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摘 要
沖壓裁切機(jī)是為了提高工作效率而進(jìn)行設(shè)計(jì)的專(zhuān)用機(jī)床，該機(jī)械主要用于皮革的切削。
通過(guò)分析皮革下料機(jī)的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)原理，確定了總體方案，完成了傳動(dòng)零件的選定，設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)件和機(jī)床總體結(jié)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)下料機(jī)的預(yù)期功能，對(duì)其傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。擬定了傳動(dòng)方案，分配了各級(jí)傳動(dòng)比，完成了動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)，以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算和校核等。根據(jù)下料機(jī)切削皮革的要求，選用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來(lái)控制工作行程，對(duì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了分析。所設(shè)計(jì)的龍門(mén)皮革下料機(jī)的工作效率高，能夠準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng),傳動(dòng)平穩(wěn)可靠，使用安全,易于維修，滿(mǎn)足了下料分切干燥要求，工作行程便于調(diào)整，能保證所需皮革樣式準(zhǔn)確的切除。
關(guān)鍵詞：沖壓裁切；總體機(jī)構(gòu)；傳動(dòng)系統(tǒng)
Abstract
Punch cutting machine is a special machine designed to improve working efficiency, the machine is mainly used for leather cutting.
Through the analysis of the design requirements and design principles of leather blanking machine, the overall scheme is determined, the selection of transmission parts is completed, and the non-standard parts and the overall structure of the machine tool are designed. In order to realize the expected function of blanking machine, its transmission system is designed. The transmission scheme is drawn up, the transmission ratio at all levels is allocated, the design of power and motion parameters is completed, the structure is designed, and the relevant calculation and verification are carried out. According to the requirement of cutting leather by the blanking machine, the crank slider mechanism is selected to control the working stroke, and the movement of the crank slider mechanism is analyzed. The designed Longmen leather blanking machine has the advantages of high working efficiency, accurate movement, stable and reliable transmission, safe use and easy maintenance, meets the requirements of cutting and drying the blanking, is convenient to adjust the working stroke, and can ensure the accurate removal of the required leather style.
Keywords: stamping cutting; General institutions; Transmission system
目錄
摘 要 1
關(guān)鍵詞： 1
Abstract 2
第一章、緒論 5
1.1課題的來(lái)源、設(shè)計(jì)要求 5
1.2課題在國(guó)內(nèi)（外）發(fā)展概況及存在的問(wèn)題 5
1.3國(guó)內(nèi)數(shù)控沖裁機(jī)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)況 6
1.4國(guó)內(nèi)數(shù)控沖裁機(jī)產(chǎn)業(yè)展望 7
1.5課題設(shè)計(jì)的總體思路 9
1.6本設(shè)計(jì)應(yīng)解決的主要問(wèn)題、意義及實(shí)用價(jià)值 9
1.7主要規(guī)范與技術(shù)指標(biāo) 10
第二章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 11
2.1沖裁機(jī)的工作原理及特點(diǎn) 11
2.1.1液壓系統(tǒng)的工作原理 11
2.1.2液壓系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)形式 12
2.1.3液壓系統(tǒng)基本參數(shù) 12
2.1.4液壓系統(tǒng)的特點(diǎn) 13
2.2液壓控制系統(tǒng)的功能和組成 13
2.3液壓系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及分析 14
2.3.1液壓系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)功能需求分析 14
2.3.2液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)圖及系統(tǒng)工作原理分析 15
2.3.3系統(tǒng)控制基本回路 17
第三章元件選取計(jì)算 21
3.1液壓缸的尺寸 21
3.1.1工作缸的尺寸 21
3.1.2頂出缸的尺寸 22
3.2計(jì)算液壓系統(tǒng)工作的流量 22
3.3選擇液壓泵的規(guī)格 24
3.4確定控制閥的尺寸 25
第四章移動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及計(jì)算 26
4.1電機(jī)的選擇 26
4.2鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 27
4.3軸的設(shè)計(jì) 29
4.4聯(lián)軸器及鍵的選擇 31
4.5軸承的選擇 32
致謝 34
參考文獻(xiàn) 35
第一章、緒論
1.1課題的來(lái)源、設(shè)計(jì)要求
在制鞋工藝中，制作運(yùn)動(dòng)鞋面用的皮革，由沖裁機(jī)通過(guò)模具從大塊皮革沖出小樣，再拼接而成。因此，需要設(shè)計(jì)出一臺(tái)皮革沖裁機(jī)，具有緊急制動(dòng)功能，提高制作鞋面效率。
設(shè)備應(yīng)能滿(mǎn)足沖裁下料要求且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠,同時(shí)工作行程應(yīng)便于調(diào)整,設(shè)備易便于維修
1.2課題在國(guó)內(nèi)（外）發(fā)展概況及存在的問(wèn)題
改革開(kāi)放20多年來(lái)，隨著中國(guó)成為皮革工業(yè)大國(guó)，皮革機(jī)械行業(yè)也得到了蓬勃發(fā)展。皮革機(jī)械行業(yè)包括制革、制鞋及皮件機(jī)械部分，為皮革工業(yè)生產(chǎn)提供機(jī)械及自動(dòng)化生產(chǎn)裝備。皮革機(jī)械的發(fā)展，改變了皮革工業(yè)從手工作坊的生產(chǎn)方式到機(jī)械化、半自動(dòng)化大規(guī)模工業(yè)的生產(chǎn)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。
