原创】蜂窝煤机设计(冲压成型部分)毕业论文设计(20201002130633

1、本科毕业设计说明书蜂窝煤机设计(冲压成型部分 )THE DESIGNING OF BRIQUETTE MACHINE(STAMPING AND FORMING PART )学院（部）：机械工程学院专业班级：机设08-10学生姓名： 戴泽伟指导教师：李文荣副教授2012 年6 月 8 日蜂窝煤机设计（冲压成型部分）摘要国内现有的蜂窝煤机，很多机型体积过于笨重，装运不方便，附带造成材料浪费或 者生产的效率不高，造成能源浪费，甚至生产出的蜂窝煤质量不一。虽然现阶段国内蜂 窝煤机的机型在不断改善，生产出蜂窝煤的类型在原基础上不断改变，但仍旧存在着一 些问题。本课题对冲压式蜂窝煤机的机体部分、传动部分、

2、进料部分、冲压部分、输送部 分 进行了讨论。因为冲压部分的设计是否合理直接影响到蜂窝煤的能否成型和蜂窝煤 成型 后的质量好坏这两个重要问题，所以本课题重点研究了蜂窝煤机冲压部分。课题 最终解 决了蜂窝煤机冲压部分的滑梁导程杆、滑梁、冲杆、冲杆座、冲头、活动压盘、 活动模 底、弹簧、曲柄及连杆等几个重要零部件的尺寸确定和理论验证几个重大难题。 保证了冲压部分准确、稳定、高效率的工作。关键词：蜂窝煤机，冲压部分，稳定，高效率1THE DESIGNING OF BRIQUETTE MACHINE(STAMPINGANDFORMING PART )ABSTRACTExisting domestic b

3、riquette machine, many of them are too bulky size, shipping is not convenient, or incidental material waste caused by inefficient producti on, result ing in en ergy waste, and eve n produce briquettes of variable quality. Although current models of domestic briquette machine continues to improve, to

4、 produce the type of the basis of changing the original, but still are some problems.The subject of press-type briquette machi ne body parts, tran smissi on parts, feed part, stamp ing parts, tran smissi on parts are discussed. Stamp ing part of the desig n because a direct impact on the reas on abl

5、e ness of the ability to shape and the briquette machine stamping parts. Issue a final settlement of the briquette machi ne stamp ing parts of the slider, slid ing beams, pun ch, punch blocks, punches, pressure plate activity, activity-mode at the end, spring, crank and connecting rod to determine t

6、he size of several important components and theory Verifyseveral major problems. Stampi ng parts to en sure accurate, stable and efficie nt work.KEYWORDS : Briquette machine, stamping parts, stability,GDFn8PnC4式中：Fn 最大工作载荷下弹簧变形量Pn 最大工作载荷G 常温下弹簧材料的切变模量则9GDFn8PnC4= 6.91779 100.07 0.18 1000 104则由书中的P17

7、在表7-2-10中选取,有效圈数n = 7。中选取：此处初选取a弹簧总圈数n1与弹簧的类型有关，根据书中的 P18在表7-2-14 n1 = n+1.5 = 8.5弹簧的螺旋角一般选取a= 50-9。，为了是弹簧的H。不至于太大, 二6,则因:-二 arctan n D则节距 t = D冗 tan a = n X 70 X tan6 = 23.1124 mm间距 S = t d= 30-7 = 23 m自由高度根据书中的P18在表7-2-14中选取：H0 = n t + d = 7X24 + 7= 175180 m根据书中的P17在表7-2-12中选取：(9)因此最终确定数据+ H。-d t2

8、00 -77=27.57mm:=arcta n=arcta n27.5770 3.1416= 7.146S = t d = 27.57 7 = 20.57 m弹簧丝的总长度为3,。1416708.5二 1883 .891884 mmcos 7.1464、弹簧稳定性、强度校核稳定性验算高径比b = HcD,必须满足下列要求弹簧才稳定两端固定：b 一5.3一端固定一端回转：b3.7两端回转：b乞2.6此处设计的弹簧 b = H0D= 20070= 2.86采取的是两端固定的方式，因此所设计弹簧稳定，符合机构运作要求弹簧强度校核承受循环载荷的重要弹簧（I类、U类弹簧）都需要进行强度校核。疲劳强度的校

