毕业设计（论文）轴瓦冲裁自动送料机构及模具设计（含全套CAD图纸）

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1、由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD图纸等，联系153893706轴瓦冲裁自动送料机构及模具设计摘 要：我的毕业设计是轴瓦冲裁自动送料机构及模具设计，主要涉及到冲孔落料复合模的设计。模具的生产主要是大批量的生产，而且模具可以保证冲压产品的尺寸精度和产品质量，模具的设计与制造主要考虑到模具的设计能否满足工件的工艺性设计，能否加工出合格的零件，以及后来的维修和存放是否合理等。在本次设计的轴瓦中，不仅要考虑要使做出的零件能满足工作要求，还要保证它的使用寿命。其次设计中还要考虑到它的实际工作环境和必须完成的设计任务，以及很多关于我所设计模具的知识，包括它的使用场合、选择合适的模具及送

2、料方式等，从这里可以知道模具设计是一项很复杂的工作，所以设计要不断的改进直到符合要求。 关键词：轴瓦；模具；复合模The Design of the Bush Punching Automatic Feeding Machine with the MoldAbstract： My graduation design is the Bush punching Automatic feeding machine with the Mold. The main concern is the design of the composite modulus that contains the punch

3、ing die and the blanking die. Because of large quantities production of the mold, either the mold can guarantee the high dimensional accuracy and its quality of product; the molds design and manufacture must consider weather the mold can meet the requirements of the work piece craft. Also must consi

4、der weather the mold can process the qualified part. Of cause, it also must consider weather the molds service and store is reasonable. In the design of the bush, I not only should consider the parts can meet the job requirements, but also must ensure that its service life. Second in this design its

5、 actual work environment and must complete design task should be consider. And a lot about the knowledge of the mould what I design. Including the use of occasion, choose right mould and its feed way. Here you can know that mold design is a very complicated work. So it should continue to improve unt

6、il meets the requirementKeywords: Bush; Mould; Composite die1 前言随着现代化大工业的飞速发展，加上用模具加工成型产品具有生产效率高、产品质量稳定、互换性好、材料利用率高、操作简单、安全性好、工人劳动强度低、适用范围大、产品成本低等诸多优点，在电子、仪器、航空、汽车、摩托车、船舶制造、文化用品、医疗器械、日常生活用品及各种产品包装等生产行业中，均得到了非常广泛的应用1。很多产品中，有很多组成零件是用模具或经过模具制作出来的，其比例有的竟达到百分之八十以上。所以，模具已成为制造业不可缺少的重要组成部分。1.1 背景目前，我国在冲压工艺上

7、与许多国家存在很大的差距。冲压的机械化和自动化程度较低。美国680条冲压线中有70%为多工位压力机，日本国内250条生产线有32%为多工位压力机5，而这种代表当今国际水平的大型多工位压力机在我国的应用却为数不多。要改变当前大部分还是手工上下料的落后局面，结合具体情况，采取新工艺，提高机械化、自动化程度。争取加大投资力度，加速冲压生产线的技术改造，使尽早达到当今国际水平。同时改造国内旧设备，使其发挥新的生产能力。自动送料装置的驱动或者这些装置与压力机的联系，必须依靠一些常用机构。由于这些机构的有机配合和协调动作，使各部分按预期的规律运动，从而完成加工工艺、送料与卸料。辊式送料装置是各种送料装置中

8、使用最广泛的一种，既可以用于卷料，又可以用于条料。按辊轴安装的型式，辊式送料有立辊和卧辊之分。卧辊又有单边和双边两种。单边辊轴一般是立式的，少数也用拉式。双边卧辊是一推一拉的。双边辊式送料比立辊和单边卧辊送料通用性强，能应用于很薄的条料，保证材料全部被利用4。适当大出料辊的直径，使出料辊的线速度比进料辊大23%，就能使两对辊轴之间的条料具有一定的张力，避免条料挠曲，保证送料顺利进行，提高冲压精度。1.2 冷冲模成形特点冲压模具在冷冲工中，是将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。冲压是在室温下，把金属或非金属板料放在模具内，通过压力机和模具

