軸瓦沖裁自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)及模具設(shè)計(jì)

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CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 題目 軸瓦沖裁自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)及模具設(shè)計(jì) 二級(jí)學(xué)院 直屬學(xué)部 專業(yè) 班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師姓名 職稱 評閱教師姓名 職稱 2015 年 11 月 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 這份畢業(yè)設(shè)計(jì)是軸瓦沖裁自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)及模具設(shè)計(jì) 主要涉及到?jīng)_孔落料復(fù)合模 的設(shè)計(jì) 模具的生產(chǎn)主要是大批量的生產(chǎn) 而且模具可以保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度和 產(chǎn)品質(zhì)量 模具的設(shè)計(jì)與制造主要考慮到模具的設(shè)計(jì)能否滿足工件的工藝性設(shè)計(jì) 能 否加工出合格的零件 以及后來的維修和存放是否合理等 在本次設(shè)計(jì)的軸瓦中 不 僅要考慮要使做出的零件能滿足工作要求 還要保證它的使用壽命 其次設(shè)計(jì)中還要 考慮到它的實(shí)際工作環(huán)境和必須完成的設(shè)計(jì)任務(wù) 以及很多關(guān)于設(shè)計(jì)模具的知識(shí) 包 括它的使用場合 選擇合適的模具及送料方式等 從這里可以知道模具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)很 復(fù)雜的工作 所以設(shè)計(jì)要不斷的改進(jìn)直到符合要求 關(guān)鍵詞 軸瓦 模具 復(fù)合模 軸瓦沖裁自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)及模具設(shè)計(jì) 目 錄 1 前言 1 1 1 背景 1 1 2 冷沖模成形特點(diǎn) 1 1 3 發(fā)展趨勢 1 1 4 本文主要研究內(nèi)容 2 2 工藝方案的選擇 3 2 1 零件的工藝性分析 3 2 2 模具的結(jié)構(gòu)形式 3 2 2 1 沖裁力的計(jì)算 4 2 2 2 卸料力 推件力和頂件力的計(jì)算 4 3 沖壓模具設(shè)計(jì) 6 3 1 排樣 6 3 2 模具壓力中心的確定 6 3 3 壓力機(jī)的選擇 7 3 4 模具主要零部件的設(shè)計(jì) 7 3 4 1 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 3 4 2 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 3 5 沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 10 3 5 1 模架的選擇 10 3 5 2 擋料銷 12 3 5 3 卸料裝置 13 3 5 4 推件裝置 13 3 5 5 導(dǎo)向零件設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 13 3 5 6 模柄的選用 14 3 5 7 凸模固定板與墊板 14 3 5 8 沖壓模具結(jié)構(gòu)圖 16 4 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì) 17 5 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19 5 1 輥軸送料機(jī)構(gòu)的原理 機(jī)構(gòu)及工作過程 19 5 2 結(jié)構(gòu)特性 20 5 2 1 輥?zhàn)?20 5 2 2 壓緊裝置 21 5 2 3 抬輥裝置 22 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 24 6 1 送料進(jìn)距調(diào)節(jié)裝置分析 24 6 2 送料精度的分析 24 6 3 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 25 6 4 齒輪的設(shè)計(jì)及校核 25 6 5 軸的設(shè)計(jì)及校核 29 6 6 軸承的設(shè)計(jì)和校核 32 6 7 鍵的設(shè)計(jì)和校核 32 7 潤滑與密封 35 7 1 潤滑 35 7 2 密封 35 結(jié) 論 36 致 謝 37 參考文獻(xiàn) 38 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 前言 隨著現(xiàn)代化大工業(yè)的飛速發(fā)展 加上用模具加工成型產(chǎn)品具有生產(chǎn)效率高 產(chǎn)品 質(zhì)量穩(wěn)定 互換性好 材料利用率高 操作簡單 安全性好 工人勞動(dòng)強(qiáng)度低 適用 范圍大 產(chǎn)品成本低等諸多優(yōu)點(diǎn) 在電子 儀器 航空 汽車 摩托車 船舶制造 文化用品 醫(yī)療器械 日常生活用品及各種產(chǎn)品包裝等生產(chǎn)行業(yè)中 均得到了非常廣 泛的應(yīng)用 1 很多產(chǎn)品中 有很多組成零件是用模具或經(jīng)過模具制作出來的 其比例有 的竟達(dá)到百分之八十以上 所以 模具已成為制造業(yè)不可缺少的重要組成部分 1 1 背景 目前 我國在沖壓工藝上與許多國家存在很大的差距 沖壓的機(jī)械化和自動(dòng)化程 度較低 美國 680 條沖壓線中有 70 為多工位壓力機(jī) 日本國內(nèi) 250 條生產(chǎn)線有 32 為多工位壓力機(jī) 1 而這種代表當(dāng)今國際水平的大型多工位壓力機(jī)在我國的應(yīng)用卻為數(shù) 不多 要改變當(dāng)前大部分還是手工上下料的落后局面 結(jié)合具體情況 采取新工藝 提高機(jī)械化 自動(dòng)化程度 爭取加大投資力度 加速?zèng)_壓生產(chǎn)線的技術(shù)改造 使盡早 達(dá)到當(dāng)今國際水平 同時(shí)改造國內(nèi)舊設(shè)備 使其發(fā)揮新的生產(chǎn)能力 自動(dòng)送料裝置的 驅(qū)動(dòng)或者這些裝置與壓力機(jī)的聯(lián)系 必須依靠一些常用機(jī)構(gòu) 由于這些機(jī)構(gòu)的有機(jī)配 合和協(xié)調(diào)動(dòng)作 使各部分按預(yù)期的規(guī)律運(yùn)動(dòng) 從而完成加工工藝 送料與卸料 輥式送料裝置是各種送料裝置中使用最廣泛的一種 既可以用于卷料 又可以用 于條料 按輥軸安裝的型式 輥式送料有立輥和臥輥之分 臥輥又有單邊和雙邊兩種 單邊輥軸一般是立式的 少數(shù)也用拉式 雙邊臥輥是一推一拉的 雙邊輥式送料比立 輥和單邊臥輥送料通用性強(qiáng) 能應(yīng)用于很薄的條料 保證材料全部被利用 2 適當(dāng)大出 料輥的直徑 使出料輥的線速度比進(jìn)料輥大 2 3 就能使兩對輥軸之間的條料具有 一定的張力 避免條料撓曲 保證送料順利進(jìn)行 提高沖壓精度 1 2 冷沖模成形特點(diǎn) 沖壓模具在冷沖工中 是將材料 金屬或非金屬 加工成零件 或半成品 的一 種特殊工藝裝備 稱為冷沖壓模具 俗稱冷沖模 沖壓是在室溫下 把金屬或非金 屬板料放在模具內(nèi) 通過壓力機(jī)和模具對板料施加壓力 使板料發(fā)生分離或者變形 從而獲得所需零件的一種壓力加工方法 3 沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備 是技術(shù)密集型產(chǎn)品 沖壓件的質(zhì)量 生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等 與模具設(shè)計(jì)和制造有直接關(guān)系 模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平 的高低 是衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一 在很大程度上決定著產(chǎn) 品的質(zhì)量 效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力 1 3 發(fā)展趨勢 制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料 正逐步被各種復(fù)合材料或高分子材料替代 在模具設(shè)計(jì)與制造中 