熱沖壓成形裝備設計【畢業(yè)設計+開題報告+文獻綜述】

1、<p>　　本科畢業(yè)設計(論文)</p><p><b>　　（二零 屆）</b></p><p><b>　　熱沖壓成形裝備設計</b></p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 機械設計制造及自動化

2、 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p>

3、<p>　　超高強度鋼熱沖壓要求沖壓完后，能立即進行熱處理，而傳統(tǒng)的曲柄壓力機工作臺不能翻轉(zhuǎn)。因此設計了對稱布局的三級增力液壓馬達驅(qū)動的機電液一體化臥式翻轉(zhuǎn)壓力機。所完成的主要工作如下：</p><p>　　(1) 為了在輸入轉(zhuǎn)矩相同的條件下，得到相對更大的輸出壓力，利用增力機構(gòu)進行對稱性串聯(lián)組合，所設計的基于三級增力機構(gòu)的液壓馬達壓力機，能夠利用多級串聯(lián)增力機構(gòu)來化解大功率液壓馬達價格昂貴的技術(shù)難題，

4、適用于沖裁和淺拉伸作業(yè)。</p><p>　　(2) 所設計的壓力機，采用對稱結(jié)構(gòu)布局，壓頭的徑向受力平衡，大幅度地降低了摩擦損失。</p><p>　　(3) 所設計的壓力機，采用臥式可翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，可對零件進行沖壓完成后的即時冷卻，大幅度地提高了熱沖壓零件的質(zhì)量。</p><p>　　關鍵詞：壓力機，機電液一體化，增力機構(gòu)，臥式翻轉(zhuǎn)</p><p

5、>　　Hot stamping equipment design</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Requirements of ultra high strength steel stamping after hot stamping, heat treatment immediately, the tradition

6、al crank bench press can not be turnned.I designed three-step force-amplifier hydromechatronics horizontal type and rolling-over presses driven by hydraulic motor in a symmetrical structure in this paper. My major new re

7、searches are:</p><p>　　(1) To obtained relatively greater output force with the same input torque, three-step force-amplifier servo presses with a symmetrical structure have been designed, which guided by me

8、thod of series combinations with force amplifier, can resolve the technical problems of expensive high-power servo motor by using the tandem force amplifier, and suitable for blanking and shallow drawing operation.</p

9、><p>　　(2) Majority of the presses I designed are symmetrical layout, thus reduces the friction loss significantly owing to the balance radial force of pressure head.</p><p>　　(3) Majority of the p

10、resses I designed are horizontal type and rolling-over structure, component stamping finished process forthwith collin, by a wide margin enhanced the credy of component.</p><p>　　Keywords: Press,Hydromechat

11、ronics, Force amplifier,horizontal type,rolling-over.</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1<

12、;/b></p><p>　　1.1課題的來源1</p><p>　　1.2課題的意義1</p><p>　　1.3熱沖壓成形裝備國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3.1 國外的研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3.2 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.4課題研

13、究的主要內(nèi)容3</p><p>　　1.4.1 主要研究內(nèi)容3</p><p>　　1.4.2 研究方法3</p><p>　　1.4.3 研究難點3</p><p>　　1.4.4 預期達到的目標4</p><p>　　第二章 熱沖壓成形裝備方案設計與總體設計5</p><p>　

14、　2.1熱沖壓成形裝備的設計要求5</p><p><b>　　2.2方案評價5</b></p><p>　　2.2.1 沖壓部分設計5</p><p>　　2.2.2 翻轉(zhuǎn)部分設計6</p><p>　　2.3熱沖壓裝備總體設計7</p><p>　　第三章 沖壓部分的設計計算10&

15、lt;/p><p>　　3.1增力機構(gòu)的設計計算10</p><p>　　3.2液壓馬達的選型11</p><p>　　3.3 聯(lián)軸器的選擇12</p><p>　　3.4 滾珠絲杠的設計計算及校核12</p><p>　　3.5 齒輪齒條的設計計算17</p><p>　　3.6 齒輪齒

16、條的校核19</p><p>　　第四章 基座翻轉(zhuǎn)部分的設計20</p><p>　　4.1 旋轉(zhuǎn)軸的設計計算20</p><p>　　4.2 旋轉(zhuǎn)軸的校核21</p><p>　　4.3 基座翻轉(zhuǎn)角度的計算22</p><p>　　第五章 結(jié)論與展望23</p><p><b

17、>　　5.1 總結(jié)23</b></p><p><b>　　5.2 展望23</b></p><p><b>　　參考文獻24</b></p><p>　　致謝錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　附錄26</b></p>&

18、lt;p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1課題的來源</b></p><p>　　隨著國家汽車正碰、側(cè)碰、排放等強制法規(guī)的相繼推出，汽車車身鋼鐵用材正日益面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。采用先進高強鋼，如DP鋼、TRIP鋼、高擴孔鋼等也無可爭議地成為汽車用材的主流趨勢。通過車身零件減薄和高強的合理匹配，不僅可以有效減輕車身重

19、量。降低油耗，而且可以提高車型的安全性和舒適性。在汽車輕質(zhì)化的進程中,高強度和超高強度鋼鐵材料的應用在減重、節(jié)能、提高安全性、降低排放等方面都展現(xiàn)出了廣闊的前景, 沖壓裝備以金屬板材為加工對象，生產(chǎn)各種各樣的沖壓件，廣泛應用于汽車、機械、電器、儀表及航空等行業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計，轎車零部件中占40％以上的是金屬板材沖壓件。</p><p>　　在傳統(tǒng)熱沖壓領域，無論是裝備還是核心技術(shù)方面，公開發(fā)表的文章相對較多，國內(nèi)

20、也有較多文獻報道。而在鋼板熱沖壓新技術(shù)領域，公開發(fā)表的研究成果則相對較少。對于強度超過1000MPa的高強鋼，傳統(tǒng)沖壓工藝往往束手無策。一種新型的成形工藝，特殊高強度鋼板的熱沖壓技術(shù)應運而生，即熱沖壓技術(shù)。鋼板熱沖壓是一種將先進高強度鋼板加熱到奧氏體溫度后快速沖壓，在保壓階段通過模具實現(xiàn)淬火并達到所需冷卻速度，從而得到組織為馬氏體，強度在1000MPa左右的超高強度零件的新型成形技術(shù)。</p><p><b

21、>　　1.2課題的意義</b></p><p>　　由于國外鋼板熱沖壓新技術(shù)基本上處于技術(shù)封鎖和壟斷狀態(tài)，所以國內(nèi)相關產(chǎn)業(yè)很少有能接觸、了解熱沖壓技術(shù)，更少能接觸工業(yè)化的熱沖壓裝備的設計。國外的熱沖壓生產(chǎn)線也很少有沖壓淬火與冷卻集于一體的熱沖壓裝備，國內(nèi)的沖壓生產(chǎn)線具有這樣的裝備更是少之又少。因此，對現(xiàn)有的沖壓成形工藝進行研究，并針對高強度鋼的熱成形裝置進行設計，進而從機電一體化和機械機構(gòu)設計出