9、对板料施加压力，使板料发生分离或者变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法18。冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。1.3 发展趋势制造冲压件用的传统金属材料，正逐步被各种复合材料或高分子材料替代。 在模具设计与制造中，开发并应用CAD/CAM系统，发展高、新制造技术和模具、装置等，以适应冲压产品的更新换代和各种生产批量的要求。推广应用数控冲压等设备，进行机械化与自动化的流水线冲压

10、生产。 某些传统的冲压加工方法将被液压成形、旋压成形、爆炸成形等新颖的技术所取代，产品的冲压加工趋于更合理、更经济冲模的核心部分是工作零件，即凸模和凹模。其形状和尺寸是由冲压工序的性质决定的。冲裁冲孔落料模的凸、凹模之间间隙很校，并做成锋利的刃口，以便形成强大的剪切力进行剪切，使坯件与板料分离15。在现代化的机加工过程中，消耗于送料的时间损失是组成零件单件加工时间的一部分，它属于辅助时间。要想提高生产率，减少生产中的辅助时间将是非常重要的一个环节。而要想减少辅助时间，就必须提高生产的自动化程度。自动送料机构就是为实现生产中送料工序自动化而设计的一种专用机构。自动送料机构可将冲压料或冲压件经过定

11、向机构，实现定向排列，然后顺序地送到机床或工作地点。这在自动化成批大量的生产中显然是实用的，不但可把操作人员从重复而繁重的劳动中解脱出来，而且对保证安全生产也是一种行之有效的方法。目前，国内拥有大量的冲压机床，如果能把它们改造成半自动或自动机床，将会充分发挥机床的潜在力量，这是一个具有重大意义的事情，而在机床上安装自动送料机构，这将大大提高冲压的生产效率，实现冲压的完全自动化。1.4 本文主要研究内容通过对轴瓦的结构进行工艺分析，结合已修“冲压工艺及模具设计”课程的知识，为其制订出一套冲压工艺方案，并设计其中一道工序的冲压模具及送料机构。主要技术要求：1）冲压工艺应基本合理，能完成零件加工并保

12、证其技术要求；2）模具及送料机构结构应合理，能完成本工序的冲压过程并保证本工序的技术要求。2 工艺方案的选择2.1 零件的工艺性分析本设计是关于轴瓦冲裁自动送料机构及模具设计，材料是Q215号钢，板厚是1.3如图1所示冲压工艺设计的基本要求为：1）材料利用率要高，即原始材料消耗要尽可能少； 2）考虑工厂的具体生产条件，制定出的工艺方案要技术上方便可行，经济上合理； 3）工序组合方式和工序排列顺序要符合冲压变形规律，能保证冲制合格的工件； 4）工序数量尽可能少，生产效率尽可能高； 5）制定的工艺规程，要方便工厂、车间的生产组织与管理。良好的冲压工艺能保证材料消耗少、工序次数少、模具结构简单、操作

13、方便、产品质量稳定等。从某种意义上讲，冲压工艺的质量就决定了模具的质量，因此，制定出合理的冲压工艺方案是至关重要的。由零件图可以知到，零件的形状简单，便于实现少废料排样；在各直线或曲线的连接处，都采用了圆角过渡；零件的精度和断面粗糙度等都符合冲裁工艺的要求。零件尺寸公差没有特殊要求，按IT10取，利用普通的冲裁形式可以达到图样要求。由于该零件外形简单，形状规则，适于冲裁加工。图1 零件简图Fig 1 Parts diagram2.2 模具的结构形式冷冲模的结构形式多种多样，如果按工序的组合分类，可分为单工序模、级进模、复合模等18。各种冲模的构成大体相同，主要由工作零件、定位零件、卸料与推料零