開發(fā)并應(yīng)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)沖壓產(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(jìn)行機(jī)械化與自動(dòng)化的流水線沖壓生產(chǎn) 某些傳統(tǒng)的沖壓加工方法將被液壓成形 旋壓成形 爆炸成形等新穎的技術(shù)所取 代 產(chǎn)品的沖壓加工趨于更合理 更經(jīng)濟(jì) 軸瓦沖裁自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)及模具設(shè)計(jì) 2 沖模的核心部分是工作零件 即凸模和凹模 其形狀和尺寸是由沖壓工序的性質(zhì) 決定的 沖裁沖孔落料模的凸 凹模之間間隙很校 并做成鋒利的刃口 以便形成強(qiáng) 大的剪切力進(jìn)行剪切 使坯件與板料分離 4 在現(xiàn)代化的機(jī)加工過程中 消耗于送料的時(shí)間損失是組成零件單件加工時(shí)間的一 部分 它屬于輔助時(shí)間 要想提高生產(chǎn)率 減少生產(chǎn)中的輔助時(shí)間將是非常重要的一 個(gè)環(huán)節(jié) 而要想減少輔助時(shí)間 就必須提高生產(chǎn)的自動(dòng)化程度 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)就是為 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)中送料工序自動(dòng)化而設(shè)計(jì)的一種專用機(jī)構(gòu) 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)可將沖壓料或沖壓件經(jīng)過定向機(jī)構(gòu) 實(shí)現(xiàn)定向排列 然后順序地送 到機(jī)床或工作地點(diǎn) 這在自動(dòng)化成批大量的生產(chǎn)中顯然是實(shí)用的 不但可把操作人員 從重復(fù)而繁重的勞動(dòng)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(jī)床 如果能把它們改造成半自動(dòng)或自動(dòng)機(jī)床 將會(huì)充分發(fā) 揮機(jī)床的潛在力量 這是一個(gè)具有重大意義的事情 而在機(jī)床上安裝自動(dòng)送料機(jī)構(gòu) 這將大大提高沖壓的生產(chǎn)效率 實(shí)現(xiàn)沖壓的完全自動(dòng)化 1 4 本文主要研究內(nèi)容 通過對軸瓦的結(jié)構(gòu)進(jìn)行工藝分析 結(jié)合已修 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 課程的知識(shí) 為其制訂出一套沖壓工藝方案 并設(shè)計(jì)其中一道工序的沖壓模具及送料機(jī)構(gòu) 主要技術(shù)要求 1 沖壓工藝應(yīng)基本合理 能完成零件加工并保證其技術(shù)要求 2 模具及送料機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)應(yīng)合理 能完成本工序的沖壓過程并保證本工序的技術(shù)要 求 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 2 工藝方案的選擇 2 1 零件的工藝性分析 本設(shè)計(jì)是關(guān)于軸瓦沖裁自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)及模具設(shè)計(jì) 材料是 Q215 號(hào)鋼 板厚是 1 3 如圖 1 所示 沖壓工藝設(shè)計(jì)的基本要求為 1 材料利用率要高 即原始材料消耗要盡可能少 2 考慮工廠的具體生產(chǎn)條件 制定出的工藝方案要技術(shù)上方便可行 經(jīng)濟(jì)上合理 3 工序組合方式和工序排列順序要符合沖壓變形規(guī)律 能保證沖制合格的工件 4 工序數(shù)量盡可能少 生產(chǎn)效率盡可能高 5 制定的工藝規(guī)程 要方便工廠 車間的生產(chǎn)組織與管理 良好的沖壓工藝能保證材料消耗少 工序次數(shù)少 模具結(jié)構(gòu)簡單 操作方便 產(chǎn) 品質(zhì)量穩(wěn)定等 從某種意義上講 沖壓工藝的質(zhì)量就決定了模具的質(zhì)量 因此 制定 出合理的沖壓工藝方案是至關(guān)重要的 由零件圖可以知到 零件的形狀簡單 便于實(shí) 現(xiàn)少廢料排樣 在各直線或曲線的連接處 都采用了圓角過渡 零件的精度和斷面粗 糙度等都符合沖裁工藝的要求 零件尺寸公差沒有特殊要求 按 IT10 取 利用普通的 沖裁形式可以達(dá)到圖樣要求 由于該零件外形簡單 形狀規(guī)則 適于沖裁加工 圖 2 1 零件簡圖 2 2 模具的結(jié)構(gòu)形式 冷沖模的結(jié)構(gòu)形式多種多樣 如果按工序的組合分類 可分為單工序模 級(jí)進(jìn)模 復(fù)合模等 5 各種沖模的構(gòu)成大體相同 主要由工作零件 定位零件 卸料與推料零件 導(dǎo)向零件 聯(lián)接與固定零件等組成 軸瓦沖裁自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)及模具設(shè)計(jì) 4 由于本制件結(jié)構(gòu)簡單 精度要求不高 經(jīng)分析由落料 沖孔 彎曲三道工序組成 如果使用單工序模則會(huì)使制造周期增長 不利于提高生產(chǎn)率 經(jīng)分析可知 該制件也 不適合級(jí)進(jìn)模 故采用在壓力機(jī)一次行程內(nèi) 完成落料 沖孔等數(shù)道工序的復(fù)合模 復(fù)合模具由以下特點(diǎn) 1 沖件精度高 不受送料誤差的影響 內(nèi)外形相對位置一致性好 2 沖件表面較為平整 3 適宜沖薄料 4 條料定位精度高 模具輪廓尺寸小 5 沖模面積較小 由件尺寸可知 凸凹模壁厚大于最小壁厚 為便于操作 所以模具結(jié)構(gòu)采用彈性 卸料和定位釘定位方式 2 2 1 沖裁力的計(jì)算 1 沖裁力 N 可按下式計(jì)算 F 1 3F0 1 3Lt Lt b 1 式中 F 最大可能沖裁力 稱沖裁力 b 材料抗拉強(qiáng)度 Mpa L 沖裁件周長 mm 材料抗剪強(qiáng)度 Mpa 查表材料抗拉強(qiáng)度取值范圍為 333 到 412 MPa 厚度 t 1 3 周長 L 126 本制件中 F Lt b 126 1 3 400 65200 N 2 彎曲力 F 可按下式計(jì)算 由于彎曲力受材料性能 零件形狀 彎曲半徑 凹模支點(diǎn)間距離 彎曲方式及模 具結(jié)構(gòu)等多種因素的影響 用理論公式來計(jì)算不但計(jì)算復(fù)雜 而且也不一定正確 因 此在生產(chǎn)中經(jīng)常采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 作為工藝和模具設(shè)計(jì)以及選擇設(shè)備的依據(jù) 彎曲力計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式 對于 U 型彎曲件 2 trKBFbZ 27 0 式中 自由彎曲力 N B 彎曲件的寬度 mm 材料抗拉強(qiáng)度 Mpa b t 彎曲件的厚度 mm r 彎曲件的圓角半徑 mm K 安全系數(shù) 一般取 K 1 3 本制件中 24600 N trBFbZ 27 0 2 2 2 卸料力 推件力和頂件力的計(jì)算 1 卸料力 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 F 卸 K 卸 F 3 式中 F 卸 卸料力 N K 卸 卸料系數(shù) F 沖裁力 N 查表 2 10 取 K 卸 0 045 所以 F 卸 0 045 65200 2934 N 2 頂件力 F 頂 K 頂 F 4 式中 F 頂 頂件力 N K 頂 頂件系數(shù) N F 沖裁力 N 查表 2 10 取 K 頂 0 050 所以 F 頂 0 050 65200 3260 N 3 推件力 F 推 K 推 F 5 式中 F 推 推件力 N K 推 推件系數(shù) N F 沖裁力 N 查表 2 10 得 K 推 0 06 所以 F 推 0 06 65200 3912 N 4 彎曲頂件力 6 zd 式中 頂件力 N d 自由彎曲力 N Z K 系數(shù) 可查表 2 1 所以 7079 N dF 表 2 1 系數(shù)關(guān)系表 用途 簡單 復(fù)雜 頂件 0 1 0 2 0 2 0 4 壓料 0 3 0 5 0 5 0 8 資料來源 中國模具設(shè)計(jì)大典 2003 年 1 月第一版 第 174 頁 落料沖孔總的沖壓力為 F 總 F F 卸 F 頂 F 推 76 46 KN 彎曲總壓力為 NDZ 367902462 1 軸瓦沖裁自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)及模具設(shè)計(jì) 6 3 沖壓模具設(shè)計(jì) 3 1 排樣 排樣設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容 1 選擇排樣方法 