毕业设计（论文）-射灯冲孔成型机设计

1、密级：公开射灯冲孔成型机设计design of spotlight punching machine机械工程学院 机自1304班师:（教授）20 17年6月随着市场经济的繁荣，商业活动的效率越来越高，机械行业口趋成为重要 的行业，而机械行业中的零部件加工如射灯的冲孔变得十分重要。但由于传统的射灯孔的冲制是：由工人将工件一件一件放置在冲孔模具上, 然后冲孔机动作完成冲孔，工人再取出工件。该法结构简单，但效率低，成本 高，易发生事故。基于上述情况，本课题根据社会的需求将设计出新型的自动冲孔机。此设 计的冃的主要是解决传统的的人工上料、取料问题，采用传输装置自动送料， 减少人工压紧工件、劳动强度大、

2、安全可靠性差及模具容易损坏等问题，避免 工伤事故；其次是在满足冲孔精度的条件下节省原材料及成本。在一台现代化的机器屮，常会包含着机械、电气、液压、润滑、冷却、信号、 控制、检测等系统的部分或全部，但是机器的主体，仍然是它的机械系统。无论 分解哪一台机器，它的机械系统总是由一些机构组成；每个机构又是由许多零 件组成。所以，机器的基本组成要素是机械零件。本设计的主要零件有f型机架、气缸、浮动接头、冲头、挡板、转盘、电 机等。主要设计思路是利用气缸通过浮动接头带动冲头部件进行冲孔动作，由电 机和分度器控制转盘精确地将射灯碗料送至冲头下。利用另一个气缸推动楔形 块结构夹紧下凹模也同时夹紧工件，冲头动作

3、完成后，挡块气缸工作使挡块将 冲孔完的射灯灯罩挡下，再由转盘转至传送带上。关键词：机械系统，冲孔，气缸，模具。abstractwith the prosperity of the market economy,the efficiency of business activitiesmore and more high. machinery industry is increasingly become the importantindustry.and parts processing, such as lamp punching becomes more important.but the

4、 traditional lamp hole punching is workers put the work piece by piece on punching moldjhen punching machine complete the punching take out the work. in this way, the structure of machine will inefficient and costing much.foremost it's so dangerous to the accident to happen can be easy.based on

5、the above situation, this topic will design a newaction, next workerbe very simple butworker because theautomatic punchingmachine to solve the problem that the high labor intensity and low reliability's well as mold damage because of manual work during the process of the load material and guaran

6、teed precision.in a modernize machine, always including machinery,electric5hydra,control etc. but the main structure of the machine still be mechanical parts. whichever machine be disintegrated, mechanical system always consists of a number of institutions, each institution is composed of some parts

7、. so the machine is ultimately consist of some parts.this machine mainly contains f rack, cylinder, floating joint, punch, block, rotary, motor etc.the main design idea is using cylinder driven by floating joint push the punch to punch the glass lampshade. the rotary will send the lamp to the positi

8、on under the punch controlled by rotary motor and protractor. another cylinder push the wedge block clamping mechanism to clamp the mold and workpiece. over the punching work, link stopper cylinder working make the workpiece be stopped, then sent to the conveyor by the rotary.key words:mechanical sy

9、stem, punching, cylinder, mold.摘要1abstractii第1章绪论11.1冲孔设备的发展历史11.2冲孔机与模具1第2章设计任务与总体设计分析32. 1设计任务32. 1. 1设计用途32. 1.2设计内容32.1.3机床主要技术参数42. 2射灯冲孔成型机总体设计分析4第3章射灯冲孔成型机总体方案设计53. 1初步拟定设计方案53.2冲孔机构的系统设计63.2. 1冲孔机构的组成63.2.2冲孔机构的设计63.3送料系统（转盘）设计83. 3. 1送料系统的组成83. 3.2送料系统的设计8第4章射灯冲孔成型机各个部分的设计104. 1各部分材料的确定104.

10、 2气缸部分材料选择与结构设计104. 2. 1气缸的设计104. 2.2气缸材料的要求和选择114. 2. 3缸筒参数的计算124.2.4活塞杆参数的计算154. 2.5气缸的选用与校核164.3冲头、扌当块、楔形块的材料选择与结构设计184. 3. 1冲头的材料与结构选择184. 3.2挡块、楔形块的的材料与结构选择194.4对送料机构（转盘）各零部件的选用与校核204. 4.1分度器的选用与校核204. 4.2电机及减速器的选用与校核234. 4.3联轴器的选用与校核22第5章射灯冲孔成型机的操作、注意事项、保养与常见缺陷275. 1射灯冲孔成型机机涂敷焊条的操作275.2射灯冲孔成型机

