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自动冲孔机设计【全套CAD图纸和毕业答辩论文】

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关键词：: 自动冲孔设计全套 cad 图纸以及毕业答辩论文

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摘要：本文是在充分调查掌握全自动冲孔机工作原理的基础上，结合当前国内外冲孔机的发展及工作环境，介绍一种全自动冲孔机的结构、工作原理及其优点。阐述了全自动冲孔机总体设计的内容，其主要内容包括整体结构设计、冲孔机的工作原理、主运动系统设计、产品输送定位系统设计、冲孔模具设计和支撑件设计。对其整台机器的生产成本及推广效应做了经济分析和可行性分析。设计中注重实际，在动力机的选择上采用其设计结构合理，刚性大，耗电低，同时还有结构紧凑，造价低，便于安装等优点。研制出来的冲孔机操作方便，设计结构合理，不仅带来很大的社会效益，同时带来了很大的经济效益。

关键字：全自动冲孔机；弹性阻尼装置；不完全齿轮机构

Abstract and keywords

Abstract: This article is grasps the full automatic punch machine principle of work in the full investigation in the foundation, the union current domestic and foreign clear full automatic punch machine development and the working conditions, introduces the main construction,working priniciple and merit of full automatic punch. Elaborated twists attracts the type full automatic punch machine system design the content, its main content including the overall construction design, twists the attracting -like principle of work, the main movement system design, product delivery positioning system design, punching molds design and strutting piece design.Have made the economic analysis and the feasibility analysis to its entire machine production cost and the promoted effect. In the design the attention reality,uses its design structure in the engine choice reasonably, rigidity big, electricity consumption low,meanwhile has the structure compact,the construction cost is low, is advantageous for merit and so on installment.Develops twists attracts the type full automatic punch machine ease of operation, the design structure is reasonable, not only brings the very big social efficiency, simultaneously has brought the very big economic efficiency.

Key words: full automatic punch machine; Easdtic damping system;Imperfect gear device

第一章绪论

1.1 明确全自动冲孔机的组成以及其性能

全自动冲孔机主要设计的是主运动系统、产品输送定位系统、冲孔模具和支撑件等四大部分，其中主动系统主要由电动机、主轴、传动轴、齿轮、联轴器、凸轮等部分组成；产品输送定位系统主要由振动料斗、振动斜槽等组成；冲孔模具按照冲孔的要求而设计；支撑件主要起固定及支撑主动件等零件，以方便人员操作。要求设计的为保险管帽上冲孔的全自动冲孔机，结构简单，该机要求能在外径为3.59mm，壁厚为0.2mm 的保险管帽上自动冲出直径为0.8mm的小孔，孔对零件中心的偏差不能超过±0.01mm，且每秒冲3件。

1.2 国内外研究现状

