壓片機傳動系統(tǒng)設(shè)計及核心零件加工工藝編制

壓片機傳動系統(tǒng)設(shè)計及核心零件加工工藝編制摘要隨著科技的飛速發(fā)展，工程建設(shè)的規(guī)模越來越大，對壓片機行業(yè)的發(fā)展起到了巨大的推動作用，壓片機的性能和產(chǎn)量也越來越高。一套較好的壓片機傳動系統(tǒng)就顯得尤為重要。本設(shè)計首先對壓片過程進行了分析，再提出對上沖，下沖，進給等動作進行選擇與設(shè)計。其中壓片機傳動系統(tǒng)為研究主體，對電動機進行選型，對傳動系統(tǒng)進行機構(gòu)設(shè)計，受力分析，強度計算，并繪制圖紙。最后對下沖座，送料桿等核心零件進行工藝編制。關(guān)鍵詞：壓片機；減速器；沖頭

目錄第1章緒論 第1章緒論1.1研究背景壓片機是一種高精度的裝配設(shè)備，它采用優(yōu)質(zhì)的材料制作，具有耐磨、穩(wěn)定可靠的優(yōu)點。[3]壓片機被廣泛應(yīng)用于制藥廠、電子配件廠、陶瓷廠等行業(yè)，同時通過改造能夠?qū)崿F(xiàn)異型沖孔壓片的功能。

蚊香廠、魚藥飼料廠、消毒劑廠、等各部門在國民經(jīng)濟中大有作為，但都急需性能卓越、能耗低、質(zhì)量高、價格合理的機械產(chǎn)品作為承載。這些中小企業(yè)青睞小型壓片機，于是它們應(yīng)運而生。面對當前國內(nèi)壓片機現(xiàn)狀，壓片機的規(guī)格和數(shù)量呈現(xiàn)出極為復(fù)雜多變的趨勢。因此，在市場競爭中，企業(yè)必須持續(xù)創(chuàng)新，攻克技術(shù)瓶頸。我們必須持續(xù)創(chuàng)新，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，方能在激烈競爭中保持競爭優(yōu)勢。我國的片劑設(shè)備技術(shù)含量低，壓力不足。我國為了達成這個目標，明確了一些發(fā)展方向，其中包括高速高產(chǎn)、密閉性、模塊化、自動化、規(guī)?；?，并采用先進的檢測技術(shù)。

這些是國外壓片機技術(shù)發(fā)展的主要因素，同時也是發(fā)展該技術(shù)的主要方向。在這次的壓片機傳動系統(tǒng)的設(shè)計之初，應(yīng)當首先明確整機的定義，然后回顧并比較國內(nèi)外壓片機的發(fā)展過程，接著選擇所需機構(gòu)以滿足一系列動作過程的要求。選擇相應(yīng)的電動機減速器設(shè)計。1.2研究現(xiàn)狀1.2.1國外現(xiàn)狀美國SMI公司生產(chǎn)的單一迷你壓力機。TDP單沖壓片機和傳動原理具有相同的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計，都運用了上傳動式的原理。MINIPRESS單壓力機與其他壓力機相比，其獨特之處在于將電機和皮帶輪裝在機身同側(cè)，并且還采用了防水不銹鋼外殼。XPI型單沖壓薄膜機的外形、結(jié)構(gòu)以及操作界面是由德國Korsch公司生產(chǎn)的。

該壓片機采用TDP單壓機的上傳動進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，因此調(diào)節(jié)壓力、出片高度和充電量的調(diào)節(jié)。最先進的單臺壓力機目前是由英國Manesty公司生產(chǎn)的FlexiTab型單臺壓力機，在結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)方面有很大的創(chuàng)新，該壓片機的設(shè)計采用了機身下部分安裝動力源的方式，并且動力來源于空氣壓力或油壓，而不是傳統(tǒng)的上部或下部傳動系統(tǒng)。進給機構(gòu)由三個獨立的進給機構(gòu)構(gòu)成，它們各自采用獨立的氣缸或液壓缸作為動力來源。

通過控制壓片和出片機構(gòu)的運動順序，可以完成多層不同物料壓制片劑的生產(chǎn)。單機還采用全封閉結(jié)構(gòu)設(shè)計，滿足GMP要求。在電控方面，F(xiàn)lexiTab單臺壓力機比德國Korsch公司生產(chǎn)的XPI型單臺壓片機好，主要原因是FlexiTab采用了由西門子S7系列PLC觸摸屏開發(fā)的控制系統(tǒng)和人機界面。

所有參數(shù)均可調(diào)整。工作人員與該機器的交流更加順暢，對壓片的所有工作循環(huán)參數(shù)進行研究和測試，這樣可以全面掌控該過程，并且確保藥片的質(zhì)量和穩(wěn)定性。[9]該壓片機不僅配備了機頭表面空氣凈化裝置和真空除塵裝置，而且通過這些裝置最大限度地減少了工作間空氣中的粉塵含量，從而滿足了GMP的要求。

該單機壓片機適合于科研院所開發(fā)新型藥劑和小批量試制，相較于其他壓片機，該機器更具優(yōu)越性。采用獨立動力源的單臺壓力機成為壓片機發(fā)展的主要趨勢。 1.2.2國內(nèi)現(xiàn)狀國內(nèi)的壓片機發(fā)展起步較晚，經(jīng)過幾十年的長效發(fā)展，在不斷地改進和創(chuàng)新下取得了長足的進步，現(xiàn)在市面上出現(xiàn)了多個品牌、多種規(guī)格的壓片機。與國外著名的壓片機企業(yè)相比，國內(nèi)在采用分散式直驅(qū)技術(shù)和21CFRPart11技術(shù)方面仍然存在明顯的差距。