22、發(fā)，從根本上解決高強度鋼熱沖壓淬火與冷卻生產(chǎn)工藝的改善，是一項不但有學術(shù)價值，而且將會產(chǎn)生巨大經(jīng)濟效益和提高汽車安全性能。</p><p>　　1.3熱沖壓成形裝備國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.3.1 國外的研究現(xiàn)狀</p><p>　　1999年，蒂森克虜伯公司在為法國Renault（雷諾）汽車Laguna車型的緩沖器支架制造中采用了熱沖壓技術(shù)，該車被歐

23、洲新車評定委員會碰撞試驗中授予五星級別。而后，又采用熱沖壓技術(shù)為Peugeot 607（標致）制造了緩沖器支架，同時為Citroen（雪鐵龍）的C5創(chuàng)新車型制造三個熱沖壓部件：一個緩沖器支架和兩個A加強柱。蒂森克虜伯鋼鐵公司的熱沖壓生產(chǎn)的汽車結(jié)構(gòu)部件、模具及沖壓工藝生產(chǎn)線如圖所示。</p><p>　　圖1 熱沖壓工藝生產(chǎn)的汽車結(jié)構(gòu)部件 圖2 熱沖壓模具</p><p>

24、　　圖3 蒂森克虜伯鋼鐵公司的熱沖壓生產(chǎn)線</p><p>　　日產(chǎn)汽車的微型面包車“Serena（賽瑞納）”采用1000MPa高強度鋼板的部位包括位于三角窗上部的A柱，以及前門和滑動門之間的支柱—B柱，并開發(fā)了相應的熱沖壓模具及生產(chǎn)線。一汽大眾Sagitar（速騰）的B柱采用三層復合鋼板，其第二層加強肋就是采用的熱沖壓加工的超高強度鋼部件，同樣也開發(fā)了相應的生產(chǎn)裝備。另外，Benteler鋼鐵公司的熱沖壓工藝如

25、圖4所示。</p><p>　　圖4 Benteler鋼鐵公司的熱沖壓工藝</p><p>　　1.3.2 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀</p><p>　　哈爾濱工業(yè)大學、同濟大學、上海交通大學、北京航空航天大學等也有相關研究或研究計劃。東風汽車模具有限公司、躍進汽車集團南京模具裝備有限公司、天津汽車模具公司等，通過技術(shù)引進和消化吸收，從原來的在國外制造模具生產(chǎn)覆蓋件轉(zhuǎn)向在國內(nèi)

26、進行沖壓工藝設計和沖模設計，推動了轎車國產(chǎn)化和自主開發(fā)的進程。</p><p>　　大連理工大學汽車工程學院胡平教授領導的團隊經(jīng)過5年的產(chǎn)學研科技攻關，綜合大連理工大學相關的科研能力及長春偉孚特汽車零部件有限公司的技術(shù)實力，目前已經(jīng)開發(fā)出國內(nèi)第一條具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高強度鋼板熱成形批量連續(xù)生產(chǎn)線(如圖5所示)；并且在獨立開發(fā)出的集成化；中壓件成形性仿真CAE軟件系統(tǒng)KMAS的基礎上成功地開發(fā)出高強度鋼板熱成形

27、數(shù)值模擬CAE軟件。</p><p>　　圖5 高強度鋼板熱成形制造成套技術(shù)與裝備</p><p>　　為了滿足板料馬氏體轉(zhuǎn)變及組織分布的均勻性要求，模具冷卻管路需要進行優(yōu)化設計．以保證板料在設定的冷卻速率下均勻冷卻成形。胡平教授領導的研究團隊自主開發(fā)的高強度鋼板熱成形成套技術(shù)及裝備達到國內(nèi)領先水平。</p><p>　　大型多工位壓力機的出現(xiàn)，改變了大型沖壓生產(chǎn)線

28、的傳統(tǒng)組合方式。以一臺雙動拉深壓力機與一臺單動大型多工位壓力機為主機，二者之間配備翻轉(zhuǎn)裝置和同步裝置的沖壓生產(chǎn)線，提高了生產(chǎn)節(jié)拍，減少了占地面積。大型多工位壓力機是目前世界上最先進、最高效的板材沖壓設備，它代表了目前車身覆蓋件沖壓成形的最高水平和發(fā)展方向。此后，帶雙動拉深工位的多工位壓力機的問世，簡化了生產(chǎn)線的配置。一臺帶雙動拉深工位的多工位壓力機，在其前后分別配置拆垛裝置和碼垛裝置便組成了一條自動沖壓生產(chǎn)線。</p>&

29、lt;p>　　1.4課題研究的主要內(nèi)容</p><p>　　1.4.1 主要研究內(nèi)容</p><p>　　對高強度鋼成形后的冷卻方式進行研究，在傳統(tǒng)沖壓機基礎上，對沖壓裝備進行改進，達到高強度鋼加工所需沖壓力，由于高強度鋼加工要求沖壓完成后對高強度鋼加工件進行即時冷卻，因此要求在保壓階段將模具連同高強度鋼加工件浸入冷卻液里進行冷卻，使得高強度鋼能在模具內(nèi)完成成形和淬火。</p&

30、gt;<p>　　1.4.2 研究方法</p><p>　　為了達到高強度鋼加工所需的沖壓力和模具冷卻的要求，對沖壓部分增力機構(gòu)和基座翻轉(zhuǎn)部分進行設計，首先從原動部分、傳動部分著手，在滿足設計要求的情況下，合理選擇原動部件，根據(jù)增力機構(gòu)方案，進行相應的計算，再選擇較合適的翻轉(zhuǎn)方案，并進行相應的計算，最后合理布局機構(gòu)，使裝備結(jié)構(gòu)簡潔。</p><p>　　1.4.3 研究難點&

31、lt;/p><p>　　機構(gòu)設計會是本次畢業(yè)設計中的難點，因為高強度鋼熱沖壓機要使高強度鋼能在模具內(nèi)完成成形和淬火，如何在已有的熱沖壓機基礎上對熱沖壓裝備的改進使得高強度鋼在模具內(nèi)完成成形和淬火是著重要解決的問題。</p><p>　　1.4.4 預期達到的目標</p><p>　　能夠順利完成高強度鋼在模具內(nèi)的成形和淬火，對主要構(gòu)件的強度計算，設計和繪制熱沖壓裝備的裝

