专用冲床设计.doc

江苏大学本科毕业设计J I A N G S U U N I V E R S I T Y成 教 本 科 毕 业 设 计（论 文） 专用冲床设计学 院 名 称： 江 苏 大 学 专 业 班 级： 2012级机械设计及自动化 学 生 姓 名： 指导教师姓名： 指导教师职称： 函 授 站： 2014 年3月摘 要1Abstract2Key Words: Milling Machine; Solid Works;2机械设计部分3第一章 绪论3第二章 冲床的设计方案选择与比较42.1方案比较42.2主要技术参数的拟定6第三章 主要零部件的设计与校核83.1 凸轮机构的设计83.2 主轴齿轮的校核9结束语15致谢16参考文献1717摘 要本论文包括专用冲床的设计。在专用冲床的设计中，根据设计任务中的技术参数要求确定机床的加工范围和对比分析不同机构方案带来的优缺点；进行了冲床的三维造型、总装配设计和零件设计，并对主要部件进行了强度校核。由于运用Solid Works软件生成的装配图和零件图不符合国家标准，故需要将图重新导入到CAD软件按照国标进行标注。 关键词：冲床；Solid Works；Abstract This paper includes two parts: the design of punch and the characterization of sound signals of normal milling machine and NC milling machine. According to the design requirement for the technical parameters of the punch, the machining range of the punch is firstly determined. Three-dimensional modeling of the punch is created with Solid Works software, and its assembly drawing is completed. Then, the strength of some main parts is verified. If it is not acceptable in the strength for some part, it will be built-up again for three-dimensional modeling with Solid Works. Finally, part drawings and assembly drawing can be obtained. Because of its mismatch with our national standard, the drawings in Solid Works must be transformed into AUTOCAD format.Key Words: Milling Machine; Solid Works; 机械设计部分第一章 绪论传统的压力机的一般结构如下：结构形成长度和速度由结构和电动机的转速来决定； 过载保护由离合器来实现；连杆的上下移动由偏心轮的转动来实现；传统的冲床结构比较简单，适用性强，操作简单，根据加工原理的不同机床的分类比较多如空压压床、手动冲床、数控冲床、自动冲床、高速冲床、液压冲床等等，可广泛应用于电子、通讯、电脑、家用电器、家具、交通工具（汽车、摩托车、自行车等）、五金零部件等的冲压及成型。在加工现场有着较为广泛的应用。其中冲床的曲轴、齿轮、齿轮轴等摩擦部位均经硬化热处理再研磨加工，对重负载及长时间运转使用，有极高的耐磨性和平衡性，冲压噪音低,基本上能够满足现场加工的需要。新一代的冲床伺服电机驱动压力机,日本会田工程技术株式会社（AIDA）的NSI-1500(D)数控伺服压力机和小松产机株式会社（KOMATSU）的HIF150复合型伺服冲压机均为新一代的冲床。伺服压力机与传统压力机不同，由于采用了伺服电机驱动，压力机可根据不同的生产需要设定不同的行程长度和速度；通过伺服压力机配置的线性光栅尺，能够始终保证下死点的成形精度，可达到微米级，有效抑制了产品的毛刺及其他不合格品的出现；可超低速运行；模具振动小，大大提高了模具的使用寿命；没有离合器、制动部分，节省了电力和润滑油，降低了运转成本。伺服压力机具有复合性、高效性、高精度、高柔性、低噪音环保性等特点，充分体现了锻压机床的发展趋势。它完全突破了传统压力机的概念，它的出现必将引起一场压力机制造行业的一轮改革。然而新一代的冲床也有局限性：造价太高，经济性差，多用于高精密的零件的加工。而且对于一般小规模的企业在购买能力有限的情况下暂时很难推广新一代的冲床。无论是传统的还是新一代的冲床其工作台不能旋转，加工范围受到一定的限制，特别是对于盘形零件上的阵列冲孔、压边、锻造等有所不便。本论文本着经济、简单、专用的原则，设计一种分度型冲床，以满足盘形零件阵列冲孔、压边、锻造等不同用途的需要。