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1 前言
1.1課題研究的目的及意義
1.1.1 手動(dòng)壓力機(jī)的研究目的
1.應(yīng)用大學(xué)所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，進(jìn)行刀桿手動(dòng)壓力機(jī)的常規(guī)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程是對(duì)大學(xué)所學(xué)理論知識(shí)的應(yīng)用，并在設(shè)計(jì)中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，從而在具體的實(shí)踐中鞏固、拓展理論知識(shí)。
2.在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要求了解相關(guān)機(jī)械產(chǎn)品的知識(shí)，尤其是國(guó)內(nèi)外這種機(jī)械產(chǎn)品的發(fā)展?fàn)顩r、發(fā)展前景等。這就要求我們有較好的語(yǔ)言功底，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，還可能涉及專業(yè)英語(yǔ)知識(shí)等，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等工具，搜索國(guó)外大學(xué)、研究所等一些最新的前緣論文。這一過(guò)程無(wú)形中提高了我收集、整理信息的能力。
3.在壓力機(jī)的設(shè)計(jì)中，要查閱很多相關(guān)書籍，圖表等，這是整個(gè)機(jī)械行業(yè)的一大特點(diǎn)。機(jī)械專業(yè)有著五、六百年的輝煌發(fā)展歷史，許多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)成為國(guó)標(biāo)，這給機(jī)械設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的便利。我們?cè)趶氖略O(shè)計(jì)過(guò)程中，提高了查閱資料、應(yīng)用工具書的能力。
4.壓力機(jī)的設(shè)計(jì)還要求繪制一些裝配圖和零件圖，這就要用到一些畫圖軟件。通過(guò)畫圖，提高了我們的動(dòng)手能力，為以后工作打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
1.1.2 手動(dòng)壓力機(jī)的研究意義
手動(dòng)壓力機(jī)作為一種常用的機(jī)械動(dòng)力增壓裝置，它能克服大噸位液壓機(jī)體積大、重量大，不便攜帶的缺點(diǎn)，手動(dòng)壓力機(jī)是機(jī)械壓力機(jī)中具有代表性的一類加工設(shè)備，該類設(shè)備結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，能提高生產(chǎn)效率，且具有操作方便、動(dòng)作靈活，經(jīng)久耐用等特點(diǎn)。它的用戶幾乎包羅了國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門，量大面寬?，F(xiàn)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)蓬勃發(fā)展，壓力機(jī)的使用從大型工廠到私人手工作坊，幾乎在涉及到零件冷壓工藝的地方都可以見到。因此設(shè)計(jì)滿足符合生產(chǎn)實(shí)踐要求的，能保證加工精度與要求的壓力機(jī)很有必要。
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
機(jī)械在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，在我國(guó)，機(jī)械制造是我國(guó)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)。自新中國(guó)成立以來(lái)，尤其是改革開放30年來(lái)，我國(guó)的機(jī)械行業(yè)飛速發(fā)展，各種機(jī)械產(chǎn)品相繼問(wèn)世。在設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，首先要滿足一定的要求，其次機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)也要按照一定的方法。機(jī)械產(chǎn)品的基本要求取決于其所處的地位、作用及工作條件，主要考慮以下幾個(gè)方面的要求：功能要求、壽命要求、工藝性要求、價(jià)格要求、可靠性要求以及維護(hù)要求和標(biāo)準(zhǔn)化要求。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的一些大型機(jī)械壓力機(jī)及其生產(chǎn)線已跨出國(guó)門，走向世界。冷壓設(shè)備質(zhì)量的好壞，它直接影響到設(shè)備的安全和合理使用，也關(guān)系到生產(chǎn)中產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率及成本，以及模具壽命等一系列重要問(wèn)題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，壓力機(jī)的精度也有了相當(dāng)大的提高。
手動(dòng)壓力機(jī)作為一種常用的機(jī)械動(dòng)力增壓裝置，廣泛應(yīng)用與各種產(chǎn)品的包裝、維修，提供更精確，更方便的服務(wù)，是工廠必備的工具之一。許多的零件已經(jīng)形成標(biāo)準(zhǔn)件，這為零件和產(chǎn)品的生產(chǎn)專業(yè)化帶了便利。各個(gè)企業(yè)按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)安排生產(chǎn)，便于組織管理。產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化也推動(dòng)了機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展。小型手動(dòng)壓力機(jī)也呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化趨勢(shì)。這種不僅表現(xiàn)在手動(dòng)壓機(jī)本身各個(gè)零件的標(biāo)準(zhǔn)化，還體現(xiàn)在它所能施力的各種產(chǎn)品。這就使其維修和零部件的更新有統(tǒng)一的參考標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，設(shè)計(jì)手動(dòng)壓機(jī)的工程師也根據(jù)產(chǎn)品的要求與相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，兼顧手動(dòng)壓機(jī)的工作壓力，底座尺寸、壓機(jī)高度、最大工作行程設(shè)計(jì)符合生產(chǎn)實(shí)踐要求的手動(dòng)壓力機(jī)。
1.3 本課題研究?jī)?nèi)容
本文的探討內(nèi)容是有關(guān)小型壓力機(jī)的設(shè)計(jì)，包括其傳動(dòng)裝置和執(zhí)行部分。其中包括齒輪設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)、齒條工藝的編制和各標(biāo)準(zhǔn)件的選用等，是對(duì)大學(xué)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用。此研究的目的是用一種合理的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出一種能保證加工精度，同時(shí)成本較低的手動(dòng)壓力機(jī)。
2 總體方案的確定
根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，刀桿式手動(dòng)壓力機(jī)的設(shè)計(jì)需要完成以下內(nèi)容：最大工作壓力為1000kg，最大工作行程為121.5mm，齒條下降速度可由手動(dòng)控制等方面的要求。此種類型的壓力機(jī)采用齒輪——齒條進(jìn)行傳動(dòng)，其動(dòng)力為人手動(dòng)提供。人施加于手柄上的力通過(guò)軸及齒輪傳遞到齒條上，使與齒輪嚙合的齒條上下運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)放置在工作臺(tái)上的工件的壓制。另外，傳動(dòng)軸并不是與箱體直接接觸，而是通過(guò)加裝軸承，從而減小了傳動(dòng)軸與箱體的摩擦，使得機(jī)器工作更加的平穩(wěn)。下圖為壓力機(jī)的一個(gè)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2-1 手動(dòng)壓力機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
1—工作臺(tái)2—箱體3—軸承蓋4—齒條 5—壓蓋
3 齒輪的設(shè)計(jì)
齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中的最重要的傳動(dòng)之一,應(yīng)用廣泛。其有傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)比較平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，齒輪機(jī)構(gòu)也有制造和安裝的精度要求較高，成本較高，不適應(yīng)于兩軸距離較遠(yuǎn)時(shí)的傳動(dòng)等不足。