近三年，中國(guó)制鞋機(jī)械年銷(xiāo)售額每年都以20%以上的速度增長(zhǎng);去年銷(xiāo)售額增長(zhǎng)超過(guò)30%。隨著中國(guó)成為世界鞋業(yè)加工基地，鞋機(jī)企業(yè)完成了創(chuàng)業(yè)初期的資金和技術(shù)積累，今后將會(huì)及時(shí)根據(jù)鞋廠(chǎng)的工藝改進(jìn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)新的機(jī)器，提高新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力，創(chuàng)造中國(guó)鞋機(jī)品牌和具有中國(guó)特點(diǎn)的鞋機(jī)。中國(guó)鞋機(jī)的質(zhì)量已經(jīng)穩(wěn)定，鞋機(jī)出口將有相當(dāng)大的發(fā)展空間?？偟恼f(shuō)來(lái)，目前中國(guó)皮革機(jī)械工業(yè)已有一定的規(guī)模，各廠(chǎng)家生產(chǎn)的產(chǎn)品，在種類(lèi)、規(guī)格、數(shù)量、質(zhì)量等方面都有很大的發(fā)展和提高，基本滿(mǎn)足了皮革企業(yè)的需要，部分皮機(jī)已達(dá)到或接近國(guó)際80年代水平并且出口。近年來(lái)，一些軍工大企業(yè)也介入皮機(jī)生產(chǎn)，有力地促進(jìn)了皮機(jī)工業(yè)的發(fā)展，目前已形成了幾個(gè)皮機(jī)生產(chǎn)制造基地和集團(tuán)。
但是，我們不可否認(rèn)這樣一個(gè)事實(shí):皮革制品加工業(yè)在中國(guó)仍然屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，即使是目前多數(shù)大中型皮革企業(yè)使用的性能高的機(jī)器設(shè)備依然以“洋機(jī)”為主，國(guó)產(chǎn)皮機(jī)在質(zhì)量上與國(guó)際先進(jìn)皮機(jī)相比還有一定的差距。
“皮革機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)差，設(shè)計(jì)理論不夠完善，科研力度仍不夠，專(zhuān)業(yè)人才匱乏，以引進(jìn)、仿造為主”，這就是中國(guó)現(xiàn)階段皮革機(jī)械工業(yè)的真實(shí)寫(xiě)照，同時(shí)也是中國(guó)皮革機(jī)械水平低、落后的最根本所在。而實(shí)現(xiàn)皮革生產(chǎn)的機(jī)械化、自動(dòng)化是其發(fā)展的根本出路。[19]
1.3國(guó)內(nèi)數(shù)控沖裁機(jī)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)況
（一）國(guó)內(nèi)數(shù)控沖裁機(jī)市場(chǎng)進(jìn)入快速成長(zhǎng)期
數(shù)控沖裁機(jī)作為先進(jìn)加工設(shè)備的代表，已在國(guó)外得到普及。進(jìn)入中國(guó)20余年來(lái)，由于數(shù)控沖裁機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于百萬(wàn)元以上的高昂產(chǎn)品價(jià)位以及動(dòng)輒需要每年超10萬(wàn)元的售后服務(wù)費(fèi)和使用費(fèi)，使得國(guó)內(nèi)眾多下游企業(yè)只能“望機(jī)興嘆”、“鮮有問(wèn)津”，數(shù)控沖裁機(jī)市場(chǎng)發(fā)展遲緩。據(jù)中國(guó)服裝協(xié)會(huì)不完全統(tǒng)計(jì)，在國(guó)內(nèi)十余萬(wàn)家服裝企業(yè)中使用數(shù)控沖裁機(jī)的企業(yè)不足千家，普及率不到1%。
但隨著國(guó)內(nèi)數(shù)控沖裁機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的快速成長(zhǎng)和競(jìng)爭(zhēng)力的不斷增強(qiáng)，數(shù)控沖裁機(jī)產(chǎn)品的價(jià)格門(mén)檻不斷下降、產(chǎn)品性?xún)r(jià)比不斷提升。截至2010年，數(shù)控沖裁機(jī)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)銷(xiāo)售價(jià)格已從本世紀(jì)初的每臺(tái)300多萬(wàn)元下降至100萬(wàn)元以?xún)?nèi)，個(gè)別主流品牌，如和鷹科技，因其能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，售價(jià)甚至已降低至每臺(tái)80萬(wàn)元以下，售后服務(wù)費(fèi)用也降至每臺(tái)5萬(wàn)元以下。與此同時(shí)，數(shù)控沖裁機(jī)生產(chǎn)商推出了24小時(shí)電話(huà)服務(wù)及節(jié)假日不間斷服務(wù)，售后服務(wù)水平不斷提升。
本土生產(chǎn)企業(yè)主動(dòng)下調(diào)價(jià)格、提升服務(wù)，使越來(lái)越多的中小型服裝企業(yè)可以使用數(shù)控沖裁機(jī)，大大拓展了市場(chǎng)，加速了數(shù)控沖裁機(jī)這種高端設(shè)備的普及。同時(shí)，隨著性?xún)r(jià)比的不斷提升，越來(lái)越多不同行業(yè)的企業(yè)也開(kāi)始關(guān)注數(shù)控沖裁機(jī)產(chǎn)品，數(shù)控沖裁機(jī)的下游產(chǎn)業(yè)鏈呈現(xiàn)明顯擴(kuò)散趨勢(shì)，由最初的紡織服裝行業(yè)領(lǐng)域逐漸向產(chǎn)業(yè)用紡織品、交通運(yùn)輸領(lǐng)域、特種材料領(lǐng)域等下游行業(yè)過(guò)渡。
在產(chǎn)品價(jià)格下降、勞動(dòng)力成本上升、下游行業(yè)發(fā)展和應(yīng)用行業(yè)領(lǐng)域擴(kuò)大等多重因素的推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)數(shù)控沖裁機(jī)行業(yè)發(fā)展迅速。根據(jù)調(diào)查所得，近五年數(shù)控沖裁機(jī)的價(jià)格和銷(xiāo)量情況呈現(xiàn)出圖一所示的狀況
從上圖可以看出，隨著銷(xiāo)售價(jià)格的下降數(shù)控沖裁機(jī)的銷(xiāo)量不斷攀升，當(dāng)價(jià)格下降到每臺(tái)100萬(wàn)元以下時(shí)，市場(chǎng)對(duì)于數(shù)控沖裁機(jī)的需求出現(xiàn)井噴，數(shù)控沖裁機(jī)的銷(xiāo)售量亦呈現(xiàn)巨幅增長(zhǎng)。
?。ǘ?shù)控沖裁機(jī)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈
上世紀(jì)80年代，以格柏、力克為代表的國(guó)外品牌數(shù)控裁剪裝備陸續(xù)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)。當(dāng)時(shí)國(guó)產(chǎn)數(shù)控沖裁機(jī)產(chǎn)業(yè)一片空白，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)為少數(shù)國(guó)外品牌所壟斷，產(chǎn)品價(jià)格非常昂貴，阻礙了作為生產(chǎn)升級(jí)裝備的數(shù)控沖裁機(jī)向國(guó)內(nèi)服裝、鞋帽等下游行業(yè)的普及。為此，國(guó)家有關(guān)部門(mén)將數(shù)控沖裁機(jī)的研發(fā)列入“六五計(jì)劃”、“863計(jì)劃”的關(guān)聯(lián)項(xiàng)目中，投入大量人力、物力進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，但受制于核心技術(shù)的缺失以及配套產(chǎn)業(yè)的不完善，最終未能取得預(yù)期效果。
進(jìn)入二十一世紀(jì)，隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和國(guó)內(nèi)裝備制造業(yè)整體水平的不斷提升，和鷹科技對(duì)國(guó)外企業(yè)壟斷發(fā)起挑戰(zhàn)。和鷹科技是目前國(guó)內(nèi)唯一一家具有完整知識(shí)產(chǎn)權(quán)并實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)的數(shù)控裁剪設(shè)備制造商。公司在引進(jìn)吸收國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合自主研發(fā)創(chuàng)新掌握了數(shù)控沖裁機(jī)的核心技術(shù)，迅速推出國(guó)產(chǎn)的數(shù)控沖裁機(jī)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，和鷹科技通過(guò)技術(shù)進(jìn)步不斷改進(jìn)產(chǎn)品并成功降低生產(chǎn)成本，通過(guò)建立發(fā)達(dá)的售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和提供便捷的售后服務(wù)、充分的易損零部件供應(yīng)，形成產(chǎn)品和服務(wù)方面的雙重性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)，迅速在激烈競(jìng)爭(zhēng)的數(shù)控沖裁機(jī)市場(chǎng)占據(jù)了重要地位。
