模具推送小車畢業(yè)設(shè)計_說明

1、 . . . 摘要 為實現(xiàn)模具運輸?shù)淖詣踊?，現(xiàn)階段對模具運輸技術(shù)提出了新的要求。各企業(yè)為實現(xiàn)模具的自動化運輸，都加大了投入，而這次設(shè)計任務(wù)針對的就是實現(xiàn)模具運輸?shù)淖詣踊?。為實現(xiàn)模具的自動推送工作，可以合理的設(shè)計模具推送小車，提高模具的運輸效率。設(shè)計的模具推送小車通過在固定軌道上往返運輸模具，靠液壓缸的推拉作用實現(xiàn)模具的快速推送過程。小車結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊，應(yīng)用靈活，可廣泛應(yīng)用于各中小型企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，而且成本低廉，既可實現(xiàn)模具推送的自動化解放生產(chǎn)力，也可以最大限度地降低企業(yè)生產(chǎn)成本。小車與沖床的配套使用，更可以形成一套專業(yè)化的生產(chǎn)系統(tǒng)，實現(xiàn)專業(yè)化生產(chǎn)。并且所設(shè)計的模具推送小車也能很好地實現(xiàn)預(yù)期的模具推

2、送工作，企業(yè)也可以根據(jù)自身的需要融入新的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)更復(fù)雜的功能，滿足企業(yè)自身生產(chǎn)需要。關(guān)鍵詞: 模具推送；小車；液壓缸- 31 - / 34AbstractMold the development of transportation technology has become the precondition of power industry development,especially the transportation of punch die,with the required automation,rapidness,greatly improve production eff

3、iciency and create,more wealth.Through the push mold to push the car to realize mold,is the mainstream trend in the development of mold transportation,also is the direction of technology innovation.The car back and forth in a fixed orbit transportation mould,rely on hydraulic cylinder's push and

4、 pull realize the rapid and push the mold processpact car structure design, flexible application. can be widely used in various small and medium-sized enterprise production process,and low cost, mold and push cocoa not only realize automation to liberate productivity, can also minimize production co

5、sts.Supporting the use of cars and punch, can form a set of specialized production system, realize specialized production. Design of the mould can push the car on the basis of the mechanical structure,enterprises can be integrated into the advanced control system based on their own needs,has the cha

6、racteristics of strong adaptability.On the basis of not only can realize the mold delivery,can also according to production needs to increase the car function,meet the needs of the enterprise production.Key words : Mould push；The small car；The hydraulic cylinder第1章 調(diào)研報告1.1 學(xué)生教師簡介表1-1學(xué) 生 簡 介專業(yè)班級學(xué)號浦仕誥

7、機械電子工程機電11-124 表2 -2指導(dǎo)教師姓 名工作單位職 稱 學(xué)校導(dǎo)師王桂榮科技大學(xué)副教授 企業(yè)導(dǎo)師連歧繼電器XX公司高級工程師1.2 調(diào)研實證 圖 1-1 沖床圖 1-2 自動化室1.3 畢業(yè)設(shè)計背景畢業(yè)設(shè)計題目: 沖床送模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計本畢業(yè)設(shè)計題目涉與機械電子產(chǎn)品制造、家電制造生產(chǎn)、汽車、航空等領(lǐng)域。特別是汽車制造生產(chǎn)領(lǐng)域沖模運輸機構(gòu)的應(yīng)用最為廣泛也最具有代表性。沖壓設(shè)備向著自動化、信息化、智能化方向發(fā)展的同時，對沖模運輸機構(gòu)的設(shè)計和性能提出更高的要求。在努力實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化的今天，對沖模運輸機構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新的要求也是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的大勢所趨，是工業(yè)科技革命的在要求。模具運輸技術(shù)、沖床送模

8、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)更新?lián)Q代的新支點1。1.4 綜述模具是機械制造業(yè)技術(shù)先進，影響深遠的重要工藝設(shè)備。其中五金模具自動化生產(chǎn)處于試驗階段，而模具運輸技術(shù)是與之伴隨的技術(shù)創(chuàng)新方向。在汽車領(lǐng)域模具運輸技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，伴隨著客戶需求的多樣化和個性化，模具運輸技術(shù)使這種需求成為可能，節(jié)約了生產(chǎn)周期也節(jié)約了成本。而沖床模具運輸是沖壓設(shè)備工作上重要一環(huán)，為了實現(xiàn)運送模具的自動化，解放生產(chǎn)力，提高沖床生產(chǎn)效率，就要求我們對沖床送模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計不斷創(chuàng)新，使工業(yè)生產(chǎn)向著自動化、信息化、智能化邁進2。參與調(diào)研的企業(yè)電氣集團繼電器XX公司，是中國繼電保護與電力自動化事業(yè)的締造者繼電器廠沿革發(fā)展而來，是哈電集

9、團的骨干企業(yè)。在近70年的發(fā)展進程中，為我國電力事業(yè)做出了舉足輕重的貢獻，曾經(jīng)在中國工業(yè)發(fā)展史中被譽為“亞洲第一”和“中國繼電保護的發(fā)祥地”。阿繼的產(chǎn)品為國家重點輸變電工程、大型工業(yè)企業(yè)與國防工程項目提 供了優(yōu)質(zhì)的配套和服務(wù)，產(chǎn)品遠銷至亞、非、歐、拉丁美洲的47個國家和地區(qū)。其沖壓設(shè)備種類繁多，模具運輸形式多樣，各種機械生產(chǎn)設(shè)備中沖壓設(shè)備的特點最為突出。形式各異的沖模運輸實現(xiàn)了生產(chǎn)自動化，解放了生產(chǎn)力，提高了生產(chǎn)效率，其結(jié)構(gòu)原理和創(chuàng)新設(shè)計極具啟發(fā)。其機械生產(chǎn)設(shè)備的理念在沖模運輸技術(shù)中中得到了很好體現(xiàn)，以期達到“人機合一”的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新理念。繼電器XX公司堅持技術(shù)創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的不竭動力，通過

