薄壁零件冲压机设计

黑龙江工程学院本科生毕业设计1第 1 章 绪 论全套图纸，加 174320523 各专业都有1.1 概述机械加工行业在我国有着举足轻重的地位，它是国家的国民经济命脉。作为整个工业的基础和重要组成部分的机械制造业，任务就是为国民经济的各个行业提供先进的机械装备和零件。它的规模和水平是反映国家的经济实力和科学技术水平的重要标志，因此非常值得重视和研究。冲压机是一种将金属板材卷弯成筒形、弧形或其它形状工件的通用设备。根据三点成圆的原理，利用工件相对位置变化和旋转运动使板材产生连续的塑性变形，以获得预定形状的工件。该产品广泛用于锅炉、造船、石油、木工、金属结构及其它机械制造行业。冲压机作为一个特殊的机器，它在工业基础加工中占有重要的地位。凡是钢材成型为圆柱型，几乎都用冲压机辊制。其在汽车，军工等各个方面都有应用。根据不同的要求，它可以辊制出符合要求的钢柱，是一种相当实用的器械。在国外一般以工作辊的配置方式来划分。国内普遍以工作辊数量及调整形式等为标准实行混合分类，一般分为：1、冲压机：包括对称式冲压机、非对称式冲压机、水平下调式冲压机、倾斜下调式冲压机、弧形下调式冲压机和垂直下调式冲压机等。2、四辊冲压机：分为侧辊倾斜调整式四辊冲压机和侧辊圆弧调整式四辊冲压机。3、特殊用途冲压机：有立式冲压机、船用冲压机、双辊冲压机、锥体冲压机、黑龙江工程学院本科生毕业设计2多辊冲压机和多用途冲压机等。冲压机采用机械传动已有几十年的历史，由于结构简单，性能可靠，造价低廉，至今在中、小型冲压机中仍广泛应用。在低速大扭矩的冲压机上，因传动系统体积庞大，电动机功率大，起动时电网波动也较大，所以越来越多地采用液压传动。近年来，有以液压马达作为源控制工作辊移动但主驱动仍为机械传动的机液混合传动的冲压机，也有同时采用液压马达作为工作辊旋转动力源的全液压式冲压机。冲压机的工作能力是指板材在冷态下，按规定的屈服极限卷制最大板材厚度与宽度时最小卷筒直径的能力。国内外采用冷卷方法较多。冷卷精度较高，操作工艺简便，成本低廉，但对板材的质量要求较高（如不允许有缺口、裂纹等缺陷） ，金相组织一致性要好。当卷制板厚较大或弯曲半径较小并超过设备工作能力时，在设备允许的前提下可采用热卷的方法。有些不允许冷卷的板材，热卷刚性太差，则采用温卷的方法。1.2 冲压机的原理1.2.1 冲压机的运动形式冲压机的运动形式可以分为主运动和辅运动两种形式的运动。主运动是指构成冲压机的上辊和下辊对加工板材的旋转、弯折等运动，主运动完成冲压机的加工任务。辅运动是冲压机在卷板过程中的装料、下料及上辊的升降、翘起以及倒头架的翻转等形式的运动。该机构形式为对称式,上辊在两下辊中央对称位置作垂直升降运动,通过丝杆丝母蜗杆传动而获得,两下辊作旋转运动,通过减速机的输出齿轮与下辊齿轮啮合,为卷制板材提供扭矩。图 1.1 冲压机工作原理图由图 1.1：主运动指上辊绕 O1，下辊分别绕 O2、O3 作顺时针或逆时针旋转。辅运动指上辊的上升或下降运动，以及上辊在 O1 垂直平面的上翘、翻边运动等。黑龙江工程学院本科生毕业设计31.2.2 弯曲成型的加工方式在钢结构制作中弯制成型的加工主要是卷板（滚圆） 、弯曲（煨弯） 、折边和模具压制等几种加工方法。弯制成型的加工工序是由热加工或冷加工来完成的。滚圆是在外力的作用下，使钢板的外层纤维伸长，内层纤维缩短而产生弯曲变形（中层纤维不变） 。当圆筒半径较大时，可在常温状态下卷圆，如半径较小和钢板较厚时，应将钢板加热后卷圆。在常温状态下进行滚圆钢板的方法有：机械滚圆、胎模压制和手工制作三种加工方法。机械滚圆是在冲压机（又叫滚板机、轧圆机）上进行的。在冲压机上进行板材的弯曲是通过上滚轴向下移动时所产生的压力来达到的。它们滚圆工作原理如图 1.2 所示。a） b） c）a）对称式冲压机 b）不对称式冲压机 c）四辊冲压机图 1.2 滚圆机原理图用弯（卷）板机弯板，其板的两端需要进行预弯，预弯长度为 0.5L（3050）mm(L 为下辊中心距）。