1、 密级：公开 射灯冲孔成型机设计 Design of Spotlight Punching Machine 学 院：机械工程学院 专 业 班 级：机自 1304 班 学 号： 130101414 学 生 姓 名： 谭海龙 指 导 教 师： 孟新宇（教授） 20 17 年 6 月I 摘 要 随 着市场经济的繁荣，商业活动的效率越来越高， 机械行业日趋成为重要的行业，而机械行业中的零部件加工如射灯的冲孔变得十分重要。 但由于传统的射灯孔的冲制是：由工人将工件一件一件放置在冲孔模具上，然后冲孔机动作完成冲孔，工人再取出工件。该法结构简单，但效率低，成本高，易发生事故。 基于上述情况，本课题根据社会的
2、需求将设计出新型的自动冲孔机。此设计的目的主要是解决传统的的人工上料、取料问题，采用传输装置自动送料，减少人工压紧工件、劳动强度大、安全可靠性差及模具容易损坏等问题，避免工伤事故；其次是在满足冲孔精度的条件下节省原材料及成本。 在一台现代化的机器中 ,常会包含着机械、电气、液压、润滑、冷却、信号、控制、检测等系统的部分或全部 ,但是机器的主体 ,仍然是它的机械系统。无论分解哪一台机器，它的机械系统总是由一些机构组成；每个机构又是由许多零件组成。所以，机器的基本组成要素是机械零件。 本设计的主要零件有 F型机架、气缸、浮动接头、冲头、挡板、转盘、电机等。 主要设计思路是利用气缸通过浮动接头带动冲
3、头部件进行冲孔动作，由电机和分度器控制转盘精确地将射灯碗料送至冲头下。利用另一个气缸推动楔形块结构夹紧下凹模也同时夹紧工件，冲头动作完成后，挡块气缸工作使挡块将冲孔完的 射灯灯罩挡下，再由转盘转至传送带上。 关键词：机械系统，冲孔，气缸，模具。 II Abstract With the prosperity of the market economy,the efficiency of business activities more and more high. Machinery industry is increasingly become the important industry.
4、and parts processing, such as lamp punching becomes more important. But the traditional lamp hole punching is workers put the work piece by piece on punching mold,then punching machine complete the punching action. next worker take out the work. In this way, the structure of machine will be very sim
5、ple but inefficient and costing much.foremost its so dangerous to the worker because the accident to happen can be easy. Based on the above situation, this topic will design a new automatic punching machine to solve the problem that the high labor intensity and low reliability,as well as mold damage
6、 because of manual work during the process of the load material and guaranteed precision. In a modernize machine, always including machinery,electric,hydra,control etc. But the main structure of the machine still be mechanical parts. Whichever machine be disintegrated, mechanical system always consi
7、sts of a number of institutions. each institution is composed of some parts. So the machine is ultimately consist of some parts. This machine mainly contains F rack, cylinder, floating joint, punch, block, rotary, motor etc. The main design idea is using cylinder driven by floating joint push the pu