齒輪傳動(dòng)可分開式、半開式、及閉式。一些齒輪沒(méi)有防塵罩或機(jī)殼，齒輪完全暴露在外面是開式齒輪傳動(dòng)，這種齒輪傳動(dòng)輪齒易磨損，只適用于低速傳動(dòng)。半開式齒輪傳動(dòng)有簡(jiǎn)單的防護(hù)罩，但不能嚴(yán)密地做到防止外界雜物侵入。閉式齒輪傳動(dòng)裝在經(jīng)過(guò)精確加工而且封閉嚴(yán)密的箱體內(nèi)，與開式和半開式齒輪相比，潤(rùn)滑和防護(hù)條件最好，多用于重要的場(chǎng)合。在本論文中，根據(jù)齒輪傳動(dòng)的現(xiàn)場(chǎng)條件，符合半開式齒輪傳動(dòng)的要求。
3.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料和齒數(shù)
壓力機(jī)是齒輪與齒條嚙合的機(jī)構(gòu)，通過(guò)杠桿使壓力增大，可以沖一些小型零件模型，齒輪是直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。該機(jī)械為一般工作機(jī)械，速度不高，選擇7級(jí)精度。材料的選擇與軸有關(guān)，因?yàn)檩S的直徑和齒輪分度圓直徑相差不大，所以齒輪和軸聯(lián)成一體，做成齒輪軸。齒輪的尺寸較小，相對(duì)承受較大的載荷，對(duì)材料的要求較高，所以選用40Cr。齒數(shù)Z初選為20。
1、結(jié)構(gòu)示意圖一，由齒輪、齒條確定傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪進(jìn)行傳動(dòng)。
2、由參考文獻(xiàn)【2】表10-8各類機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍，選取齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)。
手動(dòng)壓力機(jī)屬于一般工作機(jī)器，速度及精度要求都不是很高，故選用7級(jí)精度，由參考文獻(xiàn)【2】表10-1常用齒輪材料及其力學(xué)特性，選取傳動(dòng)件的材料。選擇齒輪的材料均為40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為50-55HRC。
3.2 齒輪的設(shè)計(jì)
根據(jù)參考文獻(xiàn)【2】第十章，有關(guān)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)，齒輪的設(shè)計(jì)可按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)和齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)。根據(jù)以上兩種方法，確定齒輪的最小分度圓半徑和最小模數(shù)。
3.2.1 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
公式為
1）假設(shè)齒輪的分度圓直徑為d, 則齒輪的扭矩為：
2）齒輪工作壽命為三年，一天工作八小時(shí)，兩班制，齒輪齒數(shù)為20。則許用應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為：
根據(jù)參考文獻(xiàn)【2】圖10—21的接觸疲勞壽命系數(shù)為：
3)按齒面硬度查的小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限為750MPa,安全系數(shù)S=1
所以，接觸疲勞許用應(yīng)力為
4)查參考文獻(xiàn)【2】表10—7，齒寬系數(shù)取
5)查參考文獻(xiàn)【2】表10—6，材料的彈性影響系數(shù)為
6）齒輪與齒條嚙合的傳動(dòng)比
7）計(jì)算齒輪分度圓直徑
mm
8）計(jì)算齒寬余齒高之比
齒寬
齒高
所以
9）計(jì)算載荷系數(shù)
因?yàn)閴毫C(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)較慢，并且設(shè)計(jì)時(shí)采用的數(shù)據(jù)是壓力最大時(shí)情況，查參考文獻(xiàn)【2】表10-2，所以使用系數(shù)。
對(duì)于直齒輪，
齒輪的轉(zhuǎn)速較低，精度為七級(jí)，查參考文獻(xiàn)【2】圖10-8動(dòng)載系數(shù)
由參考文獻(xiàn)【2】表10-4用插值法得七級(jí)精度、相對(duì)支承對(duì)稱布置時(shí)
由， 查參考文獻(xiàn)【2】圖10-13的;故載荷系數(shù)
=1.364
10） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得分度圓直徑，
3.2.2 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
公式為：
1）參考文獻(xiàn)【2】10-20c取齒輪彎曲強(qiáng)度疲勞極限
2）參考文獻(xiàn)【2】圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)
3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
安全系數(shù)S=1.4，得
4）查參考文獻(xiàn)【2】，表10-5齒形系數(shù)
5）計(jì)算
6）設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)比上述計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算的的模數(shù)m=2.32就近圓整為m=2.5,按接觸強(qiáng)度算的的分度圓直徑為d=50mm,算出齒輪齒數(shù)
3.3 齒輪的幾何尺寸計(jì)算
1）計(jì)算齒數(shù)：
由公式：
代入數(shù)據(jù)d=50及m=2.5，計(jì)算得：
===20
2）壓力角
壓力角取國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 1356--1988）：
α=20°
3）齒頂高h(yuǎn)a：
由公式：
ha=ha*m
代入數(shù)據(jù)m=2.5，ha*（=1）為齒頂高系數(shù)，計(jì)算得：
ha=ha*m=1×2.5=2.5
4）齒根高h(yuǎn)f：
由公式：
hf=(ha*+c*)m
代入數(shù)據(jù)m=2.5，c*為頂隙系數(shù)（=0.25），計(jì)算得：
hf=(ha*+c*)m=(1+0.25)×2.5=3.125mm
5）齒全高h(yuǎn)：
由公式：
h=ha+hf=(2ha*+c*)m
代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：
h=ha+hf=(2ha*+c*)m=5.625mm
6）齒頂圓直徑da：
由公式：
da=d+2ha=(z+2ha*)m
代入數(shù)據(jù)z=12，計(jì)算得：
da=d+2ha=(z+2ha*)m=(20+2×1)×2.5=54mm
7）齒根圓直徑df：
由公式：
df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m
代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：
df=(z-2ha*-2c*)m=(20-2×1-2×0.25)*2.5=43.75mm
8）齒厚s：
由公式：
s=πm/2
代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：
s=πm/2=3.14×2.5/2=3.925mm
9）齒槽寬e：
由公式：
e=πm/2
代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：
e=πm/2=3.14×4/2=3.925mm
10）計(jì)算齒輪寬度b：
由公式：
b=d
代入數(shù)據(jù)，=0.9及d=50mm計(jì)算得：
b=0.9×50=45mm
表3-1 齒輪主要尺寸計(jì)算結(jié)果
各部分名稱
代號(hào)
公式及結(jié)果
模數(shù)
m
2.5mm
齒數(shù)
Z
20
分度圓直徑
d
齒頂高
齒根高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
齒距
p
4 軸的設(shè)計(jì)
一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞。因此軸的主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。
此處選擇的軸屬于轉(zhuǎn)軸。但是，在工作中該軸主要承受的是扭矩，彎矩相當(dāng)?shù)男?。在多?shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。這時(shí)需對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂或塑性變形。
軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。剛軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常用的是45鋼。
合金鋼比碳鋼具有更高的力學(xué)性能和更好的淬火性能。因此，在傳遞大動(dòng)力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼。
考慮到該齒輪軸上的齒是在軸上加工出來(lái)的，同時(shí)根據(jù)參考文獻(xiàn)【1】表15-1軸的常用材料及其主要力學(xué)性能，選取該齒輪軸的材料。選取此齒輪軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。
4.1 初步確定軸的最小直徑大小
扭矩，由公式：
，
可得
查參考文獻(xiàn)【2】表15-3，40Cr的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為35至55MPa之間,代入，求的
方案采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，齒輪的的分度圓直徑為，軸上鉆有一個(gè)直徑為20mm的孔，所以取最小直徑大小38mm，并在最小直徑處裝有軸承。查軸承相關(guān)圖表，參考文獻(xiàn)【5】表格15-3，得：軸承的寬度為B=15mm,外徑大小為D=68mm.