预弯可采用压力机模压预弯或用托板在滚圆机内预弯（图1.3）a） b）a）用压力机模压预弯 b）用托板在滚圆机内预弯图 1.3 钢板预弯示意图1.3 冲压机的发展趋势黑龙江工程学院本科生毕业设计4加入 WTO 后我国冲压机工业正在步入一个高速发展的快道，并成为国民经济的重要产业，对国民经济的贡献和提高人民生活质量的作用也越来越大。预计“十五”期末中国的冲压机总需求量为 600 万辆，相关装备的需求预计超过 1000 亿元。到2010 年，中国的冲压机生产量和消费量可能位居世界第二位，仅次于美国。而其在装备工业上的投入力度将会大大加强，市场的竞争也愈演愈烈，产品的更换也要求冲压机装备工业不断在技术和工艺上取得更大的优势：1.从国家计委立项的情况看，冲压机工业 1000 万以上投入的项目达近百项；2.冲压机工业已建项目的二期改造也将会产生一个很大的用户群；3.由于冲压机的高利润，促使各地政府都纷纷投资（国家投资、外资和民间资本）冲压机制造。其次，跨国公司都开始将最新的车型投放到中国市场，并计划在中国加大投资力度，扩大产能，以争取中国更大的市场份额。民营企业的崛起以及机制的敏锐使其成为冲压机工业的新宠，民营企业已开始成为冲压机装备市场一个新的亮点。冲压机制造业作为机床模具产业最大的买方市场，其中进口设备 70%用于冲压机，同时也带动了焊接、涂装、检测、材料应用等各个行业的快速发展。冲压机制造业的技术革命，将引起装备市场的结构变化：数控技术推动了冲压机制造企业的历史性的革命，数控机床有着高精度、高效率、高可靠性的特点，引进数控设备在增强企业的应变能力、提高产品质量等方面起到了很好的作用，促进了我国机械工业的发展。因此，至 2010 年，冲压机工业对制造装备的需求与现在比将增长 12%左右，据预测，冲压机制造业：对数控机床需求将增长 26%；对压铸设备的需求将增长 16%；对纤维复合材料压制设备的需求增长 15%；对工作压力较高的挤或冲压设备需求增长 12%；对液压成形设备需求增长 8%；对模具的需求增长 36%；对加工中心需求增长 6%；对硬车削和硬铣消机床的需求增长 18%；对切割机床的需求增长 30%；对精密加工设备的需求增长 34%；对特种及专用加工设备需求增长 23%；对机器人和制造自动化装置的需求增长 13%；对焊接系统设备增长 36%；对涂装设备的需求增长 8%，对质检验与测试设备的需求增长 16%。在今后的工业生产中，冲压机会一直得到很好的利用。它能节约大量的人力物力用以弯曲钢板。可以说是不可缺少的高效机械。时代在发展，科技在进步，国民经济的高速发展将对这个机械品种提出越来越高的要求，将促使这个设计行业的迅速发展。黑龙江工程学院本科生毕业设计5第 2 章 方案的论证及确定2.1 方案的论证一般情况下，一台冲压机所能卷制的板厚，既工作能力，是指板材在冷态下，按规定的屈服极限卷制最大板材厚度与宽度时的最小卷桶直径的能力，热卷可达冷卷能力的一倍。但近年来，冷卷的能力正日益提高。结合上章冲压机的类型，拟订了以下几种方案，并进行了分析论证。2.1.1 方案 1 双辊冲压机双辊冲压机的原理如图 2.1 所示：1.上辊 2.工件 3.下辊123黑龙江工程学院本科生毕业设计6图 2.1 双辊冲压机工作原理图上辊是钢制的刚性辊，下辊是一个包有弹性的辊，可以作垂直调整。当下辊旋转时，上辊及送进板料在压力作用下，压人下辊的弹性层中，使下辊发生弹性变形。但因弹性体的体积不变，压力便向四面传递，产生强度很高，但分布均匀的连续作用的反压力，迫使板料与刚性辊连续贴紧，目的是使它随着旋转而滚成桶形。上辊压人下辊的深度，既弹性层的变形量，是决定所形成弯曲半径的主要工艺参数。根据实验研究，压下量越大，板料弯曲半径越小；但当压人量达到某一数值时，弯曲半径趋于稳定，与压下量几乎无关，这是双辊冲压机工艺的一个重要特征。双辊冲压机具有的优点：1.板料不需要预弯成形，因此生产率高；2.可以弯曲多种材料，机器结构简单。