3679 小型氣動沖壓機設(shè)計
3679 小型氣動沖壓機設(shè)計,小型,氣動,沖壓機,設(shè)計
200 年 月 第 期- 94 -一種適用于馕餅加工的小型氣動沖壓機原理研究(姜自樂、李宜峰)(塔里木大學(xué)機械電氣化工程學(xué)院, 阿拉爾 843300)摘 要:針對馕餅的文化發(fā)展,馕餅被大多數(shù)人的喜愛,這樣需求量增大,使得生產(chǎn)加工成困難。設(shè)計開發(fā)了小型沖壓機。該機采用氣缸活塞桿直接有凸模相連機構(gòu)。該機一次完成沖壓成型作業(yè)。該沖壓機主要氣增壓機構(gòu)。一種新型的利用氣動技術(shù)、適合用于小型零件加工的沖壓機工作原理??刂七^程簡單 ,操作容易 ,可以根據(jù)實際需要選取壓強。關(guān)鍵詞:沖壓機; 氣動技術(shù); 氣缸。中圖分類號: 文獻標識碼:A 文章編號:0 引言隨著氣動和液壓技術(shù)的發(fā)展,以及氣動技術(shù)中的氣源比較容易獲取、環(huán)境干凈、氣動元件安裝方便、靈活等特點。而大部分沖壓設(shè)備以傳統(tǒng)的機械式?jīng)_床為主。機械式?jīng)_床一般具有外形尺寸較大、工作環(huán)境噪聲高、沖壓力不可隨時調(diào)整以及能源的利用率低等缺點。同時 ,為了提高沖床的能量利用率以及增大沖床的工作沖擊慣性 ,一般都配備有巨大的飛輪 ,但事實上 ,設(shè)備運行時單位重量的輸出力低。另外在加工小尺寸的液壓和氣動元件時 ,能源浪費嚴重 ,而且由于沖擊過程的不穩(wěn)定性 ,經(jīng)常造成嚴重的人身事故。因此研究和設(shè)計一種新型的沖壓機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械式。氣壓傳動是以壓縮空氣為介質(zhì),以壓縮空氣為動力,無噪音,無污染,環(huán)保。也不需要承擔(dān)介質(zhì)方面成本。所以我設(shè)計的以空氣為介質(zhì)進行傳動氣動沖壓機,它的設(shè)計輕巧,不占用空間,可任意放在工作臺上或流水線上;結(jié)構(gòu)簡單,性能穩(wěn)定,可根據(jù)產(chǎn)品的大小調(diào)整工作高度;改變模具;氣缸行程調(diào)整簡單,配有空氣節(jié)流閥,氣缸上、下行速度均可根據(jù)生產(chǎn)要求調(diào)節(jié)。1 設(shè)計原理及機構(gòu)1.1 設(shè)計原理由于氣動和液壓技術(shù)的發(fā)展,以及氣動技術(shù)中的氣源比較容易獲取、環(huán)境干凈、氣動元件安裝方便、靈活等特點 ,因此本文探討的沖壓機采用氣動沖壓。將所沖的毛坯放在凹模板上開動控制箱開關(guān)旋鈕電磁閥 3得電,使氣缸 5 接通氣源 1,氣缸活塞桿帶動凸模下行,節(jié)流閥 4 調(diào)節(jié)沖壓速度,凸模進入凹模沖壓凸模上的擋板碰到行程開關(guān)后換向電磁閥 3 得電,使得氣缸收回,沖壓完成。根據(jù)上述沖壓過程框圖 ,設(shè)計氣壓系統(tǒng)回路如圖 1.1-減壓閥 2-氣罐 3 電磁閥 4-溢流閥 5-氣缸6-形成開關(guān)其優(yōu)點是很明顯,設(shè)計輕巧,不占用空間,可任意放在工作臺上或流水線上;結(jié)構(gòu)簡單,性能穩(wěn)定,可根據(jù)產(chǎn)品的大小調(diào)整工作高度;改變模具;氣缸行程調(diào)整簡單,配有空氣節(jié)流閥,氣缸上、下行速度均可根據(jù)生產(chǎn)要求調(diào)節(jié)。1.2 總體設(shè)計小型氣動沖壓機結(jié)構(gòu)示意,如圖 2 所示。200 年 月 第 期- 95 -1-底座 2-手搖桿 3 升降箱 4-銷 5 夾緊螺栓 6-管接頭 7-緩沖氣缸 8-控制箱9-升降架 10 凸模 11-凹模 12 行程開關(guān) 13 齒條 14-蝸桿 15-軸套 16-蝸齒17-鍵 18-軸承 19-齒輪軸 21-擋板圖 2 小型氣動沖壓機結(jié)構(gòu)示意圖小型氣動沖壓機由機架、升降、模具、控制箱構(gòu)成機架包括可調(diào)緩沖氣缸、底座、工作臺。氣缸安裝在升降架上,并通過螺栓夾緊。凸模與氣缸的活塞桿通過螺紋連接,活塞帶動凸模工作。凹模放在底座上,通過螺栓連接。升降包括升降架、齒條、升降裝置(齒輪軸、蝸輪、蝸桿、高度,控制箱的氣動按鈕按下,機器開始工作,打開氣源,可調(diào)緩沖氣缸工作,活塞帶動凸??焖傧蛳逻\動到壓縮物體時,活塞減慢速度,將物體慢慢的壓縮成型,當碰到形成開關(guān)時,活塞收回沖壓過程可以分為如下幾個步驟 ,用框圖表示如圖4 所示。圖 4 氣缸設(shè)計選擇流程圖圖 3 沖壓過程流程圖2 沖壓機機構(gòu)設(shè)計氣缸正常的工作條件:介質(zhì)、環(huán)境溫度一般為,工作壓力一般為。安裝前,應(yīng)在倍工作壓力下進行試驗,不應(yīng)漏氣。