【正文】 剛老師的悉心指導(dǎo)之下，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于圓滿結(jié)束了。 整體來說本設(shè)計(jì)滿足任務(wù)書的要求，但仍不可避免存在一些疏漏及不妥之處，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。 ，擴(kuò)大了工藝范圍，提高生產(chǎn)效率在設(shè)計(jì)中充分運(yùn)用新技術(shù)。 ，結(jié)構(gòu)簡單且能夠精確控制運(yùn)動(dòng)，提高加工精度，符合機(jī)械加工向更精密的方向發(fā)展的趨勢。在設(shè)計(jì)的過程中，我對(duì)數(shù)控機(jī)械有了更深入的認(rèn)識(shí)，通過對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用，鞏固了專業(yè)知識(shí)，并且 了解了一般 機(jī)械 設(shè)計(jì)的程序。 本章小結(jié) 本章中設(shè)計(jì)了定位機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)，確定了工作臺(tái)和 龍門架 的結(jié)構(gòu)及加工成型 方式。各焊接件在焊接之前，焊接接縫處均要求進(jìn)行機(jī)加工，以保證焊接后平面的垂直度和平行度。見圖 51 圖 51 夾緊機(jī)構(gòu) 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 工作臺(tái)、龍門架 部分的設(shè)計(jì) 為減輕工作臺(tái)重量，降低成本，且工作臺(tái)不承受沖壓力，只承受工件的重力，因此工作臺(tái)采用等邊角鋼焊接而成。工件放入后，將壓緊塊移到工件上，向下旋轉(zhuǎn)螺母，工件被夾緊。定位銷固定在鋼板支撐架 上， 凹坑在模具下半部分導(dǎo)向槽內(nèi)。確定了電機(jī)通過 聯(lián)軸器 帶動(dòng)絲 杠運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方案。 該聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，軸上 有鍵槽，采用 鍵連接與軸連接，運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生扭矩， 從而傳遞運(yùn)動(dòng) 。 電機(jī)與絲杠的傳動(dòng)關(guān)系見圖 42 第 4 章 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 21 圖 42 電機(jī)絲杠傳動(dòng) 工作臺(tái)傳動(dòng)選擇計(jì)算 加工過程中工件固定在 鋼板支撐架 上， 加工完成后由人工移動(dòng)到下一個(gè)工位繼續(xù)加工。 M 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 cm? 相感量 帶傳動(dòng)采用壓帶輪壓緊，以增大帶輪的包角。 驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)的步進(jìn)電機(jī)選 110BYG3502,其參數(shù)為 步距角為 ? 相數(shù)為 3 驅(qū)動(dòng)電壓 220V 靜轉(zhuǎn)矩 16N在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。 8．步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn) ,但若高于一定速度就無法啟動(dòng) ,并伴有嘯叫聲。 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢；頻率燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 越高，反向電動(dòng)勢越大。 步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材 料的退磁點(diǎn)；一般來講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏 130 度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200 度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏 8090 度完全正常。 5．一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的 35%，且不累積。 步進(jìn)電機(jī)具有自鎖能力。速度控制時(shí)，步進(jìn)電機(jī)繞組中送入的是連續(xù)脈沖，各相繞組不斷地輪流通電，步進(jìn)電機(jī)連續(xù)動(dòng)轉(zhuǎn)，它的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率 成正比。 步進(jìn)電機(jī)可以按特定指令進(jìn)行角度控制，也可以進(jìn)行速度控制。 