金屬片折彎成型機構(gòu)設計含7張CAD圖
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金屬片折彎成型機構(gòu)設計中期答辯答辯者：XXX指導老師：XXX學號：XXX專業(yè)：XXX目錄CONTENTS整體流程04后期安排05研究背景01結(jié)構(gòu)設計03方案選擇022研究背景3研究背景4 折彎機是一種使用最廣泛的彎曲設備，與金屬板料相關(guān)的企業(yè)大都需要使用折彎機，在機械行業(yè)中占有重要地位。折彎機是用最簡單的通用模具，對金屬板料進行各種角度直線彎曲的機械設備。它操作簡單，通用性好，模具成本低,更換方便，使用廣泛。隨著控制系統(tǒng)的發(fā)展，近些年市場上出現(xiàn)了數(shù)控化程度極高的折彎機，這種機器雖然有諸多優(yōu)點，但價格昂貴，有些公司難以承受。外，對于一些小型公司,大型的自動化折彎機并不一定適合,它們更需要性價比高、更經(jīng)濟使用的產(chǎn)品。本次設計中旨在設計一個不用標準壓力機生產(chǎn)的小型金屬片折彎機，其優(yōu)點是方便高效。方案選擇5方案選擇整體方案：1.利用沖床和模具加工。2.設計一個專用折彎機加工零件。分析：由于設計要求完成的工件折彎僅需1.5t的折彎力，遠小于一般沖床的沖裁力和一般壓力機的公稱壓力，會產(chǎn)生浪費。而設計折彎機折彎該工件可以高效節(jié)能的完成。結(jié)構(gòu)設計78動力機構(gòu) 壓力機構(gòu)可用對心曲柄滑塊機構(gòu)完成。設計開始我用偏心輪作為曲柄，用普通桿件作為連桿連接滑塊。經(jīng)老師提醒，我校核了桿上的力發(fā)現(xiàn)強度不夠。后選擇曲軸和一個球心副連接桿件。9折彎機構(gòu)折彎機構(gòu)由凸模凹模和導向用的各種定位擋板及壓力結(jié)構(gòu)構(gòu)成。10剪斷機構(gòu)由于要求工件一次成型，在沖壓過程中完成對金屬板料的裁剪。具體是在折彎過程中先沖裁斷，再折彎。其中在凸模凹模和后擋板上鑲鑲塊在給定壓力到一定數(shù)值后裁斷。11送料機構(gòu)本部分設計還未完成，思路是板料由兩個帶輪壓緊并傳送至折彎機構(gòu)。其中下輪為主動輪，上輪為從動輪。再帶輪上安上可彈性形變的橡膠帶，增大摩擦力和壓緊板料的力。并在左側(cè)設計方便進料的喇叭進料口。12減速機構(gòu)折彎機減速功能通過倆個帶輪和v帶組成。大帶輪與曲軸連接，小帶輪連接電機實現(xiàn)減速。整體流程1314整體流程折彎機折彎的基本流程是電機通過不同的帶輪的傳動比給與曲軸和送料輪不同的速度，保證一次折彎沖程中送料機構(gòu)送81.5mm(折彎工件展開長度加廢料長度)的板料。折彎過程中先裁斷板料再折彎成型。成型后進料機構(gòu)繼續(xù)給料將工件推入收集處完成一次成型并有上料下料的設計要求。后期安排1516后期安排1.完成機架的設計2.完成各部分的連接設計3.完成未設計部分4.校核曲軸5.完成論文的撰寫,,金屬片折彎成型機構(gòu)設計,,,,,答辯者：XXX 指導老師：XXX 學號：XXX 專業(yè)：XXX,,目錄,CONTENTS,,2,,研究背景,,3,,,4,,近幾年來，國內(nèi)的折彎機有了長足的發(fā)展。其發(fā)展有許多技術(shù)的發(fā)展支持，其中包括液壓技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)等。數(shù)控技術(shù)在折彎機領(lǐng)域的應用也讓折彎機的發(fā)展在自動化程度和精密程度上上了一個新臺階?，F(xiàn)代折彎機有著諸多優(yōu)點，能滿足市場大批量且精密度高生產(chǎn)的要求。由于各技術(shù)水平的參差不齊當前折彎機市場競爭尤為激烈，近年來我國每年需求的中高等折彎機數(shù)量為5-6萬臺左右，總金額達60余億元。而在這個需求量中，進口折彎機比例高達85%，所以我國折彎機領(lǐng)域還有很大的發(fā)展空間，在先進折彎技術(shù)方面還有很長的路要走。 本次設計旨在設計一個不用標準壓力機生產(chǎn)的小型金屬片折彎機，其可以節(jié)能高效地完成設計要求。,,設計主要內(nèi)容,,5,,,可選方案： 1.利用沖床和模具加工。 2.設計一個專用折彎機加工零件。,分析：由于設計要求完成的工件折彎僅需1.5t的折彎 力，遠小于一般沖床的沖裁力和一般壓力機的公稱壓 力，會產(chǎn)生浪費。而設計折彎機折彎該工件可以高效 節(jié)能的完成。故選擇方案二。,本設計主要參考壓力機的原理，結(jié)合沖壓及模具知識完成對折彎機的設計。壓力機 結(jié)構(gòu)和工作原理分別如下圖所示。,本設計的整體思路是由電機通過V帶將能量傳至飛輪，再由飛輪通過離合器的作用在沖壓時釋放能量在空轉(zhuǎn)時儲存能量，將能量傳至曲柄搖桿機構(gòu)。