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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
I、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：
刀桿手動(dòng)壓力機(jī)設(shè)計(jì)
II、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計(jì)技術(shù)要求：
已知條件：
工作壓力：1000kg 底座尺寸：150mm X 268mm
壓機(jī)高度：286mm 最大工作行程：121.5mm
要求：
1.繪制總裝圖及零件圖
2.運(yùn)動(dòng)分析
3.總體強(qiáng)度受力分析計(jì)算
4.成本核算
5.齒條工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
III、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作內(nèi)容及完成時(shí)間：
1、開(kāi)題報(bào)告 2周
2、總體設(shè)計(jì) 2周
3、常規(guī)設(shè)計(jì) 7周
4、成本核算 1周
5、齒條工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2周
6、編寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2周
7、外文資料翻譯 1周
Ⅳ 、主 要參考資料：
1.xiao Dong, ZHENG WANG Xing-song Solid Motion Analysis and Impact Force Measurement of Servo Press
2.濮良貴，紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì).第七版.北京：高等教育出版社，2001
3.吳宗澤主編.機(jī)械設(shè)計(jì)教程. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003
4.唐照民，李質(zhì)芳.機(jī)械設(shè)計(jì).西安：西安交通大學(xué)出版社，1995
5.徐錦康主編.機(jī)械設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001
6.邱宣懷主編.機(jī)械設(shè)計(jì).第四版.北京：高等教育出版社，1997
7.金萍.先進(jìn)機(jī)械制造技術(shù)勢(shì)[J].內(nèi)蒙古林學(xué)院學(xué)報(bào),1996,12(3):15～16
8.嚴(yán)龍祥.車床夾具設(shè)計(jì)[M].江蘇人民出版社.1978.7
9.劉震.先進(jìn)制造工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[J].呼侖貝爾學(xué)院學(xué)報(bào),2002.5(3):3
10.閆志中.劉先梅.夾具設(shè)計(jì)方法及發(fā)展趨洪 . 機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M] . 北京出版
社，1994
11.王硯軍.楊麗穎.機(jī)械環(huán)保綠色制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展模式——綠色制造[J].山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào), 2004,03(43):36～37.
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
題目 刀桿式手動(dòng)壓機(jī)設(shè)計(jì)
一、選題的依據(jù)及意義：
機(jī)械行業(yè)是典型的制造業(yè)，主要為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供所需的各種機(jī)械裝備或設(shè)備。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局口徑，其包括六個(gè)一級(jí)子行業(yè)：金屬制品業(yè)、通用設(shè)備制造業(yè)、專用設(shè)備制造業(yè)、儀器儀表業(yè)、交運(yùn)設(shè)備制造業(yè)和電氣機(jī)械制造業(yè)，典型的機(jī)械產(chǎn)品如汽車、船舶、發(fā)電機(jī)組、機(jī)床、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、集裝箱等。
我國(guó)機(jī)械行業(yè)門類齊全，規(guī)模大，2008年整體銷售收入接近9萬(wàn)億元，僅次于日本居世界第二位，占到全球機(jī)械銷售額的15%左右;出口額達(dá)到2,425億美元，躍居世界第四;工業(yè)增加值超過(guò)2萬(wàn)億元，約占當(dāng)年我國(guó)GDP的8%;機(jī)械行業(yè)是對(duì)全國(guó)工業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)最大的行業(yè)，經(jīng)濟(jì)總量占整個(gè)裝備制造業(yè)2/3以上。因此機(jī)械行業(yè)是裝備制造業(yè)的最重要組成部分，堪稱中國(guó)工業(yè)的“脊梁”。
總體而言，我們的投資思路是先根據(jù)下游需求的景氣度、產(chǎn)品的發(fā)展空間和市場(chǎng)的進(jìn)入壁壘確定適合投資的子行業(yè)，再選擇行業(yè)內(nèi)激勵(lì)機(jī)制、研發(fā)實(shí)力、盈利水平和銷售策略等方面表現(xiàn)出色的上市公司作為投資標(biāo)的，以期獲得超額收益。
隨著生活和工廠對(duì)壓力機(jī)的需要，刀桿式手動(dòng)壓力機(jī)已成為日常生活中不可缺少的設(shè)備，它的需求量也隨之增大。因此，機(jī)械行業(yè)的日益發(fā)展為大批量生產(chǎn)壓力機(jī)提供了技術(shù)保證。作為一名在校大學(xué)生，我能有這一機(jī)會(huì)接觸如何設(shè)計(jì)和制造裝備，理應(yīng)珍惜，并為此達(dá)到以下要求：
1）能較好的培養(yǎng)自己理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練自己綜合運(yùn)用機(jī)械和其他先修課程的基礎(chǔ)理論并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，鞏固、深化和擴(kuò)展自己有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。
2）通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程的理解，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)獨(dú)立、全面、科學(xué)的工程設(shè)計(jì)的能力。
3）在畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐中對(duì)自己進(jìn)行設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練，培養(yǎng)自己查閱和使用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)及相關(guān)技術(shù)資料的能力以及計(jì)算、繪圖、數(shù)據(jù)處理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等方面的能力。
4）培養(yǎng)自己對(duì)一門機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的自學(xué)能力，并熟練掌握它。
二、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述）：
1、機(jī)械行業(yè)的國(guó)內(nèi)外研究概況
我國(guó)機(jī)械行業(yè)門類齊全，規(guī)模大，2008年整體銷售收入接近9萬(wàn)億元，僅次于日本居世界第二位，占到全球機(jī)械銷售額的15%左右;出口額達(dá)到2,425億美元，躍居世界第四;工業(yè)增加值超過(guò)2萬(wàn)億元，約占當(dāng)年我國(guó)GDP的8%;機(jī)械行業(yè)是對(duì)全國(guó)工業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)最大的行業(yè)，經(jīng)濟(jì)總量占整個(gè)裝備制造業(yè)2/3以上。因此機(jī)械行業(yè)是裝備制造業(yè)的最重要組成部分，堪稱中國(guó)工業(yè)的“脊梁”。
經(jīng)濟(jì)的重化工化和人口的城鎮(zhèn)化是驅(qū)動(dòng)我國(guó)機(jī)械行業(yè)發(fā)展的內(nèi)在因素：2008年我國(guó)工業(yè)增加值中重工業(yè)占比超過(guò)60%，城鎮(zhèn)化率達(dá)到46%，已連續(xù)多年保持上升趨勢(shì)。在此過(guò)程中，我國(guó)工業(yè)結(jié)構(gòu)將由加工組裝工業(yè)向技術(shù)密集型工業(yè)轉(zhuǎn)變，從而拉動(dòng)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的大量需求。
全球產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移是驅(qū)動(dòng)我國(guó)機(jī)械行業(yè)發(fā)展的外在因素：由于中國(guó)的機(jī)械行業(yè)擁有發(fā)展中國(guó)家中最完善的設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)業(yè)鏈，具有綜合的人力和原材料成本比較優(yōu)勢(shì)，因此近年來(lái)海外的機(jī)械制造紛紛向國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)移，體現(xiàn)在機(jī)械產(chǎn)品的進(jìn)出口額快速增加，外貿(mào)順差不斷擴(kuò)大。
2、鑄造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)
2005年全國(guó)鑄件總量達(dá)到1800萬(wàn)噸左右,球墨鑄件在總產(chǎn)量中的比重提高到20%-25%,即320萬(wàn)400萬(wàn)噸;隨著轎車產(chǎn)量的增加,有色鑄造件產(chǎn)量接近200萬(wàn)噸;今后國(guó)際市場(chǎng)需求也將保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),全球?qū)χ袊?guó)鑄件的年需求量約為4000萬(wàn)噸左右,其中球墨鑄鐵和有色合金鑄件需求量增長(zhǎng)迅速,鑄造模具產(chǎn)值將超過(guò)百億元人民幣。
一、國(guó)內(nèi)外鑄造模具企業(yè)比較
全國(guó)鑄造模具生產(chǎn)企業(yè),大體可以分成以下幾類:第一類為鑄造模具專業(yè)廠(包括合資和獨(dú)資企業(yè)),這些企業(yè)設(shè)備先進(jìn),技術(shù)優(yōu)良,是鑄造模具行業(yè)的主力;第二類是鑄造專業(yè)廠的模具車間;第三類是近年來(lái)發(fā)展迅速的私營(yíng)和民營(yíng)模具廠,這類企業(yè)規(guī)模不大,數(shù)量眾多,各有分工,協(xié)同作戰(zhàn),分布在江浙、廣東一帶,其中有些廠已經(jīng)具備了一定的實(shí)力;第四類是兼做鑄造模具的其他一些模具廠?？傊?