32、配圖和零件圖。</p><p>　　第二章 熱沖壓成形裝備方案設計與總體設計</p><p>　　2.1熱沖壓成形裝備的設計要求</p><p>　　所設計的沖壓機是用于汽車鋼板熱沖壓，鋼板熱沖壓是一種將先進高強度鋼板加熱到奧氏體溫度后快速沖壓，在保壓階段通過模具實現(xiàn)淬火并達到所需冷卻速度，從而得到組織為馬氏體，強度在1000MPa左右的超高強度零件。因此沖壓機的主

33、要設計要求有：</p><p>　　達到零件沖壓所需的沖壓力，</p><p>　　能對達到奧氏體的待加工鋼板進行快速沖壓，</p><p>　　在保壓階段通過基座的翻轉(zhuǎn)到冷卻液里，對模具內(nèi)的零件實現(xiàn)淬火，并達到所需的冷卻速度。</p><p><b>　　2.2方案評價</b></p><p>

34、　　2.2.1 沖壓部分設計</p><p>　　沖壓部分采用滾珠絲杠螺母-對稱型齒條齒輪-二級鉸桿三級增力機構(gòu)</p><p>　　圖2.1 滾珠絲杠螺母-對稱型齒條齒輪-二級鉸桿三級增力機構(gòu)</p><p>　　工作原理：圖2.1 為液壓馬達驅(qū)動的對稱型齒條齒輪-二級鉸桿三級增力壓力機的工作原理圖。將螺母兩側(cè)加工成雙面齒條，齒條兩側(cè)是與其相嚙合的齒輪；兩側(cè)各有鉸

35、桿，一端鉸接在齒輪上，另一端與對稱的鉸桿鉸接。當液壓馬達通過滾珠絲桿進行第一次力放大后驅(qū)動螺母向下運動時，帶動左側(cè)齒輪順時針旋轉(zhuǎn)，右側(cè)齒輪逆時針旋轉(zhuǎn)，進而分別推動兩側(cè)正交增力機構(gòu)利用角度效應進行二次力放大，驅(qū)動滑塊向下運動作用與工件完成沖裁。加工完成后，液壓馬達帶動螺母向上運動，則分別帶動左、右兩側(cè)齒輪逆時針、順時針旋轉(zhuǎn)，進而通過兩側(cè)正交增力機構(gòu)帶動滑塊向上運動，從而松開工件，完成加工過程。</p><p>　　

36、不難看出，該壓力機各個構(gòu)件呈對稱分布，使滑塊所承受的徑向力始終呈對稱平衡狀態(tài)，所以理論上不存在摩擦損失，相對于非對稱型的機構(gòu)，不僅提高了力傳遞效率，且延長了相關運動構(gòu)件的壽命。</p><p>　　2.2.2 翻轉(zhuǎn)部分設計</p><p>　　方案一：偏置式曲柄滑塊翻轉(zhuǎn)機構(gòu)</p><p>　　圖2.2 偏置式曲柄滑塊翻轉(zhuǎn)機構(gòu)簡圖</p><p&

37、gt;　　工作原理：機構(gòu)簡圖，如圖2.2所示。A為固定鉸鏈，滑塊以勻速v從初始位置C1運動到C2，B1、B2分別為翻轉(zhuǎn)架（曲柄）在（0~60）°時的位置。通過滑塊的上下移動，驅(qū)動基座繞固定鉸鏈A轉(zhuǎn)動。</p><p>　　方案二：液壓驅(qū)動翻轉(zhuǎn)機構(gòu)</p><p>　　圖2.3液壓驅(qū)動翻轉(zhuǎn)機構(gòu)簡圖</p><p>　　工作原理：采用液壓驅(qū)動可以有兩種驅(qū)動方式

38、：一種是下拉式的驅(qū)動方式。其工作原理是將液壓缸安裝在基座上，缸體可以繞缸體耳軸在水平面內(nèi)上下擺動，活塞桿頭部與翻轉(zhuǎn)托架鉸接，通過活塞桿伸出和收回動作驅(qū)動翻轉(zhuǎn)托架繞耳軸轉(zhuǎn)動（見圖3）。另一種是上推式的驅(qū)動方式。其工作原理為液壓缸安裝在基座上，缸體可以繞缸體耳軸在鉛垂面內(nèi)左右擺動，活塞桿頭部與翻轉(zhuǎn)托架鉸接，通過活塞桿伸出和收回動作驅(qū)動翻轉(zhuǎn)托架繞耳軸轉(zhuǎn)動。</p><p>　　方案三：曲柄搖桿翻轉(zhuǎn)機構(gòu)</p>

39、;<p>　　圖2.4 曲柄搖桿翻轉(zhuǎn)機構(gòu)簡圖</p><p>　　工作原理：連架桿BC為曲柄，另一個連架桿AD為搖桿，曲柄BC轉(zhuǎn)動時，通過CD驅(qū)動AD作往復擺動，使基座繞固定鉸鏈A作往復翻轉(zhuǎn)運動。</p><p>　　方案四：待高強度鋼完成沖壓后，高速液壓馬達傳遞給傳感器一個脈沖信號，使推桿后退，低速液壓馬達驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸，滑塊下移，基座繞旋轉(zhuǎn)軸套旋轉(zhuǎn)30度～60度，使高強度鋼連

40、同模具浸入冷卻液里，對剛強度鋼進行冷卻；冷卻完成后，低速液壓馬達反向驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸，基座旋轉(zhuǎn)至水平位置時，低速液壓馬達傳遞給傳感器一個脈沖信號，使推桿前移并卡住滑塊，凸模上移，取出零件，進入下一個加工過程。</p><p>　　由于方案四有定位裝置，在沖壓過程中不至于由于重力作用使基座翻轉(zhuǎn)，因此選用方案四。</p><p>　　2.3熱沖壓裝備總體設計</p><p>

41、<b>　　總體設計的內(nèi)容</b></p><p>　　根據(jù)沖壓機的功能、設計參數(shù)和工藝的要求，確定其組成包括原動部分，傳動部分，工作部分，實現(xiàn)對鋼板的快速熱沖壓及快速冷卻，并且實現(xiàn)基座的自動翻轉(zhuǎn)。</p><p>　　(1) 原動部分設計</p><p>　　由于沖壓機的基座是要翻轉(zhuǎn)的，又要對鋼板進行保壓，因此原動件不宜選用質(zhì)量較重的電機或伺

42、服電機.</p><p>　　液壓馬達的工作原理：圖1-1所示為軸向柱塞式液壓馬達的工作原理。斜盤和配油盤固定不動，柱塞可在缸體的孔內(nèi)移動，斜盤中心線與缸體中心線相交一個傾角。高壓油經(jīng)配油盤的窗口進入缸體的柱塞孔時，處在高壓腔中的柱塞被頂出，壓在斜盤上，斜盤對柱塞的反作用力可分解為兩個分力，軸向分力和作用在柱塞上的液壓力平衡，垂直分力使缸體產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動馬達軸轉(zhuǎn)動。設第i個柱塞和缸體的垂直中心線夾角為，則在柱塞上