14、件、导向零件、联接与固定零件等组成。由于本制件结构简单，精度要求不高，经分析由落料、冲孔、弯曲三道工序组成。如果使用单工序模则会使制造周期增长，不利于提高生产率；经分析可知：该制件也不适合级进模。故采用在压力机一次行程内，完成落料、冲孔等数道工序的复合模。复合模具由以下特点：1）冲件精度高，不受送料误差的影响，内外形相对位置一致性好；2）冲件表面较为平整；3）适宜冲薄料；4）条料定位精度高，模具轮廓尺寸小；5）冲模面积较小。由件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，所以模具结构采用弹性卸料和定位钉定位方式。2.2.1 冲裁力的计算此处已删除 （16）经过实际计算，F应为224N。由，查

15、表得f=0.15。所以P=1500N，方向指向辊子中心。5.2.2 压紧装置辊式送料借助于辊子和坯料之间的摩擦力实现，为了防止在送料过程中辊子与坯料之间产生相对滑动，影响送料精度，应设置压紧装置对辊轴施加适当的压力，以产生必要的摩擦力。可采用的压紧装置有螺旋弹簧式、板簧式、和弹簧杠杆式，本设计采用板簧式压紧装置，原理如图14所示。图14 板簧式压紧装置原理图Fig 14 Leaf-spring type pressure device principle diagram本送料装置中的压紧装置采用两个弹簧间接压紧的形式，且弹簧所提供的压紧力可根据实际情况调节弹簧上面的螺母，从而达到调节弹簧压紧力

16、的效果。5.2.3 抬辊装置抬辊装置的作用是将上辊向上稍稍抬起，使坯料松开。送料装置在使用过程中需要两种抬辊动作：一种是开始装料时临时抬辊，使上、下辊间有一间隙，以便材料通过；第二种抬辊动作是在每次送进结束后，冲压工作前，使材料处于自由状态，以便导正。参考有关资料，常见的抬辊装置有五种：撞杆式、气动式、偏心式、斜楔式和凸轮式20。本设计实现第一种抬辊动作采用手动，在抬辊机构上加一个手柄，达到抬辊的目的；对第二种抬辊动作采用撞杆式抬辊装置实现，撞杆后利用杠杆原理使上辊抬高。原理如图15所示。图 15 抬辊装置原理图Fig 15 Lift roller principle diagram另外，为了

17、实现第一种抬辊动作，送料机构中特别加了一个手柄，使它与撞杆式抬辊装置连在一起，利用杠杆原理实现抬辊。手柄如图16：图16 手柄Fig 16 Handle 驱动机构本设计采用的驱动方式为压力机曲轴驱动，驱动机构用曲柄摇杆传动。其他常用的驱动机构有拉杆杠杆传动、斜楔传动、齿轮齿条传动、螺旋齿轮传动、链条传动及气动液压传动20。6.1 送料进距调节装置分析辊轴送料机构必须和压力机的工作协调，冲头上升的空行程时，辊轴送进；压力机工作行程时，辊轴要保持材料禁止不动。而辊轴的运动是由曲柄端头的偏心盘带动。因此传动机构偏心盘上的偏心距离e（即曲柄半径）对保证工作协调至关重要。前面已经提到过，自动送料机构与压

18、力机之间所用的曲柄摇杆机构，杆的长度均为可调，另外曲柄联接处有偏心调剂盘可调偏心距。送料机构有如下关系：S-送料进距；-辊轴直径；-辊轴的转角因此：偏心距e与辊子转角的关系如下： （17）通过以上公式可以得出偏心距e与辊子转角之间的关系，从而根据材料所需送进距离S来调节偏心距e。.2 送料精度的分析 送料装置的送料精度与传动机构的间隙、材料厚度、曲柄半径与送料进距的比值、材料的光滑程度，以及压力机速度等一系列因素有关。一次送料装置的送料精度最主要取决于送料速度，送料速度=送料进距每分钟送进次数。送料速度过大则降低送料精度，本设计是通过防止或减少送料辊与材料之间的相对滑动，以及在送料行程终点准确