10、完善科技創(chuàng)新和產(chǎn)品 研發(fā)體系。形成了以技術(shù)委員會為戰(zhàn)略決策核心，技術(shù)發(fā)展部為技術(shù)管理中心，研發(fā)中心、研發(fā)中心為科研開發(fā)平臺，通過與中國電力科學(xué)院、中國煤炭 科學(xué)研究院、華北電力大學(xué)、交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、工業(yè)大學(xué)、東北電力大學(xué)等國著名科研院所和高等院校進行“產(chǎn)學(xué)研”聯(lián)合開發(fā)，持續(xù)增強自 主創(chuàng)新能力，提升核心競爭力，使公司主導(dǎo)產(chǎn)品始終保持行業(yè)領(lǐng)先地位3。 為了實現(xiàn)沖床的模具運輸主要有三種方案：一是用利用沖床上活動工作臺沿向兩個方向的分別移動實現(xiàn)模具運輸； 二是利用活動工作臺的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)模具運輸；三是通過設(shè)計模具推送小車實現(xiàn)模具的運輸。而隨著信息產(chǎn)業(yè)和機電一體化的技術(shù)的創(chuàng)新和研發(fā)，國外的大型企業(yè)開

11、發(fā)了各種先進的模具運輸系統(tǒng)，節(jié)省了模具運輸時間，極大的提高生產(chǎn)效率，為企業(yè)生產(chǎn)帶來了極大收益。國外開發(fā)的模具運輸系統(tǒng)主要種類有：機械旋拉式、液壓壓板式、磁力吸盤式。機械旋拉式是最早的系統(tǒng)，典型產(chǎn)品出自瑞士STAUBLI公司。液壓壓板式是采用最普遍的模具運輸系統(tǒng)，典型產(chǎn)品出自ENERPAC等公司。磁力吸盤式這是近年來發(fā)展迅猛、被歐美工業(yè)發(fā)達國家廣為接受和采納的模具搬運系統(tǒng)，典型產(chǎn)品出自意大利TECNOMAGNETE（泰磁）公司，在此產(chǎn)品上有十多年的開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用的經(jīng)驗，近萬套系統(tǒng)應(yīng)用于世界各地，特別是為汽車工業(yè)配套的廠家?，F(xiàn)階段國運模技術(shù)已經(jīng)得到迅速發(fā)展，但現(xiàn)實生產(chǎn)中由于受到模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展、電子

12、元器件發(fā)展的的影響，我國運模技術(shù)與西方發(fā)達國家技術(shù)相比仍舊有明顯差距，信息化、智能化、產(chǎn)業(yè)化的模具運輸技術(shù)革命在我國正在興起。其中沖床模具運輸機構(gòu)的設(shè)計創(chuàng)新伴隨著機電一體化產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展而不斷創(chuàng)新，各種運模系統(tǒng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用提高了生產(chǎn)能力，也推進科學(xué)技術(shù)取得長足進步。處于市場經(jīng)濟大潮的今天，經(jīng)濟全球化不斷加深，沖床送模結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)的競爭日趨激烈，高附加值的生產(chǎn)成為人們的共識2。自動化，設(shè)計相應(yīng)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)很有必要，是推動自動化生產(chǎn)技術(shù)提高的必要方向。選擇沖床送模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計作為畢業(yè)設(shè)計題目就顯得無比重要，它是基于人工送模到半自動送模再到自動送模技術(shù)歷史演進基礎(chǔ)上的創(chuàng)新與探索，綜上所述經(jīng)過細

13、致的調(diào)研和查閱資料，基于對現(xiàn)今換模技術(shù)的理解和把握，選擇沖模自動轉(zhuǎn)換機構(gòu)作為設(shè)計的課題顯然是全新的探索也是加深對機械制造行業(yè)深刻理解的必由之路。參考文獻1Senior B W . Flange Wringkling in deep drawling operations D，Journal of the Mechanics and Physics of Solids ，1956 ， 4 2CALMS R BInfrared spectroscopic studies on solioxygenDBerkeley：Univof California，19653Tomita Y ，Simulati

14、ons of plastic instabilities in solid mechanics D， Applied mechanics Review ， 199447167 :171-205.4Hill L .A general theory of uniqueness and stability in elastic plastic Solids D， Journal of the Mechanics and Physics of Solids ，1958 ，6 : 236-249 5Voswinchel.Process Management for Stretch Reducing Tu

15、be RollingMillsJ.Tube International，1995，64 ：75-796Keisuke Arai ，Kenichi Sekine Kaizen for Quick Changeover:Going Beyond SEMDM. Press，2006.7Reddy B D .An experimental study of the plastic buckling of circular cylinders in tube bending J，International Journal of Solids & Structure ， 2014 ，15 :73-

16、82.8 惠夢君，吳德海，柳葆凱，等.奧氏體-貝氏體球鐵的發(fā)展C全國鑄造學(xué)會奧氏體- 貝氏體球鐵專業(yè)學(xué)術(shù)會議，19869 凱壓力試驗機改造應(yīng)注意的問題J.計量測試，2012，16（06）：32-43.10 安峰，陸文華高鉻鑄鐵的氧化行為J金屬學(xué)報，1993，33(4)：62-6711 付春.延國塑料異型材擠出模具CAPP系統(tǒng)的開發(fā)研究J.機床與液壓， 2004:102-103.13 志榮注塑模具的標(biāo)準化與自動化設(shè)計J.硅谷，2013(8):23-24.第2章 可行性論證報告2.1 設(shè)計目的 為實現(xiàn)對工作臺高度為800mm的沖床模具的運輸，對現(xiàn)實常用的模具運輸技術(shù)進行改進或創(chuàng)新以實現(xiàn)沖床送模技術(shù)

