精壓機機械原理課程設(shè)計(陜西理工學院).doc

機械原理課程設(shè)計說明書 精壓機沖壓及送料系統(tǒng)的設(shè)計精壓機是用于薄壁鋁合金制件的精壓深沖工藝。它是將薄壁鋁板一次沖壓成為深筒形。 它的工藝動作主要有: 1）將新坯料送至待加工位置； 2)下模固定、上模沖壓拉延成形將成品推出模腔。 2、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 1)沖壓執(zhí)行構(gòu)件具有快速接近工件、等速下行拉延和快速返回的運動特性。 2)精壓成形制品生產(chǎn)率約每分鐘50件； 3)上模在沖壓運動中所受的生產(chǎn)阻力如圖2，圖中Pc= 4000 N，上模回程所受摩擦力忽略不計. 4）執(zhí)行構(gòu)件的工作段長度L=40mm工作段開始的位置L1=0.3H ，上模的行程長度H=2.6L，上模質(zhì)量約為 50 Kg 5)行程速比系數(shù)K15。 6)坯料輸送最大距離100mm。電機轉(zhuǎn)速n=2900 r/min 院系：機電工程學院 班級：07機42 學號：07293133 姓名：陳鵬目錄 1工作原理及工藝動作過程2原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求3設(shè)計任務4分解工藝動作，擬定執(zhí)行構(gòu)件的運動形式5根據(jù)工藝動作服序和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖 6方案的設(shè)計7確定設(shè)計方案設(shè)計題目:精壓機沖壓及送料系統(tǒng)的設(shè)計1、工作原理及工藝動作過程：專用精壓機是用于薄壁鋁合金制件的精壓深沖工藝。它是將薄壁鋁板一次沖壓成為深筒形。它的工藝動作主要： 1）將新坯料送至待加工位置； 2）下模固定、上模沖壓拉延成形將成品推出模腔。 2、 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求： 1）以轉(zhuǎn)動的電機為動力，從動件（執(zhí)行機構(gòu)）為上模，作上下往復運動，其運動規(guī)律由沖頭行程圖給出，具有快速下沉，等速工作進給和快速返回的特性。 2）機構(gòu)應具有較好的傳力性能，工作段的傳動角=40。 3）上模到達工作段之前，送料機構(gòu)已將坯料送至待加工位置（下模上方）。 4）生產(chǎn)率為70件/min。 5）執(zhí)行構(gòu)件的工作段長度l=30100mm,對應曲柄轉(zhuǎn)角=（1/31/2）；上模行程長度必須大于工作段長度的兩倍以上。 6）行程速度變化系數(shù)K1.5 7）送料距離H=60250mm。 8）電機轉(zhuǎn)速為1500r/min。3、設(shè)計任務 1）執(zhí)行機構(gòu)選型與設(shè)計：構(gòu)思出至少5種運動方案，并在說明書中畫出運動方案草圖，經(jīng)對所有運動方案進行比較分析后，選擇其中認為比較好的方案進行詳細設(shè)計，該機構(gòu)最好具有急回運動特性。 2）按工藝動作過程擬定運動循環(huán)圖。 3）根據(jù)功能要求，確定工作原理和繪制運動系統(tǒng)功能圖。 4）傳動系統(tǒng)的設(shè)計，齒輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)的設(shè)計，包括尺寸設(shè)計。 5）對機構(gòu)進行力分析。 6）對機構(gòu)進行運動學分析，并畫出輸出機構(gòu)的位移、速讀和加速度線圖。 7）畫出最終方案的機構(gòu)運動簡圖。 8）撰寫設(shè)計說明書。4、分解工藝動作，擬定執(zhí)行構(gòu)件的運動形式 根據(jù)工藝過程，機構(gòu)應具有一個模具(圓筒形的型腔和兩個執(zhí)行構(gòu)件(一個沖頭和一個料推)。兩個執(zhí)行構(gòu)件的運動形式分別為：5、根據(jù)工藝動作服序和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖 上沖頭加壓機構(gòu)的原動件每轉(zhuǎn)一周完成一個運動循環(huán)，所以擬定運動循環(huán)圖時，以該原動件的轉(zhuǎn)角為橫坐標(0360)，以各執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標畫出位移曲線。運動循環(huán)圖上的位移曲線主要著眼于運動的起迄位置，而不必準確地表示出運動規(guī)律。確定運動循環(huán)圖后，即可據(jù)此擬定合適的運動規(guī)律曲線，進行機構(gòu)設(shè)計。