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文獻(xiàn)綜述
皮革制品是以皮革、毛皮為主料，以紡織品、塑料、橡膠等為輔料制作成的產(chǎn)品的總稱，是人們所喜愛的生活用品之一，與人們的日常生活息息相關(guān)，同時(shí)也是國防軍需品。中國是皮革制品的生產(chǎn)大國、消費(fèi)大國和出口大國。皮革制品加工業(yè)是皮革工業(yè)的一部分，素有投資少、見效快等特點(diǎn)，是我國輕工業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。發(fā)展皮革制品加工業(yè)，對內(nèi)既能繁榮市場，滿足人民生活需要，提高人民生活水品，又能積累建設(shè)資金；同時(shí)，皮革制品加工業(yè)與對外貿(mào)易有密切關(guān)系，可擴(kuò)大出口，為國家創(chuàng)匯。因此，皮革制品工業(yè)在滿足人們的需要和支援國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，起著十分重要的作用。
一、研究背景及動態(tài)
皮革制品生產(chǎn)過程是典型的勞動密集型的加工業(yè)，機(jī)器在保障產(chǎn)量和質(zhì)量等方面起著十分重要的作用。例如，正常人的兩只腳是左右對稱的，這就要求一雙鞋左右相同才能穿著舒服。手工做鞋是很難做到這一點(diǎn)，而機(jī)器則完全能做到。因此，皮革制品機(jī)械是皮革制品加工業(yè)的組成部分，是完成皮革制品生產(chǎn)的重要手段，是衡量皮革制品工業(yè)技術(shù)水平的標(biāo)志之一。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各項(xiàng)技術(shù)措施直接靠手工是無法完成的，只有使用機(jī)器，才能突破人體功能的限制，降低勞動強(qiáng)度及生產(chǎn)成本，提高勞動生產(chǎn)率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)皮革制品生產(chǎn)機(jī)械化、自動化，對于發(fā)展皮革制品加工業(yè)有著極其重要的作用。
我們不可否認(rèn)這樣一個(gè)事實(shí)：皮革制品加工業(yè)在我國仍然屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè)，即使是目前多數(shù)大中型皮革企業(yè)使用的性能高的機(jī)器設(shè)備依然是以“洋機(jī)”為主的，國產(chǎn)皮機(jī)在質(zhì)量上與國際先進(jìn)皮機(jī)相比還有一定的差距。中國有廣闊的皮機(jī)市場，可國內(nèi)的一些皮機(jī)企業(yè)卻不景氣，這的確是一個(gè)矛盾。
設(shè)計(jì)理論不完善、科研力度不夠，專業(yè)人才匱乏是以引進(jìn)、仿造為主，這就是我國現(xiàn)在皮革機(jī)械工業(yè)的真實(shí)寫照，同時(shí)也是中國皮革機(jī)械水平低、落后的最根本所在。而實(shí)現(xiàn)皮革生產(chǎn)的機(jī)械化、自動化是其發(fā)展的根本出路。
二、評述
目前應(yīng)用最廣泛的皮革下料方式：
①沖裁
沖裁是用帶有刃口的沖頭(刀模)沿與皮革表面垂直方向，一次沖壓切斷皮革纖維，使皮革的某一部分沿一定的形狀分離出來的裁料方法。
沖裁的特點(diǎn)是：所裁皮件規(guī)矩，邊緣齊整，作用時(shí)間短，效率高，但需要的切割力大，刀具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，形狀規(guī)格多，適應(yīng)于大批量生產(chǎn)。沖裁時(shí)只需要刀模的切割運(yùn)動，不需要送料運(yùn)動。沖裁的生產(chǎn)率比較高，主要用于皮鞋零部件等面積較小件的下料。
②刀具剪裁
剪裁是用剪刀類刀具沿與皮革表面平行方向，分段連續(xù)剪斷皮革纖維的裁料方法。
剪裁的特點(diǎn)是：省力，材料利用率高，能裁出形狀復(fù)雜的皮件，但裁斷時(shí)間長，效率低，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，適應(yīng)于單件或小批量生產(chǎn)。剪裁一般需要刀具的剪切和送料兩種運(yùn)動。剪裁的作用過程分比較適合裁剪皮革類材料，主要用于皮件箱包及皮衣等面積較大件的下料。
③激光切割
激光是一種“受激輻射”的新光源，具有可控性強(qiáng)、能量穩(wěn)定集中、光束方向拄好、光束細(xì)等特點(diǎn)。激光加工技術(shù)是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對材料(包括金屬與非金屬)進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔、微加工等。
皮革材料的沸點(diǎn)很低，當(dāng)高能激光束照射時(shí)，照射區(qū)材料立刻蒸發(fā)，不會產(chǎn)生燒痕。另外皮革的熱傳導(dǎo)率低也能使熱量集中，對非切割區(qū)域不會產(chǎn)生影響。采用激光裁剪皮革，可以提高皮革制品的加工技術(shù)水平，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加產(chǎn)品的市場競爭力，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。但激光發(fā)生裝置價(jià)格比較昂貴且技術(shù)仍不成熟，現(xiàn)在我國還處于研究探索階段，應(yīng)用還很不廣泛。
④水射流切割
水射流切割是利用壓力數(shù)十至數(shù)百兆帕的高壓水通過特殊設(shè)計(jì)的、孔徑很小的噴嘴以數(shù)百米每秒的高速度噴出，借助這種高速水射流的動能的沖擊作用分割工件的一種加工方法。
水射流切割按所用的工作介質(zhì)可分為純水型和加磨料型。純水型加工能力低，但設(shè)備簡單、消耗品少、操作水平低，主要用于切割質(zhì)地較軟的材料。加磨料型水射流的沖擊能力強(qiáng)，加工能力比純水型大為提高，但設(shè)備較復(fù)雜，操作成本高，尤其適合于切割硬質(zhì)材料。
⑤無刀具裁剪——等離子弧切割
等離子體是物質(zhì)的第四態(tài)，由氣態(tài)物質(zhì)電離而成，是帶正電的離子、中性原子和自由電子等粒子組成的，具有良好導(dǎo)電性的類似氣體的物質(zhì)，它也遵循氣體的某些規(guī)律。切割用的等離子電弧是利用特種割炬對電弧進(jìn)行壓縮形成的。
等離子弧切割的特點(diǎn)：
1)等離子電弧具有很高的能量密度、比任何火焰和一般電弧高得多的溫度，所以能切割各種難切割材料；
2)切割速度快；
3)切割面光潔，熱變形小，尤適合于加工各種成形零件；
4)等離子焰離開噴嘴后能量密度急速衰減，且工件不接電，故熱量的有效利用率低(約10％一20％)。
等離子焰由于熱量利用率不高，以往很少用于切割加工。但近年來，為高效優(yōu)質(zhì)切割皮革，合成材料等非金屬材料，也開始采用等離子焰流切割工藝。在皮革的裁剪過程中，等離子弧切割是利用高溫等離子電弧的熱量使皮革切口處的局部蒸發(fā)，并借高速等離子的動量去除切屑以形成切口。所以等離子弧切割是利用物理過程的熔割法。
⑥超聲波加工
人耳能感受到的波的頻率范圍為16～16000Hz。當(dāng)聲波的頻率低于16Hz時(shí)稱為次聲波，高于16000Hz則稱為超聲波。
超聲波加工的特點(diǎn)：
1)所切邊緣整齊，適合于加工各種非金屬材料；
2)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單；
3)加工質(zhì)量高。
超聲波技術(shù)的應(yīng)用范圍特別是在裁縫方面是極為多樣化的，現(xiàn)在已經(jīng)在民用紡織品、產(chǎn)業(yè)用紡織品以及健康衛(wèi)生用：品籌游面得到了應(yīng)用。超聲波技術(shù)新的用途的前景，已發(fā)展現(xiàn)出來，超聲波技術(shù)的應(yīng)用將產(chǎn)生更為顯赫的成就。將工具的端面設(shè)計(jì)成刀模的形狀，即可裁剪出與刀模形狀一樣的皮革工件。
綜上所述，研究核桃碎殼機(jī)的設(shè)計(jì)主要的工作原理是及其有必要的。
三、結(jié)論
通過對上述方法的介紹和比較，選擇用沖壓裁剪機(jī)，切割面粗糙度較好，對未加工部分的影響很小，對企業(yè)來說，投資較低，無環(huán)境污染，并且可以有效的降低成本，提高效率、產(chǎn)品品質(zhì)。
參考文獻(xiàn)：
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[16]胡宗武等主編.非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.
