薄壁零件沖壓機設(shè)計

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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計1第 1 章 緒 論全套圖紙，加 174320523 各專業(yè)都有1.1 概述機械加工行業(yè)在我國有著舉足輕重的地位，它是國家的國民經(jīng)濟命脈。作為整個工業(yè)的基礎(chǔ)和重要組成部分的機械制造業(yè)，任務(wù)就是為國民經(jīng)濟的各個行業(yè)提供先進的機械裝備和零件。它的規(guī)模和水平是反映國家的經(jīng)濟實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志，因此非常值得重視和研究。沖壓機是一種將金屬板材卷彎成筒形、弧形或其它形狀工件的通用設(shè)備。根據(jù)三點成圓的原理，利用工件相對位置變化和旋轉(zhuǎn)運動使板材產(chǎn)生連續(xù)的塑性變形，以獲得預(yù)定形狀的工件。該產(chǎn)品廣泛用于鍋爐、造船、石油、木工、金屬結(jié)構(gòu)及其它機械制造行業(yè)。沖壓機作為一個特殊的機器，它在工業(yè)基礎(chǔ)加工中占有重要的地位。凡是鋼材成型為圓柱型，幾乎都用沖壓機輥制。其在汽車，軍工等各個方面都有應(yīng)用。根據(jù)不同的要求，它可以輥制出符合要求的鋼柱，是一種相當(dāng)實用的器械。在國外一般以工作輥的配置方式來劃分。國內(nèi)普遍以工作輥數(shù)量及調(diào)整形式等為標(biāo)準(zhǔn)實行混合分類，一般分為：1、沖壓機：包括對稱式?jīng)_壓機、非對稱式?jīng)_壓機、水平下調(diào)式?jīng)_壓機、傾斜下調(diào)式?jīng)_壓機、弧形下調(diào)式?jīng)_壓機和垂直下調(diào)式?jīng)_壓機等。2、四輥沖壓機：分為側(cè)輥傾斜調(diào)整式四輥沖壓機和側(cè)輥圓弧調(diào)整式四輥沖壓機。3、特殊用途沖壓機：有立式?jīng)_壓機、船用沖壓機、雙輥沖壓機、錐體沖壓機、黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計2多輥沖壓機和多用途沖壓機等。沖壓機采用機械傳動已有幾十年的歷史，由于結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，造價低廉，至今在中、小型沖壓機中仍廣泛應(yīng)用。在低速大扭矩的沖壓機上，因傳動系統(tǒng)體積龐大，電動機功率大，起動時電網(wǎng)波動也較大，所以越來越多地采用液壓傳動。近年來，有以液壓馬達作為源控制工作輥移動但主驅(qū)動仍為機械傳動的機液混合傳動的沖壓機，也有同時采用液壓馬達作為工作輥旋轉(zhuǎn)動力源的全液壓式?jīng)_壓機。沖壓機的工作能力是指板材在冷態(tài)下，按規(guī)定的屈服極限卷制最大板材厚度與寬度時最小卷筒直徑的能力。國內(nèi)外采用冷卷方法較多。冷卷精度較高，操作工藝簡便，成本低廉，但對板材的質(zhì)量要求較高（如不允許有缺口、裂紋等缺陷） ，金相組織一致性要好。當(dāng)卷制板厚較大或彎曲半徑較小并超過設(shè)備工作能力時，在設(shè)備允許的前提下可采用熱卷的方法。有些不允許冷卷的板材，熱卷剛性太差，則采用溫卷的方法。1.2 沖壓機的原理1.2.1 沖壓機的運動形式?jīng)_壓機的運動形式可以分為主運動和輔運動兩種形式的運動。主運動是指構(gòu)成沖壓機的上輥和下輥對加工板材的旋轉(zhuǎn)、彎折等運動，主運動完成沖壓機的加工任務(wù)。輔運動是沖壓機在卷板過程中的裝料、下料及上輥的升降、翹起以及倒頭架的翻轉(zhuǎn)等形式的運動。該機構(gòu)形式為對稱式,上輥在兩下輥中央對稱位置作垂直升降運動,通過絲桿絲母蝸桿傳動而獲得,兩下輥作旋轉(zhuǎn)運動,通過減速機的輸出齒輪與下輥齒輪嚙合,為卷制板材提供扭矩。圖 1.1 沖壓機工作原理圖由圖 1.1：主運動指上輥繞 O1，下輥分別繞 O2、O3 作順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)。輔運動指上輥的上升或下降運動，以及上輥在 O1 垂直平面的上翹、翻邊運動等。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計31.2.2 彎曲成型的加工方式在鋼結(jié)構(gòu)制作中彎制成型的加工主要是卷板（滾圓） 、彎曲（煨彎） 、折邊和模具壓制等幾種加工方法。彎制成型的加工工序是由熱加工或冷加工來完成的。滾圓是在外力的作用下，使鋼板的外層纖維伸長，內(nèi)層纖維縮短而產(chǎn)生彎曲變形（中層纖維不變） 。當(dāng)圓筒半徑較大時，可在常溫狀態(tài)下卷圓，如半徑較小和鋼板較厚時，應(yīng)將鋼板加熱后卷圓。在常溫狀態(tài)下進行滾圓鋼板的方法有：機械滾圓、胎模壓制和手工制作三種加工方法。機械滾圓是在沖壓機（又叫滾板機、軋圓機）上進行的。在沖壓機上進行板材的彎曲是通過上滾軸向下移動時所產(chǎn)生的壓力來達到的。它們滾圓工作原理如圖 1.2 所示。