中國企業(yè)應(yīng)當正視與發(fā)達國家的技術(shù)差距，積極吸收來自國外的先進技術(shù)和理論，加大科技創(chuàng)新的投入，并加強與高校和科研院所等機構(gòu)的合作，持續(xù)不斷地進行技術(shù)創(chuàng)新，以使中國制造的單沖式壓片機追上國際先進水平。1.3設(shè)計思路與方法1.3.1研究步驟

我們首先對壓片機的工作原理進行了分析，之后總體方案被分為了電機選型，傳動機構(gòu)設(shè)計，零件工藝三個部分。先列舉出幾種可行的方案，在方案確定后，進行了設(shè)計工作，針對具體傳動機構(gòu)設(shè)計。使用CAD畫出零件圖和裝配圖。做出核心零件的工藝卡片

。1.3.2研究方法與措施通過獲取相關(guān)信息和理論學(xué)習(xí)，我們能夠具體了解和深入分析不同機構(gòu)的設(shè)計和工作原理，從而能夠在此基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新，繪制草圖以及提出初步設(shè)計理念。我會和老師進行交流，展開共同探討和討論，并進行反復(fù)修改，以達到更好的效果，繪制工程圖紙。完成工藝卡片。第2章壓片機工藝過程分析本設(shè)計需要設(shè)計一種壓片機傳動系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠執(zhí)行相關(guān)工藝過程，并最終實現(xiàn)我們的設(shè)計目標。

借助減速機構(gòu)將速度減緩，執(zhí)行機構(gòu)協(xié)同作用，最終實現(xiàn)整個機械工作的自動化。

在研究中，一個重要的難點在于設(shè)計不同減速機構(gòu)和傳輸過程，同時需要設(shè)計具有合適凸輪的執(zhí)行機構(gòu)以及保證各個機構(gòu)之間配合無誤。2.1壓片機設(shè)計數(shù)據(jù)要求（1）采用壓制工藝，對干粉進行加壓處理，成品直徑30mm、厚度為5mm。（2）每分鐘生產(chǎn)25片。

沖頭壓力150kN；

機器不均勻運行系數(shù)小于10%；

沖頭總行程90~100mm（3）行程速度比K=1.2。（4）要求保持壓力的時間應(yīng)該持續(xù)一段時間，這段時間的長度應(yīng)該約占整個循環(huán)時間的十分之一。2.2工藝動作的分解壓片機工藝動作分解流程如圖所示。圖3.1工藝動作的分解過程在模具型腔上方，料篩不斷地震動，將干粉料篩進筒形型腔內(nèi)，最后在左側(cè)被取出來。為了防止上方?jīng)_孔濺出粉末掉入型腔中，必須讓下沖頭下沉到位。頂部沖頭進入Y2通道。同時施加壓力使上下沖孔移動（各移動（y在這種情況下，上沖頭縮回，下沖頭慢慢向上移動，以此推開片劑。為了避免發(fā)生干涉，需將上端沖孔向上移動H，使材料體向右移動以推開片劑，并繼續(xù)進行往復(fù)振動以繼續(xù)下一個運動循環(huán)。2.3運動部件運動軌跡分析上沖頭的運動：下降-遠休-上升-近休；我決定采用平面六桿機構(gòu)作為頂部沖孔的執(zhí)行機構(gòu)。在工作中，壓力角對運轉(zhuǎn)造成不利影響，因此需要通過調(diào)整連桿點間距離和桿長來控制壓力角，以保證工作的穩(wěn)定進行。

需要考慮整個周時間中，頂部沖孔的保壓時間占據(jù)了十分之一以上。

為了滿足要求，主動桿必須進行至少36度的旋轉(zhuǎn)，并且需要滿足在0.4毫米范圍內(nèi)的沖孔極限位置。下沖頭的運動：上升-中停-上升-遠休-下降-中停-下降-近休；在我們分析下沖的動作過程后，發(fā)現(xiàn)第一次上沖的距離（y1-h）/2，第二次上沖的距離為（y1-h）/2+y2+h，最后進行的是下降的距離是y篩料斗的動作：（1）右移動（2）震動（3）左移動（4）停止。在進行篩料斗設(shè)計時，必須充分考慮運動工藝的要求，因為振動的實現(xiàn)問題要首先被考慮進去。通常情況下，實現(xiàn)振動有多種機制方法，其中之一是通過使材料彎曲凸輪一部分的波形來引起振動。在導(dǎo)槽中運動的材料體，被加入振動機構(gòu)，使其產(chǎn)生振動。從整體而言，它被視為是一個時序組合機構(gòu)系統(tǒng)，以此需要制定三個機構(gòu)的運動循環(huán)圖。通過創(chuàng)建三個坐標，來確定該主動零件邊緣在水平位置上（0度至360度）和執(zhí)行零件的位置。圖3.2運動循環(huán)圖在粉料從壓片位置排出后，篩子料桶會返回到左側(cè)的補充料位置休止。上沖頭可以向下移動到空腔入口，僅須在下沖頭下沉?xí)r進行。

當上沖頭比下平面略高時，下沖頭開始向上移動，此時上下沖頭同時施加壓力于粉料的兩面。

之后兩個頭部應(yīng)繼續(xù)保持緊密，且保持力度大約0.24秒，此時主動部件應(yīng)旋轉(zhuǎn)約36度。[6]頂部沖孔在完成動作后立即返回初始位置，而底部沖孔則以略微緩慢的速度向上抬起，直至成品片被推出。當坯件從底部頭部不再移除時，此時機身管道已經(jīng)移動至型腔上方，然后將成品坯件向上推入跑道。

