沖床自動送料機構(gòu)設(shè)計（180mm）
摘要：在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動化領(lǐng)域里，材料的搬運、機床送料、整體裝
配等實現(xiàn)自動化是非常必要的。然而送料是一想重復(fù)且十分繁重的工作，為了消除累積誤差、提高生產(chǎn)效率，減輕體力勞動，保證生產(chǎn)安全，所以采用自動送料機構(gòu)是行之有效的方法。
本文首先介紹了機構(gòu)的選擇，接著講述了自動送料機構(gòu)原理與分析過程，零部件的設(shè)計與選擇過程等。最后通過校核、修改等步驟后，表明本設(shè)計中的雙棍軸齒輪送料機構(gòu)設(shè)計適合設(shè)備的生產(chǎn)與需要，并能夠?qū)崿F(xiàn)間歇送料與機械化與自動化，從而大大地提高了生產(chǎn)效率。
關(guān)鍵詞：沖壓；間歇送料；自動化
I
Design of automatic feeding mechanism for punch(180mm)
Abstract:In the field of modern industrial production automation, the to automation of material handling, machine feeding and assembly is necessary , and feeding is think of a repetitive and very hard . In order to eliminate the cumulative error , improve the production efficiency, reduce the physical labor and ensure the safety of production, the method of automatic feeding mechanism is adopteed.
The principle and analysis process of automatic feeding mechanism, the design and selection process of parts are introduced in this paper. Finally through check, modify, and other steps, which indicates that the design of the roller type gear conveying mechanism design is suitable for the production and equipment needs, and can realize the mechanization and automation, thus greatly improve the production efficiency.
Keywords: Punching ,intermittent feed, automation
目錄
III
摘要 I
ABSTRACT II
1 緒論 1
1.1 沖壓在機械制造中的地位及特點 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
2 沖床自動送料機構(gòu)總體方案設(shè)計 4
3 自動送料機構(gòu)的設(shè)計 6
3.1 送料機構(gòu)的概述 6
3.1.1 送料機構(gòu)的原理 6
3.1.2 輥軸送料機構(gòu)的送料時間及其調(diào)整方法 6
3.1.3 本節(jié)小結(jié) 7
3.2 輥子的設(shè)計 7
3.2.1 輥子的尺寸設(shè)計 7
3.2.2 壓緊裝置 8
3.2.3 抬輥裝置 9
3.2.4 離合器的設(shè)計 9
3.2.5 驅(qū)動機構(gòu) 10
