接插件挤压成形传动系统设计说明书.docx
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1、目 录第1章 绪论11.1 挤压成形技术的发展与现状11.2 问题的提出31.3 零件技术的要求4第2章 接插件挤压成形机整体机构设计52.1设计原则52.2功能分析52.3 设计方案52.4 方案比较72.5 系统组成72.6 技术关键8第3章 接插件挤压成形机传动系统设计93.1 传动系统的设计要求93.2 n=1r/min时的参数计算93.32r/min 、0.5r/min时的计算参数及比较303.4各轴直径初算及联轴器的选择30第4章 送料装置、挤压模具、及自动切断的设计计算354.1送料装置设计354.1.1 送料装置的设计要求354.1.2 送料装置的设计方案选择364.1.3 凸
2、轮的设计414.1.4 夹紧头的设计424.1.5送料机构的结构分析434.2挤压模具的设计444.2.1零件挤压工艺分析444.2.2模具的结构的确定454.2.3模具结构尺寸的计算464.2.4内凸轮的结构尺寸474.2.5外凸轮的结构尺寸484.2.6送料、挤压及切断过程的协调设计494.3切断机构的设计504.3.1切断机构的原理及方案504.3.2 凸轮机构类型的选择514.3.3 推杆运动规律的选择514.3.4切断机构的设计计算524.3.5切断机构的结构分析57接插件挤压成形机传动系统的设计与计算第1章 绪论1.1 挤压成形技术的发展与现状挤压是对放在容器内的金属坯料施加外力,
3、使之从特定的模孔中流出,获得所需端面形状和尺寸的一种塑性加工方法。约在1797年,英国人布拉曼(S.Braman)设计了世界上第一台用于铅挤压的机械式挤压机,并获得了专利。1820年英国人托马斯(B.Thomas)首先设计制造了液压式铅管挤压机,这台挤压机具有现代管材挤压机的基本组成部分(包括:挤压筒、可更换挤压模、装有垫片的挤压轴和通过螺纹连接在轴上的随动挤压针),从而使管材挤压得到了较快的发展。著名的Tresca屈服准则就是法国人Tresca在1864年通过铅管的挤压实验建立起来的。1870年,英国人Haines发明了铅管反向挤压法,即挤压筒的一端封闭,将挤压模固定在空心挤压轴上实现挤压。
4、1879年法国的Borel、德国的Wesslau先后开发了铅包覆电缆生产工艺,成为世界上采用挤压法制备复合材料的历史开端。1893年,英国人J.Robertson发明了静液挤压法,但当时没有发现这种方法有何工业应用价值,直到20世纪50年代(1955)才开始得以实用化。1894年英国人G.A.Dick设计了第一台可挤压熔点和硬度较高的黄铜及其他铜合金的挤压机,其操作原理与现代的挤压机基本相同。1903年和1906年美国人G.W.Lee申请并公布了铝、黄铜的冷挤压专利。1910年出现了铝菜挤压机,1923年Duraaluminum最先报道了采用复合坯料成形包覆材料的方法。1927年出现了可移动挤
5、压筒,并采用了电感应加热技术。1930年欧洲出现了钢的热挤压,但由于当时采用油脂、石墨等作润滑剂,其润滑性能差,存在挤压制品缺陷多、工模具寿命短等致命的弱点。钢的挤压真正得到较大发展并被用于工业生产,是在1942年发明了玻璃润滑剂之后。1941年美国人H.H.Stout报道了铜粉未直接挤压的实验结果。1965年,德国人R.Schnerder发表了等温挤压实验研究结果,英国的J.M.Sabroff等人申请并公布了半连续静液挤压专利。1971年英国人D,Green申请了Conform连续挤压专利以后,挤压生产的连续化受到极大重视,于20世纪80年代初实现了工业化应用。挤压技术的前期发展过程是从软金
6、属到硬金属,从手工到机械化、半连续化,进一步发展到连续化的过程。而从20世纪50年代后期至20世纪80年代初期,欧美、日本等先进国家对建筑、运输、电力、电子电器用铝合金挤压型材需要量的急剧增长,近20年来高速发展的工业技术对挤压制品断面形状复杂化、尺寸大范围化(向小型化与大型化两个方向发展)与高精度化、性能均匀化等的要求,以及厂家对高效率化生产和高剩余价值产品的追求,促进了挤压技术的迅猛发展,具体表现为:(1)小断面超精密型材与大型或超大型型材的挤压、等温挤压、水封挤压、冷却模挤压、高速挤压等正向挤压技术的发展与进步;(2)反向挤压、静液挤压技术应用范围的扩大;(3)以Conform为代表的连
