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成都理工大學(xué)學(xué)生撰文專用紙
學(xué)科門類： 單位代碼 ：
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）
汽車彈簧液壓彎管機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
所學(xué)專業(yè)
班 級(jí)
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師
XXXXXXXXX系
二○**年XX月
汽車彈簧液壓彎管機(jī)設(shè)計(jì)
摘要
在汽車彈簧生產(chǎn)工藝中，卷耳包耳工序是關(guān)鍵。單工位彎耳機(jī)是對(duì)汽車鋼板彈簧主板進(jìn)行切頭彎耳一次成型的液壓設(shè)備。首先，文中提出了幾種鋼板切頭彎耳的可行性方案以及工藝措施，并進(jìn)行了分析、比較、論證，選出最佳方案。其次，確定出單工位液壓彎耳設(shè)備主要需要的機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)，并選定出各自具體的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案。再通過以上分析、考慮，綜合確定出設(shè)備的總體運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案。利用所給有關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備的各個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算，確定各機(jī)構(gòu)的尺寸。繪制總體裝配圖及部件圖，確定本設(shè)備的布局尺寸，設(shè)計(jì)出達(dá)到要求的汽車鋼板彈簧的單工位液壓彎耳。而且在最后對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)工作進(jìn)行總結(jié)、歸納，對(duì)部分設(shè)計(jì)問題進(jìn)行分析說明。
關(guān)鍵詞：液壓設(shè)備 彎耳機(jī) 單工位彎耳機(jī)
Abstract
Bending is the key in the plate spring production.This description is a general design and elucidation relevant to automobile steel plate bending machine what is used as cutting-out the head of the plate spring and bending the plate spring. Designed in the description is a single working hydraulic plate bending equipments.
First, in this description, it raised several executable programmers and posed several technological specifications to product the automobile plate spring. And then we proceeded to compare and argued the programmers. Be virtue of the argument, we selected the best project. Then make sure the main requirements of the machines and sport construction of the single working hydraulic plate bending equipments, and definitude the specific structures. Then we were virtue of these researches, and combined various opinions, we made selection out concretely the project again. Sum up the above analysis and consider again, synthesize to make sure the total sport construction of the equipments and the project. Then we can be virtue of the parameter and refer to the reference book, make use of an each organization for count, we proceed to design and calculate of the motive power and sport movement of the equipment, and make sure the size of each organization.
Then we drafted the general assembly diagram and parts assembly diagram of this equipment, certain this equipments attain the requests that we needed to product the spring. At finally proceeds to whole design work, and we can get the equipment of the simplex working bending machine of the automobile spring.
Key word: Hydraulic equipment Bending equipment A single working bending equipment
目錄
第一章 總體方案論證 6
1.1 液壓式雙工位彎?rùn)E圓耳型設(shè)備介紹 6
1.1.1 生產(chǎn)布置 6
1.1.2 工藝措施 6
1.2機(jī)械式多工位卷耳設(shè)備介紹 6
1.2.1 生產(chǎn)布置 7
1.2.2 工藝措施 7
1.3 液壓式單工位彎耳設(shè)備介紹 7
1.3.1 生產(chǎn)布置 7
1.3.2 工藝措施 8
1.4方案分析比較 8
第二章 具體運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 10
2.1 抽芯機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案的選定 10
2.2切頭機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案選定 11
2.3 定位機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案選定 13
2.4 抓緊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案選定 13
2.5壓緊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案選定 13
2.6 轉(zhuǎn)位彎耳機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案選定 14
2.7工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案選定 15
第三章 總體方案的選定 16
3.1 設(shè)備工作程序如下： 17
第四章 設(shè)計(jì)參數(shù) 18
第五章 計(jì)算 19
5.1 動(dòng)力設(shè)計(jì)計(jì)算 19
5.1.1 壓緊缸載荷分析并選定壓緊缸缸徑 19
5.1.2計(jì)算切頭缸載荷并選定切頭缸缸徑。 19
5.1.3計(jì)算抓緊缸載荷并選定抓緊缸缸徑 20