3.2.6 本節(jié)小結(jié) 11
3.3 其它零件 11
3.4 軸的設(shè)計及校核 11
3.4.1 下輥軸的設(shè)計 12
3.4.2 大齒輪軸的設(shè)計與校核 15
3.4.3 本節(jié)小結(jié) 18
3.5 軸承的計算和校核 18
3.6 齒輪的設(shè)計及校核 20
3.6.1 初步設(shè)計 20
3.6.2 齒輪的校核計算 20
3.6.3 本節(jié)小結(jié) 24
3.7 鍵的設(shè)計和校核 24
3.7.1 平鍵 1 的設(shè)計和校核 24
3.7.2 平鍵 2 的設(shè)計和校核 25
3.7.3 平鍵 3 的設(shè)計和校核 25
3.7.4 本節(jié)小結(jié) 26
4 潤滑與密封 27
4.1 潤滑 27
4.2 密封 27
參考文獻 28
致謝 30
附錄 A 英文文獻 31
1 緒論
沖床或稱沖壓機,是一種普遍使用的金屬機械冷加工設(shè)備，沖壓工藝由于比傳統(tǒng)機械加工來說有節(jié)約材料和能源，效率高，對操作者技術(shù)要求不高及通過各種模具應(yīng)用可以做出機械加工所無法達到的產(chǎn)品這些優(yōu)點，因而它的用途越來越廣泛。隨著機械行業(yè)向著先進制造技術(shù)方向的發(fā)展，計算機技術(shù)在機械設(shè)計與制造中的得到了廣泛的運用，對于我而言，將學(xué)習(xí)到機械產(chǎn)品設(shè)計與制造方面的基礎(chǔ)知識與計算機輔助設(shè)計與制造技術(shù)相結(jié)合，聯(lián)系實際的機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計，既可以強化機械設(shè)計意識，培養(yǎng)我的機械運動方案與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新能力。
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動化領(lǐng)域里，材料的搬運、機床送料、整體裝配等實現(xiàn)自動化是非常必要的。然而送料是一想重復(fù)且十分繁重的工作，為了消除累積誤差、提高生產(chǎn)效率，減輕體力勞動，保證生產(chǎn)安全，所以采用自動送料機構(gòu)是行之有效的方法。沖壓是金屬塑性變形成形加工的基本方法之一，它主要用于加工板料零件，沖壓既能夠制造尺寸很小的儀表零件，又能夠制造大型零件；既能夠制造一般尺寸公差等級和形狀的零件，又能夠制造精密和復(fù)雜形狀的零件。沖壓具有生產(chǎn)效率高、加工成本低、材料利用率高操作簡單、便于實現(xiàn)機械化與自動化等一系列優(yōu)點，因此在汽車，機械、家用電器、點擊、儀表、航空航天、兵器等生產(chǎn)和發(fā)展具有十分重要的意義。而自動送料沖床又具有高效率等特點，所以說自動送料沖床在今后的生產(chǎn)中具有很大的發(fā)展空間。
1.1 沖壓在機械制造中的地位及特點
沖壓既能夠制造尺寸很小的儀表零件，又能夠制造諸如汽車大梁、壓力容器封頭一類的大型零件；既能夠制造一般尺寸公差等級和形狀的零件，又能夠制造精密（公差在微米級）和復(fù)雜形狀的零件。占全世界鋼產(chǎn) 60%～70%以上的板材、管材及其他型材，其中大部分經(jīng)過沖壓制成成品。沖壓在汽車、機械、家用電器、電機、儀表、航空航天、兵器等制造中，具有十分重要的地位。
沖壓件重量輕、厚度薄、剛度好。它的尺寸公差是由模具保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需再經(jīng)機械切削即可使用。冷沖壓件的金屬組織與力學(xué)性能優(yōu)于原始坯料，表面光滑美觀。冷沖壓件的公差等級和表面狀態(tài)優(yōu)于熱沖壓件。大批量的中、小型零件沖壓生產(chǎn)一般是采用復(fù)合?；蚨喙の坏倪B續(xù)模。以現(xiàn)代高速多工位壓力機為中心，配置帶料開卷、矯正、成品收集、輸送以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程序控制，可組成生產(chǎn)率極高的全自動沖壓生產(chǎn)線。采用新