目錄
摘 要 1
關(guān)鍵詞： 1
Abstract 2
第一章、緒論 5
1.1課題的來源、設(shè)計(jì)要求 5
1.2課題在國內(nèi)（外）發(fā)展概況及存在的問題 5
1.3國內(nèi)數(shù)控沖裁機(jī)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)況 6
1.4國內(nèi)數(shù)控沖裁機(jī)產(chǎn)業(yè)展望 7
1.5課題設(shè)計(jì)的總體思路 9
1.6本設(shè)計(jì)應(yīng)解決的主要問題、意義及實(shí)用價(jià)值 9
1.7主要規(guī)范與技術(shù)指標(biāo) 10
第二章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 11
2.1沖裁機(jī)的工作原理及特點(diǎn) 11
2.1.1液壓系統(tǒng)的工作原理 11
2.1.2液壓系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)形式 12
2.1.3液壓系統(tǒng)基本參數(shù) 12
2.1.4液壓系統(tǒng)的特點(diǎn) 13
2.2液壓控制系統(tǒng)的功能和組成 13
2.3液壓系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及分析 14
2.3.1液壓系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)功能需求分析 14
2.3.2液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)圖及系統(tǒng)工作原理分析 15
2.3.3系統(tǒng)控制基本回路 17
第三章元件選取計(jì)算 21
3.1液壓缸的尺寸 21
3.1.1工作缸的尺寸 21
3.1.2頂出缸的尺寸 22
3.2計(jì)算液壓系統(tǒng)工作的流量 22
3.3選擇液壓泵的規(guī)格 24
3.4確定控制閥的尺寸 25
第四章移動系統(tǒng)設(shè)計(jì)及計(jì)算 26
4.1電機(jī)的選擇 26
4.2鏈傳動的設(shè)計(jì) 27
4.3軸的設(shè)計(jì) 29
4.4聯(lián)軸器及鍵的選擇 31
4.5軸承的選擇 32
致謝 34
參考文獻(xiàn) 35
摘 要
沖壓裁切機(jī)是為了提高工作效率而進(jìn)行設(shè)計(jì)的專用機(jī)床，該機(jī)械主要用于皮革的切削。
通過分析皮革下料機(jī)的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)原理，確定了總體方案，完成了傳動零件的選定，設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)件和機(jī)床總體結(jié)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)下料機(jī)的預(yù)期功能，對其傳動系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。擬定了傳動方案，分配了各級傳動比，完成了動力和運(yùn)動參數(shù)設(shè)計(jì)，以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算和校核等。根據(jù)下料機(jī)切削皮革的要求，選用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來控制工作行程，對曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動進(jìn)行了分析。所設(shè)計(jì)的龍門皮革下料機(jī)的工作效率高，能夠準(zhǔn)確的運(yùn)動,傳動平穩(wěn)可靠，使用安全,易于維修，滿足了下料分切干燥要求，工作行程便于調(diào)整，能保證所需皮革樣式準(zhǔn)確的切除。
關(guān)鍵詞：沖壓裁切；總體機(jī)構(gòu)；傳動系統(tǒng)
Abstract
Punch cutting machine is a special machine designed to improve working efficiency, the machine is mainly used for leather cutting.
Through the analysis of the design requirements and design principles of leather blanking machine, the overall scheme is determined, the selection of transmission parts is completed, and the non-standard parts and the overall structure of the machine tool are designed. In order to realize the expected function of blanking machine, its transmission system is designed. The transmission scheme is drawn up, the transmission ratio at all levels is allocated, the design of power and motion parameters is completed, the structure is designed, and the relevant calculation and verification are carried out. According to the requirement of cutting leather by the blanking machine, the crank slider mechanism is selected to control the working stroke, and the movement of the crank slider mechanism is analyzed. The designed Longmen leather blanking machine has the advantages of high working efficiency, accurate movement, stable and reliable transmission, safe use and easy maintenance, meets the requirements of cutting and drying the blanking, is convenient to adjust the working stroke, and can ensure the accurate removal of the required leather style.
Keywords: stamping cutting; General institutions; Transmission system
目錄
摘 要 1
關(guān)鍵詞： 1
Abstract 2
第一章、緒論 5
1.1課題的來源、設(shè)計(jì)要求 5
1.2課題在國內(nèi)（外）發(fā)展概況及存在的問題 5
1.3國內(nèi)數(shù)控沖裁機(jī)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)況 6
1.4國內(nèi)數(shù)控沖裁機(jī)產(chǎn)業(yè)展望 7
1.5課題設(shè)計(jì)的總體思路 9
1.6本設(shè)計(jì)應(yīng)解決的主要問題、意義及實(shí)用價(jià)值 9
1.7主要規(guī)范與技術(shù)指標(biāo) 10
第二章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 11
2.1沖裁機(jī)的工作原理及特點(diǎn) 11
2.1.1液壓系統(tǒng)的工作原理 11
2.1.2液壓系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)形式 12
2.1.3液壓系統(tǒng)基本參數(shù) 12
2.1.4液壓系統(tǒng)的特點(diǎn) 13
2.2液壓控制系統(tǒng)的功能和組成 13
2.3液壓系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及分析 14
2.3.1液壓系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)功能需求分析 14
2.3.2液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)圖及系統(tǒng)工作原理分析 15
2.3.3系統(tǒng)控制基本回路 17
第三章元件選取計(jì)算 21
3.1液壓缸的尺寸 21
3.1.1工作缸的尺寸 21
3.1.2頂出缸的尺寸 22
3.2計(jì)算液壓系統(tǒng)工作的流量 22
3.3選擇液壓泵的規(guī)格 24
3.4確定控制閥的尺寸 25
第四章移動系統(tǒng)設(shè)計(jì)及計(jì)算 26