9、核公式如下：安全系数S二0.75 minSp17maxo 弹簧在脉动循环载荷下剪切疲劳强度t max 最大工作载荷所产生的最大切应力max8KDC Rn二 d28KDCT min 最小工作载荷所产生的最小切应力，-min2 dS p许用安全系数，弹簧的设计与计算在试验精度低时取式子中：根据书中的P19在表7-2-16中选取：S p = 1.8 2.2p = 03- p并且由书中的R13在表7-2-4中选取可知:Cp = 1471MPa0 =0.3；p = 441.3MPa由于k二竺i!，06!5,且g 10,并且已知成型压力Pn = 0.1t 4C -4 C把所有数据带入公式得到=1000Nm

10、ax 41.65MPa力最小状态下时，为弹簧而自由状态，力的大小可以忽略不计 则min OMPa计算得到：00.75 minS =Sax44比10.6 一 Sp41.652.4滑梁部分尺寸与重量设计它的质量并不是越冲压式蜂窝煤成型机的滑梁是整个冲压机构部分重要组成环节, 重越好。根据有关设计经验和设计数据调查，设计的此蜂窝煤机的滑梁重量初步设为 75 kg （包括其上面与之固定和连接及其他作用的零部件质量）：滑梁的材料应该选取铸铁材料，铸铁具有优良的铸造性、切削加工性、减磨性、吸震性和低的缺口敏感性。所以是最适合作为铸造滑梁的材料。因此参考书根据P138的表4-2 选HT200,如表2-3 所

11、示:表2-3滑梁材料滑梁具体尺寸设计见零件图牌号抗拉强度矶MPa抗压强度be MPaHT2001606502.5主 冲 杆 及连杆长度尺寸设计连杆和冲头支撑杆材料选取参考书非标准机械设备设计手册，由胡宗武主编,机械工业出版社。根据P4的表1-3选取35号钢，如下页表2-4所示：因为优质碳素结构钢强度、塑性、韧性均比普通碳素结构刚好，并且35号钢常用于加工制造负荷较大的零件，如：连杆、曲轴、主轴、活塞销、表面淬火齿轮、凸轮等。 因此用于加工此设计的连杆冲头比较合理。表2-4连杆、冲头等材料牌号弹性模量E推荐处理温度T0C力学性能MPa35206正火淬火回火f b1 S87085060053031

12、535206冲头的具体尺寸见图纸上的尺寸设计2.6滑梁及连杆、冲头杆尺寸设计1、对冲压运动过程即曲柄滑块机构进行加速度分析。根据受力及其运动之间的关系可 知：曲柄滑块机构运动时，具有最大加速度的状态只有滑梁运动到最高点和最低点两个 临界点状态。只需对这两个临界状态进行加速度分析，并计算此时连杆和滑梁的受力状 态，即得到合理的设计尺寸。2、滑梁运动到最高点时加速度分析的状态，如图2-8 （ 1）所示：图2-8 （ 1）滑梁加速度分析图（1） 过p 作代表aB的矢量p b（/ aB，且p b= aB ua ） 过b点作代表a；B的矢量b n（/ BC,由C B，且baB ua） 过n 作代表a；B

13、方向线n c（丄BC） 过p 作代表ac的方向线（/ XX）与方向线n c 交于c 则n 亠tac - aB 3cb aCB则2 f 30f2ac=aB=2r= 2兀汇 0.115 = 1.135m/s260丿3、滑梁运动到最低点时加速度分析的状态，如图2-8 （2）:1IA aB1| 1M图2-8 (2)滑梁加速度分析图具体作图方法和上一个一样，则得到：nta。= aB Ocb acBac = aB = -1.135 ms 24、根据所求的加速度，对连杆和滑梁进行受力分析滑梁最高点时，受力如图2-9 (1)所示：则连杆受力F 杆=G Fa = mg- m吐 75X 9.8 75 X 1.13