7
型模具材料和各種表面處理技術(shù)，改進模具結(jié)構(gòu)，可得到高精度、高壽命的沖壓模具，從而提高沖壓件的質(zhì)量和降低沖壓件的制造成本。
沖壓生產(chǎn)的工藝和設(shè)備正在不斷發(fā)展，除傳統(tǒng)的使用壓力機和鋼制模具制造沖壓件外，液壓成形以及旋壓成形、超塑成形、爆炸成形、電水成形、電磁成形等各種特種沖壓成形工藝亦迅速發(fā)展，把沖壓的技術(shù)水平提高到了一個新的高度。特種沖壓成形工藝尤其適合多品種的批量（甚至是數(shù)十件）零件的生產(chǎn)。對于普通沖壓工藝，可采用簡易模具、低熔點合金模具、成組模具和沖壓柔性制造系統(tǒng)等，組織多品種的中小批量零件的沖壓加工。
總之，沖壓模具有生產(chǎn)率高、加工成本低、材料利用率高、操作簡單、便于實現(xiàn)機械化與自動化等一系列優(yōu)點。采用沖壓與焊接、膠接等復(fù)合工藝，使零件結(jié)構(gòu)更趨合理，加工更為方便，可以用較簡單的工藝制造出更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件。
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，國內(nèi)、國際市場競爭日益激烈，產(chǎn)品更新更為迅速， 尤其是隨著機械行業(yè)的發(fā)展，沖壓制件類型、工藝、外形越來越復(fù)雜，精度要求越來越高，傳統(tǒng)的沖床已經(jīng)不能滿足要求，以及制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料， 正逐步被高強鋼板、涂覆鍍層鋼板、塑料夾層鋼板和其他復(fù)合材料或高分子材料替代。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，加強研究各種新材料的沖壓成形性能，不斷發(fā)展和改善沖壓成形技術(shù)。在模具設(shè)計與制造中，開發(fā)并運用 CAD/CAM 系統(tǒng)，發(fā)展高新制造技術(shù)和模具、裝置等，以適應(yīng)沖床產(chǎn)品的更新?lián)Q代和各種生產(chǎn)批量的要求。推廣應(yīng)用數(shù)控沖壓等設(shè)備，進行機械化與自動化的流水線沖壓生產(chǎn)。要想提高生產(chǎn)效率，就必須提高生產(chǎn)的自動化程度，自動送料機構(gòu)就是為了實現(xiàn)生產(chǎn)中送料工序自動化而設(shè)計的一種專用機構(gòu)。自動送料機構(gòu)可將沖壓料或沖壓件經(jīng)過定向機構(gòu)，實現(xiàn)定向排列，然后順序地送到機床或工作地點。這在自動化成批大量生產(chǎn)中顯然是實用的，不但可以把操作人員從重復(fù)而繁重的勞動中解脫出來， 而且對保證安全生產(chǎn)也是一種行之有效的方法。這使我國的機械制造業(yè)得到了質(zhì)的提升。
目前，我國汽車制造業(yè)飛速發(fā)展，而對這一形勢，我國的板材加工工藝及相應(yīng)的沖壓設(shè)備都有了長足的進步，有重型機械壓力機機器覆蓋件生產(chǎn)線、大型多工位壓力機、數(shù)控板沖、剪拆機床及柔性加工生產(chǎn)線、無模多點成形壓力機、高速壓力機等國外沖壓機床開始采用伺服電機進行控制。中國沖壓機床行業(yè)進過技術(shù)引進、合作生產(chǎn)及合資等多種方式的運作，快速地提升了我國沖壓機床設(shè)備整體水平。近年設(shè)計制造的許多產(chǎn)品，其技術(shù)性能指標(biāo)已經(jīng)接近或達到世界先進水