由對心曲柄搖桿機構(gòu)將旋轉(zhuǎn)的運動轉(zhuǎn)化為往復的直線運動，再通過搖桿下方連接的滑塊與凹模在壓力下的成型作用將工件裁斷成型。最后通過送料帶輪間歇送料將工件頂出完成自動上料下料的設計任務。,1.公稱壓力定為16000N。 2.公稱壓力角取30，公稱壓力行程取5.5mm。 3.滑塊行程取21mm。 4.行程次數(shù)取300次/分。 5.工件厚度3mm,寬度15mm。 6.送料機構(gòu)每次沖壓送料81mm。,,結(jié)構(gòu)設計,,10,,,11,動力機構(gòu)由電機、小帶輪、飛輪和v帶構(gòu)成。其總體結(jié)構(gòu)如下圖所示。經(jīng)計算電 機選擇Y80M1-4三相異步電動機，V帶選擇A形帶，中心距約為300mm。,12,壓力機構(gòu)可用對心曲柄滑塊機構(gòu)完成。具體選擇為通過偏心軸完成曲柄的作用， 通過球頭螺桿、導柱及其連接件完成搖桿部分的作用。具體結(jié)構(gòu)示意圖如下所示。,13,折彎機構(gòu)參考復合模具裁斷的原理設計由滑塊、凹模和下機架的各種定位擋塊以及4個硬質(zhì)合金鑲塊構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)示意圖如下所示。由于要求工件一次成型，在沖壓過程中完成對金屬板料的裁剪。具體是在折彎過程中先沖裁斷，再折彎。其中在凸模凹模和后擋板上鑲鑲塊在給定壓力到一定數(shù)值后裁斷。沖裁的廢料由下方的廢料腔收集。,14,板料由兩個帶輪壓緊并傳送至折彎機構(gòu)。其中下輪為主動輪，上輪為從動輪。再帶 輪上安上可彈性形變的橡膠帶，增大摩擦力和壓緊板料的力。并在左側(cè)設計方便進料 的喇叭進料口。下軸通過一對錐齒輪與送料電機軸相連。,,零件的設計與選擇,,15,,,16,曲軸的尺寸結(jié)構(gòu)如下圖所示。,17,滑塊的尺寸結(jié)構(gòu)如下圖所示。,18,飛輪的尺寸結(jié)構(gòu)如下圖所示。,19,離合器在本設計中起到了重要的作用，其與飛輪相連將飛輪儲存的能量傳至偏心軸使其旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生沖壓力。而在沖壓過程中離合器又需只傳遞扭矩而不能將飛輪的高速度傳到軸上，結(jié)合這一特性本設計采用一種剛性超越離合器來完成這一目的。設計中所選的離合器的實際安裝圖和本設計中安裝圖分別如下圖所示。,,整體結(jié)構(gòu)示意圖,,20,,,21,本設計總裝圖如下圖所示。,,結(jié)論,,22,,,23,本設計設計了金屬片折彎機的整體結(jié)構(gòu)，及個別主要零件的設計計算。設計了主機架作為機體，在其上設計了由電動機、飛輪、V形帶組成的動力機構(gòu)，由偏心軸、球頭螺桿組成的壓力機構(gòu)，由導柱、滑塊、下機架組成的折彎機構(gòu)，由下機架、送料輪、小馬達組成的送料機構(gòu)等。并在設計中對部分重要零件進行了參數(shù)計算。按照一定要求完成了對金屬片進行Z形折彎的設計要求。 本設計的優(yōu)點： 1.折彎機體積小制作成本低 2.發(fā)動機功率小節(jié)能高效 3.可用于大批量生產(chǎn) 4.零件簡單易采購替換方便 還需改進： 1.將電機動力同時供給壓力機構(gòu)和送料機構(gòu)，實現(xiàn)全機一個動力源 2.折彎部分精密度提高,,,謝謝老師,,,,,
XXX
XXXXX
論文題目：
金屬片折彎成型機構(gòu)設計
學院：
年級：
專業(yè)：
姓名：
學號：
指導教師：
20XX年5月10日
摘要
本課題研究的是對金屬片進行折彎的機構(gòu)設計，主要是利用曲柄搖桿機構(gòu)進行往復的直線運動提供沖壓力，再結(jié)合沖壓知識和模具的原理對金屬片進行折彎成型。
該折彎機的特點為節(jié)能高效，相比沖床而言本設計能方便高效地將金屬片進行Z形成型。折彎機可以大批量生產(chǎn)，其產(chǎn)品適用于應用廣泛而對精度要求不高的場所。例如相框等墻上裝飾品的固定或小型家電在墻面的固定。該折彎機體積較小，節(jié)約了空間，節(jié)約了制造的成本。本設計有自動上料下料的結(jié)構(gòu)，折彎和送料過程由控制電路控制電機完成，節(jié)約了人力。
關(guān)鍵詞:金屬片Z形折彎；曲柄搖桿機構(gòu)；折彎機
Abstract
The subject of this paper is the mechanism design of metal sheet bending,,mainly using the crank rocker mechanism for reciprocating linear motion with pressure,combined with stamping knowledge and the principle of the die for metal sheet bending molding.