8、nch to punch the glass lampshade. The rotary will send the lamp to the position under the punch controlled by rotary motor and protractor. Another cylinder push the wedge block clamping mechanism to clamp the mold and workpiece. Over the Punching work， link stopper cylinder working make the workpiec
9、e be stopped, then sent to the conveyor by the rotary. Key Words:mechanical system, punching, cylinder, mold. III 目 录 摘 要 . I Abstract . II 第 1 章 绪论 . 1 1.1 冲孔设备的发展历史 . 1 1.2 冲孔机与模具 . 1 第 2 章 设计任务与总体设计分析 . 3 2.1 设计任务 . 3 2.1.1 设计用途 . 3 2.1.2 设计内容 . 3 2.1.3 机床主要技术参数 . 4 2.2 射灯冲孔成型机总体设计分析 . 4 第 3 章 射灯
10、冲孔成型机总体方案设计 . 5 3.1 初步拟定设计方案 . 5 3.2 冲孔机构的系统设计 . 6 3.2.1 冲孔机构的组成 . 6 3.2.2 冲孔机构的设计 . 6 3.3 送料系统（转盘）设计 . 8 3.3.1 送料系统的组成 . 8 3.3.2 送料系统的设计 . 8 第 4 章 射灯冲孔成型机各个部分的设计 . 10 4.1 各部分材料的确定 . 10 4.2 气缸部分材料选择与结构设计 . 10 4.2.1 气缸的设计 . 10 4.2.2 气缸材料的要求和选择 . 11 4.2.3 缸筒参数的计算 . 12 4.2.4 活塞杆参数的计算 . 15 4.2.5 气缸的选用 与
11、校核 . 16 4.3 冲头、挡块、楔形块的材料选择与结构设计 . 18 4.3.1 冲头的材料与结构选择 . 18 4.3.2 挡块、楔形块的的材料与结构选择 . 19 IV 4.4 对送料机构（转盘）各零部件的选用与校核 . 20 4.4.1 分度器的选用与校核 . 20 4.4.2 电机及减速器的选用与校核 . 23 4.4.3 联轴器的选用与校核 .22 第 5 章 射灯冲孔成型机的操作、注意事项、保养与常见缺陷 . 27 5.1 射灯冲孔成型机机涂敷焊条的操作 . 27 5.2 射灯冲孔成型机的操作注意事项 . 27 5.3 射灯冲孔成型机的保养 . 27 5.4 射灯冲孔成型机的常
12、见缺陷 . 27 第 6 章 结论 . 28 参考文献 . 29 致 谢 . 30 沈 阳工业大学本科生毕业设计（论文） 1 第 1 章 绪论 1.1 冲压设备的发展历史 冲压加工技术是一种具有悠久历史的加工方法和制造技术。 根据文献记载和考古证明我国古代的冲压加工技术是走在世界前列的，对人类文明社会的发展进步发挥了重要的作用，作出了重要贡献。 利用冲压机械和模具进行的现代冲压加工技术也已近有二百年的发展历史。 1839 年英国成立了 Schubler 公司，这是早期颇具规模的现今也是世界上最先进的冲压公司之一。从学科角度上看，到本世纪 10 年代，冲压加工技已经从一种从属于机械加工或压力加工
13、工艺的地位，发展成为了一门具有自己理论基础的应用技术科 12学 。 国内外研究发展现状日新月异的高新技术，带动新材料、新设计、新工艺不断推陈出新，作为现代化机械中的冲孔机，也以不断创新的先进技术和全新的面貌出现在用户面前。目前两大品类（有孔、无孔）的冲孔机中，都采用了现代电子技术，如票据自动冲孔机采用的票据打孔设备是采用 PLC 控制伺服系统进行票据自动定位，具有定位精度高、生产效率高的特 点。目前，我国冲孔机市场也在积极向国际市场接轨。 冲孔冲压技术目前正朝着产品多样化、系列化、功能化、操作简单化、自动化、价位多元化方向发展。 德国、日本、法国等工业发达国家制造的液压机和气压机产品，代表了当