鑄造模具生產(chǎn)企業(yè)呈多元化,并向高水平發(fā)展,這也是中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的必然趨勢(shì)。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的模具廠大體分為獨(dú)立的模具廠和隸屬于一些大的集團(tuán)公司的模具廠,一般規(guī)模都不大,但專業(yè)化程度高,技術(shù)水平高,生產(chǎn)效率極高。國(guó)外模具企業(yè)一般不超過(guò)100人,多數(shù)在50人以下。在
人員結(jié)構(gòu)上,設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、營(yíng)銷人員超過(guò)30%,管理人員在5%以下。年人均產(chǎn)值超過(guò)100萬(wàn)元人民幣,最高能達(dá)到200多萬(wàn)元人民幣。國(guó)內(nèi)模具企業(yè)中一些私營(yíng)、合資企業(yè)人員結(jié)構(gòu)和國(guó)外差不多,但一些國(guó)企的人員結(jié)構(gòu)還不盡合理,在年人均產(chǎn)值上差距還很大,多數(shù)在10—20萬(wàn)元人民幣,少數(shù)能達(dá)到40萬(wàn)元人民幣。國(guó)外模具企業(yè)對(duì)人員素質(zhì)要求較高,技術(shù)人員一專多能,一般能獨(dú)立完成從工藝到工裝的設(shè)計(jì);操作人員具備多種操作技能;營(yíng)銷人員對(duì)模具的了解和掌握很深。國(guó)內(nèi)模具企業(yè)分工較細(xì),缺乏綜合素質(zhì)較高的人員。國(guó)外模具企業(yè)CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛,逆向工程、快速原型制造鑄造模具使用也比較多。國(guó)內(nèi)模具企業(yè)中一些骨干廠家在這方面和國(guó)外差距已經(jīng)不大,有些已經(jīng)達(dá)到國(guó)外水平,但一些中小型模具企業(yè)與國(guó)外的差距還是很大。不過(guò)在模具材料方面,隨著國(guó)外技術(shù)的引進(jìn)和中國(guó)自身研發(fā)能力的提高,差距在逐漸縮小。在模具的價(jià)格和制造周期上,國(guó)外模具價(jià)格一般是國(guó)內(nèi)模具的5～10倍,制造周期是2～3倍(一般把模具的調(diào)試時(shí)間也算在制造周期之內(nèi)),在這兩方面應(yīng)該說(shuō)國(guó)內(nèi)模具企業(yè)還是具有一定競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的。
二、鑄造模具的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)
中國(guó)雖然是鑄造大國(guó),但遠(yuǎn)非鑄造強(qiáng)國(guó),中國(guó)鑄造工藝水平、鑄件質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等較之先進(jìn)國(guó)家還有很大差距。鑄造工藝方法以砂型鑄造為主,其中手工、半機(jī)械化造型仍占很大比例,但近年來(lái)中國(guó)壓鑄工業(yè)發(fā)展迅速,每年保持7%～10%的增長(zhǎng)速度。中國(guó)的汽車工業(yè)也正在成長(zhǎng)過(guò)程中,為了減輕汽車重量,轎車的鋁、鎂輕金屬用量將進(jìn)一步增長(zhǎng),這就對(duì)壓鑄件提出了更高的質(zhì)量要求。中國(guó)鑄造工藝裝備同先進(jìn)國(guó)家相比還有一定差距。20世紀(jì)90年代以前,鑄造模具的設(shè)計(jì)使用計(jì)算機(jī)的很少,制造也主要以普通萬(wàn)能設(shè)備為主。進(jìn)入90年代,巨大的市場(chǎng)需求,特別是汽車、摩托車業(yè)的快速發(fā)展,極大地推進(jìn)了中國(guó)鑄造模具業(yè)的發(fā)展。同時(shí)隨著合資和獨(dú)資企業(yè)的介入,國(guó)外先進(jìn)的模具設(shè)備和制造技術(shù)的引進(jìn),促使國(guó)產(chǎn)鑄造模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù)水平逐步提高,一些企業(yè)經(jīng)具備設(shè)計(jì)和制造大型精密模具的能力,如一汽鑄造有限公司鑄造模具廠設(shè)計(jì)制造的一套3400t壓鑄機(jī)用的壓鑄模具,總重達(dá)33.5t,是目前國(guó)產(chǎn)壓鑄模中最大的模具。20世紀(jì)90年代以來(lái),鑄造模具業(yè)在設(shè)計(jì)和制造方面的主要變化有:
(1)模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平提高,高新技術(shù)在模具的設(shè)計(jì)和制造中的應(yīng)用,已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。CAD/CAM/CAE的應(yīng)用,顯示了用信息技術(shù)帶動(dòng)和提升模具工業(yè)的優(yōu)性,CAD/CAM/CAE已成為模具企業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù)。CAD/CAM一體化技術(shù)已在鑄造模具業(yè)中廣泛使用,目前二維設(shè)計(jì)使用的軟件主要是AutoCAD,三維設(shè)計(jì)使用的軟件比較多,主要有Pro/E、UG、Cima-tron等。目前一汽鑄造模具廠的3D設(shè)計(jì)已達(dá)到95%以上,在三維設(shè)計(jì)后使用三維虛擬裝配檢測(cè)技術(shù)對(duì)裝配干涉進(jìn)行檢查,保證了模具設(shè)計(jì)質(zhì)量,確保了設(shè)計(jì)和工藝的合理性。三維數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)CAM軟件編輯,NC代碼直接傳輸?shù)綌?shù)控設(shè)備上進(jìn)行模具加工。數(shù)控機(jī)床的普遍應(yīng)用,保證了模具零件的加工精度和質(zhì)量,大大提高了模具的準(zhǔn)確率和生產(chǎn)效率。CAE技術(shù)也在逐步運(yùn)用到實(shí)際設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中,運(yùn)用CAE技術(shù)模擬金屬的充填過(guò)程、分析冷卻過(guò)程、預(yù)測(cè)成形過(guò)程中可能發(fā)生的缺陷以及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)前期的凝固模擬,大
大優(yōu)化了工藝設(shè)計(jì),縮短了試驗(yàn)時(shí)間。一汽鑄造有限公司鑄造模具廠在一些大型復(fù)雜模具,如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、變速箱殼體模具的設(shè)計(jì)中已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用CAE技術(shù)對(duì)流場(chǎng)、溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬分析,工藝成品率得到極大提高。
(2)銑削加工是型腔模具加工的重要手段。高速加工(High Speed Machining,簡(jiǎn)稱HSM)是以高切削速度、高進(jìn)給速度和高加工質(zhì)量為主要特徵的加工技術(shù),具有工件溫升低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質(zhì)量好、加工效率高(為普通銑削加工的5～10倍)及可加工硬材料(可達(dá)60HRC)等諸多優(yōu)點(diǎn),因而在模具加工中日益受到重視。高速加工技術(shù)引入模具工業(yè),提高了模具精度,大大縮短了模具制造時(shí)間。研究表明,對(duì)于一般復(fù)雜程度的模具,HSM加工時(shí)間可減少30%以上。目前,模具企業(yè)為了縮短制模周期、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,采用高速切削加工技術(shù)越來(lái)越多。HSM一般主要用于大、中型模具加工,如汽車覆蓋件模具、壓鑄模、大型塑料模具等曲面加工,其曲面加工精度可達(dá)0.01mm。在生產(chǎn)中采用數(shù)控高速銑削技術(shù),可大大縮短制模時(shí)間。經(jīng)高速銑削精加工后的模具型面,僅需略加拋光便可使用,節(jié)省了大量修磨、拋光時(shí)間。增加數(shù)控高速銑床,是模具企業(yè)設(shè)備投資的重點(diǎn)之一。
(3)電火花加工在鑄造模具制造中是不可缺少的工藝方法。電火花加工對(duì)于淬火后的深、小型腔的加工仍是有效的方案。日本沙迪克公司的直線電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)的數(shù)控電火花成型機(jī)床具有驅(qū)動(dòng)反應(yīng)快、傳動(dòng)及定位精度高、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。瑞士夏米爾公司的電火花成型機(jī)
具有的P-E3自適應(yīng)控制系統(tǒng)、PCE能量控制系統(tǒng)及自動(dòng)編程專家系統(tǒng),在鑄造模具制造中有其不可替代的作用。
(4)精密、復(fù)雜、大型模具的發(fā)展,對(duì)檢測(cè)設(shè)備的要求越來(lái)越高。現(xiàn)在精密模具的精度已達(dá)2～3μm,鑄造模具的精度要求也達(dá)到10～20μm。目前國(guó)內(nèi)廠家使用較多的檢測(cè)設(shè)備有意大利、美國(guó)、德國(guó)等具有數(shù)字化掃描功能的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。如一汽鑄造有限公司鑄造模具設(shè)備廠擁有德國(guó)生產(chǎn)的1600mm×1200mm坐標(biāo)測(cè)量機(jī),具有數(shù)字化掃描功能,可以實(shí)現(xiàn)從測(cè)量實(shí)物到建立數(shù)學(xué)模型,輸出
NC代碼,最終實(shí)現(xiàn)模具制造的全過(guò)程,成功地實(shí)現(xiàn)逆向工程技術(shù)在模具制造中的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。這方面的設(shè)備還包括:英國(guó)雷尼紹公司的高速掃描儀(CYCLONSERIES2),該掃描儀可實(shí)現(xiàn)激光測(cè)頭和接觸式測(cè)頭優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),激光掃描精度為0.05mm,接觸式測(cè)頭掃描精度達(dá)0.02mm。利用逆向工程制作模具,具有制作周期短、精度高、一致性好及價(jià)格低等許
多優(yōu)點(diǎn)。
(5)快速原型制造鑄造模具已進(jìn)入實(shí)用階段,LOM、SLS等方法應(yīng)用的可靠性和技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平。
(6)模具毛坯快速制造技術(shù)。主要有干砂實(shí)型鑄造、負(fù)壓實(shí)型鑄造、樹(shù)脂砂實(shí)型鑄造等技術(shù)。
(7)用戶要求模具交付期越來(lái)越短、模具價(jià)格越來(lái)越低。為了保證按期交貨,有效地管理和控制成本已成為模具企業(yè)生存和發(fā)展的主要因素。采用先進(jìn)的管理信息系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)集成化管理,對(duì)于模具企業(yè),特別是規(guī)模較大的模具企業(yè),已是一項(xiàng)極待解決的任務(wù)。如一汽鑄造模具廠基本上實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理,從生產(chǎn)計(jì)劃、工藝制定,到質(zhì)檢、庫(kù)存、統(tǒng)計(jì)、核算等,普遍使了計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng),廠內(nèi)各部門可通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共享信息。利用信息技術(shù)等高新技術(shù)改造模具企業(yè)的傳統(tǒng)生產(chǎn)已成為必然。
三、鑄造模具用材料鑄造模具用材料可分別選用木材、可加工塑料、鋁合金、鑄鐵、鋼材等。
木模目前仍廣泛應(yīng)用于手工造型或單件小批量生產(chǎn)中,但隨著環(huán)境保護(hù)要求和木材加工性能差的限制,取而代之的將是實(shí)型鑄造。實(shí)型鑄造以泡沫塑料板材為材料,裁減粘貼成模樣,然后澆注而成鑄件,該方法較之用木模,周期短、費(fèi)用低。塑料模的應(yīng)用呈上升趨勢(shì),尤其是可加工塑料的應(yīng)用日益廣泛。
鋁合金模由于重量輕尺寸精度較高,因此應(yīng)用較廣泛。但近來(lái)應(yīng)用有減少趨勢(shì),部分已被塑料模和鑄鐵模所取代。
三、研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案：
1、研究?jī)?nèi)容：刀桿式手動(dòng)壓力機(jī)運(yùn)動(dòng)分析、總體強(qiáng)度受力分析設(shè)計(jì)、計(jì)算成本核算、復(fù)雜零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì)。
所有框架結(jié)構(gòu)鑄造成型,并法蘭樣式設(shè)計(jì),增加壓機(jī)強(qiáng)度使其堅(jiān)固可靠. 手動(dòng)壓機(jī)的底座是經(jīng)過(guò)機(jī)加工穩(wěn)定性好并鉆孔適于臺(tái)式或基座安裝.采用硬質(zhì)鋼, 獨(dú)特方形設(shè)計(jì)和精確齒條加工,使用大軸承以增加接觸面確保使用壽命.