17、的發(fā)展而設(shè)計沖床送模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。模具運輸是長期困擾企業(yè)的難題，所設(shè)計的沖床送模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求可廣泛應(yīng)用于各生產(chǎn)企業(yè)實現(xiàn)沖壓設(shè)備模具的自動運輸，解放生產(chǎn)力提高產(chǎn)品質(zhì)量。所設(shè)計的沖床模具運輸結(jié)構(gòu)要現(xiàn)全自動化生產(chǎn)，保質(zhì)保量實現(xiàn)模具運輸這一生產(chǎn)環(huán)節(jié)，其運行要求穩(wěn)定可靠，實際應(yīng)用下來經(jīng)濟實用，能滿足各中小型企業(yè)的沖壓設(shè)備的自動換模需要。設(shè)計要達到的目的是實現(xiàn)對工作臺高度為800mm的沖床模具的推送，實現(xiàn)模具運輸?shù)淖詣踊?.2 方案論證2.2.1 三種方案選擇模具運輸方案有三種：一是依靠上下垂直分布的兩部分活動工作臺分別向x軸和y軸兩個方向水平移動實現(xiàn)工作臺上面的模具移動運輸，二是設(shè)計利用整個工作臺固定繞著

18、軸旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)模具運輸；三是設(shè)計與之高度相適的小車實現(xiàn)模具的運輸。顯然各種方案都有其存在的依據(jù)和現(xiàn)實意義，但居于設(shè)計目的的實現(xiàn)，創(chuàng)新性地通過設(shè)計小車來達到模具運送的目的更為具有可行性和創(chuàng)造性，也更具經(jīng)濟效益1。2.2.2 三種方案的具體闡述 1. 利用活動工作臺水平移動實現(xiàn)模具運輸由于沖床完成多工位加工需要對不同工位模具進行運輸，不同工位模具分別固定在不同位置，通過活動工作臺的水平移動實現(xiàn)模具相對于沖床的移動運輸。將各工位模具分布成上下兩排，如圖2-1所示。Y軸方向（水平）模具運輸由伺服電機驅(qū)動相應(yīng)工作臺移動實現(xiàn)，經(jīng)過滾珠絲杠螺母副，用密封的滾動體直線導(dǎo)軌導(dǎo)向，將電機的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為各工位的水平移動，

19、由光柵尺檢測精確定位；Z軸方向（上下）換模運輸由油缸直接推動，用密封的滾動體直線導(dǎo)軌Y軸方向Z軸方向12345678 圖2-1上下垂直分布工作臺臺導(dǎo)向，并用氣缸插、撥墊塊輔助精確定位；旋溝與倒角由液壓馬達驅(qū)動，經(jīng)過氣缸推動撥叉撥動雙聯(lián)齒輪與旋溝齒輪、倒角齒輪的嚙合實現(xiàn)動力的切換。 其中序號表示的是沖床加工不同結(jié)構(gòu)尺寸的模具定位位置，即同時能完成不同工位加工的沖床上多個模具的運輸靠定位在活動工作臺上隨著活動工作臺的移動而實現(xiàn)運輸。2. 把活動工作臺設(shè)計為旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)模具的旋轉(zhuǎn)運12345786 圖2-2 旋轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)運輸各工位模具分布在一個圓周上，設(shè)計工作臺的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)模具周向運輸如圖3-2

20、所示。圖序號所示是不同模具的八個定位位置，通過把工作臺設(shè)計為旋轉(zhuǎn)方式，實現(xiàn)模具的周向運輸。圓周方向模具的周向移動由伺服電機驅(qū)動，經(jīng)過齒輪傳動將工位盤旋轉(zhuǎn)，并用氣缸插、撥插銷輔助精確定位；經(jīng)過同步帶與齒輪傳動來實現(xiàn)工作臺旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)模具在圓周方向的運輸。 3. 通過模具推送小車實現(xiàn)模具運輸推送 通過設(shè)計與沖床工作臺高度相適的小車實現(xiàn)模具的運輸推送。小車由電機驅(qū)動，沿直線導(dǎo)軌運動，上面設(shè)計有液壓缸，小車負載模具沿著直線導(dǎo)軌運動到達沖床指定位置，通過設(shè)計的液壓缸實現(xiàn)對模具的推送。2.2.3 三種方案優(yōu)劣比較三種方案為實現(xiàn)模具位移的改變這一目的都要經(jīng)過產(chǎn)生相對運動來實現(xiàn)。方案一固定實現(xiàn)兩個水平方向的運輸

21、，方案二實現(xiàn)模具沿著圓周方向的特定運輸，方案三利用小車運輸模具比較自由，可根據(jù)需要鋪設(shè)軌道完成相應(yīng)的模具運輸。方案一和方案二運輸要求需要精確定位，因為活動工作臺需受到來自沖床的力，所以運輸模具重量受到限制1。有限利用活動工作臺的相對移動輸送模具或通過小車運送模具，以與利用吊車夾持模具來實現(xiàn)模具位置的轉(zhuǎn)換都是把人從模具輸送這一沉重的負擔(dān)中解脫出來。在實際生產(chǎn)過程中運送模具往往還伴隨著危險，因而自動化的運模結(jié)構(gòu)的設(shè)計探索很有必要。活動工作臺實現(xiàn)模具運輸或利用小車的運送模具都可以實現(xiàn)送模具這一目的，但活動工作臺移動受空間和工作臺數(shù)量的制約，活動工作臺體型較大占用空間也較大，但一臺沖壓設(shè)備一般只一個活