11、的操作注意事项275. 3射灯冲孔成型机的保养275. 4射灯冲孔成型机的常见缺陷27第6章结论28参考文献29致谢30第1章绪论1.1冲压设备的发展历史冲压加工技术是一种具有悠久历史的加工方法和制造技术。根据文献记载和考古证明我国古代的冲压加工技术是走在世界前列的，对 人类文明社会的发展进步发挥了重要的作用，作出了重要贡献。利用冲压机械 和模具进行的现代冲压加工技术也已近有二百年的发展历史。1839年英国成立 了 schubler公司，这是早期颇具规模的现今也是世界上最先进的冲压公司之一。 从学科角度上看，到木世纪10年代，冲压加工技已经从一种从属于机械加工或 压力加工工艺的地位，发展成为了

12、一门具有自己理论基础的应用技术科学冋。国内外研究发展现状日新月异的高新技术，带动新材料、新设计、新工艺 不断推陈出新，作为现代化机械中的冲孔机，也以不断创新的先进技术和全新 的面貌出现在用户面前。目前两大品类（有孔、无孔）的冲孔机中，都采用了 现代电子技术，如票据自动冲孔机采用的票据打孔设备是采用plc控制伺服系 统进行票据自动定位，具有定位精度高、生产效率高的特点。目前，我国冲孔 机市场也在积极向国际市场接轨。冲孔冲压技术目前正朝着产品多样化、系列化、功能化、操作简单化、自 动化、价位多元化方向发展。德国、日木、法国等工业发达国家制造的液压机 和气压机产品，代表了当代液压机和气压机国际先进技

13、术水平回。为了提高冲孔机效率和精度以及冲孔工作的安全性，本次设计将设计出一 款自动换料、高精度的冲孔成型机，探索冲孔机在高效换料和保证精度间的关 系，提高操作安全性，并设计出具体方案在保证精度的同时提高换料效率。1-2冲孔机与模具随着市场经济的繁荣，商业活动的效率越来越高，机械日趋成为重要的行 业，每天全世界的机器生产岀各种各样的产品来满足我们的生活需求。可以说 机器己经深入各行各业，使得生产力大大提高。近儿年来，射灯的出现吸引了人们的目光，这种灯可以将光高度聚集，产 牛大光度，低散射的光源。不同于激光的是，这种射灯产牛的光能量较低可以 用于家装等日常应用场合。所以，这种灯具一经面世就广受欢迎

14、。然而，由于 需要高度聚光，这种灯具的灯杯形状较为复杂，底面的安装孔等冲制较为困难, 且由于灯具的大量生产，手动冲孔的速度已经无法满足社会需求，故经常采用 冲孔机冲孔。但由于传统的射灯孔的冲制是：由工人将工件一件一件放置在冲 孔模具上，然后冲压机动作完成冲孔，工人再取出工件。该法结构简单，但效 率低，成本高，易发生事故人工取料通常要消耗大量时间，这使得冲孔的效率 大大降低，并且在取料过程中安全性无法得到保障，冲压设备压伤工人的事故 也屡见不鲜。正是基于上序情况，本课题根据社会的需求将设计岀新型的自动冲孔机。 此设计的冃的和意义主要是解决传统的的人工上料、取料问题，釆用传输装置 全自动送料，减少

15、人工压紧工件、劳动强度大、安全可靠性差及模具容易损坏 等问题，避免工伤事故；其次是在满足冲孔精度的条件下节省原材料及成本， 提高效率。第2章设计任务与总体设计分析2.1设计任务2.1.1设计用途设计一台自动射灯冲孔成型机，该机器用于各种射灯灯具的底面冲孔，通 常冲压的材料为玻璃灯具。冲孔时，灯杯放于其专用的模具内，在转盘上由分 度器带动根据冲孔速度需要准确地转到冲头下，由气缸带动冲头向下，冲出规 定大小的方孔或圆孔，冲孔结束后有转盘转走，送至其他生产工位。2.1.2设计内容如图2-1所示，木设计的内容包括射灯冲孔成型机总体外观设计、转盘总体 设计，分度器设计及冲孔气缸等零件设计。1图21外观总

16、装图2.1.3机床主要技术参数表2-1机床主要技术参数机床主要技术参数数值冲压气缸公称总压力/ kn1冲压气缸活塞最大行程160冲孔加工精度mm/±0.04转盘运转速度个/s0.5转盘电动机功率/ew2分度器工位数个/162.2射灯冲孔成型机总体设计分析此次设计的射灯冲孔成型机由冲孔机和转盘量大主要部分组成，冲孔机由冲 压气缸、冲头、保持架、挡块气缸、挡块、楔形块、楔形块气缸等组成，转盘 由大盘，分度器，伺服电机，减速器等部分组成。本次设计将分析工件受力情况，计算气缸楔形块，分度器等零件参数，并进 行选用，最后完成对冲孔机和转盘的设计，组成完整的射灯冲孔成型机。第3章 射灯冲孔成型机