有廢料排樣法 少廢料排樣法 無廢料排樣法 2 計(jì)算條料寬度及送料步距 3 畫出排樣圖 如下 圖 3 1 排樣圖 4 計(jì)算材料的利用率 查 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 表 2 8 確定搭邊值 兩工件間的搭邊 2 mm1a 工件邊緣的搭邊 a 3 mm 送進(jìn)步距 H 68mm 條料寬度 B D 2a 1 112 92mm 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率是 7 0 BSnA 92 1536 8 63 2 板料規(guī)格擬選用 1 3mm 900mm 1800mm Q215 號(hào)鋼 若用橫裁 裁板條數(shù) n1 A b 1800 113 15 余 6mm 每條個(gè)數(shù) n2 B a 1 h 900 2 68 16 余 17mm 每板總個(gè)數(shù) n 總 n1 n2 15 16 240 個(gè) 材料利用率 8 0 2 SR 總 18956 34 56 2 所以選用第一種排樣方式利用率高 3 2 模具壓力中心的確定 模具的壓力中心 就是沖裁力合力的作用點(diǎn) 為了使模具內(nèi)容能夠正常而又平衡 的工作 特別是對于大而復(fù)雜的沖件 多凸模沖孔以及連續(xù)沖裁時(shí) 必須使壓力中心 通過壓力機(jī)滑塊的中心線 對于帶有模柄的沖裁模 壓力中心需通過模柄的軸心線 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 否則 在沖裁過程中 會(huì)產(chǎn)生偏心載荷 形成彎距 使得模具歪斜 加快壓力機(jī)滑塊 與導(dǎo)軌之間以及模具導(dǎo)向裝置的磨損 刃口迅速變鈍 6 在實(shí)際生產(chǎn)過程中 可能出現(xiàn) 由于沖裁件的形狀特殊 從模具結(jié)構(gòu)方面考慮 不宜使壓力中心與模柄中心線相重合 此時(shí)應(yīng)注意使壓力中心偏離 不超過所選壓力機(jī)模柄孔投影面積的范圍 如圖 圖 3 2 坐標(biāo)圖 由于本制件在 X 軸方向上對稱 所以其 Y 軸坐標(biāo)在工件中間兩個(gè)圓圓心的連線上 在 Y 軸方向上 Y1 1 5 Y2 8 Y3 4 Y4 14 5 Y5 26 5 Y7 44 Y8 Y9 47 Y10 47 12 在 y 方向上左右對稱 所以 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9 Y10 10 23 962 所以壓力中心的位置為 X0 0 Y0 23 962 3 3 壓力機(jī)的選擇 沖壓模具壓力機(jī)的選擇 由于復(fù)合模的特點(diǎn) 為防止設(shè)備超載 可按公稱壓力 的原則選壓力機(jī) 7 由于模具中有打料桿 故選擇帶有打料桿的壓總壓 FF8 1 6 力機(jī) 根據(jù)以上數(shù)據(jù) 查 沖壓模具設(shè)計(jì)手冊 628 137 946 781 6 選定壓力機(jī)為 壓力機(jī)型號(hào) J23 16B 公稱壓力 KN 160 滑塊固定行程 mm 70 滑塊調(diào)節(jié)行程 mm 70 8 最大封閉高度 mm 220 最大閉合高度 活動(dòng)臺(tái)位置 最低 最高 mm 300 160 封閉高度調(diào)節(jié)量 mm 60 3 4 模具主要零部件的設(shè)計(jì) 凸凹模刃口尺寸計(jì)算原則 1 落料時(shí) 落料件的外徑尺寸等于凹模的內(nèi)徑尺寸 沖孔時(shí) 沖孔件的內(nèi)徑等于凸 模的外徑尺寸 所以落料時(shí)應(yīng)以凹模為設(shè)計(jì)尺寸 然后按間隙值確定凸模尺寸 沖孔模 應(yīng)以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 然后按間隙值確定尺寸 軸瓦沖裁自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)及模具設(shè)計(jì) 8 2 凸 凹模應(yīng)考慮磨損規(guī)律 凸模刃口尺寸磨損使沖孔尺寸減小 凹模刃口尺寸磨 損使落料尺寸增大 故設(shè)計(jì)落料模時(shí) 制造模具時(shí)凹模刃口尺寸應(yīng)趨向于工件的最小極限 尺寸 設(shè)計(jì)沖孔模時(shí) 其刃口基本尺寸應(yīng)趨向于工件的最大極限尺寸 3 凸 凹模之間應(yīng)保證合理的間隙值 由于間隙在模具磨損后增大 所以在設(shè)計(jì)凸 凹模時(shí)均取最小合理間隙 Zmin 一般沖模精度較工件精度高 2 3 級(jí) 若零件沒有標(biāo)準(zhǔn)公 差 則對于非圓件按 GB 非配合尺寸的 IT14 級(jí)處理 圓形件一般按 IT10 級(jí)處理 制造模具時(shí)常用兩種方法來保證合理的間隙 1 是分別加工法 分別規(guī)定凸模和凹模的尺寸和公差 分別進(jìn)行制造用凸模和凹 模的尺寸和公差來保證間隙要求 2 是單配加工法 用凸模和凹模相互單配的方法來保證合理的間隙 加工后 凸 模和凹模必須對號(hào)入座 不能互換 3 4 1 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 沖裁間隙的確定 普通沖裁件 其經(jīng)濟(jì)精度為 IT12 IT14 取 IT13 沖孔比落 料高一個(gè)等級(jí) 確定沖裁間隙主要有理論法和經(jīng)驗(yàn)公式法 理論法 根據(jù)所給數(shù)據(jù) 材料 Q235 厚度 t 1 3 查 冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 表 2 1 落料 沖孔模刃口始用間隙得 13 0min Z8ax 經(jīng)驗(yàn)公式法 經(jīng)驗(yàn)公式 C mt 9 式中 C 合理沖裁間隙 mm m 系數(shù) 與板厚及材料有關(guān) t 板料厚度 查表得 m 12 5 所以 C mt 12 5 1 2 0 15 mm 沖孔凹模應(yīng)以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 然后按間隙值確定其尺寸 2 沖孔凸模刃口尺寸計(jì)算 模具刃口尺寸及其公差的計(jì)算與加工方法有關(guān) 基 本上可以分為兩類 一種是分開加工 一種是配合加工 本模具零件采用配合加工的方法 配合加工 就是用凸模與凹模相互單配的方法來保證合理間隙 加工后 凸模與凹模必須對號(hào)入座 不能互換 一般情況下 落料件以凹模為基 準(zhǔn) 沖孔件以凸模為基準(zhǔn) 作為基準(zhǔn)的模具零件圖紙上標(biāo)注尺寸及公差 在相配合的非基準(zhǔn)的模具零件圖紙 上標(biāo)注相同的基本尺寸 但不標(biāo)注公差 在技術(shù)要求中要說明非基準(zhǔn)的模具零件要按 作為基準(zhǔn)的模具零件的實(shí)際尺寸配做 保證間隙在 Zmin Z max 范圍內(nèi) 3 承壓應(yīng)力校核 沖裁時(shí) 凸模承受的壓應(yīng)力 p 必須小于凸模材料強(qiáng)度允許 的壓應(yīng)力 p 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 p p 10 FA 對于圓形凸模 由上式可得 d4t 即 dmin t p 式中 p 凸模承受的壓應(yīng)力 Mp F 沖裁力 A 凸模最小截面積 p 凸模材料的許用壓應(yīng)力 Mp d 凸模最小直徑 mm t 毛坯厚度 mm 毛坯材料的抗剪強(qiáng)度 Mp 對于本凸模帶入數(shù)值得 dmin 4 5mm 11 4t p d 7 8 7 5 6 4 5 本制件滿足應(yīng)力校核的條件 3 4 2 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸模厚度 從強(qiáng)度考慮 壁厚受最小值限制 凸凹模的最小壁厚受模具結(jié)構(gòu)的影響 由于本模具結(jié)構(gòu)采用倒裝式 內(nèi)孔會(huì)積存廢料 所以最小壁厚要大些 倒裝式復(fù)合模的凸 凹模最小壁厚 對于黑金屬和硬材料約為壁厚的 1 5 倍 但不小于 0 7mm 如圖 由以上數(shù)據(jù)可知 本凸凹模符合要求 圖 3 3 凸凹模 表 3 1 刃口尺寸計(jì)算 落料凹 沖裁間隙 磨損系 計(jì)算公 制 計(jì)算結(jié)果 軸瓦沖裁自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)及模具設(shè)計(jì) 10 模 基本尺 寸 數(shù) 式 造公差 D max 0 107 92087 4 Dd 107 90 相應(yīng)凸模尺0875 寸按凹模尺寸配作 保證雙面間隙在 0 132 0 180 D max 0 16 43 4 Dd 15 99 05 相應(yīng)凸模尺寸 按凹模尺寸配作 保證雙面間隙在 0 132 0 180 D max 0 21 52 4 Dd 20 9870625 相應(yīng)凸模尺寸 按凹模尺寸配作 保證雙面間隙在 0 132 0 180 D max 0 R6 25 Zmin 0 13 2 Zmax 0 18 0 Zmax Zmin 0 180 0 132 0 