机械原理课程设计-冲压机构及送料机构设计说明书

1、产品设计说明书项目：冲压机构及送料机构设计 院 校 专 业 机械设计制造及其自动化_班 级 _姓 名 _学 号 _指导老师 _ _ 2016年1月4日背景机械生产与我们生活息息相关，国内各大企业纷纷面临客户需求多元化及市场竞争化地严重挑战，因此提高机械生产效率是国内企业的首要任务。目前我国的汽车制造业飞速的发展，面对这一情况，我国的板材加工工艺及相应的冲压设备都有了长足的进步，有中型机械压力机及其覆盖件生产线，无模多点成形压力机，数控板冲,剪，拆床机及柔性加工生产线，无模多点成形压力机，高速压力机等。国外冲压机床开始采用伺服电机+数控的方式进行控制。在现有的伺服压力机产品方面，有小松公司设计制

2、造的HIF系列复合型压力机，会田公司的NSI-D系列数控伺服压力机，山田公司的Svo-5型于Mag-24型伺服压力机，纲野公司的ServoLink型伺服压力机，以以及金丰公司的CMI型伺服压力机。其中H1F45系列AC伺服压力机是小松公司顺应市场变化开发的一种新型冲压设备，其最大的特点是取消了飞轮、离合器和制动器，而由AC伺服电机直接驱动曲柄或螺杆带动滑块上下往复运动，并采用高性能CNC系统，滑块的动作灵活，可在运行的过程中随时加减速或停止，且精度很高。中国冲压机床行业经过技术引进、合作生产及合资等多种方式的运作，快速地提升了我国冲压设备整体水平。近年设计制造的许多产品，其技术性能指标已经接近

3、或达到世界先进水平，在宜人性方面也取得了长足进步。但由于大家都在进步，所以国内产品与国外名牌产品的差距并无明显缩短。因此，我国冲压设备行业和企业需以战略的思路和有效的措施应对当前的机遇和挑战。 目 录一 设计任务 1.设计题目2.原始数据和设计要求二 所选方案1.方案分析2.分析结论三 机构的设计1.几何尺寸的确定 2.机构运动简图的绘制3.机构的设计数据四. 从动件的运动规律及简图 1.位移s简图2.速度v简图3.速度a简图五.心得体会及自我评价一、设计的任务1.设计题目 设计冲制薄壁零件（如图1-1所示）的冲压机构及与相配合的送料机构。上模先以比较小的速度接近坯料，然后以匀速进行拉延成型工

4、作。以后上模继续下行，将成品推出型腔。最后快速返回。上模退出下模以后，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。图1-12.原始数据和设计要求图1-21.动力源是电动机，作转动；从动件（执行构件）为上模，作上下往复直移运动，其大致运动规律如图1-2所示，具有快速下沉、等速工作进给和快速返回的特性。2.构应具有较好的传动性能，特别是工作段的压力角应尽可能小；传动角大于或等于许用传动角3.模到达工作段之前，送料机构已将坯料送至待加工位置（下模上方）。4.生产率约每分钟70件。5.执行构件（上模）的工作长度l=50100mm,对应曲柄转角=（1/31/2）；上模行程长度必须大于工作段长度

5、的两倍以上。6.行程速度变化系数K1.5。7.许用传动角=40。8.送料距离H=60250mm。9.建议主动件角速度取=1rad/s10.对机构进行动力分析，所需参数值建议如下选取（1）设连杆机构中各构件均为等截面匀质杆，其质心在杆长中点，而曲柄的质心与回转轴线重合。（2）设各构件的质量按每米40kg计算。绕质心的转动惯量按每米2kg.m计算。（3）转动滑块的质量和转动惯量不计；移动滑块的质量36kg。（4）载荷5000N；按平均功率选电动机。型号如下：同步转速为1500r/mim电动机型号 额定功率（KW） 满载转速（r/min）Y90L-4 1.5 1400Y100L1-4 2.2 142

6、0Y100L2-4 3.0 1420Y112M-4 4.0 1440 （5）曲柄转速为70 r/mim.在由电动机轴至曲柄轴之间的传动装置中（如图1-3）,可取带的传动比I=1.9（6）传动装置的等效转动惯量为30kg.m（7）机器运转不均匀系数不超过0.05。 图1-3二、所选方案根据要求，所选方案为图2-1图2-11.方案分析 齿轮-连杆冲压机构 如图2-1所示，冲压机构是在导杆机构的基础上，串联一个摇杆滑块机构组合而成的。导杆机构按给定的行程速度变化系数设计，它和摇杆滑块机构组合可达到工作段近于匀速的要求。适当选择导路位置，可使工作段压力角较小。 在ABC摆动导杆机构的摆杆BC反向延长线