1.4國(guó)內(nèi)數(shù)控沖裁機(jī)產(chǎn)業(yè)展望
（一）潛在市場(chǎng)容量巨大
根據(jù)中國(guó)縫制機(jī)械協(xié)會(huì)發(fā)布的《行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，世界范圍內(nèi)非縫紉類(lèi)縫制設(shè)備年總產(chǎn)值約為120億元，年產(chǎn)銷(xiāo)量約為200萬(wàn)臺(tái)。截至2010年末，國(guó)內(nèi)服裝市場(chǎng)數(shù)控沖裁機(jī)保有量不足1800臺(tái)，普及率不足1%；自動(dòng)鋪布機(jī)保有量在4,000臺(tái)，普及率不足2%；真皮數(shù)控沖裁機(jī)的市場(chǎng)保有量在還不足300臺(tái)，普及率不足目前1%。
按照40%的普及率進(jìn)行保守估算，數(shù)控沖裁機(jī)在國(guó)內(nèi)服裝行業(yè)的潛在市場(chǎng)容量規(guī)模約為5萬(wàn)臺(tái)；根據(jù)鋪布機(jī)與數(shù)控沖裁機(jī)2：1的功效配比進(jìn)行保守估算，鋪布機(jī)在國(guó)內(nèi)服裝行業(yè)的潛在市場(chǎng)容量規(guī)模至少為10萬(wàn)臺(tái)。考慮到數(shù)控沖裁機(jī)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用領(lǐng)域及范圍的不斷擴(kuò)大，數(shù)控沖裁機(jī)在服裝以外行業(yè)的潛在市場(chǎng)容量約為1~1.3萬(wàn)臺(tái)；此外，真皮數(shù)控沖裁機(jī)的潛在市場(chǎng)容量也達(dá)到2.5萬(wàn)臺(tái)左右。具體情況如表三所示：
（二）未來(lái)5年將保持高速增長(zhǎng)
根據(jù)國(guó)家經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的戰(zhàn)略部署，紡織服裝等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)也在加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與升級(jí)，將大規(guī)模推廣與采用先進(jìn)適用的工藝技術(shù)與裝備，以提高生產(chǎn)與服務(wù)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化、智能化、現(xiàn)代化水平。此外，由于中國(guó)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化明顯，傳統(tǒng)行業(yè)的用工荒問(wèn)題在近年日益突顯，勞動(dòng)力成本上漲趨勢(shì)明顯，服裝等傳統(tǒng)企業(yè)以先進(jìn)裝備替代人工的需求非常迫切。
中國(guó)紡織工業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)杜鈺洲在2010年11月20日舉行的“中國(guó)服裝高新技術(shù)成果交流推廣會(huì)”上發(fā)表講話(huà)時(shí)指出：“中國(guó)紡織服裝行業(yè)將在未來(lái)邁入以‘結(jié)構(gòu)優(yōu)化、技術(shù)先進(jìn)、清潔安全、附加值高、吸納就業(yè)能力強(qiáng)’為支撐點(diǎn)的新型工業(yè)化道路，科技進(jìn)步是中國(guó)紡織服裝行業(yè)建設(shè)強(qiáng)國(guó)的重要支撐?！薄都徔椆I(yè)“十二五”科技進(jìn)步綱要》更是將“推廣服裝企業(yè)自動(dòng)化、數(shù)字化、信息化生產(chǎn)工藝技術(shù)，到2015年實(shí)現(xiàn)服裝CAD普及率達(dá)到30%以上，CAM普及率達(dá)到15%以上，RFID普及率達(dá)到20%”作為推廣重點(diǎn)。
“十二五”期間，隨著下游服裝、箱包等行業(yè)規(guī)模企業(yè)的制造信息化、數(shù)字化進(jìn)程的快速推進(jìn)，預(yù)計(jì)數(shù)控沖裁機(jī)的銷(xiāo)量將保持年均30%以上的增速，自動(dòng)鋪布機(jī)的銷(xiāo)量將保持年均20%以上的增速。
?。ㄈ?shù)控沖裁機(jī)進(jìn)入加速普及期
國(guó)產(chǎn)和本土化制造的數(shù)控沖裁機(jī)增多，以及市場(chǎng)需求擴(kuò)大，促使數(shù)控沖裁機(jī)產(chǎn)品在我國(guó)進(jìn)入加速普及期。性?xún)r(jià)比高、售后服務(wù)水平好的產(chǎn)品將迅速占領(lǐng)市場(chǎng)并占據(jù)主要份額，盲目追求高毛利、不愿提升售后服務(wù)水平的生產(chǎn)廠(chǎng)商將會(huì)逐步被淘汰。隨著普及的深入，數(shù)控沖裁機(jī)產(chǎn)品也由原先高不可攀的“貴族”設(shè)備逐漸成為中小型企業(yè)的日常生產(chǎn)裝備。
考慮到市場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及生產(chǎn)廠(chǎng)商合理競(jìng)爭(zhēng)等因素，預(yù)計(jì)未來(lái)2~3年數(shù)控沖裁機(jī)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)價(jià)格將在保持合理毛利的前提下穩(wěn)中有降，下降空間在5%—10%。
作為產(chǎn)業(yè)信息化、自動(dòng)化重要一環(huán)，數(shù)控沖裁機(jī)的迅速普以及產(chǎn)品性能的不斷提升、售后服務(wù)的不斷完善、產(chǎn)品性?xún)r(jià)比的不斷提高，無(wú)疑將大幅提升下游行業(yè)的生產(chǎn)效率，促進(jìn)以服裝行業(yè)為代表的下游行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)。
1.5課題設(shè)計(jì)的總體思路
皮革制品是以動(dòng)物類(lèi)的表皮、毛皮為主料，以紡織品、塑料、橡膠等為輔料制作成的產(chǎn)品總稱(chēng)，是深受人們喜愛(ài)的生活用品之一，與人類(lèi)的日常生活息息相關(guān)。中國(guó)是皮革制品生產(chǎn)大國(guó)、消費(fèi)大國(guó)和出口大國(guó)，皮革制品加工業(yè)是皮革t業(yè)相當(dāng)重要的一部分，也是我國(guó)輕工業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。
改革開(kāi)放以來(lái)，國(guó)內(nèi)皮革業(yè)依托傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，抓住機(jī)遇，通過(guò)政策引導(dǎo)和積極培育，已經(jīng)成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)的一大支柱產(chǎn)業(yè)，在國(guó)際上也產(chǎn)生了一定的影響。但目前國(guó)內(nèi)皮革制品加工企業(yè)基本都是靠人工或少量機(jī)械設(shè)備輔助的方式進(jìn)行皮革裁剪，這種原始的裁剪方式皮革利用率低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、企業(yè)用工量大，這在一定程度上加大了企業(yè)的生產(chǎn)成本，這些不利因素在很大程度上制約了我國(guó)皮革制品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力．而在國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，如美國(guó)、法國(guó)、日本和加拿大等由?。簞趧?dòng)力價(jià)格較高，他們?cè)缫哑毡椴捎米詣?dòng)化皮革裁剪系統(tǒng)。但是國(guó)外自動(dòng)化皮革裁剪系統(tǒng)價(jià)格普遍比較昂貴、且在國(guó)內(nèi)維護(hù)不方便。
隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷完善和加入世貿(mào)，國(guó)內(nèi)、國(guó)際兩個(gè)市場(chǎng)逐漸向多品種、小批量發(fā)展，而集成自動(dòng)配色分類(lèi)、樣板CAD、智能優(yōu)化排版、高速數(shù)控裁剪、輔助分類(lèi)f料于一體的皮革制品準(zhǔn)柔性制造系統(tǒng)，在這種市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)下將具有獨(dú)特的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，能大大提高皮革制品生產(chǎn)的原材料利用率和生產(chǎn)效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，并有效地控制和提高產(chǎn)品質(zhì)鼉，同時(shí)，提高皮革制品加工設(shè)備自動(dòng)化、智能化水平，提高了產(chǎn)業(yè)層次，且全國(guó)擁有眾多皮革制品生產(chǎn)企業(yè)，麻用前景將十分喜人。
本課題首先需要完成總體設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)皮革下料機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，安裝尺寸，確定機(jī)器的傳動(dòng)方案和工作原理，分配各級(jí)傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比，同時(shí)根據(jù)需要的生產(chǎn)量確定機(jī)器的工作參數(shù)。
其次，在完成總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)行傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)：利用鏈齒結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，高效率，低功耗，平穩(wěn)運(yùn)行，具有良好的性能。
1.6本設(shè)計(jì)應(yīng)解決的主要問(wèn)題、意義及實(shí)用價(jià)值
解決的主要問(wèn)題：通過(guò)現(xiàn)代CAD技術(shù)對(duì)傳動(dòng)零件的選定，設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)件和機(jī)床總體結(jié)構(gòu)。運(yùn)用AutoCAD繪制機(jī)床的總裝配圖、各個(gè)零件的零件圖和傳動(dòng)路線(xiàn)圖，以指導(dǎo)各零件的加工和機(jī)床的設(shè)計(jì)。運(yùn)用Pro/E進(jìn)行該機(jī)床零件的三維實(shí)體建模，生成三維爆炸視圖，指導(dǎo)該機(jī)床的生產(chǎn)裝配。通過(guò)專(zhuān)業(yè)知識(shí)核實(shí)所設(shè)計(jì)的機(jī)床總體結(jié)構(gòu)和各零部件是否合格。
皮革下料專(zhuān)用機(jī)床的設(shè)計(jì)制造滿(mǎn)足了技術(shù)發(fā)展的需要，提高了生產(chǎn)率和產(chǎn)品的精度，增大了設(shè)備的適應(yīng)能力,改善了加工工藝，減少了企業(yè)資金的投入。用戶(hù)還可以針對(duì)自己的實(shí)際情況做出相應(yīng)的調(diào)整。從生產(chǎn)分析來(lái)看，在現(xiàn)代制造業(yè)中，單一品種的大量生產(chǎn)占有相當(dāng)大的比重，若要完成這些生產(chǎn)任務(wù)，不外乎選擇通用機(jī)床、專(zhuān)用機(jī)床或數(shù)控機(jī)床，其中專(zhuān)用機(jī)床是最能適應(yīng)這種生產(chǎn)需要的。
1.7主要規(guī)范與技術(shù)指標(biāo)
最大沖裁壓力10噸；
沖裁速度30-60次/min
沖程調(diào)節(jié)范圍：0-60mm;
壓板至工作臺(tái)距離60-130mm;
工作壽命為5年，兩班制；
設(shè)計(jì)出一張A1皮革沖載機(jī)裝配圖以及設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
第二章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
2.1沖裁機(jī)的工作原理及特點(diǎn)
2.1.1液壓系統(tǒng)的工作原理
液壓系統(tǒng)的工作原理如圖2.1所示。兩個(gè)充滿(mǎn)工作液體的具有柱塞或活塞的容腔由管道相連接。當(dāng)小柱塞上作用的力為時(shí)，根據(jù)帕斯卡原理：在密閉的容器中，液體壓力在各個(gè)方向上是相等的，則壓力將傳遞到容腔的每一點(diǎn)。因此，在大柱塞2上將產(chǎn)生向上的作用力，迫使制件3變形，且。，分別為小柱塞1和大柱塞2的工作面積[6]。
圖2.1液壓系統(tǒng)工作原理圖
液壓系統(tǒng)的本體結(jié)構(gòu)及工作原理可用圖2.2來(lái)表明。
1-充液罐2-上粱3-主缸及活塞4-活動(dòng)橫梁5-立柱6-下梁7-頂出缸
圖2.2液壓系統(tǒng)本體機(jī)構(gòu)圖
滑塊在工作主缸的驅(qū)動(dòng)下，以立柱為導(dǎo)向，在上下橫梁之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。滑塊下端面固定有上模具，而下模具則固定與下橫梁上的工作臺(tái)上。當(dāng)高壓液體進(jìn)入主缸的上腔，推動(dòng)滑塊向下運(yùn)動(dòng)，使工件在上下模具之間產(chǎn)生塑性變形。當(dāng)主缸下腔進(jìn)油時(shí)則推動(dòng)滑塊往上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)下橫梁內(nèi)的頂出缸頂出工件[7]。
2.1.2液壓系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)形式
按照結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)，液壓系統(tǒng)主要包括單柱液壓系統(tǒng)、四柱液壓系統(tǒng)、框架液壓系統(tǒng)及其他結(jié)構(gòu)的液壓系統(tǒng)。
液壓系統(tǒng)有單動(dòng)、雙動(dòng)、三動(dòng)三種基本的動(dòng)作方式。在單動(dòng)方式中，壓頭（或滑板）作為移動(dòng)部件單向移動(dòng)完成壓制過(guò)程。這種工作方式?jīng)]有壓邊裝置。單動(dòng)壓力機(jī)主要用于薄型工件成型中，適用于卷材和帶型材料。雙動(dòng)型壓力機(jī)有兩個(gè)移動(dòng)部件：滑板（或沖頭）和模板。其工作過(guò)程是，沖頭（或滑板）自上而下拉伸沖料，模板充作固定壓板。在壓制成型后，模板能實(shí)現(xiàn)打料頂出功能?？筛鶕?jù)材料和工件的特征參數(shù)來(lái)調(diào)整模板的壓力。三動(dòng)型壓力機(jī)中，深拉伸滑塊和壓邊滑塊自上而下移動(dòng)，由模板實(shí)現(xiàn)打料動(dòng)作。但是，模板也可以充作壓邊塊來(lái)實(shí)現(xiàn)專(zhuān)門(mén)的成型操作。這種壓力機(jī)也可以做雙動(dòng)機(jī)用。由于內(nèi)滑板和壓邊塊相關(guān)連，因此，成型壓力和壓邊力合成整個(gè)系統(tǒng)的總負(fù)載[8]。
2.1.3液壓系統(tǒng)基本參數(shù)
液壓系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)是根據(jù)它的工藝用途和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定的，它反映了液壓系統(tǒng)的工作能力和特點(diǎn)，是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的重要依據(jù)[9]。
液壓系統(tǒng)的基本參數(shù)有以下內(nèi)容:
（1）公稱(chēng)壓力（公稱(chēng)噸位）及其分級(jí)
公稱(chēng)壓力是指液壓系統(tǒng)名義上能產(chǎn)生的最大力量，在數(shù)值上等于工作液體壓力和工作柱塞總工作面積的乘積。它反映了液壓系統(tǒng)的主要工作能力。
（2）最大凈空距（開(kāi)口高度）H
最大凈空距H是指活動(dòng)橫梁停止在上限位置時(shí)，從工作臺(tái)上表面到活動(dòng)橫梁下表面的距離，凈空距反映了液壓系統(tǒng)高度方向上工作空間的大小。
（3）最大行程S
最大行程S指活動(dòng)橫梁能夠移動(dòng)的最大距離。
（4）工作臺(tái)尺寸（長(zhǎng)×寬）
工作臺(tái)尺寸指工作臺(tái)面上可以利用的有效尺寸，如圖8-9中的B與T。
（5）回程力
回程力由活塞缸下腔工作面積或單獨(dú)設(shè)置的回程缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。
（6）活動(dòng)橫梁運(yùn)動(dòng)速度（滑塊速度）
可分為工作行程速度、空行程速度及回程速度。工作行程速度由工藝要求來(lái)確定?？招谐趟俣燃盎爻趟俣瓤梢愿咭恍?，以提高生產(chǎn)率。
（7）允許最大偏心距
允許最大偏心距是指工件變形阻力接近公稱(chēng)壓力時(shí)，所能允許的最大偏心值。
