公稱長度，；b為鍵的寬度，； 由式6-2得（合適） 鍵的標(biāo)記為：GB/T 1096鍵。 6.4.5 軸承的選擇 在進(jìn)行軸的

39、選擇時，根據(jù)其工作狀況選擇不同的軸較為妥當(dāng)。根據(jù)承載的負(fù)荷種類，可以使用深溝球軸承作為設(shè)計用軸承。其中滾動軸承型號6013，軸徑6.5厘米。 7 總結(jié) 這次的實驗設(shè)計，是我收益匪淺。將書本上對于壓力機的認(rèn)識進(jìn)行了實踐操作。而且還通過設(shè)計上下料機構(gòu)對老式機器進(jìn)行了改造。在這個過程中運用了四桿機構(gòu)的設(shè)計方法，軸、鍵的設(shè)計和校核，充分運用了本科所學(xué)習(xí)的知識。在軸的設(shè)計時,對支點的簡化、軸徑的確定、階梯軸的長度等等問題,都是在查閱相關(guān)資料后,才能往下進(jìn)行,最終順利完成設(shè)計,當(dāng)然設(shè)計出的內(nèi)容在實際中是可用的。雖然本次設(shè)計的周期不怎么長,但讓我學(xué)到了很多新東西,提高了學(xué)習(xí)能力。同時這次也增強了我

40、對軟件的使用能力，尤其是對CAD工具的掌握程度更上一層樓。 8 參考資料 [1]成大先編著,機械設(shè)計手冊 常用設(shè)計資料 第六版,化學(xué)工業(yè)出版社,2017. [2]許國紅編著,沖壓工藝及模具設(shè)計,清華大學(xué)出版社,2016. [3]李雅編著,沖壓工藝與模具設(shè)計,北京理工大學(xué)出版社,2018. [4]羅伯特諾頓編著,機械設(shè)計,機械工業(yè)出版社,2016. [5]魏春雷,徐慧民編著,沖壓工藝與模具設(shè)計,北京理工大學(xué)出版社,2017. [6]張清林,丹野良編著,金屬沖壓工藝與裝備實用案例寶典,機械工業(yè)出版社,2016. [7]熊建武編著,機械設(shè)計基礎(chǔ)實例教程,華中科技大學(xué)出版社,2017

41、. [8]鄭崢編著,沖壓注塑成型設(shè)備,北京理工大學(xué)出版社,2016. [9]魏春雷編著,沖壓工藝與模具設(shè)計,第四版,北京理工大學(xué)出版社,2016. [10]李斌編著,現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2017年第02期. [11]戴紹詳,孫立巖編著,鍛造裝備與制造技術(shù),2018年第01期. [12]張正修.沖壓工業(yè)實用手冊[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2015. [13]王樹人.沖壓模具設(shè)計方法與技巧[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2018. [14]徐政坤編著,沖壓模具及設(shè)備,機械工業(yè)出版社,2015. [15] M. Merklein, J. Lecher. Investigation of The Thermo-mechanical Properties of Hot Stamping Steels[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2016, 177(1) 22