2、實(shí)驗(yàn)方案：
本課題研究的是一個(gè)刀桿式手動(dòng)壓力機(jī)，關(guān)鍵是壓力機(jī)的設(shè)計(jì)。利用CAD強(qiáng)大的模具設(shè)計(jì)功能可方便快捷地進(jìn)行此項(xiàng)設(shè)計(jì)。先要在模具設(shè)計(jì)模塊中構(gòu)造出手機(jī)外殼模型，然后生成對(duì)應(yīng)的型腔，通過(guò)鑄造成型加工出成品，然后經(jīng)過(guò)法蘭式設(shè)計(jì)，增加壓機(jī)強(qiáng)度使其堅(jiān)固可靠。
在設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作也是及其重要和必不可少的。
1）、收集、分析、消化原始資料
收集整理有關(guān)刀桿式手動(dòng)壓力機(jī)設(shè)計(jì)、成型工藝、成型設(shè)備、機(jī)械加工和特殊資料，以備設(shè)計(jì)模具是使用。
2）、消化制件圖，分析制件的工藝性，尺寸精度等技術(shù)要求。
例如塑料制件在外表形狀、顏色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的幾何結(jié)構(gòu)、斜度、嵌件等情況，熔接焊、縮孔等成型缺陷的允許程度，有無(wú)涂狀、電鍍、膠接、鉆孔等后加工。選擇塑件的尺寸精度最高的尺寸進(jìn)行分析，看看估計(jì)成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件來(lái)。此外，還要了解塑料的塑化及工藝參數(shù)。
3）、選擇成型材料。
成型材料應(yīng)當(dāng)滿足塑料制件的強(qiáng)度要求，具有好的流動(dòng)性、均勻性和各向同性，熱穩(wěn)定性。成型材料應(yīng)當(dāng)滿足染色、鍍金屬的條件、裝飾性能、必要的彈性和塑性、透明性或者相反的反射性能、膠接性或者焊接性等要求。
4）、選擇成型設(shè)備。
必須熟知各種成型設(shè)備的性能、規(guī)格、特點(diǎn)。對(duì)于注射機(jī)來(lái)說(shuō)應(yīng)當(dāng)了解它的各種參數(shù)。要初步估計(jì)模具外形尺寸，判斷模具能否在所選擇的注射機(jī)上使用。
5）、確定鑄件類型的主要結(jié)構(gòu)。
A）型腔布置。 B）確定分型面。C）、確定澆注系統(tǒng)。D）、選擇頂出方式。E）、決定冷卻、加熱方式及加熱冷卻溝槽的形狀、位置、加熱元件的安裝部位。F）、根據(jù)模具材料、強(qiáng)度計(jì)算或者經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定模具零件厚度及外行尺寸，外形結(jié)構(gòu)及所有連接、定位、導(dǎo)向件位置。G）、確定主要成型零件、結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式。H）考慮模具各部分的強(qiáng)度,計(jì)算成型零件工作尺寸.
四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度
1、目標(biāo)
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以系統(tǒng)的把大學(xué)里的專業(yè)知識(shí)復(fù)習(xí)應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中去，提高自己的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，掌握造型軟件，鍛煉自己的自主能力和查閱資料的能力，以此提高自己的綜合素質(zhì)來(lái)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求。
2、主要特色
本次零件的設(shè)計(jì)采用MASTER CAM軟件來(lái)完成模具型面進(jìn)行CAD造型，快速而精確。
3、工作進(jìn)度
1、開(kāi)題報(bào)告 2周
2、總體方案設(shè)計(jì) 2周
3、常規(guī)設(shè)計(jì) 7周
4、成本核算 1周
5、工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2周
6、編寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2周
7、外文資料翻譯 1周
五、參考文獻(xiàn)
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刀桿手動(dòng)壓力機(jī)設(shè)計(jì)
摘要: 本課題是刀桿手動(dòng)壓力機(jī)的設(shè)計(jì)，針對(duì)機(jī)械裝置工作條件，設(shè)計(jì)符合實(shí)際工作要求的壓力機(jī)。壓力機(jī)的設(shè)計(jì)包括齒輪軸、齒條、箱體的設(shè)計(jì)和一些零部件的選用校核等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)任務(wù)書(shū)提供的壓力機(jī)的長(zhǎng)度、寬度、高度、行程等要求，完成壓力機(jī)的總體設(shè)計(jì)。對(duì)壓力機(jī)進(jìn)行受力分析，完成齒輪的設(shè)計(jì)。由于壓力機(jī)的機(jī)身結(jié)構(gòu)緊湊，齒輪與軸連成一體，做成齒輪軸結(jié)構(gòu)。在齒輪軸設(shè)計(jì)時(shí)候，完成選用軸承、擬定軸上的零件的裝配方案、校核軸的強(qiáng)度要求等工作。完成齒輪軸結(jié)構(gòu)的的設(shè)計(jì)后，就可以進(jìn)一步確定與其嚙合的齒條的尺寸，并設(shè)計(jì)齒條的工藝規(guī)程。齒條的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)有兩種方案，比較兩種方案的優(yōu)劣，選擇合適的一種。軸承對(duì)壓力機(jī)的工作發(fā)揮著重要的作用，應(yīng)該校核其強(qiáng)度，設(shè)計(jì)其密封裝置等。在以上各項(xiàng)工作完成后，可以設(shè)計(jì)壓力機(jī)機(jī)身（箱體）的設(shè)計(jì)和軸承端蓋的設(shè)計(jì)。最后，還應(yīng)進(jìn)行成本校核，成本核算的實(shí)質(zhì)是一種數(shù)據(jù)信息處理加工的轉(zhuǎn)換過(guò)程，即將日常已發(fā)生的各種資金的耗費(fèi)，按一定方法和程序，按照已經(jīng)確定的成本核算對(duì)象或使用范圍進(jìn)行費(fèi)用的匯集和分配的過(guò)程。成本校核的目的是為了在滿足機(jī)械工作要求和加工精度的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出最經(jīng)濟(jì)廉價(jià)產(chǎn)品。
關(guān)鍵詞: 壓力機(jī) 齒輪齒條機(jī)構(gòu) 成本校核
The design of Arbor Manual Press
Abstract:Holders of this issue is to manually press-style design, working conditions for mechanical devices, were designed to press the actual job requirements. The design of presses, including gear, rack, cabinet design and a number of components, such as the choice of checking. During the design process, according to mandate the provision of the Press book length, width, height, stroke and other requirements, the completion of the design press. Stress Analysis of Press to complete the design of gear. Completion of the structure of the design of gear, you can further complete the rack design, and design Process rack. Process design of the rack, there are two programs: one-piece small batch production and mass production. According to the actual situation of the workshop process to choose the appropriate line. As the press of the fuselage structure, connecting gear with the shaft, gear shaft into the structure. At the completion of the design of gear based on the complete selection of bearings, shaft to complete the design, preparation of parts of the assembly axis program, check-axis intensity of the work requirements. Bearing on the work of press plays an important role, we should check its strength, the design of the sealing devices. In the above work is completed, press frame can be designed (box) cover the design and the design of bearings. Finally, the cost of checking should be carried out, the real cost of information processing is a data processing conversion process. The purpose of the cost of checking is to meet the mechanical requirements and processing accuracy, based on the most economical to design low-cost products.
Keyword: forcing press rack and pinion agencies check the cost
目錄
1 前言
1.1 課題研究的目的及意義 …………………………………………（1）
1.1.1 手動(dòng)壓力機(jī)的研究目的 ………………………………………（1）
1.1.2 手動(dòng)壓力機(jī)的研究意義 ………………………………………（1）
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 …………………………………………………（1）
1.3 本課題研究?jī)?nèi)容 …………………………………………………（2）
2 總體方案確定 ……………………………………………………（3）
3 齒輪的設(shè)計(jì)
3.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料和齒數(shù) ………………………（4）
3.2 齒輪設(shè)計(jì) …………………………………………………………（4）
3.2.1 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) …………………………………………（4）
3.2.2 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) …………………………………………（6）
3.3 齒輪的幾何尺寸計(jì)算 ……………………………………………（7）
4 軸的設(shè)計(jì)
4.1 初步確定軸的最小直徑大小 ……………………………………（10）
4.2 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ………………………………………………（10）
4.3 軸的校核 …………………………………………………………（12）
4.3.1 按軸的扭矩強(qiáng)度條件校核 ……………………………………（13）
4.3.2 按彎扭合成強(qiáng)度條件校核 ……………………………………（14）
5 軸承的選用與布置
5.1 軸承的選用與校核 ………………………………………………（16）
5.2 滾動(dòng)軸承的配置 …………………………………………………（17）
5.3 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑 …………………………………………………（17）
5.4 滾動(dòng)軸承的密封裝置 ……………………………………………（17）
6 壓力機(jī)箱體及附件設(shè)計(jì)
6.1 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) …………………………………………………（19）
6.2 軸承蓋的設(shè)計(jì) ……………………………………………………（19）
6.3 手柄的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核 …………………………………………（20）
7 齒條和其工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)
7.1 齒條參數(shù)的確定 …………………………………………………（21）
7.2 齒條工藝設(shè)計(jì)分析 ………………………………………………（22）
7.2.1 確定毛胚制造方法 ……………………………………………（22）
7.2.2 各平面加工方法確定 …………………………………………（23）
7.2.3 各平面加工余量確定 …………………………………………（23）
7.2.4 繪制毛胚圖 ……………………………………………………（24）
7.2.5 背吃刀量確定 …………………………………………………（24）
7.2.6 加工齒條刀具選擇………………………………………………（25）
7.2.7 選擇定位基準(zhǔn) …………………………………………………（25）
7.2.8 擬定零件加工工藝路線 ………………………………………（25）
8 成本核算
8.1 成本核算的概念和意義 …………………………………………（28）
8.2 產(chǎn)品生產(chǎn)成本項(xiàng)目 ………………………………………………（28）
8.3 生產(chǎn)成本的核算 …………………………………………………（28）
8.3.1 鑄件的成本核算 ………………………………………………（29）
8.3.2 直接材料成本核算 ……………………………………………（29）
8.3.3 直接人工成本核算 ……………………………………………（30）
8.3.4 制造成本核算 …………………………………………………（30）
8.3.5 壓力機(jī)成本價(jià)格總額 …………………………………………（30）
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………（31）
致謝 ………………………………………………………………………（32）
1 前言
1.1課題研究的目的及意義
1.1.1 手動(dòng)壓力機(jī)的研究目的
1.應(yīng)用大學(xué)所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，進(jìn)行刀桿手動(dòng)壓力機(jī)的常規(guī)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程是對(duì)大學(xué)所學(xué)理論知識(shí)的應(yīng)用，并在設(shè)計(jì)中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，從而在具體的實(shí)踐中鞏固、拓展理論知識(shí)。
2.在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要求了解相關(guān)機(jī)械產(chǎn)品的知識(shí)，尤其是國(guó)內(nèi)外這種機(jī)械產(chǎn)品的發(fā)展?fàn)顩r、發(fā)展前景等。這就要求我們有較好的語(yǔ)言功底，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，還可能涉及專業(yè)英語(yǔ)知識(shí)等，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等工具，搜索國(guó)外大學(xué)、研究所等一些最新的前緣論文。這一過(guò)程無(wú)形中提高了我收集、整理信息的能力。
3.在壓力機(jī)的設(shè)計(jì)中，要查閱很多相關(guān)書(shū)籍，圖表等，這是整個(gè)機(jī)械行業(yè)的一大特點(diǎn)。機(jī)械專業(yè)有著五、六百年的輝煌發(fā)展歷史，許多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)成為國(guó)標(biāo)，這給機(jī)械設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的便利。我們?cè)趶氖略O(shè)計(jì)過(guò)程中，提高了查閱資料、應(yīng)用工具書(shū)的能力。
4.壓力機(jī)的設(shè)計(jì)還要求繪制一些裝配圖和零件圖，這就要用到一些畫(huà)圖軟件。通過(guò)畫(huà)圖，提高了我們的動(dòng)手能力，為以后工作打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
1.1.2 手動(dòng)壓力機(jī)的研究意義