（8）頂出器公稱(chēng)壓力及行程
有些液壓系統(tǒng)下橫梁裝有頂出器。其壓力和行程可按工藝要求確定。
2.1.4液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)
液壓系統(tǒng)與其他機(jī)械壓力機(jī)相比具有以下特點(diǎn)[10]：
一是動(dòng)力傳動(dòng)為“柔性"傳動(dòng)，不象機(jī)械加工設(shè)備一樣動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜，這種驅(qū)動(dòng)原理避免了機(jī)器過(guò)載的情況；二是液壓系統(tǒng)的拉伸過(guò)程中只有單一的直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)力，沒(méi)有“成角的"驅(qū)動(dòng)力，這使加工系統(tǒng)有較長(zhǎng)的生命期和高的工件成品率；三是液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)；四是在同等體積下，液壓裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更大的動(dòng)力；五是液壓裝置能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；六是液壓裝置工作比較平穩(wěn)。
由于液壓系統(tǒng)具有許多優(yōu)點(diǎn)，所以它在工業(yè)生產(chǎn)中尤其在鍛造、沖壓生產(chǎn)中的應(yīng)用已有悠久歷史，對(duì)于大件鍛造、大件拉深工藝，更顯其優(yōu)越性。
2.2液壓控制系統(tǒng)的功能和組成
歸納起來(lái)，液壓控制系統(tǒng)一般應(yīng)滿(mǎn)足以下要求[12]：
能源裝置——把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液液壓能的裝置。最常見(jiàn)的形式是液壓泵，它給液壓系統(tǒng)提供壓力油。
執(zhí)行元件——把油液的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的元件。有作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的液壓缸，或作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)。
控制調(diào)節(jié)元件——對(duì)系統(tǒng)中油液壓力，流量或油液流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的元件。這些元件的不同組合形成了不同功能的液壓系統(tǒng)。
輔助元件——上述三部分以外的其他元件，例如油箱，過(guò)濾器，油管等。他們對(duì)保證系統(tǒng)正常工作有重要作用。
（5）其他的一些完成邏輯功能的邏輯元件等。
液壓控制系統(tǒng)的典型組成如圖2.3所示。
圖2.3液壓控制系統(tǒng)的典型組成
2.3液壓系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及分析
2.3.1液壓系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)功能需求分析
四柱液壓系統(tǒng)用途廣泛，除了用于板料的沖裁、拉伸、彎曲、翻邊等沖壓工藝外，還可用于冷擠、校正、壓裝、粉末制品、磨料制品、塑料制品和絕緣材料的壓制成形。
其本體機(jī)構(gòu)為一般的典型三梁四柱式，設(shè)有頂出缸及充液系統(tǒng)。它由上橫梁、活動(dòng)橫梁、下橫梁及四根立柱組成，上橫梁的中間孔安裝工作缸，下橫梁的中間孔安裝頂出缸，活動(dòng)橫梁靠四個(gè)角上的孔套裝在四立柱上，上方與工作缸的活塞相連接，由其帶動(dòng)活動(dòng)橫梁上下運(yùn)動(dòng)。
液壓系統(tǒng)由能源轉(zhuǎn)換裝置（泵和油泵）、能量調(diào)節(jié)裝置（各種閥）以及能量輸送裝置（油箱、充液筒、管路）等組成。借助電氣系統(tǒng)的控制，驅(qū)動(dòng)活動(dòng)橫梁及頂出缸活塞運(yùn)動(dòng)，完成各種工藝動(dòng)作循環(huán)。
本機(jī)器具有調(diào)整、手動(dòng)和半自動(dòng)三種方式可供選擇。依靠活動(dòng)橫梁和頂出缸活塞的配合動(dòng)作完成各種制件的壓制。
2.3.2液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)圖及系統(tǒng)工作原理分析
液壓系統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)原理圖如圖2.4所示。上滑塊由主缸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)加壓，下滑塊由下缸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)頂出。
系統(tǒng)有兩個(gè)泵，主泵為恒功率變量泵，最高工作壓力由溢流閥8的遠(yuǎn)程調(diào)壓閥9調(diào)定。輔助泵2是低壓小流量定量泵，用于供應(yīng)液動(dòng)閥的控制油。
1-控制泵組2-主電機(jī)3-液壓泵4、10-電液換向閥5、7、8-溢流閥
6-節(jié)流閥9-遠(yuǎn)程調(diào)壓閥11、15-電磁換向閥12-液控單向閥13-支承閥14-充液閥
16-單向閥17-壓力繼電器
圖2.4滑閥式一般用途液壓系統(tǒng)液壓控制系統(tǒng)圖
各個(gè)行程的動(dòng)作如下：
（1）啟動(dòng)液壓泵電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，全部換向閥的電磁鐵處于斷電狀態(tài)，泵輸出的油經(jīng)三位四通電液換向閥10（中位）及閥4（中位）流回油箱，泵空載啟動(dòng)。
（2）活動(dòng)橫梁空程快速下降電磁鐵1YA及5YA通電，閥10及閥11換至右位，控制油經(jīng)電磁換向閥11（右位），打開(kāi)液控單向閥12，主工作腔下腔油經(jīng)閥12、閥10（右位）及閥4（中位）排回郵箱，動(dòng)梁在重力作用下快速下降，此時(shí)主工作缸上腔形成負(fù)壓，上部油箱的低壓油經(jīng)充液閥14向主缸上腔充液，同時(shí)泵輸出的油也經(jīng)閥10及單向閥15進(jìn)入主缸上腔。
進(jìn)油路：泵3—閥10右位—閥15—主缸上腔
回油路：主缸下腔—閥12—閥10右位—閥4中位—油箱
（3）活動(dòng)橫梁慢速下降及工作加壓活動(dòng)橫梁下降至一定位置，觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)2s，使5YA斷電，閥11復(fù)位，液控單向閥12關(guān)閉，主缸下腔油須經(jīng)支承閥13排回油箱，活動(dòng)橫梁不再靠重力作用下降，必須依靠泵輸出的壓力油對(duì)活塞加壓，才能使活動(dòng)橫梁下降，活動(dòng)橫梁下降速度減慢，此時(shí)，活動(dòng)橫梁的速度取決于泵的供油量，改變泵的流量即可調(diào)節(jié)活動(dòng)橫梁的運(yùn)動(dòng)速度。在工作加壓過(guò)程中，主工作缸內(nèi)油壓取決于工件的變形阻力。
進(jìn)油路：泵3—閥10右位—閥15—主缸上腔
回油路：主缸下腔—閥13—閥10右位—閥4中位—油箱
（4）保壓電磁鐵6YA通電，閥15接通油箱；1YA斷電，利用單向閥15及充液閥14之錐面，對(duì)主缸上腔油密封，依靠油液及機(jī)架的彈性進(jìn)行保壓。
若主缸上腔油壓降低，低到一定值時(shí)，壓力繼電器16發(fā)出訊號(hào)，使電磁鐵1YA通電，泵向主缸上腔供油，使油壓升高，保持保壓壓力。而當(dāng)油壓超過(guò)一定值時(shí)，壓力繼電器16又發(fā)訊號(hào)，使1YA斷電，液壓泵停止向主缸上腔供油，油壓不再升高。
（5）快速回程電磁鐵6YA斷，2YA通電，閥10換至左位，壓力油經(jīng)閥10（左位）使充液閥14開(kāi)啟，主缸上腔油經(jīng)閥14排回油箱，壓力油經(jīng)閥12進(jìn)入主缸下腔，推動(dòng)活塞上行，活動(dòng)橫梁快速回程。
進(jìn)油路：泵3—閥10左位—閥12—主缸下腔
回油路：主缸上腔—閥14—油箱
（6）浮動(dòng)壓邊當(dāng)需要利用頂出缸為板料拉伸進(jìn)行壓邊時(shí)，可先令電磁鐵3YA通電，閥4換至左位，壓力油經(jīng)閥10（中位）及閥4（左位）進(jìn)入頂出缸下腔。頂出缸上腔油經(jīng)閥4（左位）排回油箱，頂出活塞上行，當(dāng)壓靠壓邊圈后，令3YA斷電。
坯料進(jìn)行反拉伸時(shí)，頂出缸活塞在動(dòng)梁壓力作用下，隨動(dòng)梁一起下降。頂出缸下腔油經(jīng)節(jié)流閥6及溢流閥5排回油箱，由于節(jié)流閥6存在一定節(jié)流阻力，因而產(chǎn)生一定油壓，相應(yīng)使頂出缸活塞上產(chǎn)生一定的壓邊力。調(diào)節(jié)溢流閥5即可改變此浮動(dòng)壓邊力。
（7）頂出器頂出及退回電磁鐵3YA通電，閥4換至左位，頂出缸活塞上行，頂出。