缺点：1.对于不同弯度的制品，需要跟换相适应的上棍，因而不适用多品种，小批量生产。 2.可弯曲的板料厚度系列受到一定限制，目前一般只能用于 10mm 以下的板料。2.1.2 方案 2 冲压机冲压机是目前最普遍的一种冲压机。利用滚弯原理，使板材弯曲成圆形，圆锥形或弧形工作。1.对称冲压机特点结构简单、紧凑，质量轻、易于制造、维修、投资小、两侧辊可以做的很近。形成较准确，但剩余直边大。一般对称冲压机减小剩余直边比较麻烦。2.不对称冲压机特点剩余边小，结构简单，但坯料需要调头弯边，操作不方便，辊筒受力较大，弯卷能力较小。所谓理论剩余直边，就是指平板开始弯曲时最小力臂。其大小与设备及弯曲形式有关。如图 2.2 所示：图 2.2 冲压机工作原理图对称弯曲时 不对称弯曲时t1 t2黑龙江工程学院本科生毕业设计7对称式冲压机剩余直边为两下辊中心距的一半。但为避免板料从滚筒间滑落，实际剩余直边常比理论值大。一般对称弯曲时为板厚 620 倍。由于剩余直边在校圆时难以完全消除，所以一般应对板料进行预弯，使剩余直边接近理论值。不对称冲压机，剩余直边小于两下辊中心的一半，如图 2.2 所示，它主要卷制薄筒（一般在 323000 以下） 。2.1.3 方案 3 四辊冲压机其原理如图 2.3图 2.3 四辊冲压机 它有四个辊，上辊是主动辊，下辊可上下移动，用来夹紧钢板，两个侧辊可沿斜线升降，在四辊冲压机上可进行板料的预弯工作，它靠下辊的上升，将钢板端头压紧在上、下辊之间。再利用侧辊的移动使钢板端部发生弯曲变形，达到所需要。它的特点是：板料对中方便，工艺通用性广，可以校正扭斜，错边缺陷，可以既位装配点焊。但滚筒多。质量体积大，结构复杂。上下辊夹持力使工件受氧化皮压伤严重。两侧辊相距较远，对称卷圆曲率不太准确，操作技术不易掌握，容易造成超负荷等误操作。2.2 方案的确定通过上节方案的分析，根据各种类型冲压机的特点，再根据冲压机的不同类型所具有的特点，最后形成我的设计方案，122000 对称上调冲压机。双辊冲压机不需要预弯、结构简单，但弯曲板厚受限制，只适合小批量生产。四辊冲压机结构复杂造价又高。虽然冲压机不能预弯，但是可以通过手工或其它方法进行预弯。2.3 本章小结通过几种运动方案的分析，双辊冲压机虽然不需要预弯，但只适合小批量生产，而且弯曲板厚受限制。四辊冲压机通用性广，但其质量体积大而且操作技术不易掌握。对称卷板结构简单、紧凑、质量轻、易于制造等优点。经过相比较下最终决定采用冲压机。黑龙江工程学院本科生毕业设计8第 3 章 传动设计对称上调式冲压机如图 3.1 所示：图 3.1 对称上调式冲压机它是以两个下辊为主动轮 ，由主动机、联轴器、冲压机及开式齿轮副驱动。上辊工作时，由于钢板间的摩擦力带动。同时作为从动轴，起调整挤压的作用。由单独的传动系统控制，主要组成是：上辊升降电动机、冲压机、蜗轮副、螺母。工作时，由蜗轮副转动蜗轮内螺母，使螺杆及上辊轴承座作升降运动。两个下辊可以正反两个方向转动，在上辊的压力下下辊经过反复的滚动，使板料达到所需要的曲率，形成预计的形状。3.1 传动方案的分析黑龙江工程学院本科生毕业设计9冲压机传动系统分为两种方式：3.1.1 齿轮传动电动机传出的扭距通过一个有保护作用的联轴器，传人一个有分配传动比的冲压机，然后功过连轴器传人开式齿轮副，进入带动两轴的传动。如图 3.2 所示。 图 3.2 齿轮式传动系统图这种传动方式的特点是：工作可靠，使用寿命长，传动准确，效率高，结构紧凑，功率和速度适用范围广等。3.1.2 皮带传动由电动机的转距通过皮带传人冲压机直接传人主动轴。如图 3.3 所示：图 3.3 皮带式传动系统图这种传动方式具有传动平稳，噪音下的特点，同时以起过载保护的作用，这种传动方式主要应用于具有一个主动辊的冲压机。3.2 传动系统的确定鉴于上节的分析，考虑到所设计的是冲压机，具有两个主动辊，而且要求结构紧凑，传动准确，所以选用齿轮传动。