日新月异的高新技术，带动新材料、新设计、新工艺不断推陈出新，作为现代化机械中的冲孔机，也以不断创新的先进技术和全新的面貌出现在用户面前。目前两大品类（有孔、无孔）的冲孔机中，都采用了现代电子技术，如票据自动冲孔机采用的票据打孔设备是采用PLC控制伺服系统进行票据自动定位，具有定位精度高、生产效率高的特点[15]。全自动打孔冲孔机中的自动调整、打孔、成型、灯光指示、自动报警、自动排屑等，构成了手动、半自动、自动化产品系统；为了服务于不同用户的需要，小到个人用的经济型订书机，大至机关、企事业单位用的全自动专业冲孔机，都配套完备；面对不同用途，金属、铁圈、胶圈、螺旋圈（金属、塑料），或圆钮、打孔、无孔热熔等各种冲孔机应有尽有；对不同行业、不同业务、不同场合乃至不同零件及其厚度的需要，有专门设计的轻巧型的、办公室用的、专业用的、票据用的、工厂用的产品等，各种冲孔机种类齐全；对于刻意追求形象美观、色泽鲜艳、设计独具个性的用户，现代冲孔机也一改过去的老面孔，出现了各种颜色、多种造型、创意新颖、功能“二合一”、材料多样的装饰型冲孔机。总之，适应时代潮流，适应市场需要，适应用户“上帝”的意愿，冲孔机正向着产品多样化、系列化、功能化、操作简单化、自动化、价位多元化方向发展。

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内容简介：: 电动机型号拖动电动机功率（KW）额定转矩调速范围（r/min）转矩变化率（%）YCT112-4A 0.55 3.6 1250-125 2.5安装尺寸(mm) 外形尺寸(mm) 机座号A A/2 WB WC D E F G H K AB AD HD L HA ACYCT112-4A 190 95 210 40 19 40 6 15.5 112 12 240 150 280 520 16 260主轴副轴尺寸键尺寸联轴器键 19选 6622（bhl）凸轮键 33选 10840（bhl）锥齿轮键 19选 6620（bhl）不完全齿轮键 33选 10856（bhl）锥齿轮键 19选 6632（bhl）锥齿轮初选锥齿轮的模数 m=3，齿数为 Z=21。由于本设计为等速传动，所以，1tanco2121dZu，451=321=63mm，mz2=d(1-0.5 )=63(1-0.50.33)=52.6mm，dR，r5.421齿顶圆直径: ，齿根圆直径: mda2.671 mdff 9.5721齿顶高: ，齿根高：ha32 hff6.321分度圆齿厚：S=4.7mm，齿顶角：，齿根角：86.a.4f锥齿轮宽度：b=22mm。不完全齿轮不完全齿轮的宽度 mdb6278.0主动轮在相邻二锁止弧之间的齿数 =11，从动轮在相邻二锁止弧之间的齿1z数 =13，K=3，N=1。2z齿轮的分度圆直径为 78mm ,模数为 1.5 ,故正常齿数为 52。轴承选 7205C角接触球轴承凸轮凸轮所在轴段的直径 =33mm，采用滚子从动盘形凸轮机构，直接用滚动4d轴承作为滚子。凸轮采用铸铁凸轮 =36mmmrsh)107(5.=39mmhbm3取推程运动角= 60远休止角= s回程运动角= 近休止角= 180s行程为 10mm，凸齿轮宽度为 b=40mm= 。4L模具模具机构的一些参数上模座：LBH 为 635020mm下模座：LBH 为 635025mm导套：6018mm导柱：d=16，L=100mm导柱上的弹簧 d=1.6，D=22mm，t=10mm，H=72mm，有效圈 7，总圈 8.5模具长度 H=110mm凸模刃口 =（0.80.750.020 = mm,凹模刃口 =pd02.)02.815dmm02.816凸模长度为 50mm 凹模为 12mm1中文摘要与关键字摘要：本文是在充分调查掌握全自动冲孔机工作原理的基础上，结合当前国内外冲孔机的发展及工作环境，介绍一种全自动冲孔机的结构、工作原理及其优点。阐述了全自动冲孔机总体设计的内容，其主要内容包括整体结构设计、冲孔机的工作原理、主运动系统设计、产品输送定位系统设计、冲孔模具设计和支撑件设计。对其整台机器的生产成本及推广效应做了经济分析和可行性分析。设计中注重实际，在动力机的选择上采用其设计结构合理，刚性大，耗电低，同时还有结构紧凑，造价低，便于安装等优点。研制出来的冲孔机操作方便，设计结构合理，不仅带来很大的社会效益，同时带来了很大的经济效益。关键字：全自动冲孔机；弹性阻尼装置；不完全齿轮机构2Abstract and keywordsAbstract: This article is grasps the full automatic punch machine principle of work in the full investigation in the foundation, the union current domestic and foreign clear full automatic punch machine development and the working conditions, introduces the main construction,working priniciple and merit of full automatic punch. Elaborated twists attracts the