冲压机构及送料机构设计

1、传*彳机械原理课程设计（论文）题目：冲压机构及送料机构设计机械工程学 院 机械工程及自动化 专业学 号：0340973学生姓名：吕子甲指导教师： 陈伟明（职称：教授）2008年07月一设计任务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 少简图2 .速度v -少简图3 .速度a 少简图设计的任务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 型工作。以后上模继续下

2、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，具大致运动规律如图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0c应尽可能小；传动角丫大于或等于许用传动角丫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,t应曲柄转角少=(1/3 1/2)兀；上模行程长度必须大于工作

3、段长度的两倍以上。6 .行程速度变化系数KA 1.5。7 .许用传动角丫 =40 °。8 .送料距离H=60250mm9 .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2 kg.m2 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-41.5140

4、0Y100L1-42.21420Y100L2-43.01420Y112M-44.01440(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1=1.9(6)传动装置的等效转动惯量为 30kg.m2(7)机器运转不均匀系数S不超过0.05。图1-3:、所选方案根据要求，所选77777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

5、ABC摆动导杆机构的摆杆BC反向延长线的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

6、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0=180 (k-1)/(k+1)=362) .设AB=100m谓A为圆心，AB长为半径作圆，根据极位夹角 0 和A、C共线

7、，即可以确定C的位置，作出两个极限位置 B和B，。3) .设 BD=B D，=500mmDE=U E，=150mm,因为压力角 a <50 , 取 =30 ,可得 EE，=159.8mm4) .BB，(逆时针)为下压工作段，将 丫丫/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B，D /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 ' ' , 3' ' 17,'。5) .EE，上17小段的尺寸如图所示，可知

8、从 8, /至U 14/ /的过 程可以看作等速的过程，且 5=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.E(2)凸轮机构的设计(如图3-2所示)1),确定凸轮机构的S少图。根据冲压机构的S少图，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 600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 少-e|/(rA2-eA2)A1/2,s=60mm ,设 max=30 所以，ds/d少=0.057,设e=20mm可

9、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-3转动。2 .将凸轮的位移线图s-少的推程运动角和回程运动角作六等分。3 .自OC0FF始沿-3的方向回程运动角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=48mm-C6取0, B1 取 60 mm,B2取

10、60 mm,B3=48mm - B6M0o5.将C1C2C& 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3-24)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=60S / S o 回程部分s=60*(1- SZ S o)可以得到推杆运动规律图图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

11、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=4mn#用标准直齿圆柱齿轮传动，Z1=Z3=2QZ2=Z2' =25,a=m*(Z1+Z2+Z3)/2+m*Z2/2=180mm图3-42 .机构运动简图的绘制D3 .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) .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 0 =36(0< 0 <36 )工作段压力角

12、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142024252，4253420四,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/sA2)15142.3-0.110-0.00530136.5-0.166-0.06335120.5-0.274-0.07750106.3-0.351-0.0716595.1-0.409-0.1388084.2-0.437-0.0439574.6-0.451-0.02810565.

13、1-0.479-0.01212054.8-0.4980.00313543.9-0.4900.01815034.2-0.4720.03316527.1-0.4360.04918018.2-0.3880.0631959.2-0.3230.0742102.5-0.2350.0752257.5-0.1120.09824016.50.2050.11225524.60.5220.24427035.40.7110.50928552.61.2010.55630070.51.3620.25731595.31.045-0.135330112.80.584-0.338345130.50.228-0.65236015

14、0.0-0.007-0.495(1)位移s 6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),速度一少图(3),加速度一少图另附上机构位移，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, 3 1为主动件的角速度。Cl)0 As SingleDim L1 As Integer, L2 As Integer, L3 As Integer, L4 As Integer, e As Integer, SingleDim sE As Integer, vE As Integer, aE As IntegerDim

15、B As Single, 小 As Integer, 小 1 As Single, a max As Integer,Dim K As Single, L As Integer, t As Double, m As Double, q As Double RandomizeOpen "E:s.txt" For Output As #1Open "E:v.txt" For Output As #2Open "E:a.txt" For Output As #3 1 = 7.33L = 200K = Int(Rnd * (20 - 15 +

16、 1) + 15) / 10 a max = Int(Rnd * (15 10 + 1) + 10) L3 = Int(Rnd * (125 - 100 + 1) + 100)9 = 180 * (K- 1) / (K + 1) q = ( 9 / 360) * 3.14 L1 = L3 * Sin(q) L2 = L / (2 * Sin(q)e = Int(Rnd * (280 - 240 + 1) + 230)L4 = (L2 + L3 - e) / Sin( a max * 3.14) / 180) Scale (-400, -1800)-(2000, 1500) Line (-400

17、, 0)-(2000, 0) Line (0, -1800)-(0, 1500)For d=153 To 513 Step 156 1 =6 * 3.14 / 180B = Atn(L1 * Cos( 6 1)- A(L3 Sin(6 1)t = Sqr(L1 * Cos( 6 1) A 2 +l(L3 Sin(6 1) A 2) m = (L1 * Cos( 61)/ (L31 * Sin(6 1)B 1 = (L1 a 2- L1 * L3 * Sin( 6 1) / (1 + m a 2) * (L3 * Sin(6 1) a 2)sE = -L2 * Sin( f§qr(L4

18、 a 2 - (L2 * Cos( 0 ) + L) a 2)vE = 1 * L1 *_2 * Sin( (- 1 ) * Cos( B)/t aE =- 1 * L1 * L2 * B 1 * Co s( * 6 1) / tPSet ( 4153, sE), RGB(255, 0, 0)PSet ( 4153, vE), RGB(120, 0, 56)PSet ( 4153, aE), RGB(0, 0, 250)Print #1, Str(小)& S,tr(& - 153)&"," &Str(sE)Print #2, Str(小)& "," & S什53)&畤 &Str(vE /1000)Next 小Clos