4.1電機(jī)的選擇 26
4.2鏈傳動的設(shè)計(jì) 27
4.3軸的設(shè)計(jì) 29
4.4聯(lián)軸器及鍵的選擇 31
4.5軸承的選擇 32
致謝 34
參考文獻(xiàn) 35
第一章、緒論
1.1課題的來源、設(shè)計(jì)要求
在制鞋工藝中，制作運(yùn)動鞋面用的皮革，由沖裁機(jī)通過模具從大塊皮革沖出小樣，再拼接而成。因此，需要設(shè)計(jì)出一臺皮革沖裁機(jī)，具有緊急制動功能，提高制作鞋面效率。
設(shè)備應(yīng)能滿足沖裁下料要求且結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠,同時(shí)工作行程應(yīng)便于調(diào)整,設(shè)備易便于維修
1.2課題在國內(nèi)（外）發(fā)展概況及存在的問題
改革開放20多年來，隨著中國成為皮革工業(yè)大國，皮革機(jī)械行業(yè)也得到了蓬勃發(fā)展。皮革機(jī)械行業(yè)包括制革、制鞋及皮件機(jī)械部分，為皮革工業(yè)生產(chǎn)提供機(jī)械及自動化生產(chǎn)裝備。皮革機(jī)械的發(fā)展，改變了皮革工業(yè)從手工作坊的生產(chǎn)方式到機(jī)械化、半自動化大規(guī)模工業(yè)的生產(chǎn)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。
近三年，中國制鞋機(jī)械年銷售額每年都以20%以上的速度增長;去年銷售額增長超過30%。隨著中國成為世界鞋業(yè)加工基地，鞋機(jī)企業(yè)完成了創(chuàng)業(yè)初期的資金和技術(shù)積累，今后將會及時(shí)根據(jù)鞋廠的工藝改進(jìn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)新的機(jī)器，提高新產(chǎn)品開發(fā)能力，創(chuàng)造中國鞋機(jī)品牌和具有中國特點(diǎn)的鞋機(jī)。中國鞋機(jī)的質(zhì)量已經(jīng)穩(wěn)定，鞋機(jī)出口將有相當(dāng)大的發(fā)展空間。總的說來，目前中國皮革機(jī)械工業(yè)已有一定的規(guī)模，各廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品，在種類、規(guī)格、數(shù)量、質(zhì)量等方面都有很大的發(fā)展和提高，基本滿足了皮革企業(yè)的需要，部分皮機(jī)已達(dá)到或接近國際80年代水平并且出口。近年來，一些軍工大企業(yè)也介入皮機(jī)生產(chǎn)，有力地促進(jìn)了皮機(jī)工業(yè)的發(fā)展，目前已形成了幾個(gè)皮機(jī)生產(chǎn)制造基地和集團(tuán)。
但是，我們不可否認(rèn)這樣一個(gè)事實(shí):皮革制品加工業(yè)在中國仍然屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè)，即使是目前多數(shù)大中型皮革企業(yè)使用的性能高的機(jī)器設(shè)備依然以“洋機(jī)”為主，國產(chǎn)皮機(jī)在質(zhì)量上與國際先進(jìn)皮機(jī)相比還有一定的差距。
“皮革機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)差，設(shè)計(jì)理論不夠完善，科研力度仍不夠，專業(yè)人才匱乏，以引進(jìn)、仿造為主”，這就是中國現(xiàn)階段皮革機(jī)械工業(yè)的真實(shí)寫照，同時(shí)也是中國皮革機(jī)械水平低、落后的最根本所在。而實(shí)現(xiàn)皮革生產(chǎn)的機(jī)械化、自動化是其發(fā)展的根本出路。[19]
1.3國內(nèi)數(shù)控沖裁機(jī)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)況
（一）國內(nèi)數(shù)控沖裁機(jī)市場進(jìn)入快速成長期
數(shù)控沖裁機(jī)作為先進(jìn)加工設(shè)備的代表，已在國外得到普及。進(jìn)入中國20余年來，由于數(shù)控沖裁機(jī)長時(shí)間處于百萬元以上的高昂產(chǎn)品價(jià)位以及動輒需要每年超10萬元的售后服務(wù)費(fèi)和使用費(fèi)，使得國內(nèi)眾多下游企業(yè)只能“望機(jī)興嘆”、“鮮有問津”，數(shù)控沖裁機(jī)市場發(fā)展遲緩。據(jù)中國服裝協(xié)會不完全統(tǒng)計(jì)，在國內(nèi)十余萬家服裝企業(yè)中使用數(shù)控沖裁機(jī)的企業(yè)不足千家，普及率不到1%。
但隨著國內(nèi)數(shù)控沖裁機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的快速成長和競爭力的不斷增強(qiáng)，數(shù)控沖裁機(jī)產(chǎn)品的價(jià)格門檻不斷下降、產(chǎn)品性價(jià)比不斷提升。截至2010年，數(shù)控沖裁機(jī)在國內(nèi)市場銷售價(jià)格已從本世紀(jì)初的每臺300多萬元下降至100萬元以內(nèi)，個(gè)別主流品牌，如和鷹科技，因其能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，售價(jià)甚至已降低至每臺80萬元以下，售后服務(wù)費(fèi)用也降至每臺5萬元以下。與此同時(shí)，數(shù)控沖裁機(jī)生產(chǎn)商推出了24小時(shí)電話服務(wù)及節(jié)假日不間斷服務(wù)，售后服務(wù)水平不斷提升。
本土生產(chǎn)企業(yè)主動下調(diào)價(jià)格、提升服務(wù)，使越來越多的中小型服裝企業(yè)可以使用數(shù)控沖裁機(jī)，大大拓展了市場，加速了數(shù)控沖裁機(jī)這種高端設(shè)備的普及。同時(shí)，隨著性價(jià)比的不斷提升，越來越多不同行業(yè)的企業(yè)也開始關(guān)注數(shù)控沖裁機(jī)產(chǎn)品，數(shù)控沖裁機(jī)的下游產(chǎn)業(yè)鏈呈現(xiàn)明顯擴(kuò)散趨勢，由最初的紡織服裝行業(yè)領(lǐng)域逐漸向產(chǎn)業(yè)用紡織品、交通運(yùn)輸領(lǐng)域、特種材料領(lǐng)域等下游行業(yè)過渡。
在產(chǎn)品價(jià)格下降、勞動力成本上升、下游行業(yè)發(fā)展和應(yīng)用行業(yè)領(lǐng)域擴(kuò)大等多重因素的推動下，國內(nèi)數(shù)控沖裁機(jī)行業(yè)發(fā)展迅速。根據(jù)調(diào)查所得，近五年數(shù)控沖裁機(jī)的價(jià)格和銷量情況呈現(xiàn)出圖一所示的狀況
從上圖可以看出，隨著銷售價(jià)格的下降數(shù)控沖裁機(jī)的銷量不斷攀升，當(dāng)價(jià)格下降到每臺100萬元以下時(shí)，市場對于數(shù)控沖裁機(jī)的需求出現(xiàn)井噴，數(shù)控沖裁機(jī)的銷售量亦呈現(xiàn)巨幅增長。
?。ǘ?shù)控沖裁機(jī)行業(yè)競爭日趨激烈
上世紀(jì)80年代，以格柏、力克為代表的國外品牌數(shù)控裁剪裝備陸續(xù)進(jìn)入中國市場。當(dāng)時(shí)國產(chǎn)數(shù)控沖裁機(jī)產(chǎn)業(yè)一片空白，國內(nèi)市場在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)為少數(shù)國外品牌所壟斷，產(chǎn)品價(jià)格非常昂貴，阻礙了作為生產(chǎn)升級裝備的數(shù)控沖裁機(jī)向國內(nèi)服裝、鞋帽等下游行業(yè)的普及。為此，國家有關(guān)部門將數(shù)控沖裁機(jī)的研發(fā)列入“六五計(jì)劃”、“863計(jì)劃”的關(guān)聯(lián)項(xiàng)目中，投入大量人力、物力進(jìn)行研究開發(fā)，但受制于核心技術(shù)的缺失以及配套產(chǎn)業(yè)的不完善，最終未能取得預(yù)期效果。
進(jìn)入二十一世紀(jì)，隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和國內(nèi)裝備制造業(yè)整體水平的不斷提升，和鷹科技對國外企業(yè)壟斷發(fā)起挑戰(zhàn)。和鷹科技是目前國內(nèi)唯一一家具有完整知識產(chǎn)權(quán)并實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)的數(shù)控裁剪設(shè)備制造商。公司在引進(jìn)吸收國外技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合自主研發(fā)創(chuàng)新掌握了數(shù)控沖裁機(jī)的核心技術(shù)，迅速推出國產(chǎn)的數(shù)控沖裁機(jī)。經(jīng)過多年的發(fā)展，和鷹科技通過技術(shù)進(jìn)步不斷改進(jìn)產(chǎn)品并成功降低生產(chǎn)成本，通過建立發(fā)達(dá)的售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和提供便捷的售后服務(wù)、充分的易損零部件供應(yīng)，形成產(chǎn)品和服務(wù)方面的雙重性價(jià)比優(yōu)勢，迅速在激烈競爭的數(shù)控沖裁機(jī)市場占據(jù)了重要地位。