5.1.4分析擺動(dòng)缸載荷并選定擺動(dòng)缸缸徑 22
5.1.5計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)缸載荷并選定轉(zhuǎn)動(dòng)缸缸徑 22
5.1.6 分析移位缸載荷并選定移動(dòng)缸缸徑 23
5.2 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 24
5.2.1 確定切頭刀具工作角度： 24
5.2.2 確定齒輪齒條模數(shù)及齒輪齒數(shù) 25
5.2.3計(jì)算抓緊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)位角度 25
5.2.4計(jì)算轉(zhuǎn)位缸行程并選定標(biāo)準(zhǔn)行程 26
5.2.5計(jì)算切頭缸工作行程并選定標(biāo)準(zhǔn)行程 26
5.2.6分析壓緊缸工作行程并選定壓緊缸標(biāo)準(zhǔn)行程 26
5.2.7選定抓緊缸標(biāo)準(zhǔn)行程 27
5.2.8選定切頭機(jī)構(gòu)移動(dòng)缸標(biāo)準(zhǔn)行程 27
5.2.9計(jì)算切頭機(jī)構(gòu)擺動(dòng)缸并選定標(biāo)準(zhǔn)行程 27
5.2.10選定抽芯缸標(biāo)準(zhǔn)行程 28
5.2.11選定定位缸標(biāo)準(zhǔn)行程 28
5.3 選定各工作油缸標(biāo)準(zhǔn)型號(hào) 28
第六章 部分設(shè)計(jì)問題說明 29
6.1機(jī)架、切頭架及抓緊架結(jié)構(gòu)及材料 29
6.2設(shè)備的潤(rùn)滑措施 29
6.3芯軸的冷卻措施 30
結(jié)論 32
致 謝 33
參 考 文 獻(xiàn) 34
引言
汽車鋼板彈簧是極易損壞的零件，其主要是用于汽車、拖拉機(jī)和鐵道車輛中作為一種彈性懸掛裝置，起緩沖和減振作用，也可以在各種機(jī)械中作為防振裝置。具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，修理方便的特點(diǎn)。它不僅用量大，消耗多，而且對(duì)汽車工業(yè)發(fā)展有不可替代作用。汽車彈簧單工位彎耳機(jī)是對(duì)汽車鋼板彈簧進(jìn)行切頭彎耳的設(shè)備。
去年我到湖北東風(fēng)汽車公司進(jìn)行了實(shí)習(xí)，在實(shí)習(xí)中我發(fā)現(xiàn)其對(duì)鋼板彈簧彎耳工序都采用陳舊的單工位機(jī)械式彎耳設(shè)備或雙工位液壓式彎耳設(shè)備。而國(guó)外則大多采用單工位液壓式自動(dòng)控制設(shè)備及工藝。我們對(duì)汽車彈簧單工位彎耳機(jī)設(shè)備的產(chǎn)品開發(fā)和研究可以提高我國(guó)的鋼板彈簧彎耳技術(shù)，使我國(guó)的彈簧彎耳技術(shù)跟上國(guó)際技術(shù)水平，加速我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
本文所設(shè)計(jì)的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多能即切頭彎耳一機(jī)加工，提高生產(chǎn)效率，減低生產(chǎn)成本，使加工工藝變得簡(jiǎn)單易行，并且縮短了工作節(jié)拍，提高了加工的質(zhì)量。采用液壓和PC自動(dòng)控制，使設(shè)備的維護(hù)變簡(jiǎn)單。
第一章 總體方案論證
目前汽車生產(chǎn)廠家對(duì)鋼板彈簧彎耳這一工序主要有以下三種。
1.1 液壓式雙工位彎?rùn)E圓耳型設(shè)備介紹
該設(shè)備主要用于加工橢圓耳型的鋼板彈簧卷耳，該卷耳結(jié)構(gòu)如圖1-1。
圖1-1
1.1.1 生產(chǎn)布置
在生產(chǎn)中設(shè)備的布置如圖1-2。
工件→加熱設(shè)備—950℃→沖床—切頭→彎耳設(shè)備—成型→合格品
圖1-2
1.1.2 工藝措施
將鋼板彈簧加熱至9508C高溫，在沖床上切頭，然后在彎耳機(jī)上進(jìn)行卷耳加工，完成一個(gè)合格的卷耳，其工藝流程見圖1-3。
1工位：切頭 2工位1工步：彎耳成型 2工步：抽芯取工件
圖1-3
1.2機(jī)械式多工位卷耳設(shè)備介紹
該設(shè)備用于加工鋼板彈簧卷耳耳型，耳型結(jié)構(gòu)見圖1-4。
卷耳
圖1-4
1.2.1 生產(chǎn)布置
在生產(chǎn)中，設(shè)備的布置如圖1-5。
工件→加熱設(shè)備—950℃→沖床— 切頭→彎耳設(shè)備 —彎耳→整形設(shè)備—整型→合格品
圖1-5
1.2.2 工藝措施
鋼板彈簧加熱至9508C高溫后，在沖床上進(jìn)行切頭，在彎耳設(shè)備上分三個(gè)工步進(jìn)行彎耳，最后在整形設(shè)備上進(jìn)行整形，完成一個(gè)合格的卷耳耳型，其工藝流程見圖1-6。
工位1：切頭 2工位1工步：初彎 2工步：二次彎曲 3工步：成型 3工位：整形
圖1-6
1.3 液壓式單工位彎耳設(shè)備介紹
該設(shè)備用于加工平卷耳。這種耳型較上、下卷耳及橢圓卷耳減小了耳型的內(nèi)應(yīng)力，因其縱向力作用方向和彈簧主片斷面中線重合，使用性能較上、下卷耳好，因此是以后汽車應(yīng)用的趨勢(shì)，以前應(yīng)用受阻礙的原因在于其制造較復(fù)雜。 平卷耳結(jié)構(gòu)見圖1-7。
圖1-7
1.3.1 生產(chǎn)布置
生產(chǎn)中設(shè)備的布置見圖1-8。
工件→加熱設(shè)備—950℃→彎耳設(shè)備—成型→合格品
圖1-8
1.3.2 工藝措施
將鋼板彈簧加熱至9508C高溫，在彎耳機(jī)上分3個(gè)工步完成一個(gè)彎耳彎曲。
其工藝流程見圖1-9。
工步1：切頭 工步2：抓緊轉(zhuǎn)位彎耳成型 工步3：抽芯取工件
圖1-9
1.4方案分析比較
從上面的方案分析可以知道：機(jī)械式多工位彎耳機(jī)設(shè)備屬于比較老的設(shè)備，其加工方法是靠模板的推移和工件沿模型強(qiáng)制卷曲成型。其模具復(fù)雜， 更換調(diào)整困難，生產(chǎn)效率不高，并且最后產(chǎn)品精度還須靠整型磨具來保證，提高了成本。雙工位液壓彎耳機(jī)雖然相對(duì)于機(jī)械式多工位彎耳機(jī)多了液壓自動(dòng)制，多了芯軸結(jié)構(gòu)，加工質(zhì)量較容易保證，但同樣存在即多了沖床設(shè)備，擴(kuò)大了生產(chǎn)面積，增加了工人配額，勞動(dòng)生產(chǎn)率還是很不高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度同樣過大等機(jī)械式多工位彎耳機(jī)的缺點(diǎn)。而單工位液壓彎耳設(shè)備較前兩種設(shè)備有了許多改進(jìn)和優(yōu)點(diǎn)：首先，它將切頭功能揉合到了設(shè)備中實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多能并且無須整型，減少了生產(chǎn)設(shè)備，縮小了生產(chǎn)面積，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了工人配額，降低了板簧生產(chǎn)成本。其次，設(shè)備采用了芯軸結(jié)構(gòu)，在切頭時(shí)，對(duì)芯軸加了V形支承塊，使工藝的實(shí)施變得簡(jiǎn)單。同時(shí)，設(shè)備有了切頭機(jī)構(gòu)，縮短了工作節(jié)拍，單件生產(chǎn)時(shí)間變短，使工件在加工過程中溫度變化范圍減小，內(nèi)部組織變動(dòng)不大，可得到較好的組織結(jié)構(gòu)，不易產(chǎn)生突出的加工應(yīng)力及變形。因而在以上條件保證下，能較好地保證加工質(zhì)量，不易產(chǎn)生廢品。最后，該設(shè)備采用液壓傳動(dòng)，便于實(shí)現(xiàn)PC自動(dòng)控制避控制，所以維修簡(jiǎn)單同時(shí)還確保了設(shè)備良好的工作性能及使用性能.
