【正文】 最后，我要感謝大學(xué)四年我所有的任課老師，畢業(yè)設(shè)計(jì)考查的是四年的知識(shí)儲(chǔ)備量和綜合能力，而知識(shí)的積累在平時(shí)，感謝所有老師四年來的諄諄教誨，讓我能在短短兩個(gè)月能完成設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，劉老師帶領(lǐng)我們隊(duì)設(shè)計(jì)題目進(jìn)行詳細(xì)分析，并定期舉行組內(nèi)討論會(huì)，對(duì)我們設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行集中指導(dǎo)，畢業(yè)設(shè)計(jì)后期，劉老師指導(dǎo)我們完成機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖等重要圖紙的繪制，非常感謝劉老師的指導(dǎo)，才讓我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)順利完成。在設(shè)計(jì)期間，劉老師認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹笇?dǎo)著組內(nèi)的每一個(gè)學(xué)生。 PinJyun Chen amp。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，我熟練設(shè)計(jì)計(jì)算過程并結(jié)合實(shí)踐生產(chǎn)進(jìn)行工藝調(diào)整以及更加準(zhǔn)確地給出精度要求和配合尺寸，通過畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我們更好地將實(shí)踐和理論相結(jié)合，通過實(shí)習(xí)獲得真實(shí)可靠的經(jīng)驗(yàn)來彌補(bǔ)設(shè)計(jì)的不足。只有保證了良好的穩(wěn)定性，才能使壓力機(jī)在工況下運(yùn)行，以確保被加工工件的幾何尺寸和相應(yīng)的精度。 圖46 滑塊變形云圖結(jié)論本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)課題是J2380壓力機(jī)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。圖44 滑塊有限元模型及網(wǎng)格劃分 由于滑塊是在豎直方向上做直線運(yùn)動(dòng)的零件，主要是上下兩面受力，所以在確定約束條件時(shí)只要一端固定，則在另一端施加壓力即可。 圖43 滑塊理想化模型有限元分析要定義材料屬性，而且經(jīng)常碰到的問題是網(wǎng)格應(yīng)如何劃分才能得到合理的結(jié)果，但不幸的是，還沒有確定的判別準(zhǔn)則, 用戶必須自己進(jìn)行判斷。根據(jù)滑塊的結(jié)構(gòu)形狀特點(diǎn), 以有限元計(jì)算的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作量、求解時(shí)間及精度等為基本尺度, 在滑塊建模時(shí), 因其結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜, 做了一些簡化, 這些簡化是以不影響滑塊的靜力學(xué)特性為前提的。圖42 直接建模后的滑塊模型 在對(duì)滑塊進(jìn)行有限元模擬分析時(shí), 由于滑塊是形狀規(guī)則的箱體類零件, 具有規(guī)則的形狀、較大的尺寸（與同一臺(tái)壓力機(jī)的其他零件相比）等特點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不但發(fā)展,現(xiàn)在我們可以用模擬實(shí)體的有限元分析方法來進(jìn)一步研究滑塊,同時(shí)可以把解析法和有限元分析法得出的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果進(jìn)行比較,從而得出最優(yōu)的分析滑塊的方法。確定滑塊剛度的方法有兩種: 一是試驗(yàn)研究, 二是分析計(jì)算?；瑝K的強(qiáng)度分析是曲柄壓力機(jī)設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié),對(duì)于這方面已有很多人做過研究計(jì)算。通過常規(guī)的純受壓的問題來計(jì)算過程，如下因此選用鑄鐵HT200為滑塊的材料是合理的，并且以工廠實(shí)習(xí)搜集的尺寸參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)也是安全可靠的。通過畢業(yè)實(shí)習(xí)搜集的J2380的沖床的相關(guān)參數(shù)可知，滑塊的滑塊的落地面的前后的長度為360mm、左右的長度為400mm，并且抽象理想化，將滑塊看做成是實(shí)體結(jié)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)的壓力機(jī)屬于小型壓力機(jī)，速度不高且偏心載荷不大，所以采用鑄鐵HT200為滑塊和導(dǎo)軌滑動(dòng)面的制造材料。