7、的D点上加二级杆组连杆和滑块，组成六杆机构。主动曲柄AB匀速转动，滑块在垂直AC的导路上往复移动，具有较大的急回特性。（2）凸轮-连杆送料机构 凸轮机构结构简单，紧凑，设计方便，但由于主从动件之间为点接触，易磨损，适用于运动规律复杂，传力不大的场合。所以送料机构选择凸轮机构。 送料机构的凸轮轴通过齿轮机构与曲柄轴相连。按机构运动循环图确定凸轮工作角和从动件运动规律，则机构可在预定时间将工作送至待加工位置。 2.分析结论连杆机构最适合用于冲压机构，连杆机构的良好的急回特性基本上满足了冲压机构的运动特性，可以传递较大的力，但一些运动无法满足，即要求在匀速冲压完工件后快速将工件推出这一运动过程不易满

8、足，但冲压工作段的匀速可以达到，连杆机构不适合于高速传动的机构，而且应满足杆件的最小传动角的条件。总体来说连杆机构满足了冲压机构的基本运动特性。凸轮送料机构的凸轮轴通过齿轮机构与曲柄轴相连,若按机构运动循环图确定凸轮转角及其从动件的运动规律,则机构可在预定时间将工件送至待加工位置.三.机构的设计1.几何尺寸的确定 （1）导杆摇杆滑块机构的设计 （如图3-1）1）.已知机构的行程速比系数k =1.5, 可得极位夹角=180(k-1)/(k+1)=362）.设AB=100mm,以A为圆心，AB长为半径作圆，根据极位夹角和A、C 共线，即可以确定C的位置，作出两个极限位置B和B。3）.设BD=BD=

9、500mm，DE=DE=150mm，因为压力角50，取=30，可得EE=159.8mm4）.BB（逆时针）为下压工作段，将YY的180度角按10度等分，可得1-17小份，以C为圆心，CD长为半径，作圆弧交BD和BD于D、D，连接1点和C点交圆弧于1点,以1点为圆心，DE长为半径作圆弧，交EE于1，用同样的方法，可以在EE上找到2 ，317。5）.EE上17小段的尺寸如图所示，可知从8到14的过程可以看作等速的过程，且=60，其他部分也基本符合给定的要求。6）.用上述方法设计的机构的尺寸如下：AB=64mm,BD=365mm,DE=116mm. （2）凸轮机构的设计 （如图3-2所示）1).确定

10、凸轮机构的S图。 根据冲压机构的S图，确定推程运动角和回程运动角。设凸轮的推程运动角和回程运动角都为60验证如图3-1验证。H1和H2都在工作段之外。2）按许用压力角确定凸轮的中心位置和基圆半径。 因为tan=|ds/d- e|/(r2-e2)1/2,s=60mm，设max=30所以，ds/d=0.057，设e=20mm，可以得出基圆半径r等于70mm。3）.根据凸轮的s-图，作凸轮的轮廓曲线。 1.以r为半径作基圆，以e为半径作偏距圆，点k为切点，道路与基圆的交点便是初始点C1点，利用反转原理，整个装置以-转动。 2.将凸轮的位移线图s-的推程运动角和回程运动角作六等分。自OC0开始沿-的方

11、向回程运动角60度，近休止角240度，推程运动角60度，在偏距圆上取回程运动角60度和推程运动角60度，将其六等分交偏距圆于一系列的点，然后做个点的切线，交基圆于C1C2C6、B1B2B6.4.沿以上各点取偏移量，C1取60mm，C2取60mm，C3=48mmC6取0，B1取60 mm，B2取60 mm,B3=48mmB6取0。5.将C1C2C6、B1B2B6连成光滑的曲线，即可得到凸轮的轮廓曲线。这里小滚子半径为10mm。图3-2 4）推杆运动规律设推杆在推程部分和回程部分都是平均运动，则有推程部分s=60/o 回程部分s=60*(1-/o) 可以得到推杆运动规律图图3-3（3）电动机的设计

12、 因为机构要承受较大的载荷，所以根据我的设计需要，电动机选用额定功率为4.0kw的Y112M-4（4）轮系的设计（如图3-3）因为电机轴至曲柄轴之间的传动装置传动带的传动比i=1.9，i=n1/n2=1.9 n1=1440 n2=758r/min而又要保证冲压机构的工作效率是70件/分钟，i=n1/n3=1设齿轮机构的中心距a=180mm,查机械设计手册标准齿轮的参数，取模数m=4mm,采用标准直齿圆柱齿轮传动，Z1=Z3=20，Z2=Z2=25，a=m*(Z1+Z2+Z3)/2+m*Z2/2=180mm 图3-3（3）电动机的设计 因为机构要承受较大的载荷，所以根据我的设计需要，电动机选用额