type full automatic punch machine system design the content, its main content including the overall construction design, twists the attracting -like principle of work, the main movement system design, product delivery positioning system design, punching molds design and strutting piece design.Have made the economic analysis and the feasibility analysis to its entire machine production cost and the promoted effect. In the design the attention reality,uses its design structure in the engine choice reasonably, rigidity big, electricity consumption low,meanwhile has the structure compact,the construction cost is low, is advantageous for merit and so on installment.Develops twists attracts the type full automatic punch machine ease of operation, the design structure is reasonable, not only brings the very big social efficiency, simultaneously has brought the very big economic efficiency.Key words: full automatic punch machine; Easdtic damping system;Imperfect gear device3第一章绪论1.1 明确全自动冲孔机的组成以及其性能全自动冲孔机主要设计的是主运动系统、产品输送定位系统、冲孔模具和支撑件等四大部分，其中主动系统主要由电动机、主轴、传动轴、齿轮、联轴器、凸轮等部分组成；产品输送定位系统主要由振动料斗、振动斜槽等组成；冲孔模具按照冲孔的要求而设计；支撑件主要起固定及支撑主动件等零件，以方便人员操作。要求设计的为保险管帽上冲孔的全自动冲孔机，结构简单，该机要求能在外径为3.59mm，壁厚为0.2mm 的保险管帽上自动冲出直径为0.8mm的小孔，孔对零件中心的偏差不能超过0.01mm，且每秒冲3件。1.2 国内外研究现状日新月异的高新技术，带动新材料、新设计、新工艺不断推陈出新，作为现代化机械中的冲孔机，也以不断创新的先进技术和全新的面貌出现在用户面前。目前两大品类（有孔、无孔）的冲孔机中，都采用了现代电子技术，如票据自动冲孔机采用的票据打孔设备是采用 PLC 控制伺服系统进行票据自动定位，具有定位精度高、生产效率高的特点 15。全自动打孔冲孔机中的自动调整、打孔、成型、灯光指示、自动报警、自动排屑等，构成了手动、半自动、自动化产品系统；为了服务于不同用户的需要，小到个人用的经济型订书机，大至机关、企事业单位用的全自动专业冲孔机，都配套完备；面对不同用途，金属、铁圈、胶圈、螺旋圈（金属、塑料），或圆钮、打孔、无孔热熔等各种冲孔机应有尽有；对不同行业、不同业务、不同场合乃至不同零件及其厚度的需要，有专门设计的轻巧型的、办公室用的、专业用的、票据用的、工厂用的产品等，各种冲孔机种类齐全；对于刻意追求形象美观、色泽鲜艳、设计独具个性的用户，现代冲孔机也一改过去的老面孔，出现了各种颜色、多种造型、创意新颖、功能“二合一” 、材料多样的装饰型冲孔机。总之，适应时代潮流，适应市场需要，适应用户“上帝”的意愿，冲孔机正向着产品多样化、系列化、功能化、操作简单化、自动化、价位多元化方向发展。目前，我国冲孔机市场也在向国际市场接轨，世界知名的办公及工厂设备4厂商如法国宝、彪马、亚大力、美连、意必高、利宝等公司产品相继进入我国市场，欧美的、日本的及我国大陆、香港特别行政区、澳门特别行政区、台湾省产的冲孔机，各式各样品种不断推陈出新并展示于中国市场，使广大用户大开眼界，领略各种新潮风格的产品。在日常生产和生活中，冲孔工作随处可见，这样的设备也形形色色，多种多样，但集送料和冲孔功能于一身的联合冲孔，迄今为止在相关文献发表还不多见，现对常见的冲孔设备的研究现状作一简单概括：1.2.1 票据自动冲孔机图 1-1该票据自动冲孔机由主运动系统、票据输送定位系统和支撑件三大部分组成。主运动系统主要完成上针模的上下往复运动，票据输送定位系统主要完成票据的连续自动定位和准停。如图（1-1）所示为该设备的结构简图。该设备主要由机架11，步进电动机1，同步带机构2，主电动机3，滚珠丝杠螺母副4，带传动机构5，纸夹钳6，离合器8，针模9和可编程控制器等组成。