【導(dǎo)讀】材，可起到保健，治病的作用。天然皮革具有透氣性,這主要是通過(guò)皮板中的纖維間隙、毛細(xì)管和毛孔來(lái)透氣。毛皮帶有毛被,無(wú)毛孔,因而透氣性較差。要使藥力透過(guò)皮板充分發(fā)。揮藥效,就必須在皮板上開(kāi)孔而又要保持毛被的美觀。本文探討了毛皮沖孔機(jī)的國(guó)內(nèi)外研。明確了毛皮沖孔機(jī)的設(shè)計(jì)目的和設(shè)計(jì)意義，確定了設(shè)計(jì)理念和原則要求，在此基本。通過(guò)對(duì)毛皮結(jié)構(gòu)的分析，提出了“針刺熱熨”的沖孔方法，采。用圓錐沖針沖刺和沖針熱熨擴(kuò)孔，圓滿(mǎn)解決了在皮板上沖孔又不傷毛被的問(wèn)題。和凸輪的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器的多工位運(yùn)轉(zhuǎn)，大大提高了在皮板上開(kāi)孔的效率和質(zhì)量。構(gòu)及各零件的設(shè)計(jì)。通過(guò)參數(shù)計(jì)算對(duì)沖孔機(jī)的主要零件進(jìn)行選擇和校核，最后應(yīng)用通過(guò)。Catia軟件實(shí)現(xiàn)沖孔機(jī)的三維建模和裝配，通過(guò)AutoCAD軟件實(shí)現(xiàn)二維工程圖繪制。

　　

【正文】 =≤ [σ F] 即滿(mǎn)足齒根 彎曲疲勞強(qiáng)度 （ 4）其它尺寸確定 ha*=1， c*= 分度圓直徑 d1=d2=mZ1=240mm 錐距 R=d1 12?u /2= 齒頂高： ha1=ha2=ha*m=8mm 齒根高： hf1=hf2=m(ha*+c*)= 齒輪寬度： b=Rφ R= 取 B=60mm 凸輪計(jì)算 （ 1）凸輪機(jī)構(gòu)類(lèi)型： 凸輪機(jī)構(gòu)型式：平面盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式：直動(dòng) 從動(dòng)件類(lèi)型：平底從動(dòng)件 如圖 3－ 2 所示，多數(shù)平底與其速度方向垂直，因此受力情況好，傳動(dòng)效率高，與凸輪接觸面間易形成鍥形油膜，易潤(rùn)滑，結(jié)構(gòu)維護(hù)簡(jiǎn)單、體積小，重量輕，但不能與內(nèi)凹或直線輪廓工作，且平底不能太長(zhǎng)。 凸輪的封閉方式：力封閉 利用彈簧力、從動(dòng)件自重等外力使從動(dòng)件與凸輪始終保持接觸。 圖 3－ 2 平面盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) 毛皮沖孔機(jī)的設(shè)計(jì) 22 （ 2）從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律 考慮機(jī)器工作速度比較低，所以，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律采用比較簡(jiǎn)單的等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。針盤(pán)凸輪 (圖 24中件 4′ )輪廓角分配計(jì)算如下： 工作循環(huán)時(shí)間 T=6s，其中： 升程時(shí)間 Tk=1s，回程時(shí)間 =Td1s，工作停留時(shí)間 Ts=2s，初始位置停留時(shí)間 To=2s， 凸輪升程角 k=360176。 1/6=60176。，凸輪回程角 d=60176。，凸輪遠(yuǎn)休止角 s=360176。 2/6=120176。，凸輪近休止角 o=360176。 2/6=120176。 凸輪轉(zhuǎn)向：逆時(shí)針?lè)较? 凸輪轉(zhuǎn)速 n=10r/min 上壓腳裝置采用幾何封閉直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，凸輪運(yùn)動(dòng)參數(shù)和針盤(pán)凸輪相同，但安裝相位角超前 180176。 （ 3）凸輪材料 凸輪工作條件：低速輕載 凸輪材料： 45 從動(dòng)件接觸端材料： 45 凸輪轉(zhuǎn)速 n=10r/min 針盤(pán)沖程采用絲杠螺母進(jìn)行調(diào)節(jié)，上壓腳采用彈簧浮動(dòng)式結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的控制裝置，以適應(yīng)不同毛皮皮板的結(jié)構(gòu)、性能及毛被密度等的差異，并保證沖頭的使用壽命。 槽輪計(jì)算 （ 1）槽輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型 如圖 3－ 3所示，采用外槽輪機(jī)構(gòu)，撥盤(pán)與槽輪的轉(zhuǎn)向相反。 