a） b） c）a）對稱式?jīng)_壓機 b）不對稱式?jīng)_壓機 c）四輥沖壓機圖 1.2 滾圓機原理圖用彎（卷）板機彎板，其板的兩端需要進行預(yù)彎，預(yù)彎長度為 0.5L＋（30~50）mm(L 為下輥中心距）。預(yù)彎可采用壓力機模壓預(yù)彎或用托板在滾圓機內(nèi)預(yù)彎（圖1.3）a） b）a）用壓力機模壓預(yù)彎 b）用托板在滾圓機內(nèi)預(yù)彎圖 1.3 鋼板預(yù)彎示意圖1.3 沖壓機的發(fā)展趨勢黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計4加入 WTO 后我國沖壓機工業(yè)正在步入一個高速發(fā)展的快道，并成為國民經(jīng)濟的重要產(chǎn)業(yè)，對國民經(jīng)濟的貢獻和提高人民生活質(zhì)量的作用也越來越大。預(yù)計“十五”期末中國的沖壓機總需求量為 600 萬輛，相關(guān)裝備的需求預(yù)計超過 1000 億元。到2010 年，中國的沖壓機生產(chǎn)量和消費量可能位居世界第二位，僅次于美國。而其在裝備工業(yè)上的投入力度將會大大加強，市場的競爭也愈演愈烈，產(chǎn)品的更換也要求沖壓機裝備工業(yè)不斷在技術(shù)和工藝上取得更大的優(yōu)勢：1.從國家計委立項的情況看，沖壓機工業(yè) 1000 萬以上投入的項目達近百項；2.沖壓機工業(yè)已建項目的二期改造也將會產(chǎn)生一個很大的用戶群；3.由于沖壓機的高利潤，促使各地政府都紛紛投資（國家投資、外資和民間資本）沖壓機制造。其次，跨國公司都開始將最新的車型投放到中國市場，并計劃在中國加大投資力度，擴大產(chǎn)能，以爭取中國更大的市場份額。民營企業(yè)的崛起以及機制的敏銳使其成為沖壓機工業(yè)的新寵，民營企業(yè)已開始成為沖壓機裝備市場一個新的亮點。沖壓機制造業(yè)作為機床模具產(chǎn)業(yè)最大的買方市場，其中進口設(shè)備 70%用于沖壓機，同時也帶動了焊接、涂裝、檢測、材料應(yīng)用等各個行業(yè)的快速發(fā)展。沖壓機制造業(yè)的技術(shù)革命，將引起裝備市場的結(jié)構(gòu)變化：數(shù)控技術(shù)推動了沖壓機制造企業(yè)的歷史性的革命，數(shù)控機床有著高精度、高效率、高可靠性的特點，引進數(shù)控設(shè)備在增強企業(yè)的應(yīng)變能力、提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面起到了很好的作用，促進了我國機械工業(yè)的發(fā)展。因此，至 2010 年，沖壓機工業(yè)對制造裝備的需求與現(xiàn)在比將增長 12%左右，據(jù)預(yù)測，沖壓機制造業(yè)：對數(shù)控機床需求將增長 26%；對壓鑄設(shè)備的需求將增長 16%；對纖維復(fù)合材料壓制設(shè)備的需求增長 15%；對工作壓力較高的擠或沖壓設(shè)備需求增長 12%；對液壓成形設(shè)備需求增長 8%；對模具的需求增長 36%；對加工中心需求增長 6%；對硬車削和硬銑消機床的需求增長 18%；對切割機床的需求增長 30%；對精密加工設(shè)備的需求增長 34%；對特種及專用加工設(shè)備需求增長 23%；對機器人和制造自動化裝置的需求增長 13%；對焊接系統(tǒng)設(shè)備增長 36%；對涂裝設(shè)備的需求增長 8%，對質(zhì)檢驗與測試設(shè)備的需求增長 16%。在今后的工業(yè)生產(chǎn)中，沖壓機會一直得到很好的利用。它能節(jié)約大量的人力物力用以彎曲鋼板?？梢哉f是不可缺少的高效機械。時代在發(fā)展，科技在進步，國民經(jīng)濟的高速發(fā)展將對這個機械品種提出越來越高的要求，將促使這個設(shè)計行業(yè)的迅速發(fā)展。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計5第 2 章 方案的論證及確定2.1 方案的論證一般情況下，一臺沖壓機所能卷制的板厚，既工作能力，是指板材在冷態(tài)下，按規(guī)定的屈服極限卷制最大板材厚度與寬度時的最小卷桶直徑的能力，熱卷可達冷卷能力的一倍。但近年來，冷卷的能力正日益提高。結(jié)合上章沖壓機的類型，擬訂了以下幾種方案，并進行了分析論證。2.1.1 方案 1 雙輥沖壓機雙輥沖壓機的原理如圖 2.1 所示：1.上輥 2.工件 3.下輥123黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計6圖 2.1 雙輥沖壓機工作原理圖上輥是鋼制的剛性輥，下輥是一個包有彈性的輥，可以作垂直調(diào)整。當(dāng)下輥旋轉(zhuǎn)時，上輥及送進板料在壓力作用下，壓人下輥的彈性層中，使下輥發(fā)生彈性變形。但因彈性體的體積不變，壓力便向四面?zhèn)鬟f，產(chǎn)生強度很高，但分布均勻的連續(xù)作用的反壓力，迫使板料與剛性輥連續(xù)貼緊，目的是使它隨著旋轉(zhuǎn)而滾成桶形。上輥壓人下輥的深度，既彈性層的變形量，是決定所形成彎曲半徑的主要工藝參數(shù)。根據(jù)實驗研究，壓下量越大，板料彎曲半徑越小；但當(dāng)壓人量達到某一數(shù)值時，彎曲半徑趨于穩(wěn)定，與壓下量幾乎無關(guān)，這是雙輥沖壓機工藝的一個重要特征。雙輥沖壓機具有的優(yōu)點：1.