冲床自动送料机构的设计

目录

第一章 前言………………………………………………………………………  1

1.1 课题来源及意义………………………………………………………… 1

1.1.1 冲压在机械制造中的地位及特点……………………………… 1

1.1.2 现代冲压加工发展趋势………………………………………… 1

1.2 参考文献综述…………………………………………………………… 2

第二章 总体方案设计……………………………………………………………  4

2.1.冲压模…………………………………………………………………… 4

2.2.自动送料机构…………………………………………………………… 4

第三章  模具的设计……………………………………………………………… 6

3.1 零件分析及模具的结构形……………………………………………… 6

3.2 复合模具工作部分的设计计算………………………………………… 7

3.3 模具尺寸规格和其余零件的设计计算………………………………… 9

3.4 模具的机构……………………………………………………………  14

第四章  自动送料机构的设计…………………………………………………  15

4.1 原理、结构及工作过程………………………………………………  15

4.2 结构特性………………………………………………………………  17

4.3 离合器的选用…………………………………………………………  21

4.4 齿轮的设计及校核……………………………………………………  22

4.5 轴的设计及校核………………………………………………………  27

4.6 轴承的设计和校核……………………………………………………  31

4.7 键的设计和校核………………………………………………………  33

第五章  润滑与密封……………………………………………………………  35

5.1 润滑……………………………………………………………………  35

5.2 密封……………………………………………………………………  35

5.3 安全……………………………………………………………………  35

参考文献…………………………………………………………………………  36

结束语……………………………………………………………………………  37

中英文翻译………………………………………………………………………  38

摘 要

本文主要对冲压模具及其自动送料机构的设计，它的工作过程如下：在送料之前，要先用手柄抬起万向联结节，以便在上下辊轴之间形成空隙，将薄板料从间隙穿过，然后按下手柄压紧入料。当上模回程时，通过曲柄摇杆机构中的摇杆带动下辊顺时针旋转，从而带动主动辊和从动辊同时旋转完成送料工作。当上模下行时，因为下辊的缘故，辊轴停止不动，接着就是完成冲压的工序了。当偏心轮再次回程，又重复上述动作，照此循环动作，达到间歇送料的目的。

通过对冲压模具及其自动送料机构的设计，使三年所学的机械专业知识在实践中加深了认识，并且相当于进行了一次全面性的复习。

Abstract

This article mainly to the ramming mold and the feed control organization design, its work process is as follows: In front of feeding, must use the handle to lift the rotary association tubercle first, in order to forms the crevice between about stone roller, the thin sheet from the gap traversing, then presses down the handle to contract into the material. When top die return trip, through crank rocker organization in rocking bar impetus lower roll clockwise rotation, thus the impetus drive roll and the underdriven roll simultaneously revolve complete the feeding work. When top die downward, because of the lower roll reason, the stone roller stops motionless, then was completes the ramming the working procedure. When eccentric once more return trip, also duplicates the above movement, according to this the cyclic action, achieves the intermittent feeding the goal.

Through to the ramming mold and the feed control organization design, made the machinery specialized knowledge which three years institute studied to deepen the understanding in reality, and was equal in has carried on an integrity review.

第一章  前言

1.1 课题来源及意义

冲压是金属塑性成形加工的基本方法之一，它主要用于加工板料零件，所以也称为板料成形。冲压既能够制造尺寸很小的仪表零件，又能够制造诸如汽车大梁、压力容器封头一类的大型零件；既能够制造一般尺寸公差等级和形状的零件，又能够制造精密（公差在微米级）和复杂形状的零件。冲压具有生产率高、加工成本低、材料利用率高、操作简单、便于实现机械化与自动化等一系列优点，因此在汽车、机械、家用电器、电机、仪表、航空航天、兵器等生产和发展具有十分重要的意义。

1.1.1 冲压在机械制造中的地位及特点

冲压既能够制造尺寸很小的仪表零件，又能够制造诸如汽车大梁、压力容器封头一类的大型零件；既能够制造一般尺寸公差等级和形状的零件，又能够制造精密（公差在微米级）和复杂形状的零件。占全世界钢产60%～70%以上的板材、管材及其他型材，其中大部分经过冲压制成成品。冲压在汽车、机械、家用电器、电机、仪表、航空航天、兵器等制造中，具有十分重要的地位。          