手動(dòng)壓力機(jī)作為一種常用的機(jī)械動(dòng)力增壓裝置，它能克服大噸位液壓機(jī)體積大、重量大，不便攜帶的缺點(diǎn)，手動(dòng)壓力機(jī)是機(jī)械壓力機(jī)中具有代表性的一類加工設(shè)備，該類設(shè)備結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，能提高生產(chǎn)效率，且具有操作方便、動(dòng)作靈活，經(jīng)久耐用等特點(diǎn)。它的用戶幾乎包羅了國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門，量大面寬?，F(xiàn)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)蓬勃發(fā)展，壓力機(jī)的使用從大型工廠到私人手工作坊，幾乎在涉及到零件冷壓工藝的地方都可以見(jiàn)到。因此設(shè)計(jì)滿足符合生產(chǎn)實(shí)踐要求的，能保證加工精度與要求的壓力機(jī)很有必要。
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
機(jī)械在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，在我國(guó)，機(jī)械制造是我國(guó)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)。自新中國(guó)成立以來(lái)，尤其是改革開(kāi)放30年來(lái)，我國(guó)的機(jī)械行業(yè)飛速發(fā)展，各種機(jī)械產(chǎn)品相繼問(wèn)世。在設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，首先要滿足一定的要求，其次機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)也要按照一定的方法。機(jī)械產(chǎn)品的基本要求取決于其所處的地位、作用及工作條件，主要考慮以下幾個(gè)方面的要求：功能要求、壽命要求、工藝性要求、價(jià)格要求、可靠性要求以及維護(hù)要求和標(biāo)準(zhǔn)化要求。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的一些大型機(jī)械壓力機(jī)及其生產(chǎn)線已跨出國(guó)門，走向世界。冷壓設(shè)備質(zhì)量的好壞，它直接影響到設(shè)備的安全和合理使用，也關(guān)系到生產(chǎn)中產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率及成本，以及模具壽命等一系列重要問(wèn)題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，壓力機(jī)的精度也有了相當(dāng)大的提高。
手動(dòng)壓力機(jī)作為一種常用的機(jī)械動(dòng)力增壓裝置，廣泛應(yīng)用與各種產(chǎn)品的包裝、維修，提供更精確，更方便的服務(wù)，是工廠必備的工具之一。許多的零件已經(jīng)形成標(biāo)準(zhǔn)件，這為零件和產(chǎn)品的生產(chǎn)專業(yè)化帶了便利。各個(gè)企業(yè)按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)安排生產(chǎn)，便于組織管理。產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化也推動(dòng)了機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展。小型手動(dòng)壓力機(jī)也呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化趨勢(shì)。這種不僅表現(xiàn)在手動(dòng)壓機(jī)本身各個(gè)零件的標(biāo)準(zhǔn)化，還體現(xiàn)在它所能施力的各種產(chǎn)品。這就使其維修和零部件的更新有統(tǒng)一的參考標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，設(shè)計(jì)手動(dòng)壓機(jī)的工程師也根據(jù)產(chǎn)品的要求與相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，兼顧手動(dòng)壓機(jī)的工作壓力，底座尺寸、壓機(jī)高度、最大工作行程設(shè)計(jì)符合生產(chǎn)實(shí)踐要求的手動(dòng)壓力機(jī)。
1.3 本課題研究?jī)?nèi)容
本文的探討內(nèi)容是有關(guān)小型壓力機(jī)的設(shè)計(jì)，包括其傳動(dòng)裝置和執(zhí)行部分。其中包括齒輪設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)、齒條工藝的編制和各標(biāo)準(zhǔn)件的選用等，是對(duì)大學(xué)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用。此研究的目的是用一種合理的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出一種能保證加工精度，同時(shí)成本較低的手動(dòng)壓力機(jī)。
2 總體方案的確定
根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，刀桿式手動(dòng)壓力機(jī)的設(shè)計(jì)需要完成以下內(nèi)容：最大工作壓力為1000kg，最大工作行程為121.5mm，齒條下降速度可由手動(dòng)控制等方面的要求。此種類型的壓力機(jī)采用齒輪——齒條進(jìn)行傳動(dòng)，其動(dòng)力為人手動(dòng)提供。人施加于手柄上的力通過(guò)軸及齒輪傳遞到齒條上，使與齒輪嚙合的齒條上下運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)放置在工作臺(tái)上的工件的壓制。另外，傳動(dòng)軸并不是與箱體直接接觸，而是通過(guò)加裝軸承，從而減小了傳動(dòng)軸與箱體的摩擦，使得機(jī)器工作更加的平穩(wěn)。下圖為壓力機(jī)的一個(gè)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2-1 手動(dòng)壓力機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
1—工作臺(tái)2—箱體3—軸承蓋4—齒條 5—壓蓋
3 齒輪的設(shè)計(jì)
齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中的最重要的傳動(dòng)之一,應(yīng)用廣泛。其有傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)比較平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，齒輪機(jī)構(gòu)也有制造和安裝的精度要求較高，成本較高，不適應(yīng)于兩軸距離較遠(yuǎn)時(shí)的傳動(dòng)等不足。
齒輪傳動(dòng)可分開(kāi)式、半開(kāi)式、及閉式。一些齒輪沒(méi)有防塵罩或機(jī)殼，齒輪完全暴露在外面是開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，這種齒輪傳動(dòng)輪齒易磨損，只適用于低速傳動(dòng)。半開(kāi)式齒輪傳動(dòng)有簡(jiǎn)單的防護(hù)罩，但不能嚴(yán)密地做到防止外界雜物侵入。閉式齒輪傳動(dòng)裝在經(jīng)過(guò)精確加工而且封閉嚴(yán)密的箱體內(nèi)，與開(kāi)式和半開(kāi)式齒輪相比，潤(rùn)滑和防護(hù)條件最好，多用于重要的場(chǎng)合。在本論文中，根據(jù)齒輪傳動(dòng)的現(xiàn)場(chǎng)條件，符合半開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的要求。
3.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料和齒數(shù)
壓力機(jī)是齒輪與齒條嚙合的機(jī)構(gòu)，通過(guò)杠桿使壓力增大，可以沖一些小型零件模型，齒輪是直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。該機(jī)械為一般工作機(jī)械，速度不高，選擇7級(jí)精度。材料的選擇與軸有關(guān)，因?yàn)檩S的直徑和齒輪分度圓直徑相差不大，所以齒輪和軸聯(lián)成一體，做成齒輪軸。齒輪的尺寸較小，相對(duì)承受較大的載荷，對(duì)材料的要求較高，所以選用40Cr。齒數(shù)Z初選為20。
1、結(jié)構(gòu)示意圖一，由齒輪、齒條確定傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪進(jìn)行傳動(dòng)。
2、由參考文獻(xiàn)【2】表10-8各類機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍，選取齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)。
手動(dòng)壓力機(jī)屬于一般工作機(jī)器，速度及精度要求都不是很高，故選用7級(jí)精度，由參考文獻(xiàn)【2】表10-1常用齒輪材料及其力學(xué)特性，選取傳動(dòng)件的材料。選擇齒輪的材料均為40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為50-55HRC。
3.2 齒輪的設(shè)計(jì)
根據(jù)參考文獻(xiàn)【2】第十章，有關(guān)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)，齒輪的設(shè)計(jì)可按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)和齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)。根據(jù)以上兩種方法，確定齒輪的最小分度圓半徑和最小模數(shù)。
3.2.1 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
公式為
1）假設(shè)齒輪的分度圓直徑為d, 則齒輪的扭矩為：
2）齒輪工作壽命為三年，一天工作八小時(shí)，兩班制，齒輪齒數(shù)為20。則許用應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為：
根據(jù)參考文獻(xiàn)【2】圖10—21的接觸疲勞壽命系數(shù)為：
3)按齒面硬度查的小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限為750MPa,安全系數(shù)S=1
所以，接觸疲勞許用應(yīng)力為
4)查參考文獻(xiàn)【2】表10—7，齒寬系數(shù)取
5)查參考文獻(xiàn)【2】表10—6，材料的彈性影響系數(shù)為
6）齒輪與齒條嚙合的傳動(dòng)比
7）計(jì)算齒輪分度圓直徑
mm
8）計(jì)算齒寬余齒高之比
齒寬
齒高
所以
9）計(jì)算載荷系數(shù)
因?yàn)閴毫C(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)較慢，并且設(shè)計(jì)時(shí)采用的數(shù)據(jù)是壓力最大時(shí)情況，查參考文獻(xiàn)【2】表10-2，所以使用系數(shù)。
對(duì)于直齒輪，
齒輪的轉(zhuǎn)速較低，精度為七級(jí)，查參考文獻(xiàn)【2】圖10-8動(dòng)載系數(shù)
由參考文獻(xiàn)【2】表10-4用插值法得七級(jí)精度、相對(duì)支承對(duì)稱布置時(shí)
由， 查參考文獻(xiàn)【2】圖10-13的;故載荷系數(shù)
=1.364
10） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得分度圓直徑，
3.2.2 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
公式為：
1）參考文獻(xiàn)【2】10-20c取齒輪彎曲強(qiáng)度疲勞極限
2）參考文獻(xiàn)【2】圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)
3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
安全系數(shù)S=1.4，得
4）查參考文獻(xiàn)【2】，表10-5齒形系數(shù)
5）計(jì)算
6）設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)比上述計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算的的模數(shù)m=2.32就近圓整為m=2.5,按接觸強(qiáng)度算的的分度圓直徑為d=50mm,算出齒輪齒數(shù)
3.3 齒輪的幾何尺寸計(jì)算
1）計(jì)算齒數(shù)：
由公式：
代入數(shù)據(jù)d=50及m=2.5，計(jì)算得：
===20
2）壓力角
壓力角取國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 1356--1988）：
α=20°
3）齒頂高h(yuǎn)a：
由公式：
ha=ha*m
代入數(shù)據(jù)m=2.5，ha*（=1）為齒頂高系數(shù)，計(jì)算得：
ha=ha*m=1×2.5=2.5
4）齒根高h(yuǎn)f：
由公式：
hf=(ha*+c*)m
代入數(shù)據(jù)m=2.5，c*為頂隙系數(shù)（=0.25），計(jì)算得：
hf=(ha*+c*)m=(1+0.25)×2.5=3.125mm
5）齒全高h(yuǎn)：
由公式：
h=ha+hf=(2ha*+c*)m
代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：
h=ha+hf=(2ha*+c*)m=5.625mm
6）齒頂圓直徑da：
由公式：
da=d+2ha=(z+2ha*)m
代入數(shù)據(jù)z=12，計(jì)算得：
da=d+2ha=(z+2ha*)m=(20+2×1)×2.5=54mm
7）齒根圓直徑df：
由公式：
df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m
代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：
df=(z-2ha*-2c*)m=(20-2×1-2×0.25)*2.5=43.75mm
8）齒厚s：
由公式：
s=πm/2
代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：
s=πm/2=3.14×2.5/2=3.925mm
9）齒槽寬e：
由公式：
e=πm/2
代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：
e=πm/2=3.14×4/2=3.925mm
10）計(jì)算齒輪寬度b：
由公式：
b=d
代入數(shù)據(jù)，=0.9及d=50mm計(jì)算得：
b=0.9×50=45mm
表3-1 齒輪主要尺寸計(jì)算結(jié)果
各部分名稱
代號(hào)
公式及結(jié)果
模數(shù)
m
2.5mm
齒數(shù)
Z
20
分度圓直徑
d
齒頂高
齒根高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
齒距
p
4 軸的設(shè)計(jì)
一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞。因此軸的主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。
此處選擇的軸屬于轉(zhuǎn)軸。但是，在工作中該軸主要承受的是扭矩，彎矩相當(dāng)?shù)男?。在多?shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。這時(shí)需對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂或塑性變形。
軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。剛軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常用的是45鋼。
合金鋼比碳鋼具有更高的力學(xué)性能和更好的淬火性能。因此，在傳遞大動(dòng)力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼。
考慮到該齒輪軸上的齒是在軸上加工出來(lái)的，同時(shí)根據(jù)參考文獻(xiàn)【1】表15-1軸的常用材料及其主要力學(xué)性能，選取該齒輪軸的材料。選取此齒輪軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。
4.1 初步確定軸的最小直徑大小
扭矩，由公式：
，
可得
查參考文獻(xiàn)【2】表15-3，40Cr的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為35至55MPa之間,代入，求的
方案采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，齒輪的的分度圓直徑為，軸上鉆有一個(gè)直徑為20mm的孔，所以取最小直徑大小38mm，并在最小直徑處裝有軸承。查軸承相關(guān)圖表，參考文獻(xiàn)【5】表格15-3，得：軸承的寬度為B=15mm,外徑大小為D=68mm.