板料不需要預(yù)彎成形，因此生產(chǎn)率高；2.可以彎曲多種材料，機器結(jié)構(gòu)簡單。缺點：1.對于不同彎度的制品，需要跟換相適應(yīng)的上棍，因而不適用多品種，小批量生產(chǎn)。 2.可彎曲的板料厚度系列受到一定限制，目前一般只能用于 10mm 以下的板料。2.1.2 方案 2 沖壓機沖壓機是目前最普遍的一種沖壓機。利用滾彎原理，使板材彎曲成圓形，圓錐形或弧形工作。1.對稱沖壓機特點結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，質(zhì)量輕、易于制造、維修、投資小、兩側(cè)輥可以做的很近。形成較準(zhǔn)確，但剩余直邊大。一般對稱沖壓機減小剩余直邊比較麻煩。2.不對稱沖壓機特點剩余邊小，結(jié)構(gòu)簡單，但坯料需要調(diào)頭彎邊，操作不方便，輥筒受力較大，彎卷能力較小。所謂理論剩余直邊，就是指平板開始彎曲時最小力臂。其大小與設(shè)備及彎曲形式有關(guān)。如圖 2.2 所示：圖 2.2 沖壓機工作原理圖對稱彎曲時 不對稱彎曲時t1 t2黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計7對稱式?jīng)_壓機剩余直邊為兩下輥中心距的一半。但為避免板料從滾筒間滑落，實際剩余直邊常比理論值大。一般對稱彎曲時為板厚 6～20 倍。由于剩余直邊在校圓時難以完全消除，所以一般應(yīng)對板料進行預(yù)彎，使剩余直邊接近理論值。不對稱沖壓機，剩余直邊小于兩下輥中心的一半，如圖 2.2 所示，它主要卷制薄筒（一般在 32×3000 以下） 。2.1.3 方案 3 四輥沖壓機其原理如圖 2.3圖 2.3 四輥沖壓機 它有四個輥，上輥是主動輥，下輥可上下移動，用來夾緊鋼板，兩個側(cè)輥可沿斜線升降，在四輥沖壓機上可進行板料的預(yù)彎工作，它靠下輥的上升，將鋼板端頭壓緊在上、下輥之間。再利用側(cè)輥的移動使鋼板端部發(fā)生彎曲變形，達到所需要。它的特點是：板料對中方便，工藝通用性廣，可以校正扭斜，錯邊缺陷，可以既位裝配點焊。但滾筒多。質(zhì)量體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。上下輥夾持力使工件受氧化皮壓傷嚴(yán)重。兩側(cè)輥相距較遠，對稱卷圓曲率不太準(zhǔn)確，操作技術(shù)不易掌握，容易造成超負荷等誤操作。2.2 方案的確定通過上節(jié)方案的分析，根據(jù)各種類型沖壓機的特點，再根據(jù)沖壓機的不同類型所具有的特點，最后形成我的設(shè)計方案，12×2000 對稱上調(diào)沖壓機。雙輥沖壓機不需要預(yù)彎、結(jié)構(gòu)簡單，但彎曲板厚受限制，只適合小批量生產(chǎn)。四輥沖壓機結(jié)構(gòu)復(fù)雜造價又高。雖然沖壓機不能預(yù)彎，但是可以通過手工或其它方法進行預(yù)彎。2.3 本章小結(jié)通過幾種運動方案的分析，雙輥沖壓機雖然不需要預(yù)彎，但只適合小批量生產(chǎn)，而且彎曲板厚受限制。四輥沖壓機通用性廣，但其質(zhì)量體積大而且操作技術(shù)不易掌握。對稱卷板結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、質(zhì)量輕、易于制造等優(yōu)點。經(jīng)過相比較下最終決定采用沖壓機。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計8第 3 章 傳動設(shè)計對稱上調(diào)式?jīng)_壓機如圖 3.1 所示：圖 3.1 對稱上調(diào)式?jīng)_壓機它是以兩個下輥為主動輪 ，由主動機、聯(lián)軸器、沖壓機及開式齒輪副驅(qū)動。上輥工作時，由于鋼板間的摩擦力帶動。同時作為從動軸，起調(diào)整擠壓的作用。由單獨的傳動系統(tǒng)控制，主要組成是：上輥升降電動機、沖壓機、蝸輪副、螺母。工作時，由蝸輪副轉(zhuǎn)動蝸輪內(nèi)螺母，使螺桿及上輥軸承座作升降運動。兩個下輥可以正反兩個方向轉(zhuǎn)動，在上輥的壓力下下輥經(jīng)過反復(fù)的滾動，使板料達到所需要的曲率，形成預(yù)計的形狀。3.1 傳動方案的分析黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計9沖壓機傳動系統(tǒng)分為兩種方式：3.1.1 齒輪傳動電動機傳出的扭距通過一個有保護作用的聯(lián)軸器，傳人一個有分配傳動比的沖壓機，然后功過連軸器傳人開式齒輪副，進入帶動兩軸的傳動。如圖 3.2 所示。 圖 3.2 齒輪式傳動系統(tǒng)圖這種傳動方式的特點是：工作可靠，使用壽命長，傳動準(zhǔn)確，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，功率和速度適用范圍廣等。3.1.2 皮帶傳動由電動機的轉(zhuǎn)距通過皮帶傳人沖壓機直接傳人主動軸。如圖 3.3 所示：圖 3.3 皮帶式傳動系統(tǒng)圖這種傳動方式具有傳動平穩(wěn)，噪音下的特點，同時以起過載保護的作用，這種傳動方式主要應(yīng)用于具有一個主動輥的沖壓機。3.2 傳動系統(tǒng)的確定鑒于上節(jié)的分析，考慮到所設(shè)計的是沖壓機，具有兩個主動輥，而且要求結(jié)構(gòu)緊湊，傳動準(zhǔn)確，所以選用齒輪傳動。