平，但由于大家都在進步，所以國內(nèi)成品與國外名牌產(chǎn)品的差距并無明顯縮短。因此，我國沖壓設(shè)備行業(yè)和企業(yè)須以戰(zhàn)略的思路和有效的措施應(yīng)對當(dāng)前的機遇和挑戰(zhàn)。
自動送料機構(gòu)就是為實現(xiàn)生產(chǎn)中送料工序自動化而設(shè)計的一種專用機構(gòu)。自動送料機 可將沖壓料或沖壓件經(jīng)過定向機構(gòu)，實現(xiàn)定向排列，然后順序地送到機床或工作地點。這在自動化成批大量的生產(chǎn)中顯然是實用的，不但可把操作人員從重復(fù)而繁重的勞動中解脫出來，而且對保證安全生產(chǎn)也是一種行之有效的方法。目前，國內(nèi)擁有大量的沖壓機床，如果能把它們改造成半自動或自動機床， 將會充分發(fā)揮機床的潛在力量，這是一個具有重大意義的事情，而在機床上安裝自動送料機構(gòu)，這將大大提高沖壓的生產(chǎn)效率，實現(xiàn)沖壓的完全自動化。
2 沖床自動送料機構(gòu)總體方案設(shè)計
為了完成對沖壓機床的自動送料過程，本次采用機械送料機構(gòu)，目前國內(nèi)外有多種方式能達到自動送料，下面主要講述了如何運用機械裝置完成自動送料。
沖床自動送料機構(gòu)主要分為了送料裝置、壓緊裝置與傳動件裝置兩類。本設(shè)計屬于機械送料裝置。由于本次所給的材料比較薄，只要能平穩(wěn)順利的完成送料， 到達預(yù)期的送料精度，根據(jù)其結(jié)構(gòu)的難易程度與成本的高低，雙棍軸送料機構(gòu)成為了我們首選的機構(gòu)。
圖 2.1 單邊輥軸送料裝置結(jié)構(gòu)簡圖
Sn --- 為板料送進距離
n --- 為壓機頻次
B --- 為板料厚度
H 為沖壓滑塊行程
[α]-- 為許用壓力角
Fb 為板料送進阻力
Fr 為沖壓板料時的阻力
δ 為速度不均勻系數(shù)
e=0 取 R1=Rb
底面至沖床工作臺面距離為 20~50mm
板料送進運動原理：大齒輪帶動小齒輪運動，同時上輥軸被壓緊，所以被上
下輥軸壓住的板料就被帶動向前行進。
曲柄滑塊運動原理：曲柄可運動循環(huán) 360 度，同時帶動著滑塊上下運動。當(dāng)滑塊運動到最低點時，切掉板料，同時板料送進運動停止。當(dāng)滑塊完成切料，又向上運動時，板料運動也開始運動。板料送進運動和曲柄滑塊上下運動是同時做循壞運動，就順利完成了自動送料。
表 1.1 單邊輥軸自動送料裝置題目的原始數(shù)據(jù)
方案
Sn
/mm
n
/次/分
B
/mm
H
/mm
Fb
/N
Fr
/N
[a]
/度
δ
Rb
/mm
R2
/mm
R
/mm
L
/mm
x
/mm
y
/mm
1
180
120
3
80
590
2900
25
0.04
60
120
180
1300
370
1250
送料間距的大小按下式計算：
s = pd1 a=π ′ 240 ′ 90° = 180mm
360 360
當(dāng)送料間距 S 確定時，一般可以調(diào)節(jié)主動輥直徑 d1 和轉(zhuǎn)角α，使送料間距達到要求。
輥軸的直徑和送料時圓周速度和 S 轉(zhuǎn)角α密不可分，主動輥的直徑計算方式
為
D = 360S
1 pa
從動輥的作用相對小一些，自然結(jié)構(gòu)上的設(shè)計也比較簡單，為保證兩滾軸能同時運轉(zhuǎn)，所以要求他們的齒數(shù)與直徑成比例。
d1 = Z1 d2 Z2
在送料時需要先將材料放在送料裝置上，所以要將上輥抬起，所以需要我們設(shè)計一個抬輥的裝置，有兩種作用。一種是在開始裝料時需要將上棍子抬起，使兩輥之間有一定的間隙，以便材料能順利通過。另外一種抬輥的作用是在當(dāng)每次把材料送進去之后，在沖壓工作之前，讓材料不受任何約束。第一次采用手動抬棍，需要在上輥裝一個手柄，以便于手動抬棍 ；第二次抬輥動作需要我們設(shè)計杠桿式抬輥裝置，利用螺桿來推動杠桿完成抬輥動作。