冲压件重量轻、厚度薄、刚度好。它的尺寸公差是由模具保证的，所以质量稳定，一般不需再经机械切削即可使用。冷冲压件的金属组织与力学性能优于原始坯料，表面光滑美观。冷冲压件的公差等级和表面状态优于热冲压件。大批量的中、小型零件冲压生产一般是采用复合模或多工位的连续模。以现代高速多工位压力机为中心，配置带料开卷、矫正、成品收集、输送以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成生产率极高的全自动冲压生产线。采用新型模具材料和各种表面处理技术，改进模具结构，可得到高精度、高寿命的冲压模具，从而提高冲压件的质量和降低冲压件的制造成本。          

冲压生产的工艺和设备正在不断发展，除传统的使用压力机和钢制模具制造冲压件外，液压成形以及旋压成形、超塑成形、爆炸成形、电水成形、电磁成形等各种特种冲压成形工艺亦迅速发展，把冲压的技术水平提高到了一个新的高度。特种冲压成形工艺尤其适合多品种的批量（甚至是数十件）零件的生产。对于普通冲压工艺，可采用简易模具、低熔点合金模具、成组模具和冲压柔性制造系统等，组织多品种的中小批量零件的冲压加工。          

总之，冲压模具有生产率高、加工成本低、材料利用率高、操作简单、便于实现机械化与自动化等一系列优点。采用冲压与焊接、胶接等复合工艺，使零件结构更趋合理，加工更为方便，可以用较简单的工艺制造出更复杂的结构件。

1.1.2 现代冲压加工发展趋势

制造冲压件用的传统金属材料，正逐步被各种复合材料或高分子材料替代。  

在模具设计与制造中，开发并应用CAD/CAM系统，发展高、新制造技术和模具、装置等，以适应冲压产品的更新换代和各种生产批量的要求。

推广应用数控冲压等设备，进行机械化与自动化的流水线冲压生产。        

某些传统的冲压加工方法将被液压成形、旋压成形、爆炸成形等新颖的技术所取代，产品的冲压加工趋于更合理、更经济

冲模的核心部分是工作零件，即凸模和凹模。其形状和尺寸是由冲压工序的性质决定的。冲裁冲孔落料模的凸、凹模之间间隙很校，并做成锋利的刃口，以便形成强大的剪切力进行剪切，使坯件与板料分离

在现代化的机加工过程中，消耗于送料的时间损失是组成零件单件加工时间的一部分，它属于辅助时间。要想提高生产率，减少生产中的辅助时间将是非常重要的一个环节。而要想减少辅助时间，就必须提高生产的自动化程度。自动送料机构就是为实现生产中送料工序自动化而设计的一种专用机构。

自动送料机构可将冲压料或冲压件经过定向机构，实现定向排列，然后顺序地送到机床或工作地点。这在自动化成批大量的生产中显然是实用的，不但可把操作人员从重复而繁重的劳动中解脱出来，而且对保证安全生产也是一种行之有效的方法。目前，国内拥有大量的冲压机床，如果能把它们改造成半自动或自动机床，将会充分发挥机床的潜在力量，这是一个具有重大意义的事情，而在机床上安装自动送料机构，这将大大提高冲压的生产效率，实现冲压的完全自动化。

1.2 参考文献综述

冲压工艺大致可分为分离工序和成形工序（又分弯曲、拉深、成形）两大类。分离工序是在冲压过程中使冲压件与坯料沿一定的轮廓线相互分离，同时冲压件分离断面的质量也要满足一定的要求；成形工序是使冲压坯料在不破坏的条件下发生塑性变形，并转化成所要求的成品形状，同时也应满足尺寸公差等方面的要求。        

按照冲压时的温度情况有冷冲压和热冲压两种方式。这取决于材料的强度、塑性、厚度、变形程度以及设备能力等，同时应考虑材料的原始热处理状态和最终使用条件。

1.冷冲压    金属在常温下的加工，一般适用于厚度小于4mm的坯料。优点为不需加热、无氧化皮，表面质量好，操作方便，费用较低。缺点是有加工硬化现象，严重时使金属失去进一步变形能力。冷冲压要求坯料的厚度均匀且波动范围小，表面光洁、无斑、无划伤等。

2.热冲压   将金属加热到一定的温度范围的冲压加工方法。优点为可消除内应力，避免加工硬化，增加材料的塑性，降低变形抗力，减少设备的动力消耗。

随着现代工业的发展，现代冲压加工的发展趋势有以下五点：        

（1）深入研究冲压变形的基本规律、各种冲压工艺的变形理论、失稳理论与极限变形程度等；应用有限元、边界元等技术，对冲压过程进行数字模拟分析，以预测某一工艺过程中坯料对冲压的适应性及可能出现的质量问题，从而优化冲压工艺方案，使塑性变形理论逐步起到对生产过程的直接指导作用。        