048 制件精 度為 IT14 級(jí) 故 x 0 5 Dd D max x 4 0 4 Dd 5 99 05 相應(yīng)凸模尺寸 按凹模尺寸配作 保證雙面間隙在 0 132 0 180 3 5 沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 3 5 1 模架的選擇 模架是由上 下模座 模柄及導(dǎo)向裝置 導(dǎo)柱和導(dǎo)套 組成 一般模架均已例如標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)模具時(shí) 應(yīng)加一正確選用 對模架的基本求要有足 夠的強(qiáng)度與剛度 要有足夠的精度 上 下模之間的導(dǎo)向要精確 根據(jù)本模具的特點(diǎn) 以及壓力機(jī)的最大閉合高和閉合高的調(diào)節(jié)量 根據(jù)落料凹模的外形尺寸及橡膠尺寸 參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 可選擇 I 級(jí)精度后側(cè)導(dǎo)柱模架 如圖 3 4 如圖 3 5 表 3 2 沖孔凸模刃口尺寸計(jì)算 沖孔凸 模 基本尺 沖裁間隙 磨損系 數(shù) 計(jì)算公 式 制 造公差 計(jì)算結(jié)果 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 寸 d min 0A 7 8 9 4 相應(yīng)凸模尺寸 按凹模尺寸配作 保證雙面間隙在 0 132 0 180 d min 0A 7 5 9 4 相應(yīng)凸模尺寸 按凹模尺寸配作 保證雙面間隙在 0 132 0 180 d min 0A 6 48 Zmin 0 13 2 Zmax 0 18 0 Zmax Zmin 0 180 0 132 0 048 制件精 度為 IT14 級(jí) 故 x 0 5 Dd D max x 4 0 4 相應(yīng)凸模尺寸 按凹模尺寸配作 保證雙面間隙在 0 132 0 180 孔邊距孔心距基本尺寸 L 130A 43 Bj Bm in x 04 Lp 12 99028 L 2 20 Zmin 0 132 Zmax 0 180 Zmax Zmin 0 180 0 132 0 048 制件精 度為 IT14 級(jí) 故 x 0 5 Ld Lm in 0 5 4 Ld 30 0 0 3 圖 3 4 上模架 軸瓦沖裁自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)及模具設(shè)計(jì) 12 圖 3 5 下模架 所選后側(cè)導(dǎo)柱模架為 903 2851 190 6 12560 TGBImm 上模座 HT30035 下模座 HT3004 導(dǎo) 柱 0 導(dǎo) 套 852 模具閉合高度 沖模的閉合高度 H 應(yīng)介于壓力機(jī)的最大裝模高度和最小裝模高度之間 其大小關(guān) 系為 模具閉合高度滿足 mHm105inax 加工該零件的模具閉合高度為 m105180 72 1645 8363 高 度 差落 料 凹 模 與 凸 模 的 刃 面料 厚首 次 拉 深 工 件 高 凸 凹 模 高落 料 凹 模 厚下 模 座 厚上 模 座 厚閉 所以 H 取 模具閉合高度滿足選用 J23 16B 型壓力機(jī) 該壓力機(jī)的最大裝模高度為 220 故m 認(rèn)為合適 3 5 2 擋料銷 擋料銷用于限定條料送進(jìn)距離 擋住條料的搭邊或工件輪廓 起定位作用 擋料 銷有固定擋料銷和活動(dòng)擋料銷兩類 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 固定擋料銷分圓形與鉤形兩種 一般裝在凹模上 圓形擋料銷結(jié)構(gòu)簡單 制造容 易 但銷孔離凹模刃口較近 會(huì)削弱凹模的強(qiáng)度 鉤形擋料銷遠(yuǎn)離凹模刃口 不會(huì)削 弱凹模強(qiáng)度 為防止形狀不對稱的鉤頭轉(zhuǎn)動(dòng) 需要加定向銷 因此增加了制造的工作 量 2 綜合以上兩種擋料銷 考慮到本制件精度要求不高 為了簡化制造工藝 降低模 具成本 選用容易制造的活動(dòng)擋料銷 3 5 3 卸料裝置 1 卸料裝置的選擇 卸料裝置的型式較多 它包括固定卸料板 活動(dòng)卸料板 彈壓卸料板和廢料切刀等幾種 卸料板除把材料從凸模上卸下外 有時(shí)也起壓料或?yàn)?凸模導(dǎo)向的作用 8 因此 在大批量生產(chǎn)用的模具上 要用淬硬得的卸料板 固定卸料 板適用于沖制材料厚度大于和等于 0 8mm 的帶料或條料 彈壓卸料板主要用于沖制薄 件和要求平整的沖件 此卸料板常用于復(fù)合沖裁模 其彈力來源于彈簧或橡皮 本課 題選用固定卸料板 彈力來源于橡皮 用卸料螺釘與下模架連接 2 卸料橡膠的計(jì)算 下卸料裝置采用橡膠作為彈性元件 由式計(jì)算橡膠的自由 高度為 12 工 作自 由 sH4 5 3 式中 工作行程與模具修磨量或調(diào)整量 之和 工 作s 6 4 m 30 1 4 工 作 m 則 10 5 2 取 130 橡膠的裝配高度 H7 9 8 2自 由 取 H52 橡膠的斷面面積 在模具裝配時(shí) 根據(jù)模具空間大小確定 3 5 4 推件裝置 推件裝置有剛性和彈性兩種 彈性推件器一般裝于模座下面 與下模板相連 這 種裝置除有推出工件的作用外 還能壓平工件 還可以用于卸料和緩沖 剛性推件器 一般置于上模 推件力大且可靠 其推件力通過打桿 推板 推桿 推塊傳至工件 9 推桿常選用 3 4 個(gè)且分布均勻 長短一致 推桿裝載上模板的孔內(nèi) 為保證凸模 支承剛度和強(qiáng)度 放推桿的孔不能全挖空 推板的形狀要按被拆下的工件形狀來設(shè)計(jì) 沖壓模選擇推桿和推板 3 5 5 導(dǎo)向零件設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 導(dǎo)向零件可保證模具沖壓時(shí) 上 下模有一精確的位置關(guān)系 在中 小型模具中 廣泛采用的導(dǎo)向零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套 在選用時(shí)應(yīng)注意導(dǎo)柱的長度 應(yīng)保證沖模在最低工作位置時(shí) 導(dǎo)柱上端面與上模 座頂面的距離不小于 10 15 而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為 0 5 1 mm 導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合根據(jù)沖裁模的間隙大小選用 當(dāng)沖裁板厚在 0 8 以下的 模具時(shí) 選用 H6 h5 配合的 I 級(jí)精度模架 當(dāng)沖裁板厚為 0 8 4 時(shí) 選用 H7 h6 配合的 級(jí)精度模架 軸瓦沖裁自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)及模具設(shè)計(jì) 14 導(dǎo)柱 導(dǎo)套 常用兩個(gè) 對中型沖模或沖制精度要求高的自動(dòng)化沖模 則采用四 個(gè)導(dǎo)柱 在安裝圓形沖件等一類無方向性的沖模時(shí) 為避免裝錯(cuò) 將對角模架和中間 模架上的兩個(gè)導(dǎo)柱 做成直徑不等的型式 四導(dǎo)柱的模架 可做成前后導(dǎo)柱的間距不 同的模座 對可能產(chǎn)生側(cè)向推力時(shí) 要設(shè)置止推塊 使導(dǎo)柱不受彎曲力 10 一般導(dǎo)柱安裝在下模座 導(dǎo)套安裝在上模座 分別采用過盈配合 高速?zèng)_裁 精 密沖裁或硬質(zhì)合金沖裁模具 要求采用滾珠導(dǎo)向結(jié)構(gòu) 考慮到本套模具的成本和精度 選用滑動(dòng)導(dǎo)柱 導(dǎo)套 滑動(dòng)導(dǎo)柱 導(dǎo)套的型式和 尺寸通過 沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)手冊 選取 沖壓模選用的導(dǎo)柱的型號(hào)是 導(dǎo)套是 208 1042 3 5 6 模柄的選用 中 小型沖模通過模柄將上模板固定在壓力機(jī)的滑塊上 常用的模柄形式如下 1 壓入式模柄 它與上模座孔采用 H7 h6 的過渡配合 并加銷釘防轉(zhuǎn) 2 旋入式模柄 通過螺紋與模座聯(lián)接 用螺釘防松 裝卸方便 多用于有導(dǎo)模的 沖模 3 凸緣模柄 用 3 4 個(gè)螺釘固定在上模座的窩孔內(nèi) 多用于較大型的模具上 4 浮動(dòng)模柄 通過凹球面模柄與凸球面墊塊聯(lián)接 裝入壓力機(jī)滑塊后 允許模柄 與模柄軸心線之間的偏離 可減少滑塊誤差對模具導(dǎo)向精度的影響 11 沖壓模具采用比較常見的浮動(dòng)式模柄 它與上模座采用 過度配合 并加銷67mH 釘防轉(zhuǎn) 模柄規(guī)格 利用 的模235 198 26 950QGBmA A104 柄 配以模柄套 7 1 3 5 7 凸模固定板與墊板 凸模固定板將凸模固定在模座上 其平面輪廓尺寸除保證凸模安裝孔外 還要考 慮螺釘與銷釘孔的位置 其型式有圓形和矩形兩種 厚度一般取凹模厚度的 0 6 0 8 倍 墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力 以降低模座所受的單位壓力 保 證模座以免被凸模端面壓陷 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 圖 3 6 墊板 圖 3 7 凸模固定板 軸瓦沖裁自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)及模具設(shè)計(jì) 16 3 5 8 沖壓模具結(jié)構(gòu)圖 1 下模座 2 螺釘 M6 60 3 導(dǎo)柱 4 卸料螺釘 M10 90 5 卸料橡皮 36X50 6 卸料板 7 導(dǎo)料銷 8 推塊 9 小凸模 三 10 小凸模 一 11 凸模固定板 12 推桿 13 螺釘 M12 70 14 推板 15 模柄 16 打桿 17 螺釘 M10 25 18 圓柱銷 10 38 19 上模座 20 圓柱銷 10 50 21 墊板 22 小凸模 二 23 圓柱銷 10 80 24 凹模 25 導(dǎo)套 26 凸凹模 27 圓柱銷 6 70 圖 3 8 裝配圖 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 4 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì) 自動(dòng)送料裝置按送進(jìn)材料的形式分為送料裝置與上件裝置兩類 本設(shè)計(jì)為送料裝 置 常見的形式有以下幾種 1 鉤式送料機(jī)構(gòu) 2 凸輪鉗式送料機(jī)構(gòu) 3 杠杠送料機(jī)構(gòu) 4 夾持送料機(jī)構(gòu) 5 輥軸送料機(jī)構(gòu) 13 由于本設(shè)計(jì)所用的毛坯件厚度比較薄 不在前三種送料方案所適用的材料厚度范 圍內(nèi) 第四種和第五種方案適用 將第四種與第五種方案進(jìn)行比較 發(fā)現(xiàn)前者需要采 用斜楔帶動(dòng)加料爪和滑板運(yùn)動(dòng) 在送料過程中振動(dòng)會(huì)比較大 從而影響到送料精度 而后者是使用輥軸送料 過程更為平穩(wěn) 因而 送料精度也較有保障 綜合考慮各種 因素后 決定采用輥軸送料機(jī)構(gòu) 如圖所示 1 下輥 2 離合器 3 支撐 4 上輥 5 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 6 萬向聯(lián)軸器 7 偏心輪 8 上模 9 下模 圖 4 1 輥軸送料機(jī)構(gòu) 輥軸式送料機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式采用壓力機(jī)曲軸驅(qū)動(dòng) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 12 送進(jìn)步距的大小按下式計(jì)算 S 13 a360 d 當(dāng)步距 S 一定時(shí) 可以協(xié)調(diào)主動(dòng)輥直徑 d 和轉(zhuǎn)角 a 以滿足送進(jìn)步距的需要 軸瓦沖裁自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)及模具設(shè)計(jì) 18 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與輥軸的連接采用定向離合器 根據(jù)材料的送進(jìn)速度要求 選用適 合的定向離合器 輥軸的直徑與送進(jìn)速度和 S 轉(zhuǎn)角 有關(guān) 主動(dòng)輥的直徑為 14 D3601 從動(dòng)輥的設(shè)計(jì)可以放松一些 不過上 下輥應(yīng)有相同的圓周速度 主 從輥之間 的傳動(dòng)一般采用一對齒輪 所以要求 15 21Zd 抬輥裝置的作用有兩種 一種是在開始裝料時(shí)工作之前臨時(shí)抬輥 使上 下輥間 有一間隙 以便材料通過 另一種抬輥動(dòng)作是在每次送進(jìn)結(jié)束之后 沖壓工作之前 要使材料處于自由狀態(tài) 以便導(dǎo)正以免影響沖裁精度 第一種抬輥動(dòng)作采用手動(dòng) 設(shè) 計(jì)一個(gè)手柄來實(shí)現(xiàn)抬輥 第二種抬輥動(dòng)作采用杠桿式抬輥裝置 通過螺桿推動(dòng)杠桿而 實(shí)現(xiàn)抬輥 工作過程如下 在送料之前 要先用手柄抬起 6 上輥 以便在上下輥軸之間形 成空隙 將薄板料從間隙穿過 然后按下手柄壓緊入料 當(dāng) 2 回程時(shí) 通過 5 中的搖 桿帶動(dòng) 7 的外殼來回?cái)[動(dòng)一定的角度 從而帶動(dòng) 9 主動(dòng)輥 和 6 從動(dòng)輥 同時(shí)旋轉(zhuǎn) 完成送料工作 當(dāng) 2 下行時(shí) 因?yàn)?7 定向離合器 的緣故 輥軸停止不動(dòng) 接著就是 完成沖壓的工序了 當(dāng) 2 再次回程 又重復(fù)上述動(dòng)作 照此循環(huán)動(dòng)作 達(dá)到間歇送料 的目的 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 5 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5 1 輥軸送料機(jī)構(gòu)的原理 機(jī)構(gòu)及工作過程 單邊輥軸自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)是在普通沖床的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn) 根據(jù)以下原始數(shù)據(jù)進(jìn)行 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 板料厚度 1 3mm 送料距離 100 200mm 板料寬度 100mm 沖壓頻率 45 次 分鐘 輥軸送料裝置與其他送料裝置一樣 必須保證沖壓工作與送料動(dòng)作有節(jié)奏的配合 當(dāng)沖壓工作行程開始時(shí) 送料裝置應(yīng)已完成送料工作 料停在沖壓區(qū)等待沖壓 沖壓 工作完成后 上模回到一定高度 即上 下模工作零件脫離時(shí)才能送料 13 沖壓與送 料過程時(shí)間上的配合關(guān)系可由工作周期圖來表示如圖 10 所示 1 滑塊上止點(diǎn) 2 抬輥開始點(diǎn) 3 沖壓區(qū) 4 滑塊下止點(diǎn) 5 抬輥結(jié)束點(diǎn) 6 送料開始 7 送料結(jié)束 圖 5 1 送料周期圖 軸瓦沖裁自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)及模具設(shè)計(jì) 20 圖 5 2 輥軸送料機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖 需要說明的是 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)與壓力機(jī)之間所用的曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 桿的長度均為 可調(diào) 另外曲柄聯(lián)接處有偏心調(diào)劑盤可調(diào)偏心距 桿的聯(lián)接處用萬向聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接 14 5 2 結(jié)構(gòu)特性 5 2 1 輥?zhàn)?輥?zhàn)邮禽佪S送料機(jī)構(gòu)的主要工作零件 在送料過程中 輥?zhàn)又苯优c坯料接觸 其 表面應(yīng)具有較高的耐磨性和良好的幾何形狀及尺寸精度 本設(shè)計(jì)的主動(dòng)輥為下輥 根據(jù)公式 11 其直徑 maSd1649083601 oo 送料進(jìn)距 下輥轉(zhuǎn)角 即搖桿擺角 一般 o10 a 從動(dòng)輥直徑 可設(shè)計(jì)的稍小些 2 從推薦的中心距系列中暫選 a160 mda528 12 9 645121Zni 下輥轉(zhuǎn)速 上輥轉(zhuǎn)速 2 下輥傳動(dòng)齒輪齒數(shù)1Z 上輥傳動(dòng)齒輪齒數(shù) 輥?zhàn)娱L度一般取 因?yàn)橛杏鄶?shù) 所以圓整 mBL4 1502 320 1 后取 mL50 由于輥?zhàn)影霃捷^大 采用實(shí)心的結(jié)構(gòu)太費(fèi)材料 而且不好加工難以達(dá)到預(yù)定的要 求 實(shí)心也會(huì)加重輥?zhàn)拥闹亓渴沟脡毫蠒r(shí)摩擦力不好控制等不利因素 所以這里采用 空心的結(jié)構(gòu)形式 上輥采用與齒輪結(jié)合在一起的方式 這樣不僅節(jié)約材料 而且制作 方便 便于更換和調(diào)整 如圖 5 3 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 圖 5 3 上輥 下輥與齒輪分開設(shè)計(jì) 如圖 圖 5 4 下輥 輥?zhàn)邮峭ㄟ^材料與輥?zhàn)又g的摩擦力進(jìn)行送料的 因此輥?zhàn)娱g的壓緊力不能太小 而輥?zhàn)拥哪Σ亮χ饕怯脕砜朔牧纤瓦M(jìn)時(shí)與其他承料部件間的摩擦力和提供加速度 的 如下式 16 mafF 經(jīng)過實(shí)際計(jì)算 F 應(yīng)為 224N 由 查表得 f 0 15 所以 P 1500N 方向指fPF 向輥?zhàn)又行?5 2 2 壓緊裝置 輥式送料借助于輥?zhàn)雍团髁现g的摩擦力實(shí)現(xiàn) 為了防止在送料過程中輥?zhàn)优c坯 料之間產(chǎn)生相對滑動(dòng) 影響送料精度 應(yīng)設(shè)置壓緊裝置對輥軸施加適當(dāng)?shù)膲毫?