步進(jìn)電機(jī)的基本特點(diǎn)： 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)每相繞組不是恒定地通電，而是按一定的規(guī)律輪流通電。這就要求步進(jìn)電機(jī)步距小，步距精度高，不得丟步或是過沖； 動(dòng)作快速。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛，也是本次細(xì)分驅(qū)動(dòng)方案所選用的步進(jìn)電機(jī)。 混合式步進(jìn) 電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。 永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為 度 或15 度； 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為 度，但噪聲和振動(dòng)都很大。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒有積累誤差 (精度為 100%)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱為 “步距角 ”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。 步進(jìn)電機(jī)的選擇 由于模具、工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)均為間歇性運(yùn)動(dòng)，且要求運(yùn)動(dòng)停止位置精確，故采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)和絲杠。 絲杠強(qiáng)度校核 查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 186， 絲杠的許用拉應(yīng)力 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 [σ ]= [ ~] s? =[ ~] 350=70~ MPa 取 [σ ]=90 MPa。 取 2d =31mm，絲杠的公稱直徑為 d=36mm，小徑為 3d =25mm，螺距P=10mm。此種材料抗膠合性，耐磨性都較好。取ψ =2. 選螺旋副材料：選螺桿材料為 45 號(hào)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。 選絲杠參數(shù)：牙形半角β =15186。 ①絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算 已知：絲杠的工作載荷為 F=200N，運(yùn)動(dòng)為間歇運(yùn)動(dòng) ,運(yùn)動(dòng)速度 v 3 m/min。對(duì)上、下滑塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，確定了兩螺母的結(jié)構(gòu)。對(duì)壓邊力進(jìn)行了計(jì)算，選用 液壓缸 提供壓邊力。調(diào)整上絲杠螺母的位置，以保證兩模具對(duì)正，再將上螺母 固定。加工過程中，力由導(dǎo)軌傳遞到立柱。導(dǎo)軌上的滑塊通過螺栓與下滑塊體連接。為減小滑塊運(yùn)動(dòng)過程中的摩擦力，將銅套安裝在滑塊體內(nèi)，光杠在銅套內(nèi)滑動(dòng)。 一、 上滑塊結(jié)構(gòu)分析 絲杠螺母通過螺栓與滑塊連接。下滑塊由絲杠帶動(dòng)在平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)。模具加工完成后要保證沖頭于壓邊圈的垂直度為 . 圖 36 模具整體結(jié)構(gòu) 滑塊設(shè)計(jì) 上、下模具分別安裝在液壓缸上，連接于上、下滑塊上。上模板和液壓缸活塞頭連接，在沖頭和活塞頭之間加墊鐵以減少活塞頭的磨損。上模座和上模連接板之間通過圓錐銷定位，通過螺釘連接。 8MnSi 韌性，淬火性與耐磨性均優(yōu)于碳素結(jié)構(gòu)鋼，且熱處理變形小。燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 其工作參數(shù)為：行程 80mm 總長 60mm，缸長 45mm，工作缸直徑 38mm，活塞桿直徑 40mm。 壓型結(jié)構(gòu) 依據(jù)加工件的要求，最大壓型力為 20 噸。 壓邊力由 壓邊活塞 桿提供。為防 止加工過程產(chǎn)生的起皺現(xiàn)象，模具應(yīng)采用壓邊機(jī)構(gòu)。如果板料的相對(duì)厚度較小，而切向應(yīng)力較大，則在拉深的變形區(qū)板料凸緣部分的邊緣會(huì)失去塑性穩(wěn)定而產(chǎn)生縱向彎曲，使板料在垂直方向作微小的移動(dòng)，進(jìn)而在凸緣部分出現(xiàn)輕微的波狀。 6 54 03 01 5 07 5 圖 35 液壓缸 板料在拉伸時(shí)，其凸緣部分除了受徑向拉應(yīng)力的作用之外，同時(shí)還受到切向壓應(yīng)力的作用。見圖 35 630AA216。液壓缸為非標(biāo)準(zhǔn)液壓缸，故應(yīng)計(jì)算液壓缸各參數(shù)。移動(dòng)到下一工位重復(fù)加工過程。見圖 34。 見圖 33。見圖 32。 