14、5 = 649.88NAr4A图2-9 (1)滑梁受力图式中：Fa 产生加速度的分力m 滑梁质量压杆稳定性问题判定：滑梁处于最高点的状态下，连杆受力问题可以等效看作是两端铰支(此时长度因数u= 1）的压杆稳定问题，则根据压杆稳定临界点压力公式可以算取连杆未失稳时最小直 径，即：Fcr二2El2 JIEl圆钢的截面为圆形，其对圆心的极惯性矩为:二 D4则连杆直径必须满足:4 8L2F 4 8 0.7325 649.881 E3.14163 206 109= 494 10-3滑梁在最低点时，受力如图2-9 （2）所示:AC= BD= 30 mm ， OG= OD= 6502= 325 mm ， O

15、E= 50、2=70.71 mm图2-9 （2）滑梁受力图F1、F2 两个连杆分别对滑梁的作用力F冲头一冲头产生最大压缩力时，对滑梁的作用力G 重力在滑梁上的等效作用力密度Fa 用来产生加速的部分分力由上图受力关系，可以得出以下公式:Fi+ F2 + G+ Fa = F 冲头Fi AE + g CE CE2= F2 X BE + g DE DE2式中:Fa = maG = mgF冲头=50000N则联立1、2式子可得：F= 29494.6NF2 = 19685.3N5、对滑梁、连杆及冲头杆尺寸合理设计或校核滑梁最主要受两个连杆和冲头杆的作用力，因此设计时必须注意弯扭强度问题，下面 对滑梁进行弯

16、扭强度校核，如图2-10所示：M c = Fi AC = 29494.6.X 0.03= 884.84n. mM d = F2 BD = 19784.5X O.03= 590.56n .mM e = F1 AE + g CE22=8413.7n .mM o = F2 OB + g OD22=7049.22n.m图2-10弯扭强度分析图因为C点D点的材料直径相等，且 C点受力较大与D点，故只需对C点进行 弯扭校核即可，如下：二 d3 /32二 14 .110 7 pa - 1610 7 pa所以C点的尺寸设计，符合强度要求对受弯曲最大E点进行弯扭强度校核，则:=3.48 107p1-1-16 1

17、07pabh2所以滑梁整体尺寸设计符合强度要求 连杆直径的尺寸设计由以上计算可知连杆的最大受力为 F 1 = 293494.6N,因此可以确定此曲柄滑块机构 的连杆的最小直径d的大小。因F式中:F= F1 2则:=5.95 10-3m_2F_2 29494.6七丨 3.1416 530 106结合压杆稳定校核计算和应力校核计算结果，同时为了提高蜂窝煤机运作的安全 性，此处连杆直径的d设置为18伽。冲头杆的直径设计假设允许采用的冲头杆直径为d，则有：2 二500003.1416 530 106= 10.96 10-3m为了提高冲头的安全性，结构稳定型，此处设计冲头杆直径d = 40伽（具体尺寸见

18、零件图）2.7扫刷机构尺寸设计1、扫刷机构的运动效果分析扫刷机构运动效果，必须能满足在冲头上下运动时候，刷头能在冲头下表面作往复 运动的要求，并且在扫刷过程中刷子不与模盘上表面产生碰撞。具体的结构设计和运动 效果分析如图2-11所示： 过p点作代表Vc的向量pc （竖直向上，且Vc = pc尤V ） 过p点作代表VB的向量pb （丄AB,且Vb = pb =V ） 连接c和b贝U向量cb所求作。正如的速度分析图2-11所示，若此时滑梁C具有向上的速度，则杆 AB会有一个 顺时针的圆周运动。通过分析此时扫刷头D会随着点B有一个顺时针刷冲头底部的动 作。反之，如果滑梁C有一个向下的速度，那么同样的