4.2 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、擬定軸上零件的裝配方案
擬定軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，它決定著軸的基本形式。選用的裝配方案是：右端軸承、墊圈、軸承端蓋依次從軸的右端向左端安裝；左端從右到左依次安裝軸承、墊片、墊圈及軸承蓋。這樣就對(duì)各軸段的粗細(xì)順序做了初步安排。
2、根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑與長(zhǎng)度
1）選擇所要使用的軸承為深溝球軸承。
因軸承主要承受徑向載荷，初步選擇深溝球軸承。深溝球軸承可用于雙支點(diǎn)各單向固定的支承。此種軸承在安裝時(shí)，通過(guò)調(diào)整端蓋面與外殼之間的墊片厚度，使軸承外圈與端蓋間存在很小的軸向間隙，以適當(dāng)補(bǔ)償軸受熱所引起的變化。為了使軸的直徑與軸承孔徑相適應(yīng)，需要選取軸承型號(hào)：
參照工作要求，查參考文獻(xiàn)【5】表15-3（GB276-89）得:
d=40mm
由軸承產(chǎn)品目錄中，初步選取特輕（1）系列，深溝球軸承6008，其尺寸為：dDB=40mm68mm15mm
2）為了滿足左端與右端的滾動(dòng)軸承的定位，可采用軸肩進(jìn)行軸向定位。定位軸肩高度h一般取為h=（0.07-0.1）d，d為與零件相配處軸的直徑。
查得6008型軸承定位軸肩的高度為：
h=3mm
則軸間處的直徑大小為46mm，大于齒輪的齒根圓半徑（43.75mm）。所以，兩邊軸承的內(nèi)圈定位不使用軸肩，可以使用套筒定位。
同時(shí)，查閱參考文獻(xiàn)【5】表4-1，軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離為3mm，齒輪端面至箱體內(nèi)壁的距離為10mm,所以，這一端軸的長(zhǎng)度為兩者之和為13mm。
同理，軸的軸承關(guān)于齒輪對(duì)稱布置，另一端的長(zhǎng)度和直徑一樣。在安裝手柄一側(cè)的軸承右端面，有一軸肩。這一設(shè)計(jì)減小了軸的重量和軸的加工精度，其直徑是38mm。
3）因齒輪寬b=d=0.9×50=45mm，則軸上加工齒輪的部位應(yīng)與齒輪寬度一致。故取 L=45mm
4）在軸的安裝手柄的一側(cè)，考慮安裝端蓋的寬度，L=22mm，和端蓋距離手柄中心的長(zhǎng)度，23mm。設(shè)計(jì)這一軸的的長(zhǎng)度為45mm。
5）在手柄的右側(cè)，還安有一螺釘，其作用是調(diào)整手柄的松緊。在軸上其長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為10mm。
3、軸上零件的軸向定位
滾動(dòng)軸承與軸的軸向定位，是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為k6。
根據(jù)以上數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)軸的各部分尺寸如下：
圖4-1 齒輪軸的各部分尺寸
4.3 軸的校核
在完成軸的初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后進(jìn)行校核計(jì)算，計(jì)算準(zhǔn)則是滿足軸的強(qiáng)度或剛度要求，必要時(shí)還要校核軸的振動(dòng)穩(wěn)定性。這里主要考慮軸的強(qiáng)度校核。
在進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核時(shí)，應(yīng)該根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力分析情況，采取相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。對(duì)于僅僅（或主要）承受扭矩的軸（傳動(dòng)軸），應(yīng)按扭矩強(qiáng)度條件計(jì)算；對(duì)于既承受彎矩又承受扭矩的軸（心軸），應(yīng)按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算；對(duì)于既承受彎矩又承受扭矩的軸（轉(zhuǎn)軸），應(yīng)按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算；需要時(shí)還應(yīng)按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確校核。此外，對(duì)于瞬時(shí)過(guò)載很大或應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱較為嚴(yán)重的軸，還應(yīng)按峰尖載荷校核其靜強(qiáng)度，以免產(chǎn)生過(guò)量的塑性變形。
根據(jù)第二章的齒輪設(shè)計(jì)和第三章的軸的設(shè)計(jì)，可以做出軸的受力圖（圖4-2），軸的扭矩為:
是手作用在軸上的力，L為軸的實(shí)際有效長(zhǎng)度。L=500mm。代入數(shù)據(jù)，求的T=245Nm。根據(jù)軸的受力圖和力矩平衡的知識(shí)，求的在軸的支撐處的分別為531Kg和419Kg。
做軸的受力圖：
圖4-2 齒輪軸的受力圖
根據(jù)軸的受力圖，做出軸的扭矩和彎矩圖，并合成如下：
圖4-3 齒輪軸的彎矩和扭矩圖
4.3.1 按軸的扭矩強(qiáng)度條件計(jì)算
按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核
在上文，已經(jīng)用扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件初步估算了軸的最小直徑，這里由于軸上開(kāi)有一孔，使軸的抗扭強(qiáng)度有所減小，所以還要進(jìn)行一次軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核，其條件為：
式中,——扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，MPa;
T——軸所受的扭矩，Nm；
——軸的抗扭截面系數(shù)，
在軸的最右端，直徑最小，并開(kāi)有一直徑為20mm的孔徑。其視圖如下:
抗扭截面系數(shù)：
圖4-4 齒輪軸的最小端截面圖
代入數(shù)據(jù)算的：
代入上面數(shù)據(jù)：扭轉(zhuǎn)應(yīng)力
而40cr的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為35~55Mpa，符合要求。
4.3.2 按彎扭合成強(qiáng)度條件校核
在最大彎矩處，彎矩為：
扭矩為：
根據(jù)第三強(qiáng)度理論,軸的彎扭組合應(yīng)力為：
由于壓力機(jī)的轉(zhuǎn)速很慢，所以把扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力假定為靜應(yīng)力，取
代入得：
其中40cr的許用靜應(yīng)力為，所以強(qiáng)度有富余，可以滿足強(qiáng)度要求。
5 軸承的選用和布置
軸承分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承，它們的作用都是支承旋轉(zhuǎn)軸及承受軸上載荷。滾動(dòng)軸承因其具有摩擦阻力小，結(jié)構(gòu)緊湊，旋轉(zhuǎn)精度高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。滾動(dòng)軸承種類很多，其結(jié)構(gòu)大致相同，一般由外圈、內(nèi)圈（上圈、下圈）、滾動(dòng)體和保持架等組成。按照滾動(dòng)軸承的承受載荷方向的不同，滾動(dòng)軸承可分為：徑向接觸軸承、軸向接觸軸承、角接觸軸承。徑向接觸軸承主要承受徑向載荷，軸向接觸軸承主要承受軸向載荷，角接觸軸承同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。
5.1 軸承的選用與校核
分析該機(jī)構(gòu)的受力，軸上主要承受徑向力，軸向力基本忽略不計(jì)。選擇深溝球軸承，其內(nèi)徑為ｄ＝40ｍｍ，簡(jiǎn)化畫(huà)法如下：
圖5-1 軸承的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算公式為：
Ｆｒ和Ｆａ分別為徑向載荷和軸向載荷。軸向載荷約等于０.徑向載荷為
對(duì)于球軸承
查參考文獻(xiàn)【5】表15-3，有Ｘ＝１，Ｙ＝０.齒輪的轉(zhuǎn)速較低，?。玻颍恚椋睿?
