小型沖床主要構件結構設計

周廣智　陳　威

（聊城鑫泰機床有限公司，聊城 252000；山東省產品質量檢驗研究院，濟南 25000）

小型沖床主要構件結構設計

周廣智陳威

（聊城鑫泰機床有限公司，聊城 252000；山東省產品質量檢驗研究院，濟南 25000）

本文對一種小型沖床主要結構的設計，通過參數設計計算與強度校核，確定了曲柄壓力機構核心部件、沖床床身、發動機的參數。本機設結構簡單合理，操作方便，適用性強，沖壓過程平穩，效果較為理想。

沖壓機械技術參數機械設計

沖壓機和送料裝置相配合完成板料的進給。首先上模下行，然后在大致均勻進行拉深成形或沖裁工作，到達下死點后完成半個沖程，最后快速返回上模，完成一個周期的沖壓工作［1］。

圖1　機械沖床工作原理圖

1　小型曲柄壓力機設計及計算

1.1曲柄壓力機設計

曲柄壓力機的組成可分為：工作機構、傳動系統、操作部分、動力系統、支撐結構、輔助設備［2-3］。曲柄傳動系統壓力機選用上傳動機構，安裝模式為縱向，選用開始傳動結構，單邊傳動。

1.2曲柄壓力機構核心部件的設計

沖床設計的主要參數見表1。

曲柄滑塊機構是曲柄壓力機構的核心構件，設計的主要任務是S-α曲線的繪制，滑塊速度的計算，曲軸公稱轉角的計算，曲軸尺寸的確定及曲軸扭矩與強度的計算［3］。

表1

（4）曲軸扭矩的計算。

曲軸在公稱轉角αg時發生公稱力Pg。曲軸傳遞的扭矩按下式求得，其中曲柄連桿機構摩擦系數，對于開式壓力機μ=0.04；

曲拐軸式曲柄滑塊機構的曲軸扭矩為：Mq=Pgmg=771Nm；

其當量力臂為mq：

dA：連桿上支撐直徑，這里為32；dB：連桿下支撐直徑，，這里為30；d01：曲拐支撐1直徑，這里為40；d02：曲拐支撐2直徑，這里為37；l1：按圖紙設計取60mm；l2：按圖紙設計取22mm。

（5）曲軸強度的計算。

其危險截面為Ⅰ-Ⅰ截面。受到彎扭聯合作用，其彎矩為：

當α=αg時，Mn=Mng即稱其為公稱壓力角下的扭矩。

其綜合強度條件為：

與圖紙設計對應取值計算：e調整的偏心軸套的偏心距，按圖紙設計取10mm，La曲拐頸長度，按圖紙設計取37mm，則分別計算得：

查表知其強度條件滿足要求。

2　沖床床身的設計與校核

將床身結構簡化，具體形狀尺寸為：長為=415mm，寬度為=357mm，高度為=660mm。床身自身重力可以簡化為平均分布在床身上的分布力，預定裝載質量為1000KG。

則平均分布力

較核安全因數ns=1.5

此時托架受力情況可簡化如圖3.7所示，約束A處和B處的支反力分別為 FRA和 FRB，其中 CA=170mm，AB=280mm m，BD=195mm。

圖2　床身簡化受力圖

由靜力平衡可得：

綜上可得，床身在工作時安全，符合強度要求。

3　電機選型分析

A.功率計算

對恒速驅動下的功率計算，壓力機一個工作循環過程中，所消耗的能量A為：

B.電機轉矩計算

（1）電機負載轉矩。

電機負載轉矩為機械負載轉矩換算到電機輸出軸上的扭矩，計算公式為：

其中Pg=60kN，曲柄半徑 R=15mm，β=0，i=10。則 TL= （60×15×sin46.72°）÷10=65.52 Nm

（2）電機的摩擦轉矩。

其中Tjf為機械摩擦總轉矩，μ為機械摩擦系數，

機械摩擦總轉矩換算到電機軸上的轉矩為：

因此，電機軸上的最大轉矩T=TL+Tf= 65.52+21=86.52Nm。在工作行程內，為了保證瞬時電機工作在過載狀態而不被損壞，因而確定了過載倍數為3，因此Te=86.52f3=28.84Nm。根據以上計算確定了電機參數為0.75kW。

4　結論

伴隨著模具工業的快速發展，模具設計水平成為一個國家制造業水平的重要標志，而沖床水平的高低對模具沖壓生產起到直接的影響作用。本文采用曲柄滑塊機構，主要對曲柄壓力機、沖床床身、電機進行了設計計算與校核。本設計彌補了傳統沖床體積大，移動不方便的特點，采取輕量化設計，方便工作人員使用。

［1］陸品，秦彥斌.機械原理導教·導學·導考［M］.西北工業大學出版社，2004.

［2］肖景容，姜奎華.沖壓工藝學［M］.機械工業出版社，2006.

［3］賈俐俐.沖壓工藝與模具設計［M］.人民郵電出版社，2008.

［4］張宏超.金屬板材加工設備發展新動向 ［J］.鍛壓技術，2004，4：2-4.

Structural Design of Main Components in Small Punch

ZHOU Guangzhi，CHEN Wei
（Liaocheng Xintai Machine Co.Ltd，Liaocheng 252000；Shandong Province Product Quality Inspection Institute，Jinan，25000）

The design issue is a small punch structure design. Through the parameter design and strength check，parameters of core componentsofcrankmechanism，engineandpunchbedwere determined.The machine design is simple and reasonable in structure with convenient operation，has a strong applicability，the stamping process is smooth，and the effect is more ideal.

stamping machine，technical parameter，mechanical design