1.4國內(nèi)數(shù)控沖裁機(jī)產(chǎn)業(yè)展望
（一）潛在市場容量巨大
根據(jù)中國縫制機(jī)械協(xié)會發(fā)布的《行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，世界范圍內(nèi)非縫紉類縫制設(shè)備年總產(chǎn)值約為120億元，年產(chǎn)銷量約為200萬臺。截至2010年末，國內(nèi)服裝市場數(shù)控沖裁機(jī)保有量不足1800臺，普及率不足1%；自動鋪布機(jī)保有量在4,000臺，普及率不足2%；真皮數(shù)控沖裁機(jī)的市場保有量在還不足300臺，普及率不足目前1%。
按照40%的普及率進(jìn)行保守估算，數(shù)控沖裁機(jī)在國內(nèi)服裝行業(yè)的潛在市場容量規(guī)模約為5萬臺；根據(jù)鋪布機(jī)與數(shù)控沖裁機(jī)2：1的功效配比進(jìn)行保守估算，鋪布機(jī)在國內(nèi)服裝行業(yè)的潛在市場容量規(guī)模至少為10萬臺?？紤]到數(shù)控沖裁機(jī)在國內(nèi)應(yīng)用領(lǐng)域及范圍的不斷擴(kuò)大，數(shù)控沖裁機(jī)在服裝以外行業(yè)的潛在市場容量約為1~1.3萬臺；此外，真皮數(shù)控沖裁機(jī)的潛在市場容量也達(dá)到2.5萬臺左右。具體情況如表三所示：
（二）未來5年將保持高速增長
根據(jù)國家經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級的戰(zhàn)略部署，紡織服裝等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)也在加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與升級，將大規(guī)模推廣與采用先進(jìn)適用的工藝技術(shù)與裝備，以提高生產(chǎn)與服務(wù)環(huán)節(jié)的自動化、智能化、現(xiàn)代化水平。此外，由于中國經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化明顯，傳統(tǒng)行業(yè)的用工荒問題在近年日益突顯，勞動力成本上漲趨勢明顯，服裝等傳統(tǒng)企業(yè)以先進(jìn)裝備替代人工的需求非常迫切。
中國紡織工業(yè)協(xié)會會長杜鈺洲在2010年11月20日舉行的“中國服裝高新技術(shù)成果交流推廣會”上發(fā)表講話時(shí)指出：“中國紡織服裝行業(yè)將在未來邁入以‘結(jié)構(gòu)優(yōu)化、技術(shù)先進(jìn)、清潔安全、附加值高、吸納就業(yè)能力強(qiáng)’為支撐點(diǎn)的新型工業(yè)化道路，科技進(jìn)步是中國紡織服裝行業(yè)建設(shè)強(qiáng)國的重要支撐?！薄都徔椆I(yè)“十二五”科技進(jìn)步綱要》更是將“推廣服裝企業(yè)自動化、數(shù)字化、信息化生產(chǎn)工藝技術(shù)，到2015年實(shí)現(xiàn)服裝CAD普及率達(dá)到30%以上，CAM普及率達(dá)到15%以上，RFID普及率達(dá)到20%”作為推廣重點(diǎn)。
“十二五”期間，隨著下游服裝、箱包等行業(yè)規(guī)模企業(yè)的制造信息化、數(shù)字化進(jìn)程的快速推進(jìn)，預(yù)計(jì)數(shù)控沖裁機(jī)的銷量將保持年均30%以上的增速，自動鋪布機(jī)的銷量將保持年均20%以上的增速。
?。ㄈ?shù)控沖裁機(jī)進(jìn)入加速普及期
國產(chǎn)和本土化制造的數(shù)控沖裁機(jī)增多，以及市場需求擴(kuò)大，促使數(shù)控沖裁機(jī)產(chǎn)品在我國進(jìn)入加速普及期。性價(jià)比高、售后服務(wù)水平好的產(chǎn)品將迅速占領(lǐng)市場并占據(jù)主要份額，盲目追求高毛利、不愿提升售后服務(wù)水平的生產(chǎn)廠商將會逐步被淘汰。隨著普及的深入，數(shù)控沖裁機(jī)產(chǎn)品也由原先高不可攀的“貴族”設(shè)備逐漸成為中小型企業(yè)的日常生產(chǎn)裝備。
考慮到市場規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及生產(chǎn)廠商合理競爭等因素，預(yù)計(jì)未來2~3年數(shù)控沖裁機(jī)國內(nèi)市場價(jià)格將在保持合理毛利的前提下穩(wěn)中有降，下降空間在5%—10%。
作為產(chǎn)業(yè)信息化、自動化重要一環(huán)，數(shù)控沖裁機(jī)的迅速普以及產(chǎn)品性能的不斷提升、售后服務(wù)的不斷完善、產(chǎn)品性價(jià)比的不斷提高，無疑將大幅提升下游行業(yè)的生產(chǎn)效率，促進(jìn)以服裝行業(yè)為代表的下游行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級。
1.5課題設(shè)計(jì)的總體思路
皮革制品是以動物類的表皮、毛皮為主料，以紡織品、塑料、橡膠等為輔料制作成的產(chǎn)品總稱，是深受人們喜愛的生活用品之一，與人類的日常生活息息相關(guān)。中國是皮革制品生產(chǎn)大國、消費(fèi)大國和出口大國，皮革制品加工業(yè)是皮革t業(yè)相當(dāng)重要的一部分，也是我國輕工業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。
改革開放以來，國內(nèi)皮革業(yè)依托傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，抓住機(jī)遇，通過政策引導(dǎo)和積極培育，已經(jīng)成為中國經(jīng)濟(jì)的一大支柱產(chǎn)業(yè)，在國際上也產(chǎn)生了一定的影響。但目前國內(nèi)皮革制品加工企業(yè)基本都是靠人工或少量機(jī)械設(shè)備輔助的方式進(jìn)行皮革裁剪，這種原始的裁剪方式皮革利用率低、工人勞動強(qiáng)度大、企業(yè)用工量大，這在一定程度上加大了企業(yè)的生產(chǎn)成本，這些不利因素在很大程度上制約了我國皮革制品在國際市場上的競爭力．而在國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家，如美國、法國、日本和加拿大等由丁：勞動力價(jià)格較高，他們早已普遍采用自動化皮革裁剪系統(tǒng)。但是國外自動化皮革裁剪系統(tǒng)價(jià)格普遍比較昂貴、且在國內(nèi)維護(hù)不方便。
隨著市場經(jīng)濟(jì)的不斷完善和加入世貿(mào)，國內(nèi)、國際兩個(gè)市場逐漸向多品種、小批量發(fā)展，而集成自動配色分類、樣板CAD、智能優(yōu)化排版、高速數(shù)控裁剪、輔助分類f料于一體的皮革制品準(zhǔn)柔性制造系統(tǒng)，在這種市場發(fā)展趨勢下將具有獨(dú)特的競爭優(yōu)勢，能大大提高皮革制品生產(chǎn)的原材料利用率和生產(chǎn)效率，降低工人勞動強(qiáng)度，并有效地控制和提高產(chǎn)品質(zhì)鼉，同時(shí)，提高皮革制品加工設(shè)備自動化、智能化水平，提高了產(chǎn)業(yè)層次，且全國擁有眾多皮革制品生產(chǎn)企業(yè)，麻用前景將十分喜人。
本課題首先需要完成總體設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)皮革下料機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，安裝尺寸，確定機(jī)器的傳動方案和工作原理，分配各級傳動裝置的傳動比，同時(shí)根據(jù)需要的生產(chǎn)量確定機(jī)器的工作參數(shù)。
其次，在完成總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)行傳動裝置設(shè)計(jì)：利用鏈齒結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳動，結(jié)構(gòu)簡單，傳動比準(zhǔn)確，高效率，低功耗，平穩(wěn)運(yùn)行，具有良好的性能。
1.6本設(shè)計(jì)應(yīng)解決的主要問題、意義及實(shí)用價(jià)值
解決的主要問題：通過現(xiàn)代CAD技術(shù)對傳動零件的選定，設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)件和機(jī)床總體結(jié)構(gòu)。運(yùn)用AutoCAD繪制機(jī)床的總裝配圖、各個(gè)零件的零件圖和傳動路線圖，以指導(dǎo)各零件的加工和機(jī)床的設(shè)計(jì)。運(yùn)用Pro/E進(jìn)行該機(jī)床零件的三維實(shí)體建模，生成三維爆炸視圖，指導(dǎo)該機(jī)床的生產(chǎn)裝配。通過專業(yè)知識核實(shí)所設(shè)計(jì)的機(jī)床總體結(jié)構(gòu)和各零部件是否合格。