票据自动冲孔机，采用PLC控制伺服系统进行票据自动定位，具有定位精度高、生产效率高的特点。1.2.2 轴承保持架自动冲孔机5采用PLC 可编程控制器控制,步进电机分度,设计出能自动分度、自动冲孔、送料、退料的轴承保持架自动冲孔机（如图1-2）。图1-2解决了传统的轴承保持架侧孔冲孔模机械方式分度,分度精度低,积累误差大,废品率高,人工操作,冲裁速度慢,生产效率低等问题,工程应用中效果很好。轴承行业保持架侧孔冲孔的分度方式普遍采用齿轮、棘轮等机械分度方式,其分度精度低、积累误差大,积累误差有时甚至达到了0.4mm ,对轴承性能的提高产生了很大的影响。且采用人工上料、取料,人工压紧工件,劳动强度大,安全可靠性差,模具容易损坏,冲裁速度慢。为解决上述问题,采用PLC可编程控制器控制,步进电机进行分度,并增加自动送料、退料机构。设计出了精确分度、自动冲孔、自动送料和退料的轴承保持架自动冲孔机。1.2.3 蓄电池槽冲孔机我国生产的很多汽车用蓄电池外壳产品都要求每槽之间的隔板上加工出一连接孔，以便连接极板。由于该孔处于槽的内部，并且受到槽宽的限制，所以需要用特殊的方法加工，为此一种以液压传动方式实现冲孔的液压冲孔机应运而生。该冲孔机为适应多种规格的蓄电池冲孔，除液压系统外，还要考虑包括上下、左右、前后方向的机械调整机构的设计，以及密封等实际问题61.2.4 激光冲孔机激光技术是 60 年代发展起来的一门高新技术，广泛应用于电子、机械加工制造、轻工、交通、通讯、能源及军事工业等，近年来发展尤为迅速。国际上各先进国家都十分重视激光技术的发展，籍以促进科学技术和生产的发展。我国的激光技术，通过“六五” 、 “七五”攻关已有很大的发展，但和国际上先进工业国家相比还有较大的差距。目前国内激光市场约有 50被国外激光制造商占领；尤其是激光冲孔类仪器设备，80左右依靠进口。为了尽快改变这种状况，满足我国经济建设的需要，必须牢牢抓住激光技术的开发应用和激光加工工业的建设这一中心环节，通过“八五”科技攻关提供成套激光加工设备（包括激光冲孔机一类的激光加工仪器），基本满足国内市场的需求。与此同时，还应积极引进国外先进技术，现已引进的激光产品，研制智能化激光冲孔机（图1-2 ）。图1-3这种智能化激光冲孔机的主要指标是：加工材料：陶瓷，不锈钢，并向其它材料扩展；加工材料厚度：5mm;加工孔径： 0.051mm；加工速度：50 孔/分钟；加工最大工件：100100mm；稳定性、可靠性：满足上述技术指标7情况下，连续工作 4 小时。目前，世界激光市场正在迅猛发展。据国外有关资料报道，在激光产品市场中，以金属切割、焊接、表面处理、冲孔、打标增长最快，其中，激光切割约占激光加工的 70，激光冲孔占 15左右。1.3 目的意义及课题来源随着市场经济的繁荣，商业活动的效率越来越高，机械日趋成为重要的行业，而机械行业中的零部件如保险管帽孔的冲孔又变得非常重要，但由于传统的保险管帽孔的冲制是：由工人将工件一件一件放置在冲孔模具上，然后冲压机动作完成冲孔，工人再取出工件。该法结构简单，但效率低，成本高，易发生事故 12。正是基于上序情况，本课题根据社会的需求将设计出新型的全自动冲孔机。此设计的目的和意义主要是解决传统的的人工上料、取料问题，采用传输装置全自动送料，减少人工压紧工件、劳动强度大、安全可靠性差及模具容易损坏等问题，避免工伤事故；其次是在满足冲孔精度的条件下节省原材料及成本。第二章全自动冲孔机的技术经济分析由于传统的保险管帽孔的冲制是：由工人将工件一件一件放置在冲孔模具上，然后冲压机动作完成冲孔，工人再取出工件。该法结构简单，但效率低，成本高，易发生事故。本次设计的课题要求完成一台全自动冲孔机的设计，该机要求能在外径为3.59mm，壁厚0.2mm的保险管帽（如图2-1所示）上自动冲出0.8mm的小孔，孔对零件中心的偏差不能超过0.01mm，且每秒冲3件。新设计的全自动冲孔机的生产效率高，使用成本低，且不受操作人员数量及年龄限制。经生产试验和技术测试证明它的性能指标和技术经济指标都是先进的。8图2-12.1 经济分析2.1.1 企业经济效益分析制造成本概算表2-1所示2.1.2 企业预算效益按年生产 240 台计算，年产值达 168 万元，利润达 29.88 万元，税金 6.12万元，而且除外购件外，一般小厂就可以生产，因此这种全自动冲孔机是一种投资小，见效快的产品。序号名称成本（元）备注1 动力 1200 550W 电动机2 冲孔模具 20003 送料装置 600 振动料斗、料斗斜槽4主动系统 2000主轴、传动轴、联轴器、齿轮、锥齿轮、凸轮、轴承等5 工作台 5006 其它辅件 200 螺栓、开关等97 销售费 200 三包费8 出厂价 85009 装配工资 30010 税金 255 增值税的 1711 厂家利润 1245表2-12.2 结论因此，该全自动冲孔机的研究开发和推广不但能带来很大的社会效益，亦能产生很大的经济效益，投资回收周期短，且适合当前的社会购买力，是一种冲小孔零件的可靠实用的好机械。第三章全自动冲孔机技术设计说明3.1 总体方案的确定由于保险管帽的冲的孔径较小，要求精度高。又由于传统的冲孔是工人将工件一件一件的放置在冲孔模具上，然后冲压机动作完成冲孔，工人再取出工件，该法结构简单，但效率低，成本高，易发生事故。