綜合以上的分析、論證，考慮到具體的條件，確定出本設(shè)備的設(shè)計(jì)原則有以下幾點(diǎn)：
（1） 高的生產(chǎn)效率。盡量縮短各個(gè)動(dòng)作時(shí)間，選用先進(jìn)的工作方法及技術(shù)。
（2） 經(jīng)濟(jì)性原則。盡量減少生產(chǎn)成本，節(jié)約原材料。減少工人配額。
（3） 設(shè)備制造、維護(hù)、使用簡(jiǎn)單方便。盡量采用液壓傳動(dòng)，以便采用PC自動(dòng)控制。
（4） 擴(kuò)大設(shè)備加工范圍?？紤]鋼板彈簧卷耳規(guī)格的變化及設(shè)備的調(diào)整適應(yīng)。
（5） 減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
第二章 具體運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
在查詢相關(guān)資料及通過前面對(duì)各種設(shè)備方案及加工措施的分析、論證，可以確定出單工位液壓彎耳設(shè)備主要需要以下的機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)來保證所須零件的加工要求：
1 抽芯機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)；
2 切頭機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)；
3 定位機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)；
4 抓緊機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)；
5 壓緊機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)；
6 轉(zhuǎn)位彎耳機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)；
7 工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)。
其工藝流程圖如下：
現(xiàn)考慮具體的工作條件及工作要求來分析選定各個(gè)具體的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案。
2.1 抽芯機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案的選定
液壓式單工位彎耳機(jī)增設(shè)芯軸來保證板簧加工耳型精度，而抽芯機(jī)構(gòu)就是為了順利地卸出工件，使芯軸能脫離工件，方便地取出工件。按工作條件而言，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)很簡(jiǎn)單，一個(gè)油缸產(chǎn)生的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)即可滿足要求。但從工作過程來看，如果芯軸在工件彎耳是固定不動(dòng)，在抓緊機(jī)構(gòu)抓緊工件后，轉(zhuǎn)位彎耳機(jī)構(gòu)帶動(dòng)抓緊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，工件同芯軸產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，必然增加轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩，同時(shí)因磨損對(duì)芯軸壽命也十分不利。但反過來讓芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而芯軸與活塞桿的聯(lián)接為固定聯(lián)接，在芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，活塞桿必然一起轉(zhuǎn)動(dòng)，長(zhǎng)期如此工作對(duì)油缸來說是絕對(duì)不允許的。因此，該機(jī)構(gòu)中芯軸結(jié)構(gòu)要求對(duì)活塞桿有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)又能隨活塞桿直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在選定這種結(jié)構(gòu)方案時(shí)，有許多方法?，F(xiàn)將列舉其中兩個(gè)方案進(jìn)行分析、比較以選定最佳方案。見圖2-1。
方案A：作要求可以實(shí)現(xiàn)，但因聯(lián)接螺釘?shù)难b拆涉及到空間位置，無法讓開，所以對(duì)芯軸更換不便，不可取。
方案B：作能夠滿足要求，同時(shí)對(duì)裝配、更換芯軸極為有利，因此選用此方案。
方案A 方案B
圖2-1
2.2切頭機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案選定
切掉多余的頭部是鋼板彈簧在耳型彎曲加工前必要的工藝，其方法是多種多樣的?？梢栽跊_床上進(jìn)行切頭，再在彎耳設(shè)備上進(jìn)行彎耳，但這樣勢(shì)必?cái)U(kuò)大生產(chǎn)場(chǎng)地，，提高生產(chǎn)成本。從前面的分析論證已知：這樣的工藝不足取。當(dāng)然也可以在彎耳設(shè)備上增設(shè)切頭刀具結(jié)構(gòu)，利用彎耳的芯軸作為支承，切削去多余頭部，如圖2-2。但這樣對(duì)芯軸的影響很大，特別是對(duì)于加工板簧中小耳型時(shí)，對(duì)芯軸的壽命是一個(gè)嚴(yán)重影響，甚至影響到工件加工質(zhì)量，因而不可取?？紤]到芯軸的因素，可以在刀具對(duì)工件進(jìn)行切頭時(shí)為芯軸加一個(gè)支承，讓切削力不由芯軸來承受，見圖2-3。此時(shí)，在切削中，刀具、芯軸、V型塊支承和切頭架形成了一個(gè)封閉的系統(tǒng)，切削力對(duì)芯軸是沒有影響的。切削力的影響取決于切頭架剛性。如在設(shè)計(jì)中保證切頭架足夠的剛性，則此方案是不錯(cuò)的。另外，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)該考慮保證切刀足夠的剛性。方案也有多種，如圖2-4。方案A：擇標(biāo)準(zhǔn)油缸來推動(dòng)刀具，刀具同活塞桿的聯(lián)接依靠接頭，由于活塞桿教細(xì)細(xì)，而這樣一來，再加上接頭長(zhǎng)度，很難保證刀具剛度，所以是不可取的；方案B：樣選擇標(biāo)準(zhǔn)油缸，只是對(duì)活塞桿作非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，加粗活塞桿，然后將活塞桿削邊，使刀具直接與活塞桿安裝聯(lián)接，縮短了結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，同時(shí)利用刀具上的導(dǎo)向鍵在切削中承受一部分切削力足以保證刀具的剛性。
圖2-2
圖2-3
方案A 方案B
圖2-4
考慮到抽芯工步實(shí)施的需要，切頭機(jī)構(gòu)還應(yīng)該有以下的動(dòng)作要求：
（1） 機(jī)構(gòu)能夠擺動(dòng)，以使V型塊充分靠緊或離開芯軸，并為將來機(jī)構(gòu)后移做準(zhǔn)備。
（2） 切頭機(jī)構(gòu)能夠后移，以便讓出轉(zhuǎn)位彎曲耳型時(shí)抓緊機(jī)構(gòu)的空間行程位置。
再考慮到鋼板彈簧加工規(guī)格的變化，芯軸定隨之要產(chǎn)生變化。因此V型塊可設(shè)計(jì)為能更換調(diào)整的，以滿足板簧生產(chǎn)規(guī)格變動(dòng)時(shí)的調(diào)整需要。
綜合以上分析、比較，選定切頭機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案見圖2-5所示。
圖2-5
2.3 定位機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案選定
鋼板彈簧在進(jìn)行切頭加工時(shí)，需要進(jìn)行長(zhǎng)度定位，工件上已經(jīng)預(yù)先加工出定位孔，采用定位銷配合，即可方便的實(shí)現(xiàn)定位。在板簧切頭完畢后，定位銷必須退出定位孔，以保證下一工步彎耳成型的順利進(jìn)行。定位銷的運(yùn)動(dòng)可以采用人工或機(jī)械傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，但都不利于生產(chǎn)效率的提高。因此采用一輔助油缸來實(shí)現(xiàn)定位銷的動(dòng)作，以縮短工作節(jié)拍，提高工作效率。定位機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案見圖2-6。
2.4 抓緊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案選定
