機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)--薄壁零件沖床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　計(jì)算說明書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 薄壁零件沖床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué) 院 </p><p>　　設(shè) 計(jì) 者：

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　2012年6月6日</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)是針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)系列課程的要求，由原機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)綜合而成的一門設(shè)計(jì)

3、實(shí)踐性課程：是繼機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)課程后，理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，培養(yǎng)工科學(xué)生機(jī)械工程設(shè)計(jì)能力的課程。</p><p>　　此次著重對(duì)薄壁零件沖床機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，涉及到了沖床的尺寸，選材，熱處理方式，工作條件，應(yīng)力校核等多方面。對(duì)前面所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了回顧以及綜合的運(yùn)用，主要涉及到材料力學(xué)，機(jī)械原理，機(jī)械設(shè)計(jì)，工程材料等課程。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書</b>

4、</p><p>　　設(shè)計(jì)題目：薄壁零件沖床的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)背景：</b></p><p>　　工作原理： 薄壁零件沖床的組成框圖如圖1所示。</p><p>　　圖1 薄壁零件沖床的組成框圖</p><p>　　工作原理如圖2a所示。在沖制薄壁零件時(shí)，上模（沖頭）以較

5、大的速度接近坯料，然后以勻速進(jìn)行拉延成形工作，接著上模繼續(xù)下行將成品推出型腔，最后快速返回。上模退出下模后，送料機(jī)構(gòu)從側(cè)面將坯料送至待加工位置，完成一個(gè)工作循環(huán)。</p><p>　　圖2 薄壁零件沖制工作原理圖</p><p><b>　　設(shè)計(jì)條件與要求</b></p><p>　　動(dòng)力源為電動(dòng)機(jī)，上模做上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，其大致運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖2

6、b所示，要求有快速下沉、勻速工作進(jìn)給和快速返回的特征。上模工作段的長(zhǎng)度L=40~100mm,對(duì)應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角φ=60º~90º；上模行程長(zhǎng)度必須大于工作段長(zhǎng)度的兩倍以上，行程速比系數(shù)K≥1.5。</p><p>　　上模到達(dá)工作段之前，送料機(jī)構(gòu)已將坯料送至待加工位置（下模上方），如圖2a所示。送料距離L=60~250mm。</p><p>　　要求機(jī)構(gòu)具有良好的傳力特性，特

7、別是工作段的壓力角α應(yīng)盡可能小，一般取許用壓力角[α]=50º。</p><p>　　生產(chǎn)率為每分鐘70件。</p><p>　　按平均功率選用電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　需要5臺(tái)沖床。室內(nèi)工作，載荷有輕微沖擊，動(dòng)力源為三相交流電動(dòng)機(jī)。使用期限為10年，每年工作250天，每天工作16小時(shí)。每半年保養(yǎng)一次，每三年大修一次。</p><p

8、>　　生產(chǎn)狀況：中等規(guī)模機(jī)械廠，可加工7、8級(jí)精度的齒輪、蝸輪。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)參數(shù)：</b></p><p>　　沖床載荷5500N，上模工作段長(zhǎng)度L=90，工作段對(duì)應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)交φ=。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　機(jī)構(gòu)系統(tǒng)總體運(yùn)動(dòng)方案；

9、畫出系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，完成運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)論證報(bào)告。</p><p>　　成傳動(dòng)系統(tǒng)或執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，畫出傳動(dòng)系統(tǒng)或執(zhí)行系統(tǒng)的裝配圖。</p><p>　　設(shè)計(jì)主要零件，完成2張零件工作圖。</p><p><b>　　編寫設(shè)計(jì)說明書。</b></p><p><b>　　總體方案設(shè)計(jì)</b></

10、p><p><b>　　傳動(dòng)法案的擬定</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，該傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)分成原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分。</p><p><b>　　原動(dòng)機(jī)的選擇</b></p><p>　　按設(shè)計(jì)要求，動(dòng)力源為三相交流電動(dòng)機(jī)。</p><p><b>

11、;　　傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇</b></p><p>　　可選用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類型有：帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)。</p><p>　　帶傳動(dòng)平穩(wěn)性好，噪音小，有緩沖吸震及過載保護(hù)的能力，精度要求不高，制造、安裝、維護(hù)都比較方便，成本也較低，但是傳動(dòng)效率低，傳動(dòng)比不恒定，壽命短；鏈傳動(dòng)雖然傳動(dòng)效率高，但會(huì)引起一定的震動(dòng)，且緩沖吸震能力差；蝸輪蝸桿傳動(dòng)對(duì)然平穩(wěn)性好，但效率低，沒有