The bending machine is characterized by energy saving and high efficiency.Compared with the punch, this design can conveniently and efficiently form the Z shape of the metal sheet,bending machines can be mass produced.Its products are widely used in places with low requirements for accuracy, Such as picture frames and other decorations on the wall fixed or small electrical appliances on the wall fixed.The bending machine is small in size,saving space and manufacture in cost.This design has the structure of automatic feeding and unloading,the bending and feeding process is completed by the motor controlled by the control circuit to save man power.
Keywords:The sheet metal bends in a Z shape; Crank and rocker mechanism; Bending machine
II
目錄
摘要 I
Abstract II
第一章 緒論 1
1.1 研究的目的及意義 1
1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.3 折彎機未來發(fā)展方向 2
1.4 設計主要內(nèi)容 2
第二章 設計要求計算 3
2.1 工件尺寸計算 3
2.2 折彎力計算 3
2.3 折彎機公稱壓力行程要求 4
第三章 壓力機構(gòu)設計 5
3.1 曲柄搖桿機構(gòu)設計 5
3.1.1 曲柄搖桿機構(gòu)尺寸確定及運動分析 5
3.1.2 偏心軸設計 6
3.1.3 搖桿設計 7
3.2 電機選擇 8
3.3 飛輪設計 9
3.4 V帶傳動設計 10
3.5 離合器選擇 13
第四章 其它機構(gòu)設計 15
4.1 折彎結(jié)構(gòu)設計 15
4.2 送料機構(gòu)設計 16
第五章 總體結(jié)構(gòu) 19
5.1總體結(jié)構(gòu)二維三視圖 19
5.2總體結(jié)構(gòu)三維圖 21
結(jié)論 22
參考文獻 23
致謝 24
第一章 緒論
1.1 研究的目的及意義
隨著中國制造2025計劃，我國越來越注重對機械工業(yè)的發(fā)展。因為機械工業(yè)所帶來的制造方式的的發(fā)展直接影響了國家社會的發(fā)展和進步，并且機械工業(yè)為工農(nóng)業(yè)提供了有安全保障的機器設備維持其發(fā)展與進步。所以說機械工業(yè)的水平是評價一個國家綜合國力的重要指標。本研究以現(xiàn)有折彎機為設計參考，旨在設計一臺結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)能方便的金屬片折彎機構(gòu)以應對制造業(yè)的需求。
當前企業(yè)中板料折彎的大多數(shù)方式都是折彎機折彎，其是與模具相配合使用的機器。模具現(xiàn)在已在機械領(lǐng)域發(fā)展到一定規(guī)模，有一系列的標準件可供選擇，而且制造成本低廉，可以方便地購買替換。本設計同樣參考了模具的折彎原理，有著與之類似的優(yōu)勢。不過由于對折彎效率及節(jié)約人力的要求本設計在精度上不如模具，相應的由于本設計結(jié)構(gòu)簡單在制造成本上要小很多。相比于昂貴的大型自動化折彎設備，本設計有成本優(yōu)勢，為一些小規(guī)模企業(yè)提供了更具性價比的方案，豐富了市場上折彎機的選擇。
1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