工件在切頭加工完畢后，將進(jìn)行卷耳成型加工。加工的原理很簡(jiǎn)單：就是使工件包絡(luò)芯軸 近一周完成一個(gè)耳型。因此，工件及芯軸須轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，因此必須將工件卡緊在芯軸上。運(yùn)作的實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)單，采用一個(gè)液壓缸即可。只是設(shè)計(jì)中盡量降低抓緊機(jī)構(gòu)的高度，以縮短切頭機(jī)構(gòu)的讓位行程。抓緊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案見圖2-7。
抓緊塊
工件
芯軸
圖2-6 圖2-7
2.5壓緊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案選定
工件在切頭時(shí)必須將其壓緊，否則切削無法進(jìn)行。壓緊的方法很多：可以手動(dòng)壓緊，但生產(chǎn)效率太低，不符合設(shè)計(jì)要求；還可以采用機(jī)械傳動(dòng)壓緊，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于設(shè)備制造及自動(dòng)控制。因此，在本設(shè)計(jì)中選用液壓自動(dòng)壓緊，既提高生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，又便于自動(dòng)控制。壓緊工件的點(diǎn)應(yīng)盡量靠近工件被切削點(diǎn)，以防止工件在切削時(shí)因夾緊點(diǎn)太遠(yuǎn)而發(fā)生饒曲，但太靠近切削位置又不會(huì)同抓緊機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉，因此以適宜的位置為度來選擇壓緊力作用點(diǎn)?？紤]到壓緊塊的自重，應(yīng)設(shè)計(jì)一導(dǎo)向柱，以保證壓緊動(dòng)作的順利實(shí)施。另外，還應(yīng)考慮工作過程需要，板簧在切頭時(shí)需要壓緊，而在轉(zhuǎn)位彎耳時(shí)應(yīng)對(duì)工件無壓緊力但又不離開工件，以防止工件的翻轉(zhuǎn)。彎耳完成以后，才能離開工件以便順利取出工件。因此，也只有液壓傳動(dòng)才能自動(dòng)完成這一過程，并且方便、可靠。
壓緊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案見圖2-8。
圖2-8
2.6 轉(zhuǎn)位彎耳機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案選定
工件被抓緊機(jī)構(gòu)抓緊塊抓緊后，轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)將帶動(dòng)抓緊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度位置，完成一個(gè)合格的卷耳。轉(zhuǎn)動(dòng)的角位移不超過2(實(shí)際最大轉(zhuǎn)fmax =228.5288，最小轉(zhuǎn)角fmin=216.9288，見后面運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)運(yùn)算)?？紤]在機(jī)械 選擇上力求簡(jiǎn)單，最好能選擇標(biāo)準(zhǔn)的擺動(dòng)油缸。查資料只能找到BM500型擺動(dòng)油缸，但其工作壓力太低，不到1Mpa，輸出扭矩太小(*500kg.m)不能滿足使用要求。而設(shè)計(jì)制造非標(biāo)準(zhǔn)擺動(dòng)油缸，反而增加了制造的成本。因此，在設(shè)計(jì)中選擇齒輪齒條機(jī)構(gòu)。以一非標(biāo)準(zhǔn)油缸推動(dòng)齒條移動(dòng)，齒條帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪再帶動(dòng)抓緊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)位來實(shí)現(xiàn)工作要求。
齒條可相對(duì)機(jī)體水平布置也可立體布置。但因水平布置太占空間，而立體布置時(shí)結(jié)構(gòu)并不超過設(shè)備的主體空間，為了使結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)約空間，在本設(shè)計(jì)中采用齒條立體布置。
轉(zhuǎn)位彎耳機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案見圖2-9。
圖2-9
2.7工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案選定
鋼板彈簧有各種不同的規(guī)格，卷耳直徑有大有小(最大卷耳fmax=100mm，最小卷耳fmin=25mm，見后原始數(shù)據(jù))，因此在工件規(guī)格變換時(shí)，工作臺(tái)高度應(yīng)能調(diào)整。調(diào)節(jié)的措施可用導(dǎo)軌絲杠及液壓升降，但考慮到設(shè)備工作臺(tái)簡(jiǎn)單，重量較輕，升降位移小( 極限位移D=（100-25）/2=37.5mm)，且調(diào)節(jié)時(shí)間較少，設(shè)計(jì)導(dǎo)軌絲杠升降機(jī)構(gòu)或液壓升降機(jī)構(gòu)不符合經(jīng)濟(jì)性原則，且使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，因此在本設(shè)計(jì)中采用螺栓螺母調(diào)整機(jī)構(gòu)，依靠方桿緊固螺栓（見圖2-10）導(dǎo)向，能夠簡(jiǎn)單、方便地保證工作要求。
工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案見圖2-11。
圖2-10 圖2-11
第三章 總體方案的選定
通過以上對(duì)各個(gè)具體的運(yùn)動(dòng)方案的分析選定，綜合考慮確定的出設(shè)備總體結(jié)構(gòu)方案。
總體運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案見圖3-1。
圖3-1
1—壓緊缸 2—抓緊缸 3—切頭缸 4—擺位缸 5 —移位缸 6—抽芯缸 7—轉(zhuǎn)動(dòng)缸 8 —定位缸 9-芯軸 10-V形塊 11-齒輪 12-齒條 13-工件
3.1 設(shè)備工作程序如下：
(1)950〇C高溫下工人放工件在工作臺(tái)上
(2)在設(shè)備工作臺(tái)上，定位銷對(duì)定位孔定位
(3) 1缸伸長(zhǎng)壓緊工件
(4)5缸伸長(zhǎng)，切頭機(jī)構(gòu)移動(dòng)到位
(5)4缸伸長(zhǎng)，切頭機(jī)構(gòu)擺動(dòng)抱緊芯軸
（6）3缸伸長(zhǎng)，刀具進(jìn)行加工，對(duì)工件進(jìn)行切頭
（7）3缸收縮，刀具離開工件
（8）4缸收縮，切頭機(jī)構(gòu)擺動(dòng)回位
（9）5缸收縮，切頭機(jī)構(gòu)移動(dòng)回位
（10）2缸伸長(zhǎng)，抓緊工件
（11）8缸收縮，拔出定位銷
（12）1缸少量收縮
（13）7缸伸長(zhǎng)，推動(dòng)抓緊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)位，彎耳卷耳成型
（14）2缸收縮，松開工件
（15）6缸收縮，抽出芯軸
（16）1缸大量收縮，讓位取出工件（工件由人工取出）
（17）7缸收縮，抓緊機(jī)構(gòu)因齒輪齒條帶動(dòng)復(fù)位
（18）6缸伸長(zhǎng)，芯軸復(fù)位
（19）8缸伸長(zhǎng)，定位銷復(fù)位
（20）進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。
第四章 設(shè)計(jì)參數(shù)
設(shè)備加工零件參數(shù)見表4—1：
表4—1
工件材料
60Si2Mn
工件加工溫度
900〇C—950〇C
工件板料最大厚度
max=15mm
工件板料最大寬度
Bmax=100mm
工件板料最大截面積
Amax=1400mm2
工件最大卷耳直徑
fmax=100mm
工件最小卷耳直徑
fmin=25mm
工件單耳加工節(jié)拍
T=1min
設(shè)備加工零件如圖4-1
圖4-1
第五章 計(jì)算
5.1 動(dòng)力設(shè)計(jì)計(jì)算
先根據(jù)工作條件確定各個(gè)油缸的載荷，再選定各油缸的缸徑。
5.1.1 壓緊缸載荷分析并選定壓緊缸缸徑
板簧在切頭加工時(shí)，壓緊缸壓緊工件，且定位銷將工件定位，工件受力分析如圖5-1。
圖5-1
由受力分析圖知：在切頭時(shí)，工件受力較復(fù)雜，不但受集中載荷切削力F，壓緊N，支持力N1，壓緊塊對(duì)工件滑動(dòng)摩擦力F1，及定位銷對(duì)工件反作用F2作用外，還受芯軸對(duì)工件的部分分布載荷q作用。因此，以目前的我的理論知識(shí)還無法對(duì)其進(jìn)行定量的計(jì)算以求出壓緊力N1，因此只好以同型設(shè)備類比取壓緊缸的缸徑。壓緊缸缸徑?。?