17、总体方案设计在对设计题目进行明确的分析以后，作者对整个射灯冲孔成型机的运动有 了一个概括性的认识。下而就要开始进行总体方案的设计，射灯冲孔成型机的 设计者在设计的过程屮坚持简单、实用、经济、高效的原则，这样既可以节约 成本，又可以满足设计的需求。3.1初步拟定设计方案冲孔机由气缸，冲头，楔形块等部分组成。冲压气缸与挡块气缸都为垂直作 用，在计算时，应注意安全系数的选择，楔形块气缸则为水平放置，气缸的水 平运动转换为楔形块的垂直运动，来夹紧工件或模具。在三个气缸中，挡块气 缸只起到冲孔完成后遮挡工件，防止被冲头带走的作用，行程较小约为5-10 mm, 计算时应选择较小压力的气缸。此次设计的冲孔机

18、精度为土0. 04mm,精度很高，除了要保证冲头上方的心轴 与气缸的同轴度外，还应确保在冲孔过程中心轴不发生转动，所以在心轴外侧 加一保持架确保其运动过程中不发生转动。因为机器有两个独立部分组成，所以两部分动作的配合尤为重要。转盘部分 由大盘、分度器、减速器、伺服电机等组成。为了保证两部分机器的精准配合, 应选用伺服电机和较高精度的分度器配合使用。在机器冲孔过程中，冲头不断做高速的冲切运动，发热问题在所难免，为了 解决这个问题，应在转盘上，机放置工件的大盘上设置冷却系统，可以采用水 冷等形式对工件和冲孔过程中的冲头进行冷却，以保证冲孔的质量，保证冲头 河模具的使用寿命。在进行结构设计的同时，不

19、能忽略机床整体的刚度、抗振性、热变性及噪 声，当然，这些都要建立在可以使焊条质量达到使用要求的基础上。考虑到操作的安全性和可操作性，在进行部件装配设计的过程中，作者考 虑了加工过程的可视性和每个操作部件位置的人机关系，所有部件的连接和位 置设计都会尽量便于操作和维护。3.2冲孔机构的系统设计3.2.1冲孔机构的组成冲孔机机构主要由冲压气缸、保持架、心轴、挡块，楔形块等结构组成。1-冲压气缸，2-浮动接头，3-保持架,4-心轴，5-冲头，6-挡块，7-垫块, 8-楔形块，9-导轨，10-横置楔形块气缸，11-机架，12-导向杆，13-挡块气缸, 14-旋钮，15-气缸支架图31冲孔机构系统示意图

20、322冲孔机构的设计冲孔机的工作是利用气缸推动冲头，给冲头一个向下的冲力，这个冲力也 称为冲裁力，冲头向下运动至遇到工件并将多余的料冲掉，完成冲孔动作。冲 孔结束后由气缸带动冲头向上，回到冲头的初始位置。在冲孔过程中，要保证冲孔的精度和速度。如果冲头向下的过程中发生了 超过允差的偏移或摆动或旋转，都可能导致冲孔的位置达不到需要的位置精度, 甚至如果误差过大会导致冲头以及心轴受力不均而变形或压溃。所以应保证冲 头在向下运动过的过程中保持垂直且不能发牛转动，这里采用浮动接头和保持 架来保证冲头与气缸活塞杆的同轴度，保持架同时确保了心轴运动时不会发牛 转动。另一方面，工件位于模具中，而模具由坐于转盘

21、之上，在冲孔时，如果 转盘在冲头的作用下发牛偏移，则会导致模具的位置错位，致使工件冲孔位置 错误。为了防止这种情况的发牛，冲孔机的下面设置了向上的楔形块夹紧装置。夹紧装置是由横置的气缸推动横向楔形块，横向楔形块水平向前运动，推 动竖直方向的竖直楔形块向上直至顶住模具和转盘，在楔形块装置顶住模具的 同时，冲头刚好到达工件冲孔表面保持模具、工件、转盘的受力平衡，使冲孔 动作顺利完成。冲孔结束后，废料由顶住工件的圆筒下漏出，气缸卸载压力， 同时固连在机架下的弹簧将竖直楔形块快速顶下，气缸活塞杆回退到未伸出时 的初始位置，等待下一工作循环的开始。图3-1为木冲孔机冲孔机构的结构示 意图。在解决冲孔结构

22、和夹紧结构的需要之后，还应注意到冲孔速度与冲断工件 之间的关系。因为工件为玻璃灯杯且冲孔时玻璃处于半融化状态，在冲孔过程中会与冲 头产牛粘滞力，而这种粘滞力如果不能很好地控制使得粘滞力超过工件冲孔之 后本身的重力就会导致冲孔结束后冲头回退的过程中将工件带起。这样工件最 后从提起的冲头上脱落有可能破碎。为此特在冲头与工件之间设置一个挡块， 由扌当块气缸控制。在冲孔前，扌当块落下，压住工件，辅助楔形块夹紧工件，冲 孔结束后微微抬起，如果工件被冲头带起则会被扌肖块扌当下，避免被冲头带走， 发生跌落破碎的危险。另外，冲孔时的粘滞力随冲孔速度的增大而增大，如果冲孔速度过快使得 粘滞力增大，使得工件内应力