近幾年來，國內(nèi)的折彎機有了長足的發(fā)展。其發(fā)展有許多技術(shù)的發(fā)展支持，其中包括液壓技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)等。數(shù)控技術(shù)在折彎機領(lǐng)域的應用也讓折彎機的發(fā)展在自動化程度和精密程度上上了一個新臺階。現(xiàn)代折彎機有著諸多優(yōu)點，能滿足市場大批量且精密度高生產(chǎn)的要求。由于各技術(shù)水平的參差不齊，當前折彎機市場競爭尤為激烈，近年來我國每年需求的中高等折彎機數(shù)量為5-6萬臺左右，總金額達60余億元。而在這個需求量中，進口折彎機比例高達85%，所以我國折彎機領(lǐng)域還有很大的發(fā)展空間，在先進折彎技術(shù)方面還有很長的路要走。
國外的折彎機早已實現(xiàn)液壓化，現(xiàn)在已普遍采用電液比例（或伺服）控制技術(shù)對兩個油缸的同步位置、速度和壓力進行精確控制。并且其發(fā)展更是迅猛異常，并越來越趨向于CNC、DNC和柔性自動化。隨著鍛壓技術(shù)的發(fā)展和滿足小批量生產(chǎn)，只要用戶需要，即能提供多功能的各種數(shù)控鍛壓機械。采用CNC前擋料裝置的CNC剪板機不但可提高剪板機的生產(chǎn)效率，還可以提高零件的精度和重復精度。
1.3 折彎機未來發(fā)展方向
隨著自動化潮流的發(fā)展方向以及數(shù)控技術(shù)在折彎機領(lǐng)域的應用程度加大。當今的生產(chǎn)模式應有相應的生產(chǎn)設備做為支持。CAD和CAPP正在數(shù)控系統(tǒng)中靈活應用于當今的數(shù)控折彎機，數(shù)控折彎機在當代金屬板材成型的加工中有不可替帶的地位和大好的發(fā)展前景。對于未來折彎機行業(yè)的新形勢，數(shù)控折彎機將會是發(fā)展的主流，會有更為高效自動化程度更高的折彎機出現(xiàn)，促進機床行業(yè)的進步。
1.4 設計主要內(nèi)容
該設計的主要內(nèi)容是將3mm厚15mm寬的Q235鋼板材折彎加工成Z形金屬片由
電機帶動飛輪提供動力，由離合器總成將轉(zhuǎn)矩傳到偏心軸，再通過偏心軸和搖桿組成的曲柄搖桿機構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橥鶑偷闹本€運動將壓力施加到板材上，最后通過凸模凹模的成型作用使板材成型。通過計算可由控制電路控制送料機構(gòu)進行間歇送料實現(xiàn)連續(xù)自動的沖壓過程。
第二章 設計要求計算
2.1 工件尺寸計算
沖壓是指在常溫下靠壓力機和模具對板材帶材管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離從而獲得所需形狀和尺寸的工件的加工方法。在對板材進行折彎時金屬片會發(fā)生彎曲變形，需要計算其型變量以便后續(xù)對進料機構(gòu)的設計。Z形片的尺寸如圖2-1。
圖2-1Z形金屬片尺寸圖
由《沖壓工藝與模具設計》
表4-2知Q235鋼的最小彎曲半徑為0.8t=2.4mm(t為金屬片厚度)，取r=2.5mm。
表4-3得V形90度應變中層位移系數(shù)x=0.28
則總展開長度
=25+15+25+1.57×(2.5+0.28×3)×2
=71.68mm
2.2 折彎力計算
彎曲工藝力指彎曲折彎過程中的各種力，通常包括彎曲力壓料力沖裁力等。彎曲力指完成工件工藝加工工序所施加的壓力。一般為選擇壓力機而計算，本設計中需計算折彎力以計算曲柄搖桿機構(gòu)需施加的公稱力。
彎曲力的大小不僅與毛坯的尺寸材料、力學性能、凹模支點間距、彎曲半徑等因素有關(guān)而且與彎曲方式有很大關(guān)系。生產(chǎn)中常用經(jīng)驗公式進行計算。
由機械設計手冊得Q235抗拉強度為375-460MPa，取Rm為400MPa。
由《沖壓工藝與模具設計》表4-6得
V形件自由彎曲力
（2-1）
=15×9×400/(3+2.5)
=9818.2N
式中b----彎曲件寬度
t----彎曲件厚度
Rm----抗拉強度
r----彎曲半徑
由于工件形狀簡單取=0.3
由公式4-6
（2-2）
=0.3×9818.2=2945.5N
綜上總壓力F≧1.2×=1.2×（2945.5+9818.2）=15.3KN
即飛輪通過離合器總成傳到偏心軸的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化后作用力應大于15.3KN。
2.3 折彎機公稱壓力行程要求
該設計壓力部分參考了小型壓力機的原理，故對一些主要參數(shù)要進行確定。曲柄壓力機的技術(shù)參數(shù)表示壓力機的工藝性能和應用范圍。其參數(shù)滑塊行程指滑塊從上死點到下死點的距離。在滑塊行程中又包括公稱壓力行程，該參數(shù)由公稱壓力角ɑ確定，指公稱壓力到達下死點前某一特定距離。查資料得公稱壓力角ɑ范圍是20°-30°，由于該設計中公稱壓力為1.5T左右屬于小型壓力機的范疇，故ɑ取30°。查資料得開式壓力機的公稱壓力行程為3-15mm。