D=32mm
5.1.2計(jì)算切頭缸載荷并選定切頭缸缸徑。
（1）鋼板彈簧工件在900〇C高溫下進(jìn)行切頭加工，因而切頭缸產(chǎn)生的推力（即切削力）應(yīng)大于工件在900〇C下的剪切極限力。
查《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》P67附表2得：50#碳素鋼在900〇C時(shí)的剪切強(qiáng)度 t =7kgf/mm2而無60Si2Mn在900〇C時(shí)的抗剪強(qiáng)度 t
又查《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》P70附表1得：50#碳素鋼在常溫下的抗剪強(qiáng)度 t = 44—58kgf/mm2
60Si2Mn在常溫下的抗剪強(qiáng)度 t =72kgf/mm2，類比來求60Si2Mn彈簧鋼板在900〇C時(shí)的抗剪強(qiáng)度t900C，折換系數(shù)k=44/72=0.6111，則
t9008C=7/k=7/0.6111=11.545kgf/mm2
又根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)知：加工的鋼板彈簧工件最大截面積Amax=1400mm2，由此計(jì)算出切斷工件所需的最大剪切力F’max
F’max=Amax×t9008C=1440×11.545=16494.845kgf
=161649.485N
因此，切頭缸需要的最大推力，但考慮到液壓缸的自重故可取小些
Fmax=F’max=150000N
（2）選定切頭缸缸徑
考慮到油缸工作壓力太高時(shí)，油缸的價(jià)格增高，同時(shí)在使用中有漏油等弊病不易解決。因此定油缸工作壓力為中高壓（大于8-16Mpa）以后各油缸定工作壓力同此原則。
因切頭缸推力較大，定其工作壓力為P=16Mpa
由公式D=計(jì)算出油缸的缸徑（以后各缸的計(jì)算同此公式）。
以上公式摘自《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四卷P17-262。
初定油缸時(shí)取ht=hmhvhd=0.95×1×1=0.95
用公式求出切頭缸缸徑D，則
D==（4×150000/3.14×0.95×16）1/2=112.12mm查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四卷P17-257表17-6-2，取切頭缸缸徑 D=110mm（由于切頭架、液壓缸等自重故不用放大10%，并且工程上允許偏差3%是合格的）
5.1.3計(jì)算抓緊缸載荷并選定抓緊缸缸徑
工件在抓緊力N1作用下，繞芯軸中心線同芯軸一道轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼板發(fā)生塑性變形產(chǎn)生彎曲，此時(shí)壓緊塊雖然對(duì)工件無壓緊力作用，但工件必然因翅曲對(duì)壓緊塊產(chǎn)生一作用力，相應(yīng)地壓緊塊對(duì)工件產(chǎn)生一反作用力N2，工件越難彎曲，N2就越大。工件受力如圖5-2。
圖5-2
現(xiàn)在我們可以反過來分析：假設(shè)抓緊力N1絕對(duì)能夠抓緊工件，抓緊機(jī)構(gòu)固定不動(dòng)，工件此時(shí)相當(dāng)于懸臂梁，在力N2的作用下，同樣能產(chǎn)生塑性變形，發(fā)生彎曲。因而可以理解為N2產(chǎn)生的彎矩M=N2L最小應(yīng)該大于板簧工件在900℃時(shí)屈服極限力，才能使工件產(chǎn)生塑性變形而彎曲。即Mmin=∫AyssdA
假定工件受力如圖5-3。
圖5-3
查《材料力學(xué)》下冊(cè)P316例18-3公式：
Mmin≥∫AyssdA=Iss/ymax=bh2ss/6
加工板簧工件最大截面積如圖5-4，由設(shè)計(jì)參數(shù)知：
bmax=100mm
hmax=15mm
圖5-4
因此Mmin= bh2ss/6=100×152 ss /6=3750 ss
（1）確定900℃高溫下板簧60Si2Mn的屈服極限ss
由前計(jì)算知，60Si2Mn板簧在900℃時(shí)的抗剪應(yīng)力t=11.54kgf/mm2，因而其許用抗剪應(yīng)力[t]=11.54×[ss]
取安全系數(shù)[ss]=1.5（因900℃高溫下材料ss/sb較?。?
[ss]取自《機(jī)械零件》P19表2-4
∴[t]q=t×[ss]=11.54×1.5=17.31kgf/mm2
又查《機(jī)械零件》P20表2-5
?。篬t]q=（0.6～0.8）[s]
[s]b=（1～1.2）[s]
求出許用應(yīng)力[s]=[t]q/0.8=21.638kgf/mm2
求出許用應(yīng)力強(qiáng)度[s]b=1.1×[s]=1.1×21.638=23.8kgf/mm2
而sb=[s]b×[ss]，取安全系數(shù)[ss]=1.5
∴sb=[s]b×[ss]=23.8×1.5=35.7kgf/mm2
又查《機(jī)械零件》P19表2-4，取ss/sb=0.6，則
ss=sb×0.6=35.7×0.6=21.42kgf/mm2
求出最小的彎矩Mmin≧3750ss=3750×21.42=80325kgf·mm
又因Mmin=N2L，其中L=140mm（由總圖結(jié)構(gòu)定出）
∴N2=Mmin/L≧80325/140=574kgf
對(duì)工件抓緊轉(zhuǎn)位彎耳過程進(jìn)行分析，如圖5-5
圖5-5
由圖可見，工件受抓緊力N1及壓緊塊反作用力N2作用，同時(shí)還受N1對(duì)工件及工件對(duì)芯軸產(chǎn)生的摩擦力F1 及F3作用。另N2在壓緊塊處對(duì)工件還產(chǎn)生一個(gè)摩擦力F2作用在工件上，因此抓緊機(jī)構(gòu)要帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)位彎耳，必須滿足條件： F1≧F2+F3
其中F1=N1f1，F(xiàn)1相當(dāng)于鋼和熱鋼的滑動(dòng)摩擦。（查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一卷，參考類比取摩擦系數(shù)f1=0.6）
F2=N2f2，F(xiàn)2同樣相當(dāng)于鋼和熱鋼的滑動(dòng)摩擦，取f2=0.6。
F3=N1f3，F(xiàn)3相當(dāng)于熱鋼在軌道上摩擦。（查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一卷，取f3=0.3）
故N1f1≧N2f2+N1f3
得：N1=1148（kgf）=11250（N）
(2)計(jì)算選定抓緊缸缸徑
由計(jì)算出的抓緊缸載荷N1=11250N由公式計(jì)算出缸徑的步驟方法同前D=
其中ht=0.95，P取16Mpa
∴D=(4×11250/0.95×16×3.14)1/2=30.71mm
按計(jì)算值增加10﹪，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四卷P17-257表17-6-2，取抓緊缸缸徑
D=32mm
5.1.4分析擺動(dòng)缸載荷并選定擺動(dòng)缸缸徑
擺動(dòng)缸載荷只取決于切頭機(jī)構(gòu)自重，而切頭機(jī)構(gòu)自重估算不大于500㎏，因此，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四卷P17-257表17-6-2，取擺動(dòng)缸缸徑
D=32mm
