【導(dǎo)讀】近年來(lái)，我國(guó)的工業(yè)水平發(fā)展得越來(lái)越快，機(jī)器的自動(dòng)化更是普遍。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便這些特點(diǎn)深受廣大企業(yè)的青睞。本課題所設(shè)計(jì)的沖床自動(dòng)送。料切斷機(jī)構(gòu)的目的，是為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料，自動(dòng)切斷，同時(shí)減少勞動(dòng)力成本。這在實(shí)際生產(chǎn)中具有很好的推廣效果和意義。

　　

【正文】 計(jì)算。 根據(jù)以上設(shè)計(jì)結(jié)果，已知低速軸（ Π 軸）傳遞功率 PΠ=，轉(zhuǎn)速nΠ=。 （ 1）同高速軸一樣，對(duì)材料無(wú)特殊要求，也選 45 鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。 （ 2）按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度并結(jié)合軸的設(shè)計(jì)計(jì)算公式估算軸的最小直徑。 同前，據(jù)所選材料由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》查得： 取 A0=126,又已知 P=， n=。 代入公式推得： d≥126（ ） 1/3（ mm） . d 增大 3%后得 :d≥. 因?yàn)樵摱闻c聯(lián)軸器相配，故先確定聯(lián)軸器的類(lèi)型及型號(hào)。 根據(jù)聯(lián)軸器的工作特點(diǎn)，所選類(lèi)型為彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，其型號(hào)的選擇需根據(jù)軸的直徑。計(jì)算鉆具和轉(zhuǎn)速確定。計(jì)算轉(zhuǎn)矩由下式確定 ： Tc=KAT 式中 T—名義轉(zhuǎn)矩，即穩(wěn)定狀態(tài)下聯(lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩（ Nm）。 KA—工作情況系數(shù)，可查表。 又因?yàn)? Tc≤[T]， [T]為聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩，且 T 名 =T 軸 =2028Nm。 故經(jīng)查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，得 KA=。 則 Tc=2028=3042Nm，為滿足 Tc≤[T]。 經(jīng)查《課程設(shè)計(jì)》， [T]=TP=6300Nm 所以選擇的聯(lián)軸器型號(hào)為 LX6， Y 型軸孔。 故確定，最小直徑 d=80mm。 （ 3）設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并附結(jié)構(gòu)草圖，低速軸的大致結(jié)構(gòu)同高速軸類(lèi)似，但該軸的外伸端同聯(lián)軸器相連。 草圖如下： 圖 43 低速軸 1 確定軸上零件的位置和固定方式：同高速軸類(lèi)似。 2 確定各 軸段的直徑 d：（從右端開(kāi)始設(shè)計(jì)）。 1） d1=d+2h1:d1段與密封圈內(nèi)徑相配合， h1為定位軸肩高度， h1=（ —）d. 因?yàn)?h1=（ —） d，所以 h1=（ —） 80=—8（ mm） 所以 d1=80+2（ —8） =—96（ mm） 同高速軸，經(jīng)查《課程設(shè)計(jì)》，選擇密封圈為氈圈， 則取 d1=95mm。 2） d2=d1+（ 1—3） :d2段與軸承內(nèi)孔相配合。 則 d2=95+（ 1—3） =96—98（ mm） . 同前，由于與軸承內(nèi)孔相配合，且結(jié)構(gòu)無(wú)特殊要求 ，經(jīng)查《課程設(shè)計(jì)》，選擇深溝球軸承，其軸承代號(hào)為 6220， 則取 d2=100mm。 3） d3=d2+（ 1—3） :d3段僅為裝配方便 d3=100+（ 1—3） =101—103（ mm） ,取 d3=103mm. 4） d4=d3+2h2:d4段為齒輪定位段， h2 為齒輪定位軸肩高度， h2=（ —）d3. 所以 h2=（ —） 102=—（ mm） . 則 d4=102+2（ —） =—（ mm） . 