最終，通過小行路往復(fù)振動將盆栽篩入型腔，向下沖刺并下滑，進入下一個循環(huán)。2.4功能分解這臺壓片機利用機械能對粉狀原材料進行壓制，使其轉(zhuǎn)變?yōu)槌善贰D3.3總功能分解此傳動系統(tǒng)分為以下幾種工藝運動：（1）為了實現(xiàn)進給，必須借助凸輪完成本質(zhì)為間歇直線往復(fù)運動的方式。（2）篩網(wǎng)材料：需要篩網(wǎng)料斗的小往復(fù)運動。（3）將板材間隙推入槽中：可通過下孔增加。（4）機載管道從側(cè)面推送的成品碎片進入滑道，以實現(xiàn)成品配送。（5）頂部鉆頭的間歇往復(fù)直線運動具有緊急返回等特點。（6）鉆頭向下的間歇往復(fù)直線運動[10]圖3.4樹狀功能圖第3章方案提出與比較3.1方案分析與初步篩選表3.1各分部方案選擇矩陣功能元功能元分解1234一次減a帶傳動減速蝸桿減速齒輪減速鏈傳動減速二次減b帶傳動減速鏈傳動減速齒輪減速蝸桿減速上沖頭c凸輪機構(gòu)曲柄導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)六桿機構(gòu)送料機d移動凸輪機構(gòu)渦輪蝸桿機構(gòu)凸輪曲柄滑塊機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)下沖頭e雙導(dǎo)桿間歇運動機構(gòu)移動凸輪機構(gòu)曲線槽導(dǎo)桿機構(gòu)雙凸輪聯(lián)動機構(gòu)通過對表格的分析，有些機構(gòu)的組合方式是不合理的，為了解決這個問題。先刪除不合理的組合。另外，還需要考慮實際生產(chǎn)的需求，

承載要求。安全生產(chǎn)。[4]

在進行機構(gòu)的選擇時，需要綜合考慮各個因素，包括動力源以及生產(chǎn)條件的限制條件。皮帶傳動結(jié)構(gòu)簡單，傳動穩(wěn)定，具有緩沖和減震功能，因此非常適合用于壓片機的工作環(huán)境，并可以實現(xiàn)一次減速功能。

價格低，安裝維修方便，噪音低，可優(yōu)先選擇。

蝸桿傳動有著大的傳動比例和小的傳動噪音，盡管裝配難度和價格較高，但仍適合備用。

齒輪傳動的效率高，緊湊的結(jié)構(gòu)使其工作可靠，長壽命，且能穩(wěn)定傳動。然而，由于安裝困難以及高昂的成本所限，這個方案不適用于本次較大的傳動距離，故已被淘汰。由于鏈傳動會產(chǎn)生噪音并且運行不如皮帶傳動平穩(wěn)，所以在壓片機的工作環(huán)境中不適宜使用，這也是導(dǎo)致其被淘汰的原因之一。[13]在需要定速比傳動并符合工況要求的場合，可以安裝二次減速功能元這個可選設(shè)備。皮帶鏈傳動不適用于此類環(huán)境，因此消除了我們在前文的分析基礎(chǔ)上得出結(jié)論，那就是對于執(zhí)行沖頭功能的元件而言，需要同時滿足兩個機械構(gòu)造特性：往復(fù)直線運動和迅速返回。為了實現(xiàn)這個功能，這兩個特性必須同時存在。

因為滑塊需要潤滑，且容易受到污染和磨損，所以我們需要淘汰帶有曲柄導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)的設(shè)備。盡管凸輪加工的工藝性相對出色，但由于其頂點行程較長，凸輪的尺寸也隨之增大，故在準備過程中需特別留意。

雖然備選六桿機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單且重量輕，但由于這些優(yōu)點，它被優(yōu)先選用是因為它可以滿足要求。我們使用了凸輪和曲柄滑塊組合機構(gòu)作為進給功能源，在這種方法中，我們成功避免了單獨使用這些元件時可能出現(xiàn)的尺寸大、非常笨重的弊端。曲線槽導(dǎo)桿機構(gòu)因為需要承受復(fù)雜的運動特點和重大的負載，因此被淘汰，無法勝任下沖頭的功能元。在過去的生產(chǎn)實踐中，人們通過實際經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，雙導(dǎo)桿間歇運動機構(gòu)會出現(xiàn)嚴重的污染問題，因此不適用于該壓片機構(gòu)的實際生產(chǎn)，最終被所淘汰。

相對于高成本的雙凸輪聯(lián)動機構(gòu)而言，優(yōu)先選擇了成本更低的單凸輪機構(gòu)。3.2方案比較與評價在機械運動方案的擬定和設(shè)計中，應(yīng)將預(yù)備方案、優(yōu)先選擇方案和選擇方案組合起來，列出并選擇多種預(yù)備方案。這種做法可以更加全面地考慮到不同的方案，為最終方案的選擇提供更多的選項和依據(jù)。3.2.1曲柄連桿型如圖4.2所示1曲柄連桿機構(gòu)2、13渦輪3、12蝸桿4、8、10皮帶輪5皮帶6齒輪7減速箱9電動機11圓柱凸輪14下沖頭15料篩16上沖頭圖3.1方案一運動簡圖動作說明：由電動機驅(qū)動，通過帶傳動傳遞力量。經(jīng)過齒輪減速箱減速把動力分別輸出到上沖頭，下沖頭，推片。上沖頭由蝸輪蝸桿帶動曲柄連桿機構(gòu)完成動作。下沖頭由蝸輪蝸桿凸輪機構(gòu)完成動作。推片由蝸輪機構(gòu)完成動作。3.2.2曲柄滑塊型運動如圖4.3所示圖3.2方案二運動簡圖1、電動機2、3齒輪4、5圓錐齒輪6、17凸輪機構(gòu)7、19蝸桿8、18蝸輪9皮帶輪10皮帶11曲柄滑塊機構(gòu)12彈簧13、振動篩14、上沖頭15、圓筒型腔16、下沖頭動作說明：由電動機驅(qū)動，經(jīng)齒輪傳動輸出動力，通過一根軸鏈接蝸輪蝸桿凸輪機構(gòu)完成下沖頭動作。經(jīng)圓錐齒輪，蝸輪蝸桿凸輪機構(gòu)完成推片動作，帶傳動到曲柄滑塊機構(gòu)完成上沖頭的動作。3.2.3對心直動推桿盤形凸輪型運動方案如圖4.4所示：圖3.3方案三運動簡圖A:上沖頭B：下沖頭C：對心直動推桿盤形凸輪機構(gòu)D：凹槽凸輪E：料篩F：圓柱凸輪G：電動機H：齒輪I：圓錐齒輪J：渦輪蝸桿K：進料口動作說明：馬達G輸出動力通過齒輪H來傳遞，齒輪H又通過三對錐齒輪傳動，最終通過錐齒輪的傳動使得圓柱凸輪F旋轉(zhuǎn)，E材料體隨之向左移動，而K材料入口則用于原料的傳遞。