3 自動送料機構(gòu)的設(shè)計
3.1 送料機構(gòu)的概述
3.1.1 送料機構(gòu)的原理
圖 3.1 機構(gòu)送料與運動循環(huán)圖
從圖 3.1 可知，沖床自動送料是由板料送進與滑塊上下行進同時進行的。板料送進運動原理：大齒輪帶動小齒輪運動，同時上輥軸被壓緊，所以被上
下輥軸壓住的板料就被帶動向前行進。
曲柄運動原理：曲柄連接著兩個運動，一個是曲柄滑塊運動，一個是曲柄搖桿運功。這兩個運動是同時進行的，并且曲柄搖桿連接著板料送進運動。
1. 曲柄滑塊運動原理：曲柄是繞固定點旋轉(zhuǎn)，并且?guī)又瑝K上下運動。由于曲柄不停循環(huán) 360 度作運動，則滑塊也上下做周期性的運動。
2. 曲柄搖桿運動原理：曲柄運動帶動著大齒輪運動，而大齒輪與小齒輪嚙合， 也就是順著帶動小齒輪向前轉(zhuǎn)動。由于小齒輪（下輥軸）與上輥軸合力壓住了板料，板料同時也被帶動著向前運動，著也就是板料送進運動。可知此時曲柄也不停循環(huán) 360 度作運動，則齒輪運動也是周期性的運動。
板料送進運動和曲柄滑塊上下運動是同時做循壞運動，就順利完成了自動送料。
3.1.2 輥軸送料機構(gòu)的送料時間及其調(diào)整方法
滑塊的起點是滑塊的最高點。當(dāng)滑塊下降到開始時，沖壓的角度是沖壓的開
始角度，而在沖壓結(jié)束時的角度是沖壓結(jié)束角。然后滑塊繼續(xù)下降到最低點，然后完成滑塊的上行動作。
通過調(diào)整送料的轉(zhuǎn)角找出曲柄轉(zhuǎn)動時,板料不動與板料送進時他們之間產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角。為了確保材料被沖壓，板料應(yīng)處于不可移動的位置。為了保證板料進給速度較低，有必要盡可能多地制造金屬板的進給時間。
由上面可知送料送進和滑塊上下是同時進行的。滑塊在最低點時，停止送料， 其余滑塊運動在除最低點時，曲柄轉(zhuǎn)角大概在 270 度到 90 度之間，板料都在送料。
設(shè)定好送料距離，可以通過改變偏心的圓周位置來達到精確送料。用這個方法實際就是通過改變送料的快慢，以與滑塊的上下運動匹配，保證送料的順利完成。
3.1.3 本節(jié)小結(jié)
主要敘述了送料機構(gòu)的工作原理、工作過程，采用雙輥軸送料機構(gòu)以及送料時的簡圖說明，完成沖壓時候的工序，當(dāng)沖壓過程進行完畢后，沖頭回升到一定高度，沖頭與工作面將材料脫離時才能繼續(xù)送料，輥軸送料機構(gòu)的送料時間應(yīng)盡可能的使板料送進時間大于板料不動的時間。
3.2 輥子的設(shè)計
3.2.1 輥子的尺寸設(shè)計
輥子是本次設(shè)計的送料機構(gòu)的主要工作零件之一。在送料過程中，輥子會直接與材料表面產(chǎn)生摩擦從而到達送料，所以就要求輥子表面應(yīng)具有較好的耐磨性和幾何尺寸及精度要求。
求輥軸轉(zhuǎn)角
a = Sn ′180 = 180 ′180 = 173°
?
R
p′ Rb p′ 60
搖桿擺角
a = a R1 = 173 60
= 86°
R
2
A R 120
本設(shè)計主動輥為下輥
d1 =
360° s
π a
= 360° ′180
π ′ 86°
= 240mm
9
S--送料進距（mm）
a- -下輥轉(zhuǎn)角（ °），即搖桿擺角，一般從動輥直徑 d 2可設(shè)計的稍小些。
a< 100 °。
從推薦的中心距系列中
暫選a = 230mm,
\ d = (a - d1 ) ′ 2 = (230 - 240 ) ′ 2 = 220 mm
2
\ i = d 2
d1
2
= n1 n2
= Z 2
Z1
= 220
240
2
= 0.917
n1 - -下輥轉(zhuǎn)速（r / min）； n2 - -上輥轉(zhuǎn)速（r / min）； Z1 - -下輥傳動齒輪齒數(shù)； Z2 - -上輥傳動齒輪齒數(shù)。