23、过高让冲出的孔产生形变，导致废品的产生。而 冲孔速度较慢乂会使气缸在控制时电磁阀使气源与负责冲压工作的气室相通的 位置在一个循环内的时间变短，这样可能导致冲头接近工件的行程中没有完成 冲孔就不得不进入返程。导致冲孔失败。3.3送料机构（转盘）的系统设计3.3.1送料机构（转盘）的组成转盘的组成由大盘、分度器、电机等结构组成。图32送料机构（转盘）示意图1-冷却水盘，2-大盘，3-凸轮分度器，4-联轴器，5-减速器，6-伺服电机,7-底座3.3.2转盘的设计转盘是用于承载和输送工件的机构，它由伺服电机驱动，经过减速器减速, 分度器分度最后变成工件在转盘上的转动。首先将工件放入模具内，在将模具放入

24、转盘。工作时首先启动伺电机，伺 服电机转动后，通过减速机减速，达到需要的转速和扭矩，进而通过联轴器驱 动分度器。凸轮分度器可以将连续的转动分成按工位数的间歇转动。分度器驱 动转盘每两秒转动一个工位，本次设计的转盘共有16个工位。由于工件在转盘上是先加速，再减速，至停止，再加速的过程，这需要对 电机速度有精确地控制，所以此次设计采用伺服电机和配套的减速器来驱动分 度器，以达到精确定位。在冲孔过程中，工件木身的温度加上高速冲裁的冲头产生的热量会使大盘 迅速发热，而一旦产生严重的发热就会使模具和大盘本身发生形变，对精度造 成影响，甚至造成模具和转盘使用寿命的缩短，为了避免发热带来的问题，木 机器采用

25、了水冷的办法，在大盘上加装了冷却水盘，使冷却水源源不断的通过 大盘和模具周围，带走冲孔工作时产生的热量，保证模具和转盘的形变量在要 求之内，保证工件的位置精度。此次设计的转盘采用了控制精度较高的伺服电机和分度器，这些零部件具 有体积小重量轻、振动小、噪音小的优点，节约了空间，可调整位置灵活安装, 也更加容易与冲孔机部分配合装机。第4章 射灯冲孔机各个部分的设计4.1各部分材料的确定冲孔成型机由多个部件组成，其构成材料种类也比较多。各种各样的材料 是人类赖以牛存和发展的物质基础。20世纪70年代人们就把信息，材料和能源 誉为当代文明的三大支柱，其中材料在我们生活中与我们的关系更加密切。材 料除了

26、具有普遍性和重要性以外，还具有多样性，分类方法也因次多种多样。在选用机器所使用的材料时，我们要考虑到材料的理化性能和对使用比较 重要的力学性能，还要考虑到其所在部位对材料的特殊要求，比如密度刚度和 热型变量等。除此之外，对于一台机器来说，还要考虑材料使用的经济性原则。4.2气缸的材料选择与结构设计4.2.1气缸的设计气缸是一种将压缩空气的压力能转换为机械能的气动执行元件，气缸有往 复直线运动和往复摆动的两种。做往复直线运动的气缸又可分为单作用、双作 用、膜片式、和冲击气缸四种。（1）单作用气缸：仅一端有活塞杆，从活塞一侧供气、在一个方向输出力, 靠弹簧或自重返回。（2）双作用气缸：从活塞两侧交

27、替供气，在一个或两个方向输出力。（3）膜片式气缸：用膜片代替活塞，只在一个方向输出力，用弹簧复位。 他的密封性好，但行程短。（4）冲击气缸：一种新型气缸，他把压缩空气的压力能转换为活塞高速运 动（10-20米/秒）的动能借以做功。冲击气缸增加了带有喷嘴和泄流口的中盖。气缸主要由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封件组成。考虑到经济性，本 设计选用的是双作用气缸，在向下的方向输出力。4.2.2气缸材料的要求和选择（1）气缸材料的要求缸筒作为气压元件中的主要零部件之一，同时也是气缸的主要零件，所以 它的材料的要求和选择就显得尤为重要。，不仅要使得活塞和它的支撑件能够滑 动顺利，还需要保证一定的密封性，并