進(jìn)油路：泵3—閥10中位—閥4左位—頂缸下腔
回油路：頂缸上腔—閥4左位—油箱
而電磁鐵4YA通電，閥4換至右位，則頂出缸活塞下行，退回。
進(jìn)油路：泵3—閥10中位—閥4右位—頂缸上腔
回油路：頂缸下腔—閥4左位—油箱
（8）停止全部電磁鐵處于斷電狀態(tài)，閥4和閥10處于中位，液壓泵3輸出的油經(jīng)閥10（中位）及閥4（中位）排回油箱，泵卸荷。液控單向閥12將主工作缸下腔封閉，支承活動(dòng)橫梁懸空，停止不動(dòng)。
其他溢流閥8及遠(yuǎn)程調(diào)壓閥9作為系統(tǒng)安全調(diào)壓用，溢流閥7則作為頂出缸下腔安全限壓用[14]。
表2.1為電磁鐵動(dòng)作順序表。
表2.1液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作順序表（滑閥式）
液壓缸
動(dòng)作名稱(chēng)
1YA
2YA
3YA
4YA
5YA
6YA
工作缸
快速下行
＋
＋
慢速下行
＋
保壓
＋
快速回程
＋
頂出缸
頂出
＋
退回
＋
2.3.3系統(tǒng)控制基本回路
任何復(fù)雜的液壓系統(tǒng)總是由一些基本回路所組成的。所謂基本回路，就是在系統(tǒng)中采用某些液壓元件為實(shí)現(xiàn)某種動(dòng)作或性能要求而組成的典型油路。常見(jiàn)的基本回路按其在系統(tǒng)中的功能可分為：壓力控制基本回路、方向控制基本回路、速度流量控制基本回路、多執(zhí)行元件工作控制回路以及其它回路。
下面主要分析本系統(tǒng)中的一些基本控制回路。
（1）壓力控制基本回路
壓力控制基本回路是用壓力控制閥來(lái)控制或調(diào)節(jié)整個(gè)液壓系統(tǒng)或某一部分的油液壓力，以獲得執(zhí)行元件所需要的力或轉(zhuǎn)矩，或保持受力狀態(tài)、防止系統(tǒng)過(guò)載、防止系統(tǒng)液壓沖擊以及減少系統(tǒng)能量損耗的回路。下面主要介紹調(diào)壓、卸荷、保壓等回路。
（a）調(diào)壓回路
調(diào)壓回路的功能是使液壓系統(tǒng)整體或某一部分的壓力保持恒定或不超過(guò)某個(gè)數(shù)值。
如圖2.5所示：在泵3的出口處設(shè)置并聯(lián)的溢流閥8和遠(yuǎn)程調(diào)壓閥9，使泵的出口壓力基本維持恒定。
圖2.5調(diào)壓回路
（b）卸荷回路
卸荷回路的功能是使液壓泵在接近零壓的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣可以避免頻繁啟動(dòng)電機(jī)，減少功率損失和系統(tǒng)發(fā)熱，延長(zhǎng)泵和電機(jī)的使用壽命。本系統(tǒng)中串聯(lián)油路泵通過(guò)兩個(gè)換向閥中位卸壓，如圖2.6所示。
圖2.6卸荷回路
（c）保壓回路
有些機(jī)械要求具有保壓的功能，即在工作循環(huán)的某一階段內(nèi)保持規(guī)定的壓力。保壓回路應(yīng)滿(mǎn)足保壓時(shí)間、壓力穩(wěn)定、工作可靠及節(jié)能等多方面的要求。
在本系統(tǒng)采用單向閥16保壓。
（2）速度流量基本控制
在液壓系統(tǒng)中，執(zhí)行元件的速度是由供給執(zhí)行元件的液流量來(lái)控制的。因此，對(duì)液流量的控制實(shí)質(zhì)上就是對(duì)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的控制。其控制方式有閥控及泵控兩種，前者是通過(guò)改變節(jié)流元件的通流面積，后者則是通過(guò)改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量。速度控制回路包括調(diào)速回路、快速運(yùn)動(dòng)回路、速度換接回路等。速度控制回路往往是液壓系統(tǒng)中的核心部分，它的工作性能優(yōu)劣對(duì)系統(tǒng)起著決定性的作用。
（a）調(diào)速回路
調(diào)速回路有節(jié)流調(diào)速回路、容積調(diào)速回路和容積節(jié)流調(diào)節(jié)回路，本系統(tǒng)采用的是容積調(diào)速回路。
通過(guò)改變泵或馬達(dá)的排量來(lái)進(jìn)行調(diào)速的方法成為容積調(diào)速，這種調(diào)速回路由變量泵與定量執(zhí)行元件、變量泵與變量液壓馬達(dá)以及定量泵與變量液壓馬達(dá)等幾種組合形式。其主要優(yōu)點(diǎn)是：沒(méi)有溢流損失和截留損失，因而效率高，發(fā)熱少。但變量泵或變量液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)較定量泵或定量液壓馬達(dá)復(fù)雜，因此容積調(diào)速回路的成本較節(jié)流調(diào)速回路的成本稍高。
如圖2.7所示為變量泵-缸容積調(diào)速回路，回路中液壓缸的活塞速度靠變量泵的排量來(lái)調(diào)節(jié)。
圖2.7變量泵-缸調(diào)速回路
（b）快速運(yùn)動(dòng)回路
快速運(yùn)動(dòng)回路是在不增加液壓泵流量的情況下，加快執(zhí)行元件的空載運(yùn)行速度，以提高系統(tǒng)的工作效率和充分利用功率。本系統(tǒng)中利用上滑塊自重加速、充液閥14補(bǔ)油的快速運(yùn)動(dòng)回路，功率利用合理。
（c）速度換接回路
速度換接回路的功能是使執(zhí)行元件在一個(gè)工作循環(huán)中，從一個(gè)運(yùn)動(dòng)速度變換到另一種運(yùn)動(dòng)速度。常用的回路有用行程閥的快慢速換接回路、用兩種調(diào)速閥的速度換接回路和二次進(jìn)給回路等。
（3）方向控制回路
方向控制基本回路是控制執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向的回路。通常情況下采用二位或三位換向閥可使執(zhí)行元件換向。三位換向閥除了使執(zhí)行元件正反兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)外，不同的中位滑閥機(jī)能還可以使系統(tǒng)獲得不同的性能。
本系統(tǒng)中主缸由中位機(jī)能為M型的電液換向閥10實(shí)現(xiàn)換位；下缸的換向閥是中位機(jī)能為K型的電液換向閥4。
第三章元件選取計(jì)算
四柱式液壓系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)方案初步確定后，要進(jìn)行必要計(jì)算，以最后確定液壓系統(tǒng)各部分的尺寸，其中主要包括油缸尺寸和液壓泵規(guī)格的確定和各個(gè)閥的選型，為下面的系統(tǒng)建模與仿真分析做好準(zhǔn)備。
3.1液壓缸的尺寸
3.1.1工作缸的尺寸
（1）根據(jù)液壓缸的作用力和液體的工作壓力先計(jì)算工作缸的作用面積。
工作缸工作腔的作用面積：
式中——工作缸的工作力，
——液體的工作壓力，
（2）計(jì)算活塞和活塞桿的直徑。
活塞直徑：
設(shè)工作缸回程力
工作缸活塞桿腔的作用面積：
則活塞桿的直徑：
根據(jù)GB/T2348-1993《液壓缸缸內(nèi)徑和活塞桿直徑系列》取，
則活塞腔、活塞桿腔實(shí)際面積：
3.1.2頂出缸的尺寸
（1）頂出缸工作腔的作用面積：
式中——頂出缸的工作壓力，
（2）計(jì)算活塞和活塞桿的直徑。
活塞直徑：
設(shè)工作缸回程力
工作缸活塞桿腔的作用面積：
則活塞桿的直徑：
根據(jù)GB/T2348-1993《液壓缸缸內(nèi)徑和活塞桿直徑系列》取，
則活塞腔、活塞桿腔實(shí)際面積：
3.2計(jì)算液壓系統(tǒng)工作的流量
按液壓缸的作用面積和液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算液壓系統(tǒng)工作時(shí)的流量。在沖壓機(jī)械中，滑塊的運(yùn)動(dòng)在一次工作循環(huán)內(nèi)一般分成幾個(gè)不同階段：快速下行行程、工作行程和快速回程。由于它們的運(yùn)動(dòng)速度不同，所以各階段的流量也不相同。
快速下行行程：
工作缸工作腔
工作缸回程腔
慢速下行：
工作缸工作腔
工作缸回程腔
工作行程：
工作缸工作腔
工作缸回程腔
快速回程
工作缸工作腔
工作缸回程腔
式中——快速下行速度，
——慢速下行速度，
——工作行程速度，
——快速回程的速度，
主要用來(lái)決定變量泵的最大流量或低壓大流量增速泵的流量，以及計(jì)算充液系統(tǒng)的尺寸。主要用來(lái)確定回程腔回路的尺寸和驗(yàn)算快速下行行程的速度。主要用來(lái)決定高壓泵的流量。主要用來(lái)確定工作腔排油卸荷閥的尺寸或工作腔回路的尺寸，和驗(yàn)算快速回程的速度。值也可用來(lái)確定變量泵的最大流量。
頂出回路頂出行程及退回行程速度相同，即此兩次行程系統(tǒng)流量相同：
頂缸工作腔
頂缸回程腔
、主要用來(lái)確定頂出缸工作時(shí)變量泵應(yīng)輸出的流量。
3.3選擇液壓泵的規(guī)格
首先確定液壓泵的最大工作壓力和最大的流量，據(jù)此便可以參照泵的產(chǎn)品樣本來(lái)選取規(guī)格大小相當(dāng)?shù)囊簤罕谩?