3.2.1 主传动系统的确定传动系统如图 3.4 所示：上辊传动压下系统下辊住传动系统黑龙江工程学院本科生毕业设计10图 3.4 传动系统图 所以选用了圆柱齿轮冲压机，减速比 i=134.719，冲压机通过联轴器和齿轮副带动两个下辊工作。3.2.1 副传动系统的确定为调整上下辊间距，由上辊升降电动机通过冲压机，蜗轮副传动蜗轮内螺母，使螺杆及上辊轴承座升降运动，为使上辊、下辊轴线相互平行，有牙嵌离和器以备调整，副传动系统如图 3.4 所示。需要卷制锥筒时，把离和器上的定位螺钉松开，然后使蜗轮空转达到只升降左机架中升降丝杆的目的。3.3 本章小结收集资料对各种运动方式进行分析，在结合冲压机的运动特点和工作的可靠性，最后主传动采用齿轮传动，副传动采用蜗轮蜗杆传动。第 4 章 动力设计4.1 主电机的选择和计算4.1.1 上下辊的参数选择计算 1. 已知设计参数加工板料：Q235-A 1 屈服强度： s=235MPa 抗拉强度： b=420MPa辊材： Mn 屈服强度： s=930MPa 抗拉强度： b=1080MPa50硬度：HBS HB29板厚： mm 板宽：b=2000mm 61s滚筒与板料间的滑动摩擦系数： 滚筒与板料间的滚动摩擦系数：f =0.818.0m无油润滑轴承的滑动摩擦系数： 板料截面形状系数： 5 5.1K板料相对强化系数： 板料弹性模量： E=2.06106MPa6.10K卷板速度： m/min6V2. 确定冲压机基本参数 14下辊中心矩： =390mm 上辊直径： =300mmst4012 1.3aDt黑龙江工程学院本科生毕业设计11下辊直径： =240mm 上辊轴直径： =180mmacD9.08 aaDd6.05下辊轴直径： =130mm 最小卷圆直径：cd65=600mmanD.2.1筒体回弹前内径： =506.607mm 12/n sDKSE（ ）4.1.2 主电机的功率确定因在卷制板材时，板材不同成形量所需的电机功率也不相同，所以要确定主电机功率，板材成形需按四次成形计算：1成形 40%时1）板料变形为 40%的基本参数mm 518.264.0754.0nDmm 39.22SR0.4.0sin .356.51cts0.42tg2）板料由平板开始弯曲时的初始弯矩 M1kgfmm471.58035.6920sMKWW 为板材的抗弯截面模量。2 4.81BS3）板料变形 40%时的最大弯矩 M0.4kgfmm00.41.4()2KSRs41.62(.5).810235397.8104） 从板 料 0.41 n卷 制 到 时 的 变 形 弯 矩10.4.01()()4cn DMR黑龙江工程学院本科生毕业设计12kgfmm7 61240(1.692.85)03.91639.5上辊受力： kgf750.40.421.802.3106395.42aMPSRtg下辊受力：kgf750.40.4. .1.8501.906392.32cPSRin5）消耗于摩擦的摩擦阻力矩 nM20.4.2acnac cdDMfPmP55 518024.8351.90.63.6197033= kgfmm6206）板料送进时的摩擦阻力矩 TM2caTacDdMfPmkgfmm55180240.8329.10.632936.8107）拉力在轴承中所引起的摩擦阻力矩 nMkgfmm1 5 53 32.91.80.61.9024nTccmdMD8）冲压机送进板料时的总力矩 pkgfmm560.18970.170pcP9）冲压机空载时的扭矩 :4n：板料重量 G1:1黑龙江工程学院本科生毕业设计132261 7.810nnDSSGbkg22660160.58.10 ：联轴器的重量 8 : 选 ZL10， =180.9kg2 2G：下辊重量:3Gkg263 4027.8151764.384123cndMmGkgfmm300.658.0.91764.389.81210）卷板时板料不打滑的条件： 14nTnpMkgfmm663143.290.3819.10nTM64.8210kgfmm57p因为 ，所以满足。