導(dǎo)軌滑動(dòng)面的材料一般也是采用鑄鐵HT200進(jìn)行制造，然而對(duì)于一些速度高，偏心載荷大的則會(huì)選用鑄造青銅ZQZn663或者是鑄造黃銅ZHZn5822來制造生產(chǎn)。對(duì)于中型壓力機(jī)來說，其滑塊材料通常選用鑄鐵HT200或是稀土球鐵制造，再或者用A3鋼板焊接制成。為了保證滑塊底面和工作臺(tái)上平面的平行度，一般要求滑塊的制造精度為：下平面的平面度 ≤（～）/1000；導(dǎo)向面的平面度 ≤（～）/1000；下平面對(duì)導(dǎo)向面的垂直度 ≤（～）/1000；四個(gè)導(dǎo)向面對(duì)母線的直線度 ≤ / 1000。，由于為了安裝模具的方便與定位準(zhǔn)確，通常將滑塊的底面加工出“T”型槽或是模柄孔。并且為了保證滑塊的運(yùn)動(dòng)精度，滑塊的導(dǎo)向面必須足夠長，因此滑塊的高度也應(yīng)該做的足夠高。本設(shè)計(jì)采用V型導(dǎo)軌，如圖41所示。為了保證滑塊底面與工作臺(tái)上表面的平行度，保證滑塊運(yùn)動(dòng)方向與工作臺(tái)的垂直度，所以滑塊的導(dǎo)向面必須與底平面垂直，而且導(dǎo)軌與滑塊的導(dǎo)向面應(yīng)該留有一定能夠調(diào)整的間隙[17]。 曲軸支承頸的滑動(dòng)軸承的壓強(qiáng)校核與材料選用 本次設(shè)計(jì)的J2380開式曲柄壓力機(jī)中曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，曲軸支承的滑動(dòng)軸承，如圖38a，其壓強(qiáng)為 （312）公式中 Pg為壓力機(jī)的公稱壓力；將Pg=800kN，d0=130mm，l0=220mm代入公式（312）中得經(jīng)查閱相關(guān)軸承材料選取的書籍得出，選用鑄錫鋅鉛青銅（ZQSn663）作為曲軸的支承頸的滑動(dòng)軸承的材料的許用壓強(qiáng)為25Mpa，而實(shí)際的壓強(qiáng)為14Mpa，所以鋅鋁合金適合做曲軸支承頸的滑動(dòng)軸承的材料。 連桿大端支承的滑動(dòng)軸承的壓強(qiáng)校核與材料選用本次設(shè)計(jì)的J2380開式曲柄壓力機(jī)中曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，連桿的大端軸承，如圖38a所示，其壓強(qiáng)為 （310）公式中 Pg為壓力機(jī)的公稱壓力將Pg=800kN，dA=180mm，la=220mm代入公式（310）中得MpaMpa 經(jīng)查閱相關(guān)軸承材料選取的書籍得出，選用鑄錫鋅鉛青銅（ZQSn663）作為連桿大端支承的滑動(dòng)軸承的材料的許用壓強(qiáng)為36Mpa，所以鋅鋁合金適合做連桿大端支承的滑動(dòng)軸承的材料。軸瓦兩端的凸緣用來實(shí)現(xiàn)軸向定位，周向定位采用銷，也可以根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的定位方式。 對(duì)于剖分式軸瓦而言，其恰巧克服了整體式軸瓦的缺陷，當(dāng)剖分式軸瓦磨損之后，可以采用改變墊片厚度的方法來對(duì)軸瓦與軸頸的間隙進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)，從而保持了良好的精度，而且相對(duì)于前者而言，維修操作也比較方便，組裝裝配也很容易。~，選取詳見機(jī)械手冊第2卷。在通用的壓力機(jī)中常用的軸瓦的結(jié)構(gòu)型式有整體式軸瓦和剖分式軸瓦兩種。 （a） （b）圖38 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的滑動(dòng)軸承 在壓力機(jī)中常用的軸瓦的結(jié)構(gòu)軸瓦在軸承座中的固定是比較可靠的，而且其形狀和結(jié)構(gòu)應(yīng)該能保證潤滑良好，散熱容易，具有良好的剛度和強(qiáng)度，裝拆也很方便。圖38為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的有關(guān)軸承，以公稱壓力的作用力為最大作用力來校核滑動(dòng)軸承的安全與否。 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的滑動(dòng)軸承(或軸瓦)由于滑動(dòng)軸承(或稱為軸瓦，以下相同 )抵抗并承受沖擊載荷的能力比較強(qiáng)，所以在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中主要被用于曲軸的支承頸，曲柄頸以及連桿的大小端等部位，抵抗載荷的沖擊，降低動(dòng)載荷對(duì)曲軸的磨損，從而能夠保持曲柄式壓力機(jī)的精度保持性，加工更加平穩(wěn)以及延長曲柄式壓力機(jī)的使用壽命，降低噪聲。按如公式下式進(jìn)行計(jì)算 ： （38）公式中 E為螺桿材料的彈性模量； I為螺桿截面慣性矩，按螺桿過渡部位直徑d計(jì)算(與螺桿螺紋小徑大小相近）， 即 I=πd4/64； L可取L3=0時(shí)螺桿的工作長度；螺桿的穩(wěn)定性安全系數(shù)為： （39）公式中 [S]為許用安全系數(shù),對(duì)曲柄壓力機(jī)中的螺桿,取 [S]=4～8。圖1中P為由滑塊傳遞給螺桿的工作載荷。≥(d39。 