以產(chǎn) 生必要的摩擦力 可采用的壓緊裝置有螺旋彈簧式 板簧式 和彈簧杠桿式 本設(shè)計(jì)采用板簧式壓 緊裝置 原理如圖 5 5 所示 軸瓦沖裁自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)及模具設(shè)計(jì) 22 圖 5 5 板簧式壓緊裝置原理圖 本送料裝置中的壓緊裝置采用兩個(gè)彈簧間接壓緊的形式 且彈簧所提供的壓緊力 可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)彈簧上面的螺母 從而達(dá)到調(diào)節(jié)彈簧壓緊力的效果 5 2 3 抬輥裝置 抬輥裝置的作用是將上輥向上稍稍抬起 使坯料松開 送料裝置在使用過程中需 要兩種抬輥動(dòng)作 一種是開始裝料時(shí)臨時(shí)抬輥 使上 下輥間有一間隙 以便材料通 過 第二種抬輥動(dòng)作是在每次送進(jìn)結(jié)束后 沖壓工作前 使材料處于自由狀態(tài) 以便 導(dǎo)正 參考有關(guān)資料 常見的抬輥裝置有五種 撞桿式 氣動(dòng)式 偏心式 斜楔式和 凸輪式 15 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)第一種抬輥動(dòng)作采用手動(dòng) 在抬輥機(jī)構(gòu)上加一個(gè)手柄 達(dá)到抬 輥的目的 對第二種抬輥動(dòng)作采用撞桿式抬輥裝置實(shí)現(xiàn) 撞桿后利用杠桿原理使上輥 抬高 原理如圖 5 6 所示 圖 5 6 抬輥裝置原理圖 另外 為了實(shí)現(xiàn)第一種抬輥動(dòng)作 送料機(jī)構(gòu)中特別加了一個(gè)手柄 使它與撞桿式 抬輥裝置連在一起 利用杠桿原理實(shí)現(xiàn)抬輥 手柄如圖 5 7 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 圖 5 7 手柄 軸瓦沖裁自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)及模具設(shè)計(jì) 24 6 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 本設(shè)計(jì)采用的驅(qū)動(dòng)方式為壓力機(jī)曲軸驅(qū)動(dòng) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用曲柄搖桿傳動(dòng) 其他常用 的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有拉桿杠桿傳動(dòng) 斜楔傳動(dòng) 齒輪齒條傳動(dòng) 螺旋齒輪傳動(dòng) 鏈條傳動(dòng)及 氣動(dòng)液壓傳動(dòng) 16 該 機(jī) 構(gòu) 滿 足 傳 動(dòng) 條 件 與 下 輥 中 心 距計(jì) 算 得 曲 柄 轉(zhuǎn) 動(dòng) 中 心搖 桿連 桿 曲 柄 寸 如 下 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 的 長 度 尺根 據(jù) 壓 力 機(jī) 尺 寸 暫 取 23241 4321 6 1550ll mlmll 6 1 送料進(jìn)距調(diào)節(jié)裝置分析 輥軸送料機(jī)構(gòu)必須和壓力機(jī)的工作協(xié)調(diào) 沖頭上升的空行程時(shí) 輥軸送進(jìn) 壓力 機(jī)工作行程時(shí) 輥軸要保持材料禁止不動(dòng) 而輥軸的運(yùn)動(dòng)是由曲柄端頭的偏心盤帶動(dòng) 因此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)偏心盤上的偏心距離 e 即曲柄半徑 對保證工作協(xié)調(diào)至關(guān)重要 前面已經(jīng)提到過 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)與壓力機(jī)之間所用的曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 桿的長度均 為可調(diào) 另外曲柄聯(lián)接處有偏心調(diào)劑盤可調(diào)偏心距 送料機(jī)構(gòu)有如下關(guān)系 3601Ds S 送料進(jìn)距 輥軸直徑 1D 輥軸的轉(zhuǎn)角a 因此 S3601 偏心距 e 與輥?zhàn)愚D(zhuǎn)角 的關(guān)系如下 17 2134 2 22222 sin sin cos llRP RlPll 其 中 通過以上公式可以得出 偏心距 e 與輥?zhàn)愚D(zhuǎn)角 之間的關(guān)系 從而根據(jù)材料所需送進(jìn)距離 S 來調(diào)節(jié)偏心距 e 6 2 送料精度的分析 送料裝置的送料精度與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的間隙 材料厚度 曲柄半徑與送料進(jìn)距的比值 材料的光滑程度 以及壓力機(jī)速度等一系列因素有關(guān) 一次送料裝置的送料精度最主 要取決于送料速度 送料速度 送料進(jìn)距 每分鐘送進(jìn)次數(shù) 送料速度過大則降低送料 精度 本設(shè)計(jì)是通過防止或減少送料輥與材料之間的相對滑動(dòng) 以及在送料行程終點(diǎn) 準(zhǔn)確定位的方法來提高送料精度 防止輥與材料之間的相對滑動(dòng)可通過提高輥軸與材 料的壓力 從結(jié)構(gòu)上增大輥徑 提高輥軸材料與材料之間的摩擦系數(shù)等方法獲得 但 壓力太大會(huì)壓壞材料 輥徑過大會(huì)導(dǎo)致慣性量增大 一般情況下取 為材sp 5 0 料的屈服強(qiáng)度 為了在行程終點(diǎn)準(zhǔn)確的定位 采取了將輥軸設(shè)計(jì)成空心軸 安裝可靠 完善的制動(dòng)器 在模具上裝設(shè)定位銷 控制帶料的最后位置等方法 10 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 6 3 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 輥式送料機(jī)構(gòu)由壓力機(jī)的曲軸驅(qū)動(dòng) 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)在二者之間 起作用是將曲 軸的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為送料輥的間歇轉(zhuǎn)動(dòng) 本設(shè)計(jì)采用超越離合器來實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng) 與 下輥即主動(dòng)輥連接 其它常用的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)有棘輪機(jī)構(gòu)和蝸桿凸輪機(jī)構(gòu)等 離合器的選用 自動(dòng)送料裝置中使用的定向離合器有普通定向離合器和異形滾子 定向離合器 普通定向離合器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理是 當(dāng)外輪向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 由于摩擦力的作用使?jié)L柱楔緊 從而驅(qū)動(dòng)星輪一起轉(zhuǎn)動(dòng) 而星輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)送料裝置的 工作零件轉(zhuǎn)動(dòng) 當(dāng)外輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 帶動(dòng)滾柱克服彈簧力而滾到楔形空間的寬敞處 離合器處于分離狀態(tài) 星輪停止不動(dòng) 外輪的反復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)是由搖桿來帶動(dòng)的 18 異形滾子定向離合器在其內(nèi) 外輪之間的圓環(huán)內(nèi)裝有數(shù)量較多的異形滾子 而且 滾子的方向是一致的 由于滾子的 a a 方向尺寸大于 b b 方向尺寸 因而當(dāng)外輪反時(shí)鐘 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 滾子的 a a 方向與內(nèi) 