22、動工作臺，若使用兩個工作臺可以提高模具運輸效率，但成本明顯增加。在沖壓車間中由于受到空間的限制，布置更多的活動工作臺是不切實際的，且小車的使用壽命和性能通常優(yōu)于性能最好的活動工作臺，在實際的生產(chǎn)過程中送模小車其性價比也高于活動工作臺2。在維修和考慮生產(chǎn)環(huán)境的整潔方面，送模小車更具優(yōu)勢。沖壓設(shè)備本身對高度就有限制，這就限制了活動工作臺的結(jié)構(gòu)、活動圍，其電機和驅(qū)動機構(gòu)顯然受到限制，常常存在動力不足的問題。在輸送過程中活動工作臺出現(xiàn)問題必須停止沖壓設(shè)備的運行，在維修過程中又浪費了生產(chǎn)時間。使用吊車夾持搬運模具顯然效率低下，達不到實現(xiàn)全自動化輸送模具的目的。 小車推送模具可大幅度增加生產(chǎn)效率，適應(yīng)于繁

23、重的重復(fù)推送模具生產(chǎn)模式，改善工廠安全環(huán)境，降低勞動成本，改善品質(zhì)、增加產(chǎn)量，不進入沖壓設(shè)備里去因而不受沖壓設(shè)備沖擊力，可以使用較大驅(qū)動裝置和電機，不受活動工作臺各種制約因素的影響3。模具推送小車不但輸送迅速可靠性價比也高，使用壽命長既節(jié)約了成本又能滿足推送模具的需要。利用吊車也可以實現(xiàn)運送模具的需要，但考慮到吊車一般適應(yīng)于重型物體的吊運環(huán)境，中小型企業(yè)的運輸模具通過設(shè)計的模具輸送小車完全能滿足需要。為了節(jié)約成本，通過模具推送小車運輸模具更能滿足生產(chǎn)效率提高的需要?；谏鲜龈鞣N運輸模具的方案，對于各中小型企業(yè)來說顯然采用模具推送小車實現(xiàn)模具輸送是更為可取的選擇。2.2.4 最終設(shè)計方案的確定

24、1. 最終設(shè)計方案概述 最終選用的是利用設(shè)計的模具推送小車對工作臺高度為800 mm沖床進行模具推送。小車由于需要保持適當(dāng)速度運行，所以傳動方案采用減速傳動。小車由一個三相異步電機驅(qū)動，通過聯(lián)軸器和二級減速器連接減速，轉(zhuǎn)矩傳至齒輪軸，齒輪軸上的齒輪和車前軸上一樣分度圓的齒輪嚙合，扭矩傳遞至車前軸，小車軌道輪和車軸通過過盈配合，車軸轉(zhuǎn)動，軌道輪也相應(yīng)轉(zhuǎn)動。因為要實現(xiàn)對模具的推送，考慮到能推送的最大模具尺寸和質(zhì)量，決定自行設(shè)計液壓缸實現(xiàn)模具的推送。2. 小車部分設(shè)計方案沖床送模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計所設(shè)計的推送模具小車是針對特定工作臺高度的沖床設(shè)計的，因而其高度結(jié)構(gòu)必然受到限制，所以在小車設(shè)計過程中各種結(jié)構(gòu)

25、都有空間要求，既不相互干涉又能很好的完成模具推送工作，這也是模具推送小車結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)。小車的結(jié)構(gòu)總體由車上下底板、電動機、減速器、車前軸和后軸、一對嚙合齒輪、軌道輪以與液壓缸幾部分組成。軸和軸之間通過聯(lián)軸器連接，軸用軸承固定支撐，應(yīng)該采用支架的考慮采用支架實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的合理性。前車軸和主動軸采用的是同等分度圓的齒輪嚙合，減速靠減速器來減速。因為綜合考慮小車結(jié)構(gòu)的緊湊性，根據(jù)預(yù)選電機和減速器尺寸車前軸和電機軸以與減速器軸垂直分布在上下方向，因而這是兩個一樣齒輪嚙合設(shè)計時分度圓設(shè)計的參考依據(jù)。模具推送小車設(shè)計的幾個主要依據(jù)有：沖床工作臺的高度800mm，車前軸和與之傳動的齒輪軸之間的距離是齒輪設(shè)計的

26、主要依據(jù)，所運送模具的最大質(zhì)量和小車的運行速度是小車電機選擇的主要依據(jù)，所推送模具所需的力是液壓缸設(shè)計的主要依據(jù)，而為了達到預(yù)期的行車速度需要的傳動比是減速器設(shè)計計算的依據(jù)。 因為考慮到小車不需要轉(zhuǎn)彎所以采用鋪設(shè)導(dǎo)軌沿著直線路徑行進的方式運動。小車的后車軸無動力驅(qū)動，四個軌道輪靠過盈配合和兩車軸連接。 3. 液壓缸的設(shè)計方案模具推送小車為完成模具運輸推送工作，根據(jù)實際需要，設(shè)計供小車使用的液壓缸實現(xiàn)對模具的推送。 （1） 液壓缸采用的結(jié)構(gòu)方案 液壓缸主要分單作用液壓缸，雙作用液壓缸，緩沖式液壓缸，多級液壓缸，組合液壓缸等。由于拉桿式液壓缸結(jié)構(gòu)簡單，且造價低廉，根據(jù)模具推送小車的工作性能考慮設(shè)計