3.2.1 主傳動系統(tǒng)的確定傳動系統(tǒng)如圖 3.4 所示：上輥傳動壓下系統(tǒng)下輥住傳動系統(tǒng)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計10圖 3.4 傳動系統(tǒng)圖 所以選用了圓柱齒輪沖壓機，減速比 i=134.719，沖壓機通過聯(lián)軸器和齒輪副帶動兩個下輥工作。3.2.1 副傳動系統(tǒng)的確定為調(diào)整上下輥間距，由上輥升降電動機通過沖壓機，蝸輪副傳動蝸輪內(nèi)螺母，使螺桿及上輥軸承座升降運動，為使上輥、下輥軸線相互平行，有牙嵌離和器以備調(diào)整，副傳動系統(tǒng)如圖 3.4 所示。需要卷制錐筒時，把離和器上的定位螺釘松開，然后使蝸輪空轉(zhuǎn)達到只升降左機架中升降絲桿的目的。3.3 本章小結(jié)收集資料對各種運動方式進行分析，在結(jié)合沖壓機的運動特點和工作的可靠性，最后主傳動采用齒輪傳動，副傳動采用蝸輪蝸桿傳動。第 4 章 動力設(shè)計4.1 主電機的選擇和計算4.1.1 上下輥的參數(shù)選擇計算 1. 已知設(shè)計參數(shù)加工板料：Q235-A [1] 屈服強度：σ s=235MPa 抗拉強度：σ b=420MPa輥材： Mn 屈服強度：σ s=930MPa 抗拉強度：σ b=1080MPa50硬度：HBS HB29?板厚： mm 板寬：b=2000mm 61s?～滾筒與板料間的滑動摩擦系數(shù)： 滾筒與板料間的滾動摩擦系數(shù)：f =0.818.0?m無油潤滑軸承的滑動摩擦系數(shù)： 板料截面形狀系數(shù)： 5' 5.1?K板料相對強化系數(shù)： 板料彈性模量： E=2.06×106MPa6.10K卷板速度： m/min6V?2. 確定沖壓機基本參數(shù) [14]下輥中心矩： =390mm 上輥直徑： =300mm??st40~12? 1~.3aDt???????黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計11下輥直徑： =240mm 上輥軸直徑： =180mm??acD9.0~8? ??aaDd6.0~5?下輥軸直徑： =130mm 最小卷圓直徑：cd65=600mm??anD.2.1筒體回彈前內(nèi)徑： =506.607mm 12/n sDKSE????（ ）4.1.2 主電機的功率確定因在卷制板材時，板材不同成形量所需的電機功率也不相同，所以要確定主電機功率，板材成形需按四次成形計算：1．成形 40%時1）板料變形為 40%的基本參數(shù)mm 518.264.0754.0???nDmm' 39.22SR??0.4.0sin .356.51'cts????0.42tg2）板料由平板開始彎曲時的初始彎矩 M1kgf·mm471.58035.6920sMKW?????W 為板材的抗彎截面模量。2 4.81BS3）板料變形 40%時的最大彎矩 M0.4kgf·mm00.41.4()2'KSR??s??41.62(.5).81023539????7.810?4） 從板 料 0.41'' n?卷 制 到 時 的 變 形 彎 矩10.4.01()()''4cn DMR???黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計12kgf·mm7 61240(1.692.85)03.91639.5?????????????上輥受力： kgf??750.40.4'21.802.3106395.42aMPSRtg????????????下輥受力：kgf??750.40.4'. .1.8501.906392.32cPSRin??????????????5）消耗于摩擦的摩擦阻力矩 nM??20.4.2acnac cdDMfPmP?????55 518024.8351.90.63.6197033??????= kgf·mm6206）板料送進時的摩擦阻力矩 TM??2caTacDdMfPm???kgf·mm55180240.8329.10.63293?????6.810?7）拉力在軸承中所引起的摩擦阻力矩 nMkgf·mm????1 5 53 32.91.80.61.9024nTccmdMD????8）沖壓機送進板料時的總力矩 pkgf·mm560.18970.170pcP????9）沖壓機空載時的扭矩 :4n：板料重量 G1:1黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計132261 7.810nnDSSGb?????????????????????????kg22660160.58.10???? ?：聯(lián)軸器的重量 [8] : 選 ZL10， =180.9kg2 2G：下輥重量:3Gkg263 4027.8151764.38????????????????4123cndMmG??kgf·mm?300.658.0.91764.389.812??10）卷板時板料不打滑的條件： 14nTnpM?kgf·mm663143.290.3819.10nTM?????64.8210?kgf·mm57p因為 ，所以滿足。14nTn?11）驅(qū)動功率：kgf·mm612345.7910nnnMM????