所以本次设计的任务是设计出一台全新的全自动冲孔机，要求自动送料、冲孔与一体。近些年来，国内一些工厂和研究单位在开发冲孔机械上做了许多工作，也取得了一定的进展。从控制方式上来分大体可总结为 PLC（可编程控制器）+伺服系统+ 步进电机或不完全齿轮系统+ 弹性阻尼装置 +异步电动机。PLC（可编程控制器） +伺服系统+步进电机控制具有定位精度高、生产效率高的特点。此控制设计出来的全自动冲孔机能实现全自动操作的功能，生产效率同普通人工送料机相比增加了 90%，节约人力资源 50%。但是此机设计出来占用较大的空间，且要求操作严格及维修费用制造费用较高，不太适合小型企业的使用及制造，耗电较大。不完全齿轮系统+弹性阻尼装置+ 异步电动机控制的全自动冲孔机具有结构10较简单，外形美观大方，结构合理，占地面积少，能精确的完成自动冲孔任务，要求人员操作的技术水平较低且操作便捷，整台机器耗电量少，价格相对比较便宜，劳动生产率相对普通的人工送料机提高 2 倍左右。但是此机器加工的产品效率较低，使用年限较短，适合小型企业制造及使用。综上所述，结合所需公司的特点和借鉴其他全自动冲孔机的优缺点，通过对二种冲孔机方案的反复论证，确定本冲孔机的控制采用不完全齿轮系统+弹性阻尼装置控制，以三相电动机为动力，模具冲头为工作执行部件，振动料斗为送料部件。利用电动机带动主轴及凸轮而实现冲孔的总体设计方案。确定传动方案，方案简图如下（图 3-1 所示）：（a）（b）图 3-1比较 2 种传动方案，方案(a)采用无级变速度电动机带动主轴旋转进行冲孔，方案（b）采用 Y 型电动机带动，采用齿轮减速器减速来达到冲孔的额定转速。比较方案（a）跟（b），显然方案（a）简单方便，占地面积少，结构紧凑、传动效率高、使用维护方便、工艺及经济合理，使用于轴受力较小的传动。方11案（b）采用型电动机增加了电动机的费用，且采用齿轮减速，增加了成本以及使机构不紧凑，不方便安装加工，占地面积较方案（a）大，适合轴传动受力较大的机构。因为此次冲的孔为小孔，轴受力不大，所以经过比较确定方案（a）为最终方案。其主要技术经济指标：1电压： 380V 2消耗功率（W）： 5003冲孔直径： 0.8mm0.01mm4可加工零件：保险管帽5最大加工尺寸： 4mm6最大冲力： 40kg7定位误差： 0.01mm8冲孔速度： 3 件/秒9整机质量（kg） 20010加工成本（元/个） 0.111操作人数 112整机制造成本（元） 90003.2 工作原理和创新之处3.2.1 工作原理全自动冲孔机的机械结构简图（如图 3-2）12图 3-2系统的工作原理简述如下：启动调节冲孔开关，电机10开始转动。通过联轴器11，主轴12带动凸轮15和锥齿轮16旋转。凸轮15带动轴承座13，轴承14，模具7的上模部分运动，当冲孔时，凸轮给予向前的位移，模具卸料板内的弹簧压缩，凸模6完成冲孔；当卸料时，卸料板内弹簧伸长，凸模向后运动，卸料板卸掉已冲好的保险管帽。两锥齿轮啮合改变运动方向，轴17旋转。轴17带动不完全主动齿轮3，不完全从动齿轮4和固定在不完全从动齿轮4上的分度盘5作旋转运动。主轴旋转一周，不完全从动齿轮转1/4周，这样可以把振动料斗出来的有序料一个一个地送到凹模上。主轴旋转一周冲一个保险管帽，从而实现自动冲孔。完成全自动冲孔任务先启动振动料斗开关，振动料斗1开始振动送料，经过料斗斜槽2后进入料嘴。料嘴与分度盘5的料槽相连，来料（保险管帽）恰好每次只有一个进入分度盘料槽。133.2.2 创新之处（1）采用不完全齿轮机构（如图3-2所示）作为间隙运动机构，当主动齿轮1转一周时，从动齿轮2转四分之一周，从动齿轮每转停歇四次。当从动齿轮停歇时，主动齿轮上的锁止弧与从动齿轮上的锁止弧互相配合锁住，以保证从动齿轮停歇在锁定位置。当电机高速旋转（如图3-2所示）不完全齿轮机构时，主动齿轮角速度增大，从动齿轮的角速度亦增大，运转中惯性力增大，此时容易发生齿轮间卡死。为此我们在系统中增加了弹性阻尼系统（如图3-3所示）。通过调节弹簧弹力大小来克服齿轮的惯性力。如需在高速下运行，齿轮的惯性力较大，则弹簧的弹力应加大，反之，则弹力应减小。从而保证不完全齿轮能够在高速中正常运行。14图3-3 图3-4（2）此机构利用冲孔模具的导向作用，省去了冲床的滑块机构；因冲裁力较小，省去了冲床的飞轮机构，因而整个机构得到简化，加工方便。（3）模具通常垂直安装在冲床上完成冲压任务。而本机构利用现有模架，并且考虑到从振动料斗出来的保险管帽是水平的，应而将冲孔模具水平放置即水平方向完成冲孔任务。（4）此机构自身就是一部小冲床和送料机构，解决了占用其它冲床的矛盾。（5）以往的生产采用手工送料，经常送不到位，还会出现压手的公伤事故。本机构解决了压手问题，提高送料精度。（6）以往采用的冲床功率较大，生产中耗电量大，成本较高。本机构消耗功率550W，大大节省能源，降低成本。（7）本发明采用无级变速，可以任意调节冲孔速度。3.3 各主要工作部件设计说明3.3.1 动力选择本课题研制开发的全自动冲孔机主要用于冲小型零件，故选择的动力不能太大，立足于小型，具有一定实用和推广价值。当没有特殊要求时均应选用交流电动机，其中以三相鼠笼式异步电动机用15得最多。