向下移動底部沖孔，需要將心直動推桿磁盤凸輪機構(gòu)旋轉(zhuǎn)。

通過圓柱凸輪的作用，將材料體向右移動，使原料作為壓片材料送到槽中。隨后，E材料體又向左移動材料。壓榨發(fā)芽時，上沖頭會向上移位，下沖頭則會向上施壓，以形成成品。在原料體持續(xù)進料的過程中，利用位于其前面的鏟子將物料推出并排放至排料口，同時還會不斷向下噴出物料，使其壓緊原料胚。

通過這種運動完成材料擠出，之后繼續(xù)重復(fù)。表3.2各方案比較方案對比方案評價性能 方案一方案二方案三工作性能可調(diào)性高運轉(zhuǎn)精度大可調(diào)性高運轉(zhuǎn)精度一般可調(diào)性一般運轉(zhuǎn)精度一般傳動性能傳動性強速度范圍大噪聲小傳動比大承載能力一般傳動平穩(wěn)，噪音小經(jīng)濟性經(jīng)濟性一般結(jié)構(gòu)簡單經(jīng)濟性好經(jīng)濟性一般結(jié)構(gòu)緊湊性較好一般好我們通過對列出的三種方案進行仔細地分析比較，并在綜合考慮傳動的動作需求和實際工作情況的基礎(chǔ)上，考慮節(jié)省成本和保護環(huán)境的因素，對這三種方案進行了比較。最終，我們選定了方案1作為本次設(shè)計方案，因為在可以實現(xiàn)干粉壓片和設(shè)計功能的情況下，它具有低成本、低噪音的特點，作業(yè)平穩(wěn)等多種因素。[12]3.3壓片機運動形式上沖頭做上下運動，當它到達終點時會暫停一段時間以保護。

為了留出足夠的空間，以備沖頭上升后進入，因此整個沖頭的行程大約是90~100毫米。下沖頭的運動形式為上下直移，其運動規(guī)律則是復(fù)雜多樣的。

在起始位置先下降了3毫米，之后通過施加壓力上升了8毫米，待料用推料方式使片坯從沖頭區(qū)域推離后，再沿著下降路徑移動21毫米，停留在待裝料的起始點。物料篩進行水平運動時，其運動規(guī)律更加復(fù)雜。我們的工藝流程是以往復(fù)振動料篩篩選原料為首要步驟，而且該步驟是在模具型腔的上方完成的。待原料篩選完畢后，我們再將原料向左縮回，直到坯料成形并被順利推出型腔。接下來，料篩將再次沿著臺面向右移動45-50毫米，以便于推開成形片。圖3.4壓片機傳動示意圖3.4壓片機運動循環(huán)當物料經(jīng)過進料位置離開后，物料篩會停止運行。

此刻，篩網(wǎng)的材料剛剛從下沖頭處通過，開始逐漸向下沉降，并且下降了3mm的距離。而當下沖頭下沉后，上沖頭得以下降到。當上沖頭達到平面下3mm時，下沖頭開始升起，隨即對粉料兩側(cè)施加均勻壓力。

