【正文】 .......................................21 模具材料選擇 ...........................................................................................................................................21 模具結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì) ..............................................................................................................................22 頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ...................................................................................................................................................25 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................... 26 致謝 .................................................................................................................. 27 附錄 .................................................................................................................. 28 第 1 頁(yè) 共 44 頁(yè) 1. 緒論 自然界能源存在的形式種類(lèi)及轉(zhuǎn)化利用狀況 自然界能源存在的形式 能源是現(xiàn)代社會(huì)賴(lài)以生存和發(fā)展的基礎(chǔ) ， 安全、可靠的能源供應(yīng)和高效、清潔地利用能源是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的基本保證 ， 也是國(guó)家戰(zhàn)略安全保障的基礎(chǔ)之一 。 曲柄壓力機(jī)是以曲柄傳動(dòng)的鍛壓機(jī)械，適用于板料的沖孔、落料 、 彎曲、線(xiàn)拉伸及成型等工作。 若裝上自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)，則可以推行半自動(dòng)沖壓工作。 自然界存在的能源一般分為：可再生能源、不可再生能源、新生能源。 能源是人類(lèi)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。 全球石化能源消 耗量在1992年至 1999年間增加了 10%，據(jù)預(yù)測(cè)， 能源消費(fèi)在未來(lái) 20年 內(nèi)還將以平均 2%的速度增長(zhǎng)。 能源植物作為未來(lái)生物能源的主要來(lái)源 ， 開(kāi)發(fā)利用前景廣闊 ， 將成為最有前景的生物質(zhì)能之一 ， 同時(shí)也 將 會(huì)是 21世 紀(jì)新型能源的研究熱點(diǎn) 。 國(guó)內(nèi)外能源植物的開(kāi)發(fā)利用 國(guó)外能源植物的利用 狀況 國(guó)外能源植物的開(kāi)發(fā)利用較早 。 巴西一種野生的漢咖樹(shù) ， 體內(nèi)含有 15%的酒精 。 在巴西高原的熱帶雨林中發(fā)現(xiàn)近千種這類(lèi) 第 2 頁(yè) 共 44 頁(yè) 植物 ， 可從其所產(chǎn)生的乳液中用簡(jiǎn)單的工藝就能得到高品質(zhì)的液態(tài)燃料 。 此外 ， 還建立了三角葉楊、榿木、黑槐、桉樹(shù)等石油植物研究基地 。 澳大利亞有一種古巴樹(shù) ， 也稱(chēng)柴油樹(shù) ， 從成年樹(shù)中每棵每年可獲得約 25L燃料油 ， 且這種油可直接用于柴油機(jī) 。 日本發(fā)現(xiàn)一種芒屬植物“象草” ， 是一種理想的石油植物 ， 21hm 平均每年可收獲 12t 生物石油 ， 比其他現(xiàn)有的任何能源植物都高產(chǎn) ， 而且種植成本還不到種植油菜的 31 ， 可是變成石油所產(chǎn)生的能量卻相當(dāng)于用菜籽油提煉的生物柴油的 2倍 。 自 20 世紀(jì) 70 年代初開(kāi)始 ， 湖南省林科院開(kāi)始從事油茶、油桐、核桃、光皮樹(shù)、油橄欖、霍霍巴等木本油料樹(shù)種的研究 。 “十五”期間 ， 中國(guó)林科院對(duì)我國(guó)的黃連木和文冠果等主要燃油木本植物進(jìn)行了全國(guó)資源分布的調(diào)查 。 據(jù)統(tǒng)計(jì) ， 我國(guó)約有 3 萬(wàn)種維管束植物 。 能源油料植物的集中分布區(qū)域?yàn)閬啛釒е翢釒^(qū)域 ， 在山區(qū)往往與常綠闊葉林或落葉闊葉林相伴生 ， 而且以野生為主 ， 野生種占總 數(shù)的 %， 第 3 頁(yè) 共 44 頁(yè) 栽培植物種則很少 。面對(duì)能源日漸枯竭和秸稈的不科學(xué)利用，我們應(yīng)該開(kāi)發(fā)和利用可再生能源研究出科學(xué)利用秸稈的方法，解決能源不足 。另外，秸稈直接還田雖能夠避免焚燒對(duì)大氣造成的影響，但產(chǎn)生大量還原性氣體，它們是破壞臭氧層、造成溫室效應(yīng)的禍害，同時(shí)使一些金屬離子處于還原狀態(tài)，容易造成對(duì)農(nóng)作物的毒害。氨化后的秸稈質(zhì) 地松軟、氣味糊香 ， 改變了秸稈組織結(jié)構(gòu) ， 提高了消化率 ， 改善了適口性 ， 增加了采食量 ， 是牛、羊等反芻家畜良好粗飼 料。四是發(fā)展秸稈食用菌。 六 是發(fā)展秸稈建材。目前 ， 秸稈在建材領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛 ， 秸稈消耗量大、產(chǎn)品附加值高 ， 又能節(jié)約木材 ， 很有發(fā)展前景 。 