14nTn11）驱动功率：kgfmm612345.7910nnnMMqncdVNPfD（ ）kw6520.15.79103.20.86757.95448（ ）2. 成形 70%时1）板料成型 70%的基本参数 mm 0.756.07 23.4nDmm82SR黑龙江工程学院本科生毕业设计140.7.39022.39567.81ctSinDSR0.749Tg2）板料变形 70%时的最大弯矩 M0.7400.70.71.62.5.810235(2)37sKSMWRkgfmm.90kgf7 50.70.7. .152.3610(36.82).42aPSRTgkgf7 50.70.7. 90.891().35 2cMSin3）板料从 0.40.7 1 nRM变 化 到 时 的 板 料 变 形 弯 矩41.0704.1 cnDRkgfmm61240.85.9 .136.829.54）消耗于摩擦的扭矩 2nM 2acnac cdDMfPPd5 5 5180240.837621.890.62370.6128930kgfmm2.45）板料送进时的摩擦阻力矩 TM22cTacaadDMfP黑龙江工程学院本科生毕业设计15kgfmm5 56180240.8(27361.89)0.62731.2306）拉力在轴承中所引起的摩擦损失 nMkgfmm66312.01.42310.240cnTdMmD 51.387）机器送进板料时的总力矩 pkgfmm560.18290.81pcP8）冲压机空载时的扭矩 kgfmm34.nM9）板料不打滑的条件kgfmm636142.019.810.42nT6.031因 ，所以满足。P10）驱动功率 1234nnnMMkgfmm66(.60.8.10.98)105.92qncdVNPfD（ ）kw6520.15.1903.10.86757.48（ ）3.成形 90%时1） 板料成型 90%的基本参数mm 0.956.07 2.89nDmm.2.8145R0.9. 0.722ctSinS0.953Tg2）板料变形为 90%时的最大弯矩 M0.9黑龙江工程学院本科生毕业设计16kgfmm400.91.91.62.5.8102352 7sKSMWR7.9610kgf750.90.9. . .9 .(24).aMPSTgkgf750.90.9. .1.6501.490(8).22cRSin3）板料从 0.70.9 1 nM变 化 到 时 的 板 料 变 形 弯 矩10.7.9074cn DMR1240(.5.6)28.536.kgfmm1.704）消耗于摩擦的扭矩 2nM2 acnac cdDMfPmPd55 5180240.8531.4920.623.619033kgfmm62.5）板料送进时的摩擦阻力矩 TM22caTacDdfPm45180240.8531.90.6233kgfmm61.96）拉力在轴承中所引起的摩擦损失 3nMkgfmm1 63 1301.76.509.24nTcncMdD5.61黑龙江工程学院本科生毕业设计177）机器送进板料时的总力矩 pMkgfmm50.184902pcPD64.9108）冲压机空载时的扭矩 4nkgfmm39.9）卷制时板料不打滑的条件： 14nTnpMkgfmm663614.70.59.810.25nTnMkgfmm6.9p因 ，所以满足。14nTP10）驱动功率 1234nnnMMkgfmm5(7.6.506.98)1064.97102qncdVNPfD（ ）kw6520.14.9710.480.6757.548（ ）4成形 100%时1）板料成型 100%的基本参数mm mm1.056.7D1.0259.3R1.0.2.6ctSinDS1.0587Tg2）板料变形为 100%时的最大弯矩 M1。0kgfmmsWRSKM20.10.1 4.62(.).102355937.9103）板料从 .9. 