輥子長度一般取L = B + (10 ~ 20) = 130.4 + 20 = 150.4mm,圓整后取L = 150mm。
3.2.2 壓緊裝置
送料能否進行主要是大齒輪帶動棍軸運轉(zhuǎn)，而在棍子與材料之間沒有進行固定，要使棍子能帶動材料的運送，就必須讓上下輥壓緊材料，才能保證順利運送材料，因此就要設(shè)計一個壓緊的裝置，使送料達到要求的精度。利用彈簧的壓緊力來使上輥與平面達到要求的壓緊程度，結(jié)構(gòu)簡圖如下圖：
圖3.2 板簧式壓緊裝置原理圖
自動送料裝置中上棍子的壓緊裝置是在上輥加一對彈簧使上輥與工作面壓 緊，而且彈簧的壓緊程度可以根據(jù)我們所需要來平衡，從而達到精確送料的目的。
3.2.3 抬輥裝置
在送料過程中需要抬輥裝置來放松輥子，畢竟板料不是一直都在沖床上，一直處于被送進的狀態(tài)。與壓緊裝置一樣，作用的對象都是上下輥，不過主要是針對上輥。抬輥裝置是讓上輥向上移動一點高度，使其與下輥不在將板料壓緊，使胚料處于自由的狀態(tài)，可以送進或者調(diào)整。
本次設(shè)計機構(gòu)送料過程中需要兩次抬輥：一次是在胚料裝進沖床時，需要上輥抬起，將其送入上下輥的間隙；第二次時將要切料時，而此時以將胚料送到了指定位置，這時需要抬輥，以調(diào)整胚料的位置，更好的切料。
抬輥裝置有撞桿式、氣動式等。
為了更便捷和更有效，本次設(shè)計在第一次抬輥動作中沒有選擇以上幾種，而是選擇手動。所以在抬輥中裝上一個手柄，使它與撞桿式抬輥裝置連在一起，利用杠桿原理實現(xiàn)，就巧妙和簡便的達到了抬輥要求。
圖3.3 抬輥裝置原理圖
3.2.4 離合器的設(shè)計
根據(jù)實際情況，本次設(shè)計使用的是滾柱式內(nèi)星輪無撥爪單向超越離合器。滾柱式內(nèi)星輪無撥爪單向超越離合器常用于驅(qū)動輥軸送料機構(gòu)的輥軸，，根據(jù)間歇機構(gòu)那可知超越離合器使送料機構(gòu)的輥軸產(chǎn)生間歇轉(zhuǎn)動，以達到按一定規(guī)律自動送料的目的。
一般，它允許的壓力機滑塊行程數(shù)小于 250 次/min，送料速度小于 45m/min。。本設(shè)計選用的壓力機滑塊行程數(shù)為 170 次/min,送料速度 v=120× 0.240=28.8m/min，滿足要求。
由文獻[6],選用 D=100mm 的超越離合器，滾柱數(shù) Z=3，許用轉(zhuǎn)矩 T=70N.m
允許總結(jié)合次數(shù)為5×106，允許最高接合次數(shù)為80 次/min，極限轉(zhuǎn)速為1000r/min，
接合式的最大空轉(zhuǎn)角度為 1°。
圖 3.4 離合器結(jié)構(gòu)圖
3.2.5 驅(qū)動機構(gòu)
沖床自動送料機構(gòu)是利用曲軸作為其驅(qū)動源件，它的動力源機構(gòu)是用曲柄搖桿帶動其運轉(zhuǎn)的。這個機構(gòu)主要的零部件有曲柄滑塊、連桿、曲柄搖桿。
根據(jù)壓力機尺寸，暫取曲柄搖桿機構(gòu)尺寸如下：
19
機架中心距
曲柄半徑 r= LO1A
P = L = =
O O
1 2
= 1303mm
2l2 - 2 cosaA (l2 - p2 sin2 aA )(l2 - R2 sin2 aA )
r2 = l2
1
= (P2 + R2 + l2 ) - ?2 2 2
O A
sin2 aA
2
2 ′13002 - 2 cos 86 (13002 - 13032 sin2 86)(13002 - 1802 sin2 86)
= (13032 + 1802 + 13002 ) - ?2 2 2
sin2 86
2
= 6408
r ? 80mm
曲柄滑塊機構(gòu)中的曲柄半徑 r1：
1 O A
H
r = l ' =
1 2
= 80 = 40mm 2