在圖中所示的情況下，上下沖頭各自移動8mm，之后它們就停止移動但保持著壓力

壓力保持時間約為0.4秒，相當于原始機身的約60°。最初停止的是頂部沖孔，然后底部沖孔稍后緩慢地與上截面平動，最終成形片被推開。

當?shù)撞客Ｖ剐D(zhuǎn)并拆卸毛坯時，為了避免毛坯，材料體會向型腔上方推進。

將下沖孔向下移動21mm后，下一次循環(huán)中，材料體得以進入下方。第4章壓片機傳動系統(tǒng)設(shè)計與計算4.1電動機的選擇4.1.1電動機類型為了滿足工作條件和要求，在選擇電機型號時，我們選擇了Y系列三相籠型異步電動機，并采用了全封閉自身風扇冷卻結(jié)構(gòu)，該電動機的額定電壓為380V。4.1.2電動機功率選擇依據(jù)：Ped（電動機的額定功率）≥P電動機所需工作功率：Pd=PwPwη∑其中：V帶傳動效率η1=0.96直齒輪傳動8級效率（油潤滑）η2=0.97滾子軸承效率（脂潤滑正常）η3=0.98彈性聯(lián)軸器η4=0.994.1.3選擇電動機由于制藥機械主要是面向工廠設(shè)計的，所以其電壓額定為380V，為方便實用且價格低廉，選擇了三相電容啟動的異步電動機作為動力源，并非直流電機。電機型號YB2-160M2-8外觀見下表4.1：表4.1電機參數(shù)型號YB2-160M2-8額定功率kW5.5電流（380V）A13.4轉(zhuǎn)速r/min750效率%負載1.00830.7583.70.5082.8功率因數(shù)補償COSφ負載1.000.750.750.670.500.55堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)1.9堵轉(zhuǎn)電流倍數(shù)6最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)2.2噪聲dB（A）68振動等級mm/s2.8轉(zhuǎn)動慣量kg.m20.61尺寸mm200*200*3004.2傳動比的確定為了達到25片的生產(chǎn)指標，電動機必須滿足設(shè)計要求所規(guī)定的轉(zhuǎn)速，因此，實現(xiàn)給定轉(zhuǎn)速的要求是必須得到滿足的。根據(jù)這個就可以確定總比率的大小。傳動比是V帶傳動中需要控制的因素之一，一般應(yīng)該保持在不大于7的范圍內(nèi)，因此可以采用分配傳動比=2.5的原則來進行分配。因此，可以使用兩級減速箱。皮帶傳動i=2.5（V皮帶傳動比=2~4合理）所以i=i總/i帶=30/2.5=12由課程設(shè)計圖7-2，取高速級傳動比為i=4，那么低速級傳動比i2=i輪/i1=12/4=3，取i2=3.實際總傳動比i=2.5x4x3=30傳動滾筒實際轉(zhuǎn)速n'=nm/i'=1440/30=48r/min4.3傳動零件的選擇與校核4.3.1計算各軸的轉(zhuǎn)速和功率（1）各軸的轉(zhuǎn)速：電機輸出軸：1440r/min減速箱I軸：nⅡ=n減速箱II軸：nⅢ=nⅡ/i齒=576/4=1減速箱III軸：nⅣ=nⅢ/i齒=144/3=48（2）各軸功率：具有傳動效率；8級正齒輪效率；滾柱軸承的性能再次如此：計算每個軸的輸入功率PⅠ軸Ⅰ（帶輪輸入軸）PⅡ=PⅠ×η帶=4.34×0.96=4.17KW

軸Ⅱ（減速器高速軸）P軸Ⅲ（減速器低速軸）PⅣ=P4.3.2設(shè)計V型帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸和校對（1）確定計算數(shù)據(jù)：其中-計算功率，KW；-工作環(huán)境因素-傳輸所需功率，KW；大負載變化，空載，輕負載啟動，選擇KAPd=K（2）選擇V型皮帶、擬定皮帶速度：帶速V：V=πdd1n1/60×1000

=π×112×1440/60×1000

由于5m/s＜＜25m/s，故V帶合適。（3）確定中心距a和基準長度:因為0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+d所以有：274.3mm≤a0≤779因此取確定中心距a≈a0+(Ld-L選取基帶長度（4）計算小帶輪上包角：α1=180°-(dd2-d因此符合設(shè)計驗證條件，此設(shè)計方案是合理的。（5）確定V帶Z的根數(shù)：計算單個V帶的功率：由且，根據(jù)n1=1400r/min，i=4和Z型帶查表得ΔP0=得Kα=0.924，查表得KL=故有Pr=(P0+ΔP0)·Kα·K計算V型帶的根數(shù)Z：Z=PcaPr=KAP(P（6）計算單根V型帶得初拉力的最小值(F0由表得Z型帶的單位長度，q=0.06kg/m所以：F0=500×(2.5?Kα應(yīng)使帶得實際初拉力。F0＞（7）帶輪的整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計：由于需要考慮到大帶輪的基準直徑，因此選用了HT200作為帶輪的材料，并采用了輪輻式結(jié)構(gòu)。

由于安裝了直徑為d=96的小輪，檢查輪為實心輪。4.3.3齒輪設(shè)計和校對該機械是一種普通的壓片機，其速度并不很快，但采用了符合GB10095-88標準的8級精度。

選擇齒輪材料，第一選擇為40Cr（稀釋），硬度為280HBS。

與另一種材料相比，45鋼（調(diào)質(zhì)）是二級大齒輪所采用的材料，其硬度高達240HBS，比另一種材料高出40HBS。二級鏈輪選用的是經(jīng)過調(diào)質(zhì)的40Cr材料，硬度為280HBS；而三級大鏈輪則采用45鋼經(jīng)過淬火處理后制成。

硬度為240HBS，兩種材料之間的硬度差為40HBS。選擇一級小齒輪牙數(shù)Z1=26，二級大齒輪齒數(shù)Z2=Z1·i=26×3=78，取Z2=78。選擇二級小齒輪牙數(shù)Z1=26，二級大齒輪齒數(shù)Z2=Z1·i=26×4=104，取Z2=104。（1）按齒輪面接觸強度計算：參考公式，d1t≥2.323KtT1φ確定公式內(nèi)各計算數(shù)值：選擇載荷系數(shù)Kt計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：T1=95.5×105×P1選擇齒的寬度系數(shù)φd鏈輪接觸疲勞極限σHlim=600MPa；大齒輪的接觸疲勞強度極限σHlim=計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60×n1×jLh=60×300×1×(N2=N1i=4.32×取解除疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.93;KHN2計算接觸疲勞許用應(yīng)力：取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1[σH]1=KHN1σlim1S[σH]2=KHN2σ（2）計算：試計算小齒輪分度圓直徑d1t帶入[σH]d1t≥2.323KtT計算圓周速度V2V2=πd1tn計算齒寬b：b=?d×d1t=計算齒寬與齒高之比bh：模數(shù)mt=d1tz1齒高h=2.25×mt=2.25所以齒寬與齒高之比bh=727=計算載荷系數(shù)：根據(jù)一般情況選取8級精度，動載系數(shù)Kv=1直齒輪KHa=KFa=1用插值法查得8級精度、小齒輪相對稱位置時K由bh=727=10.29，KHβ=1.31,查圖得K故載荷系數(shù)K=KAKVKHaKHβ=1.50×按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑：d1=d1t3KKt計算模數(shù)mm=d1z1=80（3）按齒根彎曲疲勞強度計算：由彎曲強度的設(shè)計計算公式：m≥32kT1Φd確定各項計算數(shù)值：小齒輪的彎曲疲勞強度極限σFE1=500MPa；大齒輪的的彎曲疲勞強度極限σFE2取彎曲壽命系數(shù)KFN1=0.86，KFN2=計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得[σF]1=KFN1σFE1S=0.86×500[σF]2=KFN2σFE2S=0.9×380計算載荷系數(shù)：K=KAKVKFa查取齒形系數(shù)：由于YFa1=2.97;YFa2計算大、小齒輪YFaY大齒輪的數(shù)值大。設(shè)計計算m≥3使用表面接觸疲勞強度計算模型和齒根彎曲疲勞強度計算模型進行計算，經(jīng)計算可得到我們可以得到一個比較的結(jié)果，即前者所得到的結(jié)果大于后者所得到的結(jié)果。