圖 3－ 3 外槽輪機(jī)構(gòu) （ 2）槽輪槽數(shù) Z和圓銷(xiāo)數(shù) K 的選擇 211 所示外槽輪機(jī)構(gòu)中，為了避免圓銷(xiāo)與外徑向槽發(fā)生沖擊，圓銷(xiāo)進(jìn)入徑向槽或自徑向槽脫出時(shí)，徑向槽的中心線應(yīng)與圓銷(xiāo)速度方向一致，得圓銷(xiāo)從進(jìn)槽到出槽的轉(zhuǎn)角 2j1 與槽輪相應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)的角度 2j2 的關(guān)系為： 上海理工大學(xué)本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 23 2φ 1+2φ 2=π 槽輪轉(zhuǎn)角與槽數(shù) z 的關(guān)系為 : 2φ 2=2π /Z 兩式聯(lián)立得 : 2φ 1=π 2φ 2=π 2π /Z 對(duì)于單圓銷(xiāo)的外槽輪機(jī)構(gòu)，撥盤(pán)轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為一個(gè)工作循環(huán)的時(shí)間，用 T 表示，設(shè)一個(gè)工作循環(huán)中槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 tm，定義τ =tm/T,τ稱(chēng)為槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)系數(shù)。要實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)滿(mǎn)足： 0τ 1。由于 tm=2j1/ω 1 及 T=2π /ω 1，因此，單圓銷(xiāo)外槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù) : 分析上式可知 : 1)由于槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)系數(shù)必須大于零 ,可得槽輪的槽數(shù) z≥ 3。 2)對(duì)于單圓銷(xiāo)外槽輪機(jī)構(gòu)，由于 z≥ 3，所以τ 1/2,即槽輪運(yùn) 動(dòng)時(shí)間總是小于靜止時(shí)間 ,且 z 較小時(shí)τ也較小。槽輪回轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)器一般不進(jìn)行加工，所以τ愈小，槽輪運(yùn)動(dòng)時(shí)間愈少，即縮短了機(jī)器非加工時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。 但是，圓銷(xiāo)剛進(jìn)入徑向槽時(shí)，槽輪的角速度ω 2 為零，然后角速度逐漸增大，當(dāng)圓銷(xiāo)轉(zhuǎn)過(guò) j1時(shí)（槽輪轉(zhuǎn)過(guò) j2）時(shí)，槽輪角速度ω 2 達(dá)到最大值。由于角加速度ε 2的存在。故必有沖擊，且槽輪槽數(shù)愈少，角加速度愈大，如三槽槽輪的最大角加速度為四槽的 倍，為六槽的 倍。 圓銷(xiāo)數(shù) k 的選擇： 若要使撥盤(pán)轉(zhuǎn)一周而槽輪轉(zhuǎn)幾次，可采用多圓銷(xiāo)槽輪機(jī)構(gòu)。若設(shè)圓銷(xiāo)數(shù)為κ，運(yùn)動(dòng)系數(shù)τ由式改寫(xiě)為 ： k2Z/(π 2) 由于τ 1，可推導(dǎo)得出： τ =K(Z2)/2Z 由上式可知，圓銷(xiāo)數(shù)與槽輪的槽數(shù)有關(guān)：當(dāng) z=3 時(shí)，κ 6（即可取 k=1～ 5）；當(dāng) z=4或 5 時(shí)，可取 z=1～ 3；當(dāng) z≥ 6時(shí)，可取κ =1或 2。 (k常取 48) 選擇槽輪槽數(shù) Z=6,圓銷(xiāo)數(shù) K=1 (3) 槽輪機(jī)構(gòu)的主要參數(shù) 設(shè)計(jì)生產(chǎn)率 Q=1200 件 /時(shí)，由生產(chǎn)率 Q計(jì)算工作循環(huán)時(shí)間 T， T=6s)，槽輪槽數(shù) Z=6，最長(zhǎng)工序時(shí)間的確定： 沖程、回程 各 1s，沖頭刺入皮板后停留 2s，針盤(pán)滯后時(shí)間 ,共 ，槽輪靜止時(shí)間 tj=；槽輪轉(zhuǎn)位時(shí)間 tz=Ttj==(s)。 槽輪撥銷(xiāo)盤(pán)轉(zhuǎn)速 n=10(轉(zhuǎn) /分 )。 （ 4）外槽輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸計(jì)算 已知槽輪的槽數(shù) Z=6，圓銷(xiāo)數(shù) K=1，槽輪機(jī)構(gòu)的中心距 a=120mm。 毛皮沖孔機(jī)的設(shè)計(jì) 24 圓銷(xiāo)中心的回轉(zhuǎn)半徑 R=axsin(π /Z)=100xsin(π /6)=60mm。 圓銷(xiāo)半徑 r=R/6=10mm。 槽頂高 A=axcos(π /Z)=120xcos(π /6)=104mm。 槽底高 b=a(R+r)(35)=4547mm，取 b=45mm。 槽深 h=Ab=59mm。 槽頂側(cè)壁厚 e=()xr=68mm，取 e=7mm。 鎖止弧半徑 Rr=Rre=43mm。 外凸鎖止弧張開(kāi)角γ =2π /k2ψ 01=4π /3。 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 軸的選材及其許用應(yīng)力 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的圖表查得 選 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理， HB217～ 255，σ b=650MPa，σ s=360MPa，σ 1=280MPa 按扭距估算最小直徑： 選取最小直徑 d1=45 (mm) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)軸上零件的定位、裝拆方便的需要，同時(shí)考慮到強(qiáng)度的原則，主軸設(shè)計(jì)為階梯軸，如圖 3－ 4所示。 