4.2 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、擬定軸上零件的裝配方案
擬定軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，它決定著軸的基本形式。選用的裝配方案是：右端軸承、墊圈、軸承端蓋依次從軸的右端向左端安裝；左端從右到左依次安裝軸承、墊片、墊圈及軸承蓋。這樣就對(duì)各軸段的粗細(xì)順序做了初步安排。
2、根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑與長(zhǎng)度
1）選擇所要使用的軸承為深溝球軸承。
因軸承主要承受徑向載荷，初步選擇深溝球軸承。深溝球軸承可用于雙支點(diǎn)各單向固定的支承。此種軸承在安裝時(shí)，通過(guò)調(diào)整端蓋面與外殼之間的墊片厚度，使軸承外圈與端蓋間存在很小的軸向間隙，以適當(dāng)補(bǔ)償軸受熱所引起的變化。為了使軸的直徑與軸承孔徑相適應(yīng)，需要選取軸承型號(hào)：
參照工作要求，查參考文獻(xiàn)【5】表15-3（GB276-89）得:
d=40mm
由軸承產(chǎn)品目錄中，初步選取特輕（1）系列，深溝球軸承6008，其尺寸為：dDB=40mm68mm15mm
2）為了滿足左端與右端的滾動(dòng)軸承的定位，可采用軸肩進(jìn)行軸向定位。定位軸肩高度h一般取為h=（0.07-0.1）d，d為與零件相配處軸的直徑。
查得6008型軸承定位軸肩的高度為：
h=3mm
則軸間處的直徑大小為46mm，大于齒輪的齒根圓半徑（43.75mm）。所以，兩邊軸承的內(nèi)圈定位不使用軸肩，可以使用套筒定位。
同時(shí)，查閱參考文獻(xiàn)【5】表4-1，軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離為3mm，齒輪端面至箱體內(nèi)壁的距離為10mm,所以，這一端軸的長(zhǎng)度為兩者之和為13mm。
同理，軸的軸承關(guān)于齒輪對(duì)稱布置，另一端的長(zhǎng)度和直徑一樣。在安裝手柄一側(cè)的軸承右端面，有一軸肩。這一設(shè)計(jì)減小了軸的重量和軸的加工精度，其直徑是38mm。
3）因齒輪寬b=d=0.9×50=45mm，則軸上加工齒輪的部位應(yīng)與齒輪寬度一致。故取 L=45mm
4）在軸的安裝手柄的一側(cè)，考慮安裝端蓋的寬度，L=22mm，和端蓋距離手柄中心的長(zhǎng)度，23mm。設(shè)計(jì)這一軸的的長(zhǎng)度為45mm。
5）在手柄的右側(cè)，還安有一螺釘，其作用是調(diào)整手柄的松緊。在軸上其長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為10mm。
3、軸上零件的軸向定位
滾動(dòng)軸承與軸的軸向定位，是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為k6。
根據(jù)以上數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)軸的各部分尺寸如下：
圖4-1 齒輪軸的各部分尺寸
4.3 軸的校核
在完成軸的初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后進(jìn)行校核計(jì)算，計(jì)算準(zhǔn)則是滿足軸的強(qiáng)度或剛度要求，必要時(shí)還要校核軸的振動(dòng)穩(wěn)定性。這里主要考慮軸的強(qiáng)度校核。
在進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核時(shí)，應(yīng)該根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力分析情況，采取相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。對(duì)于僅僅（或主要）承受扭矩的軸（傳動(dòng)軸），應(yīng)按扭矩強(qiáng)度條件計(jì)算；對(duì)于既承受彎矩又承受扭矩的軸（心軸），應(yīng)按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算；對(duì)于既承受彎矩又承受扭矩的軸（轉(zhuǎn)軸），應(yīng)按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算；需要時(shí)還應(yīng)按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確校核。此外，對(duì)于瞬時(shí)過(guò)載很大或應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱較為嚴(yán)重的軸，還應(yīng)按峰尖載荷校核其靜強(qiáng)度，以免產(chǎn)生過(guò)量的塑性變形。
根據(jù)第二章的齒輪設(shè)計(jì)和第三章的軸的設(shè)計(jì)，可以做出軸的受力圖（圖4-2），軸的扭矩為:
是手作用在軸上的力，L為軸的實(shí)際有效長(zhǎng)度。L=500mm。代入數(shù)據(jù)，求的T=245Nm。根據(jù)軸的受力圖和力矩平衡的知識(shí)，求的在軸的支撐處的分別為531Kg和419Kg。
做軸的受力圖：
圖4-2 齒輪軸的受力圖
根據(jù)軸的受力圖，做出軸的扭矩和彎矩圖，并合成如下：
圖4-3 齒輪軸的彎矩和扭矩圖
4.3.1 按軸的扭矩強(qiáng)度條件計(jì)算
按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核
在上文，已經(jīng)用扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件初步估算了軸的最小直徑，這里由于軸上開有一孔，使軸的抗扭強(qiáng)度有所減小，所以還要進(jìn)行一次軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核，其條件為：
式中,——扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，MPa;
T——軸所受的扭矩，Nm；
——軸的抗扭截面系數(shù)，
在軸的最右端，直徑最小，并開有一直徑為20mm的孔徑。其視圖如下:
抗扭截面系數(shù)：
圖4-4 齒輪軸的最小端截面圖
代入數(shù)據(jù)算的：
代入上面數(shù)據(jù)：扭轉(zhuǎn)應(yīng)力
而40cr的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為35~55Mpa，符合要求。
4.3.2 按彎扭合成強(qiáng)度條件校核
在最大彎矩處，彎矩為：
扭矩為：
根據(jù)第三強(qiáng)度理論,軸的彎扭組合應(yīng)力為：
由于壓力機(jī)的轉(zhuǎn)速很慢，所以把扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力假定為靜應(yīng)力，取
代入得：
其中40cr的許用靜應(yīng)力為，所以強(qiáng)度有富余，可以滿足強(qiáng)度要求。
5 軸承的選用和布置
軸承分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承，它們的作用都是支承旋轉(zhuǎn)軸及承受軸上載荷。滾動(dòng)軸承因其具有摩擦阻力小，結(jié)構(gòu)緊湊，旋轉(zhuǎn)精度高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。滾動(dòng)軸承種類很多，其結(jié)構(gòu)大致相同，一般由外圈、內(nèi)圈（上圈、下圈）、滾動(dòng)體和保持架等組成。按照滾動(dòng)軸承的承受載荷方向的不同，滾動(dòng)軸承可分為：徑向接觸軸承、軸向接觸軸承、角接觸軸承。徑向接觸軸承主要承受徑向載荷，軸向接觸軸承主要承受軸向載荷，角接觸軸承同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。
5.1 軸承的選用與校核
分析該機(jī)構(gòu)的受力，軸上主要承受徑向力，軸向力基本忽略不計(jì)。選擇深溝球軸承，其內(nèi)徑為ｄ＝40ｍｍ，簡(jiǎn)化畫法如下：
圖5-1 軸承的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算公式為：
Ｆｒ和Ｆａ分別為徑向載荷和軸向載荷。軸向載荷約等于０.徑向載荷為
對(duì)于球軸承
查參考文獻(xiàn)【5】表15-3，有Ｘ＝１，Ｙ＝０.齒輪的轉(zhuǎn)速較低，?。玻颍恚椋睿?