（2）制造冲压件用的传统金属材料，正逐步被高强钢板、涂敷镀层钢板、塑料夹层钢板和其他复合材料或高分子材料替代。随着材料科学的发展，加强研究各种新材料的冲压成形性能，不断发展和改善冲压成形技术。        

（3）在模具设计与制造中，开发并应用计算机辅助设计和制造系统（CAD/CAM），发展高精度、高寿命模具和简易模具（软模、低熔点金模具等）制造技术以及通用组合模具、成组模具、快速换模装置等，以适应冲压产品的更新换代和各种生产批量的要求。

（4）推广应用数控冲压设备、冲压柔性加工系统（FMS）、多工位高速自动冲压机以及智能机器人送料取件，进行机械化与自动化的流水线冲压生产。        

（5）精冲与半精冲、液压成形、旋压成形、爆炸成形、电水成形、电磁成形、超塑成形等技术得到不断发展和应用，某些传统的冲压加工方法将被它们所取代，产品的冲压加工趋于更合理、更经济。

随着近代工业的发展，以冲模为中心的电子计算机控制全自动冲压加工系统的研制十分必要。现在已经出现了全自动冲压加工生产线、冲压加工中心、全自动落料冲床、自己备有薄板上料和卸料的电子计算机数控转塔式冲床以及其他自动冲压系统。这种系统必须配备相应的高质量、高效率的冲模。

自动模中的送料、出件等装置主要由模具本身的运动部分来驱动（一般是上模）。还可以由压力机的曲轴或滑块来驱动，也可以由单独的驱动装置（如机械、液压、气压等）来驱动。

自动模的送料、卸件、出件的动作最大特点是周期性间歇地与冲压工艺协调进行。实现周期性动作的机构有棘轮机构、槽轮机构、凸轮机构、定向离合器、平面连杆机构等。自动模的自动化装置就是自动模的驱动装置通过周期性动作机构使自动化装置的工作零件产生周期性工作，这就是自动送料机构。

本次毕业设计主要完成冲床上自动送料机构的设计。

第二章   自动送料机构总体方案设计

自动送料装置按送进材料的形式分为送料装置与上件装置两类。本设计属于送料装置。常见送料机构形式有以下五种：

①钩式送料机构;

②凸轮钳式送料机构;

③杠杆送料机构;

④夹持送料机构；

⑤辊轴送料机构。

由于本设计所用的毛坯件厚度比较薄，不在前三种送料方案所适用的材料厚度范围内，第四种和第五种方案适用。将第四种与第五种方案进行比较，发现前者需要采用斜楔带动加料爪和滑板运动，在送料过程中振动会比较大，从而影响到送料精度；而后者是使用辊轴送料，过程更为平稳，因而，送料精度也较有保障。综合考虑各种因素以后，决定采用双辊送料机构，如图

1-偏心轮  2-上模     3-下模  4-万向联结节   5-曲柄摇杆机构

6-上辊    7-离合器    8-支撑   9-下辊

辊轴式送料机构的驱动方式采用压力机曲轴驱动。传动机构采用曲柄摇杆机构。

送进步距的大小按下式计算：

当步距S一定时，可以协调主动辊直径d1和转角α，以满足送进步距的需要。

曲柄摇杆机构与辊轴的连接采用定向离合器。根据材料的送进速度要求，选用合适的定向离合器。

辊轴的直径与送进速度和S转角α有关，主动辊的直径为

从动辊的设计可以放松一些，不过上、下辊应有相同的圆周速度。主、从辊之间的传动一般采用一对齿轮。所以要求

抬辊装置的作用有两种。一种是在开始装料时临时抬辊，使上、下辊间有一间隙，以便材料通过。另一种抬辊动作是在每次送进结束后，冲压工作前，使材料处于自由状态，以便导正。第一种抬辊动作采用手动，设计一个手柄；第二种抬辊动作采用杠杆式抬辊装置，通过螺杆推动杠杆而实现抬辊。

工作过程如下：在送料之前，要先用手柄抬起4，以便在上下辊轴之间形成空隙，将薄板料从间隙穿过，然后按下手柄压紧入料。当2回程时，通过5中的摇杆带动9顺时针旋转，从而带动8（主动辊）和4（从动辊）同时旋转完成送料工作。当2下行时，因为9的缘故，辊轴停止不动，接着就是完成冲压的工序了。当1再次回程，又重复上述动作，照此循环动作，达到间歇送料的目的。

第三章 自动送料机构的设计

3.1 零件分析及模具的结构形式

冲压成品为条形元件，材料为不锈钢，如图3-1所示。因为零件未有标注公差，查手册，按IT10精度，标准公差带为160μm。