12、緩沖吸震和過載保護(hù)的能力，制造要求精度高；而齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)效率高，使用壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)比恒定，工作平穩(wěn)性好，完全符合設(shè)計(jì)要求，故選用齒輪傳動(dòng)。</p><p>　　總傳動(dòng)比13.857，不是很高，也無傳動(dòng)方向的變化，所以初步?jīng)Q定采用二級(jí)圓柱斜齒輪減速器，以實(shí)現(xiàn)在滿足傳動(dòng)比要求的同時(shí)擁有較高的效率和比較緊湊的結(jié)構(gòu)，同時(shí)封閉的結(jié)構(gòu)有利于在粉塵較大的工作環(huán)境下工作。</p><p><b>

13、　　簡(jiǎn)圖如下：</b></p><p><b>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇</b></p><p>　　工作機(jī)應(yīng)采用往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)?？蛇x擇的有：連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)是要將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)均可，凸輪機(jī)構(gòu)能夠較容易獲得理想的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而齒輪齒條機(jī)構(gòu)加工復(fù)雜、成本高，所以不采用。同時(shí)由于不考慮送料機(jī)

14、構(gòu)，同時(shí)考慮到凸輪尺寸以及運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)現(xiàn)的可行性，結(jié)合前輩的經(jīng)驗(yàn)和自己的思考，最終決定一種方案。</p><p><b>　　簡(jiǎn)圖如下：</b></p><p><b>　　改進(jìn)方案</b></p><p><b>　　傳統(tǒng)方案</b></p><p><b>　　方案

15、評(píng)價(jià)</b></p><p>　　傳統(tǒng)方案和改進(jìn)方案都滿足設(shè)計(jì)要求，但是和傳統(tǒng)方案相比，改進(jìn)方案中由于利用的杠桿原理，工件端傳遞力矩和運(yùn)動(dòng)規(guī)律更簡(jiǎn)單的通過兩平行杠桿傳遞到傳動(dòng)機(jī)構(gòu)端，同時(shí)壓力角更易計(jì)算，而且傳動(dòng)更平穩(wěn)。</p><p>　　綜上所述，最終決定使用改進(jìn)后的方案。</p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)的選擇</b><

16、/p><p><b>　　選擇電動(dòng)機(jī)類型</b></p><p>　　按工作要求，選用Y系列全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，電壓380V。</p><p><b>　　選擇電動(dòng)機(jī)容量</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)所需工作效率為=</p><p>　　沖壓載荷F=5500N

17、，上模工作段長(zhǎng)度L=90mm,上模工作段對(duì)應(yīng)的曲柄Φ=，n=70r/min</p><p>　　上模工作時(shí)間t=×=0,2024</p><p>　　工作機(jī)所需功率====2.46kw</p><p><b>　　傳動(dòng)裝置的總效率=</b></p><p><b>　　其中：聯(lián)軸器效率</b&g

18、t;</p><p><b>　　閉式齒輪傳動(dòng)效率</b></p><p>　　滾動(dòng)軸承效率（一對(duì)）</p><p><b>　　鏈傳動(dòng)效率</b></p><p><b>　　凸輪曲柄滑塊效率</b></p><p><b>　　計(jì)算得<

19、;/b></p><p>　　所需電動(dòng)機(jī)功率==5.59kw</p><p>　　因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率大于即可。</p><p>　　根據(jù)所查數(shù)據(jù)，選電動(dòng)機(jī)的額定功率為7.5kw</p><p><b>　　選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　工作轉(zhuǎn)速，通常，耳機(jī)圓柱齒輪減速器

20、減速比為8～40，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍（8～40）×70r/min=560～2800r/min。</p><p>　　進(jìn)行綜合考慮價(jià)格、重量、傳動(dòng)比等因素，選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min,選定電機(jī)型號(hào)為Y160M-6，額定功率,滿載轉(zhuǎn)速為970。</p><p>　　傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)</p><p><b>　　分配傳動(dòng)比</b&

21、gt;</p><p><b>　　總傳動(dòng)比</b></p><p>　　分配傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比</p><p>　　取兩級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比</p><p><b>　　則低速級(jí)得傳動(dòng)比</b></p><p><b>　　參數(shù)的計(jì)算</b>