軸承的動(dòng)載荷，查表的：
Ｆｐ?。?代入一下公式：
算的Ｌｈ＝１６８９７．１（ｈ）。查參考文獻(xiàn)【2】表13-3，推薦的一般此種工作條件的軸承工作機(jī)械壽命為12000~20000h.，Ｌｈ在其范圍之內(nèi)。所以，軸承的壽命能滿足要求，很適合工作需要。
5.2 滾動(dòng)軸承的配置
一般來(lái)說(shuō)，一根軸需要有兩個(gè)支點(diǎn)，每個(gè)支點(diǎn)可由一個(gè)或一個(gè)以上的軸承組合。合理的配置是要考慮軸在機(jī)器中有正確的位置、防止軸向竄動(dòng)以及軸受熱膨脹后不致將軸承卡死等因素。
深溝球軸承也可用于雙支點(diǎn)各單向固定的支承。其軸的支承跨距較小，故較常采用雙支點(diǎn)各單向固定的支撐。
這種軸承在安裝時(shí)，通過(guò)調(diào)整端蓋面與外殼之間的墊片厚度，使軸承外圈與端蓋間存在很小的軸向間隙，以適當(dāng)補(bǔ)償軸受熱所引起的變化。
此外，對(duì)于固定間隙軸承（深溝球軸承），可在軸承蓋與箱體軸承座端面之間或在軸承蓋與軸承外圓之間設(shè)置調(diào)整墊片，以此在裝配時(shí)通過(guò)調(diào)整來(lái)控制軸向間隙大小。
5.3 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑
潤(rùn)滑對(duì)于滾動(dòng)軸承具有重要的意義，軸承中的潤(rùn)滑劑不僅可以降低摩擦阻力，還可以起著散熱、減小接觸應(yīng)力、吸收振動(dòng)、防止銹蝕等作用。
選用的潤(rùn)滑方式與軸承的速度有關(guān)，手動(dòng)壓力機(jī)屬于低速設(shè)備，滾動(dòng)軸承的dn(d為軸承的內(nèi)徑，n為軸承的轉(zhuǎn)速）值較小，適用于用脂潤(rùn)滑。
潤(rùn)滑脂形成的潤(rùn)滑強(qiáng)度高，能承受較大的載荷，不易流失，容易密封，一次加脂可以維持相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。對(duì)于那些不便經(jīng)常添加潤(rùn)滑劑的地方，這種潤(rùn)滑方式十分適宜。且這種潤(rùn)滑方式只適用于較低的dn值。所以說(shuō)，此滾動(dòng)軸承采用潤(rùn)滑脂進(jìn)行潤(rùn)滑是比較合適的。
滾動(dòng)軸承的裝脂量一般以軸承內(nèi)部空間容積的1/3—2/3為宜。
5.4 滾動(dòng)軸承的密封裝置
在壓力機(jī)的傳動(dòng)軸的外伸段，應(yīng)在軸承蓋的軸孔內(nèi)設(shè)置密封件。
軸承的密封裝置是為了阻止灰塵、水、酸氣和其他雜物進(jìn)入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇ФO(shè)置的。密封裝置可分為接觸式和非接觸式兩大類。
由于已經(jīng)選定了軸承的潤(rùn)滑方式為脂潤(rùn)滑，所以選定該軸承的密封裝置為氈圈油封。
在軸承上開出梯形槽，將毛氈按標(biāo)準(zhǔn)制成環(huán)形或帶形，放置在梯形槽中以與軸密切接觸；或者在軸承上開缺口放置氈圈油封，然后用另外一個(gè)零件壓在氈圈油封上，以調(diào)整毛氈與軸的密合程度，從而提高密封效果。
采用氈圈油封主要用于脂潤(rùn)滑的場(chǎng)合，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但摩擦較大，只用于滑動(dòng)速度小于4—5m/s的地方。當(dāng)與氈圈油封相接觸的軸表面經(jīng)過(guò)拋光且毛氈質(zhì)量高時(shí)，可用到滑動(dòng)速度達(dá)7—8m/s的地方。
基于氈圈密封和機(jī)器運(yùn)行速度較低等特點(diǎn)，采用此種密封方式是比較合適的。
6 壓力機(jī)箱體及附件的設(shè)計(jì)
6.1 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
箱體起著支承軸系、保證傳動(dòng)件和軸系正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要作用。箱體按其結(jié)構(gòu)形狀不同分為剖分式和整體式；按照制作方式的不同有鑄造箱體和焊接箱體。
本次課題所設(shè)計(jì)的箱體為整體式，制造方法為鑄造箱體。為了保證箱體的剛度，要設(shè)有加強(qiáng)肋。箱體底座要有一定的寬度和厚度，以保證安裝的穩(wěn)定性和剛度。整體式箱體重量輕，零件少、機(jī)體的加工量也少。
壓力機(jī)的箱體一般多用HT150、HT200制造。本次設(shè)計(jì)采用HT200材料。鑄鐵具有良好的鑄造性能和切削加工性能，成本低。
在已確定箱體結(jié)構(gòu)形式整體式和箱體毛坯制造方法（鑄造箱體）的基礎(chǔ)上，可進(jìn)行箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
（1）箱體的壁厚
箱體要有合理的壁厚,軸承座、箱體底座等處承受的載荷較大，其壁厚應(yīng)該更厚些。其數(shù)值可查閱參考文獻(xiàn)【5】表4-1確定。
箱座壁厚δ，查參考文獻(xiàn)【5】表11—8，鑄鋼的最小壁厚在10與12mm之間。選擇δ=10mm 符合要求。
（2）地腳螺釘直徑df
查參考文獻(xiàn)【5】表3-1，由公式：
df=0.036a+10
A取90mm。代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：
df=13.24mm
取df=16mm
（3）地腳螺釘數(shù)目n
查參考文獻(xiàn)【5】表3-1，確定n=2。
（4）壓蓋、箱體聯(lián)結(jié)螺栓直徑d1
查參考文獻(xiàn)【5】表3-1，由公式：
d1=（0.6--0.8）df
且有，螺栓間距L≤150—200
代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：
d1=9.6mm，取標(biāo)準(zhǔn)為10mm。
6.2 軸承蓋的設(shè)計(jì)
1）軸承蓋的結(jié)構(gòu)
軸承蓋的作用是固定軸承、承受軸向載荷、密封軸承座孔、調(diào)整軸系位置和軸承間隙等。其類型有凸緣式和嵌入式兩種。