27、拉桿式液壓缸作為模具推送裝置。主要由缸筒、前端蓋、后端蓋、法蘭、拉桿和活塞桿組成。采用法蘭安裝，使用方便。通過拉桿連接前后端蓋，拆卸安裝方便。優(yōu)點：頻率響應(yīng)高，起動頻率高；單位功率的成本低，容易達到很大輸出力；傳動環(huán)節(jié)少，無游隙，精度高 (2) 液壓缸設(shè)計依據(jù) 液壓缸的設(shè)計根據(jù)所推送模具的質(zhì)量確定所需要的工作推力的大小，油壓也可以根據(jù)實際工作需要進行選擇，確定油壓大小。所推模具的尺寸則是液壓缸行程設(shè)計的依據(jù)，無論是缸體壁厚的計算還是活塞桿等結(jié)構(gòu)的計算則是以負載和油壓為依據(jù)進行。參考文獻1 Senior B W Flange Wringkling in deep drawling operati

28、ons D， Journal of the Mechanics and Physics of Solids ，1956 ， 4 .2 CALMS R BInfrared spectroscopic studies on solioxygenDBerkeley：Univof California，19653 Tomita Y ，Simulations of plastic instabilities in solid mechanics D， Applied mechanics Review ， 1994 ，47167 ：171-205.4 Hill L .A general theory of

29、 uniqueness and stability in elastic plastic Solids D， Journal of the Mechanics and Physics of Solids ，1958 ，6 ： 236-249 .5 Voswinchel.Process Management for Stretch Reducing Tube RollingMillsJ.Tube International，1995，64：75-796 Keisuke Arai ，Kenichi Sekine Kaizen for Quick Changeover:Going Beyond SE

30、MDM. Press，20067 Reddy B D An experimental study of the plastic buckling of circular cylinders in tube bending J ， International Journal of Solids & Structure ，2014 ，15 :33-52.8 惠夢君，吳德海，柳葆凱，等.奧氏體-貝氏體球鐵的發(fā)展C全國鑄造學(xué)會奧氏體-貝氏體球鐵專業(yè)學(xué)術(shù)會議，19869 嚴春平.交變壓力試驗臺控制系統(tǒng)設(shè)計D：長江大學(xué)，2012：24-3810 安峰，陸文華高鉻鑄鐵的氧化行為J金屬學(xué)報，2011，

31、33(4)：62-6711 凱壓力試驗機改造應(yīng)注意的問題J.計量測試，2012，16（06）：32-43.12 付春.延國塑料異型材擠出模具CAPP系統(tǒng)的開發(fā)研究J.機床與液壓，2004:102-103.13 志榮.注塑模具的標(biāo)準化與自動化設(shè)計J.硅谷，2013(8):23-24.第3章 畢業(yè)設(shè)計計算說明書3.1 小車運行機構(gòu)設(shè)計計算1. 車輪和軌道的選擇車輪最大輪壓:小車自重估計取為 所運送模具最大重量估計取為Q=500N 小車設(shè)計欲達到的運行速度v=22m/min 假定輪壓均布: 最大輪壓 空載時最小輪壓 線載荷率: 由參考文獻1表3-8-12選擇車輪：當(dāng)運行速度小于60m/min，線載荷

32、率大于1時,工作級別為M6時,車輪直徑D=250mm,軌道為9kg/m時許用輪壓500MPa,故可選擇9kg/m型軌道作為模具推送小車的導(dǎo)軌使用。 2. 車輪強度驗算按車輪與軌道為線接觸與點接觸兩種情況驗算車輪接觸強度車輪踏面疲勞計算載荷。 (1) 線接觸局部擠壓強度 根據(jù)參考文獻1式3-8-2: =42.5×1.08×6.0×0.9×250=61.965kN式中：有效接觸長度，9kg/型軌道取其軌道寬度42.5mm；轉(zhuǎn)速系數(shù)，由參考文獻1表3-8-7輪轉(zhuǎn)速取轉(zhuǎn)速系數(shù)為1.08；許用線接觸應(yīng)力常數(shù)，由參考文獻1表3-8-6查得其值為6.0；工作級別，當(dāng)為

33、M6時由參考文獻1表3-8-8查得其值為0.9。 通過參考文獻1表3-8-9可知軌道工作級別為M6時最小局部擠壓強度，所計算線接觸局部擠壓強度滿足要求，故通過。 (2) 點接觸局部擠壓疲勞強度根據(jù)參考文獻1式3-8-3得：式中:轉(zhuǎn)速系數(shù)，同線接觸疲勞強度；許用點接觸應(yīng)力常數(shù),由1表3-8-6查得其值為0.132；工作級別，同線接觸疲勞強度；R曲率半徑,此處取車輪和軌道輪中曲率半徑最大值，據(jù)所選軌道型號可知軌道曲率半徑為300mm,車輪曲率半徑為125mm,故取300mm。 根據(jù)車輪曲率半徑和軌道曲率半徑比值查參考文獻1表3-8-9,可知軌道工作級別為M6時最小點接觸疲勞強度,點接觸局部擠壓強度

34、滿足要求，故通過。 (3)疲勞計算 疲勞計算時的等效載荷： 式中:等效系數(shù),查參考文獻1表3-8-15取=1.1。車輪的輪壓： 根據(jù)點接觸情況計算接觸疲勞應(yīng)力：據(jù)參考文獻1表1-8-11可查得車輪材料為45時許用接觸應(yīng)力為,故有,疲勞計算通過。 3. 運行阻力的計算 （1) 摩擦阻力的計算 由參考文獻1式2-8-1小車滿載時最大摩擦阻力：式中：Q運輸載荷（N)；f滾動摩擦系數(shù)（mm），由參考文獻1表2-3-2查得f=0.6mm；車輪軸承摩擦系數(shù),由參考文獻1表2-3-3查得其值為0.02；d與軸承相配合處車輪軸的直徑,d=30mm；D車輪踏面直徑,D=250mm；附加摩擦阻力系數(shù),由參考文獻1