19、定位的方法来提高送料精度。防止辊与材料之间的相对滑动可通过提高辊轴与材料的压力，从结构上增大辊径，提高辊轴材料与材料之间的摩擦系数等方法获得。但压力太大会压坏材料，辊径过大会导致惯性量增大，一般情况下取，为材料的屈服强度。为了在行程终点准确的定位，采取了将辊轴设计成空心轴，安装可靠完善的制动器，在模具上装设定位销，控制带料的最后位置等方法10。6.3 间歇运动机构辊式送料机构由压力机的曲轴驱动，间歇运动机构设在二者之间，起作用是将曲轴的连续转动转化为送料辊的间歇转动。本设计采用超越离合器来实现间歇运动，与下辊即主动辊连接。其它常用的间歇运动机构有棘轮机构和蜗杆凸轮机构等。离合器的选用，自动送料

20、装置中使用的定向离合器有普通定向离合器和异形滚子定向离合器。普通定向离合器的基本结构及工作原理是，当外轮向一个方向转动时，由于摩擦力的作用使滚柱楔紧，从而驱动星轮一起转动，而星轮转动带动送料装置的工作零件转动。当外轮反向转动时，带动滚柱克服弹簧力而滚到楔形空间的宽敞处，离合器处于分离状态，星轮停止不动。外轮的反复转动是由摇杆来带动的18。异形滚子定向离合器在其内、外轮之间的圆环内装有数量较多的异形滚子，而且滚子的方向是一致的。由于滚子的a-a方向尺寸大于b-b方向尺寸，因而当外轮反时钟转动时，滚子的a-a方向与内、外轮接触，此时起偶合作用，带动内轮一起转动；当外轮顺时钟转动时，则不起偶合作用，

21、内轮不动。这种离合器由于滚子多，滚子圆弧半径较大，所以与内、外轮的接触应力小，磨损小，寿命长。当传递同样的扭转时，径向尺寸比普通定向离合器小。由于体积小，运动惯性小，送进步距精度高。本设计选用滚柱式内星轮无拨爪单向超越离合器，以下简称为超越离合器。超越离合器常用于驱动辊轴送料机构的辊轴，使之产生间歇转动，以达到按一定规律自动送料的目的。一般，它允许的压力机滑块行程数小于200次/min，送料速度小于30m/min。本设计选用的压力机滑块行程数为45次/min,送料速度v=45164=6.39m/min，满足要求。6.4 齿轮的设计及校核本设计中的自动送料机构中有一对齿轮传动，起上、下辊之间传动

22、的作用。由于上、下辊之间仅仅只有一对齿轮直接传动，材料的厚度变化会引起齿隙的增大。这就会影响送进步距精度。但本设计所用的材料厚度较薄，其所引起的误差较小，故仍采用一对齿轮直接传动。因传动尺寸无严格限制，批量较小，故查常用齿轮材料及其力学特性表。小齿轮用40Cr，调质处理，硬度241HB286HB，平均取为260HB，大齿轮用45刚，调质处理，硬度229HB286HB，平均取为240HB。具体计算步骤如下：齿面接触疲劳强度计算1）初步设计转矩 由前面计算结果可知 模数m 取m=4 m= 4 mm齿数 初取齿数 分度圆直径d 中心距a a a=160mm （18）齿宽b 取b=50mm 取b=60

23、mm 转数 接触疲劳极限 由机械设计中图10-21 得 2）校核计算圆周速度v 精度等级 由机械设计中表10-8 选8级精度使用数 由机械设计中表10-2 动载系数 由机械设计中图10-8 齿间载荷分配系数 由机械设计中表10-3，先求 由此得 齿向载荷分布系数 由机械设计中表10-4 载荷系数K K= =1.75 （19） 弹性系数 由机械设计中表10-6 节圆区域系数 由机械设计中图12.16 接触最小安全系数 由机械设计中表12.14 工作时间t 一年取300个工作日，设计工作寿命为十年， 每天工作八小时。=24000h应力循环次数 由机械设计中表12.15，估计10，则指数m=8.78