[]qncdVNPfD???（ ）kw6520.15.79103.20.8675]7.95448??????（ ）2. 成形 70%時1）板料成型 70%的基本參數(shù) mm 0.7'56.07' 23.4nD??mm''82SR?黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計140.7.39022.39567.81'ctSinDSR??????0.749Tg2）板料變形 70%時的最大彎矩 M0.740'0.70.71.62.5.810235(2)37sKSMWR????????????????????kgf·mm.90kgf7' 50.70.7. .152.3610(36.82).4'2aPSRTg??????????????kgf7' 50.70.7. 90.891().35' 2cMSin???????3）板料從 0.40.7 1'' nRM變 化 到 時 的 板 料 變 形 彎 矩??41.0704.1 cnDR?????????kgf·mm61240.85.9 .136.829.5??????4）消耗于摩擦的扭矩 2nM??' '2''acnac cdDMfPPd????5 5 5180240.837621.890.62370.6128930????kgf·mm2.4?5）板料送進時的摩擦阻力矩 TM??''2'2cTacaadDMfP??黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計15kgf·mm5 56180240.8(27361.89)0.62731.230????????6）拉力在軸承中所引起的摩擦損失 nMkgf·mm????66312.01.42310.240cnTdMmD?? 51.387）機器送進板料時的總力矩 pkgf·mm560.18290.81pcP????8）沖壓機空載時的扭矩 kgf·mm34.nM9）板料不打滑的條件kgf·mm636142.019.810.42nT?????6.031?因 ，所以滿足。P?10）驅(qū)動功率 1234nnnMM??kgf·mm66(.60.8.10.98)105.9???[]2qncdVNPfD???（ ）kw6520.15.1903.10.8675]7.48??????（ ）3.成形 90%時1） 板料成型 90%的基本參數(shù)mm 0.9'56.07' 2.89nD??mm'.2.8145R?0.9. 0.72'2ctSinS???0.953Tg2）板料變形為 90%時的最大彎矩 M0.9黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計16kgf·mm400.91.91.62.5.8102352' 7sKSMWR???????????????????7.9610?kgf750.90.9. . .9' .(24).'aMPSTg????????kgf750.90.9. .1.6501.490(8).2'2cRSin????????????3）板料從 0.70.9 1'' nM變 化 到 時 的 板 料 變 形 彎 矩??10.7.9074cn DMR?????????1240(.5.6)28.536.?????kgf·mm1.70?4）消耗于摩擦的扭矩 2nM??2''' 'acnac cdDMfPmPd????55 5180240.8531.4920.623.619033????kgf·mm62.?5）板料送進時的摩擦阻力矩 TM??22caTacDdfPm???45180240.8531.90.6233?????kgf·mm61.9?6）拉力在軸承中所引起的摩擦損失 3nMkgf·mm????'1 63 1301.76.509.24nTcncMdD?????5.61??黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計177）機器送進板料時的總力矩 pMkgf·mm50.184902pcPD??64.910??8）沖壓機空載時的扭矩 4nkgf·mm39.9）卷制時板料不打滑的條件： 14nTnpM??kgf·mm663614.70.59.810.25nTnM??????kgf·mm6.9p因 ，所以滿足。14nTP?10）驅(qū)動功率 1234nnnMM??kgf·mm5(7.6.506.98)10??64.9710?[]2qncdVNPfD???（ ）kw6520.14.9710.480.675]7.548??????（ ）4．成形 100%時1）板料成型 100%的基本參數(shù)mm mm1.0'56.7D?1.0'259.3R?1.0.2.6'ctSinDS??1.0587Tg?2）板料變形為 100%時的最大彎矩 M1。0kgf·mmsWRSKM?????????'20.10.1 4.62(.).10235593???7.910?3）板料從 .9. 1'' n變 化 到 時 的 板 料 變 形 彎 矩黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計18??419.0.0.19.01 cn DRM?????????kgf·mm71240(.65.)25.387.5?????58.971?kgf51.01.0. .29' .