第三章 壓力機構(gòu)設計
3.1 曲柄搖桿機構(gòu)設計
3.1.1 曲柄搖桿機構(gòu)尺寸確定及運動分析
曲柄滑塊機構(gòu)的分析圖如圖3-1所示
圖3-1曲柄滑塊機構(gòu)簡圖
由《機械設計手冊-機構(gòu)設計》中對心曲柄滑塊的尺寸及運動得
則S、V、a對于壓力角的變化趨勢如圖3-2所示
圖3-2行程、速度、加速度相對于ɑ的變化趨勢圖
滑塊行程S等于偏心軸的偏心距，則S=21mm,R=S/2=10.5mm,
設搖桿長度為L，傳入角70°
則L=R/cos70°=10.5/cos70°=30.88mm
取連桿長L=111mm
3.1.2 偏心軸設計
由于本設計中曲柄搖桿機構(gòu)所傳的力很大，一般的連桿無法達到強度要求，故設計為偏心軸結(jié)構(gòu)來完成其功能。偏心軸優(yōu)點在于不僅能傳遞自轉(zhuǎn)以傳遞扭矩，還能傳遞公轉(zhuǎn)來完成曲柄的功能。偏心軸的零件圖如圖3- 3。
圖3- 3偏心軸零件圖
軸的最小直徑確定
由于選用電機額定功率為0.55kw，假設偏心軸上的功率也為0.55kw。軸上載荷較大選用材料為40Cr。
由機械設計手冊得最小軸徑公式
（3-1）
查表12-2得40Cr的C為107-98，取C=107
得d≧11.46mm
軸上有兩個鍵槽d≧11.46×1.1=12.61mm
綜合搖桿直徑的設計取d=30mm。
軸的右側(cè)通過鍵與軸套法蘭固定連接，軸套法蘭、滾柱、六角凸輪、聯(lián)軸節(jié)、離合器外套構(gòu)成的超越離合器與飛輪連接，飛輪與偏心軸通過軸承連接，右端通過軸蓋完成連接。軸的中間部分與搖桿的固連件結(jié)合，其間安裝了銅套以減小沖壓過程曲軸搖桿間相對運動產(chǎn)生的摩擦。偏心軸與箱體連接的部分也設計了銅套減小偏心軸轉(zhuǎn)動的摩擦損耗。軸的左側(cè)通過槽口與三個摩擦片固連，另外三個摩擦片與箱體固連。最左端設計了可以扭動的端蓋，其與三組摩擦片在折彎機停止工作后起制動的作用。軸系裝配圖如圖3- 4所示。
圖3- 4偏心軸軸系示意圖
3.1.3 搖桿設計
本設計中搖桿同樣要傳達很大的壓力，所以設計了球頭螺桿來完成搖桿的功能。球面副連接具有承載大的優(yōu)點，其強度也比普通的鉸接高。該球面接觸結(jié)構(gòu)要進行精密加工。球面研磨制成，要保證幾乎沒有間隙以減小轉(zhuǎn)動的摩擦力。
上文中確定了搖桿長度為111mm，而本設計的連接件到軸心的距離為55mm，故球半徑設計為16mm。設計螺桿端面到球心的距離為48mm。其結(jié)構(gòu)如圖3-5所示。
圖3- 5球頭螺桿結(jié)構(gòu)示意圖
搖桿球面與滑塊導柱連接。其安裝方法可先將球頭螺桿與球碗安裝再將球碗焊接于滑塊導柱上。球面上方設計了球蓋完成固定，球蓋通過4個M1的螺釘連接在導柱上。為使連接穩(wěn)定可靠，球面安裝高度為球心在導柱上端面的下方8mm處，保證球高度的3/4在導柱內(nèi)。
3.2 電機選擇
普通沖壓加工工藝在確定了工件的大小形狀后應按照計算的工件所需沖壓力來選取壓力機。由于本方案參考壓力機的原理設計，故選擇電機的方法與之類似。其參數(shù)要求如表3- 1所示。
公稱壓力/kn
公稱力行程/mm
滑塊行程/mm
行程次數(shù)/min
工件厚度/mm
工件寬度/mm
載荷程度
生產(chǎn)規(guī)模
工作性質(zhì)
16
5.5
21
300
3
15
大
大
斷續(xù)周期性
表3- 1工作要求參數(shù)圖
則電機功率為
（3-2）
式中P----電機額定功率
K- ---一般取1.2-1.6
A- ---工作循環(huán)所需的總能量
t----工作周期時間
----工件變形功
----壓料功
由于行程次數(shù)300次/分屬于中等，故K取1.6
由于采用自動送料，故沖床利用系數(shù)取1
工件變形功,很小忽略不計
工作周期t=（60/300）×1=0.2s
由于采用自動送料，傳動為二級，故η取0.4
則
選用Y80M1-4三相異步電動機，其額定功率為0.55kw,額定轉(zhuǎn)速為1390r/min。
則總傳動比i=1390/300≈4.5
3.3 飛輪設計
壓力機的負載屬于沖擊載荷，在一個工作周期內(nèi)只在將工件折彎成型時承受工作負荷，而其余的行程則為空轉(zhuǎn)。 若將發(fā)動機與偏心軸直接連接會造成大量的功能浪費，而且沖壓過程載荷有沖擊會對發(fā)動機造成損害。為了減少這種損害保護壓力機，該設計在傳動系統(tǒng)中設置了飛輪結(jié)構(gòu)。其作用為儲存能量和釋放能量，即在下方滑塊接觸到工件對其折彎時飛輪釋放能量用來沖裁工件，而在沖壓結(jié)束后滑塊離開工件時，載荷逐漸減小消失，飛輪就加速旋轉(zhuǎn)以儲存能量。以此來保證先一個沖壓過程前恢復到?jīng)_壓所需的角速度完成其釋放能量和儲存能量的功能。飛輪的結(jié)構(gòu)如圖3-6飛輪零件圖。