本課題中所選用的軸承蓋為凸緣式。凸緣式軸承蓋用螺釘固定在箱體上，調(diào)整軸系位置或軸系間隙時(shí)不需要開箱蓋，密封性也較好。
2）軸承蓋參數(shù)的確定
（1）軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目d3、n
查參考文獻(xiàn)【5】表9-9，確定：螺釘直徑為6mm，螺釘數(shù)為n=4。
（2)軸承蓋（軸承座端面）外徑D2
查參考文獻(xiàn)【5】凸緣式軸承蓋，由公式：
D2=D0+2.5d3，D0=D+2.5d3
d3為螺釘直徑，D為軸承外徑。根據(jù)已知數(shù)據(jù)，代入公式，計(jì)算得：
D0=83mm,D2=98mm
6.3 手柄的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核
1、材料的選用
手柄是壓力機(jī)上傳力構(gòu)件，查參考文獻(xiàn)【1】表12-6，可選用合金結(jié)構(gòu)鋼制造，牌號(hào)：40Ｃｒ。此種材料廣泛應(yīng)用于齒輪、軸、曲軸、連桿螺栓等。
2、長(zhǎng)度的確定
初定壓力機(jī)手柄的長(zhǎng)度為620mm，考慮到手的實(shí)際作用點(diǎn)及機(jī)器本身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，取實(shí)際在壓力機(jī)手柄上產(chǎn)生的力臂約為500mm。
3、彎曲應(yīng)力的校核
手柄的材料：40Ｃｒ，調(diào)質(zhì)，許用靜應(yīng)力為400MPA。
手柄的受彎長(zhǎng)度為550mm，最大彎矩為：
最大彎矩出的應(yīng)力：
40Cr的許用彎矩為400Mpa。所以，手柄的材料滿足受力強(qiáng)度要求。
7 齒條和其工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)
7.1齒條參數(shù)的確定
1）、模數(shù)m與齒輪相同，即模數(shù)：
m=2.5
2）、壓力角處處相等，且等于齒形角，壓力角取國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 1356--1988）即： α=20°
3）、齒頂高h(yuǎn)a：
由公式：
ha=ha*m
代入數(shù)據(jù)m=4，ha*為齒頂高系數(shù)（=1），計(jì)算得：
ha=ha*m=1×2.5=2.5
4）、齒根高h(yuǎn)f：
由公式：
hf=(ha*+c*)m
代入數(shù)據(jù)m=4，c*為頂隙系數(shù)（=0.25），計(jì)算得：
hf=(ha*+c*)m=(1+0.25)×2.5=3.125mm
5）、齒厚s：
由公式：
s=πm/2
代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：
s=πm/2=3.14×2.5/2=3.925mm
6）、齒槽寬e：
由公式：
e=πm/2
代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：
e=πm/2=3.14×4/2=3.925mm
7）、齒條長(zhǎng)度：
根據(jù)任務(wù)書上的數(shù)據(jù)：壓力機(jī)的整體高度297mm，和最大工作行程121.5mm， 定齒條的長(zhǎng)度為300mm。
8）、齒條寬度：
已經(jīng)求出齒輪的寬度b=45mm，考慮到齒輪與齒條之間的嚙合關(guān)系，兩者之間的寬度之差為5至10mm，取整40mm作為齒條的寬度.
9）齒條長(zhǎng)度的確定
根據(jù)任務(wù)書要求，確定齒條的長(zhǎng)度為300mm,齒條的有齒嚙合部分長(zhǎng)度為
L=260mm.
表7-1 齒條各部分尺寸的計(jì)算結(jié)果
各部分名稱
代號(hào)
公式及計(jì)算結(jié)果
模數(shù)
m
2.5
齒頂高
齒根高
齒全高
h
壓力角
20
齒距
p
齒厚
s
S=1.5708m=3.925mm
齒槽
e
e=1.5708m=3.925mm
徑向間隙
c
C=0.25m=0.625mm
7.2 齒條工藝設(shè)計(jì)分析
制定工藝路線是一個(gè)反復(fù)斟酌、修改的過(guò)程，主要是根據(jù)被加工零件表面的幾何特征，應(yīng)用常見的機(jī)械加工方法，如車削、銑削、刨削、鏜削、鉆削、磨削等，依據(jù)加工經(jīng)濟(jì)精度原則預(yù)訂工藝路線，然后在將相識(shí)或相同的加工方法組合起來(lái)，逆向遞推到毛胚設(shè)計(jì)為止的反復(fù)修改完善的過(guò)程。工藝路線制訂要考慮的問(wèn)題有：1.始終考慮的是經(jīng)濟(jì)性即制造成本低；一般來(lái)講要制造成本低，主要是從現(xiàn)有資源的重復(fù)利用和提高加工效率兩方面出發(fā)。齒條有狹長(zhǎng)平面組成，其相當(dāng)于分度圓無(wú)限增大的齒輪。從結(jié)構(gòu)尺寸可見其剛性不好，加工中保證平面度是主要任務(wù)，四個(gè)相互垂直的平面也應(yīng)重視。齒條固定在床身上，安裝后齒向要與底面保持垂直，否者影響齒輪與齒條的嚙合精度。
工藝分析：齒條是一種直徑無(wú)限增大的齒輪，它的外圓與根圓已變成直線。中批量生產(chǎn)齒條上齒形，一般可在插齒機(jī)上配以專用夾具插削而成，若無(wú)插齒機(jī)或少量單件生產(chǎn)可采用齒輪銑刀，其精度較插齒差。圖樣中要求齒頂面有平面度要求實(shí)際加工中需要交替定位，所以四個(gè)平面均加以磨削，而且保證相互垂直。這樣插齒時(shí)，與底面定位在夾具中加工出的齒向能保證垂直度要求。
7.2.1 確定毛坯制造方法
本零件的主要功用是傳遞動(dòng)力，其工作時(shí)需承受較大的載荷，要求有較高的強(qiáng)度和韌性，故毛坯應(yīng)選擇鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷。又由于是單件小批量生產(chǎn)、且零件形狀較簡(jiǎn)單，尺寸也不大，故應(yīng)采用自由鍛。
7.2.2 各平面加工方法的確定