Y 系统电动机为我国推广采用的新设计产品，适合于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体的场合，以及要求具有较好启动性的机械。在经常启动、制动和反转的场合（如起重机），要求电动机具有转动惯性小和过载能力大，则应选用起重及冶金用三相异步电动机 YZ 型（笼型）或 YZR 型（绕线型）。由于我设计的全自动冲孔机要求冲孔速度为 180 个/分钟，即主轴旋转速度为 180r/min。所以采用 YCT 系列电磁调速异步电动机。YCT 系列电磁调速异步电动机是一种交流恒转矩调速电机，是通过可控硅进行控制而达到均匀无级调速。YCT 系列电磁调速异步电动机（如图 3-4）是由三相异步电动机，电磁转差离合器，测速发电机，电气控制装置组成的，广泛适用于恒转矩无级调速的各种机器设备上，例如：纺织、电影制片、化工、印染、化学纤维、冶金、造纸、水泥、橡胶、电线、制糖、塑料、发民厂等。更适用于变转矩的离心式水泵和风机负载上，用转速调节来代替阀门的开闭以控制流量或压力，从而达到节能的目的。这种电机具有以下特点。1、交流无级调速、具有速度负反馈的自动调节系统，速度变化率低于3%。2、结构简单，使用维护方便，价格低廉。3、无失控区，调速围广，最大可达 10：1。4、控制功率小，便于自控、群控、遥控。5、起动性能好，起动力矩大，起动平滑。图 3-516由于冲孔机内部结构未定，可按下式粗略估算主电机功率。（式）总冲主 P 3.10为机床总的机械效率，主运动为轴带动凸轮运动的冲孔，总0.940.97，机构较简单和主轴转速较低时取大值。根据本设计的特点总总选择 0.97。总=WP5.197.0总冲主根据上述计算选择初选电机。查 YCT 系列电磁调速异步电动机的性能参数表，根据本次设计的需要所以选用 YCT112-4A 型号，其具体参数如下：性能参数型号拖动电动机功率（KW）额定转矩调速范围（r/min）转矩变化率（%）YCT112-4A 0.55 3.6 1250-125 2.5外形及安装尺寸安装尺寸(mm) 外形尺寸(mm) 机座号A A/2 WB WC D E F G H K AB AD HD L HA ACYCT112-4A 190 95 210 40 19 40 6 15.5 112 12 240 150 280 520 16 2603.3.2 整体布局与传动系统设计1 整体布局本课题的全自动冲孔机属于厂房作业机器，所以需要安装在空旷地面，考虑到周围的环境因素，将冲孔机的整体结构简图（如图 3-1）所示。全自动冲孔机的整体布局是由主运动系统、产品输送定位系统、冲孔模具和支撑件等四大部分，其中主动系统主要由电动机、主轴、传动轴、齿轮、联轴器、凸轮等部分组成；产品输送定位系统主要由振动料斗、振动斜槽等组成；冲孔模具按照冲孔的要求而设计；支撑件主要起固定及支撑主动件等零件，以方便人员操作。此种设计合理的安排了机器的空间位置，方便搬迁及维修。将17电动机与送料装备相隔，有利于防止加工零件掉落进电动机，以免发生事故。2 传动系统（在本次设计中又叫主动系统）此次传动系统由电动机为动力，带动主轴旋转，凸轮安装在主轴上，主轴的旋转带动凸轮，凸轮使模具上模部分运动，完成冲孔任务。同时主轴带动锥齿轮旋转，而锥齿轮使副轴带动不完全齿轮与分度盘运动完成振动料斗出来的有序料一个一个地送到凹模上。3.3.3 冲孔模具的选择1.各种结构的冲孔模一般都是由工作零件（包括凸模、凹模）、定位零件（包括挡料销、导尺等）、卸料零件（如卸料板）、导向零件（如导柱、导套）和安装固定零件（包括上下模座、垫板、凸凹模固定板、螺钉和定位销）等 5种基本零件组成。凸模又称冲头，是冲模的关键零件之一。凸模本身按部件工作不同又可分为工作部分（即刃口）和固定部分。生产实践证明：由于凸、凹模之间存在着间隙，使落下的料或冲出的孔都带有锥度，落料件的大端尺寸等于或接近于凹模刃口尺寸，冲孔件的小端尺寸等于或接近于凹模刃口尺寸。所以本次全自动冲孔机的模具要求如下：由于保险管帽零件孔属于一般的冲孔， 0.8mm0.01mm 的孔由冲孔获得。计算冲孔凸模的刃口尺寸以及凹模pd由表得： =0.002mm， =0.001mm，则 =0.001mm753maxZminZminaxZ由表查得：凸模公差： =-0.0220mm,凹模公差： =+0.020mm pd校核满足 + 的条件pdminax所以得到： =（0.80.750.020 = mm, = mm02.)02.815d02.816冲裁力的计算冲裁力的大小主要与材料的性质、厚度和零件的展开长度有关。用平刃口冲裁模冲裁时，其冲裁力可按下式进行计算： NKLtPp 246.102.814.30 18其中冲裁力；PK系数，一般取 1.3；t材料厚度（mm）;材料的抗剪强度（MPa）。0卸料力 NSKPrer 31246.05.顶件力 up 50.8.所以总冲压力为： NPtoal732.模具机构的一些参数上模座：LBH 为 635020mm下模座：LBH 为 635025mm导套：6018mm导柱：d=16，L=100mm导柱上的弹簧 d=1.6，D=22mm，t=10mm，H=72mm，有效圈 7，总圈 8.5模具长度 H=110mm凹模长度为 12mm，凸模长度为 50mm。