28、有一定的润滑作用，减少磨损，所以， 它的内孔通常采用滚压、镇削等用于精密加工的工艺方法17。乂由于缸筒要 承受很大的压力，所以，它应该有足够的刚度和强度。缸筒是活塞运动的轨道, 同时它还与缸盖、油口等零件形成密闭的容腔，用来容纳充入的空气。缸筒的 内径代表了气缸输出力的大小。不同材料的缸筒就代表了其所输出力的大小范 围。活塞和活塞杆作为运动部件应有良好的强度和刚度，活塞的宽度由密封圈 尺寸和必要的滑动部分距离长度决定，滑动距离太短易引起早去磨损和卡死。 端盖和密封圈的配合要非常精密，这样在才能减少漏气的同时保证气缸的密封 良好。（2）气缸材料的选择对于气缸缸筒的来说，首先，它应该符合一定的刚度

29、要求，要确保当来自 活塞的侧向作用力作用在它表面时，不会有弯曲变形的现象产生；其次，表面 与活塞密封件间的尺寸公差等级的设计要符合一定的设计要求。缸筒内表面粗 糙度应达ra0.8um,对于钢管缸筒内表面还应镀硬銘以减小摩擦阻力和磨损， 并能防止生锈。内目前市场上大部分气缸的缸筒的材料除使用高碳钢外，还是 用高强度铝合金和黄铜。而活塞和活塞杆一般要推动其他部件运动，应选择能 承受较人的压力的材料。活塞的材质常采用铝合金和铸铁，小型缸的活塞有黄 铜制成的。活塞杆通常使用高碳钢材料，表面经镀硬珞处理，或使用不锈钢以 防腐蚀对于。密封圈在冋转或往复运处的部件密封称为动密封，静止部分部件 的密封称为静密

30、封，材料一般为橡胶或聚四氟乙烯。气缸的端盖上一般有进排 气通孔，有的还在端盖内设置缓冲机构，端盖夺取常采用可锻铸铁，现在为减 轻重量场合私用铝合金压铸。气缸工作吋要靠压缩空气中的油雾对活塞进行润滑，也有小部分免润滑气 缸。4.2.3气缸缸筒参数的计算在气压或液压工作过程中，气压或液压工作压力取决于负载。应根据工作 所需力的大小来确定货代感伤的推力和拉力。由此来选择气缸时应使气缸的输 出力稍有余量。若缸径选小了，输出力不够你，气缸不能正常工作，选大了则 使设备笨重，成本高，同时耗气量增大，造成能源浪费。一、冲压气缸冲裁力的计算冲裁力即为冲头向下时的工作受力，也为气缸的推力flo冲裁力的计算公式为

31、：p=kflt（4-1）其中p：冲裁力k:安全系数取广2.f:剪切强度（按一毫米钢板剪切强度计算，这里选用q235计算）l：孔的周长t：剪切厚度p二 1x30x0. 235二0. 71mpa,则冲压气缸 工作压力f1为700 n,而气缸回退时拉力f2为心轴和冲头以及连接件的自重取 f2二100n,则气缸作用力f0为f二f1+f2二800n。气源压力p选用2mpa当气缸的理论作用力f （包括推力片、拉力尺）及气源压力己知时，无 活塞杆侧的缸筒内径为问d= ix103（4-2）v如有活塞杆侧的缸筒内径为(4-3)气缸的理论作用力按下式计算当2及为已知时，由式(42)得f= f()(4-4)缸筒内径

32、(不考虑容积效率几)按无活塞杆侧为d=28.98mm由式(43)得d=31- 03mm由表41,所以取缸筒内径为40mmo名称表4-1气缸基本参数数值气缸的公称压力系列0.63、1.0、1.6、2.5、4.0、6.3、10.0、16.0、25.0、(gb/t2348-1980)/mpa31.5、40.0气缸内径系列8、 10、 12、 16、 20、 25、 32、 40、 50、 63、 80、 100、(gb/t2348-1980)/mm125、 140、 160、 180、 200、 250、 320、 400、 500活塞杆直径系列4、5、6、8、10、12、14、16、18、20、2

33、2、25、28、(gb/t2348-1980)/mm32、 36、 40、 45、 50、 56、 63、 70、 80、 90、 100、110、 125、 140、 160、 180、 200、 250、 280、 320、活塞杆行程系列25、 50、 80、 100、 125、 160、 200、 250、 320、 400、(gb/t2348-1980)/mm500、 630、 800、 1000、 1250、 1600、 2000、 2500缸筒壁厚为6 = /()+ c + c?(4-6)关于4的值，可按下列情况分别进行计算: 当%<0.08吋，可用薄壁缸筒的实用公式(4-7

34、)当 = 0.080.3时(4-8)当% >0.3吋(4-9)因为%>0.3,所以采用(4-9)式进行计算-1) = 0.0169m(4-10所以，为安全起见，初定缸筒壁厚应大于1. 69mm。查得当缸筒内径为40mm, 额定压力为impa时，缸筒外径为44mm,故圆整缸筒壁厚为2mmo4.2.4活塞杆参数的计算 (1)活塞杆肓径的计算活塞杆是传递力的重要零件，它承受压力、拉力、弯曲力和振动冲击等多 种作用力，必须有足够的强度和刚度。对于双作用活塞杆气缸，其活塞杆直径d 可根据往复运动速比° (即面积比)来确定：(4-11)(2)活塞杆强度的计算活塞杆在稳定工况下，如果只