還有就是 通過(guò)科技手段，將秸稈制成顆粒狀物質(zhì)，用做燃料或輔助燃料，密度和熱值大幅提高，可用于農(nóng)村能源，為城鄉(xiāng)提供生活和生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)燃料，是節(jié)省煤、電能源消耗、改善生態(tài)環(huán)境的一項(xiàng)重要舉措，對(duì)實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重大意義 。以農(nóng)村的玉米秸稈、小麥秸稈、棉稈、稻草、稻殼、樹(shù)技、花生殼、玉米芯等廢棄物為原料。大大延長(zhǎng)了秸稈燃燒時(shí)間，是同重量秸稈的 10～ 15 倍。五是應(yīng)用范圍廣，可以代替木柴、液化氣等。 從秸稈資源產(chǎn)量看，我國(guó)農(nóng)作物秸稈的年產(chǎn)量達(dá) 7 億噸，且分布范圍廣。因此 ， 秸稈收獲后都需要將秸稈搬運(yùn)到工廠(chǎng)。一個(gè)行之有效的方法是 ， 將秸稈就地加工 ， 固化成型為可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)慕斩掝w粒 ， 以解決能源化利用的瓶頸問(wèn)題。 4) 能源系統(tǒng) ， 如電動(dòng)機(jī)、飛輪。連桿上端連在曲軸上 ， 下端與滑塊連接 ， 把曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)檫B桿的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。為了使電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷均勻 ，有效的利用能量 ， 因而裝有飛輪。 本次設(shè)計(jì)的曲柄壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下 : 1. 公稱(chēng)壓力 : KNKNPdp g 322 ??????? ??? ， 取 KNPg 100? 2． 滑塊行程 : 100 mm 3． 滑塊每分次數(shù) ： 50r/min 4． 最大裝模高度： 180 mm 5． 裝模高度調(diào)節(jié)量： 50mm 6． 滑塊底面尺寸： 前后 150mm，左右 170mm 7． 工作臺(tái)尺寸： 前后 240mm，左右 360mm 設(shè)計(jì)方案的確定 傳動(dòng)級(jí)數(shù)和各速比的分配 第 6 頁(yè) 共 44 頁(yè) 壓力機(jī)的傳動(dòng)級(jí)數(shù)與電動(dòng)機(jī)的的轉(zhuǎn)速和滑塊每分鐘的行程次數(shù)有關(guān)。通常三角皮帶傳動(dòng)的速比不超過(guò) 6～ 8，齒輪傳動(dòng) 不 超過(guò) 7～ 9。 圖 1 曲柄壓力機(jī)總體傳動(dòng)方案 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)根據(jù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置特征，一般分為正置、正偏置、負(fù)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。當(dāng) OA以角速度 ? 作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)， B 點(diǎn)則以速度 ? 作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。此外，電動(dòng)機(jī)功率只能按其系列選用，機(jī)器實(shí)際采用的電動(dòng)機(jī)功率亦與計(jì)算值存在差異。 (2) 分配傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比 總傳動(dòng)比 ??? 501400nni ma28 曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)選擇 2 級(jí)傳動(dòng)，一級(jí)帶傳動(dòng)，大帶輪兼做飛輪用，一級(jí)齒輪傳動(dòng)， 通常三角皮帶傳動(dòng)的速比不超過(guò) 6～ 8，齒輪傳動(dòng)不 超過(guò) 7～ 9。 表 1 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果 軸名 功率 P（ KW） 扭矩 T（ N?m） 轉(zhuǎn)速n/min 傳動(dòng)比 i 效率 ? 輸入 輸出 輸入 輸出 電動(dòng)機(jī)軸 1400 傳動(dòng)軸 350 曲柄軸 50 壓力機(jī)主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 V 帶輪的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：電動(dòng)機(jī)額定功率 KWP ?? ， 轉(zhuǎn)速 min/1400 rn ?? ， 傳動(dòng)比40?i ，每天工作 8 小時(shí)。 3）計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 mmmmdid dd 300754102 ????? 取 mmdd 3152 ? 4. 確定 V 帶的中心距 a 和基準(zhǔn)長(zhǎng)度 dL 對(duì)于 V帶傳動(dòng)，中心距 a 一般可取 ? ? ? ? hddadd dddd ????? 2121 查得 Z 型 V 帶的高度 h=6mm，所以 ?? a ，初定中心距 a=500mm。選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為 260HB，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為 240HB，二者材料硬度差為 20HBS。 4） 查得材料的彈性影響系數(shù) M PaZ E ? 5） 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞極限 MPaH 7101lim ?? ；大齒輪的接觸疲勞極限 MPaH 5802lim ?? 6） 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 711 )83001(35016060 ????????? hL tnN ? 67112 ????? iNN LL 7） 取接觸壽命系數(shù) ?NZ ； ?NZ 。 4） 查得尺寸系數(shù) ?XY 。 