1 n变 化 到 时 的 板 料 变 形 弯 矩黑龙江工程学院本科生毕业设计18419.0.0.19.01 cn DRMkgfmm71240(.65.)25.387.558.971kgf51.01.0. .29 .(.04).6aPSRTgkgf741.01.0. .1.51.2802(93).2cMSin4）消耗于摩擦的扭矩 n2 2acnac cdDfPmPd55 5180240.8971.80.6297.6128033kgfmm62.55）板料送进时的摩擦阻力矩 TM22caTacDdfPm55180240.8971.80.69723kgfmm61.26）拉力在轴承中所引起的摩擦损失 3nMkgfm1 5 43 1308.972168.52914nTcncMmdDm7）机器送进板料时的总力矩 pkgfmm560.18204.310cP黑龙江工程学院本科生毕业设计198）空载时的扭矩 kgfmm349.810nM9）板料不打滑的条件 14nTnpMkgfmm5366148.9720.81.720.3410nTkgfmm65.3pM因为 ，所以满足。14nTP10）驱动功率 1234nnnMkgfmm56(8.97.5890.8)14.02qncdVNPfD（ ）kw6520.14.8510.30.86757.948（ ）综合上述的计算结果总汇与表 4.1表 4.1 计算结果总汇成形量计算结果40% 70% 90% 100%简体直径（mm ） 1266.518 723.724 562.899 506.607简体曲率半径 R(mm) 639.259 367.862 287.45 259.304初始变形弯矩M1(kgfmm) 1.692107村料受到的最大变形弯矩 M(kgfmm) 1.815107 1.905107 1.965107 1.995107上辊受力 Pa(kgf) 2.325105 2.376105 2.503105 2.972105下辊受力 Pc(kgf) 1.197105 1.289105 1.419105 1.281105村料变形弯矩Mn1(kgfmm) 3.292106 1.869106 1.766106 8.972105摩擦阻力扭矩 Mn2 2.321106 2.428106 2.615106 2.725106黑龙江工程学院本科生毕业设计20材料送进时摩擦阻力扭矩 MT1.381106 1.423106 1.509106 1.727106空载力矩 Mn4 9.88103拉力引起摩擦扭矩Mn3 1.519105 1.308105 1.064105 8.529104Mn1+MT+ Mn4 4.682106 4.033106 3.285106 2.634106总力矩 Mp 5.171106 5.568106 4.964106 5.534106驱动力矩 Mn 5.769106 5.119106 4.497106 4.485106驱动功率 Nqc(kw) 7.954 7.408 7.151 7.0195主电机的选择：由表 4.1 可知，成形量为 40%时所需的驱动功率最大，考虑工作机的安全系数，电动机的功率选 11kw。因 YZ 系列电机具有较大的过载能力和较高的机械强度，特别适用于短时或断续周期运行、频繁起动和制动、正反转且转速不高、有时过负荷及有显著的振动与冲出的设备。其工作特性明显优于 Y 系列电机，故选 YZ160L6 型电机，其参数如下：kw； r/min； ； kw。1N953r%40aF10G升降电动机选择 YD 系列变极多速三相异步电动机，能够简化变速系统和节能。故选择 YD90S6/4，其参数如下：N=0.65kw； r=1000r/min； G=15kg。