35、表2-3-4查得其值為2；摩擦阻力系數(shù)，初步計算時可按參考文獻1表2-3-5取0.01計算。 (2) 坡道阻力的計算 由參考文獻1式2-8-2可知坡道阻力：式中：坡道角，其很小時可以用軌道坡度I帶代替計算，I與導(dǎo)軌型號有關(guān)，9號導(dǎo)軌的坡度I=0.0196； Q運輸載荷，即模具重量； G車的自估重量。(3) 風(fēng)阻力的計算因為模具推送小車主要考慮在室工作，所以風(fēng)阻力可以忽略不計。3.2 電動機的選擇計算3.2.1 電動機的選擇 1. 電動機靜功率的計算 由參考文獻2式2-3-1可知電動機靜功率：式中：機構(gòu)傳動效率，由參考文獻1根據(jù)推送模具小車推送方式和傳動結(jié)構(gòu)可取0.75，風(fēng)阻力和摩擦阻力前面已知

36、；m電動機的臺數(shù)。 2. 電動機的初選模具推送小車所需電機功率：式中：電動機功率增大系數(shù)，由參考文獻1根據(jù)小車的載重圍可選取其值為1.2。由參考文獻2表5-1-3，根據(jù)模具推送小車所需電機功率可選用電動機Y112M-6,其主要性能參數(shù)如表3-1，尺寸參數(shù)如表 3-2：表3-1 Y112M-6電機的主要性能額定功率/kW滿載轉(zhuǎn)速/（r/m）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩2.29402.02.0 表3-2 Y112M-6電機的主要尺寸尺寸/mmHABCDEFG112190140702860824 3. 電動機過載能力校驗 由參考文獻2式2-3-4可知電動機過載能力校驗公式： 式中：v小車運行速度

37、，取22m/min；p電動機額定功率，已知為2.2kW；m電動機臺數(shù)；電動機轉(zhuǎn)矩的標(biāo)么值，取1.7；n電動機額定轉(zhuǎn)速；J機構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量，由參考文獻2參考小車的結(jié)構(gòu)設(shè)計選取。t電機啟動時間，由參考文獻2表5-1-14可先按5s計算 。F運行阻力，按前面坡道阻力和摩擦阻力之和32.144計算。機構(gòu)傳動效率，前面已取值0.75。各值已知，通過帶入上式各取值對電機過載能力校驗，可以得知校驗結(jié)果滿足上式，故電動機滿足過載能力。 4. 電動機發(fā)熱條件校驗由參考文獻2式2-3-5可知電動機發(fā)熱校驗公式式中：P電機的額定功率；G運行機構(gòu)穩(wěn)態(tài)負載平均系數(shù),由參考文獻2表5-1-38可知取0.8，其中為運動部分所

38、有質(zhì)量的重力，取小車和模具重力之和； v推送模具小車的運行速度，22m/min=0.367m/s；機構(gòu)傳動效率。 顯然通過校驗計算可知低電動機發(fā)熱功率遠小于所選電動機額定功率,故所選電機滿足發(fā)熱條件校驗。3.3 減速器的選擇計算3.3.1 減速器的傳動比計算式中：i減速器所需達到的傳動比；n電動機的滿載轉(zhuǎn)速；v車的運行速度，22m/min=0.367m/s；D車輪踏面的直徑，已知為250mm。根據(jù)計算所需的傳動比，由參考文獻3表21-6可選用一臺傳動比符合的減速器。考慮所選減速器的造價和參數(shù)性能，選用ZLY112型減速器,其主要性能參數(shù)如表3-3,結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3-4：表3-3 減速器的主要性能

39、參數(shù)減速器的型號 最大功率 （kW)傳動比 潤滑油量/L 質(zhì)量（kg）ZLY1123.235 360表3-4 減速器的主要尺寸參數(shù)尺寸/mm型號ABHcan ZLY11238521526524482219263.2.2 驗算運行速度和實際所需功率 由43-3-2可知小車實際運行速度：式中：v小車設(shè)計時的理論運行速度； i 減速器需達到的傳動比； i1所選減速器的傳動比。 誤差： 誤差允許，故所選ZLY112減速器能滿足模具推送小車減速需要。所需電機靜功率:，故所選電機適合。3.4 啟動時間和阻力矩計算3.4.1 啟動時間驗算 由5式2-3-17可得啟動時間t：式中：m驅(qū)動電機的臺數(shù)； n1電機

40、的額定轉(zhuǎn)速；上式帶入前面已知各參數(shù)可得啟動時間t符合前面所選5s啟動時間。3.4.2 阻力矩計算 由6式2-3-25知滿載阻力矩：由6式2-3-26知無載時運行的阻力矩： 由6式2-3-27可初步估算高速軸上聯(lián)軸器飛輪轉(zhuǎn)矩： 由6式2-3-28可知高速軸總飛輪矩： 故滿載啟動時間根據(jù)前面各參數(shù)帶入62-3-28式有：故滿載啟動時間為9.47s。 空載啟動時間：由7式2-3-29可知滿載啟動加速度： 由7式2-3-29同理可得空載啟動加速度： 由7表1-3-7可查得： 由71-3-7表對應(yīng)的空載推薦值和滿載推薦值分別為10s和0.1s故所選電動機能滿足快速啟動的要求。3.5 減速器功率校核 由7

41、式2-3-17校核減速器功率：式中： m運行機構(gòu)中同一傳動減速器的個數(shù)，m=1；v運行速度；機構(gòu)的傳動效率。 靜阻力Fj如前所述按坡道阻力和摩擦阻力之和32.144N計算，運行啟動時的慣性力9式2-3-18知：N故可計算減速器功率：kW 故所選減速器功率為5.2kW合適。3.7 聯(lián)軸器的選擇3.7.1 高速軸聯(lián)軸器的選擇由7式3-1-9可計算高速軸上聯(lián)軸器所受轉(zhuǎn)矩：式中：Ne減速器額定功率；n1電動機的額定功率；n聯(lián)軸器安全系數(shù),由7表3-1-1可選擇1.35；機構(gòu)剛性動載系數(shù)，=1.22.0，取=1.8。由9表5-1-9可查得Y112M-2M電動機軸端伸出長度為L=60mm，軸端為圓柱軸徑為

