自动送料冲床机构的课程设计方案

1、一、设计题目二、自动送料机构的总体设计 2、1冲压机构方案初步设计2、2送料机构方案初步设计2、3整体机构运动方案的改进设计三、各构件的运动尺寸的设计与计算 四、工作循环图与齿轮的计算 五、滑块C的运动变化规律及曲线 六、电动机的功率、转速和驱动力矩及飞轮转动惯量的计七、设计的总结和心得八、参考文献一、设计题目我们组此次的设计题目是：自动送料冲床机构方案设计。课题要求需要实现的功 能是：送料和冲孔两个功能能够同时实现，以节约加工时间，提高效率。首先拿 到课题，第一步要做的就是把功能分解开来， 运用所学机械原理的知识，分析实 现每一个分功能所需要的最简机构。而我们分解后的功能就是两个：一为冲孔，

2、 二为送料。就依我们目前所学知识而言，实现这些功能就是要利用四杆机构和齿 轮机构等这些基本机构，把它们协调到一起实现预期功能。图4.1为某冲床机构运动方案示意图。该冲床用于在板料上冲制电动玩具中需要的薄齿轮。电动机通过 V带传动和齿轮传动（图中未画出）带动 OiA'转动，通过连杆A'C带动滑块上下往复运动，实现冲制工艺。四杆机构OiAB'O2和齿轮机构实现自动送料。针对图4.1所示的冲床机构运动方案，进行执行机构的综合与分析，并进行 传动系统结构设计。图4.1冲床机构运动方案示意图4.2设计数据与要求依据冲床工矿条件的限制，预先确定了有关几何尺寸和力学参数，如表4.2所

3、示。要求设计的冲床机构机构紧凑，机械效率高。表4.2冲床机构设计数据34卄.严屮 n/ (ft/nin)ISO1200!E1301401301202222粕心赢岖UVctwn1060LD4010Q0L1000申人叽赴JHr.mL'.d二4(l町HI(fihOhW祀铀心曙标和林m21027027027Q处悴It 1#心坠练l/nun460他444)丸协ftm阳和“nun3030303Q退料B构2小ft EWi rf ()434S45連册不为轲簾戟*Q.010.030.M0.D3斷卜1遇诡HI方FJW520510500沖用辄4址丸刖力FftK2300220021002000才头f： fl

4、gh1W|401301204.3设计任务甘圧W4冲头F移.U-I iX f*? IU71叱冷A 1刈H图4.3冲头所受阻力曲线（l ）绘制冲床机构的工作循环图，使送料运动与冲压运动重叠，以缩短冲 床工作周期。（2）针对图13.1所示的冲床的执行机构（冲压机构和送料机构）方案， 依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图。（3）假设曲柄等速转动，画出滑块C的位移和速度的变化规律曲线。？?（4） 在冲床工作过程中，冲头所受的阻力变化曲线如图4.3所示，在不考 虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩。（5）确定电动机的功率与转速。（6）取曲柄轴为等效构件

5、，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量。（7）确定传动系统方案，设计传动系统中各零部件的结构尺寸。（8）绘制冲床传动系统的装配图与齿轮、轴等的零件图。（9）编写课程设计说明书。二、自动送料机构的总体设计1、冲压机构方案初步设计本设计采用一个曲柄滑块机构进行冲压机构，其简易结构如 图1-1所示，初次考虑两种方案如下：图1-1电动机通过V带轮传动和齿轮传动（图中未画出）带动 0A 转动，通过连杆A/C带动滑块上下往复运动，实现冲制工艺。2、送料机构方案初步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：钩式送料机构；凸轮钳式送料机构杠杆送料机

6、构；夹持送料机构；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，如下图 1-23整体机构运动方案的改进设计考虑到实际的工作情况及技术要求，我们对机构作了进一步改进，共 提供了三种运动参考方案如下，其中综合比较之后我们选择了方案一作为 我们的最佳方案：冲制机构采用曲柄滑块机构，而不采用正弦机构（工作

7、过程中晃动噪音比较大） 曲摇杆机构中曲柄为主动件，带动摇杆转动， 摇杆与棘轮共轴，从而将摇杆的连 续往复摆动转换成棘轮的单向间歇运动，采用双辊轴压紧送料机构。？此方案的优点：棘轮机构可把摇杆的往复运动改成单一方向运动，曲柄摇杆的急 回特性不影响机构运动，机构体积较小？。？以大齿轮为原动件，通过带动小齿轮 及固连在小齿轮上的“带缺口辊轮”，仍能达到间歇送料冲压的目的，减小了设 计难度缺点:结构复杂，计算复杂，有一定的误差，但可以通过增加棘轮的齿数来减小 误差，噪声较大方案二：主体采用齿轮啮合传动，送料部分仍采用辊轴传送，冲压部分采 用曲柄摇杆机构原理和摇杆滑块机构原理， 设计出冲压机构：冲头往复