(.04).6'aPSRTg???????????kgf741.01.0. .1.51.2802(93).'2cMSin?????????4）消耗于摩擦的扭矩 n??2''' '2acnac cdDfPmPd??????55 5180240.8971.80.6297.6128033????kgf·mm62.5?5）板料送進時的摩擦阻力矩 TM??22caTacDdfPm??55180240.8971.80.69723??????kgf·mm61.26）拉力在軸承中所引起的摩擦損失 3nMkgf·m????1 5 43 1308.972168.52914nTcncMmdD?????????m7）機器送進板料時的總力矩 pkgf·mm560.18204.310cP????黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計198）空載時的扭矩 kgf·mm349.810nM??9）板料不打滑的條件 14nTnpM??kgf·mm5366148.9720.81.720.3410nT??????kgf·mm65.3pM因為 ，所以滿足。14nTP?10）驅(qū)動功率 1234nnnM??kgf·mm56(8.97.5890.8)14.0???[]2qncdVNPfD???（ ）kw6520.14.8510.30.8675]7.948??????（ ）綜合上述的計算結(jié)果總匯與表 4.1表 4.1 計算結(jié)果總匯成形量計算結(jié)果40% 70% 90% 100%簡體直徑（mm ） 1266.518 723.724 562.899 506.607簡體曲率半徑 R’(mm) 639.259 367.862 287.45 259.304初始變形彎矩M1(kgf·mm) 1.692×107村料受到的最大變形彎矩 M(kgf·mm) 1.815×107 1.905×107 1.965×107 1.995×107上輥受力 Pa(kgf) 2.325×105 2.376×105 2.503×105 2.972×105下輥受力 Pc(kgf) 1.197×105 1.289×105 1.419×105 1.281×105村料變形彎矩Mn1(kgf·mm) 3.292×106 1.869×106 1.766×106 8.972×105摩擦阻力扭矩 Mn2 2.321×106 2.428×106 2.615×106 2.725×106黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計20材料送進時摩擦阻力扭矩 MT1.381×106 1.423×106 1.509×106 1.727×106空載力矩 Mn4 9.88×103拉力引起摩擦扭矩Mn3 1.519×105 1.308×105 1.064×105 8.529×104Mn1+MT+ Mn4 4.682×106 4.033×106 3.285×106 2.634×106總力矩 Mp 5.171×106 5.568×106 4.964×106 5.534×106驅(qū)動力矩 Mn 5.769×106 5.119×106 4.497×106 4.485×106驅(qū)動功率 Nqc(kw) 7.954 7.408 7.151 7.0195．主電機的選擇：由表 4.1 可知，成形量為 40%時所需的驅(qū)動功率最大，考慮工作機的安全系數(shù)，電動機的功率選 11kw。因 YZ 系列電機具有較大的過載能力和較高的機械強度，特別適用于短時或斷續(xù)周期運行、頻繁起動和制動、正反轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)速不高、有時過負荷及有顯著的振動與沖出的設(shè)備。其工作特性明顯優(yōu)于 Y 系列電機，故選 YZ160L—6 型電機，其參數(shù)如下：kw； r/min； ； kw。1N?953r%40?aF10G?升降電動機選擇 YD 系列變極多速三相異步電動機，能夠簡化變速系統(tǒng)和節(jié)能。故選擇 YD90S—6/4，其參數(shù)如下：N=0.65kw； r=1000r/min； G=15kg。4.2 上輥的設(shè)計計算校核4.2.1 上輥結(jié)構(gòu)設(shè)計及受力圖由上部分計算可知輥筒在成形 100%時受力最大：kgf kgf52.9710cP??51.280aP??故按 計算，其受力圖 4.1：max黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計21圖 4.1 輥筒受力圖4.2.2 剛度校核撓度 [1]： ???????????????32348LbEIPLf確定公式各參數(shù)：mm4 （I a 為軸截面的慣性矩）44830.976106aDI????kgf kgf/m mm mm 52.971aP?2.E2b?2470L?得： 3384aLbfIL??????????????5323682.97100[4()()]0.813. 74????????af?因為 ，所以上輥剛度滿足要求。??af?4.2.3 上輥強度校核危險截面為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，因Ⅰ、 Ⅲ相同，且 ，所以只需校核Ⅰ、Ⅱ處：M黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計22Ⅰ： kgf·mm7235.4910aIPM??kgf/mm2max3.IDW???W 為抗彎截面系數(shù)。 