7、续挤压技术的实用化;(4)各种特殊挤压技术,如粉末挤压,以铝包钢线和低温超电导材料为代表的层状复合材料挤压技术的广泛应用;(5)半固态金属挤压、多坯料挤压等新方法的开发研究等。从应用范围看,从大尺寸金属铸锭的热挤压开坯至小型精密零件的冷挤压成形,从以粉末、颗粒料为原料的直接挤压成形到金属间化合物、超导材料等难加工材料的挤压加工,现代挤压技术得到了极为广泛的开发与应用。根据挤压筒内金属的应力应变状态、挤压方向、润滑状态、挤压温度、挤压速度、工模具的种类或结构、坯料的形状或数目、制品的形状或数目等的不同,挤压的分类方法也不同。目前,工业上广泛应用的几种主要挤压方法,即正向挤压法、反向挤压法、侧向挤
8、压法、玻璃润滑剂压法、静液挤压法、连续挤压法。1.2 问题的提出近年来,随着计算机、通信信息产业的迅猛发展,国内外市声场对接插件的需求猛增。插接件零件(图1-1)一般为方形件,材料为黄铜(ZHMn58-2-2)或紫铜(T2Y),具有优良的导电导热性,塑性很好,但切削加工图1-1 接插件零件性不十分理想。零件的长度规格一般为10mm-25mm,两端头均倒角(便于安装和使用),而原材料的长度为4m-5m。中小企业的传统加工工艺方法为铣削加工,按照零件长度规格要求,采用专用夹具,用成形铣刀加工接插件的两端头倒角,然后切断(一般为手工切断),再打磨去毛刺。该加工方法效率低,工人劳动强度大,原材料损耗较
9、大,产品质量不稳定,难以实现大批量自动化生产需要。采用国外(日本)进口的自动化加工设备,效率高,产品质量稳定,但投资太大(每台售价3-4万美元),且投资成本回收周期长,效益低。针对这种情况,研发自动化程度较高的接插件加工设备,采用冷挤压技术制造加工接插件零件,实现送料、挤压成形、切断的连续自动完成,确保成品零件的设计质量,大大提高了生产效率,节约了原材料,提高了零件的端头硬度和强度。1.3 零件技术的要求零件材料:黄铜(ZHMn58-2-2)或紫铜(T2-Y)硬度: HRC。为了提高v带的寿命,宜选取较大的直径小带轮的基准直径, 查表得小带轮的外径等于75mmb.验算带的速度:根据式(8-13
10、)来计算带的速度, 并应使。对于普通Z带速度不能过低,以免使离心力过大;dd1不能过小一面是所需的有效拉力过大,即所需带的根数z过多。(4)计算从动轮的基准直径, = ,并按V带的基准直径系列加以适当圆整。从动轮直径圆取得dd2=500mm,尽量加大传动比。从动轮的外径dd2查表得504mm传动比从动轮直径圆取得=500mm,尽量加大传动比从动轮的外径查表得504mm传动比i=7.042(5)确定中心距和带的基准直径:根据传动的结构需要初定中心距,取即399.7-1142=400mm取定后,根据带传动的几何关系,按下式计算所需的基准长度:根据由参考文献【1】表8-2中选取和其相近的z带的基准直
11、径。再根据来计算实际中心距,查表取Ld=1800mm。 由公式:计算则a=394mm基本满足要求查表取长度系数=1.18考虑安装调整和补充预紧力(如带伸长而松弛后的张紧)的需要,计算中心距的变动范围 :最大中心距=367 ;最小中心距=334mm (6)验算主动轮上的包角(至少90)故包角系数为0.82(7)确定带的根数Z由公式 -考虑包角不同是的影响系数,简称包角系数, -考虑带的长度不同时的影响系数,简称长度系数,查表8-2-单根v带的基本额定功率,查表8-5a;-计入传动比的影响时,单根V带额定功率的增量经计算Z取5根,根数不是太多,故为安全期间。(8)确定带的预紧力:计算式为:经计算=
12、147N安装新带所需要的预紧力应为上述预紧力的1.5倍则大带轮的转速为910/500X71=128r/minV带传动的效率为0.95故大带轮的传出功率为P1=0.75*0.95=0.7125KW7.设计二级减速器设计计算第一对齿轮(1)初选齿轮类型、精度等级、材料及齿数图3-1 传动方案a.按上图所示的传动方案,选取直齿圆柱齿轮传动。b.此挤压机为一般工作机器,传动速度不高,故选用7级精度。c. 材料选择,由参考文献【1】表10-1选材料大小齿轮的材料均为20Cr,并且经调质及表面淬火,齿面硬度为58-62HRCd.选择大小齿轮的齿数:第一个齿轮的齿数Z1=17,第二对齿轮的齿数Z2=111,