外輪接觸 此時(shí)起偶合作用 帶動(dòng)內(nèi)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng) 當(dāng)外 輪順時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 則不起偶合作用 內(nèi)輪不動(dòng) 這種離合器由于滾子多 滾子圓弧半 徑較大 所以與內(nèi) 外輪的接觸應(yīng)力小 磨損小 壽命長 當(dāng)傳遞同樣的扭轉(zhuǎn)時(shí) 徑 向尺寸比普通定向離合器小 由于體積小 運(yùn)動(dòng)慣性小 送進(jìn)步距精度高 本設(shè)計(jì)選用滾柱式內(nèi)星輪無撥爪單向超越離合器 以下簡稱為超越離合器 超越離合器常用于驅(qū)動(dòng)輥軸送料機(jī)構(gòu)的輥軸 使之產(chǎn)生間歇轉(zhuǎn)動(dòng) 以達(dá)到按一定 規(guī)律自動(dòng)送料的目的 一般 它允許的壓力機(jī)滑塊行程數(shù)小于 200 次 min 送料速度 小于 30m min 本設(shè)計(jì)選用的壓力機(jī)滑塊行程數(shù)為 45 次 min 送料速度 v 45 164 6 39m min 滿足要求 為接 合 式 的 最 大 空 轉(zhuǎn) 角 度 極 限 轉(zhuǎn) 速 為次 允 許 最 高 接 合 次 數(shù) 為允 許 總 接 合 次 數(shù) 為 許 用 轉(zhuǎn) 矩的 超 越 離 合 器 滾 柱 數(shù)查 手 冊 選 用 1 10r min min8005 736 NTzmD 6 4 齒輪的設(shè)計(jì)及校核 本設(shè)計(jì)中的自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)中有一對齒輪傳動(dòng) 起上 下輥之間傳動(dòng)的作用 由于 上 下輥之間僅僅只有一對齒輪直接傳動(dòng) 材料的厚度變化會(huì)引起齒隙的增大 這就 會(huì)影響送進(jìn)步距精度 但本設(shè)計(jì)所用的材料厚度較薄 其所引起的誤差較小 故仍采 用一對齒輪直接傳動(dòng) 因傳動(dòng)尺寸無嚴(yán)格限制 批量較小 故查常用齒輪材料及其力學(xué)特性表 小齒輪用 40Cr 調(diào)質(zhì)處理 硬度 241HB 286HB 平均取為 260HB 大齒輪用 45 剛 調(diào)質(zhì)處理 硬度 229HB 286HB 平均取為 240HB 具體計(jì)算步驟如下 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 1 初步設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)矩 由前面計(jì)算結(jié)果可知 T mNT 3201 模數(shù) m 取 m 4 m 4 mm 齒數(shù) 初取齒數(shù) 4 391 z 1 9z 分度圓直徑 d mz561 d561 z642 d2 軸瓦沖裁自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)及模具設(shè)計(jì) 26 中心距 a a a 160mm 18 2 4139 2 1 zm 齒寬 b 取 b 50mm 取 b 60mm 1mb502 轉(zhuǎn)數(shù) 1nin 451r 接觸疲勞極限 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 中圖 10 21 得limH MpaH70lim MPaH5802lim 2 校核計(jì)算 圓周速度 v 16416 ndv smv 368 0 精度等級(jí) 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 中表 10 8 選 8 級(jí)精度 使用數(shù) 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 中表 10 2 AK 75 1AK 動(dòng)載系數(shù) 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 中圖 10 8 v v 齒間載荷分配系數(shù) 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 中表 10 3 先求 H cos 1 2 381 0 75 40 75 263221 zmNbFKdTtAt 7 419 8 032 Z 由此得 7 22 ZKH 齒向載荷分布系數(shù) 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 中表 10 4 H 1560 1560 7 132 bCdbBAH 8 HK 載荷系數(shù) K K 1 75 19 HVAK28 13 2 3 彈性系數(shù) 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 中表 10 6 EZ MPaZE 9 節(jié)圓區(qū)域系數(shù) 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 中圖 12 16 H 5H 接觸最小安全系數(shù) 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 中表 12 14 minS 1minS 工作時(shí)間 t 一年取 300 個(gè)工作日 設(shè)計(jì)工作壽命為十年 每天工作八小時(shí) 24000h8301 ht 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 中表 12 15 估計(jì) 10 則指數(shù) L 9710 L m 8 78 20 mihinivLTtN ax1160 60 78 245 718 L 原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確 391 0 6 712 i 72106 LN 接觸壽命系數(shù) 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 中圖 12 18 Z8 72NZ 許用接觸應(yīng)力 21 5 170min1l S MPa541 8i2l 62 驗(yàn)算 394115602 387 52 189 121 ubdKTZHE 243 MPa 計(jì)算結(jié)果表明 接觸疲勞強(qiáng)度較為合適 齒輪尺寸無需調(diào)整 否則 尺寸調(diào)整后 還應(yīng)再進(jìn)行驗(yàn)算 3 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 重合度系數(shù) Y 72 150 75 02 68 0 Y 齒間載荷分配系數(shù) 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 中表 12 10 FK 68 1 KF 47 1 FK 齒向載荷分布系數(shù) b h 50 4 5 2 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 中圖 12 14 31 F 載荷系數(shù) K 22 7 15 FVA K 3 68 齒形系數(shù) 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 中圖 12 21 Y 4 21 FY 軸瓦沖裁自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)及模具設(shè)計(jì) 28 應(yīng)力修正系數(shù) 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 中圖 12 22 SY 67 12 SY 彎曲疲勞極限 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 中圖 12 23c limF MPaF450lim 彎曲最小安全系數(shù) 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 中表 12 14 in n 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 中表 12 15 估計(jì) 3L 16 L 則指數(shù) m 49 91 mihinivLTtN ax1160 60 4245 718 L 原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確 391 0 6 72 i 72106 LN 彎曲壽命系數(shù) 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 中圖 12 24 Y 95 421 NY 尺寸系數(shù) 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 中圖 12 25 X X 許用彎曲應(yīng)力 F 23 2 194 06min1l1 