mm33 602.5102???kgf/mm2 049?max.7sIn???Ⅱ： kgf·mm26351.08aPLM??????????kgf/mm2 max0.41W?max49.3571.sn?????故安全，強度合乎條件。4.2.4 疲勞強度安全強度校核[1]： Mpa=108kgf/mm2 kgf/mm250Cr108b??93s??kgf/mm21.()105.ab??在截面Ⅰ、Ⅱ處 ，所以只需校核Ⅱ、Ⅲ處：ⅠMⅡ處：r=0 30Dd??dr由 [1]得 ??2SS????因上輥轉(zhuǎn)矩 T=0，故： 1mK?????????應(yīng)力集中系數(shù) [1] 表面質(zhì)量系數(shù) 1.6???S.2~51.8??尺寸影響系數(shù) 彎曲平均應(yīng)力0???0m?MPa6ax.412.9525MW??黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計23??15021.59.6.8mS SK??????????????Ⅲ處： .6???kgf· mm72350941aPM??ⅢMPa6mx.3.2W????150.479.1.86mS SK????????????故：疲勞強度滿足條件。4.2.5 上輥在卸料時的校核根據(jù)上輥的受力情況，只需考慮彎曲強度即可，卸料時其受力如下圖 4.2： 板重： kg 2261 7.8105.nnDSSGb??????????????????????????上輥重： kg922 307.81()4v???.3總重： kg 16??圖 4.2 上輥卸料受力圖由受力圖 4.2 可知：MPa 5maxax34.0271.08MW?????max1825.604.73sn???故：卸料時彎曲強度滿足。4.3 下輥設(shè)計計算及校核4.3.1 下輥結(jié)構(gòu)及受力圖黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計24下輥受力如圖 4.3圖 4.3 下輥受力圖受力： kgf 主電機 kw54121.806.1cRPF???1P?齒輪嚙合效率： 聯(lián)軸器效率： 軸承效率：97.1?98.02?98.03?總傳動效率： m/min r/min85.23V67524n??轉(zhuǎn)矩： N·m kgf·mm41.50.179PTn???6.1?kgf·mm47126.02530IRMFkgf·mm7141.217R???????????4.3.2 下輥剛度校核：撓度 [5]： 23384cPLbfEIL???????????????I 為軸截面的慣性矩： mm444801.6906DI????kgf mm kgf/m mm51.280cP??20b?42. 27Lmm mm 334.85cLfEIL????????????????0.51.3cf???cf?故：安全。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計254.3.3 下輥彎曲強度校核：由受力圖知彎曲強度危險截面在Ⅱ、Ⅲ處 [5]：Ⅱ處： kgf·mm kgf·mmⅠM75.2190??621.0T??kgf·mm （ ）7()5.caa??? 1??kgf·mm kgf·mm7mxax33.8.4620cd???049?安全系數(shù)： max91sn?????Ⅲ處： 71.30M???7.210T???kgf·mm2.6ca?????kgf·mm 7max3.1.084cW???安全系數(shù) 故安全，故彎曲強度滿足。493.7611.08n??4.3.4 下輥疲勞強度校核初選Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ截面：Ⅰ、Ⅲ同類；Ⅳ、Ⅴ同類；Ⅱ、Ⅳ處： ；Ⅰ、Ⅳ處：0?T0?t顯然 ， 故僅校核Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ即可。S?ⅠS?疲勞強度校核公式 [1] kgf·mm ??2S?????15.2??Ⅱ截面： kgf·mm N·m0dr1D75.90M??6.10T???應(yīng)力集中系數(shù) [1] 表面質(zhì)量系數(shù).6K????S2~18?尺寸影響系數(shù) 彎曲平均應(yīng)力 MPa8??m??ax3.46MW?150.21.5.6384mS???????????應(yīng)力集中系數(shù) [1] 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù).73K??0.5??0.???黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計26彎曲平均應(yīng)力和應(yīng)力副 0.4132mTW???10.48????15.22570.108.mSK??????????????22.41.455SS????所以：截面Ⅱ處滿足疲勞強度要求。Ⅲ截面： kgf·mm kgf·mm0dr1D7.610M??Ⅲ 61.20T??應(yīng)力集中系數(shù) [1] 表面質(zhì)量系數(shù).6K???S2~58?