齒條的左右端面粗糙度要求是12.5，可以選擇先粗車后半精車。對(duì)齒條的四個(gè)狹長(zhǎng)的側(cè)面，粗糙度要求是3.2，通過(guò)先粗銑后精銑可以達(dá)到要求。
表7-2 平面的各種加工方案及能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度及表面粗糙度
序號(hào)
加工方法
公差等級(jí)
表面粗糙度
1
粗車
IT13~IT11
12.5~50
2
粗車——半精車
IT10~IT8
3.2~6.3
3
粗車——半精車——精車
IT8~IT7
0.8~1.6
4
粗車——半精車——磨削
IT8~IT6
0.2~0.8
5
粗刨
IT13~IT11
6.3~25
6
精銑
IT13~IT11
6.3~25
7
粗刨——精刨（精銑）
IT10~IT8
1.6~6.3
8
粗銑——精銑（或精刨）
IT10~IT8
1.6~6.3
9
粗刨——精刨（或精銑）——刮研
IT7~IT6
0.1~0.8
10
粗銑——精銑（或精刨）——刮研
IT7~IT6
0.1~0.8
11
粗刨——精刨（或精銑）——寬刃精刨
IT7
0.2~0.8
12
粗銑——精銑（或精刨）——寬刃精刨
IT7
0.2~0.8
13
粗刨——精刨（或精銑）——磨削
IT7
0.2`0.8
14
粗銑——精銑（或精刨）——磨削
IT7
0.2`0.8
15
粗銑——精銑——磨削——研磨
IT5
0.006~0.1
16
粗銑——拉削
IT9~IT7
0.8~1.6
7.2.3 各平面加工余量的確定
工序間加工余量是相鄰兩工序的工序尺寸之差，有雙邊和單邊余量。工序間加工加工余量的確定原則：1.加工余量應(yīng)盡可能小，余量小可以縮短加工時(shí)間，提高加工效率，降低制造成本，延長(zhǎng)機(jī)床、刀具的使用壽命；2.加工余量應(yīng)能保證按此余量加工后能達(dá)到零件圖樣要求的尺寸、形狀、位置公差和表面粗糙度，工序公差不應(yīng)超出經(jīng)濟(jì)加工精度范圍，本工序的余量應(yīng)大于上工序留下的尺寸公差、形狀公差和表面切削層厚度；3.本工序的余量還應(yīng)考慮裝夾誤差、加工中的變形、熱處理變形和加工方法可能帶來(lái)的誤差。確定方法：1.分析計(jì)算法：在可靠的實(shí)際數(shù)據(jù)資料基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算，目前應(yīng)用較少；2..經(jīng)驗(yàn)估算法：根據(jù)工藝人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定工序余量，通常都比較偏大，一般用于單件小批量生產(chǎn)中;3.查表法：應(yīng)用廣泛的方法，查閱有關(guān)的手冊(cè)，在結(jié)合工廠的實(shí)際情況適當(dāng)修正使用。工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合時(shí)，由最后一道工序依次向前推算工序基本尺寸，直到毛胚尺寸（本工序的余量=前工序的工序尺寸—本工序的工序尺寸）。工序尺寸的公差按各工序采用的加工方法的經(jīng)濟(jì)精度確定，并按“入體原則”確定上、下偏差；毛胚和兩孔中心距按雙向?qū)ΨQ偏差標(biāo)注。工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)用工藝尺寸鏈分析計(jì)算。
查參考文獻(xiàn)【1】，端面的最大尺寸小于等于50mm的平面最大尺寸,查表的自由鍛第一次粗加工余量1.0~1.4mm,取1.0mm，半精車端面余量是1.0mm。在四個(gè)狹長(zhǎng)平面，先粗銑后精銑，可以達(dá)到粗糙度要求。參考文獻(xiàn)【1】，表7-24,表7-25，粗銑的加工余量是1.5mm，精銑的加工余量是0.7~81.0mm，取1.0mm。齒條的毛胚寬度取45mm,,一次粗銑后精銑可與達(dá)到精度要求和粗糙度要求。
7.2.4 繪制毛坯圖
根據(jù)上文確定的各平面加工余量，可以得出毛胚的尺寸。
圖7-1 毛胚的尺寸圖
7.2.5 背吃刀量的選擇
對(duì)粗加工，根據(jù)工件的加工余量來(lái)確定，除留下精加工余量外，一次進(jìn)給盡可能切除全部余量。背吃刀量可達(dá)8~810mm。當(dāng)切削加工余量過(guò)大、工藝系統(tǒng)剛度過(guò)低、機(jī)床功率不足、刀具強(qiáng)度不夠或斷續(xù)切削的沖擊振動(dòng)較大時(shí)，可分多次進(jìn)給。切削表面有硬皮的鑄、鍛件時(shí)，應(yīng)盡量使背吃刀量大于硬皮層的厚度，以保護(hù)刀具。對(duì)半精加工和粗加工，此時(shí)一般加工余量較小，可一次切除。為了保證加工精度和表面質(zhì)量，也可多次進(jìn)給，第一次進(jìn)給的背吃刀量一般為加工余量的2/3以上。半精加工（表面粗糙度為6.3~3.2）時(shí)，背吃刀量可取0.5~2mm，精加工（表面粗糙度為1.6~0.8）時(shí)，背吃刀量取為0.1~0.4mm。
所以，在車端面時(shí)粗車和半精車背吃刀量均取1.0mm，粗銑齒條的四個(gè)狹長(zhǎng)表面時(shí)背吃刀量取1.5mm，精銑是取1.0mm。
7.2.6 加工齒條的機(jī)床和刀具選擇
車端面，可以選擇普通車床，如C6140，銑床可選擇X52K，插齒要在專用的插齒機(jī)上進(jìn)行。
加工齒條可以用齒輪銑刀、滾刀、插齒刀等。方案一用銑的方法加工齒條，齒輪銑刀分為指形齒輪銑刀和盤形齒輪銑刀，其中指形齒輪銑刀主要用以加工大模數(shù)的齒輪，盤形齒輪銑刀分為盤形齒輪銑刀和盤形錐齒輪銑刀，前者用于加工直齒或斜齒圓柱齒輪和齒條；后者齒形的制造誤差比較大，因此只能用于粗加工和加工低精度的直齒錐齒輪。方案二采用的的是插齒加工，插齒法加工齒輪比較方便，插齒刀包括盤形直齒插齒刀、碗形直尺插齒刀、錐柄斜齒插齒刀。盤形插齒刀主要用于加工內(nèi)外嚙合的直齒或斜齒圓柱齒輪、人字齒輪；碗形插齒刀主要用于加工帶臺(tái)肩及階梯的內(nèi)、外嚙合的直齒齒輪；錐柄插齒刀主要用于加工內(nèi)嚙合直齒或斜齒齒輪。