圖3-6飛輪零件圖
以下是對飛輪慣量的計算：
在沖壓過程中能量主要由飛輪供給，若忽略此時發(fā)動機輸出的能量，由
(3-3)
(3-4)
則ω=43
有所選電機型號查表得Sf=0.02,Se=0.027
使Se=0.1K=1.2查表得ε=0.85
則
3.4 V帶傳動設計
V帶是一種橫斷面為梯形的環(huán)形傳動帶，它適用于小中心距與大傳動比的動力傳遞，廣泛應用于紡織機械、機床以及一般的動力傳動。 其優(yōu)點有：1.帶的材料可彈性形變能減小沖擊。2.帶傳動運行平穩(wěn)。3.在傳動過程中噪音較小。4.折彎機故障過載時帶會打滑，起保護作用5.設計為標準件，安裝換用簡單方便6.帶長可以人為控制可通過設計使折彎機結(jié)構(gòu)緊湊。 由于以上優(yōu)點及其傳遞扭矩的穩(wěn)定性，本設計采用V帶連接飛輪與電機。
以下為V帶傳動的計算：
根據(jù)設計功率Pd和小帶輪轉(zhuǎn)速n,由機械設計手冊圖7-9可選A型帶。
由表7-4查普通V帶帶輪最小基準直徑得A型帶，選小帶輪直徑為75mm
故大帶輪基準直徑
大帶輪基準直徑由表7-7得
其傳動比誤差故可用
由帶的速度公式
(3-5)
式中d為小帶輪基準直徑，n為電機轉(zhuǎn)速
故v=3.14×75×300/(60×1000)=1.1775m/s≦,符合要求
根據(jù)經(jīng)驗公式初步確定中心距(3-6)
0.7（75+340）≦a≦2(75+340)
即290≦a≦830
為了結(jié)構(gòu)緊湊節(jié)約空間，取中心距為290mm
由帶的基準長度公式
(3-7)
得
由普通帶基準長度表得
計算實際中心距a
(3-8)
計算小帶輪包角
(3-9)
=180°-（340-75）×57.3°/299
=129.2°≧120°
故符合要求
由公式3-10確定帶的帶數(shù)
(3-10)
式中為包角修正系數(shù)由表7-4得其為0.96
為帶長修正系數(shù)由表7-5得其為0.99
為單根帶所能傳遞的功率查表7-2得其為0.61kw
為之前設計的0.55kw
故Z=0.86
取Z=1根
計算帶的初拉力
(3-11)
式中m為普通帶每米長的質(zhì)量，查表7-1得m=0.1kg/m
帶入數(shù)值得
計算帶作用于軸上的壓力
(3-12)
式中F0為送邊拉力與拉緊邊拉力的向量和，可近似看作帶兩邊所受初拉力的合力
Z為帶的根數(shù)，ɑ為小帶輪包角
故
3.5 離合器選擇
離合器在本設計中起到了重要的作用，其與飛輪相連將飛輪儲存的能量傳至偏心軸使其旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生沖壓力。而在沖壓過程中離合器又需只傳遞扭矩而不能將飛輪的高速度傳到軸上，結(jié)合這一特性本設計采用一種剛性超越離合器來完成這一目的。
超越離合器是隨著機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展而出現(xiàn)的基礎件，它是用于原動機和工作機之間或機器內(nèi)部主動軸與從動軸之間動力傳遞與分離功能的重要部件。它是利用主、從動部分的速度變化或旋轉(zhuǎn)方向的變換具有自行離合功能的裝置。本設計利用其主、從動件間的相對速度變化來完成離合作用。
現(xiàn)在市場中超越離合器的標準件多用于汽車、摩托車的配件，其大多數(shù)傳遞的額定扭矩僅有幾千牛每米，而符合本設計扭矩的標準件其小軸的安裝要求都大于100mm,而本設計中的安裝離合器部分偏心軸徑僅有33mm,這明顯與設計沖突，故本設計參考選用JB04號小型壓力機的離合器總成。其由滾柱、六角凸輪、聯(lián)軸節(jié)、離合器外套和軸套組成，具體實際結(jié)構(gòu)如圖3-7離合器總成實際結(jié)構(gòu)圖所示。三維模型圖如
圖3-8離合器總成三維示意圖所示。
圖3-7離合器總成實際結(jié)構(gòu)圖
圖3-8離合器總成三維示意圖
在折彎機未沖壓過程中，離合器將飛輪與曲軸連接帶動曲軸以同一速度旋轉(zhuǎn)。當沖壓發(fā)生時軸上由于有載荷的阻力會發(fā)生減速，此時飛輪與偏心軸分離而與離合器間的滾子發(fā)生相對滑動，由滾子與六角凸輪間的作用力將扭矩連續(xù)的傳入偏心軸進行沖壓。
第四章 其它機構(gòu)設計
4.1 折彎結(jié)構(gòu)設計