5.1.5計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)缸載荷并選定轉(zhuǎn)動(dòng)缸缸徑
板簧在彎耳時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)受力見圖5—6
由受力分析可見，工件在彎耳時(shí)齒條的推動(dòng)油缸的推力F對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的力矩必須大于等于軸承摩擦力對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的力矩之和，才能使抓緊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)彎耳動(dòng)作，而軸承摩擦力矩很小，在此可忽略不計(jì)。即
F·a≧F2·(Rmax+dmax)
由前計(jì)算知：
F2=N2f2=574×0.6=344.4kgf=3375.12N
而a=D/2=150/2=75（D為齒輪分度圓直徑，由后運(yùn)動(dòng)計(jì)算可知）
Rmax+dmax=50+15=65（由設(shè)計(jì)參數(shù)得知）
∴F≧F2·(Rmax+dmax)/a=3375.12×65/75=2925.11N
同前，由公式計(jì)算得出轉(zhuǎn)動(dòng)缸缸徑
D= 取ht=0.95，P=16Mpa
則轉(zhuǎn)動(dòng)缸的缸徑:
D=（4×2925.11/0.95×16×3.14）1/2=15.66mm
按計(jì)算值增加10﹪，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四卷P17-257表17-6-2，取轉(zhuǎn)動(dòng)缸缸徑
D=32mm
圖5—6
5.1.6 分析移位缸載荷并選定移動(dòng)缸缸徑
移位缸承受的載荷主要是因切頭機(jī)構(gòu)因自重在導(dǎo)柱導(dǎo)套處滑動(dòng)軸承中產(chǎn)生的滑動(dòng)摩擦載荷，而切頭機(jī)構(gòu)自重由估算知不大（不大于500㎏），因而產(chǎn)生的摩擦載荷很小。對(duì)于移動(dòng)缸選擇缸徑來說，載荷不是主要因素，考慮到移動(dòng)缸的行程較長(zhǎng)（由后運(yùn)動(dòng)計(jì)算知行程為500㎜）因而缸徑如取的太小，雖然能滿足載荷要求，但活塞桿太小，壓桿穩(wěn)定性較差，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四卷P17-257表17-6-2，取移位缸缸徑：
D=50mm
5.1.7 分析定位缸載荷并選定定位缸缸徑
定位缸承受的載荷主要是定位銷的重量，而定位銷直徑很小，長(zhǎng)度也短，因而重量也輕。在此對(duì)載荷不作考慮?？紤]到使定位機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，因而，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四卷P17-257表17-6-2，取抓緊缸缸徑：
D=20mm
5.1.8分析抽芯缸載荷并選定抽芯缸缸徑
工件在耳型彎曲成型后，抓緊塊松開，工件此時(shí)不受任何載荷。然后抽芯缸動(dòng)作，將芯軸抽出，以便取出工件。因此抽芯缸載荷極小，僅為芯軸及接頭的自重。但考慮到活塞桿長(zhǎng)期在芯軸及接頭自重作用下彎曲變形，因此缸徑在選擇時(shí)不宜太小，以免活塞桿太細(xì)。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四卷P17-257表17-6-2，取抽芯缸的缸徑為：
D=32mm
5.2 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算
根據(jù)設(shè)備總體結(jié)構(gòu)及各機(jī)構(gòu)具體工作要求，確定各油缸工作行程及各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)。
5.2.1 確定切頭刀具工作角度：
如果切頭刀具相對(duì)工件垂直安裝，對(duì)于機(jī)構(gòu)總體受力效果是好的。但是由于抓緊機(jī)構(gòu)要占據(jù)一定空間位置，因而如刀具相對(duì)工件垂直工作時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)生切頭機(jī)構(gòu)與抓緊機(jī)構(gòu)的相互干涉，因此，在參考同型設(shè)備后，確定切頭刀具的工作角度為a=30°。 見圖5-7
圖5-7
5.2.2 確定齒輪齒條模數(shù)及齒輪齒數(shù)
按類比，取轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)：
齒輪齒條模數(shù)m=5，齒輪齒數(shù)z=30
齒輪分度圓直徑D=zm=5×30=150mm
5.2.3計(jì)算抓緊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)位角度
抓緊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)位過程如圖5-8。
w
圖5-8
當(dāng)工件的彎耳直徑為最大fmax=100時(shí)，其需要的轉(zhuǎn)位角度最大由圖知wmax=360°—120°—amin
其中amin=arcos((50-1)/50)=arcos(49/50)=12.75°
∴wmax=360°—120°—amin=360°—120°—12.75°=227.25°
當(dāng)工件彎耳直徑為最小wmin=25mm時(shí)，其需要的轉(zhuǎn)位角度最小。由圖示知：
wmin=360°—120°amax
其中amax=arcos((12.5-1)/12.5)=arcos(11.5/12.5)=25.64°
∴fmin=360°-120°-25.64°=214.36°
5.2.4計(jì)算轉(zhuǎn)位缸行程并選定標(biāo)準(zhǔn)行程
由前取的齒輪齒條模數(shù)及齒輪齒數(shù)和前計(jì)算出的最大轉(zhuǎn)位角度來計(jì)算齒條需要移動(dòng)的長(zhǎng)度（即為轉(zhuǎn)位缸的行程）
而齒條的移動(dòng)長(zhǎng)度應(yīng)等于齒輪分度圓轉(zhuǎn)動(dòng)最大圓周長(zhǎng)，則齒輪分度圓最大轉(zhuǎn)動(dòng)圓周長(zhǎng)= （p×D×wmax）/360°
=3.14×150×227.25/360
=297.32mm
園整取轉(zhuǎn)動(dòng)缸最大移動(dòng)行程Smax=300mm
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四卷P17-257表17-6-2，取轉(zhuǎn)動(dòng)缸標(biāo)準(zhǔn)行程：
S=320mm
5.2.5計(jì)算切頭缸工作行程并選定標(biāo)準(zhǔn)行程
當(dāng)加工板簧彎耳直徑為最大fmax=100mm，板料為最厚dmax=15mm時(shí)，刀具需要移動(dòng)的位移即為切頭缸的最大工作行程。其最大工作行程參考圖5-9計(jì)算：
估計(jì)取工件切頭工作開始前，刀尖距工件的距離為50mm，工件切頭完畢后，刀尖距切頭完成點(diǎn)距離為10mm。
由圖知：
刀具最大工作行程：
Smax=50+10+AB/cos30°
其中:
AB=ED+OD+OC
=Rmax+dmax+Rmax·sin30° 圖5-9
AB =50+15+25 =90