本次设计冲模采用弹性卸料装置时，所得制作平整，故适用又薄料及精度和平整度要求较高制作的冲模选用。3.3.4 送料机构送料机构由料斗固定在圆盘上，以及料斗斜槽、料嘴组成。圆盘由振动机带动产生振动，保险冒在料斗中随振动料斗跳动进入料斗斜槽，经过料斗斜槽进入料嘴，而料嘴跟分度盘的料槽相连，这样便可以准确的送料到位，进行冲孔任务。3.4 主轴的尺寸设计计算193.4.1 主轴设计1. 轴传递扭矩 T（N mm）npT6105.9式中 p电动机功率 P=0.55KWn电动机转速 n=180r/min带入公式有 mNnpT 291805.10.9105.9662.初步确定轴的最小直径 3minpAd安装连轴器处的直径为轴的最小直径。根据表 153 有，轴的材料选in择为 45 钢时 A=103126 mnpAd 28.195.4180.260333mi 考虑到轴端装联轴器需开键槽，故轴径需要加大 5%7%，所以选取=19mmmind3.选择联轴器根据前面最小端直径的确定可以选择合适的联轴器。联轴器是一种常用的轴系部件，其功能是联接两轴，传递运动和转矩，机器运转时所联接的两轴不能分离，只有当机器停车并将联轴器拆开后，两轴才能分离。在选择标准联轴器时应根据使用要求和工作条件，如承载能力、转速、两轴相对位移、缓冲吸振以及装拆、维修更换易损元件等综合分析来确定。具体选择时可考虑以下因素：i原动机和工作机的机械特性原动机的类型不同，其输出功率和转速，有的是平稳恒定的，有的是波动不均匀的，而各种工作机的载荷性质差异更大，有的甚至是强烈冲击或振动，这将直接影响联轴器类型的选择，是选型的主要依据之一。对于载荷为平稳的，可选用刚性联轴器，否则宜选用挠性联轴器。20ii联轴器连接的轴系及其运转情况对于连接轴系的质量大、转动惯量大，而又经常启动、变速或反转的，应考虑选用能承受较大瞬时过载，并能缓冲吸振的联轴器。iii工作机的转速高低对于需高速运转的两轴连接，应考虑选择联轴器的结构具有高平衡精度特性，以削除离心力产生的振动和噪声，避免相关元件因磨损和发热而降低传动质量和使用寿命。iv联轴器的对中和对保持程度保持良好的对中是正常运转的前提，可防止产生过大附加载荷及其他不良工况。选择的联轴器不但要补偿安装时难免存在的一定相对偏差，还应预计到能补偿两轴在运转中出现的相对位移。v联轴器的结构及工作特性联轴器的外形尺寸，安装、拆卸所需的空间大小和难易程度以及对维护的要求等都应与连接装置的具体配置和要求相适应。vi联轴器的可靠性、使用寿命和工作环境对于要求运转可靠，不允许运转工作临时中断的传动，最好选用不需润滑、无非金属弹性元件的联轴器。高温和含有腐蚀性介质的场所应避免使用橡胶弹性元件的联轴器。有灰尘、潮湿的环境应使用有罩壳的联轴器。vii联轴器的制造、安装和维护的成本。根据轴最小端装的为连轴器，所以联轴器的计算转矩为，查表TKAca14-1，考虑到转矩变化很小，故取 =1.3，则：AK=1.329180=37934NmmTKAca按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查标准 GB/T5014-1985，ca选用 HL1 型弹性柱销联轴器，其公称转矩为 160000Nmm。半联轴器的d=19mm；半联轴器长度 L=42mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度 =30mm。1L该联轴器标记为： 85014219GBJAHL4.轴的结构设计（1）拟订轴上的零件装配方案，轴上的凸轮从左侧装入，而轴承采用SN205 型剖分式滚动轴承座支撑固定，联轴器跟锥齿轮都采用键联接。21（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。为了满足半联轴器的轴向定位要求，轴段左端需制出一轴肩，故取=30mm，右端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径 D=36mm。半联轴器与2d轴配合的毂孔长度 =30mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的1L端面上，故此段的长度应比略短一些，现取 =28mm。11L（3）初选选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用 7205C 型滚动轴承，其尺寸为 255215（内径外径宽度）,所以安装轴承段的直径，右端轴承与凸轮之间采用套筒定位。取凸轮距箱体轴承座的md2573距离为 8mm。装右端轴承段的长度 =51mm。3L（4）右端轴承右侧的轴段长度 =40mm，左端轴承所在轴段的长度为2=51mm，轴承右端段的长度为 =40mm。7L6（5）凸轮尺寸设计凸轮所在轴段的直径 =33mm，采用滚子从动盘形凸轮机构，直接用滚动4d轴承作为滚子。凸轮采用铸铁凸轮 =36mmmrsh)107(5.=39mmhbm3取推程运动角= 60远休止角= s回程运动角= 近休止角= 180s行程为 10mm，凸齿轮宽度为 b=40mm= 。