22、</p><p><b>　　O軸（電動(dòng)機(jī)軸）</b></p><p>　　B、 Ⅰ軸（高速軸）</p><p>　　C、 Ⅱ軸（中速軸）</p><p><b>　　D、Ⅲ軸（低速軸）</b></p><p><b>　　傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)</b><

23、/p><p><b>　　斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　高速及齒輪設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2、傳送帶的設(shè)計(jì)</b></p><p><

24、b>　　3、軸的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　高速軸的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　中速軸的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　低速軸的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4、 軸承的設(shè)計(jì)和校核</p><p&g

25、t;<b>　　高速軸軸承</b></p><p>　　深溝球軸承6308一對(duì)</p><p><b>　　中速軸軸承</b></p><p>　　深溝球軸承6308一對(duì)</p><p><b>　　(3) 低速軸軸承</b></p><p>　　深溝球

26、軸承6311一對(duì)</p><p><b>　　5、鍵連接設(shè)計(jì)</b></p><p>　　減速器箱體及附件的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　減速器尺寸</b></p><p>　　減速器箱體結(jié)構(gòu)的尺寸</p><p><b>　　減速器的潤(rùn)滑</b>&

27、lt;/p><p><b>　?、冽X輪的潤(rùn)滑</b></p><p>　　閉式齒輪傳動(dòng)，根據(jù)齒輪的圓周速度大小選擇潤(rùn)滑方式。圓周速度時(shí)，常選擇將大齒輪浸入油池的浸油潤(rùn)滑。本減速箱中圓周速度最快的輸入級(jí)小齒輪，其圓周速度為2.53m/s，故采用浸油潤(rùn)滑。對(duì)于圓柱齒輪而言，齒輪浸入油池深度至少為1~2個(gè)齒高，但浸油深度不得大于分度圓半徑的1/3。為避免齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將沉積在油池底

28、部的污物攪起，造成齒面磨損，大齒輪齒頂距油池底面距離不小于30~50mm。根據(jù)以上要求，減速箱使用前須加注潤(rùn)滑油，使油面高度達(dá)到33~71mm。從而選擇全損耗系統(tǒng)用油(GB 443-1989)，牌號(hào)為L(zhǎng)-AN10。 </p><p><b>　?、跐L動(dòng)軸承的潤(rùn)滑</b></p><p>　　滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑劑可以是脂潤(rùn)滑、潤(rùn)滑油或固體潤(rùn)滑劑。選擇何種潤(rùn)滑方式可以根據(jù)速度

29、因數(shù)值來判斷。其中：為軸頸直徑，為工作轉(zhuǎn)速。</p><p>　　當(dāng)時(shí)宜用脂潤(rùn)滑；否則應(yīng)使用其他方式的潤(rùn)滑。</p><p>　　輸入級(jí)一對(duì)軸承值為： </p><p>　　中間級(jí)一對(duì)軸承值為： </p><p>　　輸出級(jí)一對(duì)軸承值為：</p><p>　　由于各軸承的值均小于，所以均選擇脂潤(rùn)滑。</p>

30、<p>　　采用脂潤(rùn)滑軸承的時(shí)候，為避免稀油稀釋油脂，需用擋油環(huán)將軸承與箱體內(nèi)部隔開，且軸承與箱體內(nèi)壁需保持一定的距離。在本箱體設(shè)計(jì)中滾動(dòng)軸承距箱體內(nèi)壁距離</p><p>　　因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的減速器為室內(nèi)工作，環(huán)境較為穩(wěn)定，故選用通用鋰基潤(rùn)滑脂（GB 7324-1987），它適用于寬溫度范圍內(nèi)各種機(jī)械設(shè)備的潤(rùn)滑，選用牌號(hào)為ZL-1的潤(rùn)滑脂。</p><p><b>　

31、　密封件的選擇</b></p><p>　　為防止箱體內(nèi)潤(rùn)滑劑外泄和外部雜質(zhì)進(jìn)入箱體內(nèi)部影響箱體工作，在構(gòu)成箱體的各零件間，如箱蓋與箱座間、及外伸軸的輸出、輸入軸與軸承蓋間，需設(shè)置不同形式的密封裝置。對(duì)于無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)合面，常用密封膠、耐油橡膠墊圈等；對(duì)于旋轉(zhuǎn)零件如外伸軸的密封，則需根據(jù)其不同的運(yùn)動(dòng)速度和密封要求考慮不同的密封件和結(jié)構(gòu)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中由于密封界面