尺寸影響系數(shù) 彎曲平均應(yīng)力 MPa8???m?ax3.MW?1062.6138mS?????????????應(yīng)力集中系數(shù) [1] 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù).73K?0.5?0.5???彎曲平均應(yīng)力和應(yīng)力副 .4132mTW???10.48???150.257.18.mSK????????? ???????223.613.645SS?? ?故滿足疲勞強度要求。Ⅳ截面：kgf·mm N·m64.3210M??61.20T??mm3357cWd??， .130r4.8610Dd應(yīng)力集中系數(shù) [1] 表面質(zhì)量系數(shù)2K????S.2~50.58??黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計27尺寸影響系數(shù) 彎曲平均應(yīng)力0.8???0m??MPa 65ax4.321.477MW???1021.878mSK??????????????應(yīng)力集中系數(shù) [1] 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù).730.5?0.5??彎曲平均應(yīng)力和應(yīng)力副 2.61mTW???10.48????150.5.69.7343.18.mSK????????????〉222.691.175.S?????S故:安全下輥滿足疲勞強度要求。kgf kgf·mm4126.0RF?6.0T??kgf·mm kgf·mm73IM?75219M?剛度條件滿足。 滿足彎曲強度要求。 kgf·mm.4n? .??4.4 本章小結(jié)由于沖壓機不是一次成型的，而且每次成型所需的功率都不一樣，所以我把它分為四次成型，結(jié)果 40%時所需功率最大，最后確定電動機的功率為 11kw。對沖壓機選擇的參數(shù)進行校核，結(jié)果上下輥的強度都合格。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計28第 5 章 沖壓機的設(shè)計計算5．1 傳動方案的分析和擬定本設(shè)計的沖壓機卷板時所需的大功率是由一個主電機通過沖壓機傳遞給個下輥來獲得的，為了避免兩下輥發(fā)生干涉，故沖壓機采用對稱式結(jié)構(gòu)。又因沖壓機轉(zhuǎn)速較高，而沖壓機輸也軸轉(zhuǎn)速較低，故總傳動比較大。考慮到經(jīng)濟性，故采用結(jié)構(gòu)簡單、展開式的沖壓機。傳動方案如圖 5.1：黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計29圖 5.1 沖壓機結(jié)構(gòu)圖5．2 沖壓機傳動裝置總的傳動比和各級傳動比的分配5.2.1 總的傳動比n0=7.074r/min ni=953r/min 095314.797.in?總5.2.2 傳動比的分配 Iii???Ⅲ總考慮潤滑條件，為使兩級大齒輪直徑相近，?。?～ (1.Ii?5)i?i?Ⅲ故： =6.2 =4.8 iⅠ i?I3479.26.8i??總Ⅲ5．3 傳動裝置各軸的參數(shù)計算5.3.1 各軸轉(zhuǎn)速r/min 953n?Ⅰr/min1.76.2i?ⅠⅠr/min 53.04.8ni??Ⅲr/min27iⅢⅣ Ⅲ5.3.2 各軸功率各軸輸入效率：η 1=0.97 聯(lián)軸器效率：η 2=0.99 軸承：η 3=0.98Ⅰ軸： PⅠ =P0P01=11×0.99＝10.89lwⅡ軸： PⅡ =PⅠ P12=10.89×0.98×0.97＝10.352kw黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計30Ⅲ軸： PⅢ =PⅡ P23=10.352×0.98×0.97＝9.841kwⅣ軸： PⅣ =PⅢ P34=9.841×0.98×0.97＝9.355kw5.3.3 各軸轉(zhuǎn)矩電動機軸： N·m001950.2395pTn???ⅠⅠ軸： N·m.8.ⅠⅠ ⅠⅡ軸： N·m10.35295064.170pTn???ⅡⅡ ⅡⅢ軸： N·m9.8.ⅢⅢ ⅢⅣ軸： N·m.35950126.8704pTn???ⅣⅣ Ⅳ將上述結(jié)果匯總于表 5.1 以備查用。5．4 齒輪傳動設(shè)計因合金結(jié)構(gòu)鋼比碳素調(diào)質(zhì)鋼具有較好塑性和韌性，即有較好的綜合機械性能，再綜合沖壓機的工作特性：低速、大功率、交變負荷，所以選擇較為適合的合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr。對于大型沖壓機，為了提高箱體的強度，選用箱體材料為鑄鐵或鑄鋼。5.4.1 第一級傳動設(shè)計1.齒輪參數(shù)選擇1）選用圓柱直齒傳動。2）材料熱處理：因此級傳遞功率校大，磨損嚴(yán)重，考慮磨損對齒輪強度的削弱，表 5.1 沖壓機參數(shù)表軸名 功率(kw) 轉(zhuǎn)矩 T(N·m ) 轉(zhuǎn)速 n(r/min) 傳動比 i 效率 η電動機軸 11 110.231 953 0.991Ⅰ軸 10.89 109.129 953 0.976.2Ⅱ軸 10.352 6432.170 153.7104.80.97