必要時，再對設(shè)計的機構(gòu)進行運動分析，用分析得到的位移規(guī)律到運動循環(huán)圖上觀察機構(gòu)是否協(xié)調(diào)。若有不當之處，應將運動循環(huán)圖作適當?shù)男拚?、方案的設(shè)計 整個機構(gòu)可分為2大部分: 1)沖壓機構(gòu) 主要運動構(gòu)件：上模 2)送料機構(gòu) 主要運動構(gòu)件：推桿 且傳送帶送料機構(gòu)實現(xiàn)間歇送料可采用凸輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)等. 如果考慮到成品有切邊的情況，則需要一個將拉延后的成品上頂?shù)臋C構(gòu)來配合推桿完成推成品出模腔的運動。6.1方案一凸輪連杠沖壓機構(gòu) 擺桿滑塊送料機構(gòu) 沖壓機構(gòu)由凸輪控制其運動方式，無太大的受力，需要的傳動結(jié)構(gòu)簡單，通過倒置法能夠確定凸輪的大致輪廓。 送料機構(gòu)是由擺桿滑塊機構(gòu)組成的，按機構(gòu)運動循環(huán)圖可確定搖桿工作位置和從動件的運動規(guī)律，使其能在規(guī)定時間內(nèi)將工件送至待加工位置。 6.2方案二凸輪連桿沖壓送料機構(gòu) 送料和沖壓機構(gòu)都是由凸輪連桿機構(gòu)組成。連桿機構(gòu)可通過對桿長的計算設(shè)計，當選擇好適當?shù)臈U長尺寸后，能實現(xiàn)所需的行程速比以及運動要求。通過鉸鏈點與桿長的適當選擇，能使機構(gòu)具有較小的壓力角和較為理想的傳動角，使其達到運動功能，滿足傳動要求。 凸輪輪廓線可根據(jù)運動的要求用機構(gòu)倒置法求出，從而使送料、沖壓和上頂同時完成，并也能滿足急回與勻速這一運動要求，在完成預定運動的同時，使整個加工效率提高。6.3方案三擺動導桿沖壓機構(gòu) + 曲柄-滑塊送料機構(gòu) 沖壓機構(gòu):參考機械原理（P38）中的機構(gòu),并且經(jīng)過改進，將其凸輪機構(gòu)高副低代后得到了由搖桿和滑塊組成的擺動導桿機構(gòu)。 導桿機構(gòu)的尺寸確定可按給定的行程速度變化系數(shù)K設(shè)計，上模將具有急回的特性，搖桿滑塊機構(gòu)的組合可按照要求使上模在工作段接近于勻速。 送料機構(gòu)：搖桿滑塊送料機構(gòu)通過齒輪與上部曲柄軸相連?？烧{(diào)節(jié)其在整個運動中的初始位置使推桿在預定時間將胚料送至待加工的位置。如取一定的偏距，則其也具有急回的特性。6.4方案四七桿曲柄機構(gòu)+凸輪杠桿曲柄機構(gòu)6.5方案五擺動導桿機構(gòu)+凸輪+曲柄導桿滑塊機構(gòu)7、 確定設(shè)計方案7.1設(shè)計方案的評價 在5個方案全部提出后，小組進行了對比。各個方案都由不同的基礎(chǔ)機構(gòu)組合而成，且基本都可完成設(shè)計要求的運動。但是考慮到后期的建模，分析等的方便，最后小組經(jīng)過討論，決定采取第5個方案。 第5方案可滿足急回運動的要求，輸送配料上工作臺和上模沖壓這2 個工作步驟也可較容易的配合出來。使整個機構(gòu)完成一次送料沖壓的周期。 5個方案的對比，第一個方案中凸輪與齒輪的配合有一定困難， 最終決定的專用精壓機機構(gòu)的運動簡圖7.2 機構(gòu)尺寸的設(shè)計計算7.2.1上模沖壓機構(gòu)尺寸設(shè)計7.2.2傳動系統(tǒng)尺寸設(shè)計7.2.3曲柄滑塊送料機構(gòu)的尺寸設(shè)計7.3上模沖壓機構(gòu)的運動學分析上模由圖示位置開始運動，在0至0.583內(nèi)為向下沖壓的正行程；在0.583至1.167為向上的回程。在正行程內(nèi)，上模將快速接近工件，等速拉延完成沖模工作。在回程內(nèi)，因其所用時間明顯比正行程時少，所以上模具有急回的特性，等待推桿將坯料送至待加工位置。因上模和推桿的傳動齒輪的轉(zhuǎn)速相同，即其運動周期相同，這樣就可使兩者的運動相配合，不斷的完成加工的過程。正行程時，從0到0.194內(nèi)，上模速度由慢到快，實現(xiàn)快速接近工件；之后到0.292為止其速度接近于等速，同時完成其等速沖壓過程。在回程內(nèi)，上模的速度遠大于正行程時的速度，實現(xiàn)快速返回，完成一個行程周期。在上模加速度曲線中，上模快速回程的過程中，會出現(xiàn)極大的加速度，將引起的慣性力也很大，對與上模相連的機構(gòu)造成很大的負荷，極易造成機械疲勞，增大危險系數(shù)。所以在實際生產(chǎn)中應用改善機構(gòu)的材料等方法避免危險的發(fā)生。7.4推桿動學分析推桿的位移曲線中，如圖所示，在0.194時推桿已將坯料送至了待加工位置，此時上模正好已在正行程中并接近了下模，即將開始沖壓。再經(jīng)過約0.973推桿到了初始位置，開始推送下一個送來的胚料。在速度