根據(jù)許用壓力角[α]調(diào)節(jié)連桿長 Lab，取 Lab=540mm,然后通過驗算得出：
lab
= lA'C
3 H / 2 =
sin[a]
40
sin 25
= 96.64
西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）
3.2.6 本節(jié)小結(jié)
通過原始數(shù)據(jù)計算出輥子的直徑 240mm，輥軸轉(zhuǎn)角為 173°，搖桿擺角 86°，選取輥子長度為 150mm，驅(qū)動機構(gòu)中的機架中心距 p 為 1303mm，曲柄半徑 80mm以及連桿長度為 540mm，還講述了在沖壓送料中抬輥裝置以及壓緊裝置、D 為100mm 的超越離合器。
3.3 其它零件
軸承、緊固零件等其他零件，均按手冊選取標(biāo)準(zhǔn)件，詳見裝配圖。本設(shè)計的送料機構(gòu)中設(shè)計了一個托物架，以便支撐毛胚材料。
需要說明的是，因為本設(shè)計所選用的壓力計滑塊行程次數(shù)為 170 次/min，為中速沖壓，所以不采用制動裝置。但是在高速送料的情況下，由于輥子、材料、傳動系統(tǒng)的慣性，會使材料在送料行程終點處的定位精度受到很大影響，故應(yīng)在輥軸端部裝設(shè)制動器。制動器的結(jié)構(gòu)形式以閘瓦式應(yīng)用較為普遍，其結(jié)構(gòu)簡單， 容易加工裝配。缺點是長期處于制動狀態(tài)，摩擦損失較大。常用的摩擦材料有石棉或鑄鐵。其他的制動器有帶式和氣動式。
另外，本送料機構(gòu)上還加了一個拖物架，起支撐材料的作用，便于輥軸自動送料，其結(jié)構(gòu)如下圖
圖3.5托物架圖
3.4 軸的設(shè)計及校核
在本次送料機構(gòu)中，需要設(shè)計 3 根主要的軸，上、下棍軸與大齒輪上的軸， 而下棍軸是最重要的軸，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零件較多，所以要對下棍軸進行詳細的分析與計算。另外的兩根軸作用相對較小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也相對簡單明了，他們只起到讓送料過程順利的作用，所以只對下棍軸做精確的校核。其計算過程如下：
在這次設(shè)計中，題目并沒有對軸做出任何要求，因此我們就按一般的軸來進
行計算，通常選用 45 鋼作為調(diào)質(zhì)鋼，sb = 650MPa,ss
= 360MPa 。
3.4.1 下輥軸的設(shè)計
下輥軸的初步計算過程如下：
首先得設(shè)計下輥軸的整體結(jié)構(gòu)，如下圖：
圖 3.6 軸的結(jié)構(gòu)圖
下輥軸上的受力圖
圖 3.7 軸的受力圖
軸上的轉(zhuǎn)矩由上面計算可知
T1 = Fb ′ r = 510 ′ 60 = 30600N × mm
F = 2T1 = 2 ′ 30600
F = 278N
d
1
t 220 t
F = Ft tanan r cosb
= 278 ′ tan 20o
cos60o
Fr = 202N
Fr1
= 278 ′ 208 + 224 ′180
266
Fr1
= 369N
畫出其彎矩圖如下
Fr 2
= 278 ′ 58 + 224 ′ 258
266
Fr 2
= 186N
在水平面上的彎矩圖和計算過程：
Ft1 F
圖 3.8 水平彎矩圖
= 155 ′ 208 + 1200 ′180
266
= 155 ′ 58 + 1200 ′158
Ft1 F
= 933N
= 746N
t 2 266 t 2
在垂直面上的彎矩圖：
圖 3.9 垂直彎矩圖
再將水平面與垂直面的彎矩合成如下：
圖3.10合成彎矩圖
其許用應(yīng)力值 由文獻[3]中 15-4 查得：
[s0b ] = 102.5MPa
再計算出應(yīng)力校正系數(shù)
[s-1b ] = 60MPa