液壓泵的工作壓力與液壓缸的工作壓力并不完全相同，當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于液體流經(jīng)管道和元件時(shí)產(chǎn)生壓力損失，所以液壓泵的工作壓力較油缸的工作壓力為高。但當(dāng)油缸到達(dá)行程終點(diǎn)不動(dòng)時(shí)，由于沒(méi)有液體的流動(dòng)，這時(shí)這兩個(gè)工作壓力又相等。因此對(duì)于大多數(shù)僅在工作行程最后才需要最大壓力的工藝來(lái)講，例如壓制、成形、校準(zhǔn)等工作，液壓泵的最大工作壓力可取等于油缸的最大工作壓力，。式中，為液壓泵的最大工作壓力；為液壓缸的最大工作壓力。
液壓泵的最大流量應(yīng)略大于液壓缸需要的最大流量，考慮到系統(tǒng)的泄露和液壓泵磨損后容積效率的下降，可取：
式中——液壓泵的最大流量
——液壓缸對(duì)液壓泵要求的最大流量，由于快速下行時(shí)液壓缸有充液系統(tǒng)補(bǔ)油，因此取
查《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)元器件選型手冊(cè)》P129表1.77，選取250YCY14-1B型壓力補(bǔ)償變量柱塞泵，技術(shù)規(guī)格為：
壓力：最高
排量：最大
最高轉(zhuǎn)速：
驅(qū)動(dòng)功率：
3.4確定控制閥的尺寸
控制閥的尺寸按照它所通過(guò)的最大流量和最大工作壓力來(lái)選取，它們應(yīng)與產(chǎn)品樣本上表明的閥的公稱(chēng)壓力和公稱(chēng)流量相近。必要時(shí)，最大流量允許超過(guò)公稱(chēng)流量，但是不宜過(guò)大。因?yàn)殚y內(nèi)流速太高時(shí)，除引起壓力損失和發(fā)熱增加，以及噪音加大外，還可能會(huì)影響某些閥的工作性能，例如換向閥的操作力將增加，反之，如流量過(guò)小則閥的外形和重量增大，液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不緊湊，成本高。
根據(jù)計(jì)算結(jié)果，一些主要閥元件的型號(hào)初步選擇如下：
三位四通電液換向閥4：4WF16F50/AG24
溢流閥5:DG-02-B-22
節(jié)流閥6:MG10G1.2
溢流閥7:DBDA10G10/31.5
先導(dǎo)溢流閥8：BG-10-32
遠(yuǎn)程調(diào)壓閥9：DG-01-22
四位三通電液換向閥10：4WEH16G50/AG24
二位三通電磁換向閥11：4WE6D60/AG24Z4
液控單向閥12：CPT-10-50-50
支撐閥13：FBF3D10B
電磁換向閥15：3WE10A30/AG24Z4
單向閥16：S20A00
第四章移動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及計(jì)算
4.1電機(jī)的選擇
初設(shè)承載總質(zhì)量M=2000kg，橫移速度V=0.15m/s，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得摩擦因子μ=0.2，則帶動(dòng)橫移軸轉(zhuǎn)動(dòng)所需功率：
由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知電動(dòng)機(jī)輸出功率：
式中——工作機(jī)所需功率
——減速機(jī)與工作機(jī)之間的總效率
鏈傳動(dòng)總效率：
式中：——鏈傳動(dòng)效率，查得=0.96
——滾動(dòng)軸承效率，查得=0.99，兩對(duì)，
代入數(shù)據(jù)得：。
則電動(dòng)機(jī)的輸出功率為：=0.594kw
由于橫移的速度較慢，要求橫移電機(jī)的轉(zhuǎn)速較低，為使結(jié)構(gòu)緊湊，本設(shè)計(jì)根據(jù)輸出功率選擇由臺(tái)灣明椿電機(jī)廠(chǎng)生產(chǎn)的交流減速電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為MLPK40075803，額定電壓220V，功率P=0.75w，速比30，輸出轉(zhuǎn)速n=18r/min。
其外形圖與升降電動(dòng)機(jī)相同，見(jiàn)圖4.1。電機(jī)的主要安裝和外形尺寸如下表：
表4.1電機(jī)外形尺寸(mm)
A
D
E
F
G
H
L
J
K
365
90
140
175
120
11
15
23.42
65
M
X
Y
Z
P
Q
T
W
165
175
116
125
45
40
31
7
4.2鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
初選橫移輪直徑D=160mm，則車(chē)輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)為
由于電機(jī)轉(zhuǎn)速和車(chē)輪轉(zhuǎn)速幾乎相同，故傳動(dòng)比為1。
1.初選鏈輪齒數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-6查得，則從動(dòng)鏈輪齒數(shù)
2.確定計(jì)算功率
由于載荷比較平穩(wěn)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查表6-3得工況系數(shù)=1.0，因此
==0.75kw
3.初定中心距，確定鏈條鏈節(jié)數(shù)Lp
初定中心距,則鏈節(jié)數(shù)
取Lp=42。
4.計(jì)算單排鏈所能傳遞的功率及鏈節(jié)距P
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-5查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)Kz=1.0,選擇單排鏈，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-4查得多排鏈系數(shù)Kp=1.0
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6.14查得長(zhǎng)度系數(shù)=0.98故所需傳遞的功率為
根據(jù)額定功率和轉(zhuǎn)速查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6.13選擇滾子鏈的型號(hào)為12A，由表6-1查得鏈節(jié)距P=19.05mm
鏈標(biāo)記為：12A—62GB/T1243-1997
5.確定鏈實(shí)際長(zhǎng)度L及中心距
L=Lp×P/1000=42×19.05/1000=0.8mm
6.計(jì)算鏈速
7.計(jì)算作用在軸上的壓軸力Q
圓周力F=1000/V=（1000×0.75）/0.11=6818N
按平均布置查《機(jī)械設(shè)計(jì)》取壓軸力系數(shù)
有
8.按靜強(qiáng)度校核鏈條
由于鏈條處于低速重載傳動(dòng)中，其靜強(qiáng)度占主要地位。
由參考文獻(xiàn)[5]知，鏈條靜強(qiáng)度計(jì)算式：
（2-10）
式中：——靜強(qiáng)度安全系數(shù)；
——工況系數(shù)，查表12-2-3取；
——鏈條極限拉伸載荷，=31.1kN；
——有效圓周力，；
——離心力引起的力，，其中為鏈條質(zhì)量，可由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表12-2-9查得：q=1.50kg/m；時(shí)，可以忽略。
——懸垂力，，其中為系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查圖12-2-3得：，為中心距，，為兩輪中心線(xiàn)對(duì)水平面的傾角，，則
；
——許用安全系數(shù)，。
代入數(shù)據(jù)得：
，符合強(qiáng)度要求。
9.潤(rùn)滑方式的選擇
根據(jù)鏈速v=0.11m/s和鏈節(jié)距P=19.05mm，按圖6.16查得潤(rùn)滑方式為人工定期潤(rùn)滑。
10.鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
鏈輪的結(jié)構(gòu)選為整體式，材料為45鋼，熱處理為淬火、回火，齒面硬度40~50HRC。由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14.2-19查得主要結(jié)構(gòu)尺寸如圖4.1：
圖4.1鏈
4.3軸的設(shè)計(jì)
橫移傳動(dòng)軸A是一層車(chē)庫(kù)橫移電機(jī)動(dòng)力通過(guò)鏈輪輸入的一段，它的結(jié)構(gòu)如下圖：