35、受轴向推力或拉力，可以近似地用直杆承受 拉压载荷的简单强度计算公式进行计算：(7 =(4-12)fxlq-6-d24其中：d 缸筒内径,mm0速比，根据压力选取f活塞杆的作用力，nd活塞杆的内径，加材料的许用应力，无缝钢管5=100llomaz,中碳钢(调制) =400mpa代入式(417)得(m) = 0.016m故取标准值，活塞杆直径为16mmo代入式(418)得(j =fxlo-64<(jp(mpa) =1400x10"344x°0162(mpa) = 70.02mpd因为s=400mpd,所以勺，因此，活塞杆直径符合强度要求，能保证工作 安全可靠。综上所述，取

36、活塞杆直径为16mm o因为活塞杆要在导向套中滑动，故一般采用h8/h7或h8/f7配合。太紧了 会使得摩擦力变大；太松了容易导致单边磨损、并引起卡滞现象，其圆度和圆 柱度公差不大于直径公差的一半。安装活塞的轴颈与外圆的同轴度公差应控制在土0°4血之内。4.2.5气缸的选用与校核本次设计所选用的冲击气缸为smc的mb系列040气缸，型号为 mdbl40-150jz73.楔形块横向气缸采用型号为mdbf40-50jz73的气缸，安装方 向为横向安装。挡块气缸采用的是smc的c55薄型气缸，缸径大小为025.选用的冲击气缸缸筒材料为铝合金，活塞的材料为铝合金，活塞杆的材料 为中碳钢。对最

37、终采用的气缸缸筒壁厚应进行四方面的验算：额定压力pn应低于一定极限值，以保证工作安全27pn < 0.35 6 (9 : °)(4-13)或pn < 0.5 何-巧(4-14)+ d4同时，为了避免塑性变形的发生，对额定压力、完全塑性变形压力二者之间有 一定的比例范围要求，即计算的心值应远超过耐压试验压力匕，即心远大于£。代入式(411)得pn、< 0.35 6(9= 7.6mpad,2因为 pn = mpa ,所以 pn<n.6mpa.代入式(413)得pn<0aprl=n.2mpa因为 pn = mpa ,所以 pn<22mpa.代入

38、式(4 j 5)得pl = 2.30血¥ = 3oa5mpa因为 pn = mpa ,所以 pw w 30.45m/m。综上所述，所选缸筒壁厚符合要求。可以保证工作安全可靠。所以，最终 确定气缸缸筒内径为40mm ,缸筒外径为44mm ,壁厚为2mm 0其中，一活塞杆直径，m0供油压力，mpa 好，d液压缸的理论推力和拉力，n 九一活塞杆上的实际作用力，n 妙一负载率，一般取妙二0.5-0.7 2液压缸的体积供油量，小儿*2活塞杆伸出及缩回时的速度，mis4缸筒材料强度要求的最小值，加c| 缸筒外径公差余量，处c2腐蚀余量，加d缸筒内径，mdi缸筒外径，m打和缸筒内最高工作压力，mp

39、a缸筒材料的许用应力，mpa一安全系数，通常取川=5<js 缸筒材料屈服点,mpa（7h 缸筒材料的抗拉强度，mpa£讥一缸筒发生完全塑性变形的压力，mpa,哄23q lg善（mm>pr 一缸筒耐压试验压力,mpae缸筒材料弹性模量，mpa4.3冲头、挡块、冲压轴与楔形块的选择与结构设计4.3. 1冲头的材料选择冲头作为直接与工件接触的刀具，一般材料为工具钢，需要一定的硬度和 耐磨度。冲孔的形状为10x3的方孔。冲头的形状即为10x3的长方形。4-2冲头示意图4.3.2挡块、楔形块与冲压轴的结构设计挡块机构由挡块、导向杆、浮动接头、挡块气缸等零件组成。挡块气缸安装于机架之

40、上，通过浮动接头与旋钮连接，旋钮与双导向杆架 连接，导向杆通过机架的导向套向下伸于工件后上方，末端与扌肖块进行连接， 使挡块位于工件正上方。当挡块气缸工作时，推动导向杆向上运动，带动挡块 向上。而导向杆架上的旋钮可以调节挡块初始的工作位置来适应不同大小的工 件。挡块的大小为100x100x10,上有大小为05°的孔，用于通过冲头。导向机构 为双导向杆，杆径大小为20mmo 对工件进行受力分析可知：工件主要受到重力，冲裁力，夹紧力等几个力的作用。if1a工件!f2g4-3 工件受力图f1：夹紧力(n)f2：冲裁力(n)g :重力(n)由图可知，工件的重力与冲裁力之和为向下方向的合力，这