取 d4=120mm. 5） d5為 軸承內(nèi)圈安裝高度， 所以同前查《課程設(shè)計(jì)》，軸承 6220 的安裝高度 da=112mm, 則 d5=112mm. 6） d7=d2=100mm. 所以 d7段為 100mm. （ 4）確定各軸段的長(zhǎng)度 L（從左端開(kāi)始設(shè)計(jì)）。 1 Ld7=B 軸承 ， Ld7段由《課程設(shè)計(jì)》，軸承 6220 的 B=34mm。 則 Ld7=34mm。 2 因?yàn)橥咚佥S一樣，軸環(huán)寬度 b=（ 1—） h,h 為軸肩，一般取 。 又因?yàn)?d7=100mm,d5=112mm,所以 h57=（ d5d7） /2=（ 112100） /2=6（ mm） . 則 Ld5==6=（ mm） . 3 因?yàn)?h43=h2=—,所以 Ld4==—（ mm） . 取 Ld4=7mm. 4 Ld3=b2（ 1—3） :同高速軸，因?yàn)?d3段與齒輪箱配合，為保證其定位可靠，該段應(yīng)比與之相合的輪轂寬度 b2?。?Δ=1—3） mm,又 b2=107mm. 則 Ld3=107 （ 1—3） =104—106（ mm） .取 Ld3=105mm. 5 Ld2=Δ2+Δ3+B+2+（ b1b2） /2,Ld2段經(jīng)查《課程設(shè)計(jì)》減速器裝配草圖后確定。 Δ2—箱體內(nèi)壁距小齒輪端面的距離（ mm）。 Δ3—軸承內(nèi)端面主箱體的距離，與軸承的潤(rùn)滑方式有關(guān)（ mm）。 B—軸承 6212 的寬度（ mm）。 2—齒輪寬度比 Ld3 段長(zhǎng)的部分（ mm）。 （ b1b2） /2—高速軸齒輪比低速軸齒輪長(zhǎng)的部分（ mm）。 因?yàn)榭紤]鑄造和安裝精度，一般取 Δ2δ。 δ 為 箱座壁厚，且 δ=+1，并δ≥8，即要求 δ=+1≥8，已知 a=。 所以 δ=+1=，故取 δ=8mm。 因?yàn)?Δ2δ，所以取 Δ2=9mm。 因?yàn)?Δ3與軸承的潤(rùn)滑方式有關(guān)，而潤(rùn)滑方式取決于軸頸圓周速度 V 頸 ，若 V 頸大于 2m/s，則采用油潤(rùn)滑；若小于 2m/s，則采用脂潤(rùn)滑，可按下式求 V頸。 V 頸 =（ πdn） /（ 601000）（ m/s） 式中， d—軸承內(nèi)徑； n—軸轉(zhuǎn)速。 已知軸承 6220 d=100mm,n=所以 V 頸 =（ 100） /（ 601000） =（ m/s） 2m/s. 故低速軸采用脂潤(rùn)滑，則 Δ3=10—15mm。取 Δ3=10mm 。 且 b1b2=110—107=3mm， B=34mm. 將以上結(jié)果代回 Ld2=Δ2+Δ3+B+2+（ b1b2） /2 中， 則 Ld2=9+10+34+2+3/2=. 6 Ld1=e+m+L1,Ld1段經(jīng)查《課程設(shè)計(jì)》確定。 式中 e—端蓋凸緣厚度（ mm）； m—端蓋定位止口的寬度（ mm）； L1—軸上零件與端蓋間的距離，一般取 L1=15—20mm. 因?yàn)樗x密封圈為氈圈，所以選擇凸緣式軸承端蓋。一般取 e=,d3為端蓋連接螺釘直徑。 經(jīng)查《課程設(shè)計(jì)》，得 d3=（ —） df,df為地腳螺釘直徑。 又 df=+12,且 a=。 所以 df=+12=（ mm）。 則 d3=（ —） =—（ mm） 又由軸承 6220 的外徑經(jīng)查《課程設(shè)計(jì)》，取 d3=12mm. 則 e==12=（ mm）。 因?yàn)橐话闳?m=（ —） D,D 為軸承座孔直徑。經(jīng)查《課程設(shè)計(jì)》，得D=180mm。 則 m=（ —） 180=18—27（ mm）。 又因?yàn)?me,則取 m=23mm。 又 L1一般為 15—20mm,則取 L1=15mm。 則 Ld1=e+m+L1=+23+15=（ mm）。 7 Ld=L（ 1—3）（ mm） . 式中， L 為聯(lián)軸器軸孔長(zhǎng)度，經(jīng)查《課程設(shè)計(jì)》得： L=142mm。 則 Ld=142（ 1—3） =139—141mm, 取 Ld=140mm。 