圖4.2橫移軸A
1.估算軸的基本直徑
選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9-1查得=640MPa。
查表9-3，取C=110，由式（9-2）得。
所求為軸的最細(xì)處，即裝聯(lián)軸器處。但因此處有個(gè)鍵槽，故軸頸應(yīng)增大5%，即，則。
為了使所選的直徑與聯(lián)軸器孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選擇聯(lián)軸器。由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得采用剛性聯(lián)軸器，取與軸配合的的半聯(lián)軸器孔徑28mm，故軸頸28mm，與軸配合長(zhǎng)度44mm。
2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）初定各段直徑，見(jiàn)下表：
表4.2橫移軸各段直徑
位置
軸頸/mm
說(shuō)明
裝鏈輪軸1-2
=28
與鏈輪的內(nèi)孔配合，故取28mm
自由段2-3
=32
鏈輪的右端用軸肩定位，故取32mm
裝車(chē)輪軸3-4
=45
與車(chē)輪的內(nèi)孔配合，并便于拆裝，故取45mm
軸環(huán)段4-5
=50
考慮車(chē)輪的軸向定位，故取50mm
自由段5-6
=34
考慮軸承的軸向定位，故取34mm
裝軸承段6-7
=32
由軸承的內(nèi)孔決定。初選深溝球軸承，型號(hào)為6232，其內(nèi)孔尺寸d=32，故取32mm
自由段7-8
=30
考慮聯(lián)軸器左端的軸向定位，故取30mm
裝聯(lián)軸器8-9
=28
與聯(lián)軸器的內(nèi)孔徑相適應(yīng)，故取28mm
（2）確定各段長(zhǎng)度，見(jiàn)下表：
表4.3橫移軸各段長(zhǎng)度
位置
軸段長(zhǎng)度/mm
說(shuō)明
裝鏈軸段1-2
=38
該段的長(zhǎng)度由鏈輪輪轂寬度決定，故取38mm
自由2-3
=52
考慮軸上零件安裝的位置，取52mm
裝車(chē)輪軸3-4
=78
該段長(zhǎng)度由車(chē)輪輪轂的寬度決定，故取78mm
軸環(huán)段4-5
=10
考慮到車(chē)輪的定位，一般為軸肩高度的1.4倍，取10mm
自由段5-6
=46
考慮到軸承的安裝位置，取46mm
裝軸承段6-7
=17
該段長(zhǎng)度由軸承的寬度決定，該軸承為深溝球軸承，代號(hào)為6332，寬17mm，故取17mm
自由段7-8
=22
考慮聯(lián)軸器的安裝位置，取22mm
裝聯(lián)軸器段8-9
=41
因半聯(lián)軸器與軸配合部分的長(zhǎng)度為44mm，為保證軸的端面不接觸，取該段長(zhǎng)度略短于與聯(lián)軸器配合長(zhǎng)度，故取41mm
3.軸上零件的周向固定
鏈輪，車(chē)輪和半聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵連接，按由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得平鍵尺寸（GB/T1096-2003），鍵槽采用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為25mm。為保證鏈輪與軸的周向固定，故選擇鏈輪輪轂與軸的配合代號(hào)為H7/r6；同樣，車(chē)輪輪轂與軸連接處，選用平鍵為車(chē)輪與軸的配合代號(hào)為H7/k6；半聯(lián)軸器與軸連接和鏈輪，選用平鍵為，半聯(lián)軸器與軸的配合代號(hào)為H7/k6；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位靠過(guò)盈配合來(lái)保證，此處選H7/r6。
4.考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性
考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性，軸肩處的圓角半徑R值為2.5，軸端倒角c=2mm；為便于加工，鏈輪和半聯(lián)軸器處的鍵槽布置在同一軸面上。
4.4聯(lián)軸器及鍵的選擇
1.聯(lián)軸器的選擇
由前可知與聯(lián)軸器配合處直徑為28mm，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選用剛性聯(lián)軸器。
2.鍵的選擇與校核
（1）《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表9-4選普通平鍵：
與聯(lián)軸器配合選用：鍵8×30GB/T1096-2003；
與小鏈輪配合選用：鍵8×30GB/T1096-2003；
與車(chē)輪配合選用：鍵14×70GB/T1096-2003。
（2）校核
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》知校核公式為：
式中：T——傳遞的轉(zhuǎn)矩，由；
——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，，h為鍵的高度；
——鍵的工作長(zhǎng)度，圓頭平鍵；
——軸的直徑；
——許用擠壓應(yīng)力，查表6-2知：。
聯(lián)軸器與軸配合的鍵：，，代入上述公式可得：
鏈輪與軸配合的鍵：，，代入校核公式可得：
由此可知鍵的選擇能滿(mǎn)足要求。
4.5軸承的選擇
1.軸承的選用及校核
軸承均選用深溝球軸承，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選軸承型號(hào)為6238GB/T276-94。
軸承壽命校核：
查參考文獻(xiàn)[1]知軸承壽命計(jì)算公式為：
查表知：，當(dāng)量動(dòng)載荷為。對(duì)于球軸承，，，代入數(shù)據(jù)得：
可知軸承壽命足夠長(zhǎng)，選擇符合要求。
2.軸承潤(rùn)滑
由于傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速比較低，故軸承采用脂潤(rùn)滑即可，在軸承座內(nèi)加入足夠的脂潤(rùn)滑即可，對(duì)承受較大載荷來(lái)說(shuō)此種潤(rùn)滑方式十分適宜。
致謝
本次設(shè)計(jì)是在XXX教授的精心指導(dǎo)下完成的。他以其淵博的知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和高度的責(zé)任心，給我們的學(xué)習(xí)和生活都帶來(lái)了很大的影響，將使我終身難忘，并將激勵(lì)我在今后的工作中奮發(fā)向上，借此在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之際，向XXX老師表示衷心的感謝，并致以崇高的敬意。尤其是XXX老師在百忙之中，不辭辛勞，對(duì)我的許多無(wú)知的提問(wèn)耐心的回答，再次感謝XXX老師在本次設(shè)計(jì)中給予的無(wú)私的幫助。無(wú)論是在理論學(xué)習(xí)階段，還是在論文的選題、資料查詢(xún)、開(kāi)題、研究和撰寫(xiě)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，無(wú)不得到導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和幫助。我愿借此機(jī)會(huì)向?qū)煴硎局孕牡母兄x！同時(shí)，也對(duì)關(guān)注關(guān)心我們的所有人表示敬意！
感謝與我一起設(shè)計(jì)的其他同學(xué)，在與他們相互討論中，我對(duì)所學(xué)的知識(shí)加深了印象，對(duì)課題有了更深刻的理解，這使我在畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)就能較快地進(jìn)入課題。在合作過(guò)程中，與他們?nèi)谇⒌南嗵帪槲姨峁┝撕芎玫脑O(shè)計(jì)氛圍。在此，我非常高興能與他們合作，同時(shí)感謝他們對(duì)我的無(wú)私幫助。
回顧四年學(xué)習(xí)期間的一千余個(gè)日日夜夜，自己靜心鉆研，潛心學(xué)習(xí)，并取得初步學(xué)習(xí)成果而感到欣慰。欣慰之余，我要向關(guān)心和支持我學(xué)習(xí)的所有領(lǐng)導(dǎo)、老師和朋友們表示真摯的謝意！感謝他們對(duì)我的關(guān)心、關(guān)注和支持！
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