43、產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩為</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中 R—柱塞在缸體中的分布圓半徑。</p><p>　　圖1-1 軸向柱塞式液壓馬達的工作原理</p><p>　　液壓馬達產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩應是處于高壓腔柱塞產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的總和，即</p><p><b>　?。?-

44、2）</b></p><p>　　隨著角的變化，每個柱塞產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也發(fā)生變化，故液壓馬達產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)矩也是脈動的。</p><p>　　液壓馬達按結(jié)構(gòu)分有齒輪式、葉片式和柱塞式等幾種。按工作特性可分為高速小轉(zhuǎn)矩馬達和低速大轉(zhuǎn)矩馬達兩大類。</p><p><b>　　高速液壓馬達</b></p><p>　　高

45、速液壓馬達的結(jié)構(gòu)形式通常為外嚙合齒輪式、雙作用葉片式和軸向柱塞式等，其特點是轉(zhuǎn)速高（一般高于500）、轉(zhuǎn)動慣量小、輸出轉(zhuǎn)矩不大，故又稱高速小轉(zhuǎn)矩液壓馬達。</p><p>　　外嚙合齒輪式液壓馬達具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、噪聲較小、壽命較長及脈動率小等優(yōu)點；其缺點是抗污染能力較差、對油液的清潔度要求鉸高。目前，葉片式液壓馬達的最高轉(zhuǎn)速有的已經(jīng)達到4000。</p><p>　　軸向柱塞式液壓馬

46、達具有單位功率質(zhì)量輕、工作壓力高、效率高和容易實現(xiàn)變量等優(yōu)點；其缺點是結(jié)構(gòu)比較復雜、對油液污染敏感、過濾精度要求較高、價格較貴。按其結(jié)構(gòu)特點又可分為斜盤式和斜軸式兩類。</p><p><b>　　低速液壓馬達</b></p><p>　　低速液壓馬達的特點是輸入油液壓力高、排量大，可控性高，可在馬達轉(zhuǎn)速為10以下平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，低速穩(wěn)定性好，輸出轉(zhuǎn)矩大，可達到。所以又稱為

47、低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達。</p><p>　　低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達分為單作用和多作用兩大類。單作用液壓馬達，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，每個柱塞往復工作一次。它又有徑向和軸向之分。徑向柱塞式單作用液壓馬達，主軸是偏心的。多作用液壓馬達，設有導軌線，曲線的數(shù)目就是作用次數(shù)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，每個柱塞往復工作多次。它同樣有徑向和軸向之分。單作用馬達結(jié)構(gòu)比較簡單，工藝性較好，造價較低。但存在輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的脈動，低速穩(wěn)定性不如多作用液壓馬達。

48、多作用液壓馬達單位功率的質(zhì)量較輕，若設計合理，可得無脈動輸出。但其制造工藝較復雜，造價高于單作用液壓馬達。</p><p>　　由液壓馬達的工作原理和工作特性可知，應選用滿足轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率條件下的高速液壓馬達。由于對鋼板的冷卻有一定的冷卻速度要求，因此驅(qū)動偏置式曲柄滑塊機構(gòu)的原動件選用低速液壓馬達。</p><p><b>　　(2)傳動部分設計</b></p

49、><p>　　傳動部分采用滾珠絲杠螺母-對稱型齒條齒輪-二級鉸桿三級增力機構(gòu)，通過滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為固定在絲杠螺母上的齒條的直線運動，并且通過增力機構(gòu)對工件實現(xiàn)沖裁，液壓馬達反向運動帶動螺母向上運動，從而松開工件，完成加工?；姆D(zhuǎn)通過液壓馬達驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸使滑塊移動實現(xiàn)基座的上下翻轉(zhuǎn)，進而對工件的冷卻。</p><p><b>　　(3)基座部分設計</b><

50、/p><p>　　基座為沖壓機承重主體，上面安裝有液壓馬達、滾珠絲杠、絲杠螺母、齒輪齒條、增力機構(gòu)、凸模、凹模和工作臺?；鶅蓚?cè)安裝有偏置式曲柄滑塊機構(gòu)，通過原動件和傳動件來實現(xiàn)基座的翻轉(zhuǎn)和定位。在保證精度、剛體的要求下，使基座整體結(jié)構(gòu)緊湊，層次分明。</p><p>　　第三章 沖壓部分的設計計算</p><p>　　3.1增力機構(gòu)的設計計算</p>&

51、lt;p><b>　　動力學分析：</b></p><p>　　圖3.1 滾珠絲杠螺母-對稱型齒條齒輪-二級鉸桿三級增力機構(gòu)</p><p>　?。?） 以曲柄OA為研究對象，分析曲柄受力，如圖所示，得動力學平衡方程： （3-1） </p><p><b>　　

52、（3-2）</b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　?。?）以連桿AB為研究對象，分析連桿受力，如圖得動力學平衡方程。</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p>

53、;<p><b>　　（3-6）</b></p><p>　?。?）以BC桿為研究對象，分析連桿受力，得動力學平衡方程：</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p><b>　?。?-8）</b></p><p><b>　?。?-9

54、）</b></p><p>　?。?）以連桿BE為研究對象，分析連桿受力，得動力學平衡方程：</p><p><b>　　（3-10）</b></p><p><b>　?。?-11）</b></p><p><b>　　（3-12）</b></p>

55、<p>　　(5) 分析B點受力情況，動力學平衡方程為</p><p><b>　?。?-13）</b></p><p><b>　?。?-14）</b></p><p>　　(6) 分析滑塊受力情況，動力學平衡方程為</p><p>　　，

56、 （3-15）</p><p>　　得 （3-16）</p><p>　　解得：OA=15mm,AB=85mm，BC=CE=100mm,ω=π, C點橫坐標=-100mm，C點縱坐標=100mm。</p><p>　　3.2液壓馬達的選型</p><p>　　因

57、為曲柄轉(zhuǎn)角為時，A點的X軸向受力為700N，y軸向受力為0N，所以</p><p><b>　?。?-17）</b></p><p>　　沖壓液壓馬達：XM柱塞馬達XM—E100</p><p>　　功率7kW，額定轉(zhuǎn)矩229，額定轉(zhuǎn)速320，壓力16，排量100，質(zhì)量21</p><p><b>　　滾珠絲杠

58、傳動效率</b></p><p><b>　　軸承傳動效率</b></p><p><b>　　聯(lián)軸器的傳動效率</b></p><p>　?。?） 各軸轉(zhuǎn)速為：</p><p>　　滾珠絲杠軸 （3-18）</p