負載在行程中有變化時,應(yīng)使用有足夠輸出力的氣缸,并要附加緩沖裝置。不使用滿行程,特別活塞桿伸出時,不要使活塞與缸蓋相碰擊。否則容易引起活塞和缸蓋等零件損壞。氣缸的設(shè)計與選擇的流程圖如下圖 4 氣缸設(shè)計選擇流程圖氣缸按供氣方向分,可分為單作用缸和雙作用缸。單作200 年 月 第 期- 96 -用缸只是往缸的一側(cè)輸入壓縮空氣,靠其它外力使活塞反向回程。雙作用缸則分別向缸的兩側(cè)輸入壓縮空氣,活塞的正反向運動均靠氣體壓力完成。由于單作用氣缸僅向單向運動,有外力使活塞反向運動,而雙作用單活塞氣缸在壓縮空氣的驅(qū)動下可以像兩個方向運動但兩個方向的輸出力不同,所以該方案采用雙作用單活塞缸。由設(shè)計任務(wù)可以知道,根據(jù)考查,正常青年人的臂力大約 50-70kg,而正常生產(chǎn)時兩手同時進行,在加工時可能由于其他原因影響,綜合考慮氣缸要驅(qū)動的負載大小 180Kg,考慮到氣缸未加載時實際所能輸出的力,受氣缸活塞和缸筒之間的摩擦、活塞桿與前氣缸之間的摩擦力的影響,并考慮到凸模的質(zhì)量。在研究氣缸性能和確定氣缸缸徑時,常用到負載率 :運動速度 v=3m/min=50mm/s,取 =0.60,所以實際液壓缸的負載大小為:F=F0/=2713.85N氣缸內(nèi)徑的確定表 1 氣缸缸徑的計算則:D= =83.15mm2PFF氣缸的輸出拉力 N;P 氣缸的工作壓力 Pa按照 GB/T2348-1993 標準進行圓整,取 D=100 mm6 蝸桿蝸輪的設(shè)計計算選擇蝸桿傳動類型、精度等級由于傳動的功率不大,速度也不高,故選用阿基米德圓柱蝸桿傳動,精度為:8C-GB10089-88。選擇蝸桿蝸輪材料考慮到蝸桿傳動功率不大,速度中等,故蝸桿用 45 號鋼表面淬火,硬度為 4555HRC,蝸輪邊緣采用鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1,金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬,僅齒圈用青銅制造,而齒芯用 45 鋼知道。按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準則,先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計,再校核齒根彎曲疲勞強度。傳動中心距:23)(HpeZKTa確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 估取效率 =0.8 ,由于蝸桿不經(jīng)常,靠人力轉(zhuǎn)動,根據(jù)機械傳動書冊得: ,P=18.65WmTinpPT2.8497105.9. 26262 確定載荷系數(shù) K因工作載荷較穩(wěn)定,故取載荷分布不均系數(shù) ;由表 6 使用系數(shù) 選取使用系數(shù) .由于轉(zhuǎn)速不高,沖擊不大,可取動載荷系數(shù) ;表 2 使用系數(shù) 工作類型 載荷性質(zhì) 均勻、無沖擊不均勻、小沖擊不均勻、大沖擊每小時啟動次數(shù)50啟動載荷 小 較大 大AK1 1.15 1.2則05.VA確定彈性影響系數(shù) 因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪與鋼蝸桿相配,故 2160aEMPZ確定接觸系數(shù) 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 和傳動中心距 的比值 ,從教材機械設(shè)計圖 11-5 中可查得 =2.9.確定許用接觸應(yīng)力 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1,金屬模鑄造,蝸桿螺旋齒面硬度45HRC,蝸輪的基本許用應(yīng)力 =268 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) LnjN260( 為蝸輪轉(zhuǎn)速 )mi52rn2,( 為工作壽命)4138.1Lnj 為蝸輪每轉(zhuǎn)一周每個輪齒嚙合的次數(shù) j=174105.560N項目 推力 拉力缸徑雙作用氣缸PD24Pd)(42200 年 月 第 期- 97 -所以壽命系數(shù)為7.015.87HNk則 = =0.7 =187.6H268aMP計算中心距=64.85mm32HpeZKTa取中心距 a=80mm,因 i=14.5, m=2mm, =35.5mm。這時 /a= 接觸疲勞系數(shù)為 1d4.085.mZ=2.8,因為 ZZ,因此以上計算結(jié)果可用。計算蝸輪和蝸桿的主要參數(shù)與幾何尺寸 蝸桿 軸向齒距 24.6Pa直徑系數(shù) 75.1q齒頂圓直徑 mhdaa .3921齒根圓直徑 ff 0)2(.