軸承的動(dòng)載荷，查表的：
Ｆｐ?。?代入一下公式：
算的Ｌｈ＝１６８９７．１（ｈ）。查參考文獻(xiàn)【2】表13-3，推薦的一般此種工作條件的軸承工作機(jī)械壽命為12000~20000h.，Ｌｈ在其范圍之內(nèi)。所以，軸承的壽命能滿足要求，很適合工作需要。
5.2 滾動(dòng)軸承的配置
一般來(lái)說(shuō)，一根軸需要有兩個(gè)支點(diǎn)，每個(gè)支點(diǎn)可由一個(gè)或一個(gè)以上的軸承組合。合理的配置是要考慮軸在機(jī)器中有正確的位置、防止軸向竄動(dòng)以及軸受熱膨脹后不致將軸承卡死等因素。
深溝球軸承也可用于雙支點(diǎn)各單向固定的支承。其軸的支承跨距較小，故較常采用雙支點(diǎn)各單向固定的支撐。
這種軸承在安裝時(shí)，通過(guò)調(diào)整端蓋面與外殼之間的墊片厚度，使軸承外圈與端蓋間存在很小的軸向間隙，以適當(dāng)補(bǔ)償軸受熱所引起的變化。
此外，對(duì)于固定間隙軸承（深溝球軸承），可在軸承蓋與箱體軸承座端面之間或在軸承蓋與軸承外圓之間設(shè)置調(diào)整墊片，以此在裝配時(shí)通過(guò)調(diào)整來(lái)控制軸向間隙大小。
5.3 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑
潤(rùn)滑對(duì)于滾動(dòng)軸承具有重要的意義，軸承中的潤(rùn)滑劑不僅可以降低摩擦阻力，還可以起著散熱、減小接觸應(yīng)力、吸收振動(dòng)、防止銹蝕等作用。
選用的潤(rùn)滑方式與軸承的速度有關(guān)，手動(dòng)壓力機(jī)屬于低速設(shè)備，滾動(dòng)軸承的dn(d為軸承的內(nèi)徑，n為軸承的轉(zhuǎn)速）值較小，適用于用脂潤(rùn)滑。
潤(rùn)滑脂形成的潤(rùn)滑強(qiáng)度高，能承受較大的載荷，不易流失，容易密封，一次加脂可以維持相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。對(duì)于那些不便經(jīng)常添加潤(rùn)滑劑的地方，這種潤(rùn)滑方式十分適宜。且這種潤(rùn)滑方式只適用于較低的dn值。所以說(shuō)，此滾動(dòng)軸承采用潤(rùn)滑脂進(jìn)行潤(rùn)滑是比較合適的。
滾動(dòng)軸承的裝脂量一般以軸承內(nèi)部空間容積的1/3—2/3為宜。
5.4 滾動(dòng)軸承的密封裝置
在壓力機(jī)的傳動(dòng)軸的外伸段，應(yīng)在軸承蓋的軸孔內(nèi)設(shè)置密封件。
軸承的密封裝置是為了阻止灰塵、水、酸氣和其他雜物進(jìn)入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇ФO(shè)置的。密封裝置可分為接觸式和非接觸式兩大類。
由于已經(jīng)選定了軸承的潤(rùn)滑方式為脂潤(rùn)滑，所以選定該軸承的密封裝置為氈圈油封。
在軸承上開(kāi)出梯形槽，將毛氈按標(biāo)準(zhǔn)制成環(huán)形或帶形，放置在梯形槽中以與軸密切接觸；或者在軸承上開(kāi)缺口放置氈圈油封，然后用另外一個(gè)零件壓在氈圈油封上，以調(diào)整毛氈與軸的密合程度，從而提高密封效果。
采用氈圈油封主要用于脂潤(rùn)滑的場(chǎng)合，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但摩擦較大，只用于滑動(dòng)速度小于4—5m/s的地方。當(dāng)與氈圈油封相接觸的軸表面經(jīng)過(guò)拋光且毛氈質(zhì)量高時(shí)，可用到滑動(dòng)速度達(dá)7—8m/s的地方。
基于氈圈密封和機(jī)器運(yùn)行速度較低等特點(diǎn)，采用此種密封方式是比較合適的。
6 壓力機(jī)箱體及附件的設(shè)計(jì)
6.1 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
箱體起著支承軸系、保證傳動(dòng)件和軸系正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要作用。箱體按其結(jié)構(gòu)形狀不同分為剖分式和整體式；按照制作方式的不同有鑄造箱體和焊接箱體。
本次課題所設(shè)計(jì)的箱體為整體式，制造方法為鑄造箱體。為了保證箱體的剛度，要設(shè)有加強(qiáng)肋。箱體底座要有一定的寬度和厚度，以保證安裝的穩(wěn)定性和剛度。整體式箱體重量輕，零件少、機(jī)體的加工量也少。
壓力機(jī)的箱體一般多用HT150、HT200制造。本次設(shè)計(jì)采用HT200材料。鑄鐵具有良好的鑄造性能和切削加工性能，成本低。
在已確定箱體結(jié)構(gòu)形式整體式和箱體毛坯制造方法（鑄造箱體）的基礎(chǔ)上，可進(jìn)行箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
（1）箱體的壁厚
箱體要有合理的壁厚,軸承座、箱體底座等處承受的載荷較大，其壁厚應(yīng)該更厚些。其數(shù)值可查閱參考文獻(xiàn)【5】表4-1確定。
箱座壁厚δ，查參考文獻(xiàn)【5】表11—8，鑄鋼的最小壁厚在10與12mm之間。選擇δ=10mm 符合要求。
（2）地腳螺釘直徑df
查參考文獻(xiàn)【5】表3-1，由公式：
df=0.036a+10
A取90mm。代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：
df=13.24mm
取df=16mm
（3）地腳螺釘數(shù)目n
查參考文獻(xiàn)【5】表3-1，確定n=2。
（4）壓蓋、箱體聯(lián)結(jié)螺栓直徑d1
查參考文獻(xiàn)【5】表3-1，由公式：
d1=（0.6--0.8）df
且有，螺栓間距L≤150—200
代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：
d1=9.6mm，取標(biāo)準(zhǔn)為10mm。
6.2 軸承蓋的設(shè)計(jì)
1）軸承蓋的結(jié)構(gòu)
軸承蓋的作用是固定軸承、承受軸向載荷、密封軸承座孔、調(diào)整軸系位置和軸承間隙等。其類型有凸緣式和嵌入式兩種。
本課題中所選用的軸承蓋為凸緣式。凸緣式軸承蓋用螺釘固定在箱體上，調(diào)整軸系位置或軸系間隙時(shí)不需要開(kāi)箱蓋，密封性也較好。
2）軸承蓋參數(shù)的確定
（1）軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目d3、n
查參考文獻(xiàn)【5】表9-9，確定：螺釘直徑為6mm，螺釘數(shù)為n=4。
（2)軸承蓋（軸承座端面）外徑D2
查參考文獻(xiàn)【5】凸緣式軸承蓋，由公式：
D2=D0+2.5d3，D0=D+2.5d3
d3為螺釘直徑，D為軸承外徑。根據(jù)已知數(shù)據(jù)，代入公式，計(jì)算得：
D0=83mm,D2=98mm
6.3 手柄的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核
1、材料的選用
手柄是壓力機(jī)上傳力構(gòu)件，查參考文獻(xiàn)【1】表12-6，可選用合金結(jié)構(gòu)鋼制造，牌號(hào)：40Ｃｒ。此種材料廣泛應(yīng)用于齒輪、軸、曲軸、連桿螺栓等。
2、長(zhǎng)度的確定
初定壓力機(jī)手柄的長(zhǎng)度為620mm，考慮到手的實(shí)際作用點(diǎn)及機(jī)器本身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，取實(shí)際在壓力機(jī)手柄上產(chǎn)生的力臂約為500mm。
3、彎曲應(yīng)力的校核
手柄的材料：40Ｃｒ，調(diào)質(zhì)，許用靜應(yīng)力為400MPA。
手柄的受彎長(zhǎng)度為550mm，最大彎矩為：
最大彎矩出的應(yīng)力：
40Cr的許用彎矩為400Mpa。所以，手柄的材料滿足受力強(qiáng)度要求。
7 齒條和其工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)
7.1齒條參數(shù)的確定
1）、模數(shù)m與齒輪相同，即模數(shù)：
m=2.5
2）、壓力角處處相等，且等于齒形角，壓力角取國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 1356--1988）即： α=20°
3）、齒頂高h(yuǎn)a：
由公式：
ha=ha*m
代入數(shù)據(jù)m=4，ha*為齒頂高系數(shù)（=1），計(jì)算得：
ha=ha*m=1×2.5=2.5
4）、齒根高h(yuǎn)f：
由公式：
hf=(ha*+c*)m
代入數(shù)據(jù)m=4，c*為頂隙系數(shù)（=0.25），計(jì)算得：
hf=(ha*+c*)m=(1+0.25)×2.5=3.125mm
5）、齒厚s：
由公式：
s=πm/2
代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：
s=πm/2=3.14×2.5/2=3.925mm
6）、齒槽寬e：
由公式：
e=πm/2
代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：
e=πm/2=3.14×4/2=3.925mm
7）、齒條長(zhǎng)度：
根據(jù)任務(wù)書(shū)上的數(shù)據(jù)：壓力機(jī)的整體高度297mm，和最大工作行程121.5mm， 定齒條的長(zhǎng)度為300mm。
8）、齒條寬度：
已經(jīng)求出齒輪的寬度b=45mm，考慮到齒輪與齒條之間的嚙合關(guān)系，兩者之間的寬度之差為5至10mm，取整40mm作為齒條的寬度.
9）齒條長(zhǎng)度的確定
根據(jù)任務(wù)書(shū)要求，確定齒條的長(zhǎng)度為300mm,齒條的有齒嚙合部分長(zhǎng)度為
L=260mm.