59、><p>　　齒輪軸 （3-19）</p><p>　?。?） 各軸的輸入功率</p><p>　　滾珠絲杠軸 （3-20）</p><p>　　齒輪軸 （3-21）</p><p>　?。?） 各軸

60、輸入轉(zhuǎn)矩</p><p>　　滾珠絲杠軸 （3-22）</p><p>　　齒輪軸 （3-23）</p><p>　　翻轉(zhuǎn)液壓馬達：1JMD型柱塞馬達1JMD—40</p><p>　　表3.1 液壓馬達2安裝尺寸表</p><p>　　表3.2 液壓馬達1安裝尺寸表&l

61、t;/p><p>　　3.3 聯(lián)軸器的選擇</p><p><b>　　1. 類型選擇</b></p><p>　　為了減小振動，選用梅花型彈性聯(lián)軸器。</p><p><b>　　載荷計算</b></p><p>　　公稱轉(zhuǎn)矩 （3-24）</p>&

62、lt;p>　　查《機械設計》書，表14—1查得，計算轉(zhuǎn)矩為</p><p><b>　　（3-25）</b></p><p>　　因此選用LM1梅花型彈性聯(lián)軸器</p><p>　　3.4 滾珠絲杠的設計計算及校核</p><p>　　由技術(shù)要求,平均載荷F=400N,絲杠工作長度L=300mm,</p>

63、;<p>　　工作壽命,傳動精度要求</p><p>　　設導程P=5 mm ,則 （3-26）</p><p><b>　　求計算載荷</b></p><p><b>　?。?-27）</b></p><p>　　由條件,查《機電一體化系統(tǒng)

64、設計》表2-6取, 查表2-6取, 表2-4取D精度, 查表2-6取,</p><p>　　2. 計算額定動載荷計算值Ca`由式(2-4)</p><p><b>　?。?-28）</b></p><p>　　3. 根據(jù)選擇滾珠絲杠副，假設選用FC1型號,按滾珠絲杠副的額定動載荷Ca 等于或稍大于的原則,查表2-9選以下型號規(guī)格</p&g

65、t;<p>　　FC1-2505-2.5 Ca=9610</p><p>　　公稱直徑 導程 螺旋角 滾珠直徑</p><p>　　滾道半徑 （3-29）</p><p>　　偏心距 （3-30）</p><p>　　絲杠內(nèi)徑 （3-31）&

66、lt;/p><p><b>　　4. 穩(wěn)定性驗算</b></p><p>　?。?）由于一端軸向固定的長絲杠在工作時可能會發(fā)生失穩(wěn),所以在設計時應驗算其安全系數(shù)S,其值應大于絲杠副傳動結(jié)構(gòu)允許安全系數(shù)</p><p>　　絲杠不會發(fā)生失穩(wěn)的最大載荷稱為臨界載荷</p><p><b>　?。?-32）</b&

67、gt;</p><p>　　其中 E=206Gpa</p><p><b>　　L=0.3m</b></p><p><b>　　（3-33）</b></p><p>　　取 則 （3-34）</p><p>　　安全系數(shù)

68、 （3-35）</p><p>　　查表2-10 得[S]=2.5-3.3，S>[S] 絲杠是安全的,不會失穩(wěn)。</p><p>　?。?）高速長絲杠工作時可能發(fā)生共振,因此需驗算其不會發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速----臨界轉(zhuǎn)速,要求絲杠的最大轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　（3-36）</b></p>

69、<p>　　， 所以絲杠不會發(fā)生共振。</p><p>　?。?）此外滾珠絲杠副還受值的限制,通常要求</p><p><b>　　（4）剛度驗算</b></p><p>　　滾珠絲杠在工作負載F(N)和轉(zhuǎn)矩T(Nm)共同作用下引起每個導程的變形量為</p><p><b>　?。?-37）<

70、/b></p><p>　　式中,A為絲杠截面積,，為絲杠的極慣性矩, ，G為絲杠切變模量,對鋼G=83.3GPa;T()為轉(zhuǎn)矩.</p><p><b>　?。?-38）</b></p><p>　　式中, 為摩擦角,其正切函數(shù)值為摩擦系數(shù)，為平均工作載荷。取摩擦系數(shù)為</p><p><b>　　,則

71、得</b></p><p><b>　　（3-39）</b></p><p>　　按最不利的情況取()</p><p><b>　?。?-40）</b></p><p>　　則絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導程誤差為</p><p><b>　?。?

72、-41）</b></p><p>　　通常要求絲杠的導程誤差小于其傳動精度的1/2,即</p><p><b>　?。?-42）</b></p><p>　　該絲杠的滿足上式,所以其剛度可滿足要求.</p><p><b>　　（5）效率驗算</b></p><p&g

73、t;<b>　　（3-43）</b></p><p>　　要求在90%---95%之間,所以該絲杠副合格。</p><p>　　經(jīng)上述計算驗證,FC1-2505-2.5各項性能均符合題目要求,可選用。</p><p>　　(二)滾動直線導軌的選型與計算</p><p><b>　　(1)Y方向?qū)к?lt;/b&

74、gt;</p><p>　　由所給條件得,該導軌的額定工作時間為，</p><p><b>　　由 得</b></p><p><b>　?。?-44）</b></p><p>　　因滑座數(shù)M=4,所以每根導軌上使用2個滑座,由表2-15----2-18確定</p><p>

75、<b>　　則由式 ，得</b></p><p><b>　　(2)X方向?qū)к?lt;/b></p><p>　　由所給條件得,該導軌的額定工作時間為</p><p><b>　　由，得</b></p><p><b>　　（3-45）</b></p>

76、;<p>　　因滑座數(shù)M=4,所以每根導軌上使用2個滑座,由表2-15----2-18確定</p><p><b>　　則由式，得</b></p><p>　　選用漢江機床廠的HJG-D系列滾動直線導軌，其中HJG-D26型號的導軌的Ca值為17600，能滿足八年的使用要求。</p><p>　?。ㄈ?滾珠絲杠固定類型：<

77、/p><p>　　“固定-固定”型，K2=4</p><p>　　適用于高轉(zhuǎn)速、高精度的場合，該形式兩端分別由一對軸承約束軸向和徑向自由度，負載由兩組軸承副共同承受反向預拉伸力，從而提高傳動剛度。在定位要求高的場合，甚至可以根據(jù)受力情況和絲杠熱變形趨勢精確設定目標行程補償量，進一步提高定位精度。由于此形式結(jié)構(gòu)較復雜，調(diào)整較難，因此一般僅在定位要求高時采用。</p><p&g

