深喉式冲压加工中心旋转冲头的设计论文

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1、2016第九届全国3D大赛毕业设计作品名称：深喉式冲压加工中心旋转冲头的设计II2016第九届全国3D大赛目录1绪论11.1研究背景11.2改良内容简介12深喉式冲压加工中心旋转冲头的设计总体设计22.1对深喉式冲压加工中心旋转冲头的设计的功能要求22.2深喉式冲压加工中心旋转冲头的设计方案确定33深喉式冲压加工中心旋转冲头的设计结构设计与三维建模83.1液压系统基本参数设计83.2伺服电机的选型建模113.3联轴器的选取133.4阶梯轴的设计计算建模143.5同步带轮的相关参数173.6深沟球轴承选型22

2、3.7键连接的强度计算233.8带轮外壳的设计建模253.9辅助油缸的设计建模263.10板料压板设计建模263.11上下模设计建模273.12底座旋转机构284深喉式冲压加工中心旋转冲头的设计的ANSYS静力学分析304.1旋转冲头上模有限元分析305总结36参考文献38II2016第九届全国3D大赛1绪论1.1研究背景随着市场趋向于满足快速要求的短期生产，对钣金加工行业提出了加工精度高、成形复杂、加工过程简单等新要求[1]，高速加工逐渐成为现代市场激烈竞争的焦点。虽然我国许多机床厂家已具备数控冲床的生产

3、能力，但功能相对单一，难于满足日益复杂的冲压加工要求，而数控转塔冲床作为现代电子机械技术与优秀传统机床概念相结合的一种自动化设备，具有效率高，作业灵活，加工精度高和工艺范围广的优点，而广泛应用于各种多孔薄板零件的加工，受到许多加工企业的青睐。虽然国内外的相关产品种类很多，但是这些产品的附加值较高，主要面向的是高端市场。因此，它们的价格对我国多数的小型企业来说是难以承受的。1.2改良内容简介基于复杂冲压加工的功能要求和目前中小企业的现状，本团队设计了“深喉式冲压加工中心旋转冲头的设计”，它的设计结构能够安装于

4、现有的压力机中，功能符合复杂孔的加工要求，成本低，能够广泛应用到中小企业中；其运动满足旋转、定位、夹紧三方面的要求，并且该数控冲床旋转冲头操作方便，可使自转模具的数量不受限制，任何模具均可实现360°旋转，冲出任意形状的产品孔形。因此拓宽了冲床的使用范围，并且可以节约更换模具的时间，提高工作效率及模具的利用效率，实现一模多用，具体工作如下所示。（1）构思旋转冲头整体方案，包括传动机构和冲压系统的确定。（2）进行旋转冲头结构设计，建立三维实体模型。（3）进行关键部件的设计以及所需零件的选型校核。（4）进行床身

5、部分机构的设计。（5）对旋转冲头进行静力学分析并得出结论。312016第九届全国3D大赛2深喉式冲压加工中心旋转冲头的设计总体设计2.1对深喉式冲压加工中心旋转冲头的设计的功能要求旋转冲头的诞生主要是基于复杂孔或是不同方向孔的加工，目前，对于复杂孔或是不同方向孔的加工主要有3种方案：（1）带有旋转冲头的数控冲床加工。德国通快公司生产的直线模具库式数控冲床的旋转冲头采用涡轮－蜗杆传动机构和锥齿轮传动机构，如图2.1所示，虽然存在诸多优点，但成本较高，目前在我国的中、小企业中难以推广。图2.1德国通快公司生产的

6、数控冲床（2）带有自转模具的数控转塔冲床加工。目前，国内部分厂家已能够生产出带有自转模具的数控转塔冲床，并获得了良好的经济效益。但每套数控冲床中所安装的自转模数量有限，目前一般安装两套，在冲压复杂孔的加工中具有一定的局限性。（3）带有回转工作台[2]或是回转夹钳的数控冲床加工。这种方案的回转角度具有一定局限性，在加工中心中应用较多，在冲压设备中应用的较少。2.2深喉式冲压加工中心旋转冲头的设计方案确定2.2.1冲压设备方案确定基于上文提及的数控转塔冲床以及考虑到中小企业的经济承受能力[3]312016第九届

7、全国3D大赛，现在要在普通冲床的基础上对其改进，使其冲头可以360°旋转以实现复杂孔和不同方向孔的加工。首先是对于冲压设备确定。先进的冲压设备是冲压技术发展的先决条件，当今国内外的冲压设备其冲压系统主要由机械式、液压式和伺服电机式三种，机械式主要有曲柄压力机，它通过曲柄滑块机构将旋转运动转变为往复运动，曲柄滑块机构主要由曲柄，连杆，滑块等零件组成。液压式压力机采用液压传动系统来代替曲柄滑块机构，普通液压机液压系统如图2.2所示。YA1得电时液压油经泵1、流经电磁阀2左位进入液压缸下腔，上腔的油经液控单向阀3

8、，电磁阀2流回油箱，活塞杆带动滑块向上运动。YA2得电时电磁阀2右位工作，活塞杆带动滑块向下运动冲压工件。液压式压力机除了具备传统的机械式压力机一般特点外还具有以下一些优点：（1）结构简单，加工制造方便。采用液压传动不需要飞轮、曲柄连杆机构、离合器和制动器等复杂构件，可选择通用化程度较高的液压元件，降低了制造成本。（2）液压系统运动平稳，易调速、行程可控，其动力传动为“柔性”传动，可以实现过载保护，能控制滑块的速