第二章 专用冲床的设计方案选择与比较2.1方案比较针对本次设计任务中的要求提出三种冲床传动原理的设计方案，并分别就其优缺点和可行性进行了具体的论述分别如下：方案一图21 冲床机构方案一优点：满足使用性能要求，用一个电动机来实现两部分的联系运作，可以保证准确的传动比；过载保护由锤头本身的重量和工件的材料和厚度来决定，过载时不会损坏传动连；缺点：锥齿轮传动连较多，而且锥齿轮安装不便，安装精度差；锤头的上下运动时的驱动有力臂的存在，引导精度有较大的误差进而影响其加工精度，而且功率损耗比较大；锤头的移动受到限制加工范围受到严重的限制；方案二图22 冲床机构方案二与第一个方案（如图2-1所示）比较起来：优点：通过调节锤头在杠杆上的距离可以调节工件上冲孔的范围区域，加工范围明显增加；缺点： 冲孔加工时，加工的孔有斜度加工精度差； 没有过载保护，容易损坏传动连，破坏齿轮； 凸轮承受重力冲击，传到齿轮系上，影响工件的加工精度和齿轮的寿命；方案三图23 方案三 冲床机构的原理图优点：满足使用性能要求，用一个电动机来实现两部分的联系运作，可以保证准确的传动比；过载保护由锤头本身的重量和工件的材料和厚度来决定，过载时不会损坏传动连；通过摇动曲柄可以调节锤头与工件的相对位置，实现了加工范围内的任意调整；缺点： 对电动机的要求要高，要求具有低转速大扭距特性的电动机，目前可选用直流伺服齿轮减速电动机，其性价比稍微差些，电动机造价相对较高，还有改进的潜力，可以增设变速箱从而满足性价比更高的要求。结论： 通过以上各方案的比较，方案三不仅保证准确的传动比，而且有过载保护功能，还能实现零件在加工范围内加工尺寸的任意调整，所以予以选用。2.2主要技术参数的拟定根据本次设计任务中要求的技术参数要求，参考现有冲床设备的参数可以选定：工件转速：；锤杆上下周期：1.67s；工件直径范围：0.31m；从电动机到主轴传动比为: 1：3；从电动机到锤头传动比为： 1：3；根据以上技术参数可以查找选用一个适用的电动机，选定的电动机的型号为：110S256，输出转速为，输出转矩为 。第三章 主要零部件的设计与校核3.1 凸轮机构的设计电动机已经选定了，电动机的转速也就确定了为，沿着传动连，传到凸轮时转动为，凸轮转动周期为：，锤头上下一次的距离为：，回程运动：锤头自由下落的时间为：回程运动角：推程运动：推程运动角：凸轮的绘画：用图解法设计凸轮的形状，用公式算出每隔角度凸轮的边界点距离中心点的距离，画出各个点，然后用样条曲线进行拟和，可以比较精确的绘出凸轮的外形，从而设计出凸轮. 图31 凸轮的轮廓图 图32 校核的齿轮副的造型3.2 主轴齿轮的校核传动齿轮设计及校核设计项目计算公式或说明结果1选择齿轮齿数材料热处理及精度等级查表5-7，P61，课（1） 小齿轮20Cr渗碳表面淬火，齿面平均硬度62HRC（2） 大齿轮40Cr调质处理，齿面平均硬度270HBS初估圆周速度，由表5-5，P57，课选取9级精度小齿轮62HRC大齿轮270HBS级9-9-82参数选择（1）取小齿轮齿数大齿轮齿数 取齿数比（2）计算传动误差（3）齿宽系数查表5-13，P75，课u=6.18合格3计算小齿轮转矩4确定载荷系数（1）使用载荷系数 由已知条件查表5-11，P66，课 取（2） 动载荷系数由查图5-10（a）P66，课 取（3） 齿向载荷分布系数由及以知条件查图5-13，P68，课 取（4） 齿间载荷分布系数 由式5-9，P68，课查图5-15，P69，课 取（5）载荷系数 由式（5-6）P65，课 得5求总工作时间6按齿面接触疲劳强度设计7确定传动尺寸（1） 求许用接触应力由图5-24，P77，课 取寿命系数由图5-23，P76，课 取接触疲劳极限 由参照表5-15，P77，课安全系数由式（5-16），P75，课（普通齿轮）（2） 弹性系数 由表5-12，P71，课（3） 节点区域系数 由图5-18，P71，课 取（4） 重合度系数 （5） 所需小齿轮直径 由式（5-12）P71，课 初算（6） 验算圆周速度（7） 修正小齿轮直径按 查图5-10（a）P66，课 取考虑到初次设计机床选用3倍的保险系数。（1） 确定模数m 由表5-3，P56，课 取m=5（2） 分度圆直径（3）中心距a （4）确定齿宽 按 取 m=58齿根弯曲疲劳强度校核（1）求许用弯曲应力 由式5-17，P77，课由图5-26，P79，课 取寿命系数由图5-23，P76，课 取接触疲劳极限 由参照表5-27，P79，课尺寸系数由参照表5-15，P77，课安全系数由式（5-18），P77，课（普通齿轮）（2）齿形系数 由图5-21，P73，课得 （3）应力修正系数由图5-22，P74，课 （4）重合度系数由式5-13，P73，课 （5）校核根弯曲强度 由式5-13，P73，课故弯曲强度足够以设计的冲床如图所示:图33 冲床的造型图结束语致谢 在本次毕业设计中教授在百忙中挤出时间给予本人系统的指导下，从毕设开题的方向到具体的技术上的难题都给我提供了很大的支持，并且给出了很多解决问题的方法。从指导我做毕设的这一段日子里，我不仅对整个机床设计过程的步骤有了细致的了解，所学专业知识的应用领域有了比较系统的了解，而且学以致用的过程中让我认识到到相关方面的知识还有所欠缺，要对所学知识及时的补充，做到随时学习新的技术，扩展自己的知识面。在本次毕设中马愉同学及张海波学长给于大力的技术支持，感谢他们平时给予我细心的指导，在试验的过程中得到汲国庆学友诸多的配合支持，不胜感谢！参考文献1 王忠茂 常用调速设备技术手册 机械工业出版社 1994.11 2 大连理工大学戴曙编 金属切削机床 机械工业出版社 1993.53 王孝培 编冲压设计资料 重庆大学 19844 朱如鹏 机械原理 南京航空航天大学 2002.45 徐龙祥 欧阳祖行编机械设计 航空工业出版社 1999.1 6 朱如鹏 郭学陶编 机械设计课程设计 南京航空航天大学 19937 成大先.机械设计手册.北京：化学工业出版社