78、t;　　“固定-游動”型，K2=2</p><p>　　適用于中轉(zhuǎn)速、高精度的場合。該形式一端由一對軸承約束軸向和徑向自由度，另一端由單個軸承約束徑向自由度，負載由一對軸承副承擔，游動的單個軸承能防止懸臂撓度，并消化由熱變形產(chǎn)生的應力。此形式結(jié)構(gòu)較簡單，效果良好，應用廣泛。</p><p>　　3. “支承-支承”型，K2=1</p><p>　　適用于中轉(zhuǎn)速、中精

79、度的場合，該形式兩端分別設一個軸承，分別承受徑向力和單方向的軸向力，隨負載方向的變化，分別由兩個軸承單獨承受單一方向的力，由于支撐點隨受力方向變化，定位可控性比較低，此形式結(jié)構(gòu)簡單，受力情況較差，應用較少。</p><p>　　“固定-自由”型，K2=0.25 </p><p>　　適用于低轉(zhuǎn)速，中精度，軸向長度短的場合，該形式一端由一對軸承約束軸向和徑向自由度，另一端懸空呈自由狀態(tài)，負

80、載均由同一對軸承副承擔，并且需克服絲杠回轉(zhuǎn)離心力造成的彎矩，此形式結(jié)構(gòu)簡單，受力情況，但在行程小、轉(zhuǎn)速低時經(jīng)常用到。</p><p>　　因此滾珠絲杠的固定形式采用“固定-游動”型。</p><p>　　3.5 齒輪齒條的設計計算</p><p><b>　　齒輪與齒條傳動特點</b></p><p>　　齒輪作回轉(zhuǎn)運動

81、，齒條作直線運動，齒條可以看作一個齒數(shù)無窮多的齒輪的一部分，這時齒輪的各圓均變?yōu)橹本€，作為齒廓曲線的漸開線也變?yōu)橹本€。齒條直線的速度與齒輪分度圓直徑、轉(zhuǎn)速之間的關系為</p><p><b>　?。?-46）</b></p><p>　　式中 d——齒輪分度圓直徑，mm；</p><p><b>　　n——齒輪轉(zhuǎn)速，。</b&g

82、t;</p><p>　　其嚙合線與齒輪的基圓相切，由于齒條的基圓為無窮大，所以嚙合線與齒條基圓的切點在無窮遠處。</p><p>　　齒輪與齒條嚙合時，不論是否標準安裝（齒輪與齒條標準安裝即為齒輪的分度圓與齒條的分度圓相切），其嚙合角恒等于齒輪分度圓壓力角，也等于齒條的齒形角；齒輪的節(jié)圓也恒與分度圓重合。只是在非標準安裝時，齒條的節(jié)線與分度線不再重合。</p><p&

83、gt;　　齒輪與齒條正確嚙合條件是基圓齒距相等，齒條的基圓齒距是其兩相鄰齒廓同側(cè)直線的垂直距離，即</p><p><b>　　（3-47）</b></p><p>　　齒輪與齒條的實際嚙合線為，即齒條頂線及齒輪齒頂圓與嚙合線的交點及之間的長度。</p><p>　　圖3.2 齒輪齒條的嚙合</p><p>　　齒輪齒條

84、傳動的幾何尺寸計算</p><p>　　齒輪與齒條傳動的尺寸計算見表3.3</p><p>　　表 3.3 齒輪齒條傳動的幾何尺寸計算</p><p>　　3.6 齒輪齒條的校核</p><p>　　齒根危險截面的彎曲強度為</p><p><b>　　（3-48）</b></p>

85、<p>　　式中，為載荷作用于齒頂時的應力校正系數(shù)。</p><p><b>　　令 </b></p><p>　　稱為齒寬系數(shù)，并將及代入上式，得</p><p><b>　　（3-49）</b></p><p><b>　　，</b></p><

86、;p>　　因此，齒輪齒條滿足設計要求。</p><p>　　第四章 基座翻轉(zhuǎn)部分的設計</p><p>　　4.1 旋轉(zhuǎn)軸的設計計算</p><p>　　1.求旋轉(zhuǎn)軸的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩</p><p>　　聯(lián)軸器的傳動效率，軸承的傳動效率，</p><p>　　， （4-1）</

87、p><p>　　， （4-2）</p><p>　　。 （4-3）</p><p>　　2.初步確定軸的最小直徑</p><p>　　先按《機械設計》書式（15-2）初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。取，于是得</p><p><b

88、>　?。?-4）</b></p><p>　　輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需同時選取聯(lián)軸器的型號。</p><p>　　聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 （4-5）</p><p>　　按照計算轉(zhuǎn)矩應小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，選用LM1梅花型彈性聯(lián)軸器。3.軸的結(jié)構(gòu)設計</p>&l

89、t;p>　　根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。</p><p>　?。?）了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，I軸段右端需制出一軸肩，故II段的直徑，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故I段的長度取。</p><p>　?。?）初步選擇滾動軸承。因軸承同時受到徑向力和軸向力的作用，故選用深溝球軸承6005。所以，。右端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位，因此，取。<

90、;/p><p><b>　?。?）取，。</b></p><p>　　4.軸上零件的周向定位。</p><p>　　半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接，按，由《機械設計》表16-1查得平鍵為。半聯(lián)軸器與軸的配合為，滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。</p><p>　　5.確定軸上圓

91、角和倒角尺寸</p><p>　　取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑依次為，，。</p><p>　　4.2 旋轉(zhuǎn)軸的校核</p><p>　　1.按彎扭合成應力校核軸的強度</p><p>　　進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度。</p><p><b>　?。?-6）</b>

92、;</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p><b>　?。?-8）</b></p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　由于軸單向單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)應力，取，軸的計算應力， （4-10）<

93、/p><p><b>　　故安全。</b></p><p>　　2.按疲勞強度條件進行校核</p><p>　　截面上的彎曲應力 （4-11）</p><p>　　截面上的扭轉(zhuǎn)應力 （4-12）</p><p>　　軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，所以，

94、，。</p><p>　　截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù)，，</p><p>　　軸材料的敏性系數(shù)，，</p><p>　　故有效應力集中系數(shù) （4-13）</p><p><b>　?。?-14）</b></p><p>　　尺寸系數(shù)，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。</p>&l

95、t;p>　　軸按磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為。</p><p>　　軸未經(jīng)表面強化處理，即，得綜合系數(shù)為</p><p><b>　?。?-15）</b></p><p><b>　　（4-16）</b></p><p><b>　　碳鋼的特性系數(shù)</b></p>

96、<p><b>　　，取</b></p><p><b>　　，取</b></p><p><b>　　計算安全系數(shù)的值</b></p><p><b>　　（4-17）</b></p><p><b>　?。?-18）</b