4L（6）设计轴端的锥齿轮由于工作要求的不用，锥齿轮传动可设计或不同的型式。根据本设计的22需要选择轴交角为的标准直齿轮传动。90由于此轴的速度不高，故选用 7 级精度。材料选用 45 钢，硬度为 240HBS。按齿面强度设计： muKTZdRRHE61)5.01()(92.3 221 8.)(321FSadYzKTm初选锥齿轮的模数 m=3，齿数为 Z=21。由于本设计为等速传动，所以，1tanco2121dZu，451=321=63mm，mz2=d(1-0.5 )=63(1-0.50.33)=52.6mm，dR，r5.421齿顶圆直径: ，齿根圆直径: mda2.671 mdff 9.5721齿顶高: ，齿根高：ha32 hff6.321分度圆齿厚：S=4.7mm，齿顶角：，齿根角：86.a.4f锥齿轮宽度：b=22mm。由于锥齿轮所在轴段也为最小直径，而且锥齿轮传递的转矩： mNnpT 291805.10.9105.966NdFmt .21tar 5.28cosn12tri123检验所选参数都符合要求。所以锥齿轮所在轴短的长度： mL28（7）轴上零件的周向固定，均采用平键联接，同时为了保证轴的配合有良好对中性，采用 H7/K6，滚动轴承与轴采用 H7/K6。（8）定出轴肩处的圆角半径 R=1，轴端倒角取 2 。455.键联接的选择本次设计的键全为普通平减 A 型，所有轴段键型号预选如下：联轴器键 19 选 6622（bhl）凸轮键 33 选 10840（bhl）锥齿轮键 19 选 6620（bhl）6.选择轴的材料为 45 钢，调质处理由表 141 查得，22/35,/640mNNsb，。115,/275m21/60,98mN7.画轴的结构简图如图 3-5 所示图 3-6 主轴尺寸图3.4.2 主轴的校核由于工作时受到不大的弯矩，则用降低许用扭转切应力的办法予以考虑。因此在校核轴强度的时候只考虑校核扭转应力，只按照轴所受的扭矩来计算轴的强度。24轴的扭矩强度条件为（Mpa）TTTdnpW32.095式中：扭转切应力，单位为 Mpa；TT轴所受的扭矩，单位为 N mm；轴的抗扭截面系数，单位为；W3mN轴的转速，单位为 r/min；p轴的传递功率，单位为 kw；d计算截面处轴的直径，单位为 mm；许用扭转切应力，单位为 MpaT这里考虑到轴直接用联轴器跟电动机相连故可以直接看作传动效率为 1，故 p=550w，n=180r/min，d 取轴的最细处的直径 d=19mm，按照机械设计T（第七版）表 153 中选取， =2545Mpa。将各个参数数值带入公式有TTTW27.192.0853满足轴的扭转强度要求，所以强度合格。3.4.3 轴承的校核（计算过程中使用的资料为机械设计第七版）1.根据工作条件决定选用角接触球轴承。标号左端轴承为 1，右端轴承为2，根据受力计算得轴承径向载荷左端轴承 =678.9N，右端轴承 =311.3N，1rF2rF轴承转速 n=180r/min 对于 70000C 型轴承，轴承判生轴向力，其中取 e=0.4ed=271.56N114.0rdF=124.52N22r25轴承采用背对背安装，所以 NFda56.2711042由于 =0.4e， =1.32e1raF2ra装轴承处的轴直径可在 30mm 左右内选择（预），运转时，有轻微冲击。预期计算寿命为 4500 小时。根据表 135，70000C 轴承的 e 值为 0.56。2.初步计算当量动载荷 P，根据式（138a） )(arpYFXf按照表 136， =1.21.8，取 =1.8pf按照表 135，X=1，Y=0，则 NP02.1)9.678(.158.94)432 3.根据式（136），选择受力最大的轴承求轴承应有的基本额定动载荷值 NnLpch 9.2061860.10633, 4.按照轴承样式或者设计手册选择 c=16500N 的 7205C 轴承，这个轴承的基本额定静载荷 =10500N，验算如下：0c验算 7206C 轴承的寿命，根据式（135） hpnLh 450278)0.165(860)(1336 所以轴承选用合格。3.4.4 键的校核我们选用的主轴键为 A 型平头普通键，由于其主要失效形式是工作面被压溃，因此这里只按工作面上的挤压应力进行强度校核计算，先校核联轴器键。26普通平键联接的强度条件为： 3210papTMkld式中：T传递的转矩 T=p/wK键与轮毂键槽的接触高度 k=0.5h 故此处 h 为键的高度，h=6 mmL键的工作高度 l =22 mmD轴的直径 mm d =19 mm键，轴套筒三者中最弱材料的许用挤压应力 Mp ap由机械设计第七版查表 6-1 许用挤压应力 =100120 M 取其ap平均值 =110Mpap经过计算110 MPakldTp 5.46192380102 ap因此，键的强度合格。其他的键按此方法校核都强度合格。3.5 副轴的尺寸设计计算3.5.1 副轴设计1. 副轴即安装锥齿轮跟不完全齿轮的轴根据主轴最左端安装的锥齿轮可知道，此轴最左端的轴的直径为，md197L3872.轴的结构设计（1）拟订轴上的零件装配方案，轴上的不完全

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