42、d=28mm；由9表21-6查得ZLY112減速器高速軸端伸出長度為36mm,軸端為圓柱,其直徑為24mm；故可根據(jù)由9表3-12-6選擇凸緣聯(lián)軸器，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，而且常用；凸緣聯(lián)軸器主動端A型鍵槽，L=38mm,=24mm，從動端A型鍵槽，L=44，=28mm。故可據(jù)此選擇聯(lián)軸器型號為GY4。標(biāo)記為：GY4聯(lián)軸器 GB/T5843-2003。其公稱轉(zhuǎn)矩為112，轉(zhuǎn)動慣量，質(zhì)量?？紤]前面轉(zhuǎn)動慣量的估計值計算與所選聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動慣量滿足9式3-1-2關(guān)系，所以基本相符，不用修正計算。3.7.2 計算低速軸聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩 由9表21-6查得ZLY112減速器低速軸端為84mm,軸端為圓柱,其直徑為4

43、8mm；故可根據(jù)9表3-12-6選擇凸緣聯(lián)軸器，其主動端主動端A型鍵槽，L=112mm,=48mm，從動端A型鍵槽,L=82,=35mm。取齒輪軸為浮動軸裝聯(lián)軸器軸徑，故可據(jù)此選擇聯(lián)軸器型號為GY6。標(biāo)記為：GY4聯(lián)軸器 GB/T5843-2003。其公稱轉(zhuǎn)矩為112,轉(zhuǎn)動慣量為，質(zhì)量=7.59m/kg。由前已選擇車輪直徑D=250mm，據(jù)此減速器軸和車前軸直徑已知，可以據(jù)此設(shè)計齒輪軸。3.7.3 驗算齒輪軸的強度 齒輪軸作為浮動低速軸，與聯(lián)軸器連接端軸徑 d為35mm，所用齒輪軸在與聯(lián)軸器連接端為最薄弱環(huán)節(jié)，據(jù)此可驗算齒輪軸的強度。 1. 疲勞計算 齒輪軸的等效扭矩：式中：等效系數(shù),由6表2

44、-7查得其值為1.4。 根據(jù)所取浮動軸直徑d=35mm計算扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 浮動軸的載荷變化為對稱循環(huán)（因運行機構(gòu)正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩值一樣），材料仍選用45鋼，由6表2-8根據(jù)材料查得許用應(yīng)力值為，。 故許用應(yīng)力：故扭轉(zhuǎn)應(yīng)力滿足許用應(yīng)力要求，齒輪軸的強度能達到要求。 2. 靜強度計算 運行機構(gòu)工作最大載荷：式中： 考慮彈性震動的力矩增大系數(shù)等效系數(shù),對突然啟動的運動機構(gòu)，由6表2-11可取1.6；剛性載動系數(shù)，由6表2-11取1.8。 故最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 ： 故許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 ： 故根據(jù)靜強度計算，運行機構(gòu)強度滿足要求，驗算通過。3.7.4 軸承的選擇 由于減速器、電機和聯(lián)軸器已經(jīng)選定，各軸的轉(zhuǎn)速和連接部分直徑已

45、經(jīng)確定，所以，根據(jù)模具推送小車的空間結(jié)構(gòu)布置，前面電機高速軸和齒輪軸強度驗算已經(jīng)通過，綜合設(shè)計參數(shù)由6表3-1-2可選用UCP帶立座球面球軸承軸。根據(jù)6表3-1-2，結(jié)合前面軸的設(shè)計計算可選用UCP206和UCP207軸承固定支撐。據(jù)6表3-1-2可知，根據(jù)模具推送小車的載重和自重，軸承的強度遠遠滿足要求，故其強度校核可以省略。3.8 傳動齒輪的設(shè)計計算3.8.1 齒輪設(shè)計基本依據(jù)由于，沖床工作臺高度固定，應(yīng)而所設(shè)計的模具推送小車高度固定，前面減速器和電機尺寸已經(jīng)確定，且軌道輪的直徑確定，軸的直徑也已經(jīng)確定，考慮到結(jié)構(gòu)緊湊又不發(fā)生干涉，所設(shè)計的小車齒輪軸和車前軸空間位置垂直分布，因而可確定兩個

46、同等參數(shù)的嚙合齒輪的中心距為191mm。 各零部件的效率歸納如下： 凸緣聯(lián)軸器效率：UCP軸承效率: ZLY減速器效率：3.8.2 齒輪材料選擇根據(jù)需要選擇設(shè)計漸開線圓柱齒輪。采用7級精度，材料為45鋼，硬度為240HBS；由7表2-13可知材料的彈性影響系數(shù)齒輪接觸疲勞強度,七級精度齒輪。 由7表2-13知可選擇一個齒數(shù)作為設(shè)計參數(shù)，為了傳動平穩(wěn)性考慮選擇設(shè)計齒數(shù)為107的齒輪。 傳動(稀油潤滑)效率可?。?=0.97 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù):式中：j假定工作天數(shù)，此處取300天計算；假定工作小時，此處取10小時計算； 齒輪軸的理論功率： 齒輪軸理論轉(zhuǎn)速： 齒輪軸的轉(zhuǎn)矩： 同理可計算車前軸的理論功