重合度系數(shù) ????? ?Y 第 15 頁(yè) 共 44 頁(yè) ? ? mmmmYYYzKTm F SaFad 1 0 2 7 4 7 3 23 2 2221 1 ?????????? ??? 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m大 于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù) 的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) ，并圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 3， 按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 ，算出小齒輪齒數(shù) ??? mdz 大齒輪齒數(shù) 1 1 2167112 ???? ziz 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿(mǎn)足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿(mǎn)足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。鍛制的曲軸加工后應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，有時(shí)還要在兩端切割試件進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)。 危險(xiǎn)截面： C— C（曲柄頸中點(diǎn)處）， B— B（右側(cè)曲柄臂右端面）。 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1． 在 傳動(dòng)軸上 KWP ?? min350 rn ?? mNT ?? ? 2． 作用在齒輪上的力 小齒輪的分度圓直徑 mmd 481 ? 圓周力 NNdTF t 41048 311 ????? ? 徑向力 NNFF ntr 20t a o st a n ??????? 3． 初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理 ， 取 C=112。因傳動(dòng)軸上零件，大皮帶輪、小直齒輪都沒(méi)產(chǎn)生軸向力，可以選用承受小的軸向 載荷的深溝球軸承。 齒輪在軸端，應(yīng)考慮其軸向定位，軸段長(zhǎng)度略小于齒輪輪轂的長(zhǎng)度，取為 30mm。 表 5 危險(xiǎn)截面校核的相關(guān)尺寸 載荷 水平面 垂直面 支座反力 NF NFNHNH ?? NF NFNVNV 26147721 ?? 彎矩 mmNM H ?? 61280 mmNM V ?? 22303 總彎矩 mmMMM VH ???? 6521222 扭矩 T=21470N 至此，曲柄壓力機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算已完成。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。 (2) 強(qiáng)韌性 模具的工作條件大多十分惡劣，有些常承受較大的沖擊負(fù)荷，從而導(dǎo)致脆性斷裂。其形式有小能量多次沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂 、 接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。 第 22 頁(yè) 共 44 頁(yè) (5) 耐冷熱疲勞性能 有些 模具在工作過(guò)程中處于反復(fù)加熱和冷卻的狀態(tài)，使型腔表面受拉、壓 應(yīng)力的作用，引起表面 龜裂和剝落，增大摩擦力，阻礙塑性變形，降低了尺寸 精度，從而導(dǎo)致模具失效。為保證模具的制造質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，其材料應(yīng)具有良好的可鍛性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；還應(yīng)具有小的 氧化、脫碳敏感性和淬火變形開(kāi)裂傾向。 (4) 氧化、脫碳敏感性 高溫加熱時(shí)抗氧化性 能好，脫碳速度慢，對(duì)加熱介質(zhì)不敏感，產(chǎn)生麻點(diǎn)傾向小。常規(guī)淬火開(kāi)裂敏感性低，對(duì)淬火溫度及工件形狀不敏感。 模具結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì) 為了提高生產(chǎn)率，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成多工位成型模 ，使原料輸送，壓縮成型，頂出包裝同時(shí)進(jìn)行。當(dāng)圓銷(xiāo)推動(dòng)槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)一定角度后，從槽中退出，這時(shí) 槽輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。其工作原理可用下圖來(lái)說(shuō)明。隨著曲柄的繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)， B 點(diǎn)也繼續(xù)在輪槽凹弧上滑動(dòng)，直到占滿(mǎn)凹弧，如圖 (c)所示。當(dāng) z 確定后，機(jī)構(gòu)的尺寸按比例增大或減小，并不影響機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性，但對(duì)機(jī)構(gòu)的受力、強(qiáng)度及磨損缺有較大的影響。模具安置在軸上，并與 槽輪機(jī)構(gòu)連接，以完成等間歇運(yùn)動(dòng)。 如下圖所示，凸輪作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)從動(dòng)件作往復(fù)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，以此來(lái)完成產(chǎn)品的頂出過(guò)程。 能源植物的研究進(jìn)展及其發(fā)展趨勢(shì) [J ]。 目前國(guó)內(nèi)外能源植物研究的狀況 [J ]。 我國(guó)農(nóng)作物秸稈的綜合利用技術(shù)進(jìn)展 [ J ]。 [ 11 ] 周瓊?cè)A 。 麥稻秸稈全量整草免耕還田