本部分設計參考模具的設計原理完成。設計了與導柱固定連接的滑塊，其在折彎中起凸模的作用，導柱上設計有導向槽用來保證滑塊的壓力中心與凹模相同。由于本設計要求可連續(xù)工作且有自動上料機構(gòu)，所以參考復合模具的原理在滑塊的左側(cè)設計了一組槽口以安裝可沖裁板料的鑲塊，后擋板及凹模上的槽口也是同理，在沖壓力下通過兩組鑲塊完成對板料的沖裁。折彎機構(gòu)的滑塊的結(jié)構(gòu)尺寸如圖4-1所示。
圖4-1滑塊零件圖
具體的折彎過程為：沖壓開始滑塊左側(cè)的高出部分先于板料接觸，通過兩組鑲塊的剪切作用先將板料沖裁斷，沖裁掉的廢料自由下落到設計的廢料腔中，然后滑塊繼續(xù)向下移動將金屬片折彎成型，短暫保壓后滑塊向上移動與工件脫離，在脫離后送料機構(gòu)向內(nèi)送料81mm(包括工件的展開長度71mm及沖裁掉的廢料10mm)。送進的板料將成型的Z形工件頂出，工件在右側(cè)收集，完成自動上料和下料。整體折彎機構(gòu)三維示意圖如圖4-2。
圖4-2折彎機構(gòu)三維示意圖圖
由于該滑塊和凹模的外形簡單，大批量生產(chǎn)工件，由沖壓技術(shù)與模具設計書中彎曲模的常用模具推薦材料和硬度要求如表4- 1。
沖壓件與沖壓工藝情況
材料
凸模硬度/HRC
凹模硬度/HRC
1
形狀簡單，中小批生產(chǎn)
T10A
56-62
56-62
2
形狀復雜
Cr12、Cr12MoV
60-64
60-64
3
大批量
YG15、YG20
≧86
≧84
4
加熱彎曲
4Cr5MoSiV1
52-56
52-56
表4- 1模具工件推薦材料和硬度要求表
故取其材料分別為YG15和YG20，其中滑塊硬度≧86HRA,凹模硬度≧84HRA。其中凹模的壓力中心通過上機架的滑塊導柱導軌和下機架的定位擋塊約束，使其二者重合。而滑塊因與導柱固連，則由導柱導軌上的槽對其運動一次定位，在下機架的前擋板和后擋板及板上的定位塊對其進行二次定位以保證其行程的精確性。
4.2 送料機構(gòu)設計
送料機構(gòu)帶輪結(jié)構(gòu)示意圖如圖4- 3送料帶輪零件圖所示。
圖4- 3送料帶輪零件圖
其是由兩個送料帶輪將板料壓緊并傳送，其中下輪為主動輪負責動力的傳送，上輪為從動輪負責支撐與壓緊板料。兩輪均通過軸與下機架相連，軸與機架連接部分設計有銅套以減小轉(zhuǎn)動的摩擦力。兩輪的間隙距離設計為3mm,兩輪輪上設計有可彈性形變的橡膠帶，帶厚3mm。當板料送進帶輪間時輪上的帶發(fā)生彈性形變將板料壓緊并且橡膠帶在壓緊時產(chǎn)生摩擦力作為進料的動力。
其中下送料帶輪通過鍵與下軸連接，下軸通過一對斜齒輪與動力馬達連接，由于送料所需的轉(zhuǎn)矩不大，本設計選用型號為DM-06-2A-FB-12的微型減速電機作為動力馬達。該送料部分應有控制電路對進料進行控制，使之與沖壓行程過程配合，實現(xiàn)定量的間歇運動。
其具體參數(shù)如下結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖4- 4動力馬達外形參數(shù)圖所示。
圖4- 4動力馬達外形參數(shù)圖
該電機體積小，可安裝于下機架的擋板后方。選用一組錐齒輪將其與下送料帶輪連接，為料提供動力。
由上文中計算得一次的沖壓行程時間為t=0.2s，所需送料81mm，每分鐘沖壓次數(shù)為300次。而送料帶輪直徑d=60mm。
故所需速度v=s/t=0.081/0.2=0.405m/s
則送料帶轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分
錐形齒輪型號參數(shù)如表4- 2錐齒輪型號參數(shù)表所示。
表4- 2錐齒輪型號參數(shù)表
則根據(jù)轉(zhuǎn)速比、電機輸出軸徑和下送料帶輪軸徑選取錐形齒輪型號為BGSTHS，其材質(zhì)為45鋼，表面有四氧化三鐵保護膜。模數(shù)為1.5，齒數(shù)分別為20和40。滿足設計要求。
軸上安裝尺寸為8mm和10mm，通過螺釘固定。
第五章 總體結(jié)構(gòu)
5.1總體結(jié)構(gòu)二維三視圖
二維圖可以清晰地表達設計零件的外形尺寸及裝配公差要求等信息，本節(jié)中給出了金屬片折彎機的三視圖并對主要結(jié)構(gòu)在主視圖里加以剖視使結(jié)構(gòu)更清晰明了。其主視圖如圖5- 1折彎機主視圖所示，側(cè)視圖如圖5- 2折彎機側(cè)視圖所示，俯視圖如圖5- 3折彎機俯視圖所示。主視圖中在軸系部分和搖桿導柱部分進行了剖視，以便看到其分布情況及工作原理，下方部分去除了前擋板以便看到送料及折彎部分。
圖5- 1折彎機主視圖
側(cè)視圖中給出了折彎機整體的尺寸大小、v帶傳動的分布及v帶的中心距大小。