24、 （20） =60 原估计应力循环次数正确 接触寿命系数 由机械设计中图12.18 许用接触应力 （21） 验算 计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。否则，尺寸调整后还应再进行验算。3）齿根弯曲疲劳强度验算重合度系数 齿间载荷分配系数 由机械设计中表12.10， 齿向载荷分布系数 b/h=50/(4 由机械设计中图12.14 载荷系数K （22）K=3.68齿形系数 由机械设计中图12.21 应力修正系数 由机械设计中图12.22 弯曲疲劳极限 由机械设计中图12.23c 弯曲最小安全系数 由机械设计中表12.14 应力循环次数 由机械设计中表12.15，估计3则指数m=49

25、.91 =60 原估计应力循环次数正确 弯曲寿命系数 由机械设计中图12.24 尺寸系数 由机械设计中图12.25 许用弯曲应力 （23） 验算 （24）= 传动无严重过载，故不作静强度校核 设计的齿轮如下图：图 17 齿轮Fig 17 Gear6.5 轴的设计及校核送料机构中一共使用了两根轴，其中两根轴是主要的轴，分别是上、下辊轴。在这两根轴中，其中下辊轴上的零件较多，结构较复杂，故需要进行严格的校核。上轴结构简单，只起固定辊轴，提供转动中心的作用，故不作校核。现对下辊轴进行校核计算，如下：轴的材料无特殊要求，故选用45钢调质，。轴的计算步骤如下：设计轴的结构如下：图18 轴Fig 18 S

26、haft计算齿轮受力轴的受力图图19 轴的受力图Fig 19 Of shaft to be转矩 由上面计算可知 圆周力 （25） 径向力 （26）计算支撑反力水平面反力 弯矩图a)水平面图20 弯矩图Fig 20 Bending moment figure垂直面反力 b)垂直面图21 垂直面Fig 21 Vertical planec)合成弯矩图图22 合成弯矩Fig 22 Synthesis bending moment许用应力许用应力值 用插入法由表15-1查得： 应力校正系数 （27） 转矩图图23 转矩图Fig23 Torque figure当量转矩 合成弯矩图图24 合成弯矩Fig

27、24 Synthesis bending moment校核轴径轴径 （28） 经校核，轴无严重过载，且各危险截面都能达到要求，故下辊轴合格。6.6 轴承的设计和校核本设计中的送料装置中一共使用两对轴承，其中上辊轴使用的轴承所承受的轴承应力比较小，故不做校核，现对下滚轴的轴承进行校核。轴承选用6008型深沟球轴承，设计和校核见表6.7 键的设计和校核本送料机构中使用了3个平键联结和1个斜键，其中斜键起连接撞柄的作用，可以不做校核。现对其他3个平键进行校核。平键1的校核：平键1传递的转距为70，轴径26mm。查表可得键的截面尺寸为：宽b=8mm，高h=7mm，选键长为22mm。键的接触长度=l-b

28、=22-8=14mm。由表7.1取许用挤压应力，由式7.1得联结所能传递的转矩 （29）故平键1的挤压强度是足够的，设计的键满足要求。平键2的校核：平键2传递的转距为33.2，轴径48mm。查表可得键的截面尺寸为：宽b=14mm，高h=9mm，选键长为45mm。键的接触长度=l-b=45-14=31mm。由表7.1取许用挤压应力，由式7.1得联结所能传递的转矩故平键2的挤压强度是足够的，设计的键满足要求。平键3的校核平键3传递的转距为36.8，轴径40mm。查表可得键的截面尺寸为：宽b=12mm，高h=8mm，选键长为45mm。键的接触长度=l-b=45-12=33mm。由表7.1取许用挤压应

29、力，由式7.1得联结所能传递的转矩故平键3的挤压强度是足够的，设计的键满足表4 轴承数据Table 4 Bearing data轴承型号d（mm）D(mm)Cr（N）（N）60084068132009420表5 轴承1的校核Table 5 Bearing 1 check计算项目计算内容计算结果轴承1的径向载荷轴承转速由以上可知，轴向载荷由以上计算可知，=0 N=0 N=0/9420=0e查表18.7e=0.16=0/8440eX、Y查表18.7X=1，Y=0冲击载荷系数查表18.8=1.2当量动载荷PP=1012.8N轴承预期使用寿命=24000h计算额定动载荷基本额定动载荷由上表可知=132