47、率和理論轉(zhuǎn)矩：由8表2-14取疲勞壽命系數(shù),失效概率為1%,安全系數(shù)S=1。疲勞許用應(yīng)力：, 載荷系數(shù) ： 由8式2-11可知：據(jù)此校核分度圓=191mm，顯然滿足要求。齒輪寬mm,圓整取齒輪寬度為45mm模數(shù)，取標(biāo)準模數(shù)為2.5故實際設(shè)計齒數(shù)為191/1.75=76.4，圓整取77計算齒高 ： h=2.55 齒 高比 ： 由8表2-15可知齒輪彎曲疲勞強度極限，彎曲疲勞系數(shù)，彎曲疲勞強度系數(shù)。 彎曲疲勞強度許用應(yīng)力：3.8.3 鍵的選擇和校核根據(jù)齒輪的設(shè)計計算，軸的設(shè)計計算，以與電機、聯(lián)軸器、減速器的選型，選用普通平鍵進行連接。根據(jù)GB/T1096所選鍵的規(guī)格有鍵8×7×

48、27、鍵8×7×28、 鍵10×8×38、鍵14×9×60。選用的材料是45鋼，許用擠壓應(yīng)力=110MPa 由8式3-12強度條件為： 兩個凸緣聯(lián)軸器的兩端直徑分別為35mm、48mm和24mm、28mm?？紤]轉(zhuǎn)速和軸徑變化情況只需選擇電動機和減速器間軸徑較小的鍵8×7×27進行強度校核且其轉(zhuǎn)矩按可按前面聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩計算。 則式中帶入鍵的工作長度 ： L-b=27-8=19mm 鍵的工作高度 ： K=h/2=3.5mm=16.08MPa110MPa 所以所選鍵的強度符合要求。3.9 液壓缸的設(shè)計計算3.9.1 主要

49、技術(shù)要求 （1) 強度要求有足夠的強度，能長期承受最高工作壓力與短期動態(tài)實驗壓力而不致產(chǎn)生永久性變形。 （2) 剛度要求有足夠的剛度，能承受活塞側(cè)向力和安裝的反作用力而不致于產(chǎn)生彎曲。（4）密封要求表面與活塞密封件與導(dǎo)向環(huán)的摩擦力作用下，能長期工作而磨損少，有高的幾何精度，足以保證活塞密封件的密封行。 （5） 焊接要求缸筒還要求有良好的可焊性，以便在焊上法蘭后不致于產(chǎn)生裂紋或過大的變形。3.9.2 缸筒的計算1. 液壓缸設(shè)計參數(shù)的確定由11表2-19根據(jù)所推模具的質(zhì)量和小車表面摩擦情況確定所設(shè)計液壓缸要滿足的性能參數(shù)，根據(jù)小車完成的推送模需要的理論推力確定液壓缸的主要設(shè)計參數(shù)。額定工作壓力：P

50、= 16Mpa。 驅(qū)動的外負載：F =9KN 液壓缸的速度比：=1.25 液壓缸最大行程：L =100 mm 最高允許壓力：也是動態(tài)實驗壓力，是液壓缸在瞬間所能承受的極限壓力，MPa。液壓缸最大伸出速度：=4.25m/min液壓缸最大退回速度：vt =5.32m/min 2. 缸筒徑計算 根據(jù)液壓缸的供油壓力和負載，缸筒徑D可按下列公式初步計算：液壓缸負載為推力： 式中： F液壓缸實際使用推力，單位為N；液壓缸的負載率，一般取=0.7；液壓缸的總效率，一般取=0.9；P液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓力；D=37.1mm由11表2-21對其進行圓整,取D=40mm。 3. 缸壁壁厚的計算由11表

51、2-23先暫取/D=0.08-0.3,則可按下列公式計算:式中：D缸筒徑（m)；缸筒的最高允許壓力(MPa)；缸筒材料的許用應(yīng)力（MPa）； 由于采用無縫鋼管做缸筒，由11表2-25取=110MPa。 則mm 由結(jié)果可知在所假設(shè)的圍圓整，取為5mm活塞桿直徑17.88mm依照由12表2-25進行圓整，故取活塞桿直徑d=18mm。 4. 液壓缸流量計算 活塞外推時平均速度可求出,由12表2-25: 活塞面積: 容積效率：=1 根據(jù)公式得到活塞桿外推時的流量:0.089L/min 因只使用外推方向，所以回程方向流量從略。 5. 缸筒的設(shè)計與校核 （1）缸筒的材料選擇 缸筒的結(jié)構(gòu)與端蓋的連接形式、液

52、壓缸的用途、工作壓力、使用環(huán)境以與安裝要求等因素有關(guān)。端蓋分為前端蓋和后端蓋。前端蓋將液壓缸的活塞杠（柱塞）腔封閉，并起這位活塞桿導(dǎo)向、防塵和密封的作用。后端蓋將缸筒腔一端封閉，并常常起著將液壓缸與其他機構(gòu)件連接的作用。缸筒的材料，一般要求有足夠的強度和沖擊韌性。目前，普遍采用的缸筒的材料是熱軋或冷拔無縫鋼管。由于缸壁較薄，鋼筒直徑較小，故采用冷拔無縫鋼管，采用通用材料為45鋼。 由12表2-7查表可以得到： 缸筒材料的屈服強度=360MP； 缸筒材料的抗拉強度=610MP； 現(xiàn)在利用屈服強度來引申出： 安全系數(shù)n=3.6，則缸筒材料的許用應(yīng)力=360/3.2=110MPa。 （2） 缸筒壁厚驗算: 由13式2-4液壓缸的額定壓力:式中： 缸筒外徑,（mm）；D缸筒徑（mm）。已知D為40mm，為115mm，將數(shù)值代入公式可得:MPa故P=16MPa36MPa,缸筒壁厚符合要求 （3） 缸筒焊縫連接強度的計算:缸體對焊縫的應(yīng)力由13式2-7: 由13表2-3鋼筒采用T422焊條，取為0.7，為1200MPa，取45mm。134.4MPa1200MPa 所以焊縫連接強度滿足要求。 6. 活塞的設(shè)