4.2 上辊的设计计算校核4.2.1 上辊结构设计及受力图由上部分计算可知辊筒在成形 100%时受力最大：kgf kgf52.9710cP51.280aP故按 计算，其受力图 4.1：max黑龙江工程学院本科生毕业设计21图 4.1 辊筒受力图4.2.2 刚度校核挠度 1： 32348LbEIPLf确定公式各参数：mm4 （I a 为轴截面的惯性矩）44830.976106aDIkgf kgf/m mm mm 52.971aP2.E2b2470L得： 3384aLbfIL5323682.971004()()0.813. 74af因为 ，所以上辊刚度满足要求。af4.2.3 上辊强度校核危险截面为、，因、 相同，且 ，所以只需校核、处：M黑龙江工程学院本科生毕业设计22： kgfmm7235.4910aIPMkgf/mm2max3.IDWW 为抗弯截面系数。 mm33 602.5102kgf/mm2 049max.7sIn： kgfmm26351.08aPLMkgf/mm2 max0.41Wmax49.3571.sn故安全，强度合乎条件。4.2.4 疲劳强度安全强度校核1： Mpa=108kgf/mm2 kgf/mm250Cr108b93skgf/mm21.()105.ab在截面、处 ，所以只需校核、处：M处：r=0 30Dddr由 1得 2SS因上辊转矩 T=0，故： 1mK应力集中系数 1 表面质量系数 1.6S.251.8尺寸影响系数 弯曲平均应力00mMPa6ax.412.9525MW黑龙江工程学院本科生毕业设计2315021.59.6.8mS SK处： .6kgf mm72350941aPMMPa6mx.3.2W150.479.1.86mS SK故：疲劳强度满足条件。4.2.5 上辊在卸料时的校核根据上辊的受力情况，只需考虑弯曲强度即可，卸料时其受力如下图 4.2： 板重： kg 2261 7.8105.nnDSSGb上辊重： kg922 307.81()4v.3总重： kg 16图 4.2 上辊卸料受力图由受力图 4.2 可知：MPa 5maxax34.0271.08MWmax1825.604.73sn故：卸料时弯曲强度满足。4.3 下辊设计计算及校核4.3.1 下辊结构及受力图黑龙江工程学院本科生毕业设计24下辊受力如图 4.3图 4.3 下辊受力图受力： kgf 主电机 kw54121.806.1cRPF1P齿轮啮合效率： 联轴器效率： 轴承效率：97.198.0298.03总传动效率： m/min r/min85.23V67524n转矩： Nm kgfmm41.50.179PTn6.1kgfmm47126.02530IRMFkgfmm7141.217R4.3.2 下辊刚度校核：挠度 5： 23384cPLbfEILI 为轴截面的惯性矩： mm444801.6906DIkgf mm kgf/m mm51.280cP20b42. 27Lmm mm 334.85cLfEIL0.51.3cfcf故：安全。黑龙江工程学院本科生毕业设计254.3.3 下辊弯曲强度校核：由受力图知弯曲强度危险截面在、处 5：处： kgfmm kgfmmM75.2190621.0Tkgfmm （ ）7()5.caa 1kgfmm kgfmm7mxax33.8.4620cd049安全系数： max91sn处： 71.30M7.210Tkgfmm2.6cakgfmm 7max3.1.084cW安全系数 故安全，故弯曲强度满足。493.7611.08n4.3.4 下辊疲劳强度校核初选、截面：、同类；、同类；、处： ；、处：0T0t显然 ， 故仅校核、即可。SS疲劳强度校核公式 1 kgfmm 2S15.2截面： kgfmm Nm0dr1D75.90M6.10T应力集中系数 1 表面质量系数.6KS218尺寸影响系数 弯曲平均应力 MPa8max3.46MW150.21.5.6384mS应力集中系数 1 表面质量系数 尺寸影响系数.73K0.50.黑龙江工程学院本科生毕业设计26弯曲平均应力和应力副 0.4132mTW10.4815.22570.108.mSK22.41.455SS所以：截面处满足疲劳强度要求。