∴Smax=50+10+90/cos30° =60+101.01=161.01mm
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四卷P17-257表17-6-2，取切頭缸標(biāo)準(zhǔn)行程為：
S=200mm
5.2.6分析壓緊缸工作行程并選定壓緊缸標(biāo)準(zhǔn)行程
由設(shè)計(jì)參數(shù)知：板簧最大卷耳直徑Dmax=100mm，最大板料厚度為dmax=15mm，因此加工工件最大輪廓直徑D’max=130mm,考慮到取卸工件的方便，壓緊缸行程應(yīng)大于130mm。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四卷P17-257表17-6-2，取壓緊缸標(biāo)準(zhǔn)行程為：
S=200mm
5.2.7選定抓緊缸標(biāo)準(zhǔn)行程
鑒于設(shè)備總體結(jié)構(gòu)要求：抓緊機(jī)構(gòu)的高度應(yīng)盡量小，以縮小切頭機(jī)構(gòu)的讓位行程，并抓緊動(dòng)作對(duì)行程并無特殊要求。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四卷P17-257表17-6-2，取抓緊缸的標(biāo)準(zhǔn)行程為：
S=25mm
5.2.8選定切頭機(jī)構(gòu)移動(dòng)缸標(biāo)準(zhǔn)行程
因總體結(jié)構(gòu)要求工件在彎耳轉(zhuǎn)位時(shí)，抓緊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)的空間位置不會(huì)同切頭機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉，因而移動(dòng)缸的行程取決于抓緊機(jī)構(gòu)至運(yùn)動(dòng)中心的高度，從設(shè)計(jì)總圖上得抓緊機(jī)構(gòu)自轉(zhuǎn)動(dòng)中心高度H?為480mm。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四卷P17-257表17-6-2，取切頭機(jī)構(gòu)移動(dòng)缸標(biāo)準(zhǔn)行程：
S=500mm
5.2.9計(jì)算切頭機(jī)構(gòu)擺動(dòng)缸并選定標(biāo)準(zhǔn)行程
根據(jù)加工要求：工件在切頭完畢后。V形塊應(yīng)離開芯軸，當(dāng)工件最大彎耳直徑fmax=100mm時(shí)，即芯軸最大直徑fmax=100mm，按標(biāo)準(zhǔn)V形塊結(jié)構(gòu)，V形塊完全離開工件的讓位高度查《機(jī)床夾具零件及部件》國(guó)標(biāo)得Hmax=21.8mm，又芯軸直徑隨工件彎耳規(guī)格變化而變化，根據(jù)前面的設(shè)計(jì)參數(shù)知其變動(dòng)范圍為Rmax-Rmin=100/2-25/2=37.5mm，因此V形塊總計(jì)需移動(dòng)最大位移s’max=Hmax+37.5=21.8+37.5=59.3mm。
根據(jù)設(shè)計(jì)總圖得切頭機(jī)構(gòu)位置尺寸見圖5-10。
圖5-10
由圖可見，擺動(dòng)油缸的最大工作行程Smax
Smax=S’max×560/790=59.3×560/790=42.04mm
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四卷P17-257表17-6-2，取擺動(dòng)缸標(biāo)準(zhǔn)行程:
S=50mm
5.2.10選定抽芯缸標(biāo)準(zhǔn)行程
從設(shè)計(jì)參數(shù)知，工件最大加工寬度bmax=100mm，因而芯軸工作寬度最大為100mm。再考慮到芯軸支承長(zhǎng)度及與活塞桿接頭長(zhǎng)度和方便地更換芯軸的空間位置，從總圖上確定抽芯缸的最大工作行程S’max=300mm。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四卷P17-257表17-6-2，取抽芯缸標(biāo)準(zhǔn)行程:
S=320mm
5.2.11選定定位缸標(biāo)準(zhǔn)行程
從設(shè)計(jì)參數(shù)知：工件最大板料厚度dmax=15mm，即定位孔最大深度Hmax=15mm，因而定位缸行程應(yīng)小于Hmax而大于Hmax/2。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四卷P17-257表17-6-2，取定位缸標(biāo)準(zhǔn)行程：
S=16mm
5.3 選定各工作油缸標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)
根據(jù)前面計(jì)算分析已選定各工作油缸缸徑和行程，結(jié)合各工作油缸安裝形式查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選定各工作油缸標(biāo)號(hào)見下表5-11。
表5-11
油缸
代號(hào)
油缸
名稱
缸徑
(D)mm
行程(s)mm
安裝型式
油缸的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)
R1
壓緊缸
32
200
頭部法蘭固定
GT32×200.B7.1.9.00
R2
抓緊缸
32
25
頭部法蘭固定
GT32×25.B7.1.1.00
R3
切頭缸
110
200
頭部法蘭固定
GT100×200.B7.6.5.00
R4
擺動(dòng)缸
32
50
尾部耳環(huán)懸掛
S32×50.B5.1.3.00
R5
移動(dòng)缸
50
500
軸向底部安裝
G50×500.B6.3.10.00
R6
抽芯缸
32
320
頭部法蘭固定
GT32×320.B7.1.11.00
R7
轉(zhuǎn)動(dòng)缸
32
320
頭部法蘭固定
GT32×320.B7.1.11.00
R8
定位缸
20
16
頭部法蘭固定
按類比設(shè)計(jì)
第六章 部分設(shè)計(jì)問題說明
6.1機(jī)架、切頭架及抓緊架結(jié)構(gòu)及材料
本設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)架、切頭架及抓緊架等大小結(jié)構(gòu)幾乎全部采用焊接結(jié)構(gòu)。材料選用碳素鋼板，保證良好的焊接性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用各種措施保證結(jié)構(gòu)的剛性。詳見總圖及部件零件圖。這樣既能保證使用要求，同時(shí)又可以保證良好的經(jīng)濟(jì)性。
6.2設(shè)備的潤(rùn)滑措施
本設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)保證切頭機(jī)構(gòu)導(dǎo)柱導(dǎo)套滑動(dòng)軸承，切頭機(jī)構(gòu)同機(jī)體聯(lián)接銷軸滑動(dòng)軸承及抓緊機(jī)構(gòu)滾動(dòng)支承軸承的潤(rùn)滑。
對(duì)于擺動(dòng)缸活塞桿與切頭機(jī)構(gòu)聯(lián)接銷軸，壓緊機(jī)構(gòu)單向?qū)е靶据S與滑動(dòng)軸承等次要，不方便部位采用人工每班定期注油潤(rùn)滑。
對(duì)于滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑采用脂潤(rùn)滑，再定期更換潤(rùn)滑脂，簡(jiǎn)單、方便、可靠。