皮革下料專用機(jī)床的設(shè)計(jì)制造滿足了技術(shù)發(fā)展的需要，提高了生產(chǎn)率和產(chǎn)品的精度，增大了設(shè)備的適應(yīng)能力,改善了加工工藝，減少了企業(yè)資金的投入。用戶還可以針對自己的實(shí)際情況做出相應(yīng)的調(diào)整。從生產(chǎn)分析來看，在現(xiàn)代制造業(yè)中，單一品種的大量生產(chǎn)占有相當(dāng)大的比重，若要完成這些生產(chǎn)任務(wù)，不外乎選擇通用機(jī)床、專用機(jī)床或數(shù)控機(jī)床，其中專用機(jī)床是最能適應(yīng)這種生產(chǎn)需要的。
1.7主要規(guī)范與技術(shù)指標(biāo)
最大沖裁壓力10噸；
沖裁速度30-60次/min
沖程調(diào)節(jié)范圍：0-60mm;
壓板至工作臺距離60-130mm;
工作壽命為5年，兩班制；
設(shè)計(jì)出一張A1皮革沖載機(jī)裝配圖以及設(shè)計(jì)說明書。
第二章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
2.1沖裁機(jī)的工作原理及特點(diǎn)
2.1.1液壓系統(tǒng)的工作原理
液壓系統(tǒng)的工作原理如圖2.1所示。兩個(gè)充滿工作液體的具有柱塞或活塞的容腔由管道相連接。當(dāng)小柱塞上作用的力為時(shí)，根據(jù)帕斯卡原理：在密閉的容器中，液體壓力在各個(gè)方向上是相等的，則壓力將傳遞到容腔的每一點(diǎn)。因此，在大柱塞2上將產(chǎn)生向上的作用力，迫使制件3變形，且。，分別為小柱塞1和大柱塞2的工作面積[6]。
圖2.1液壓系統(tǒng)工作原理圖
液壓系統(tǒng)的本體結(jié)構(gòu)及工作原理可用圖2.2來表明。
1-充液罐2-上粱3-主缸及活塞4-活動橫梁5-立柱6-下梁7-頂出缸
圖2.2液壓系統(tǒng)本體機(jī)構(gòu)圖
滑塊在工作主缸的驅(qū)動下，以立柱為導(dǎo)向，在上下橫梁之間往復(fù)運(yùn)動。滑塊下端面固定有上模具，而下模具則固定與下橫梁上的工作臺上。當(dāng)高壓液體進(jìn)入主缸的上腔，推動滑塊向下運(yùn)動，使工件在上下模具之間產(chǎn)生塑性變形。當(dāng)主缸下腔進(jìn)油時(shí)則推動滑塊往上運(yùn)動，同時(shí)下橫梁內(nèi)的頂出缸頂出工件[7]。
2.1.2液壓系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)形式
按照結(jié)構(gòu)形式分類，液壓系統(tǒng)主要包括單柱液壓系統(tǒng)、四柱液壓系統(tǒng)、框架液壓系統(tǒng)及其他結(jié)構(gòu)的液壓系統(tǒng)。
液壓系統(tǒng)有單動、雙動、三動三種基本的動作方式。在單動方式中，壓頭（或滑板）作為移動部件單向移動完成壓制過程。這種工作方式?jīng)]有壓邊裝置。單動壓力機(jī)主要用于薄型工件成型中，適用于卷材和帶型材料。雙動型壓力機(jī)有兩個(gè)移動部件：滑板（或沖頭）和模板。其工作過程是，沖頭（或滑板）自上而下拉伸沖料，模板充作固定壓板。在壓制成型后，模板能實(shí)現(xiàn)打料頂出功能?？筛鶕?jù)材料和工件的特征參數(shù)來調(diào)整模板的壓力。三動型壓力機(jī)中，深拉伸滑塊和壓邊滑塊自上而下移動，由模板實(shí)現(xiàn)打料動作。但是，模板也可以充作壓邊塊來實(shí)現(xiàn)專門的成型操作。這種壓力機(jī)也可以做雙動機(jī)用。由于內(nèi)滑板和壓邊塊相關(guān)連，因此，成型壓力和壓邊力合成整個(gè)系統(tǒng)的總負(fù)載[8]。
2.1.3液壓系統(tǒng)基本參數(shù)
液壓系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)是根據(jù)它的工藝用途和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定的，它反映了液壓系統(tǒng)的工作能力和特點(diǎn)，是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的重要依據(jù)[9]。
液壓系統(tǒng)的基本參數(shù)有以下內(nèi)容:
（1）公稱壓力（公稱噸位）及其分級
公稱壓力是指液壓系統(tǒng)名義上能產(chǎn)生的最大力量，在數(shù)值上等于工作液體壓力和工作柱塞總工作面積的乘積。它反映了液壓系統(tǒng)的主要工作能力。
（2）最大凈空距（開口高度）H
最大凈空距H是指活動橫梁停止在上限位置時(shí)，從工作臺上表面到活動橫梁下表面的距離，凈空距反映了液壓系統(tǒng)高度方向上工作空間的大小。
（3）最大行程S
最大行程S指活動橫梁能夠移動的最大距離。
（4）工作臺尺寸（長×寬）
工作臺尺寸指工作臺面上可以利用的有效尺寸，如圖8-9中的B與T。
（5）回程力
回程力由活塞缸下腔工作面積或單獨(dú)設(shè)置的回程缸來實(shí)現(xiàn)。
（6）活動橫梁運(yùn)動速度（滑塊速度）
可分為工作行程速度、空行程速度及回程速度。工作行程速度由工藝要求來確定?？招谐趟俣燃盎爻趟俣瓤梢愿咭恍?，以提高生產(chǎn)率。
（7）允許最大偏心距
允許最大偏心距是指工件變形阻力接近公稱壓力時(shí)，所能允許的最大偏心值。
（8）頂出器公稱壓力及行程
有些液壓系統(tǒng)下橫梁裝有頂出器。其壓力和行程可按工藝要求確定。
2.1.4液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)
液壓系統(tǒng)與其他機(jī)械壓力機(jī)相比具有以下特點(diǎn)[10]：
一是動力傳動為“柔性"傳動，不象機(jī)械加工設(shè)備一樣動力傳動系統(tǒng)復(fù)雜，這種驅(qū)動原理避免了機(jī)器過載的情況；二是液壓系統(tǒng)的拉伸過程中只有單一的直線驅(qū)動力，沒有“成角的"驅(qū)動力，這使加工系統(tǒng)有較長的生命期和高的工件成品率；三是液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)；四是在同等體積下，液壓裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更大的動力；五是液壓裝置能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速；六是液壓裝置工作比較平穩(wěn)。
由于液壓系統(tǒng)具有許多優(yōu)點(diǎn)，所以它在工業(yè)生產(chǎn)中尤其在鍛造、沖壓生產(chǎn)中的應(yīng)用已有悠久歷史，對于大件鍛造、大件拉深工藝，更顯其優(yōu)越性。
2.2液壓控制系統(tǒng)的功能和組成
歸納起來，液壓控制系統(tǒng)一般應(yīng)滿足以下要求[12]：
能源裝置——把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液液壓能的裝置。最常見的形式是液壓泵，它給液壓系統(tǒng)提供壓力油。
執(zhí)行元件——把油液的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的元件。有作直線運(yùn)動的液壓缸，或作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的液壓馬達(dá)。
控制調(diào)節(jié)元件——對系統(tǒng)中油液壓力，流量或油液流動方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的元件。這些元件的不同組合形成了不同功能的液壓系統(tǒng)。
輔助元件——上述三部分以外的其他元件，例如油箱，過濾器，油管等。他們對保證系統(tǒng)正常工作有重要作用。
（5）其他的一些完成邏輯功能的邏輯元件等。
液壓控制系統(tǒng)的典型組成如圖2.3所示。
圖2.3液壓控制系統(tǒng)的典型組成
2.3液壓系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及分析
2.3.1液壓系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)功能需求分析
四柱液壓系統(tǒng)用途廣泛，除了用于板料的沖裁、拉伸、彎曲、翻邊等沖壓工藝外，還可用于冷擠、校正、壓裝、粉末制品、磨料制品、塑料制品和絕緣材料的壓制成形。
其本體機(jī)構(gòu)為一般的典型三梁四柱式，設(shè)有頂出缸及充液系統(tǒng)。它由上橫梁、活動橫梁、下橫梁及四根立柱組成，上橫梁的中間孔安裝工作缸，下橫梁的中間孔安裝頂出缸，活動橫梁靠四個(gè)角上的孔套裝在四立柱上，上方與工作缸的活塞相連接，由其帶動活動橫梁上下運(yùn)動。
液壓系統(tǒng)由能源轉(zhuǎn)換裝置（泵和油泵）、能量調(diào)節(jié)裝置（各種閥）以及能量輸送裝置（油箱、充液筒、管路）等組成。借助電氣系統(tǒng)的控制，驅(qū)動活動橫梁及頂出缸活塞運(yùn)動，完成各種工藝動作循環(huán)。
本機(jī)器具有調(diào)整、手動和半自動三種方式可供選擇。依靠活動橫梁和頂出缸活塞的配合動作完成各種制件的壓制。