13、定功率为4.0kw的Y112M-4（4）轮系的设计（如图3-3）因为电机轴至曲柄轴之间的传动装置传动带的传动比i=1.9，i=n1/n2=1.9 n1=1440 n2=758r/min而又要保证冲压机构的工作效率是70件/分钟，i=n1/n3=1设齿轮机构的中心距a=180mm,查机械设计手册标准齿轮的参数，取模数m=4mm,采用标准直齿圆柱齿轮传动，Z1=Z3=20，Z2=Z2=25，a=m*(Z1+Z2+Z3)/2+m*Z2/2=180mm 图3-42.机构运动简图的绘制3.机构的设计数据(1). 导杆摇杆滑块机构的尺寸数据曲柄AB=64mm 摇杆BD=365mmDE=116mm (2).

14、 导杆摇杆滑块机构的设计数据要求执行构件总行程L=160mm执行构件工作段的行程l=45mm行程速比系数k=1.5摇杆BD摆角=36 （036）工作段压力角max=30 （30）(3).凸轮的尺寸数据max=30 基圆半径r=70mm凸轮行程s=60mm 凸轮偏心距e=20mm（4）齿轮的数据 a=180 齿 轮模 数齿 数 1 4 202 42524253420四. 从动件的运动规律根据VB程序，得到转角与从动件位移、速度、角速度的关系 S（mm）V(m/s)A(m/s2)15142.3-0.110-0.00530136.5-0.166-0.06335120.5-0.274-0.077501

15、06.3-0.351-0.0716595.1-0.409-0.1388084.2-0.437-0.0439574.6-0.451-0.02810565.1-0.479-0.01212054.8-0.4980.00313543.9-0.4900.01815034.2-0.4720.03316527.1-0.4360.04918018.2-0.3880.0631959.2-0.3230.0742102.5-0.2350.0752257.5-0.1120.09824016.50.2050.11225524.60.5220.24427035.40.7110.50928552.61.2010.55630

16、070.51.3620.25731595.31.045-0.135330112.80.584-0.338345130.50.228-0.652360150.0-0.007-0.495(1)位移s图由图3-1，从B没取10转一周，截取各段的位移得到下图： (2).速度图 (3).加速度图 另附上机构位移，速度及加速度图象计算机程序 设AB 杆长为L1，AC 杆长为L2，CD 杆长为L3，DE杆长为L4 水平总长度为h, 1为主动件的角速度。Dim L1 As Integer, L2 As Integer, L3 As Integer, L4 As Integer, e As Integer, 1

17、 As SingleDim sE As Integer, vE As Integer, aE As IntegerDim As Single, As Integer, 1 As Single, max As Integer, As SingleDim K As Single, L As Integer, t As Double, m As Double, q As Double Randomize Open E:s.txt For Output As #1 Open E:v.txt For Output As #2 Open E:a.txt For Output As #3 1 = 7.33

18、L = 200 K = Int(Rnd * (20 - 15 + 1) + 15) / 10 max = Int(Rnd * (15 - 10 + 1) + 10) L3 = Int(Rnd * (125 - 100 + 1) + 100) = 180 * (K - 1) / (K + 1) q = ( / 360) * 3.14 L1 = L3 * Sin(q) L2 = L / (2 * Sin(q) e = Int(Rnd * (280 - 240 + 1) + 230) L4 = (L2 + L3 - e) / Sin(max * 3.14) / 180) Scale (-400, -

19、1800)-(2000, 1500) Line (-400, 0)-(2000, 0) Line (0, -1800)-(0, 1500) For = 153 To 513 Step 15 1 = * 3.14 / 180 = Atn(L1 * Cos(1) / (L3 - L1 * Sin(1) t = Sqr(L1 * Cos(1) 2 + (L3 - L1 * Sin(1) 2) m = (L1 * Cos(1) / (L3 - L1 * Sin(1) 1 = (L1 2 - L1 * L3 * Sin(1) / (1 + m 2) * (L3 - L1 * Sin(1) 2) sE =

20、 -L2 * Sin() - Sqr(L4 2 - (L2 * Cos() + L3 - e) 2) vE = 1 * L1 * L2 * Sin(1 - ) * Cos() / t aE = -1 * L1 * L2 * 1 * Cos(1 - 2 * ) / t PSet ( - 153, sE), RGB(255, 0, 0) PSet ( - 153, vE), RGB(120, 0, 56) PSet ( - 153, aE), RGB(0, 0, 250) Print #1, Str() & , & Str( - 153) & , & Str(sE) Print #2, Str() & , & Str( - 153) & , & Str(v