30、00N 由于，故选用6008型深沟球轴承可以满足轴承寿命的要求。表 6 轴承2的校核Table 6 Bearing 2 check计算项目计算内容计算结果轴承2的径向载荷轴承转速由以上可知，轴向载荷由以上计算可知，=0N=0N=0/9420=0e查表18.7e=0.16=0/9520eX、Y查表18.7X=1，Y=0冲击载荷系数查表18.8=1.2当量动载荷PP=1142.4N轴承预期使用寿命=24000h计算额定动载荷基本额定动载荷由上表可知=13200N由于，故选用6008型深沟球轴承可以满足轴承寿命的要求。7 润滑与密封7.1 润滑本设计中的齿轮采用脂润滑，每隔10个工作日手工加一次脂，

31、从而经常保持齿面的清洁。润滑脂采用钙基润滑脂中的2号，它具有抗水性好等优点，环境适用性强。轴承润滑采用黄油润滑，每隔8个工作日用手工机枪加一次油，保持轴承良好的工作特性7.2 密封本设计中的密封主要是轴承的密封，主要使用毡圈密封的形式密封，防止灰尘进入轴承内部，使轴承保持清洁。毡圈密封因其结构简单、价格便宜而广泛使用在轴承密封领域内，其密封效果是靠矩形毡圈安装于梯形槽所产生的径向压力来实现的8 结论本次设计的主要内容是轴瓦冲裁自动送料机构及模具设计。经过近几个月的时间，这套系统由最初的构想经过不断的修整，最终得到了实现。我所设计的冲压模具只用两道工序就可以使轴瓦成型，和传统的几道工序成型相比，

32、工作效率得到了极大的提高。而且，也节省了原材料，更加的经济，而且零件的精度也得到了提高。所设计的辊轴自动送料机构是为压力机所设计的装置，通过安装不同偏心距的偏心盘，以及送料时间的调整，可以适用于不同规格的材料，同时达到精确送料的目的。本次设计在零件的选型上十分重视系统的经济性，在满足工作时所需要的工作载荷以外，大部分考虑因素都在系统的经济性，简单性上面。经过了大量的理论上的设计计算和调试校验。表明系统性能及各项指标与理论符合的很好。总的来说，这次毕业设计是成功的。参考文献1 模具实用技术丛书委员会编.冲模设计应用实例M.机械工业出版社, 2003.2 翁其金.冲压工艺与模具设计M.机械工业出版

33、社,2004.3 胡连太，邹玉波.中小型压力机自动送料装置J.现代零部件，2005：51-53.4 冲模设计手册编写组. 冲模设计手册M.机械工业出版社,1999.5 王孝培，冲压手册M.机械工业出版社，1996.6 刘鸿文.材料力学M.高等教育出版社,2004.7 郑可锽.实用冲压模具设计手册M.宇航出版社，1992.8 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学M.高等教育出版社,2002.9 纪名刚，机械设计M.高等教育出版社，2006.10 周永泰，模具设计和加工技术的发展方向J.中国模具工业协会学报，2000，23（3）：45-50.11 张建梅，先进制造技术M.高等教育出版社，1992

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36、 Zhang, Analysis of creep ages and their sensitivities for a single wheel set moving on a tangent track, J. Southwest Jiao tong Univ. 20(2)(1996) 128-136.致 谢衷心感谢老师的精心教导,他教导令我受益终生。在本次毕业设计中,我从指导老师身上学到了很多东西。老师认真负责的工作态度,严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我受益匪浅。无论在理论上还是在实践中,都给予我很大的帮助,使我得到不少的提高.这对我以后的工作和学习都是一种巨大的帮助。同时也感谢有关老师和本组和本寝室同学的热心帮助。在此向各位老师和同学致谢。附录附录1：A0图纸2张附录2：A1图纸1张附录3：A2图纸3张附录4：A3图纸3张附录5：A4图纸4张