表7-1 齒條各部分尺寸的計(jì)算結(jié)果
各部分名稱
代號(hào)
公式及計(jì)算結(jié)果
模數(shù)
m
2.5
齒頂高
齒根高
齒全高
h
壓力角
20
齒距
p
齒厚
s
S=1.5708m=3.925mm
齒槽
e
e=1.5708m=3.925mm
徑向間隙
c
C=0.25m=0.625mm
7.2 齒條工藝設(shè)計(jì)分析
制定工藝路線是一個(gè)反復(fù)斟酌、修改的過(guò)程，主要是根據(jù)被加工零件表面的幾何特征，應(yīng)用常見(jiàn)的機(jī)械加工方法，如車削、銑削、刨削、鏜削、鉆削、磨削等，依據(jù)加工經(jīng)濟(jì)精度原則預(yù)訂工藝路線，然后在將相識(shí)或相同的加工方法組合起來(lái)，逆向遞推到毛胚設(shè)計(jì)為止的反復(fù)修改完善的過(guò)程。工藝路線制訂要考慮的問(wèn)題有：1.始終考慮的是經(jīng)濟(jì)性即制造成本低；一般來(lái)講要制造成本低，主要是從現(xiàn)有資源的重復(fù)利用和提高加工效率兩方面出發(fā)。齒條有狹長(zhǎng)平面組成，其相當(dāng)于分度圓無(wú)限增大的齒輪。從結(jié)構(gòu)尺寸可見(jiàn)其剛性不好，加工中保證平面度是主要任務(wù)，四個(gè)相互垂直的平面也應(yīng)重視。齒條固定在床身上，安裝后齒向要與底面保持垂直，否者影響齒輪與齒條的嚙合精度。
工藝分析：齒條是一種直徑無(wú)限增大的齒輪，它的外圓與根圓已變成直線。中批量生產(chǎn)齒條上齒形，一般可在插齒機(jī)上配以專用夾具插削而成，若無(wú)插齒機(jī)或少量單件生產(chǎn)可采用齒輪銑刀，其精度較插齒差。圖樣中要求齒頂面有平面度要求實(shí)際加工中需要交替定位，所以四個(gè)平面均加以磨削，而且保證相互垂直。這樣插齒時(shí)，與底面定位在夾具中加工出的齒向能保證垂直度要求。
7.2.1 確定毛坯制造方法
本零件的主要功用是傳遞動(dòng)力，其工作時(shí)需承受較大的載荷，要求有較高的強(qiáng)度和韌性，故毛坯應(yīng)選擇鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷。又由于是單件小批量生產(chǎn)、且零件形狀較簡(jiǎn)單，尺寸也不大，故應(yīng)采用自由鍛。
7.2.2 各平面加工方法的確定
齒條的左右端面粗糙度要求是12.5，可以選擇先粗車后半精車。對(duì)齒條的四個(gè)狹長(zhǎng)的側(cè)面，粗糙度要求是3.2，通過(guò)先粗銑后精銑可以達(dá)到要求。
表7-2 平面的各種加工方案及能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度及表面粗糙度
序號(hào)
加工方法
公差等級(jí)
表面粗糙度
1
粗車
IT13~IT11
12.5~50
2
粗車——半精車
IT10~IT8
3.2~6.3
3
粗車——半精車——精車
IT8~IT7
0.8~1.6
4
粗車——半精車——磨削
IT8~IT6
0.2~0.8
5
粗刨
IT13~IT11
6.3~25
6
精銑
IT13~IT11
6.3~25
7
粗刨——精刨（精銑）
IT10~IT8
1.6~6.3
8
粗銑——精銑（或精刨）
IT10~IT8
1.6~6.3
9
粗刨——精刨（或精銑）——刮研
IT7~IT6
0.1~0.8
10
粗銑——精銑（或精刨）——刮研
IT7~IT6
0.1~0.8
11
粗刨——精刨（或精銑）——寬刃精刨
IT7
0.2~0.8
12
粗銑——精銑（或精刨）——寬刃精刨
IT7
0.2~0.8
13
粗刨——精刨（或精銑）——磨削
IT7
0.2`0.8
14
粗銑——精銑（或精刨）——磨削
IT7
0.2`0.8
15
粗銑——精銑——磨削——研磨
IT5
0.006~0.1
16
粗銑——拉削
IT9~IT7
0.8~1.6
7.2.3 各平面加工余量的確定
工序間加工余量是相鄰兩工序的工序尺寸之差，有雙邊和單邊余量。工序間加工加工余量的確定原則：1.加工余量應(yīng)盡可能小，余量小可以縮短加工時(shí)間，提高加工效率，降低制造成本，延長(zhǎng)機(jī)床、刀具的使用壽命；2.加工余量應(yīng)能保證按此余量加工后能達(dá)到零件圖樣要求的尺寸、形狀、位置公差和表面粗糙度，工序公差不應(yīng)超出經(jīng)濟(jì)加工精度范圍，本工序的余量應(yīng)大于上工序留下的尺寸公差、形狀公差和表面切削層厚度；3.本工序的余量還應(yīng)考慮裝夾誤差、加工中的變形、熱處理變形和加工方法可能帶來(lái)的誤差。確定方法：1.分析計(jì)算法：在可靠的實(shí)際數(shù)據(jù)資料基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算，目前應(yīng)用較少；2..經(jīng)驗(yàn)估算法：根據(jù)工藝人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定工序余量，通常都比較偏大，一般用于單件小批量生產(chǎn)中;3.查表法：應(yīng)用廣泛的方法，查閱有關(guān)的手冊(cè)，在結(jié)合工廠的實(shí)際情況適當(dāng)修正使用。工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合時(shí)，由最后一道工序依次向前推算工序基本尺寸，直到毛胚尺寸（本工序的余量=前工序的工序尺寸—本工序的工序尺寸）。工序尺寸的公差按各工序采用的加工方法的經(jīng)濟(jì)精度確定，并按“入體原則”確定上、下偏差；毛胚和兩孔中心距按雙向?qū)ΨQ偏差標(biāo)注。工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)用工藝尺寸鏈分析計(jì)算。
查參考文獻(xiàn)【1】，端面的最大尺寸小于等于50mm的平面最大尺寸,查表的自由鍛第一次粗加工余量1.0~1.4mm,取1.0mm，半精車端面余量是1.0mm。在四個(gè)狹長(zhǎng)平面，先粗銑后精銑，可以達(dá)到粗糙度要求。參考文獻(xiàn)【1】，表7-24,表7-25，粗銑的加工余量是1.5mm，精銑的加工余量是0.7~81.0mm，取1.0mm。齒條的毛胚寬度取45mm,,一次粗銑后精銑可與達(dá)到精度要求和粗糙度要求。
7.2.4 繪制毛坯圖
根據(jù)上文確定的各平面加工余量，可以得出毛胚的尺寸。
圖7-1 毛胚的尺寸圖
7.2.5 背吃刀量的選擇
對(duì)粗加工，根據(jù)工件的加工余量來(lái)確定，除留下精加工余量外，一次進(jìn)給盡可能切除全部余量。背吃刀量可達(dá)8~810mm。當(dāng)切削加工余量過(guò)大、工藝系統(tǒng)剛度過(guò)低、機(jī)床功率不足、刀具強(qiáng)度不夠或斷續(xù)切削的沖擊振動(dòng)較大時(shí)，可分多次進(jìn)給。切削表面有硬皮的鑄、鍛件時(shí)，應(yīng)盡量使背吃刀量大于硬皮層的厚度，以保護(hù)刀具。對(duì)半精加工和粗加工，此時(shí)一般加工余量較小，可一次切除。為了保證加工精度和表面質(zhì)量，也可多次進(jìn)給，第一次進(jìn)給的背吃刀量一般為加工余量的2/3以上。半精加工（表面粗糙度為6.3~3.2）時(shí)，背吃刀量可取0.5~2mm，精加工（表面粗糙度為1.6~0.8）時(shí)，背吃刀量取為0.1~0.4mm。
所以，在車端面時(shí)粗車和半精車背吃刀量均取1.0mm，粗銑齒條的四個(gè)狹長(zhǎng)表面時(shí)背吃刀量取1.5mm，精銑是取1.0mm。
7.2.6 加工齒條的機(jī)床和刀具選擇
車端面，可以選擇普通車床，如C6140，銑床可選擇X52K，插齒要在專用的插齒機(jī)上進(jìn)行。
加工齒條可以用齒輪銑刀、滾刀、插齒刀等。方案一用銑的方法加工齒條，齒輪銑刀分為指形齒輪銑刀和盤形齒輪銑刀，其中指形齒輪銑刀主要用以加工大模數(shù)的齒輪，盤形齒輪銑刀分為盤形齒輪銑刀和盤形錐齒輪銑刀，前者用于加工直齒或斜齒圓柱齒輪和齒條；后者齒形的制造誤差比較大，因此只能用于粗加工和加工低精度的直齒錐齒輪。方案二采用的的是插齒加工，插齒法加工齒輪比較方便，插齒刀包括盤形直齒插齒刀、碗形直尺插齒刀、錐柄斜齒插齒刀。盤形插齒刀主要用于加工內(nèi)外嚙合的直齒或斜齒圓柱齒輪、人字齒輪；碗形插齒刀主要用于加工帶臺(tái)肩及階梯的內(nèi)、外嚙合的直齒齒輪；錐柄插齒刀主要用于加工內(nèi)嚙合直齒或斜齒齒輪。
插齒刀精度有AA級(jí)、A級(jí)、Ｂ級(jí)三種ＡＡ級(jí)可以加工六級(jí)精度齒輪，Ａ級(jí)可以加工七級(jí)精度齒輪、Ｂ級(jí)可以加工八級(jí)精度齒輪。插齒刀的模數(shù)范圍為0.2~12ｍｍ，其中1~8ｍｍ為中模數(shù)插齒刀，模數(shù)小于１ｍｍ的為小模數(shù)插齒刀，模數(shù)大于８ｍｍ的為大模數(shù)插齒刀。綜上所述，加工齒條的銑刀可以選用盤形齒輪銑刀，如果用插齒加工齒條，可以選用盤形直齒插齒刀，因?yàn)辇X條的精度為八，所以插齒刀精度選擇Ｂ級(jí)。
7.2.7 選擇定位基準(zhǔn)
（1）定位精基準(zhǔn)的選擇
齒條的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是如圖7-1的零件圖所示的齒條底面?？紤]定位穩(wěn)定可靠，所以選取底面作為定位精基準(zhǔn)。加工時(shí)還要設(shè)定定位粗基準(zhǔn)：第一個(gè)面銑平后，工件轉(zhuǎn)90。已加工面靠在固定鉗口一側(cè)，重新裝夾工件，再銑第二面，這樣依次將四平面銑完，可保證平面之間的垂直度要求。
（2）定位粗基準(zhǔn)選擇
主要考慮裝夾方便、可靠，在加工四個(gè)表面的時(shí)候，選取已經(jīng)加工好的表面靠在固定鉗口的一側(cè)作為定位粗基準(zhǔn)。
7.2.8 擬定零件加工工藝路線
齒條工藝方案有如下兩種：
1.單件小批量生產(chǎn)(銑齒)
工序00 下料
工序05 調(diào)度
工序10 粗銑后精銑下端面
工序15 粗銑后精銑后端面
工序20 粗銑后精銑上端面
工序25 粗銑后精銑前端面
工序30 車端面
工序35 車端面
工序40 檢驗(yàn)
工序45 銑齒
工序50 熱處理：高頻感應(yīng)加熱淬火
工序55 鉗
工序60 檢驗(yàn)
工序65 入庫(kù)
a) 小批量生產(chǎn)（插齒）
工序00 下料
工序05 調(diào)度
工序10 車端面
工序15 車端面
工序20 銑
工序25 銑
工序30 銑
工序35 銑
工序40 檢驗(yàn)
工序45 插齒
工序50 熱處理：高頻感應(yīng)加熱淬火