圖 31 模具工作過程一 模及壓邊圈向下運(yùn)動(dòng)，壓邊圈先與工件接觸，將工件壓緊。確定了液壓機(jī)的運(yùn)動(dòng)方案和整體 設(shè)計(jì)方案等，選擇了工作臺(tái)部分的導(dǎo)軌。上兩個(gè)光杠起導(dǎo)向作用，下兩個(gè)光杠起承受液壓缸自重的作用。 6 54 03 01 5 07 5 圖 23 液壓機(jī)總體布局設(shè)計(jì) 液壓機(jī)導(dǎo)軌方案選擇 電機(jī)帶動(dòng)液壓缸在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，從而帶動(dòng)工件做縱向運(yùn)動(dòng)。見圖 23. 第 2 章 機(jī)床總體設(shè)計(jì) 9 630AA216。下滑塊由兩軌鋼做成的導(dǎo)軌支承，由絲杠帶動(dòng)在導(dǎo)軌 上運(yùn)動(dòng)。兩光杠連接在立柱上，用來支承上滑塊。液壓機(jī)的總體設(shè)計(jì)要注意簡化結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)，盡量避免使用鑄造零件。機(jī)床總布局的設(shè)計(jì)是帶有全局性的一個(gè)重要問題，它對(duì)機(jī)床的部件設(shè)計(jì)，制造和使用都有較大的影響。每個(gè)運(yùn)動(dòng)均有相應(yīng)的執(zhí)行部件來完成，通過傳動(dòng)解決各部件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。工藝分析和工件的形狀，尺寸和重量，在很大程度上左右著機(jī)床的布局型式。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 2 章 機(jī)床總體設(shè)計(jì) 17 第 2章 機(jī)床總體設(shè)計(jì) 工件描述 被加工工件為不銹鋼板材，鋼號(hào)為 0Cr18Ni9， 每個(gè)要加工坑的具體尺寸且兩相鄰坑之間的距離是 100mm 尺寸為寬 1300 毫米長 3500 毫米，厚度為 8 毫米。 本課題研究的主要內(nèi)容 包括機(jī)床總體設(shè)計(jì)、主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。按照機(jī)架結(jié)構(gòu)形式液壓機(jī)可分為梁柱式、組合框架型、整體框架式、單臂式等。這種壓力機(jī)也可以做雙動(dòng)機(jī)用。三動(dòng)型壓力機(jī)中，深拉伸滑塊和壓邊滑塊自上而下移動(dòng)，由模板實(shí)現(xiàn)打料動(dòng)作。在壓制成型后，模板能實(shí)現(xiàn)打料頂出功能。雙動(dòng)型壓力機(jī)有兩個(gè)移動(dòng)部件：滑板 (或沖頭 )和模板。這種工作方式?jīng)]有壓邊裝置。液壓機(jī)有單動(dòng)、雙動(dòng)、三動(dòng)三種基本的動(dòng)作方式。 液壓機(jī)作為一種通用的無削成型加工設(shè)備，其工作原理是利用液體的壓力傳遞能量以完成各種壓力加工的。這種加工方式還適合于長 行程、難成型以及高強(qiáng)度的材料。為與中、小批量生產(chǎn)相適應(yīng)，需要能夠快速調(diào)整的加工設(shè)備，這使液壓機(jī)成為理想的成型工藝設(shè)備。在安全性方 面，國外某些采用微處理器控制的高性能液壓機(jī)利用軟件進(jìn)行故障的檢測和維護(hù)，如 BROWN BOGGS 產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)負(fù)載檢測、自動(dòng)模具保護(hù)以及錯(cuò)誤診斷等功能。更重要的防止灰塵、污物、空氣、化學(xué)物質(zhì)侵入系統(tǒng)，延長了機(jī)器的使用壽命。國外已開始廣泛采用封閉式循環(huán)油路設(shè)計(jì)。 在油路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，國內(nèi)外液壓機(jī)都趨向于集成化、封閉式設(shè)計(jì)。主要差別在于加工工藝和安裝方面。而與國外發(fā)展情況相比，國內(nèi)極少有采用工業(yè)控制機(jī)控制方式的產(chǎn)品，成熟的產(chǎn)品是采用可編程控制器 (PLC)的控制方式。 現(xiàn)在，國外眾多液壓機(jī)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)這種高性能的工業(yè)控制機(jī)控制方式的液壓機(jī)產(chǎn)品，如美國 MULTIPRESS，丹麥 STENHQJ 及加拿大的 BROWN BOGGS 等公司。如 STENHQF 的機(jī)型和 BROWN BOGGS 公司都有此項(xiàng)功能。 ⑥ 對(duì)高速下的換向沖擊可利用軟件來消除，以降低噪聲，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 ⑤ 預(yù)存工作模式，可對(duì)不同工件的工藝過程、工藝參數(shù)預(yù)先存儲(chǔ)和重復(fù)調(diào)用，縮短調(diào)整時(shí)間。 ④ 可順利實(shí)現(xiàn)對(duì)工作參數(shù) (壓力、速度、行程等 )的單獨(dú)調(diào)整。 ③ 易于實(shí)現(xiàn)高速化，提高生產(chǎn)效率。