分度圓導(dǎo)程角 8蝸桿軸向齒厚 14.3Sa 蝸輪蝸輪齒數(shù) =28,變位系數(shù) =-0.125蝸輪分度圓直徑 mzd56282蝸輪喉圓直徑 haa 21蝸輪齒根圓直徑 dff .532.5822 蝸輪咽喉母圓半徑marg 49621022校核齒根彎曲疲勞強度FFFYmdKTa2153.選取當量系數(shù) 9.2813cos32zV根據(jù)變位系數(shù) =-0.125, =29.99 2x2V齒形系數(shù)為 =2.87。 2aFY螺旋角系數(shù) = 97.014.301許用彎曲應(yīng)力 = FNFNK由鑄錫磷青銅制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力為=56Mpa。壽命系數(shù)為 86.015.87FNk=H/1.4.FNKaMP07.9.87268049.3F由此可見彎曲強度是可以滿足的。N當量摩擦角 , , 其值可根據(jù)滑2813vvfarctn動速度選取?;瑒铀俣扔嬎銥?0.166m/s os dv3.cs06co11又由于蝸輪是有鑄錫磷青銅制造的且硬度45HRC,根據(jù)自鎖條件,其蝸輪蝸桿傳動返程自鎖。3 結(jié)論1) 其優(yōu)點是可靠度高,氣源比較容易獲取、環(huán)境干凈、氣動元件安裝方便、靈活。2) 而且壽命較長。3) 結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,不容易壞。4) 成本低,適用性高。參考文獻1 許福玲、陳堯明主編.液壓與氣壓傳動M.北京:機械工業(yè)出版社,2007.52畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書M.青島海洋出版社.3 鄒慧君主編.機械原理M.北京.高等教育出版社,1999200 年 月 第 期- 98 -4機械設(shè)計手冊聯(lián)合編寫組.機械設(shè)計手冊(中冊)M.化學(xué)工業(yè)出版社,1982:763.5機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊(第 2 卷)M. 機械工業(yè)出版社,2004.8:11-13.6機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊(第 3 卷)M. 機械工業(yè)出版社,2004.8:22-143.807機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊(第 3 卷)M. 機械工業(yè)出版社,2004.8:22-157 An applicable Naan and processing of small pneumatic stamping machine principle researchJiang ZiLe Li Yifeng( Tarim University mechanical electrical engineering college, Xinjiang in843300.)Abstract: in view of the Xinjiang cultural development Naan, Naan is loved by most people, so the demand increases, make production and processing into difficulties. Design and development of the small punch machine. The machine adopts the piston rod of the cylinder is directly connected with the punch mechanism. The machine to complete the forming operation. The punching machine main gas supercharging mechanism. A novel use of pneumatic technology, suitable for small parts processing stamping machine principle of work. The control process is simple, easy to operate, can be based on actual need to select pressure.Key words: punching machine; pneumatic; cylinder.
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