32、的相對(duì)速度較小，故采用接觸式密封。輸入軸與軸承蓋間V <3m/s，輸出軸與軸承蓋間也為V <3m/s，故均采用半粗羊毛氈封油圈。</p><p><b>　　其他</b></p><p>　　1. 減速器裝配前，必須按圖紙檢驗(yàn)各個(gè)部分零件，然后需用煤油清洗，滾動(dòng)軸承用汽油清洗，內(nèi)壁涂刷抗機(jī)油浸蝕的涂料兩次，箱體內(nèi)不允許有任何雜物。</p>&

33、lt;p>　　2. 在裝配過程中軸承裝配要保證裝配游隙。</p><p>　　軸向游隙的調(diào)整，可用增減調(diào)整墊片和使用調(diào)隙螺柱等方法實(shí)現(xiàn)。調(diào)整時(shí)可先壓緊軸承，使軸向游隙為零，然后調(diào)整軸承蓋的軸向位置（或調(diào)節(jié)螺柱），同時(shí)加墊合適的墊片（或擰緊調(diào)節(jié)螺栓上的螺母），使軸承處于設(shè)計(jì)游隙范圍。</p><p>　　3. 軸承部位油脂的填入量要小于其所在軸承腔空間的2/3。</p>

34、<p>　　4. 減速器的潤(rùn)滑劑在跑合后要立即更換，其次應(yīng)該定期檢查，半年更換一次。潤(rùn)滑軸承的潤(rùn)滑脂應(yīng)定期添加。由于輸出級(jí)軸承B（箱體外側(cè)）壽命不到10年，需要在3年大修周期中更換。</p><p>　　5.在機(jī)蓋機(jī)體間，裝配時(shí)涂密封膠或水玻璃，其他密封件應(yīng)選用耐油材料。</p><p>　　對(duì)箱蓋與底座結(jié)合面禁用墊片，必要時(shí)可涂酒精漆片或水玻璃。箱蓋與底座裝配好后，在擰緊螺栓前

35、應(yīng)用0.05mm塞尺檢查其密封性。在運(yùn)轉(zhuǎn)中不許結(jié)合面處有漏油滲油現(xiàn)象。</p><p>　　6. 傳動(dòng)間隙和接觸狀況檢驗(yàn)</p><p>　　為保證傳動(dòng)精度，各級(jí)齒輪安裝后，傳動(dòng)側(cè)隙和齒面接觸斑點(diǎn)要滿足相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。傳動(dòng)側(cè)隙可用塞尺或?qū)U絲放入相互嚙合的兩齒面間，然后測(cè)量塞尺或鉛絲變形后厚度的方法檢查。接觸斑點(diǎn)是在輪齒工作表面著色，將其轉(zhuǎn)動(dòng)若干周后，觀察分析著色接觸區(qū)的位置、接觸面大小來

36、檢驗(yàn)接觸狀況。</p><p>　　當(dāng)傳動(dòng)側(cè)隙或接觸斑點(diǎn)不符合要求時(shí)，應(yīng)對(duì)齒面進(jìn)行刮研，跑合或調(diào)整傳動(dòng)件的嚙合位置。</p><p>　　7. 減速器裝配完畢后要進(jìn)行空載試驗(yàn)和整機(jī)性能試驗(yàn)</p><p>　　空載實(shí)驗(yàn)：在額定轉(zhuǎn)速下正反轉(zhuǎn)各1～2小時(shí)，要求運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、聲響均勻、各聯(lián)接件密封處不得有漏油現(xiàn)象。</p><p>　　負(fù)載實(shí)驗(yàn)：在額定

37、轉(zhuǎn)速及額定載荷下，實(shí)驗(yàn)至油溫不再升高為止常，油池溫升不得超過，軸溫升不得超過。</p><p>　　8. 搬動(dòng)減速器須用底座上的吊鉤起吊。箱蓋上的吊環(huán)僅可用于起吊箱蓋。</p><p>　　9. 機(jī)器出廠前，箱體外表面要涂防護(hù)漆，外伸軸應(yīng)涂脂后包裝。運(yùn)輸外包裝后，要注明放置要求，如勿倒置、防水、防潮等。需做現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期或短期貯藏時(shí)，應(yīng)對(duì)放置環(huán)境提出要求。</p><p>