根據(jù)已設(shè)計(jì)得到的結(jié)果，列出軸的相關(guān)參數(shù)表 46 如下 ： 表 46 兩傳動(dòng)軸的基本參數(shù) （ mm） 高速軸 低速軸 直徑 長(zhǎng)度 直徑 長(zhǎng)度 d1 段 48 59 80 140 d2 段 55 95 d3 段 60 22 100 32 d4 段 62 d5 段 63 108 103 105 d6 段 72 120 7 d7 段 69 112 d8 段 60 22 100 34 總長(zhǎng) 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 切斷裝置設(shè)計(jì) 根據(jù)工作工作條件可選用液壓切斷裝置具體切斷機(jī)構(gòu)如下。 切斷的過(guò)程為： 第一工序：送料。送料機(jī)構(gòu)將板料送到垂直液壓缸下方； 第二工序：切料夾緊。垂直液壓缸帶動(dòng)切斷模及夾緊裝置下降，將板料切斷； 液壓原理 （ 1）確定供油方式 因?yàn)橄到y(tǒng)為中高壓系統(tǒng)，一般型號(hào)的齒輪泵壓力不足，且效率低。而柱塞泵效率高，但價(jià)錢(qián)貴、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且噪音大、對(duì)油污染敏感。葉片泵壓力脈動(dòng)小、噪音小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，而且排量大、壽命長(zhǎng)。所以決定選用限壓式定量葉片泵。 （ 2）調(diào)速方式 速度變化因無(wú)太大要求，基于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)上的考慮，不采用調(diào)速裝 置。 （ 3）方向控制 若直接用電磁鐵換向閥控制工作油路，因閥芯所受壓力大會(huì)影響其靈敏度。故采用電液換向閥。 （ 4）液壓系統(tǒng)原理圖 整個(gè)液壓系統(tǒng)由一個(gè)高壓泵供油，系統(tǒng)原理如下圖所示。工作原理如下： 圖 45 液壓系統(tǒng)原理圖 ① 切斷液壓缸下降。此時(shí)換向閥 14 工作在左位。壓力油經(jīng) 6 流入上腔，推動(dòng)活塞下降，使順序閥 12 打開(kāi)，構(gòu)成差動(dòng)回路。下降到行程終點(diǎn)時(shí)，由于切斷模接觸到釘板使活塞負(fù)載增大，閥 4 打開(kāi)，下腔壓力油經(jīng) 4 流回油箱。 ② 鐓粗液壓缸前進(jìn)。切斷時(shí)油壓繼續(xù)上升，繼電器 17 動(dòng)作，使換向閥 15 右位得電，壓力油經(jīng)順序閥 10 進(jìn)入鐓粗液壓缸右腔，推動(dòng)活塞前進(jìn)，左腔油經(jīng)閥 8回油箱。 ③ 鐓粗和切斷液壓缸上升、鐓粗液壓缸后退。鐓粗釘頭時(shí)油路中壓力上升，使繼電器 19 動(dòng)作，換向閥 14 轉(zhuǎn)向右位，換向閥 15 轉(zhuǎn)為左位，使切斷缸上升、鐓粗缸后退。 ④ 停止。上升行程開(kāi)關(guān)和后退行程開(kāi)關(guān)分別使換向閥 1 15 回到中位，切斷 液壓缸、鐓粗液壓缸停止動(dòng)作。 液壓元件選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算 其中關(guān)鍵是垂直液壓缸切斷力的計(jì)算以及水平液壓缸鐓粗力的計(jì)算。參考金屬塑性加工及鍛壓方面的計(jì)算方法［ 3］［ 4］，分別計(jì)算如下： 板料切斷所需的剪力 P1==14075=。式中： F 為剪切斷面面積，按最大值 140（板料中金屬線根數(shù)） （金屬線最大直徑）計(jì)算； τ 為板料抗剪切強(qiáng)度，取 750MPa。 根據(jù)切斷力和鐓粗力可分別計(jì)算出垂直液壓缸與水平液壓缸的缸徑及其他尺寸。繼而可設(shè) 計(jì)活塞桿及進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性校核。最后選擇液壓閥及管道型號(hào)、尺寸。 集成油路的設(shè)計(jì) 通常使用的液壓元件分板式和管式兩種結(jié)構(gòu)。管式元件通過(guò)油管來(lái)實(shí)現(xiàn)相互之間的連接，液壓元件的數(shù)量越多，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，系統(tǒng)壓力損失越大，同時(shí)占用空間也越大，維修、保養(yǎng)和拆裝越困難，因此一般用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。 板式元件固定在板上，分為液壓油路板連接、集成塊連接和疊加閥連接。把一個(gè)液壓回路中各元件合理地布置在一塊液壓油路板上，這與管式比較，除了進(jìn) 出液壓油通過(guò)管道溝通外，各元件之間的液壓油通過(guò)板件內(nèi)部的集成油路 溝通。