圖 3－ 4 主軸零件圖 分析軸上各零件的受力： 大直齒輪： 大齒輪分度圓直徑為： d=mZ=4 83=332 mm Ft=2T3/d=2 上海理工大學(xué)本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 25 Fr=Fttanα n= tan 20176。 = N 錐齒輪受力： 錐齒輪分度圓直徑為： d=mZ=6 42=252 mm Ft=2T/d=2 F’ = Fttanα n= N Fr1= F’ cos δ 1= cos 45176。 = N Fa1= F’ cos δ 1= cos 45176。 = N 凸輪：徑向力＝（沖針沖力） 20KGf=200N 危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度校核 : 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)和受力，做主軸受力簡(jiǎn)圖，如圖 3－ 5所示。 圖 3－ 5 主軸受力簡(jiǎn)圖 垂直面剪力圖： 圖 3－ 6 主軸垂直面剪力圖 水平面剪力圖： 毛皮沖孔機(jī)的設(shè)計(jì) 26 圖 3－ 7 主軸水平面剪力圖 垂直面彎矩圖： 圖 3－ 8 主軸垂直面彎矩圖 水平面彎矩圖： 圖 3－ 9 主軸水平面彎矩圖 合成彎矩圖： 圖 3－ 10 主軸合成彎矩圖 上海理工大學(xué)本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 27 扭矩圖： 圖 3－ 11 主軸垂扭矩圖 危險(xiǎn)截面如受力圖中所示 彎曲應(yīng)力校核 因此強(qiáng)度足夠。 滾動(dòng)軸承的選擇 蝸桿軸的軸承選擇 考慮軸受力較小且主要是軸向力，故選用圓錐滾子軸承 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇 2個(gè) 30205（ GB/T2971994） 蝸輪軸的軸承選擇 考慮軸受力較小且主要是徑向力，故選用角接觸球軸承 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇 2個(gè) 7007C（ GB/T2922020） 主軸的軸承選擇 考慮軸同時(shí)受軸向力和徑向力，故選用角接觸球軸承 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇 2個(gè) 7210C（ GB/T2971994） 毛皮沖孔機(jī)的設(shè)計(jì) 28 聯(lián)軸器的選擇和計(jì)算 聯(lián)軸器由于沖孔機(jī)載荷平穩(wěn)，速度不高，無(wú)特殊要求，考慮裝拆方便及經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，選用凸緣聯(lián)軸器，如圖 3－ 12 所示。 圖 3－ 12 聯(lián)軸器 K= TC=9550 KP/n=9550 (N m) 選用 GYS2 型（ GB/T58432020）凸緣聯(lián)軸器，公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩 Tn=63(N m)， TC﹤ Tn。采用Y 型軸孔， A 型鍵，軸孔直徑 d=20～ 24mm，選 d=24mm，軸孔長(zhǎng)度 L=52mm。 GYS2 型凸緣聯(lián)軸器有關(guān)參數(shù)見(jiàn)下表 圖 3－ 2 凸緣聯(lián)軸器參數(shù)表 型號(hào) 公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩T/(N m) 許用轉(zhuǎn)速n/（ r/min） 軸孔直徑d/ mm 軸孔長(zhǎng)度L/ mm 外徑D/ mm 材料 軸孔類(lèi)型 鍵槽類(lèi)型 GYS2 63 10000 24 52 90 HT200 Y型 A型 本章小結(jié) 本章主要介紹了毛皮沖孔機(jī)的詳細(xì)計(jì)算，通過(guò)所給的工作軸轉(zhuǎn)速及主軸功率，選擇電動(dòng)機(jī)，確定動(dòng)力運(yùn)動(dòng)參數(shù)。結(jié)合運(yùn)動(dòng)參 數(shù)，進(jìn)行主要傳動(dòng)零件即蝸輪蝸桿，直齒圓柱齒輪，錐齒輪，凸輪，槽輪的相關(guān)計(jì)算。結(jié)合傳動(dòng)零件尺寸，設(shè)計(jì)軸并進(jìn)行校核。最后選擇滾動(dòng)軸承和聯(lián)軸器，完成毛皮沖孔機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算。 上海理工大學(xué)本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 29 第四章 毛皮沖孔機(jī)的三維建模 三維建模軟件的介紹 CATIA 是法國(guó)達(dá)索飛機(jī)公司在 70 年代開(kāi)發(fā)的高檔 CAD/CAM 軟件，是世界上一種主流的CAD/CAE/CAM 一體化軟件。 CATIA 是英文 Computer Aided TriDimensional Interactive Application（計(jì)算機(jī)輔助三維交互式應(yīng)用）的 縮寫(xiě)。 