圖36 球頭式連桿結(jié)構(gòu)圖 圖37 調(diào)節(jié)螺桿的計(jì)算模型圖 螺桿下部球頭部分球心為A ，L1為球頭與螺紋過渡部位長度，此段直徑最小，設(shè)為d， L2為連桿體與螺桿旋合部位長度，設(shè)其中點(diǎn)為B，則螺桿工作長度為L=AB。在調(diào)節(jié)裝模高度時(shí) ，當(dāng)螺桿上部懸空段L3。 調(diào)節(jié)螺桿的計(jì)算模型及相關(guān)計(jì)算公式 本設(shè)計(jì)采用的球頭式調(diào)節(jié)螺桿現(xiàn)以球頭式連桿為例 ，如圖36所示 。 調(diào)節(jié)螺桿的壓桿穩(wěn)定性計(jì)算通過僅僅是校核了球頭調(diào)節(jié)螺桿預(yù)壓縮強(qiáng)度和連桿體的螺紋強(qiáng)度，而在校核調(diào)節(jié)螺桿的尺寸是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式選取的，這顯然是不夠全面的，而且忽略了一些實(shí)施，因?yàn)檫B桿在工作狀態(tài)下，球頭式調(diào)節(jié)螺桿是壓桿，因此在滑塊傳遞的巨大工作壓力作用下，有發(fā)生穩(wěn)定性失效即蹩彎的危險(xiǎn)，而由于螺桿因壓應(yīng)力產(chǎn)生的失效和螺紋牙彎曲斷裂產(chǎn)生的失效是很罕見。公式中 h為螺紋牙根處的高度，本設(shè)計(jì)中采用特種鋸形螺紋，故h≈。n=H/S，H為螺紋的最小工作高度。 經(jīng)過大量實(shí)踐驗(yàn)證，可以把螺紋看成是受到P0大小作用力在螺紋中徑處的懸臂梁的模型，所以螺母的螺紋牙根處的最大彎曲應(yīng)力σ為公式中 Mω為螺紋根部的彎矩； W為螺紋根部的截面系數(shù)。 通過查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第三版第2卷等相關(guān)書籍，可知調(diào)節(jié)螺紋一般采用特種止推螺紋或梯形螺紋，本設(shè)計(jì)采用梯形螺紋。 ： （1）球頭直徑公差為d4； （2）公差為尺寸公差的1/2； （3）表面粗糙度Ra=； （4）與內(nèi)球面配合的接觸面積不小于 60 ％。假設(shè)連桿的長度為L，根據(jù)余弦定理公式（24）分析可求出解得連桿的長度 L=Lmin=650mm 因?yàn)樯蟼鲃?dòng)壓力機(jī)在工作狀態(tài)下運(yùn)行的時(shí)候，連桿僅受到壓力的作用，直徑最小的截面即為危險(xiǎn)截面。 連桿的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 因?yàn)槭菃吸c(diǎn)壓力機(jī)，故kN ： （1）球頭式調(diào)節(jié)螺桿主要尺寸的經(jīng)驗(yàn)公式見下表31；表31 球頭式連桿的連桿及螺桿估算尺寸計(jì)算部位代號(hào)經(jīng)驗(yàn)公式系數(shù)選擇估算尺寸（mm）調(diào)節(jié)螺桿部位12010090120連桿體部位186（螺紋最小調(diào)節(jié)高度） 200 （2）確定連桿長度 確定連桿長度時(shí)，通常應(yīng)根據(jù)壓力機(jī)的工作特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)型式，精度和剛度要求等因素全面綜合考慮。為了適應(yīng)不同閉合高度的模具，壓力機(jī)的裝模高度要能夠調(diào)節(jié)，有手動(dòng)調(diào)節(jié)和機(jī)動(dòng)調(diào)節(jié)。在壓力機(jī)運(yùn)行傳動(dòng)中連桿作平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)，兩端分別與曲柄頸和滑塊相連結(jié)。通過借助扳手或用鐵棍撥動(dòng)棘爪轉(zhuǎn)動(dòng)球頭螺桿進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，就可以改變連桿長度，從而改變壓力機(jī)的封閉裝模高度[16]。如圖35所示連桿和裝模高度調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，這種裝模結(jié)構(gòu)中的連桿是由連桿蓋連桿2和球頭調(diào)節(jié)螺桿3等零件組成。將相關(guān)代入公式（35）中，即可求得撓度δ，如下δ= 由于中點(diǎn)撓度還未形成規(guī)范，但通經(jīng)過大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)部分壓力機(jī)此計(jì)算法的中間撓度，查表可得出J2380曲柄壓力機(jī)的中點(diǎn)撓度δ實(shí)踐=由于 δ=≤δ實(shí)踐=故可以認(rèn)為設(shè)計(jì)尺寸下的曲軸的剛度是良好的。利用材料力學(xué)中的摩爾定理[12]即可算出曲軸頸中點(diǎn)的撓度，如圖34。可以認(rèn)為d0=130mm、 lq=338mm、la=220mm、dA=180mm、r=10mm尺寸估算是合理的。假設(shè)連桿的長度為L，根據(jù)余弦定理公式（24）分析可求出解得連桿的長度L=650mm故連桿系數(shù) λ=R/L=65/650=通過上一小節(jié)對(duì)曲軸的相應(yīng)尺寸的估算，可以得知d0=130mm、lq=338mm、la=