97、></p><p><b>　?。?-19）</b></p><p><b>　　故可知其安全。</b></p><p>　　4.3 基座翻轉(zhuǎn)角度的計算</p><p>　　為了使沖壓完成后的高強度鋼能充分接觸冷卻液進行冷卻，需將高強度鋼連同模具一起浸入冷卻液了冷卻，因此需對基座的翻轉(zhuǎn)角度進行

98、計算。因為高強度鋼沖壓完成后在模具內(nèi)即時進行冷卻，因此建立如圖4-1所示幾何模型。</p><p>　　圖4-1 基座翻轉(zhuǎn)角度簡圖</p><p>　　因為三角形OAB為等腰三角形，且，，所以</p><p>　　所以基座翻轉(zhuǎn)角度為50度。</p><p><b>　　第五章 結(jié)論與展望</b></p>&

99、lt;p><b>　　5.1 總結(jié)</b></p><p>　　本文對液壓馬達驅(qū)動的機電液一體化臥式翻轉(zhuǎn)壓力機作了詳細的分析。提出了現(xiàn)有的壓力機即立式曲柄滑塊壓力機的不足之處，并且指出和傳統(tǒng)的壓力機基于飛輪儲能的曲柄-連桿-滑塊式機械壓力機相比，液壓馬達驅(qū)動的壓力機的突出優(yōu)點，如能達到高強度鋼所需沖壓力，可以在保壓狀態(tài)下對高強度鋼進行冷卻?，F(xiàn)將完成的工作總結(jié)如下：</p>

100、<p>　　(1) 將增力機構(gòu)與沖壓機構(gòu)相結(jié)合，利用增力機構(gòu)進行對稱性串聯(lián)組合，所設計的基于三級增力機構(gòu)的液壓馬達壓力機，能夠利用多級串聯(lián)增力機構(gòu)來化解大功率液壓馬達價格昂貴的技術(shù)難題，在輸入轉(zhuǎn)矩相同的條件下，得到相對更大的輸出壓力；由于采用液壓馬達做原動件，可以實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動，可省去人工操作的環(huán)節(jié)。</p><p>　　(2) 由于采用對稱結(jié)構(gòu)布局的壓力機，使壓頭的徑向受力平衡，大幅度地降低了摩擦損失

101、，提高了零件的加工質(zhì)量。</p><p>　　(3) 所設計壓力機的基座采用臥式可翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，可對零件進行沖壓完成后的即時冷卻，提高了熱沖壓零件的質(zhì)量，保證了高強度鋼的機械性能，又省去了零件的冷卻工序，使零件的生產(chǎn)周期大幅度縮短。</p><p><b>　　5.2 展望</b></p><p>　　任何事物都有產(chǎn)生和發(fā)展的過程，機械增力壓力機的

102、現(xiàn)代化進程自然也不例外。因此本文的工作還要進一步的完善：</p><p>　?。?） 機械增力壓力機的機構(gòu)還遠不止這些，自然界中存在的基本機構(gòu)的數(shù)量很多；對于哪些可以作為基本增力機構(gòu)，哪些又不可以作為基本增力機構(gòu)，這要隨著應用的不斷深入才能慢慢確定。隨著實際生產(chǎn)的需要，很多基本機構(gòu)都要進入增力機構(gòu)的范圍，因此還有待于加大對機械壓力機基本結(jié)構(gòu)的改進和創(chuàng)新。</p><p>　?。?）對于液壓

103、馬達直接驅(qū)動的步?jīng)_壓力機這一理念還有待于進一步的針對性的開發(fā)；如何使壓力機的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，設計大型多工位的熱沖壓力機是接下來工作的重點。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 徐偉力,艾健,羅愛輝等. 鋼板熱沖壓新技術(shù)介紹[J].塑性工程學報,2009,16(4):39-41.</p><p>　　[2] 王春生

104、.沖壓工藝設備的技術(shù)進步與發(fā)展[J].機械工人,2006，(12):10.</p><p>　　[3] 趙清雨.橋殼熱沖壓工藝分析及其應用[J].鍛壓機械,2002,(3):28-29.</p><p>　　[4] 劉惠海.大型管件封頭的熱沖壓模設計[J].機械工藝師,1999,(9):16-18.</p><p>　　[5] 李海峰,陳明亮,謝志毅.大型厚壁半球形

105、封頭熱沖壓成形的數(shù)值模擬[J].計算機仿真,2004,21(3):109-112.</p><p>　　[6] 桂方亮，桂方才，趙濤等. 金屬板材沖壓裝備自動化技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 合肥工業(yè)大學學報,2009，11(32):230-231.</p><p>　　[7] 高云凱,高大威,余海燕等. 汽車用高強度鋼熱成型技術(shù)[J].汽車技術(shù),2010,(8):57-58.</p&g

106、t;<p>　　[8] Masayoshi SUEHIRO, Jun MAKI, Kazuhisa KUSUMI, et al. NIPPON STEEL TECHNICAL REPORT No. 88 JULY 2003: 16-21.</p><p>　　[9] 蒂森克虜伯技術(shù)論壇[C]. 2005.</p><p>　　[10] 劉揚.伺服電機驅(qū)動的機電及機電液一體化壓

107、力機研究[D].蘇州:蘇州大學碩士學位論文,2010,4.</p><p>　　[11] 馬寧,胡平,郭威.高強度鋼板熱成形成套技術(shù)及裝備[J].制造技術(shù)與材料,2009,45(5):28-29.</p><p>　　[12] 馬秀舫.一種可控機械壓力機的設計[D].秦皇島:燕山大學碩士學位論文,2006,12. </p><p>　　[13] 孟憲源,姜琪.機構(gòu)構(gòu)

108、型與應用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004,1.</p><p>　　[14] 周全.汽車超高強度硼鋼板熱成形工藝研究[D].上海: 同濟大學碩士學位論文,2007,3.</p><p>　　[15] 宋四全,侯維東. 多工位壓力機的發(fā)展及應用[J].機械工人,2006，(3):16-18.</p><p>　　[16] Akerstrom P,

109、60;Wikman B, Oldenburg M. Material parameter</p><p>　　estimation for boron steel from simultaneous cooling and compression experiments

110、60;MODELLING AND SIMULATION IN MATERIALS SCIENCEAND ENGINEERING 13 (8): 1291-1308 DEC 2005.</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　附錄一

111、 熱沖壓成形裝備裝配圖</p><p>　　附錄二 齒輪零件圖</p><p>　　附錄三 齒條零件圖</p><p>　　附錄四 基體座零件圖</p><p>　　附錄五 鉸鏈連桿1零件圖</p><p>　　附錄六 鉸鏈連桿2零件圖</p><