CATIA 是 CAD/CAE/CAM 一體化軟件，位居世界 CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)制造、造船、機(jī)械制造、電子 /電器、消費(fèi)品行業(yè)，它的集成解決方案覆蓋所有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，其特有的 DMU 電子樣機(jī)模塊功能及混合建模技術(shù)更是推動(dòng)著企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和生產(chǎn)力的提高。 CATIA 提供方便的解決方案，迎合所有工業(yè)領(lǐng)域的大、中、小型企業(yè)需要。包括 :從大型的波音 747 飛機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)到化妝品的包裝盒，幾乎涵蓋了所有的制造業(yè)產(chǎn)品。在世界上有超過(guò) 13,000 的用戶(hù)在使用共 13 萬(wàn)套以上的CATIA 為其工作，大到飛機(jī)、載人飛船和汽車(chē)，小到螺絲釘和釣魚(yú)桿， CATIA 可以根據(jù)不同規(guī)模、不同應(yīng)用定制完全適合本企業(yè)的解決方案。 CATIA 源于航空航天業(yè)，但其強(qiáng)大的功能以得到各行業(yè)的認(rèn)可，在歐洲汽車(chē)業(yè)，已成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。 CATIA 的著名用戶(hù)包括在世界制造業(yè)中具有舉足輕重的地位一大批知名企業(yè)，如波音、克萊斯勒、寶馬、奔馳等。在中國(guó)， CATIA 也得到了廣泛的應(yīng)用。哈爾濱、沈陽(yáng)、西安、成都、景德鎮(zhèn)、上海、貴陽(yáng)等都選用 CATIA 做為其核心設(shè)計(jì)軟件。包括一汽集團(tuán)、一汽大眾、沈陽(yáng)金杯、上海大眾、北京吉普、武漢神龍 在內(nèi)的許多汽車(chē)公司都選用 CATIA 開(kāi)發(fā)他們的新車(chē)型。 CATIA V5 版本是 IBM 和達(dá)索系統(tǒng)公司長(zhǎng)期以來(lái)在為數(shù)字化企業(yè)服務(wù)過(guò)程中不斷探索的結(jié)晶。圍繞數(shù)字化產(chǎn)品和電子商務(wù)集成概念進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的 CATIA V5 版本，可為數(shù)字化企業(yè)建立一個(gè)針對(duì)產(chǎn)品整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程的工作環(huán)境。在這個(gè)環(huán)境中，可以對(duì) 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程 的各個(gè)方面進(jìn)行仿真，并能夠?qū)崿F(xiàn)工程人員和非工程人員之間的電子通信。產(chǎn)品整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程包括概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè) 計(jì)、工程分析、成品定義和制造乃至成品在整個(gè)生命周期中的使用和維護(hù)。 毛皮沖孔機(jī)的設(shè)計(jì) 30 CATIA V5 是在一個(gè)企業(yè)中實(shí)現(xiàn)人員、工具、方法和資源真正集成的基礎(chǔ)。其特有的“產(chǎn)品 /流程 /資源（ PPR）”模型和工作空間提供了真正的協(xié)同環(huán)境，可以激發(fā)員工的創(chuàng)造性、共享和交流 3D 產(chǎn)品信息以及以流程為中心的設(shè)計(jì)流程信息。除了 CATIA V5 的 100 多個(gè)產(chǎn)品， CATIA V5 開(kāi)放的應(yīng)用架構(gòu)也允許越來(lái)越多的第三方供應(yīng)商提供針對(duì)特殊需求的應(yīng)用模塊。 上海理工大學(xué)本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 31 標(biāo)準(zhǔn)件 根據(jù)結(jié)構(gòu)需要，選擇所需尺寸的各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)件 (表 41) 表 4－ 1 標(biāo)準(zhǔn)件列表 蝸桿軸（ 1軸）的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)件 名稱(chēng) 型號(hào) 個(gè)數(shù) 電機(jī) Y90L6（ JB/T 96191999） 1 聯(lián)軸器 GYS2（ GB/T58432020） 1 六角頭螺栓 GB/T57822020 M10x55 6 墊圈 GB/T93 10 6 螺母 GB/T6175 M10 6 單列圓錐滾子軸承 30906（ GB/T 2971994） 2 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 GB/T M6x16 12 墊圈