圖5- 2折彎機側(cè)視圖
圖5- 3折彎機俯視圖
5.2總體結(jié)構(gòu)三維圖
相比二維圖而言，三維圖更直觀、生動、立體感強。本節(jié)中給出了用Solidworks繪制的折彎機三維圖，圖中不同零件以不同顏色區(qū)分方便查看。具體結(jié)構(gòu)如圖5- 4總體結(jié)構(gòu)三維圖所示。
圖5- 4總體結(jié)構(gòu)三維圖
結(jié)論
本設計設計了金屬片折彎機的整體結(jié)構(gòu)，及個別主要零件的設計計算。設計了主機架作為機體，在其上設計了由電動機、飛輪、V形帶組成的動力機構(gòu)，由偏心軸、球頭螺桿組成的壓力機構(gòu)，由導柱、滑塊、下機架組成的折彎機構(gòu)，由下機架、送料輪、小馬達組成的送料機構(gòu)等。并在設計中對部分重要零件進行了參數(shù)計算。按照一定要求完成了對金屬片進行Z形折彎的設計要求。
本設計的優(yōu)點：1.折彎機體積小制作成本低
2.發(fā)動機功率小節(jié)能高效
3.可用于大批量生產(chǎn)
4.零件簡單易采購替換方便
還需改進：1.將電機動力同時供給壓力機構(gòu)和送料機構(gòu)，實現(xiàn)全機一個動力源
2.折彎部分精密度提高
參考文獻
[1] 成大先．機械設計書冊[M]．第五版．北京：化學工業(yè)出版社，2010.1
[2] 秦大同謝里揚．機構(gòu)設計[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2013.3
[3] 柯旭貴．沖壓工藝與模具設計[M]．第二版．北京：機械工業(yè)出版社，2016.12
[4] 藍榮香．零件設計技術(shù)與實踐[M]．2007版．北京：電子工業(yè)出版社，2007.2
[5] 孫桓．機械原理[M]．第八版．北京：高等教育出版社，2013.5
[6] 紀銘剛．機械設計[M]．第八版．北京：高等教育出版社，2011.11
[7] 王中發(fā)．機械設計[M]．北京理工大學出版社．1998.1
[8] 蔡春源．機械零件設計手冊[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，1994
[9] 朱龍根．機械系統(tǒng)設計[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2001
[10] 李鳳平．機械圖學[M]．沈陽：東北大學出版社，2003.9
[11] 鞏云鵬．機械設計課程設計[M]．東北大學出版社，2000.12
[12] 盧秉恒．機械制造技術(shù)基礎[M]．第三版．北京：機械工業(yè)出版社，2007.12
[13] 劉鴻文．材料力學[M]．第五版．北京：高等教育出版社
[14] 席偉光．機械設計課程設計[M]．北京：高等教育出版社
[15] 吳宗澤．機械結(jié)構(gòu)設計[M]北京：機械工業(yè)出版社，1988
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致謝
歲月匆匆，時光荏苒。四年的大學時光就要結(jié)束，在大學最后的幾個月里我努力完成了畢業(yè)設計。在這次設計中我收獲頗多，通過本次畢業(yè)設計我不但豐富了機械設計的經(jīng)驗和相關(guān)軟件設計的使用經(jīng)驗，還鍛煉了我的毅力，增加了我對機械設計的興趣。
在設計初期我可謂是舉步維艱，由于缺乏實際的設計經(jīng)驗，我遇到了很多難題和不了解的領(lǐng)域，也在設計過程中犯過許多低級錯誤。但我知道進步總是需要努力的，于是我靜下心來上知網(wǎng)、百度查閱相關(guān)資料，一次次去圖書館借書，最后將一個個問題解開。這過程就像是空中的烏云一片片散開最后看到湛藍的天空讓人心情舒暢。當我通過一個個公式算到最后驗證了我方案的可行時，我的內(nèi)心是喜悅的，這種喜悅是對之前乏味枯燥的設計計算的慰藉，給人以小小的成就感，讓我一點點了解機械設計的魅力。
在這里我首先要感謝我的指導老師畢永利老師，設計中的我們?nèi)狈?jīng)驗就像漂泊在海上的小舟往往迷失方向。在我們一次次開會中老師的指導下我逐漸明確了設計的方向和方法，每一次和老師交流老師都會對我的某些設計提出疑問，我再回答提問的過程中激發(fā)了我對問題的思考，這是一種進步的良好狀態(tài)。通過設計，我對沖壓原理、壓力機的結(jié)構(gòu)功能、模具的知識有了更深刻的認識。另外我要感謝給我解惑的同學，設計中我多次與有設計經(jīng)驗的同學交流討論，他的見解和鼓勵也對我有很大幫助。
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