NFS MPa281 2 195 04min2lFXNFSY a12 驗(yàn)算 24 YbdKTSFF11 68 04 256038 13 2FMPa 6 14273 122 SY 24 Fa 傳動(dòng)無嚴(yán)重過載 故不作靜強(qiáng)度校核 設(shè)計(jì)的齒輪如下圖 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 圖 6 1 齒輪 6 5 軸的設(shè)計(jì)及校核 送料機(jī)構(gòu)中一共使用了兩根軸 其中兩根軸是主要的軸 分別是上 下輥軸 在 這兩根軸中 其中下輥軸上的零件較多 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 故需要進(jìn)行嚴(yán)格的校核 上軸 結(jié)構(gòu)簡單 只起固定輥軸 提供轉(zhuǎn)動(dòng)中心的作用 故不作校核 現(xiàn)對下輥軸進(jìn)行校核 計(jì)算 如下 軸的材料無特殊要求 故選用 45 鋼調(diào)質(zhì) 軸的計(jì)算MPaasb360 650 步驟如下 設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)如下 圖 6 2 軸 計(jì)算齒輪受力 軸的受力圖 圖 6 3 軸的受力圖 轉(zhuǎn)矩 由上面計(jì)算可知 mN 3201 圓周力 156 dFt 25 NFt426 軸瓦沖裁自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)及模具設(shè)計(jì) 30 徑向力 90cos2tan46cstan rF 26 NFr15 計(jì)算支撐反力 水平面反力 26108441 rFNFr421 52r r6 彎矩圖 a 水平面 圖 6 4 彎矩圖 垂直面反力 2610851 tF NFt7301 82t t925 b 垂直面 圖 6 5 垂直面 c 合成彎矩圖 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 圖 6 6 合成彎矩 許用應(yīng)力 許用應(yīng)力值 用插入法由表 15 1 查得 MPab5 102 6 應(yīng)力校正系數(shù) 27 5 1026 b 59 0 轉(zhuǎn)矩圖 圖 6 7 轉(zhuǎn)矩圖 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 如 圖 7059 mN 4130 如 圖321 27 合成彎矩圖 圖 6 8 合成彎矩 校核軸徑 軸瓦沖裁自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)及模具設(shè)計(jì) 32 軸徑 28 3311 60 5 0 bMd md4261 3312 4 b md26192 經(jīng)校核 軸無嚴(yán)重過載 且各危險(xiǎn)截面都能達(dá)到要求 故下輥軸合格 6 6 軸承的設(shè)計(jì)和校核 本設(shè)計(jì)中的送料裝置中一共使用兩對軸承 其中上輥軸使用的軸承所承受的軸承 應(yīng)力比較小 故不做校核 現(xiàn)對下滾軸的軸承進(jìn)行校核 軸承選用 6008 型深溝球軸承 設(shè)計(jì)和校核見表 6 7 鍵的設(shè)計(jì)和校核 本送料機(jī)構(gòu)中使用了 3 個(gè)平鍵聯(lián)結(jié)和 1 個(gè)斜鍵 其中斜鍵起連接撞柄的作用 可 以不做校核 現(xiàn)對其他 3 個(gè)平鍵進(jìn)行校核 平鍵 1 的校核 平鍵 1 傳遞的轉(zhuǎn)距為 70 軸徑 26mm 查表可得鍵的截面尺寸為 寬mN b 8mm 高 h 7mm 選鍵長為 22mm 鍵的接觸長度 l b 22 8 14mm 由表 7 1 取 l 許用擠壓應(yīng)力 由式 7 1 得聯(lián)結(jié)所能傳遞的轉(zhuǎn)矩 MPap20 29 MNdhl 706120474 故平鍵 1 的擠壓強(qiáng)度是足夠的 設(shè)計(jì)的鍵滿足要求 平鍵 2 的校核 平鍵 2 傳遞的轉(zhuǎn)距為 33 2 軸徑 48mm 查表可得鍵的截面m 尺寸為 寬 b 14mm 高 h 9mm 選鍵長為 45mm 鍵的接觸長度 l b 45 l 14 31mm 由表 7 1 取許用擠壓應(yīng)力 由式 7 1 得聯(lián)結(jié)所能傳遞的轉(zhuǎn)矩 Pap120 Ndhlp 34831941 故平鍵 2 的擠壓強(qiáng)度是足夠的 設(shè)計(jì)的鍵滿足要求 平鍵 3 的校核 平鍵 3 傳遞的轉(zhuǎn)距為 36 8 軸徑 40mm 查表可得鍵的截面尺寸為 寬mN b 12mm 高 h 8mm 選鍵長為 45mm 鍵的接觸長度 l b 45 12 33mm 由表 7 1 取許用擠壓應(yīng)力 由式 l MPap120 7 1 得聯(lián)結(jié)所能傳遞的轉(zhuǎn)矩 NMdhlp 8 3612041841 故平鍵 3 的擠壓強(qiáng)度是足夠的 設(shè)計(jì)的鍵滿足 表 6 1 軸承數(shù)據(jù) 軸承型號(hào) d mm D mm Cr N N rC0 6008 40 68 13200 9420 表 6 2 軸承 1 的校核 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 軸承1的徑向載荷 rF1 2211 7304 yxrFNFr841 軸承轉(zhuǎn)速 1n由以上可知 min 51rmin 51 軸向載荷 aF1由以上計(jì)算可知 0 NaF1 0 NaF1raC0 0 9420raC0 0raC0 e 查表18 7 e 0 16raF 0 844raF 0 e X Y 查表18 7 X 1 Y 0 沖擊載荷系數(shù) df 查表18 8 1 2df 當(dāng)量動(dòng)載荷P 0841 2 ard YFXfP P 1012 8N 軸承預(yù)期使用壽命 hL hLht 24000hhL 計(jì)算額定動(dòng)載荷 33 16704528 0167 nPChr NCr068 基本額定動(dòng)載荷 r 由上表可知 13200Nr 由于 故選用 6008 型深溝球軸承可以滿足軸承壽命的要求 NCr4068 r 表 6 3 軸承 2 的校核 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 軸承2的徑向載荷 rF2 222 956 yxrFNFr952 軸承轉(zhuǎn)速 1n由以上可知 min 41rmin 41 軸瓦沖裁自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)及模具設(shè)計(jì) 34 軸向載荷 aF2由以上計(jì)算可知 0NaF2 0NaF2rC0 0 9420raC0 0rC0 e 查表18 7 e 0 16raF 0 952raF 0 e X Y 查表18 7 X 1 Y 0 沖擊載荷系數(shù) df 查表18 8 1 2df 當(dāng)量動(dòng)載荷P 09521 ardYFXfPP 1142 4N 軸承預(yù)期使用壽命 hL hLht4 24000hhL 計(jì)算額定動(dòng)載荷 33 1670452 1670 nPChr NCr8 基本額定動(dòng)載荷 r 由上表可知 13200Nr 由于 故選用 6008 型深溝球軸承可以滿足軸承壽命的要求 NCr458 r 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 7 潤滑與密封 7 1 潤滑 本設(shè)計(jì)中的齒輪采用脂潤滑 每隔 10 個(gè)工作日手工加一次脂 從而經(jīng)常保持齒面 的清潔 潤滑脂采用鈣基潤滑脂中的 2 號(hào) 它具有抗水性好等優(yōu)點(diǎn) 環(huán)境適用性強(qiáng) 軸承潤滑采用黃油潤滑 每隔 8 個(gè)工作日用手工機(jī)槍加一次油 保持軸承良好的 工作特性 7 2 密封 本設(shè)計(jì)中的密封主要是軸承的密封 主要使用氈圈密封的形式密封 防止灰塵進(jìn) 入軸承內(nèi)部 使軸承保持清潔 氈圈密封因其結(jié)構(gòu)簡單 價(jià)格便宜而廣泛使用在軸承密封領(lǐng)域內(nèi) 其密封效果是 靠矩形氈圈安裝于梯形槽所產(chǎn)生的徑向壓力來實(shí)現(xiàn)的 軸瓦沖裁自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)及模具設(shè)計(jì) 36 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是軸瓦沖裁自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)及模具設(shè)計(jì) 經(jīng)過近幾個(gè)月的時(shí)間 這套系統(tǒng)由最初的構(gòu)想經(jīng)過不斷的修整 最終得到了實(shí)現(xiàn) 我所設(shè)計(jì)的沖壓模具只用兩道工序就可以使軸瓦成型 和傳統(tǒng)的幾道工序成型相 比 工作效率得到了極大的提高 而且 也節(jié)省了原材料 更加的經(jīng)濟(jì)