齒輪模型的尺寸主要與它的承載能力有關(guān)，因為承載能力是由彎曲疲勞強度來決定的。

雖然負載能力僅受齒面接觸疲勞強度的限制，但其取決因素卻只有齒輪的直徑，即模型和尺寸的乘積。

根據(jù)彎曲強度計算，模數(shù)為1.63，可緊密切割圓。

根據(jù)接觸疲勞強度計算，可得出分度圓的直徑d1=80mm（4）幾何尺寸計算：計算分度圓直徑：dd計算中心距：a=d1計算齒輪寬度：b=?dd取B2=40mm,m=3mm，a=156mm，b1=72mm，bd1=78mm，d2da1=m(z1+2da2=m(z2+2df1=m(z1?2.5df2=m(z2?2.5（5）驗算設(shè)計：由設(shè)計過程知Z1重合度驗算：由m=3、Z1=26、Z2rrrrrααε則==1這種設(shè)計適合重合度的條件要求。二級減速齒輪1齒輪2尺寸列出：m=3mm，a=195mm，b1=72mm，bd1=78mm，d2da1=m(z1+2da2=m(z2+2df1=m(z1?2.5df2=m(z2?2.5

第5章核心零件工藝編制5.1加工工藝過程可以根據(jù)上述分析得出結(jié)論，這個零件的主要加工表面包括平面和孔系。

這樣復(fù)述的方式，改變了句子結(jié)構(gòu)，采用了強調(diào)句式，但仍然表達了原句的意思。

一般情況下，保證平面的加工精度比保證孔系的加工精度更加方便，但是仍對于零件的加工過程而言，主要的挑戰(zhàn)在于保持孔的尺寸和位置精度，同時需要按照精確的角度進行處理，從而確保孔與平面之間的互動關(guān)系精準無誤。[5]通過對上述技術(shù)條件的分析，可以得出這樣一個結(jié)論：雖然零件的尺寸精度、幾何精度和位置關(guān)系精度并不高，但對加工的要求也不過分苛刻。5.2確定各表面加工方案機械加工工藝需要具備優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)能力，而不僅僅是為了滿足設(shè)計要求。

也就是說，有可能采取行動。

我們必須在確保加工質(zhì)量的前提下，采取盡可能少的加工勞動量，以便于方便進行加工。設(shè)計與工藝息息相關(guān)，相互補充。

在零件加工工藝的設(shè)計中，我們需仔細選擇加工方法及設(shè)備，以滿足平面孔系和孔加工精度的高要求。

在制造過程中，需要重視加工精度和加工效率兩個方面的問題，同樣也需要適當關(guān)注經(jīng)濟因素。

購買機床時，應(yīng)當優(yōu)先考慮價格較為經(jīng)濟實惠的選項，但必須在保證機床精度符合要求并確保生產(chǎn)效率的前提下。5.2.1影響加工方法的因素應(yīng)當考慮各加工表面的技術(shù)要求，在選擇合適的加工方法時，要考慮表面加工的精度和質(zhì)量要求，并采用分段式的加工。

我們可以根據(jù)生產(chǎn)類型的不同來選擇高效設(shè)備，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn)的目標。

在少量產(chǎn)品生產(chǎn)時，常常使用常見的工具和一般的加工技術(shù)，以普及的方式來完成生產(chǎn)。

在小規(guī)模的生產(chǎn)中，通常采用鉆孔、擴孔和鉸孔的加工方法來制作柴油機連桿小頭孔。

而沖壓工藝用于批量生產(chǎn)。在生產(chǎn)之前要在桿，軸，型腔有足夠的潤滑油，保證機器在運轉(zhuǎn)時無卡頓，無異響。[2]在進行表面加工時，必須考慮到特定的物理機械性能要求、工件形狀和重量等因素。在選擇加工方法時，應(yīng)該以該零件主要表面的技術(shù)要求為基準進行考慮，最終選擇可用的加工方法。[1]如果需要滿足公差要求IT6和表面粗糙度要求Ra0.63μm，就需要在淬火主要外圓面，而為了達到這個目的，最終工序需要重新思考之前的各個工序的加工方法并決定車、半精車、淬火和精車的順序制造。5.2.2需加工零件的零件圖圖5.1上桿圖5.2送料桿圖5.3下沖座5.2.3加工方案的選擇1.平面的加工方案為：粗銑——精銑（IT7—IT9），粗糙度為Ra6.3～0.8，一般不淬硬的平面，精銑的粗糙度可以較小。2.孔的表面粗糙度要求為6.33.小孔鉆鉸孔加工方法：因為孔的表面粗糙度的要求Ra4.小端面的加工方法為：為了滿足孔兩側(cè)面表面粗糙度要求較高的需要，為Ra5.3確定定位基準5.3.1粗基準的選擇在選擇進行粗加工的基礎(chǔ)時，應(yīng)該特別注意的是如何確保每個加工表面都有充足的余量，這是保證最終加工結(jié)果符合要求的關(guān)鍵。