2.3.2液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)圖及系統(tǒng)工作原理分析
液壓系統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)原理圖如圖2.4所示。上滑塊由主缸驅(qū)動實(shí)現(xiàn)加壓，下滑塊由下缸驅(qū)動實(shí)現(xiàn)頂出。
系統(tǒng)有兩個(gè)泵，主泵為恒功率變量泵，最高工作壓力由溢流閥8的遠(yuǎn)程調(diào)壓閥9調(diào)定。輔助泵2是低壓小流量定量泵，用于供應(yīng)液動閥的控制油。
1-控制泵組2-主電機(jī)3-液壓泵4、10-電液換向閥5、7、8-溢流閥
6-節(jié)流閥9-遠(yuǎn)程調(diào)壓閥11、15-電磁換向閥12-液控單向閥13-支承閥14-充液閥
16-單向閥17-壓力繼電器
圖2.4滑閥式一般用途液壓系統(tǒng)液壓控制系統(tǒng)圖
各個(gè)行程的動作如下：
（1）啟動液壓泵電機(jī)啟動時(shí)，全部換向閥的電磁鐵處于斷電狀態(tài)，泵輸出的油經(jīng)三位四通電液換向閥10（中位）及閥4（中位）流回油箱，泵空載啟動。
（2）活動橫梁空程快速下降電磁鐵1YA及5YA通電，閥10及閥11換至右位，控制油經(jīng)電磁換向閥11（右位），打開液控單向閥12，主工作腔下腔油經(jīng)閥12、閥10（右位）及閥4（中位）排回郵箱，動梁在重力作用下快速下降，此時(shí)主工作缸上腔形成負(fù)壓，上部油箱的低壓油經(jīng)充液閥14向主缸上腔充液，同時(shí)泵輸出的油也經(jīng)閥10及單向閥15進(jìn)入主缸上腔。
進(jìn)油路：泵3—閥10右位—閥15—主缸上腔
回油路：主缸下腔—閥12—閥10右位—閥4中位—油箱
（3）活動橫梁慢速下降及工作加壓活動橫梁下降至一定位置，觸動行程開關(guān)2s，使5YA斷電，閥11復(fù)位，液控單向閥12關(guān)閉，主缸下腔油須經(jīng)支承閥13排回油箱，活動橫梁不再靠重力作用下降，必須依靠泵輸出的壓力油對活塞加壓，才能使活動橫梁下降，活動橫梁下降速度減慢，此時(shí)，活動橫梁的速度取決于泵的供油量，改變泵的流量即可調(diào)節(jié)活動橫梁的運(yùn)動速度。在工作加壓過程中，主工作缸內(nèi)油壓取決于工件的變形阻力。
進(jìn)油路：泵3—閥10右位—閥15—主缸上腔
回油路：主缸下腔—閥13—閥10右位—閥4中位—油箱
（4）保壓電磁鐵6YA通電，閥15接通油箱；1YA斷電，利用單向閥15及充液閥14之錐面，對主缸上腔油密封，依靠油液及機(jī)架的彈性進(jìn)行保壓。
若主缸上腔油壓降低，低到一定值時(shí)，壓力繼電器16發(fā)出訊號，使電磁鐵1YA通電，泵向主缸上腔供油，使油壓升高，保持保壓壓力。而當(dāng)油壓超過一定值時(shí)，壓力繼電器16又發(fā)訊號，使1YA斷電，液壓泵停止向主缸上腔供油，油壓不再升高。
（5）快速回程電磁鐵6YA斷，2YA通電，閥10換至左位，壓力油經(jīng)閥10（左位）使充液閥14開啟，主缸上腔油經(jīng)閥14排回油箱，壓力油經(jīng)閥12進(jìn)入主缸下腔，推動活塞上行，活動橫梁快速回程。
進(jìn)油路：泵3—閥10左位—閥12—主缸下腔
回油路：主缸上腔—閥14—油箱
（6）浮動壓邊當(dāng)需要利用頂出缸為板料拉伸進(jìn)行壓邊時(shí)，可先令電磁鐵3YA通電，閥4換至左位，壓力油經(jīng)閥10（中位）及閥4（左位）進(jìn)入頂出缸下腔。頂出缸上腔油經(jīng)閥4（左位）排回油箱，頂出活塞上行，當(dāng)壓靠壓邊圈后，令3YA斷電。
坯料進(jìn)行反拉伸時(shí)，頂出缸活塞在動梁壓力作用下，隨動梁一起下降。頂出缸下腔油經(jīng)節(jié)流閥6及溢流閥5排回油箱，由于節(jié)流閥6存在一定節(jié)流阻力，因而產(chǎn)生一定油壓，相應(yīng)使頂出缸活塞上產(chǎn)生一定的壓邊力。調(diào)節(jié)溢流閥5即可改變此浮動壓邊力。
（7）頂出器頂出及退回電磁鐵3YA通電，閥4換至左位，頂出缸活塞上行，頂出。
進(jìn)油路：泵3—閥10中位—閥4左位—頂缸下腔
回油路：頂缸上腔—閥4左位—油箱
而電磁鐵4YA通電，閥4換至右位，則頂出缸活塞下行，退回。
進(jìn)油路：泵3—閥10中位—閥4右位—頂缸上腔
回油路：頂缸下腔—閥4左位—油箱
（8）停止全部電磁鐵處于斷電狀態(tài)，閥4和閥10處于中位，液壓泵3輸出的油經(jīng)閥10（中位）及閥4（中位）排回油箱，泵卸荷。液控單向閥12將主工作缸下腔封閉，支承活動橫梁懸空，停止不動。
其他溢流閥8及遠(yuǎn)程調(diào)壓閥9作為系統(tǒng)安全調(diào)壓用，溢流閥7則作為頂出缸下腔安全限壓用[14]。
表2.1為電磁鐵動作順序表。
表2.1液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序表（滑閥式）
液壓缸
動作名稱
1YA
2YA
3YA
4YA
5YA
6YA
工作缸
快速下行
＋
＋
慢速下行
＋
保壓
＋
快速回程
＋
頂出缸
頂出
＋
退回
＋
2.3.3系統(tǒng)控制基本回路
任何復(fù)雜的液壓系統(tǒng)總是由一些基本回路所組成的。所謂基本回路，就是在系統(tǒng)中采用某些液壓元件為實(shí)現(xiàn)某種動作或性能要求而組成的典型油路。常見的基本回路按其在系統(tǒng)中的功能可分為：壓力控制基本回路、方向控制基本回路、速度流量控制基本回路、多執(zhí)行元件工作控制回路以及其它回路。
下面主要分析本系統(tǒng)中的一些基本控制回路。
（1）壓力控制基本回路
壓力控制基本回路是用壓力控制閥來控制或調(diào)節(jié)整個(gè)液壓系統(tǒng)或某一部分的油液壓力，以獲得執(zhí)行元件所需要的力或轉(zhuǎn)矩，或保持受力狀態(tài)、防止系統(tǒng)過載、防止系統(tǒng)液壓沖擊以及減少系統(tǒng)能量損耗的回路。下面主要介紹調(diào)壓、卸荷、保壓等回路。
（a）調(diào)壓回路
調(diào)壓回路的功能是使液壓系統(tǒng)整體或某一部分的壓力保持恒定或不超過某個(gè)數(shù)值。
如圖2.5所示：在泵3的出口處設(shè)置并聯(lián)的溢流閥8和遠(yuǎn)程調(diào)壓閥9，使泵的出口壓力基本維持恒定。
圖2.5調(diào)壓回路
（b）卸荷回路
卸荷回路的功能是使液壓泵在接近零壓的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣可以避免頻繁啟動電機(jī)，減少功率損失和系統(tǒng)發(fā)熱，延長泵和電機(jī)的使用壽命。本系統(tǒng)中串聯(lián)油路泵通過兩個(gè)換向閥中位卸壓，如圖2.6所示。
圖2.6卸荷回路
（c）保壓回路
有些機(jī)械要求具有保壓的功能，即在工作循環(huán)的某一階段內(nèi)保持規(guī)定的壓力。保壓回路應(yīng)滿足保壓時(shí)間、壓力穩(wěn)定、工作可靠及節(jié)能等多方面的要求。
在本系統(tǒng)采用單向閥16保壓。
（2）速度流量基本控制
在液壓系統(tǒng)中，執(zhí)行元件的速度是由供給執(zhí)行元件的液流量來控制的。因此，對液流量的控制實(shí)質(zhì)上就是對執(zhí)行元件運(yùn)動速度的控制。其控制方式有閥控及泵控兩種，前者是通過改變節(jié)流元件的通流面積，后者則是通過改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量。速度控制回路包括調(diào)速回路、快速運(yùn)動回路、速度換接回路等。速度控制回路往往是液壓系統(tǒng)中的核心部分，它的工作性能優(yōu)劣對系統(tǒng)起著決定性的作用。
（a）調(diào)速回路
調(diào)速回路有節(jié)流調(diào)速回路、容積調(diào)速回路和容積節(jié)流調(diào)節(jié)回路，本系統(tǒng)采用的是容積調(diào)速回路。
通過改變泵或馬達(dá)的排量來進(jìn)行調(diào)速的方法成為容積調(diào)速，這種調(diào)速回路由變量泵與定量執(zhí)行元件、變量泵與變量液壓馬達(dá)以及定量泵與變量液壓馬達(dá)等幾種組合形式。其主要優(yōu)點(diǎn)是：沒有溢流損失和截留損失，因而效率高，發(fā)熱少。但變量泵或變量液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)較定量泵或定量液壓馬達(dá)復(fù)雜，因此容積調(diào)速回路的成本較節(jié)流調(diào)速回路的成本稍高。
如圖2.7所示為變量泵-缸容積調(diào)速回路，回路中液壓缸的活塞速度靠變量泵的排量來調(diào)節(jié)。
圖2.7變量泵-缸調(diào)速回路
（b）快速運(yùn)動回路
快速運(yùn)動回路是在不增加液壓泵流量的情況下，加快執(zhí)行元件的空載運(yùn)行速度，以提高系統(tǒng)的工作效率和充分利用功率。本系統(tǒng)中利用上滑塊自重加速、充液閥14補(bǔ)油的快速運(yùn)動回路，功率利用合理。
（c）速度換接回路
速度換接回路的功能是使執(zhí)行元件在一個(gè)工作循環(huán)中，從一個(gè)運(yùn)動速度變換到另一種運(yùn)動速度。常用的回路有用行程閥的快慢速換接回路、用兩種調(diào)速閥的速度換接回路和二次進(jìn)給回路等。