8、冲 压运动机构。优点：传动平稳，噪声较小。缺点：机构所占体积相对较大，结构复杂,计算是有一定的困难，误 差较大。方案三：如图所示本机构 用了连杆和椭圆形的凸轮机构，齿轮一连杆冲压 机构和椭圆形的凸轮一 连杆送料机构。正如图所 示一样但在设计椭圆形 的凸轮机构时不好计算 和加工，这大大的增加了 加工的难度和设计。自谕送科呷隊柚瀚7*三、各构件的运动尺寸计算由上图中的几何关系，可分别列出下列式子:由余弦定理：l4 (L3 Ri)2 2L4(L3l4 (L3 Ri)2 2L4(L3由正弦定理：2RJcosk 二 R22-RJ cosr2 二 R2(2)(3)R2(5)(6)sin I sin 2L3

9、 - R1x B =冗-3 -arcsin()L4= 2(L _R2 S)COS(v - r B)& 7得：2 2 2 (L - R2S)R2 - L联立 1、2、3、4、5、验证压力角a :四：工作循环图与齿轮的计算已知：【n :生产率 Sn:送料距离 T: 大齿轮转动周期 部分齿轮每一周传动k次(即板料冲压k次) 则大齿轮对小齿轮的传动比为k】 设小齿轮半径为r已知 sn=150mm, n=180件/min,得r =R1/k=150/k又 sn=2 n r/2k解得：k=1.77K圆整为2, r=75,则部分齿轮的设计如下图：缺齿所占的角度 9 =(180-180 X 2sn/2

10、n r)/2= 32.7T=2X 60/n=0.667五：滑快C的运动变化规律及曲线下图是用vb模拟仿真得出的数据和曲线：六：电动机的功率、转速、飞轮转动惯量和驱动力矩【以下公式中各字母的物理意义如下：n :生产率 Sn :送料距离T: 一个周期Pr:等效阻力功率 Pd:等效输入功率Fb:冲压板料最大 阻力1 :大齿轮的角速度2:小齿轮的角速度R :大齿轮的半径 r :小齿轮的半径】电动机功率，飞轮转动惯量，驱动力矩，转速计算： 根据滑块的位移曲线，近似认为下降过程所用时间(1/2)T,上升过程所用时间（1/2）T:已知：T=0.667 s，H=100 , Fr=2300N, Fb=530N带

11、入数据参量：曲柄R1 = 150mmRq =360mmL4 =533mm（x=270mm,y=460mr得：M2n = 9.42 rad/sT18.84 rad/s '2 = 2 '1小齿轮Vr速度=2r =1413 mm/s忽略重力所做的功，冲头上下匀速运动:后（1/4） H:Fr 3HxP r 二-5Fb V =886.8 Wr1T 3X 24HFrR =4 Fb V =1438.5 Wr2 T 1X 24上升过程:旦HP =匕 T2Fb V =886.8 Wc 3T c T c TP1Pr2 石 Pr3Pd=Pr=882 =955.8 WT根据上式可以画出如上图的能量图，

12、各阴影面积f分别代表的为能量之差f1=15 J且在一个周期内有f 2 =-35 Jf3=20J根据上式可画出下图，计算最大盈亏功W =15 J则飞轮转动惯量:JF二呼=0.8628 kg m2 n n 丫 M=101.5输入功率：P二Pd大齿轮转速：n 1 =90r/min根据文献【4】可选择查得：电机型号 Y132M1-6,额定功率4KV，转速960r/min减速箱总传动比为:k=960/90=10.67七：设计总结与心得作为机械设计制造及其自动化专业大二的学生，第一次做课程设计，我们觉得这次的课程设计是十分有意义。在已度过的将近两年的大学生活里我们大多数 接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去 面对现实中的各种机械设计？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践 中去？我认为做类似的设计作业就为我们提供了良好的实践平台。在本次课程设计的过程中，我们感触最深的是查阅了很多次设计书和指导书。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准， 一次次翻阅机械设计书是十分必要的，同时也是必不可少的。另外，课堂上也有部分知识不太清楚， 于是我又不得不边学边 用，时刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计的第二大收获。八、参考文献1陈晓斌，段海峰冲床自动送料机构设计装备制造技术，2012, 8:5051 ；2罗云华，张海鸥，