通過使用這種方式，可以保證未經(jīng)加工的表面與經(jīng)過加工的表面在尺寸和位置方面符合圖紙的要求。粗基準的選擇應(yīng)滿足以下要求：⑴為了確保加工前和加工后區(qū)別的精度，我們必須精益求精，對加工面進行精細處理，同時嚴謹對待未加工面。我們的目的是保證加工面和未加工面的精度相互匹配，因此我們必須耐心細致地加工，以確保每一處細節(jié)都得到完美處理。加工面和未加工面的精度相互影響，因此我們需要以高度負責的態(tài)度對待整個加工過程，以確保兩者之間的關(guān)系精確無誤以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。⑵在選擇加工余量時，應(yīng)當使加工余量在毛坯中分布均勻。⑶在選擇粗加工基準方面，應(yīng)該選取加工余量最小的表面作為基準點。

這樣可以保證充足的加工成本。⑷為了夾緊穩(wěn)固、定位精準，我們需要選用表面光滑平整、面積足夠大的基準。

如果表面上存在澆口、冒口、飛邊以及毛刺，那這樣的表面就不具備作為粗加工基準的條件，必須在初期加工處理之前進行改進。這種修復(fù)工作非常必要，因為僅靠原本的表面質(zhì)量無法滿足加工準確度的要求。

經(jīng)過改善，表面將變得更加平滑，可靠性也會增強，因此可以保證下一步進行的精細加工順利進行。5.3.2精基準選擇的原則基準重疊原則的意思是，在確定定位基準時，應(yīng)當選用盡可能多的設(shè)計基準作為參考。

以避免基準與錯誤重疊。為了保持一致，我們應(yīng)該使用相同的定位基準作為統(tǒng)一的標準，以遵循基準統(tǒng)一原則。為了保證各表面的位置精度，并避免基準轉(zhuǎn)換誤差的影響，可以采用基準的統(tǒng)一作為參考。可以通過采用更加一致的夾具設(shè)計和制造，在各個工序中廣泛應(yīng)用，以此來降低夾具設(shè)計和制造方面的工作量。

此外，應(yīng)選擇高精度工件。為了保證定位的穩(wěn)固可靠，尺寸比較大的表面被作為精準基準來使用。必須調(diào)整零件的位置關(guān)系，確保在整個加工過程中孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置基本一致，以保證零件放置的基準統(tǒng)一。

當您分析零件零件圖時，您會注意到基準平面是用于精密基準的適當選擇。通過對零件零件圖的仔細觀察，您可以容易地發(fā)現(xiàn)這一點。限制工件自由度的方式不止是使用一個平面和一個孔位置，而是采用單面兩孔位置的典型方法，這樣才能滿足整個加工過程中的基準位置需求一致的要求。

由于雙側(cè)都是非切削曲面，所以同樣也能夠運用孔作為加工基準。5.4工藝路線我們通常先進行統(tǒng)一標準加工的步驟來生產(chǎn)大量制造的零件。

零件加工的第一步是相同的加工標準。在具體的加工安排中，首先要根據(jù)孔和面的位置來確定工件零件的底面，接著進行底面的粗加工、精加工等各個階段的加工工序。在安排后續(xù)工序時，應(yīng)該遵循兩個原則，即粗加工和精加工分開進行，并且先進行面加工，在進行孔的加工。5.4.1工序的合理組合通過減少工序數(shù)量，就能夠讓工件的組裝和裝夾次數(shù)減少。

通過這種方式，工藝路線得以縮短，在實現(xiàn)此目標的同時，這種簡化的生產(chǎn)管理方式有著雙重優(yōu)點，一方面可以同時加工多個表面，另一方面則更容易保證這些表面之間的相對定位精度。在加工中實現(xiàn)這種效果，帶給企業(yè)的好處是明顯的。大量生產(chǎn)高效率的專用機床，不僅可以提高生產(chǎn)效率，而且還可以減少設(shè)備的使用。由于采用的專用設(shè)備和工藝設(shè)備非常復(fù)雜，導(dǎo)致成本增加，為了適應(yīng)這種情況需要調(diào)整維修費用，并且生產(chǎn)準備的工作量也很大。

在單一小批量生產(chǎn)中，為了簡化生產(chǎn)管理，常常會把各個工序適當?shù)丶性谝黄?，以便更好地統(tǒng)籌規(guī)劃和控制。

由于缺乏專用設(shè)備的使用，流程的集中化過程受到了限制。

生產(chǎn)結(jié)構(gòu)簡單的專用車床和線夾工具企業(yè)。為了確保清洗后零件內(nèi)部不存在過多殘留物（例如雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等），可以利用壓縮空氣進行吹掃。這種清洗方法適用于0.4%～1.1%的蘇打水和0.25%～0.5%的亞硝酸鈉溶液中，在200毫克的范圍內(nèi)。5.4.2工序的集中與分散在制定工程路線時，考慮工程數(shù)量是必要的，要根據(jù)集中或分散采用不同的原則。

集中工序和分散工序是零件加工過程中的兩種不同方式，前者采用少量工序，后者則采用多個工序。我們主要以縮短工藝路線為目的，采用了降低工序數(shù)量和減少工件夾持次數(shù)的方法，這樣做也導(dǎo)致了作業(yè)工人數(shù)量和生產(chǎn)面積的減少，進一步簡化了生產(chǎn)管理。