（3）方向控制回路
方向控制基本回路是控制執(zhí)行元件的運(yùn)動方向的回路。通常情況下采用二位或三位換向閥可使執(zhí)行元件換向。三位換向閥除了使執(zhí)行元件正反兩個(gè)方向運(yùn)動外，不同的中位滑閥機(jī)能還可以使系統(tǒng)獲得不同的性能。
本系統(tǒng)中主缸由中位機(jī)能為M型的電液換向閥10實(shí)現(xiàn)換位；下缸的換向閥是中位機(jī)能為K型的電液換向閥4。
第三章元件選取計(jì)算
四柱式液壓系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)方案初步確定后，要進(jìn)行必要計(jì)算，以最后確定液壓系統(tǒng)各部分的尺寸，其中主要包括油缸尺寸和液壓泵規(guī)格的確定和各個(gè)閥的選型，為下面的系統(tǒng)建模與仿真分析做好準(zhǔn)備。
3.1液壓缸的尺寸
3.1.1工作缸的尺寸
（1）根據(jù)液壓缸的作用力和液體的工作壓力先計(jì)算工作缸的作用面積。
工作缸工作腔的作用面積：
式中——工作缸的工作力，
——液體的工作壓力，
（2）計(jì)算活塞和活塞桿的直徑。
活塞直徑：
設(shè)工作缸回程力
工作缸活塞桿腔的作用面積：
則活塞桿的直徑：
根據(jù)GB/T2348-1993《液壓缸缸內(nèi)徑和活塞桿直徑系列》取，
則活塞腔、活塞桿腔實(shí)際面積：
3.1.2頂出缸的尺寸
（1）頂出缸工作腔的作用面積：
式中——頂出缸的工作壓力，
（2）計(jì)算活塞和活塞桿的直徑。
活塞直徑：
設(shè)工作缸回程力
工作缸活塞桿腔的作用面積：
則活塞桿的直徑：
根據(jù)GB/T2348-1993《液壓缸缸內(nèi)徑和活塞桿直徑系列》取，
則活塞腔、活塞桿腔實(shí)際面積：
3.2計(jì)算液壓系統(tǒng)工作的流量
按液壓缸的作用面積和液壓缸的運(yùn)動速度計(jì)算液壓系統(tǒng)工作時(shí)的流量。在沖壓機(jī)械中，滑塊的運(yùn)動在一次工作循環(huán)內(nèi)一般分成幾個(gè)不同階段：快速下行行程、工作行程和快速回程。由于它們的運(yùn)動速度不同，所以各階段的流量也不相同。
快速下行行程：
工作缸工作腔
工作缸回程腔
慢速下行：
工作缸工作腔
工作缸回程腔
工作行程：
工作缸工作腔
工作缸回程腔
快速回程
工作缸工作腔
工作缸回程腔
式中——快速下行速度，
——慢速下行速度，
——工作行程速度，
——快速回程的速度，
主要用來決定變量泵的最大流量或低壓大流量增速泵的流量，以及計(jì)算充液系統(tǒng)的尺寸。主要用來確定回程腔回路的尺寸和驗(yàn)算快速下行行程的速度。主要用來決定高壓泵的流量。主要用來確定工作腔排油卸荷閥的尺寸或工作腔回路的尺寸，和驗(yàn)算快速回程的速度。值也可用來確定變量泵的最大流量。
頂出回路頂出行程及退回行程速度相同，即此兩次行程系統(tǒng)流量相同：
頂缸工作腔
頂缸回程腔
、主要用來確定頂出缸工作時(shí)變量泵應(yīng)輸出的流量。
3.3選擇液壓泵的規(guī)格
首先確定液壓泵的最大工作壓力和最大的流量，據(jù)此便可以參照泵的產(chǎn)品樣本來選取規(guī)格大小相當(dāng)?shù)囊簤罕谩?
液壓泵的工作壓力與液壓缸的工作壓力并不完全相同，當(dāng)滑塊運(yùn)動時(shí)，由于液體流經(jīng)管道和元件時(shí)產(chǎn)生壓力損失，所以液壓泵的工作壓力較油缸的工作壓力為高。但當(dāng)油缸到達(dá)行程終點(diǎn)不動時(shí)，由于沒有液體的流動，這時(shí)這兩個(gè)工作壓力又相等。因此對于大多數(shù)僅在工作行程最后才需要最大壓力的工藝來講，例如壓制、成形、校準(zhǔn)等工作，液壓泵的最大工作壓力可取等于油缸的最大工作壓力，。式中，為液壓泵的最大工作壓力；為液壓缸的最大工作壓力。
液壓泵的最大流量應(yīng)略大于液壓缸需要的最大流量，考慮到系統(tǒng)的泄露和液壓泵磨損后容積效率的下降，可取：
式中——液壓泵的最大流量
——液壓缸對液壓泵要求的最大流量，由于快速下行時(shí)液壓缸有充液系統(tǒng)補(bǔ)油，因此取
查《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)元器件選型手冊》P129表1.77，選取250YCY14-1B型壓力補(bǔ)償變量柱塞泵，技術(shù)規(guī)格為：
壓力：最高
排量：最大
最高轉(zhuǎn)速：
驅(qū)動功率：
3.4確定控制閥的尺寸
控制閥的尺寸按照它所通過的最大流量和最大工作壓力來選取，它們應(yīng)與產(chǎn)品樣本上表明的閥的公稱壓力和公稱流量相近。必要時(shí)，最大流量允許超過公稱流量，但是不宜過大。因?yàn)殚y內(nèi)流速太高時(shí)，除引起壓力損失和發(fā)熱增加，以及噪音加大外，還可能會影響某些閥的工作性能，例如換向閥的操作力將增加，反之，如流量過小則閥的外形和重量增大，液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不緊湊，成本高。
根據(jù)計(jì)算結(jié)果，一些主要閥元件的型號初步選擇如下：
三位四通電液換向閥4：4WF16F50/AG24
溢流閥5:DG-02-B-22
節(jié)流閥6:MG10G1.2
溢流閥7:DBDA10G10/31.5
先導(dǎo)溢流閥8：BG-10-32
遠(yuǎn)程調(diào)壓閥9：DG-01-22
四位三通電液換向閥10：4WEH16G50/AG24
二位三通電磁換向閥11：4WE6D60/AG24Z4
液控單向閥12：CPT-10-50-50
支撐閥13：FBF3D10B
電磁換向閥15：3WE10A30/AG24Z4
單向閥16：S20A00
第四章移動系統(tǒng)設(shè)計(jì)及計(jì)算
4.1電機(jī)的選擇
初設(shè)承載總質(zhì)量M=2000kg，橫移速度V=0.15m/s，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得摩擦因子μ=0.2，則帶動橫移軸轉(zhuǎn)動所需功率：
由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊知電動機(jī)輸出功率：
式中——工作機(jī)所需功率
——減速機(jī)與工作機(jī)之間的總效率
鏈傳動總效率：
式中：——鏈傳動效率，查得=0.96
——滾動軸承效率，查得=0.99，兩對，
代入數(shù)據(jù)得：。
則電動機(jī)的輸出功率為：=0.594kw
由于橫移的速度較慢，要求橫移電機(jī)的轉(zhuǎn)速較低，為使結(jié)構(gòu)緊湊，本設(shè)計(jì)根據(jù)輸出功率選擇由臺灣明椿電機(jī)廠生產(chǎn)的交流減速電動機(jī)，型號為MLPK40075803，額定電壓220V，功率P=0.75w，速比30，輸出轉(zhuǎn)速n=18r/min。
其外形圖與升降電動機(jī)相同，見圖4.1。電機(jī)的主要安裝和外形尺寸如下表：
表4.1電機(jī)外形尺寸(mm)
A
D
E
F
G
H
L
J
K
365
90
140
175
120
11
15
23.42
65
M
X
Y
Z
P
Q
T
W
165
175
116
125
45
40
31
7
4.2鏈傳動的設(shè)計(jì)
初選橫移輪直徑D=160mm，則車輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)為
由于電機(jī)轉(zhuǎn)速和車輪轉(zhuǎn)速幾乎相同，故傳動比為1。
1.初選鏈輪齒數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-6查得，則從動鏈輪齒數(shù)
2.確定計(jì)算功率
由于載荷比較平穩(wěn)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查表6-3得工況系數(shù)=1.0，因此
==0.75kw
3.初定中心距，確定鏈條鏈節(jié)數(shù)Lp
初定中心距,則鏈節(jié)數(shù)
取Lp=42。
4.計(jì)算單排鏈所能傳遞的功率及鏈節(jié)距P
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-5查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)Kz=1.0,選擇單排鏈，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-4查得多排鏈系數(shù)Kp=1.0
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6.14查得長度系數(shù)=0.98故所需傳遞的功率為
根據(jù)額定功率和轉(zhuǎn)速查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6.13選擇滾子鏈的型號為12A，由表6-1查得鏈節(jié)距P=19.05mm
鏈標(biāo)記為：12A—62GB/T1243-1997
5.確定鏈實(shí)際長度L及中心距
L=Lp×P/1000=42×19.05/1000=0.8mm
6.計(jì)算鏈速
7.計(jì)算作用在軸上的壓軸力Q
圓周力F=1000/V=（1000×0.75）/0.11=6818N