14、代液压机和气压机国际先进技术水 13平 。 为了提高冲孔机效率和精度以及冲孔工作的安全性，本次设计将设计出一款自动换料、高精度的冲孔成型机，探索冲孔机在高效换料和保证精度间的关系，提高操作安全性，并设计出具体方案在保证精度的同时提 高换料效率。 1.2 冲孔机与模具 随着市场经济的繁荣，商业活动的效率越来越高，机械日趋成为重要的行业，每天全世界的机器生产出各种各样的产品来满足我们的生活需求。可以说机器已经深入各行各业，使得生产力大大提高。 近几年来，射灯的出现吸引了人们的目光，这种灯可以将光高度聚集，产沈 阳工业大学本科生毕业设计（论文） 2 生大光度，低散射的光源。不同于激光的是，这种射灯产
15、生的光能量较低可以用于家装等日常应用场合。所以，这种灯具一经面世就广受欢迎。然而，由于需要高度聚光，这种灯具的灯杯形状较为复杂，底面的安装孔等冲制较为困难，且由于灯具的大量生产，手动冲孔的 速度已经无法满足社会需求，故经常采用冲孔机冲孔。但由于传统的射灯孔的冲制是：由工人将工件一件一件放置在冲孔模具上，然后冲压机动作完成冲孔，工人再取出工件。该法结构简单，但效率低，成本高，易发生事故人工取料通常要消耗大量时间，这使得冲孔的效率大大降低，并且在取料过程中安全性无法得到保障，冲压设备压伤工人的事故也屡见不鲜。 正是基于上序情况，本课题根据社会的需求将设计出新型的自动冲孔机。此设计的目的和意义主要是
16、解决传统的的人工上料、取料问题，采用传输装置全自动送料，减少人工压紧工件、劳动强度大、安全可靠性差及模 具容易损坏等问题，避免工伤事故；其次是在满足冲孔精度的条件下节省原材料及成本，提高效率。 沈 阳工业大学本科生毕业设计（论文） 3 第 2 章 设计任务与总体设计分析 2.1 设计任务 2.1.1 设计用途 设计一台自动射灯冲孔成型机，该机器用于各种射灯灯具的底面冲孔，通常冲压的材料为玻璃灯具。冲孔时，灯杯放于其专用的模具内，在转盘上由分度器带动根据冲孔速度需要准确地转到冲头下，由气缸带动冲头向下，冲出规定大小的方孔或圆孔，冲孔结束后有转盘转走，送至其他生产工位。 2.1.2 设计内容 如图
17、 2-1 所示，本设计的内容包括射灯冲孔成型机总体外观设 计、转盘总体设计，分度器设计及冲孔气缸等零件设计。 图 2-1 外观总装图 沈 阳工业大学本科生毕业设计（论文） 4 2.1.3 机床主要技术参数 表 2-1 机床主要技术参数 机床主要技术参数 数值 冲压气缸公称总压力 /KN 冲压气缸活塞最大行程 /mm 冲孔加工精度 mm/ 转盘运转速度 个 /S 转盘电动机功率 /kw 分度器工位数 个 / 1 160 0.04 0.5 2 16 2.2 射灯冲孔成型机总体设计分析 此次设计的射灯冲孔成型机由冲孔机和转盘量大主要部分组成，冲孔机由冲压气缸、冲头、保持架、挡块气缸、挡块、楔形块、楔
18、形块气缸等组成，转盘由大盘，分度器，伺服电机，减速器等部分组成。 本次设计将分析工件受力情况，计算气缸 楔形块，分度器等零件参数，并进行选用，最后完成对 冲孔机和转盘的设计，组成完整的射灯冲孔成型机。 沈 阳工业大学本科生毕业设计（论文） 5 第 3 章 射灯冲孔成型机总体方案设计 在对设计题目进行明确的分析以后，作者对整个射灯冲孔成型机的运动有了一个概括性的认识。下面就要开始进行总体方案的设计，射灯冲孔成型机的设计者在设计的过程中坚持简单、实用、经济、高效的原则，这样既可以节约成本，又可以满足设计的需求。 3.1 初步拟定设计方案 冲孔机由气缸，冲头，楔形块等部分组成。冲压气缸与挡块气缸都为
19、垂直作用，在计算时，应注意安全系数的选择，楔形块气缸则为水平放置，气缸的水平运动转换为楔形块的垂直运 动，来夹紧工件或模具。在三个气缸中，挡块气缸只起到冲孔完成后遮挡工件，防止被冲头带走的作用，行程较小约为 5-10 mm，计算时应选择较小压力的气缸。 此次设计的冲孔机精度为 0.04mm，精度很高，除了要保证冲头上方的心轴与气缸的同轴度外，还应确保在冲孔过程中心轴不发生转动，所以在心轴外侧加一保持架确保其运动过程中不发生转动。 因为机器有两个独立部分组成，所以两部分动作的配合尤为重要。转盘部分由大盘、分度器、减速器、伺服电机等组成。为了保证两部分机器的精准配合，应选用伺服电机和较高精度的分度器配合使 用。 在机器冲孔过程中，冲头不断做高速的冲切运动，发热问题在所难免，为了解决这个问题，应在转盘上，机放置工件的大盘上设置冷却系统，可以采用水冷等形式对工件和冲孔过程中的冲头进行冷却，以保证冲孔的质量，保证冲头河模具的使用寿命。 在进行结构设计的同时，不能忽略机床整体的刚度、抗振性、热变性及噪声，当然，这些都要建立在可以使焊条质量达到使用要求的基础上。 考虑到操作的安全性和可操作性，在进行部件装配设计的过程中， 作者 考虑了加工过程的可视性和每个操作部件位置的人机关系，所有部件的连接和位置设计都会尽量便于操作 和维护。