插齒刀精度有AA級(jí)、A級(jí)、Ｂ級(jí)三種ＡＡ級(jí)可以加工六級(jí)精度齒輪，Ａ級(jí)可以加工七級(jí)精度齒輪、Ｂ級(jí)可以加工八級(jí)精度齒輪。插齒刀的模數(shù)范圍為0.2~12ｍｍ，其中1~8ｍｍ為中模數(shù)插齒刀，模數(shù)小于１ｍｍ的為小模數(shù)插齒刀，模數(shù)大于８ｍｍ的為大模數(shù)插齒刀。綜上所述，加工齒條的銑刀可以選用盤形齒輪銑刀，如果用插齒加工齒條，可以選用盤形直齒插齒刀，因?yàn)辇X條的精度為八，所以插齒刀精度選擇Ｂ級(jí)。
7.2.7 選擇定位基準(zhǔn)
（1）定位精基準(zhǔn)的選擇
齒條的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是如圖7-1的零件圖所示的齒條底面?？紤]定位穩(wěn)定可靠，所以選取底面作為定位精基準(zhǔn)。加工時(shí)還要設(shè)定定位粗基準(zhǔn)：第一個(gè)面銑平后，工件轉(zhuǎn)90。已加工面靠在固定鉗口一側(cè)，重新裝夾工件，再銑第二面，這樣依次將四平面銑完，可保證平面之間的垂直度要求。
（2）定位粗基準(zhǔn)選擇
主要考慮裝夾方便、可靠，在加工四個(gè)表面的時(shí)候，選取已經(jīng)加工好的表面靠在固定鉗口的一側(cè)作為定位粗基準(zhǔn)。
7.2.8 擬定零件加工工藝路線
齒條工藝方案有如下兩種：
1.單件小批量生產(chǎn)(銑齒)
工序00 下料
工序05 調(diào)度
工序10 粗銑后精銑下端面
工序15 粗銑后精銑后端面
工序20 粗銑后精銑上端面
工序25 粗銑后精銑前端面
工序30 車端面
工序35 車端面
工序40 檢驗(yàn)
工序45 銑齒
工序50 熱處理：高頻感應(yīng)加熱淬火
工序55 鉗
工序60 檢驗(yàn)
工序65 入庫(kù)
a) 小批量生產(chǎn)（插齒）
工序00 下料
工序05 調(diào)度
工序10 車端面
工序15 車端面
工序20 銑
工序25 銑
工序30 銑
工序35 銑
工序40 檢驗(yàn)
工序45 插齒
工序50 熱處理：高頻感應(yīng)加熱淬火
工序55 修毛刺
工序60 檢驗(yàn)
工序65 入庫(kù)
注：齒條有齒的端面設(shè)為上表面，其對(duì)面為下表面，正對(duì)面為前端面，依此其背面為后端面。
兩種方案的比較：第一種方案是采用銑齒的加工方法，齒形要逐個(gè)加工，這種加工方法加工適合小批量生產(chǎn)，加工效率低下；第二種方案用插齒的加工方法，加工的效率較高，并且加工精度較第一種方案得到提高。所以根據(jù)生產(chǎn)單位的具體情況選擇加工方案。
8成本校核
8.1成本校核概念和意義
成本是企業(yè)為生產(chǎn)產(chǎn)品、提供勞務(wù)而發(fā)生的各種經(jīng)濟(jì)資源的耗費(fèi)。生產(chǎn)經(jīng)意過(guò)程同時(shí)也是資產(chǎn)的耗費(fèi)過(guò)程。例如，為生產(chǎn)產(chǎn)品需要耗費(fèi)材料、磨損固定資產(chǎn)、用現(xiàn)金向職工支付工資等職工薪酬。材料、固定資產(chǎn)和現(xiàn)金都是企業(yè)的固定資產(chǎn)。這些資產(chǎn)的耗費(fèi)，在企業(yè)內(nèi)部表現(xiàn)為一種資產(chǎn)轉(zhuǎn)變成另一種資產(chǎn)，是資產(chǎn)內(nèi)部的相互轉(zhuǎn)變，不會(huì)導(dǎo)致企業(yè)所有者權(quán)益的減少，不是經(jīng)濟(jì)利益流出企業(yè)，因此不是企業(yè)的費(fèi)用。成本核算是成本管理工作的重要組成部分，它是將企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中發(fā)生的各種耗費(fèi)按照一定的對(duì)象進(jìn)行分配和歸集，以計(jì)算總成本和單位成本。成本核算過(guò)程，是對(duì)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中各種耗費(fèi)如實(shí)反映的過(guò)程，也是為更好地實(shí)施成本管理進(jìn)行成本信息反饋的過(guò)程，因此，成本核算對(duì)企業(yè)成本計(jì)劃的實(shí)施、成本水平的控制和目標(biāo)成本的實(shí)現(xiàn)起著至關(guān)重要的作用。：①完整地歸集與核算成本計(jì)算對(duì)象所發(fā)生的各種耗費(fèi)。②正確計(jì)算生產(chǎn)資料轉(zhuǎn)移價(jià)值和應(yīng)計(jì)入本期成本的費(fèi)用額。③科學(xué)地確定成本計(jì)算的對(duì)象、項(xiàng)目、期間以及成本計(jì)算方法和費(fèi)用分配方法，保證各種產(chǎn)品成本的準(zhǔn)確、及時(shí)。成本核算的實(shí)質(zhì)是一種數(shù)據(jù)信息處理加工的轉(zhuǎn)換過(guò)程，即將日常已發(fā)生的各種資金的耗費(fèi)，按一定方法和程序，按照已經(jīng)確定的成本核算對(duì)象或使用范圍進(jìn)行費(fèi)用的匯集和分配的過(guò)程。正確、及時(shí)地進(jìn)行成本核算，對(duì)于企業(yè)開展增產(chǎn)節(jié)約和實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗、多積累具有重要意義。
8.2 產(chǎn)品生產(chǎn)成本項(xiàng)目
根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)和管理要求，企業(yè)一般設(shè)立以下3個(gè)成本項(xiàng)目：
1.直接材料成本
直接材料是指企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品和提供勞務(wù)過(guò)程中所耗費(fèi)的直接用于產(chǎn)品生產(chǎn)并購(gòu)成產(chǎn)品實(shí)體店原料、主要材料、外購(gòu)半成品成品以及有助于產(chǎn)品形成的輔助材料等。
2.直接人工成本
直接人工是指企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品和提供勞務(wù)過(guò)程中，直接參加產(chǎn)品生產(chǎn)的工人工資以及其他各種形式的職工薪酬。
3.制造費(fèi)用