按平均布置查《機(jī)械設(shè)計(jì)》取壓軸力系數(shù)
有
8.按靜強(qiáng)度校核鏈條
由于鏈條處于低速重載傳動中，其靜強(qiáng)度占主要地位。
由參考文獻(xiàn)[5]知，鏈條靜強(qiáng)度計(jì)算式：
（2-10）
式中：——靜強(qiáng)度安全系數(shù)；
——工況系數(shù)，查表12-2-3取；
——鏈條極限拉伸載荷，=31.1kN；
——有效圓周力，；
——離心力引起的力，，其中為鏈條質(zhì)量，可由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表12-2-9查得：q=1.50kg/m；時(shí)，可以忽略。
——懸垂力，，其中為系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》查圖12-2-3得：，為中心距，，為兩輪中心線對水平面的傾角，，則
；
——許用安全系數(shù)，。
代入數(shù)據(jù)得：
，符合強(qiáng)度要求。
9.潤滑方式的選擇
根據(jù)鏈速v=0.11m/s和鏈節(jié)距P=19.05mm，按圖6.16查得潤滑方式為人工定期潤滑。
10.鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
鏈輪的結(jié)構(gòu)選為整體式，材料為45鋼，熱處理為淬火、回火，齒面硬度40~50HRC。由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表14.2-19查得主要結(jié)構(gòu)尺寸如圖4.1：
圖4.1鏈
4.3軸的設(shè)計(jì)
橫移傳動軸A是一層車庫橫移電機(jī)動力通過鏈輪輸入的一段，它的結(jié)構(gòu)如下圖：
圖4.2橫移軸A
1.估算軸的基本直徑
選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9-1查得=640MPa。
查表9-3，取C=110，由式（9-2）得。
所求為軸的最細(xì)處，即裝聯(lián)軸器處。但因此處有個(gè)鍵槽，故軸頸應(yīng)增大5%，即，則。
為了使所選的直徑與聯(lián)軸器孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選擇聯(lián)軸器。由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》查得采用剛性聯(lián)軸器，取與軸配合的的半聯(lián)軸器孔徑28mm，故軸頸28mm，與軸配合長度44mm。
2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）初定各段直徑，見下表：
表4.2橫移軸各段直徑
位置
軸頸/mm
說明
裝鏈輪軸1-2
=28
與鏈輪的內(nèi)孔配合，故取28mm
自由段2-3
=32
鏈輪的右端用軸肩定位，故取32mm
裝車輪軸3-4
=45
與車輪的內(nèi)孔配合，并便于拆裝，故取45mm
軸環(huán)段4-5
=50
考慮車輪的軸向定位，故取50mm
自由段5-6
=34
考慮軸承的軸向定位，故取34mm
裝軸承段6-7
=32
由軸承的內(nèi)孔決定。初選深溝球軸承，型號為6232，其內(nèi)孔尺寸d=32，故取32mm
自由段7-8
=30
考慮聯(lián)軸器左端的軸向定位，故取30mm
裝聯(lián)軸器8-9
=28
與聯(lián)軸器的內(nèi)孔徑相適應(yīng)，故取28mm
（2）確定各段長度，見下表：
表4.3橫移軸各段長度
位置
軸段長度/mm
說明
裝鏈軸段1-2
=38
該段的長度由鏈輪輪轂寬度決定，故取38mm
自由2-3
=52
考慮軸上零件安裝的位置，取52mm
裝車輪軸3-4
=78
該段長度由車輪輪轂的寬度決定，故取78mm
軸環(huán)段4-5
=10
考慮到車輪的定位，一般為軸肩高度的1.4倍，取10mm
自由段5-6
=46
考慮到軸承的安裝位置，取46mm
裝軸承段6-7
=17
該段長度由軸承的寬度決定，該軸承為深溝球軸承，代號為6332，寬17mm，故取17mm
自由段7-8
=22
考慮聯(lián)軸器的安裝位置，取22mm
裝聯(lián)軸器段8-9
=41
因半聯(lián)軸器與軸配合部分的長度為44mm，為保證軸的端面不接觸，取該段長度略短于與聯(lián)軸器配合長度，故取41mm
3.軸上零件的周向固定
鏈輪，車輪和半聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵連接，按由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》查得平鍵尺寸（GB/T1096-2003），鍵槽采用鍵槽銑刀加工，長為25mm。為保證鏈輪與軸的周向固定，故選擇鏈輪輪轂與軸的配合代號為H7/r6；同樣，車輪輪轂與軸連接處，選用平鍵為車輪與軸的配合代號為H7/k6；半聯(lián)軸器與軸連接和鏈輪，選用平鍵為，半聯(lián)軸器與軸的配合代號為H7/k6；滾動軸承與軸的周向定位靠過盈配合來保證，此處選H7/r6。
4.考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性
考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性，軸肩處的圓角半徑R值為2.5，軸端倒角c=2mm；為便于加工，鏈輪和半聯(lián)軸器處的鍵槽布置在同一軸面上。
4.4聯(lián)軸器及鍵的選擇
1.聯(lián)軸器的選擇
由前可知與聯(lián)軸器配合處直徑為28mm，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》選用剛性聯(lián)軸器。
2.鍵的選擇與校核
（1）《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表9-4選普通平鍵：
與聯(lián)軸器配合選用：鍵8×30GB/T1096-2003；
與小鏈輪配合選用：鍵8×30GB/T1096-2003；
與車輪配合選用：鍵14×70GB/T1096-2003。
（2）校核
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》知校核公式為：
式中：T——傳遞的轉(zhuǎn)矩，由；
——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，，h為鍵的高度；
——鍵的工作長度，圓頭平鍵；
——軸的直徑；
——許用擠壓應(yīng)力，查表6-2知：。
聯(lián)軸器與軸配合的鍵：，，代入上述公式可得：
鏈輪與軸配合的鍵：，，代入校核公式可得：
由此可知鍵的選擇能滿足要求。
4.5軸承的選擇
1.軸承的選用及校核
軸承均選用深溝球軸承，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》選軸承型號為6238GB/T276-94。
軸承壽命校核：
查參考文獻(xiàn)[1]知軸承壽命計(jì)算公式為：
查表知：，當(dāng)量動載荷為。對于球軸承，，，代入數(shù)據(jù)得：
可知軸承壽命足夠長，選擇符合要求。
2.軸承潤滑
由于傳動軸轉(zhuǎn)速比較低，故軸承采用脂潤滑即可，在軸承座內(nèi)加入足夠的脂潤滑即可，對承受較大載荷來說此種潤滑方式十分適宜。
致謝
本次設(shè)計(jì)是在XXX教授的精心指導(dǎo)下完成的。他以其淵博的知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和高度的責(zé)任心，給我們的學(xué)習(xí)和生活都帶來了很大的影響，將使我終身難忘，并將激勵我在今后的工作中奮發(fā)向上，借此在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之際，向XXX老師表示衷心的感謝，并致以崇高的敬意。尤其是XXX老師在百忙之中，不辭辛勞，對我的許多無知的提問耐心的回答，再次感謝XXX老師在本次設(shè)計(jì)中給予的無私的幫助。無論是在理論學(xué)習(xí)階段，還是在論文的選題、資料查詢、開題、研究和撰寫的每一個(gè)環(huán)節(jié)，無不得到導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和幫助。我愿借此機(jī)會向?qū)煴硎局孕牡母兄x！同時(shí)，也對關(guān)注關(guān)心我們的所有人表示敬意！
感謝與我一起設(shè)計(jì)的其他同學(xué)，在與他們相互討論中，我對所學(xué)的知識加深了印象，對課題有了更深刻的理解，這使我在畢業(yè)設(shè)計(jì)開始時(shí)就能較快地進(jìn)入課題。在合作過程中，與他們?nèi)谇⒌南嗵帪槲姨峁┝撕芎玫脑O(shè)計(jì)氛圍。在此，我非常高興能與他們合作，同時(shí)感謝他們對我的無私幫助。
回顧四年學(xué)習(xí)期間的一千余個(gè)日日夜夜，自己靜心鉆研，潛心學(xué)習(xí)，并取得初步學(xué)習(xí)成果而感到欣慰。欣慰之余，我要向關(guān)心和支持我學(xué)習(xí)的所有領(lǐng)導(dǎo)、老師和朋友們表示真摯的謝意！感謝他們對我的關(guān)心、關(guān)注和支持！
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