13、传动比e.热处理:表面淬火齿轮变形不大,故精度等级、大小齿轮的齿数不变。(2)按齿面接触强度设计计算:由设计计算式进行试算a.确定公式中的各计算值1)试选载荷系数=1.62)计算小齿轮传递的转矩,3)由表10-7选择齿宽系数=14)由表10-6查得材料的弹性影响系数=由表10-21e按齿面强度查得大、小齿轮的接触强度极限=1200MPa5)由式10-13计算应力循环次数=368640000= 567138006) 由表10-19查得接触疲劳寿命分别为: =0.955 =1.047) 计算接触疲劳许用应力取失效率为1%,安全系数S=1由式10-12得=1146=1248b. 计算1)试算小齿轮分
14、度圆直径,带入中较小的值mm2)计算圆周速度=0.217m/s3) 计算齿宽bb=32.39mm4)计算齿宽和齿高之比b/h:模数 =32.39/17=1.905mm齿高 h=2.25=2.252.57=4.286mmb/h=7.557mm5)计算载荷系数根据v,7级精度等级,由图10-8查得动载系数=1.005直齿轮,假设,由表10-3查得由表10-2查得使用系数=1.5由表10-4查得7级精度,小齿轮相对支撑非对称布置时式子算得=1.12+0.18(1+0.6)+0.2332.39=1.415由b/h=7.557mm,=1.415查表10-13得=1.32;故载荷系数 6)故按实际的载荷系
15、数校正所得的分度圆直径,由式10-10a得mm7)计算模数mmm(3)按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为a.确定公式内的各计算数值1)由图10-20d查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=600MPa;大齿轮的弯曲疲劳强度极限=600MPa;2)由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数=0.9, =0.963)计算弯曲疲劳需用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.2,由式(10-12)得 4)计算载荷系数K5)查取齿形系数由表10-5查得 =2.97 =2.176)查取应力校核系数由表10-5可查得 = 1.52 =1.807)计算大、小齿轮的并加以比较 0.010.0081357故小齿轮的数值大,b.设计计算
16、对比计算结果由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于有齿根弯曲强度计算的模数,由于齿轮模数的大小主要取决与齿根弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关,而齿轮的最小齿数又不能少于17,故取由齿面接触疲劳强度计算的模数m=2.228并就近圆整为标准值2.25mm4)几何尺寸计算a.计算分度圆直径b.计算中心距 c.计算齿轮宽度 ,经圆整:38mmmm; mm5)验算8.设计计算第二对齿轮轴的转速 输入轴的功率为 = (1)初选齿轮类型、精度等级、材料及齿数a.按上图所示的传动方案,选取直齿圆柱齿轮传动。b.此挤压机为一般工作机器,传动速度不高,故选用7级精度。c.材
17、料选择,由表10-1选材料:大小齿轮的材料均为20Cr,并且经调质及表面淬火,齿面硬度为58-62HRCd.选择大小齿轮的齿数,第一个齿轮的齿数Z3=17;第二对齿轮的齿数Z4=83=83/17=4.882e.热处理:表面淬火齿轮变形不大,故精度等级、大小齿轮的齿数不变。(2)按齿面接触强度设计计算:由设计计算式(10-9a)进行试算,即a.确定公式中的各计算值1)试选载荷系数=1.62)计算小齿轮传递的转矩=9550000/=342046N.mm3)由表10-7选择齿宽系数=14)由表10-6查得材料的弹性影响系数=由表10-21e按齿面强度查得大、小齿轮的接触强度极限=1200MPa5)由
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