制造費(fèi)用是指企業(yè)為生產(chǎn)產(chǎn)品和提供勞務(wù)而發(fā)生的各項(xiàng)間接費(fèi)用，包括生產(chǎn)車間管理人員的工資等職工薪酬、折舊費(fèi)、機(jī)物料消耗、勞動(dòng)保護(hù)費(fèi)等費(fèi)用。
8.3生產(chǎn)成本的核算
壓力機(jī)中，箱體是鑄造而成，其占整個(gè)機(jī)身的大部分重量，對(duì)價(jià)格的影響最大，這里把它單獨(dú)核算。所以，可以把成本核算歸為兩部分：1.箱體鑄造過(guò)程的成本（包括原材料）；2. 產(chǎn)品生產(chǎn)成本項(xiàng)目，包括軸的加工，齒條的加工以及箱體的鑄造完成后的加工。
8.3.1鑄件的成本核算
定價(jià)時(shí)往往只能根據(jù)每公斤的平均價(jià)格乘以相應(yīng)的浮動(dòng)系數(shù)來(lái)確定。浮動(dòng)系數(shù)的確定通常是參照典型鑄件進(jìn)行對(duì)比，鑄件成本可分為直接成本和期間成本。直接制造成本又可分為直接材料、直接人工、燃料和動(dòng)力等。為將制造過(guò)程消耗的燃料和動(dòng)力、輔助材料等計(jì)為過(guò)程成本，以區(qū)別于會(huì)計(jì)中的制造成本概念。把折舊、房屋租金、財(cái)務(wù)費(fèi)用等并入企業(yè)管理費(fèi)（即成本會(huì)計(jì)通常的制造成本核算）作為期間成本。這樣直接材料和過(guò)程成本構(gòu)成了鑄件的直接成本，這個(gè)成本也是鑄件的變動(dòng)成本。直接材料費(fèi)取決于合金的種類和配料成本，是社會(huì)上比較透明的成本項(xiàng)目。因此，把鑄件的成本更詳細(xì)的分成三部分：直接制造成本、過(guò)程成本、期間成本。
直接制造成本計(jì)算：HT200鑄件的價(jià)格是4300元/噸，鑄件的質(zhì)量估算為26.5至28.3Kg之間，取它的質(zhì)量為27Kg，一臺(tái)壓力機(jī)鑄件的材料費(fèi)用為116.1元。
過(guò)程成本的核算：嚴(yán)格來(lái)講，不同鑄件在每個(gè)工序的制造成本是不完全相同的，但有的環(huán)節(jié)差異很小可以按照平均水平核算，我們所要關(guān)注的是那些對(duì)鑄件成本影響比較大的因素。導(dǎo)致鑄件過(guò)程成本差異的主要因素是工藝出品率。工藝出品率也叫收得率，是實(shí)際得到的鑄件重量占澆注重量的百分比，對(duì)具體鑄件來(lái)說(shuō)工藝出品率可能在30%至60%的范圍內(nèi)變化，一般多在40-50%之間。每公斤鑄件的成本與工藝出品率成反比，工藝出品率越低單位重量的鑄件成本就越高，而且工藝出品率越低影響的程度越顯著。澆注每公斤鋼水的成本為6元，當(dāng)工藝出品率為45%時(shí)，每公斤鑄件的成本為13.33元；工藝出品率為30%時(shí)鑄件成本為20元/公斤，比平均水平高6.7元，使過(guò)程成本上升37.6%。這里取平均水平，當(dāng)工藝出品率為45%時(shí)，每公斤鑄件的成本為13.33元，則過(guò)程成本為359.91元。
期間成本的核算：這部分費(fèi)用歸在制造成本里，即8.3.4節(jié)。
8.3.2直接材料成本的核算
壓力機(jī)要用到的材料有45號(hào)鋼、HT200鑄件、40Cr以及一些標(biāo)準(zhǔn)件，經(jīng)咨詢得各種材料及標(biāo)準(zhǔn)件的價(jià)格如下：45號(hào)鋼：5800元/噸；HT200：4300元/噸；Q235 4350元/噸；40Cr：6500元/噸；軸承（6008）：10.8元/個(gè) ；軸套：2元/個(gè)；墊片：1元/個(gè)；螺釘：1元/個(gè)；套筒：2元/個(gè)。
軸的材料：40Cr，直徑是60mm，長(zhǎng)度175mm, 質(zhì)量是0.50Kg，價(jià)格是3.25元
手柄的材料：40Cr，直徑24mm，長(zhǎng)度630mm.質(zhì)量是2.22Kg ，價(jià)格是14.43元
齒條材料：45鋼，尺寸45X45X304mm,質(zhì)量是2.22Kg ，價(jià)格是12.88元
壓蓋材料：Q235，質(zhì)量為1.99Kg ，價(jià)格是8.66元
螺釘總數(shù)：14個(gè) ，價(jià)格總額:14元
圓柱銷：一個(gè)，價(jià)格1元
軸承：兩個(gè)，價(jià)格總額：21.6元
軸套：二個(gè)，價(jià)格總額：4元
套筒：一個(gè)，價(jià)格:2元
總計(jì)：99.5元。
注：各鋼鐵密度（)：灰鑄鐵 HT100～HT350 6.6--7.4 ，普通碳素鋼 Q235 7.85 ，40Cr 7.8，45鋼 7.85。
8.3.3直接人工成本的核算
經(jīng)咨詢得機(jī)械行業(yè)工人的工資在大約在2000—2500元左右，本文中取2300元，該車間有30位工人，壓力機(jī)月產(chǎn)量為1000臺(tái)，則應(yīng)向每臺(tái)壓力機(jī)攤派69元；經(jīng)咨詢相關(guān)行業(yè)人士知工人的福利（五險(xiǎn)一金等)250-300元左右，本文取270元，則應(yīng)向每臺(tái)壓力機(jī)攤派8.1元.所以直接人工成本費(fèi)為77.1元/臺(tái)。
8.3.4制造成本的核算
經(jīng)咨詢的機(jī)械行業(yè)管理人的工資在大約在2500—3000元左右，本文中取2700元，壓力機(jī)月產(chǎn)量為1000臺(tái)，設(shè)該廠有10位管理人員，所以每臺(tái)攤派27元；攤派折舊費(fèi)按每臺(tái)20元攤派；機(jī)物料費(fèi)按每臺(tái)10元攤派；勞動(dòng)保護(hù)費(fèi)按每臺(tái)5元攤派；水電費(fèi)按每臺(tái)10元攤派。所以直接人工成本為72元/臺(tái)。
8.3.5壓力機(jī)成本價(jià)格總額
壓力機(jī)的總的成本價(jià)格為以上各個(gè)價(jià)格之和。
其中鑄件過(guò)程成本：359.91元，
直接材料成本的核算：99.5元，
直接人工成本的核算：77.1元，
制造成本的核算：72元
以上各價(jià)格相加的608.51元。
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