冲压机构及传动系统设计课件

冲压机构及传动系统设计 设计者： 指导老师： 课题研究的意义 在工业生产中，成形生产以模具为基本工具使制件获得所需的尺寸和形状已成为工业生产的重要基础和关键环节。作为成形生产的两大主体之一，成型设备是为各类成形工艺服务的，通过它为模具和被加工材料提供运动 、能量 、 外力 、 控制等来完成成形生产。 但是随着生产的发展和各种新材料的不断涌现，新的成形工艺与成形技术也层出不穷，这就对成形设备提出了更高的要求，促使成形设备不断发展与完善。成形设备的发展水平 、拥有量及构成比例不仅对成形生产起着关键的作用，在一定的程度上还标志着一个国家的工业基础和技术水平。 课题研究的主要内容 冲压机床的机构及工作原理 冲压机床的工艺过程 曲柄压力机 曲柄压力机的主要结构形式 本课题的选型方案 传动系统的设计 伺服电机的选用 传动系统三维造型的设计 一 冲压机床的结构与工作原理 冲压机床的结构由机床本体、传动系统、动力源、控制系统等组成。其中传动系统又由伺服电机、减速机、齿轮传动、曲轴传动、连杆等组成。 冲压机构及其相配合的送料机构，上模先以比较大的速度接近坯料 ,然后以近似匀速进行拉延成形工作 ,以后 ,上模继续下行将成品快速推出型腔 ,最后快速返回 送料机构从侧面将坯料送至待加工位置 ,完成一个工作循环。 传统冲压机床工作原理图 该类机床驱动结构上仍是落后的飞轮、离合器制动器组合模式，结构复杂、臃肿，多环节传动精度差，噪音大；该压力机虽然采用了流行的 主要集中在电气、电机的起停、油路、气路上，控制动作多为开关量，而对于滑块的位置速度无法做到有效的控制，对不同工件的冲裁适应性差，尤其是可塑性差、易脆裂等难加工材料制品的冲裁和拉深加工；同时，加工过程中压力机状态采用指示灯显示，缺乏直观的状态与故障监控，生产及工艺管理也无从谈起。 1电动机， 2小皮带轮， 3大皮带轮， 4制动器， 5离合器 6、 8小齿轮， 7大齿轮， 9偏心齿轮，10芯轴， 11机身， 12连杆 13滑块， 14凸模，15凹模， 16垫板， 17工作台， 18液压气垫 二 冲压机床的工艺过程 利用成形板料自动输送机构或机械手自动上料，上料到位后，输送机构迅速返回原位，停歇等待下一循环 冲头往下作直线运动，对坯料冲压成形。 冲头（上模）继续下行将成品推出型腔，进行脱模，最后快速直线返回。 将成形脱模后的薄壁零件在输送带上送出。 上模退出下模后，送料机构从侧面将坯料送至待加工位置，完成一个工作循环。 三 曲柄压力机 曲柄压力机是材料成型（塑性成型）中广泛应用的设备，通过曲轴连杆机构获得材料成形时所需的力和直线位移，可进行冲压 、 挤压 、 锻造等工艺，广泛应用与汽车工业 、 航空工业 、 电子仪表工业 、 五金轻工业领域。 曲柄压力机的结构 工作机构 设备的工作执行机构由曲柄连杆，滑块组成，将旋转运动转换成往复直线运动。 传动系统 由带传动和齿轮传动组成，将电动机能量传输至工作机构，在传输过程中，转速逐渐降低，转矩逐渐增加。 操作机构 主要由离合器，制动器以及相应电气系统组成，在电动机运动后，控制工作机构的运行状态，使其能间歇或连续工作。 能源部分 由电动机和飞轮组成。机器运行的能源由电动机提供，开机后电动机对飞轮进行加速，压力机短时工作能量则由飞轮提供，飞轮起着储存和释放能量的作用。 支承部分 由机身，工作台和紧固件等组成。它把压力机所有零部件连成一个整体。 辅助系统 包括气路系统，润滑系统，过载保护装置，气垫快换模，打料装置，监控装置等。它提供高压力计的安全性和操作方便性。对新型压力机，此系统成本所占比例有提升趋势。 四 曲柄压力机传动系统结构形式 曲柄滑块机构是曲柄压力机的工作机构，亦是压力机的核心部分，它将电动机的旋转动作转变为滑块的直线上下运动，提供给磨具工作所需的成形力和位移，同时提供一些辅助功能，如装模高度调节，过载保护顶件等。 按曲柄形式，曲柄滑块机构主要有曲轴式 、偏心齿轮式 五 本课题的选型方案 针对传统压力机存在的不足，参照第三代压力机的技术特点，提出设计目标为：摒弃传统的飞轮、离合器制动器，以大功率交流伺服电机代替传统的交流异步电机，通过一级齿轮减速机构，驱动曲柄滑块机构动作。曲轴纵放、开式传动齿轮、上传动机构与单边传动的曲轴式曲柄压力机。 六 传动系统的设计 曲轴的确定 齿轮的计算 球头螺杆尺寸的确定 滑块的确定 （ 1）曲轴的确定 曲柄滑块机构是曲柄压力机的工作机构，亦是压力机的核心部分，分析它的运动与受力特点是设计曲柄压力机的关键。其主要计算 块速度的计算，曲轴公称转角的计算，曲轴尺寸的确定及曲轴扭矩与强度的计算。 根据 主要设计参数 计算最终确定曲轴尺寸如图所示 （ 2）齿轮的计算 齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，形式很多，应用广泛。齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素很多，类如必需满足工作条件的要求，应考虑齿轮尺寸的大小，毛坯成形方法及热处理和制造工艺等。齿轮传动需要很大的力与扭矩，因此需要进行齿轮强度的计算与校核。 大齿轮的弯曲强度计算： 式中 ， 取 1， 取 =18360 ，将数据带入式中求得 2222 C O jk 2 小齿轮的弯曲强度计算： 式中 ， 取 1 取 =18360 ，将数据带入式中得 1211 ZC 1 综合上面有关大齿轮与小齿轮的弯曲强度计算与接触强度的计算与校核，得出的结果为 符合该设计方案的要求。 1 1 2w 1w（ 3）球头螺杆尺寸的确定 球头式连杆如图所示 取 120取 90取 80 120 取 150取 200 1 4 0966 0 0)o o (2 1 2 01 0 8) o o 2 0 71 3 5)最终连杆尺寸的确定如图所示： （ 4）滑块的确定 对于普通的型的开式压力机，滑块导向长度与宽度之比为 L/B =块导向长度与滑块行程有关，行程越大，导向长度越长，一般取 L=（ S，则取 900为 L/B= B=640块尺寸图如图所示 七 伺服电机的选用 压力机加工具有负载大、冲击强的特征，直接驱动用伺服电机与传统压力机用电机相比，需要输出更大的扭矩，具备更强的抗扰动能力。因此，有必要对直接驱动用伺服电机选型进行分析。电机两个主要选型参数为额定功率和额定输出扭矩，其中电机功率计算除了分析压力机一个工作周期所消耗的能量，还应考虑加减速动态过程。 功率计算 本项目中计算伺服电机功率时，应考虑两部分 :首先是恒速驱动时一个工作周期所消耗的能量 ,其次是加速时消耗的能量。 (1)恒速驱动下电机功率计算 (2) 电机加速或减速时电机功率计算 电机转矩计算 (1)电机负载转矩 (2)电机摩擦转矩 以满足工作最大力矩的条件选择伺服电机的功率。通过计算确定电机参