19、作图方式可以得知，刷头D会有一个随点B的逆时针扫刷冲头底部的动作。这样就完成了在冲头上下往复运动时， 粉刷头做左右摆动扫刷冲头的动作要求。图2-11扫刷机构速度分析图2、扫刷机构的尺寸设计结构的具体尺寸见图纸，这里仅对整体尺寸的合理性进行设计探讨。为了方便扫刷机构的固定把扫刷杆固定在距离滑梁底面30伽处即点B处。如图2-12所示关系则有：淆梁扫剧摇杆刷子冲头底而扫躺柄图2-12扫刷机构尺寸分析图AB= 30 mmFC = 50 mAF = 440 mBC2= BF2+ FC2BF = AF AB则BC 424 m假设此时的滑梁处于最高点状态，初步设定：GD = 180 mDE = 460 mB

20、E =180 m由作图法，可以验证得知，在滑梁下降 50 m时，扫刷机构已经完成扫刷动作。这 样局避免了扫刷机构刷头与模盘碰触现象的出现。2.8滑梁上轴承的选取 1、此处的轴承属于低速、重载同时又具有一定的冲击力的工作条件。如果选用符合 要求的滚子轴承，那么轴承座的工作尺寸过大，造成材料浪费。如果采用滑动轴承，则 设计尺寸较小，加工也较简便。则此处应选择径向整体式混合润滑滑动轴承。参照书 的P1667中表23-3 选取，如表2-5 所示：表2-5轴承类型范畴数据轴承许用压力PMPa适宜黏度相对间隙“宽径比BD冲压机280.10.0011 2根据滑动轴承的使用方式和初步估算力大小可以参考书的P1

21、669中表格23-4选初步选取铅青铜轴承材料，如表 2-6所示：表2-6轴承材料轴承材料抗拉强!IIMPa惮性模量/GPa便度HBKg-nr ：热导率W(mk)1热胀系数10/7?鉛冇铜230976089004718根据书的P1674中表格23-8选取轴瓦具体材料，如表 2-7所示:表2-7轴瓦具体材料材料许用值最高温度PMpaVm. s-1PV(Mpa.m). s-1ZCuA110Fe5Ni53010602802、考虑混合润滑效果，根据书的P1699中表格23-38选取间隙配合H7f7 3、轴承具体验算过程如下: 轴承的平均压力p P d B式子中：F 轴承受最大径向载荷d 轴颈直径B 轴承

22、宽度P 轴承材料的许用压力其中：F = 29494.6Nd= 40 mm则有:29494 .60.04 0.054=13.65M pa p】 = 30Mpa由此得出结论，选取轴承材料为正确的，可以用 轴承的滑动速度为:V =n D n式子中：D轴套内径n轴承转速其中：D = 0.04n= 30rm in = 0.5rs则有：V =n D n = 3.1416X 0.04X 0.5= 0.0628ms因为速度远小于1ms,所以此时轴承温度上升的温度对轴承直径大小变化影响可以忽略 不计，无需进行线胀系数验算。 验算轴承PV值，因pv 二Fn - Pv 119100B式子中：V轴承的滑动速度n轴颈的

23、转速B轴承的宽度PV = 29494.6 05 =14.3Mpa.m JPV I-60Mpa.m 19100x0.054P1701中表格由计算可以得知，所选取轴承 PV值符合设计要求。4、根据以上所计算获取的轴颈圆周转速和平均压力值，参照书的23-42选取润滑脂为2号压延机脂。5、 滑动轴承润滑周期参照的P1701中表格23- 43选择两天一次总结用本设计计算的蜂窝煤机压缩冲头与相应蜂窝煤机配合，具有结构简单、效率高、 加工容易、成本低廉、普及性强及良好的可更换性等诸多优点。机构更换冲头可以用于 生产各种不同型号的蜂窝煤。其应用面广、普及容易、安全可靠、符合环境保护要求和 符合可持续发展的要求，特别适合普通中小企业加工制造，利于解决民生问题。蜂窝煤 机至今仍有很强实用价值和多变多发展的研究方向，未来更具有十分广阔的发展前景。 比如蜂窝煤机可以实现冲压一次实现多个蜂窝煤成型效果，提高生产效率，也可以发展 出类似刀具库的冲头库，随时可更换冲头生