41、个合力与夹紧力在 同一时刻作用在工件z上，此时，向下的力与向上的夹紧力z差为af,则af作 用在工件冲断截面上的压强为ap ap = af/5p即为冲断工件的压力，应大于工件所冲断面积的抗剪切强度久冲孔机部分还设置了楔形块夹紧装置。夹紧装置由横置气缸、连接件、楔形块组件，支撑筒，垫块等组成。夹紧时， 横置气缸工作，通过连接件推动水平楔形块，水平楔形块在导轨上滑动，推动 竖育楔形块向上运动，楔形块上连接支撑筒来支撑垫块，支撑筒在位于机架内 的套筒内滑动。楔形块的倾角为20° o结合面大小为145x 150。4.4对送料机构（转盘）各零部件的选用与校核转盘主要负责工件的承载和传送，主要组

42、成为大盘，分度器、减速器。伺 服电机等。工作所用到的大盘直径为1200mm,高度为840mm,上而共有16个工位均匀 排列，每两秒走过一个工位。为了满足16个工件和模具以及大盘同时在两秒内 走过一个工位，我们需要选择合适的电机和分度器。为了能使转盘在运动时获得良好的加速加速减速性能，我们使用了伺服电 机和精度较高的分度器，并配合减速器一起使用。4.4.1分度器的选用与校核此次设计选用的的分度器为凸轮分度器，这是一种在目前市场上精度较高 的分度器。也称凸轮分割器，间歇分割机。分度器是一种高精度的回转装置。它的机械结构由一根电机驱动的输岀轴, 凸轮副，输出轴或法兰盘组成，用于安装工件及定位夹具的、

43、等负载的转盘就 安装在在输出轴上凸轮分度器在结构上屈于一种空间凸轮转位机构，在各种自动机械中主要实现了三种功能：圆周方向上的间歇输送直线方向上的间歇输送摆动驱动机械手本设计中采用了凸轮分度器的第一种功能。凸轮分度器是依靠凸轮和滚针 之间的无间隙配合，并沿着既定的凸轮曲线进行重复传递动作的装置。他输入 连续旋转驱动，输出间歇旋转，或摆动，提升等动作。主要用于自动化加工、 组装检测等设备上。由于凸轮分度器为纯机械转动，并工作在密封的油箱中， 所以他具有高精度、高寿命、高可靠性的传动特点。己知分度器定位等分n=6输入轴转速为50rpm回转时间与定位时间比k二1:1凸轮曲线：变形正弦曲线vm=l. 7

44、6 （曲线特性曲线）am=5. 53 （曲线角加速度）qm=o. 99 （如理扭矩系数）转盘的质量ml=37kg模具的质量m2二0. 5kg工件的质量m3二0. 5kg计算驱动角（回转角）已知时间为1:1 （回转时间：定位时间）驱动角&为& =360 °x f=180 °计算负载（八）负载包括：惯性扭矩ti+摩擦扭矩tf+做工扭矩tw（1）惯性扭矩的计算总转动惯量等于圆盘转动惯量加模具转动惯量加工件转动惯量1=11+12+13圆盘的转动惯量2模具的转动惯量12 - nmj；工件的转动惯量/3 = 2vm/2总转动惯量/二6.6 + 2 + 2二10.6输出轴

45、最大角加速度的计算0 = amx2;r/nx（36o/0xn/6o）2 =23.963 惯性扭矩7777 = /x0 = 23on（2）摩擦扭矩的计算tf = jtixmxr“一一摩擦系数 m 正压质量r摩擦处的旋转半径此处摩擦扭矩为0（3）做工扭矩做工表示是否圆盘还带有别的负载，一般该项为0。经过计算最终负载tt为tt二230+0+0二230n实际负载实际负载（选型负载te）必须比计算负载大，一般要乘以一个大于1的安 全系数。取安全系数为fc二1.57e = tt x fc = 315（nm） = 31.5檢fm输入轴扭矩tcqm=0. 99启动力矩t二tea为0te二360/0 xnxqm

46、xte+tca=38. 98n功率计算p二t 0 /t二t x 2 n/60=204. 6w设效率为 60%, p二204. 6 + 0. 6二341w。在正常运行中，所需功率为计算功率的一半，即为170. 5wo在转速n下，分度器的输出扭矩高于te即可，查表选择分度器规格为llodfo 分度器参数如下图41所示：0铀sift加cikgl555c3kgf475入力顺他）c6kgf-rft2.8xkt2加耕躺躺c2kgf695入力咖施c4kgf410sec.±j0tskgf-mmao入力删册c5kgf-m39$8kg68图43分度器参数图分度器型号为 ru 110df 16 1802r