a= [s-1b ] = 60
a= 0.59
轉(zhuǎn)矩圖
[s0b ] 102.5
其當(dāng)量轉(zhuǎn)矩為：
aT = 0.59 ′ 70000
aT = 41300N × mm
aT1 = 0.59 ′ 33200,如圖
再對軸的直徑進行校核；
aT1 = 21712N × mm
軸的直徑
d1 = 28 < 40mm
d1 =
= = 28mm
d2 =
= = 21mm
d2 = 21 < 28mm
經(jīng)過詳細的計算下棍軸沒有超過其所能承受的載荷達到了初步要求。
3.4.2 大齒輪軸的設(shè)計與校核
選取的大齒輪軸的材料為 45 剛,調(diào)質(zhì)處理取 A0 = 105 ，于是得大齒輪軸的最小軸徑為
dmin
= A0
= 105′ 3
4.83
100.71
= 38.149mm
圖 3.11 大齒輪軸示意圖
大齒輪軸的計算步驟如下：
圖 3.12 大齒輪受力圖
首先計算出大齒輪軸受的力
如圖 3-14，齒輪的受力圖，首先要知道轉(zhuǎn)矩
則可求出大齒輪軸的圓周力為 =550N
再能算出大齒輪軸的徑向力為 =256.47N
根據(jù)圖 3-13，可由此算出大齒輪軸的支撐反力分別為
=439.82N
根據(jù)圖 3-14，可由此算出大齒輪軸的水平面反力為
=337.18N
根據(jù)上面的計算，可首先畫出大齒輪軸的彎矩圖如下
圖 3.13 大齒輪軸的彎矩圖
根據(jù)上面的計算，受力分析可得大齒輪軸的水平面受力圖如下
圖 3.14 大齒輪軸的水平面受力圖
則根據(jù)圖 3-15，可算出大齒輪軸的垂直面反力分別為
=809.57N
=946.9N
根據(jù)上面的計算，受力分析可得大齒輪軸的垂直面受力圖如下
圖3.15大齒輪軸的垂直面受力圖
再綜上可畫出大齒輪軸的彎矩圖如下
圖3.16大齒輪軸的彎矩圖
根據(jù)文獻[6]中表 16.3 可選得大齒輪軸的許用應(yīng)力分別為
;
則可算出大齒輪軸的應(yīng)力校正系數(shù)為 =0.64
根據(jù)上面的計算，可首先畫出大齒輪軸的轉(zhuǎn)矩圖如下
圖3.17大齒輪軸的轉(zhuǎn)矩圖
根據(jù)圖 3-19，則大齒輪軸的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩分別為
aT = 0.64′ 70000 = 44894N.mm ；
aT1 = 0.64′ 66000 = 42240N.mm
再根據(jù)上面所有的計算，再得出大齒輪軸的彎矩圖如下
圖3.18大齒輪軸的彎矩圖
大齒輪軸的軸徑 1 為 =17.71mm<40mm
根據(jù)計算可知軸徑 1 滿足要求。
大齒輪軸的軸徑 2 為 =18.07mm<26mm
根據(jù)計算可知軸徑 2 也滿足要求。
綜上，大齒輪軸的所有校核都符合要求，則大齒輪軸合格，可用于本次設(shè)計的自動送料機構(gòu)。
3.4.3 本節(jié)小結(jié)
通過計算得出上輥軸直徑為 d1= 28mm，d2 =21mm；大齒輪軸直徑d1=17.71mm，d2=18.07mm；經(jīng)過詳細的校核都符合課題要求。
3.5 軸承的計算和校核
沖床自動送料裝置中一共使用了四個軸承，其中只有下輥軸的軸承受的軸承應(yīng)力比較大，所以對其他軸承不做校核，下棍軸軸承計算過程如下：
下棍軸軸承選用 6232 型深溝球軸承，其軸承數(shù)據(jù)如下：
軸承型
號
d（mm）
D(mm)
Cr（N）
C0r （N）
6232
160
290
11200
6420
對其進行校核它的徑向載荷
F1r = =
= 844N
由前面計算能得到下棍軸的轉(zhuǎn)速n1 = 45r / min
下棍軸在軸向上的沒有受到任何力，所以F1R = 0N
由文獻[6]中表 16-5 得到 e=0.16
F1R
F1r
= 0 ，0
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