安裝、調(diào)試和維修方便，壓力損失小，外形美觀。但是，其板件結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化程度差，互換性不好，結(jié)構(gòu)不夠緊湊，制造加工較困難，使用受到限制。 考慮到此液壓系統(tǒng)壓力較高，以及廠家提出的體積小和維修方便的要求，采用液壓油路板式結(jié)構(gòu)。因液壓元件較多，為避免油路板上孔道過(guò)長(zhǎng)，給加工帶來(lái)困難，所以分為兩塊大、小油路板，整個(gè)液壓系統(tǒng)也就分為兩部分：工作部分和輸入部分。輸入部分包括電磁溢流閥、單向閥、壓力表開(kāi)關(guān)，液壓油也由此進(jìn)入液壓回路。工作部分包括 16 個(gè)閥。為使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，把小油路板用螺釘固定到大油路板上。兩塊油路板 再一起固定在油箱上面。 結(jié)論 此液壓系統(tǒng)緊湊、美觀，使用、維修方便。配合機(jī)械、電氣等方面的設(shè)計(jì)，切斷裝置每分鐘循環(huán)次數(shù)可達(dá) 86 次。 切斷裝置后送料裝置設(shè)計(jì) 該結(jié)構(gòu)只需要將切斷后料送走，所以結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單具體結(jié)構(gòu)如圖 51。 圖 51 本設(shè)計(jì)為打孔切斷裝置后將板材送到下一工序裝置，板材切斷后自動(dòng)掉落到該裝置上，然后自動(dòng)滑下。 上輪軸壓緊裝置設(shè)計(jì) 輥式送料借助于輥?zhàn)雍团髁现g的摩擦力實(shí)現(xiàn)，為了防止在送料過(guò)程中輥?zhàn)优c坯料之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，影響送料精度，應(yīng)設(shè)置壓緊裝 置對(duì)輥軸施加適當(dāng)?shù)膲毫Γ援a(chǎn)生必要的摩擦力。 可采用的壓緊裝置有螺旋彈簧式、板簧式、和彈簧杠桿式，本設(shè)計(jì)采用板簧式壓緊裝置，原理如圖 52 所示。 圖 52 板簧式壓緊裝置原理 本送料裝置中的壓緊裝置采用兩個(gè)彈簧間接壓緊的形式，且彈簧所提供的壓緊力可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)彈簧上面的螺母，從而達(dá)到調(diào)節(jié)彈簧壓緊力的效果。 根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)要求，可設(shè)計(jì)出壓緊機(jī)構(gòu)如圖 53 所示。 圖 53 板簧式壓緊裝置 實(shí)際設(shè)計(jì)圖 壓緊螺釘 活動(dòng)壓板 壓緊彈簧 彈簧套筒 軸承 上輪軸 擋板 空心滾輪 固定架 減速器與自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)聯(lián)接設(shè)計(jì) 由于轉(zhuǎn)速較慢兩軸之間可采用花鍵軸聯(lián)接。 總體布局圖 結(jié) 論 通過(guò)對(duì)本次設(shè)計(jì)，對(duì)自動(dòng)送料沖壓切斷的整個(gè)工作過(guò)程情況有了充分地了解。該自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)原理與普通帶式輸送機(jī)一樣，是一種利用連續(xù)而具有撓性的輸送帶不停地運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)輸送物料的輸送機(jī)。其特點(diǎn)是輸送能力大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維護(hù)。其設(shè)計(jì)的主要步驟為：擬定傳動(dòng)方案 —選用電機(jī) —分配傳動(dòng)比 —確定運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) —V 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) —減速器 的設(shè)計(jì) —送料裝置的設(shè)計(jì) —切斷機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。