112、p>　　附錄七 鉸鏈連桿3零件圖</p><p>　　附錄八 直線導軌零件圖</p><p>　　附錄九 旋轉(zhuǎn)軸零件圖</p><p>　　附錄十 旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)管零件圖</p><p>　　附錄十一 連桿零件圖</p><p>　　附錄十二 直線導軌安裝座零件圖&l

113、t;/p><p>　　附錄十三 液壓馬達基礎座零件圖</p><p>　　附錄十四 滑軌零件圖</p><p>　　附錄十五 滑塊零件圖</p><p><b>　　文獻綜述</b></p><p><b>　　熱沖壓成形裝備設計</b></p>

114、<p><b>　　1前言部分</b></p><p>　　隨著國家汽車正碰、側(cè)碰、排放等強制法規(guī)的相繼推出，汽車車身鋼鐵用材正日益面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。采用先進高強鋼，如DP鋼、TRIP鋼、高擴孔鋼等也無可爭議地成為汽車用材的主流趨勢[1]。通過車身零件減薄和高強的合理匹配，不僅可以有效減輕車身重量。降低油耗，而且可以提高車型的安全性和舒適性。在汽車輕質(zhì)化的進程中,高強度和超高強度鋼鐵

115、材料的應用在減重、節(jié)能、提高安全性、降低排放等方面都展現(xiàn)出了廣闊的前景, 沖壓裝備以金屬板材為加工對象，生產(chǎn)各種各樣的沖壓件，廣泛應用于汽車、機械、電器、儀表及航空等行業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計，轎車零部件中占40％以上的是金屬板材沖壓件[2]。</p><p>　　在傳統(tǒng)熱沖壓領域，無論是裝備還是核心技術(shù)方面，公開發(fā)表的文章相對較多，國內(nèi)也有較多文獻報道[3,4,5]。而在鋼板熱沖壓新技術(shù)領域，公開發(fā)表的研究成果則相對較

116、少。對于強度超過1000MPa的高強鋼，傳統(tǒng)沖壓工藝往往束手無策。一種新型的成形工藝，特殊高強度鋼板的熱沖壓技術(shù)應運而生，即熱沖壓技術(shù)。鋼板熱沖壓是一種將先進高強度鋼板加熱到奧氏體溫度后快速沖壓，在保壓階段通過模具實現(xiàn)淬火并達到所需冷卻速度，從而得到組織為馬氏體，強度在1000MPa左右的超高強度零件的新型成形技術(shù)。</p><p>　　大型多工位壓力機的出現(xiàn)，改變了大型沖壓生產(chǎn)線的傳統(tǒng)組合方式。據(jù)美國精密鍛壓協(xié)

117、會統(tǒng)計，美國3大汽車公司680多條沖壓線中有70％為多工位壓力機；日本在美國的35條沖壓線中有24臺多工位壓力機，占69％；日本國內(nèi)的250條沖壓線中，有80多條多工位壓力機，占32％[6]。</p><p>　　由于國外鋼板熱沖壓新技術(shù)基本上處于技術(shù)封鎖和壟斷狀態(tài)，所以國內(nèi)相關產(chǎn)業(yè)很少有能接觸、了解熱沖壓技術(shù)，更少能接觸工業(yè)化的熱沖壓裝備的設計。國外的熱沖壓生產(chǎn)線也很少有沖壓淬火與冷卻集于一體的熱沖壓裝備，國內(nèi)

118、的沖壓生產(chǎn)線具有這樣的裝備更是少之又少。因此，對現(xiàn)有的沖壓成形工藝進行研究，并針對高強度鋼的熱成形裝置進行設計，進而從機電一體化和機械機構(gòu)設計出發(fā)，從根本上解決高強度鋼熱沖壓淬火與冷卻生產(chǎn)工藝的改善，是一項不但有學術(shù)價值，而且將會產(chǎn)生巨大經(jīng)濟效益和提高汽車安全性能。</p><p>　　本論文結(jié)合科技發(fā)展趨勢, 針對汽車關鍵零部件研發(fā)中的輕量化及安全性等需求，研發(fā)高強度鋼熱成形裝備。</p><

119、;p><b>　　2主題部分</b></p><p>　　鋼板熱沖壓壓機要具備快速合模沖壓并保壓的功能。顯然，目前用于冷沖壓的壓機不能完全適合于鋼板熱沖壓工藝，因為傳統(tǒng)的液壓機不具備快速合模及沖壓的功能，而傳統(tǒng)的機械壓力機又不具備保壓功能[7]。</p><p>　　當前，市場對沖壓設備的自動化程度需求不斷提高，車身覆蓋件沖壓向單機聯(lián)線自動化，特別是大型多工位壓

120、力機方向發(fā)展。多工位壓力機代表著當今沖壓技術(shù)國際水平，在提高生產(chǎn)率、改善零件表面質(zhì)量，因此，在先進的轎車制造廠得到了廣泛的應用。</p><p>　　由于現(xiàn)在的高強度鋼熱沖壓裝備無法在壓機保壓狀態(tài)下通過模具(而不是空氣)對零件送行淬火冷卻(并要保證一定的冷卻速度)，只能一步步先進行淬火，再對沖壓零件進行冷卻，這樣即延長了生產(chǎn)周期，也降低了生產(chǎn)效益，更使沖壓零件的強度達不到要求。因此，改善熱沖壓裝備的淬火冷卻系統(tǒng)是

121、現(xiàn)在沖壓業(yè)的難題之一，通常研究高強度鋼熱沖壓裝備都是針對上料裝置、下料裝置以及加熱爐，而忽略了高強度鋼成形后的冷卻方式的研究。所以，有必要對高強度鋼成形后的冷卻方式進行研究，開發(fā)合理的模具冷卻方式，使得高強度鋼能在模具內(nèi)完成成形和淬火的生產(chǎn)工藝，為高強度鋼的熱沖壓生產(chǎn)提供有效的沖壓裝備。</p><p>　　鋼板熱沖壓新技術(shù)是一種將特殊的高強度鋼板加熱到奧氏體溫度范圍，快速移動到模具，快速沖壓，在壓機保壓狀態(tài)下通

122、過模具(而不是空氣)對零件送行淬火冷卻(并要保證一定的冷卻速度)，最后獲得超高強度沖壓件(組織為馬氏體，強度在l000 MPa左右甚至更高)的新型成形裝備[1]。高強度鋼熱沖壓裝備的改善以及模具冷卻管路的優(yōu)化設計目前已經(jīng)成為國內(nèi)外沖壓工程界的研究熱點。由于高強度鋼要求板料在奧氏體完成快速沖壓，在由奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體過程中完成冷卻以及馬氏體組織分布的均勻性，沖壓板料要有一定的冷卻速度，以保證板料的高強度性[8]。國內(nèi)外對高強度鋼熱沖壓的淬