數(shù)字控制的行程長度及工作行程與傳統(tǒng)的機(jī)械式的行程開關(guān)控制相比，精度有極大的提高。如： BROWN BOGGS 公司的產(chǎn)品，可通過數(shù)字面板顯示輸入壓力、快進(jìn)和回程速度、壓制速度及保壓 /停機(jī)時(shí)間參數(shù)，極大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。這種控制方式以工業(yè)控制機(jī)或單 片 /單板機(jī)作為主控單元，通過外圍接口器件 (如 A/D， D/A 板等 )或直接應(yīng)用數(shù)字閥實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的控制，同時(shí)利用各種傳感器組成閉環(huán)回路式的控制系統(tǒng)，達(dá)到精確控制的目的。國外廠家如丹麥的 STENHQJ第 1 章 緒論 3 公司采用了 SIEMENS 的可編程控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力和位移的控制?，F(xiàn)在，國內(nèi)有些廠家采用可編程控制器控制方式，如天津鍛壓機(jī)械廠有近 60%的產(chǎn)品裝有 PLC。因此， 可編程控制器控制方式是介于繼電器方式和工業(yè)控制機(jī)控制方式之間的一種控制方式。早期的可編程序控制器在功能上只能進(jìn)行簡單的邏輯控制。目前已被廣泛的應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械以及自動(dòng)化生產(chǎn)過程中。國外眾多廠家只是保留了對(duì)這種機(jī)型的生產(chǎn)能力，而主要面向以下兩種 技術(shù)含量高的機(jī)型組織生產(chǎn)。其適用于單機(jī)工作、加工產(chǎn)品精度要求不高的大批量生產(chǎn) (如餐具、廚具產(chǎn)品等 )，其也可組成簡單的生產(chǎn)線，但由于電路的限制，穩(wěn)定性、柔性差。但總的發(fā)展趨勢是高速化、智能化。 在國內(nèi)外液壓機(jī)產(chǎn)品中，按照控制系統(tǒng)，液壓機(jī)可分為三種類型：一種是以繼電器為主控元件的傳統(tǒng)型液壓機(jī)；一種是采用可編程控制器控制的液壓機(jī)；第三種是應(yīng)用高級(jí)微處理器 (或工業(yè)控制計(jì) 算機(jī) )的高性能液壓機(jī)。微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，為改進(jìn)液壓機(jī)的性能、提高穩(wěn)定性、加工效率等方面提供了可能。根據(jù)對(duì)已應(yīng)用液壓成形零件的統(tǒng)計(jì)分析，液壓成形件的生產(chǎn)成本比沖壓件平均降低 15%～ 20%,模具費(fèi)用降低 20%～ 30%。 ，尤其是疲勞強(qiáng)度，如液壓成形的散熱器支架，其剛度在垂直方向可提高 39%，水平方向可提高 50%。 可減少后續(xù)機(jī)械加工和組裝的焊接量。液壓成形件通常 只需要 1 套模具，而沖壓件大多需要多套模具。對(duì)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)托架、散熱器支架等典型零件，液壓成形件比沖壓件減輕 20%～ 40%；對(duì)于空心階梯軸類零件，可以減輕40%～ 50%的重量。 對(duì)于空心變截面結(jié)構(gòu)件，傳統(tǒng)的制造工藝是先沖壓成形兩個(gè)半片，然后再焊接成整體，而液壓成形則可以一次整體成形沿構(gòu)件截面有變化的空心結(jié)構(gòu)件。 液壓成形也被稱為 “內(nèi)高壓成形 ”，它的基本原理是以管材作為坯料，在管材內(nèi)部施加超高壓液體同時(shí)，對(duì)管坯的兩端施加軸向推力，進(jìn)行補(bǔ)料。 在汽車工業(yè)及航空、航天等領(lǐng)域，減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量以節(jié)約運(yùn)行中的能量是人們長期追求的目標(biāo)，也是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的趨勢之一。冷沖壓；成形 。本論文包括對(duì)設(shè)備進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)、裝配圖設(shè)計(jì)，主要零件圖設(shè)計(jì)。在分析和總結(jié)有關(guān)液壓機(jī)技術(shù)設(shè)備理論的基礎(chǔ)上，提出了一種新型冷沖壓理論，設(shè)計(jì)鋼板多點(diǎn)凹坑成形龍門式專用機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)。 液壓機(jī)因具有結(jié)構(gòu)簡單、工藝適應(yīng)性強(qiáng)、環(huán)境污染小等其他設(shè)備不可替代的性能特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車制造、航空航天、國防、電力電子、塑料、機(jī)械、冶金和輕工等國民經(jīng)濟(jì)的各 個(gè)領(lǐng)域。 度。 ，降低模具費(fèi)用。 圖 凹坑板整體形狀尺寸及凹坑形狀尺寸 摘要