47、s3 vw1。所选型号的分度器入力最大扭矩为39>31.5kgf-mo符合使用强度，故选择 此型号分度器。4.4.2电机与减速器的选用与校核(1) 电机对于转盘的电机有减速器，由于需要一定的控制和较高精度，所以选择了 伺服电机和配套减速器。对于电机的选用，应满足分度器的驱动及工作强度。 以下是计算与校核的过程。每个工位之间的角度v 16 8按照匀加速运动，先由静止匀加速转动王的角度，然后匀减速转动工的角16 16 度，整个过程是一秒钟吋间，则加速度a =2x/t2= n/2 (rad/m2)16大盘的最大转速度a)= /8x0.5=0.25ji (rad/s)则大盘转动一个工位需耍的转矩

48、为t=ja=80x n/2=125.6 (n-m)需要提供的功率p=ma)=125.6x0.25tc=98.5 (w)已知：分度器的传动比是ii=16减速器的传动比为i2=10分度器为标准件查手册取其传动效率1x1=0.75.减速器也是直接选用，考虑 经济性，选用普通的蜗杆减速器，取传动效率a2=0.75.电机与减速器z间通过 联轴器传递运动，取效率几3=099.减速器与分度器是轴孔通过键来传递运动的。电机的最大转速jin= x ii x i2=40jirad/s=1200r/min电机的输出转矩t=t/ (iixi2xrlixn2xrl3)= 125.6/16x10x0.75x0.75x0.

49、99= 1.4 (n-m)选择中低惯量的伺服电机，额定转速为2000r/min.以下的有以下几种规格表3-1伺服电机的参数单/三相200vmdme 中惯2cxx)r/minmdme102sd*l.okwmddot3530d£mdme152so*1.5kwmddot5540三相200vmdme202so*2.0kwmedot7364e型mdme302sd*3.0kwmfdota390f星mdme402sd*4.0kwmfdotb3a2mdme502so*5.0kw15cx)r/minmdme752s1 7.5kwmgdotc3b4g型mdmec12s1*11 .okwmhdotc3b4

50、hsmdmec52s1 *15.0kw考虑实际情况，即导师给出的经验参考，选取功率为2kw的松下伺服电机, 即型号为mdme系列mdme202slo（2）减速器与电机配套使用的是ker系列精密伺服直角行星减速机。型号为ker60,该 减速器系列速比在4-1000,共有20多种比速。可直接安装在交流和直流伺服电 机上。这种与伺服电机配套使用的减速器具有高性价比，寿命长等优点，在伺 服控制的应用上，具有良好的伺服刚性效应，准确的定位控制，在运转平台上 具备中低背隙、高效率、高输入转速、高输入扭矩、运转平稳、低噪音等特性, 外观及结构设计轻小，使用了终身免更换的润滑油，全封闭设计，在较差工作 环境下

51、也可使用。所以这种减速器很好地配合了伺服电机及分度器的使用。餉电机la口 1lrlblelclk-o 动)（£级f锄）200w70u!4 n（r）35$50 (h7)5107125图4-4减速器零件图4.4.3联轴器的选用与校核在减速器与分度器间需要使用联轴器进行连接。木设计采用了普通的凸缘联轴 器，两边轴径分别是减速器的轴径和分度器的轴径，分别为011和035。联轴器上四个锁紧螺母所受最大扭矩为38. 9n,应选择110,强度为6. 8级的螺 栓紧固。第5章 电焊条涂料机的操作、注意事项、保养与常见缺陷5.1射灯冲孔成型机的操作（1）根据射灯灯杯的直径和高度选择对应的模具，根据所需

52、冲孔的大小，搭 配对应的冲头。（2）把模具一次放入转盘内，将冷却水注入冷却转盘。检查冲孔机与转盘的通 电通气情况，正式使用前对冲孔机与转盘进行联调联试，观察配合情况。开始 工作时，要注意冲孔机的节奏，确保冲孔位置准确。5.2射灯冲孔成型机的操作注意事项（1）要先启动转盘再启动冲孔机（2）气源要达到规定压力。（10）工作前要查看冲孔机冲头楔形块挡块等位置和高度是否准确，并将废 料清空。5.3射灯冲孔成型机的保养（1）机床使用时的环境温度应保持在10-40°cz间。（2）气缸应按吋检修，检查漏气情况，按ii寸更换过滤装置。（3）各运动副磨损情况应每周检查。5.4射灯冲孔成型机的常见缺陷及参考解决方法（1）冲孔位置不准，应检查保持架是否压紧，浮动接头是否有磨损报废。（2）冲孔大小有误，应检查冲头并及时更换冲头，或检查冷却水是否加注。（3）冲头不工作或运动迟缓，应检查气缸压力，气源压力，检修气压控制系 统，必要时更换气缸。（4）转盘不运动，应对电机，分度器等，停机测试，更换有损