對(duì)于切頭機(jī)構(gòu)導(dǎo)柱導(dǎo)套滑動(dòng)軸承及切頭機(jī)構(gòu)與機(jī)體聯(lián)接銷軸滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑應(yīng)采取各個(gè)獨(dú)立潤(rùn)滑，但考慮到結(jié)構(gòu)的獨(dú)特性，設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性和潤(rùn)滑的簡(jiǎn)單、方便，因此在本設(shè)計(jì)中采用一個(gè)針閥式注油油杯對(duì)兩大潤(rùn)滑部分同時(shí)潤(rùn)滑。
其結(jié)構(gòu)見圖6-1。
圖6-1
另外，轉(zhuǎn)位彎耳機(jī)構(gòu)中，齒條在本設(shè)計(jì)中采用立式布置，這樣雖然縮小了結(jié)構(gòu)空間，使總體結(jié)構(gòu)變得緊湊，但對(duì)齒輪齒條的潤(rùn)滑不利，如果對(duì)齒輪齒條的潤(rùn)滑采用油潤(rùn)滑，比如會(huì)出現(xiàn)漏油等不易處理的問題。鑒于本機(jī)構(gòu)中齒輪的餓轉(zhuǎn)速很低（約8r/min，由轉(zhuǎn)位工作時(shí)間計(jì)算知），而載荷并不高（由前計(jì)算知F=2925.11N），因此查《機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選普通潤(rùn)滑脂ZG-2對(duì)齒輪齒條潤(rùn)滑。
6.3芯軸的冷卻措施
設(shè)計(jì)參數(shù)規(guī)定，板簧在900℃高溫下進(jìn)行切頭卷耳，從工件過程看，芯軸與工件在高溫下間歇地接觸，其接觸時(shí)間為52s（從控制過程定出），間歇時(shí)間僅為8s，芯軸在接觸時(shí)間里從工件中大量傳導(dǎo)熱量，影起芯軸溫度升高，而間歇時(shí)間很短，散熱極小，芯軸長(zhǎng)期循環(huán)工作，如無冷卻處理，必然出現(xiàn)芯
軸長(zhǎng)期在高溫狀態(tài)下工作，這對(duì)芯軸強(qiáng)度剛性及壽命都是極為不利的。因而必須采取措施對(duì)芯軸實(shí)施冷卻。冷卻的方案有以下兩種，見
圖6-2。
方案A 方案B
圖6-2
方案A的措施是在芯軸中加工一通孔，冷卻水從孔的一端進(jìn)，從另一端出來。這樣的結(jié)構(gòu)對(duì)冷卻效果而言是最佳的。但同樣存在無法避免的弊端：在芯軸抽芯時(shí)，會(huì)有余水泄漏出來，長(zhǎng)期循環(huán)工作，必然會(huì)污染生產(chǎn)場(chǎng)地，同時(shí)對(duì)設(shè)備有一定腐蝕。
方案B的措施是在芯軸中加工一盲孔，在盲孔中安裝一通管，冷卻水從管子進(jìn)入后冷卻芯軸內(nèi)部再流出，此方案冷卻效果不及方案1，但解決了冷卻水泄漏的弊端。
考慮到保護(hù)生產(chǎn)場(chǎng)地的清潔衛(wèi)生，以及對(duì)設(shè)備的防腐因素，在本設(shè)計(jì)中選擇方案B來解決芯軸的冷卻問題。
結(jié)論
本設(shè)計(jì)從汽車彈簧單工位液壓彎耳機(jī)的基本原理出發(fā)，經(jīng)過以上的分析、設(shè)計(jì)、計(jì)算，得出了能達(dá)到要求的設(shè)備。本設(shè)備實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多能，將切頭和彎耳功能揉合到了一個(gè)設(shè)備中并且無須整型，減少了生產(chǎn)設(shè)備，縮小了生產(chǎn)面積，提高了生產(chǎn)效率，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度和板簧生產(chǎn)成本。其次，設(shè)備采用了芯軸結(jié)構(gòu)，在切頭時(shí)，對(duì)芯軸加了V形支承塊，使工藝的實(shí)施變得簡(jiǎn)單。同時(shí)，有了切頭機(jī)構(gòu)，縮短了工作節(jié)拍，單件生產(chǎn)時(shí)間變短，使工件在加工過程中溫度變化范圍減小，內(nèi)部組織變動(dòng)不大，不易產(chǎn)生突出的加工應(yīng)力及變形。因而能較好地保證加工質(zhì)量，不易產(chǎn)生廢品。另外，該設(shè)備采用液壓傳動(dòng)，便于實(shí)現(xiàn)PC自動(dòng)控制，使控制的實(shí)現(xiàn)變得簡(jiǎn)單、易行。
致 謝
這篇論文的完成，是我精心準(zhǔn)備后的結(jié)晶，也離不開周圍人的支持。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我遇到了許多困難，也得到了各位老師的幫助。在此我要特別感謝導(dǎo)師孫未老師的細(xì)心指導(dǎo)，她是一位非常負(fù)責(zé)且知識(shí)淵博的老師，在論文選題資料整理、文章結(jié)構(gòu)等方面都給予了許多方向性的建議。在此論文完成之際，我要特別感謝導(dǎo)師的教誨和啟迪。同時(shí)，我還要感謝在大學(xué)四年里教育和培養(yǎng)我的老師們，以及為這篇論文提出過中肯意見的許多朋友和同學(xué)，最后，我 要向所有辛勤勞動(dòng)的老師說聲：謝謝你們！
參 考 文 獻(xiàn)
⑴ 吳宗澤、羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)， 第二版.高等教育出版社.1999
⑵ 陳炎嗣、郭景儀.沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)， 第二版.高等教育出版社.1999
⑶ 楊可楨、程光蘊(yùn).機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).高等教育出版社.1981
⑷ 楊興駿.互換性與與技術(shù)測(cè)量. 中國(guó)計(jì)量出版社.2000
⑸ 駱志斌.金屬工藝學(xué). 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1999
⑹ 季 云.機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社. 1997
⑺ 王啟平.機(jī)械制造工藝學(xué).哈爾濱教育出版社. 1999,
⑻ 單輝祖.材料力學(xué). 高等教育出版社. 1999
⑺ 陳炎嗣、郭景儀.沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)， 第二版.高等教育出版社.1999
⑼ 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)， 第四版（第1卷）.化學(xué)工業(yè)出版社. 2000
⑽成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)， 第四版（第2卷）.化學(xué)工業(yè)出版社. 2000
⑾ 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)， 第四版（第3卷）.化學(xué)工業(yè)出版社.2000
⑿ 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，第四版（第4卷）.化學(xué)工業(yè)出版社. 2000
第 39 頁
附件圖紙
切頭機(jī)構(gòu)銷軸座
切頭機(jī)構(gòu)裝配圖