工序55 修毛刺
工序60 檢驗(yàn)
工序65 入庫(kù)
注：齒條有齒的端面設(shè)為上表面，其對(duì)面為下表面，正對(duì)面為前端面，依此其背面為后端面。
兩種方案的比較：第一種方案是采用銑齒的加工方法，齒形要逐個(gè)加工，這種加工方法加工適合小批量生產(chǎn)，加工效率低下；第二種方案用插齒的加工方法，加工的效率較高，并且加工精度較第一種方案得到提高。所以根據(jù)生產(chǎn)單位的具體情況選擇加工方案。
8成本校核
8.1成本校核概念和意義
成本是企業(yè)為生產(chǎn)產(chǎn)品、提供勞務(wù)而發(fā)生的各種經(jīng)濟(jì)資源的耗費(fèi)。生產(chǎn)經(jīng)意過(guò)程同時(shí)也是資產(chǎn)的耗費(fèi)過(guò)程。例如，為生產(chǎn)產(chǎn)品需要耗費(fèi)材料、磨損固定資產(chǎn)、用現(xiàn)金向職工支付工資等職工薪酬。材料、固定資產(chǎn)和現(xiàn)金都是企業(yè)的固定資產(chǎn)。這些資產(chǎn)的耗費(fèi)，在企業(yè)內(nèi)部表現(xiàn)為一種資產(chǎn)轉(zhuǎn)變成另一種資產(chǎn)，是資產(chǎn)內(nèi)部的相互轉(zhuǎn)變，不會(huì)導(dǎo)致企業(yè)所有者權(quán)益的減少，不是經(jīng)濟(jì)利益流出企業(yè)，因此不是企業(yè)的費(fèi)用。成本核算是成本管理工作的重要組成部分，它是將企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中發(fā)生的各種耗費(fèi)按照一定的對(duì)象進(jìn)行分配和歸集，以計(jì)算總成本和單位成本。成本核算過(guò)程，是對(duì)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中各種耗費(fèi)如實(shí)反映的過(guò)程，也是為更好地實(shí)施成本管理進(jìn)行成本信息反饋的過(guò)程，因此，成本核算對(duì)企業(yè)成本計(jì)劃的實(shí)施、成本水平的控制和目標(biāo)成本的實(shí)現(xiàn)起著至關(guān)重要的作用。：①完整地歸集與核算成本計(jì)算對(duì)象所發(fā)生的各種耗費(fèi)。②正確計(jì)算生產(chǎn)資料轉(zhuǎn)移價(jià)值和應(yīng)計(jì)入本期成本的費(fèi)用額。③科學(xué)地確定成本計(jì)算的對(duì)象、項(xiàng)目、期間以及成本計(jì)算方法和費(fèi)用分配方法，保證各種產(chǎn)品成本的準(zhǔn)確、及時(shí)。成本核算的實(shí)質(zhì)是一種數(shù)據(jù)信息處理加工的轉(zhuǎn)換過(guò)程，即將日常已發(fā)生的各種資金的耗費(fèi)，按一定方法和程序，按照已經(jīng)確定的成本核算對(duì)象或使用范圍進(jìn)行費(fèi)用的匯集和分配的過(guò)程。正確、及時(shí)地進(jìn)行成本核算，對(duì)于企業(yè)開(kāi)展增產(chǎn)節(jié)約和實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗、多積累具有重要意義。
8.2 產(chǎn)品生產(chǎn)成本項(xiàng)目
根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)和管理要求，企業(yè)一般設(shè)立以下3個(gè)成本項(xiàng)目：
1.直接材料成本
直接材料是指企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品和提供勞務(wù)過(guò)程中所耗費(fèi)的直接用于產(chǎn)品生產(chǎn)并購(gòu)成產(chǎn)品實(shí)體店原料、主要材料、外購(gòu)半成品成品以及有助于產(chǎn)品形成的輔助材料等。
2.直接人工成本
直接人工是指企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品和提供勞務(wù)過(guò)程中，直接參加產(chǎn)品生產(chǎn)的工人工資以及其他各種形式的職工薪酬。
3.制造費(fèi)用
制造費(fèi)用是指企業(yè)為生產(chǎn)產(chǎn)品和提供勞務(wù)而發(fā)生的各項(xiàng)間接費(fèi)用，包括生產(chǎn)車間管理人員的工資等職工薪酬、折舊費(fèi)、機(jī)物料消耗、勞動(dòng)保護(hù)費(fèi)等費(fèi)用。
8.3生產(chǎn)成本的核算
壓力機(jī)中，箱體是鑄造而成，其占整個(gè)機(jī)身的大部分重量，對(duì)價(jià)格的影響最大，這里把它單獨(dú)核算。所以，可以把成本核算歸為兩部分：1.箱體鑄造過(guò)程的成本（包括原材料）；2. 產(chǎn)品生產(chǎn)成本項(xiàng)目，包括軸的加工，齒條的加工以及箱體的鑄造完成后的加工。
8.3.1鑄件的成本核算
定價(jià)時(shí)往往只能根據(jù)每公斤的平均價(jià)格乘以相應(yīng)的浮動(dòng)系數(shù)來(lái)確定。浮動(dòng)系數(shù)的確定通常是參照典型鑄件進(jìn)行對(duì)比，鑄件成本可分為直接成本和期間成本。直接制造成本又可分為直接材料、直接人工、燃料和動(dòng)力等。為將制造過(guò)程消耗的燃料和動(dòng)力、輔助材料等計(jì)為過(guò)程成本，以區(qū)別于會(huì)計(jì)中的制造成本概念。把折舊、房屋租金、財(cái)務(wù)費(fèi)用等并入企業(yè)管理費(fèi)（即成本會(huì)計(jì)通常的制造成本核算）作為期間成本。這樣直接材料和過(guò)程成本構(gòu)成了鑄件的直接成本，這個(gè)成本也是鑄件的變動(dòng)成本。直接材料費(fèi)取決于合金的種類和配料成本，是社會(huì)上比較透明的成本項(xiàng)目。因此，把鑄件的成本更詳細(xì)的分成三部分：直接制造成本、過(guò)程成本、期間成本。
直接制造成本計(jì)算：HT200鑄件的價(jià)格是4300元/噸，鑄件的質(zhì)量估算為26.5至28.3Kg之間，取它的質(zhì)量為27Kg，一臺(tái)壓力機(jī)鑄件的材料費(fèi)用為116.1元。
過(guò)程成本的核算：嚴(yán)格來(lái)講，不同鑄件在每個(gè)工序的制造成本是不完全相同的，但有的環(huán)節(jié)差異很小可以按照平均水平核算，我們所要關(guān)注的是那些對(duì)鑄件成本影響比較大的因素。導(dǎo)致鑄件過(guò)程成本差異的主要因素是工藝出品率。工藝出品率也叫收得率，是實(shí)際得到的鑄件重量占澆注重量的百分比，對(duì)具體鑄件來(lái)說(shuō)工藝出品率可能在30%至60%的范圍內(nèi)變化，一般多在40-50%之間。每公斤鑄件的成本與工藝出品率成反比，工藝出品率越低單位重量的鑄件成本就越高，而且工藝出品率越低影響的程度越顯著。澆注每公斤鋼水的成本為6元，當(dāng)工藝出品率為45%時(shí)，每公斤鑄件的成本為13.33元；工藝出品率為30%時(shí)鑄件成本為20元/公斤，比平均水平高6.7元，使過(guò)程成本上升37.6%。這里取平均水平，當(dāng)工藝出品率為45%時(shí)，每公斤鑄件的成本為13.33元，則過(guò)程成本為359.91元。
期間成本的核算：這部分費(fèi)用歸在制造成本里，即8.3.4節(jié)。
8.3.2直接材料成本的核算
壓力機(jī)要用到的材料有45號(hào)鋼、HT200鑄件、40Cr以及一些標(biāo)準(zhǔn)件，經(jīng)咨詢得各種材料及標(biāo)準(zhǔn)件的價(jià)格如下：45號(hào)鋼：5800元/噸；HT200：4300元/噸；Q235 4350元/噸；40Cr：6500元/噸；軸承（6008）：10.8元/個(gè) ；軸套：2元/個(gè)；墊片：1元/個(gè)；螺釘：1元/個(gè)；套筒：2元/個(gè)。
軸的材料：40Cr，直徑是60mm，長(zhǎng)度175mm, 質(zhì)量是0.50Kg，價(jià)格是3.25元
手柄的材料：40Cr，直徑24mm，長(zhǎng)度630mm.質(zhì)量是2.22Kg ，價(jià)格是14.43元
齒條材料：45鋼，尺寸45X45X304mm,質(zhì)量是2.22Kg ，價(jià)格是12.88元
壓蓋材料：Q235，質(zhì)量為1.99Kg ，價(jià)格是8.66元
螺釘總數(shù)：14個(gè) ，價(jià)格總額:14元
圓柱銷：一個(gè)，價(jià)格1元
軸承：兩個(gè)，價(jià)格總額：21.6元
軸套：二個(gè)，價(jià)格總額：4元
套筒：一個(gè)，價(jià)格:2元
總計(jì)：99.5元。
注：各鋼鐵密度（)：灰鑄鐵 HT100～HT350 6.6--7.4 ，普通碳素鋼 Q235 7.85 ，40Cr 7.8，45鋼 7.85。
8.3.3直接人工成本的核算
經(jīng)咨詢得機(jī)械行業(yè)工人的工資在大約在2000—2500元左右，本文中取2300元，該車間有30位工人，壓力機(jī)月產(chǎn)量為1000臺(tái)，則應(yīng)向每臺(tái)壓力機(jī)攤派69元；經(jīng)咨詢相關(guān)行業(yè)人士知工人的福利（五險(xiǎn)一金等)250-300元左右，本文取270元，則應(yīng)向每臺(tái)壓力機(jī)攤派8.1元.所以直接人工成本費(fèi)為77.1元/臺(tái)。
8.3.4制造成本的核算
經(jīng)咨詢的機(jī)械行業(yè)管理人的工資在大約在2500—3000元左右，本文中取2700元，壓力機(jī)月產(chǎn)量為1000臺(tái)，設(shè)該廠有10位管理人員，所以每臺(tái)攤派27元；攤派折舊費(fèi)按每臺(tái)20元攤派；機(jī)物料費(fèi)按每臺(tái)10元攤派；勞動(dòng)保護(hù)費(fèi)按每臺(tái)5元攤派；水電費(fèi)按每臺(tái)10元攤派。所以直接人工成本為72元/臺(tái)。
8.3.5壓力機(jī)成本價(jià)格總額
壓力機(jī)的總的成本價(jià)格為以上各個(gè)價(jià)格之和。
其中鑄件過(guò)程成本：359.91元，
直接材料成本的核算：99.5元，
直接人工成本的核算：77.1元，
制造成本的核算：72元
以上各價(jià)格相加的608.51元。
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