截面： kgfmm kgfmm0dr1D7.610M 61.20T应力集中系数 1 表面质量系数.6KS258尺寸影响系数 弯曲平均应力 MPa8max3.MW1062.6138mS应力集中系数 1 表面质量系数 尺寸影响系数.73K0.50.5弯曲平均应力和应力副 .4132mTW10.48150.257.18.mSK 223.613.645SS 故满足疲劳强度要求。截面：kgfmm Nm64.3210M61.20Tmm3357cWd， .130r4.8610Dd应力集中系数 1 表面质量系数2KS.250.58黑龙江工程学院本科生毕业设计27尺寸影响系数 弯曲平均应力0.80mMPa 65ax4.321.477MW1021.878mSK应力集中系数 1 表面质量系数 尺寸影响系数.730.50.5弯曲平均应力和应力副 2.61mTW10.48150.5.69.7343.18.mSK222.691.175.SS故:安全下辊满足疲劳强度要求。kgf kgfmm4126.0RF6.0Tkgfmm kgfmm73IM75219M刚度条件满足。 满足弯曲强度要求。 kgfmm.4n .4.4 本章小结由于冲压机不是一次成型的，而且每次成型所需的功率都不一样，所以我把它分为四次成型，结果 40%时所需功率最大，最后确定电动机的功率为 11kw。对冲压机选择的参数进行校核，结果上下辊的强度都合格。黑龙江工程学院本科生毕业设计28第 5 章 冲压机的设计计算51 传动方案的分析和拟定本设计的冲压机卷板时所需的大功率是由一个主电机通过冲压机传递给个下辊来获得的，为了避免两下辊发生干涉，故冲压机采用对称式结构。又因冲压机转速较高，而冲压机输也轴转速较低，故总传动比较大。考虑到经济性，故采用结构简单、展开式的冲压机。传动方案如图 5.1：黑龙江工程学院本科生毕业设计29图 5.1 冲压机结构图52 冲压机传动装置总的传动比和各级传动比的分配5.2.1 总的传动比n0=7.074r/min ni=953r/min 095314.797.in总5.2.2 传动比的分配 Iii总考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，取： (1.Ii5)ii故： =6.2 =4.8 i iI3479.26.8i总53 传动装置各轴的参数计算5.3.1 各轴转速r/min 953nr/min1.76.2ir/min 53.04.8nir/min27i 5.3.2 各轴功率各轴输入效率： 1=0.97 联轴器效率： 2=0.99 轴承： 3=0.98轴： P =P0P01=110.9910.89lw轴： P =P P12=10.890.980.9710.352kw黑龙江工程学院本科生毕业设计30轴： P =P P23=10.3520.980.979.841kw轴： P =P P34=9.8410.980.979.355kw5.3.3 各轴转矩电动机轴： Nm001950.2395pTn轴： Nm.8. 轴： Nm10.35295064.170pTn 轴： Nm9.8. 轴： Nm.35950126.8704pTn 将上述结果汇总于表 5.1 以备查用。54 齿轮传动设计因合金结构钢比碳素调质钢具有较好塑性和韧性，即有较好的综合机械性能，再综合冲压机的工作特性：低速、大功率、交变负荷，所以选择较为适合的合金结构钢40Cr。对于大型冲压机，为了提高箱体的强度，选用箱体材料为铸铁或铸钢。5.4.1 第一级传动设计1.齿轮参数选择1）选用圆柱直齿传动。2）材料热处理：因此级传递功率校大，磨损严重，考虑磨损对齿轮强度的削弱，表 5.1 冲压机参数表轴名 功率(kw) 转矩 T(Nm ) 转速 n(r/min) 传动比 i 效率 电动机轴 11 110.231 953 0.991轴 10.89 109.129 953 0.976.2轴 10.352 6432.170 153.7104.80.97