通過在一個剪輯中同時加工多個表面，可以輕松地保證這些表面之間的相互定位精度。大量生產(chǎn)高效率的專用機床，不僅可以提高生產(chǎn)效率，而且還可以減少設(shè)備的使用。雖然在生產(chǎn)準備階段，需要投入大量的資金，使用繁瑣的專業(yè)設(shè)備和工藝裝備，但這是必要的。工藝內(nèi)容簡單實用，可選擇最合適的切割量。

容易使用的通用設(shè)備，不止能生產(chǎn)簡單的機床設(shè)備，而且它們的準備工作量較少，更換產(chǎn)品也十分便捷。

對技能水平的需求不大。在這個工廠中，設(shè)備和工人眾多，生產(chǎn)面積寬廣，工藝路線繁雜，生產(chǎn)管理也異常復(fù)雜。5.4.3加工階段的劃分通常情況下，為了滿足對零件加工質(zhì)量要求的提高，加工過程往往被分成若干個階段。一：加工通過粗加工，能夠先去除大部分無用的金屬雜質(zhì)，從而為精細加工奠定更好的基礎(chǔ)，同時也能夠為半精加工和精細加工提供引導(dǎo)和定位的基準。

在進行粗加工時，應(yīng)該及時發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，進行及時報廢或修補，以避免浪費工時。

粗加工的根本目的是提高加工效率和加工質(zhì)量，即通過較為粗糙的加工方式，在保證加工精度的前提下，縮短加工時間，同時確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性。為了提高生產(chǎn)率，進行粗加工時有兩種方式可供選擇，一是選用功率較大、剛性較好但精度較低的機床，二是使用相對較多的切前用量。因為在進行粗加工時，所產(chǎn)生的切削力和切削熱量較大，加上夾緊力也相對較大，所以，這些因素共同作用下，導(dǎo)致工件的內(nèi)部應(yīng)力和變形急劇增加。

因此，這降低了加工精度和粗糙度值。

典型粗糙度公差等級為IT11~IT12。

Ra80~100粗糙度(μm)。二：半精加工在加工工件的半精加工階段，工人會選擇部分加工工件，尤其是去處理它的次要面，以確保主要表面的精加工有足夠的準備和加工余量。

半精加工的公差等級為IT9~IT10。

表面粗糙度Ra10~1.25(μm)。三：精加工為了確保工件符合圖紙的要求，工人在精細加工階段需要進行多余的加工余量切除，這樣才能達到標準的零件形狀位置精度、尺寸精度和表面粗糙度。

將精加工工序安排在最后的好處在于，在加工過程中可以減少或避免工件表面受到損傷。

通過這樣的做法，可以避免表面出現(xiàn)嚴重的劃痕和缺陷，同時還能保證加工出來的工件質(zhì)量更加優(yōu)良。5.4.4加工工藝路線方案的比較在確保零件尺寸公差、形位公差和表面粗糙度等關(guān)鍵技術(shù)指標不降低的情況下，可以考慮采用專門的生產(chǎn)設(shè)備來實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，以此提高生產(chǎn)效率。以下沖座為例?？紤]到經(jīng)濟效益，擬定了加工工藝路線方案，以降低生產(chǎn)成本。1、鑄造2、時效處理3、粗精銑底面4、鉆貫通孔?20。5、鏜頂面孔?32。6、鏜底面孔?22。7、粗精銑頂面、8、鉆頂面4螺孔M10孔并攻絲9、去毛刺10、終檢入庫加工工藝路線方案的論證：將粗銑精銑合并為一個工序，但是粗銑和精銑的進給量和進給速度不同要予以注意。具體看后面的鏜孔、銑削工序。這樣做可以同時達到兩個目的：一方面可以增加工件的安裝效率，另一方面在專門設(shè)計夾具時還可以減少工件的卸下次數(shù)。經(jīng)過分析，得出一套符合經(jīng)濟性的工藝方案。

具體工藝流程如下表所示：圖5.4工藝卡片5.5零件的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定零件的鍛造采用HT150鑄造制造，其材料為HT150，生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)，采用鑄坯。5.5.1毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性需要考慮零件作為鍛件時的特殊要求。由于鑄造零件需要具有高精度的尺寸和低表面粗糙度，因此在制造過程中只需對與其他機械零件結(jié)合的表面進行機械加工，而其它表面可以被直接設(shè)計為不需要進行機械加工的非加工表面。

為了使金屬填充模型更加方便，簡化工序，鑄件需追求簡單、平整、對稱的外形，避免出現(xiàn)鑄件截面差異過大、薄壁等結(jié)構(gòu)。[7]鑄件結(jié)構(gòu)中應(yīng)避免深孔或多孔結(jié)構(gòu)；鑄件整體結(jié)構(gòu)簡單；工藝標準符合設(shè)計標準；易于安裝、管理，以確保所有結(jié)構(gòu)要素都是統(tǒng)一的在這其中，需要考慮經(jīng)濟，所以加工余量預(yù)留的可能不是很多。所以更加需要注意毛坯的制造，減小毛坯的制造成本，提高材料的利用率。根據(jù)零件圖確定毛坯的尺寸5.5.2零件的偏差計算⑴計算零件底面和底面的偏差和加工余量粗加工：基于其余規(guī)定劑量為2-3mm，使用3mm。如所示，粗銑削時精度等級為IT12，粗銑削時存在厚度偏差粗銑平面時厚度偏差取±0.21mm精銑：其余量值規(guī)定為1.0mm。鑄件尺寸公差為X?0.6毛坯的名義尺寸為：42+2.2+1.0=45.2mm毛坯最小尺寸為：45.2-0.6=44.6mm毛坯最大尺寸為：45.2+1.4=46.6mm粗銑