2022年机械数控机床大学方案薄壁零件冲床机构方案 .pdf

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1、冲床的设计第一部分一. 设计题目薄壁零件冲床机构设计二工作原理及结构组成该冲床用于冲制 . 拉延薄壁零件。冲床的执行机构主要包括冲压机构和送料机构，其工作原理如图1a 所示，上模先以较大速度接近坯料，然后以匀速进行拉延成型工作，此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。 a b c 图 1 冲床工艺动件与上模运动 . 受力情况要求设计能使上模按上述运动，要求加工零件的冲压机构和从侧面将坯料推送之下模上方的送料机构，以及冲床的传动系统。三设计要求与技术条件1）以电动机为动力源，下模固定，从动件（执行构件）为上模，做上下往

2、复直线运动，其大致运动规律如图b 所示，具有快速下沉，等速工作进给和快速返回等特性。2）机构应具有良好的传力性能，工作断的传动角r 大于或等于许用传动角r=40度。3）上模到达工作段之前，送料机构已将坯料送至待加工位置（下模上方）。4）生产率为每分钟70 件。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 11 页5）上模的工作长度l=4060mm, 对应曲柄转角0=（1/31/2 ）；上模总行程长度必须大于工作段长度的两倍以上；6上模在一个运动循环内的受力如图c）所示，在工作段所受的阻力F05000N ，在其他阶段所受的阻力F150N

3、 ；7行程速比系数 K1.5 ；8送料距离 H =60250mm ；9机器运转不均匀系数 不超过 0.05。若对机构进行运动和动力分析，为方便起见，其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均质杆，其质心在杆长的中点，而曲柄的质心则与回转轴线重合；2）设各构件的质量按每M40kg计算，绕质心的转动惯量按每M2kg m2计算；3）转动滑块的质量和转动惯量忽略不计，移动滑块的质量设为36kg；6）传动装置的等效转动惯量（以曲柄为等效构件）设为30kgm2；7) 机器运转不均匀系数 不超过 0.05。对机构进行动力分析时，参数值课在如下选取：1）设连杆机构各构件均为等截面匀质杆，其质

4、心在杆的中点，而曲柄的质心则与回转轴线重合。2）各构件质量按 40kg/m 计算，绕质心的转动惯量按2kg.m2/m计算。3）转动滑块的质量和转动惯量忽略不计，移动滑块的质量为36kg。4）传动装置的等效转动惯量（以曲柄为等效构件）设为30kg.m2。四传动方案的设计冲床传动系统如图所示。电动机转速经带传动、齿轮传动降低后驱动机器主轴运转。原动机为三相交流异步电动机，其同步转速选为1500r/min ，可选用如下型号：电 机 型 号额 定 功 率 （ kw）额 定 转 速（r/min ）Y100L24 3.0 1420 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - -

5、 - - - -第 2 页，共 11 页Y112M4 4.0 1440 Y132S4 5.5 1440 由生产率可知主轴转速约为70r/min ，若电动机暂选为Y112M 4，则传动系统总传动比约为。取带传动的传动比ib=2，则齿轮减速器的传动比ig=10.285，故可选用两级齿轮减速器。第二部分一执行机构运动方案设计及讨论该冲压机械包含两个执行机构，即冲压机构和送料机构。冲压机构的主动件是曲柄，从动件（执行构件）为滑块（上模），行程中有等速运动段（称工作段），并具有急回特性；机构还应有较好的动力特性。要满足这些要求，用单一的基本机构如偏置曲柄滑块机构是难以实现的。因此，需要将几个基本机构恰当

6、地组合在一起来满足上述要求。送料机构要求作间歇送进，比较简单。实现上述要求的机构组合方案可以有许多种。下面介绍几个较为合理的方案。1齿轮连杆冲压机构和凸轮连杆送料机构如图 53 所示，冲压机构采用了有两个自由度的双曲柄七杆机构，用齿轮副将其封闭为一个自由度。恰当地选择点C 的轨迹和确定构件尺寸，可保证机构具有急回运动和工作段近于匀速的特性，并使压力角尽可能小。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 11 页送料机构是由凸轮机构和连杆机构串联组成的，按机构运动循环图可确定凸轮推程运动角和从动件的运动规律，使其能在预定时间将工件推送

7、至待加工位置。设计时，若使lOGlOH，可减小凸轮尺寸。图 53 冲床机构方案之一图 54 冲床机构方案之二2导杆摇杆滑块冲压机构和凸轮送料机构如图 54 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比系数设计，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。送料机构的凸轮轴通过齿轮机构与曲柄轴相连。按机构运动循环图可确定凸轮推程运动角和从动件的运动规律，则机构可在预定时间将工件送至待加工位置。3六连杆冲压机构和凸轮连杆送料机构精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -

8、 - -第 4 页，共 11 页如图 55 所示，冲压机构是由铰链四杆机构和摇杆滑块机构串联组合而成的。四杆机构可按行程速比系数用图解法设计，然后选择连杆长lEF及导路位置，按工作段近于匀速的要求确定铰链点E 的位置。若尺寸选择适当，可使执行构件在工作段中运动时机构的传动角满足要求，压力角较小。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。设计时，使 lIHlIR，则可减小凸轮尺寸。图 55 冲床机构方案之三图 56 冲床机构方案之四4凸轮连杆冲压机构和齿轮连杆送料机构如图 56 所示，冲压机构是由凸轮

9、连杆机构组合，依据滑块D的运动要求，确定固定凸轮的轮廓曲线。送料机构是由曲柄摇杆扇形齿轮与齿条机构串联而成，若按机构运动循环图确定曲柄摇杆机构的尺寸，则机构可在预定时间将工件送至待加工位置。在选择方案时，我主要从以下几个方面考虑：1）所选方案是否能满足要求的性能指标；2）结构是否简单、紧凑；3）制造是否方便，成本可否降低。综上考虑我认为方案2 是最为合理的方案，下面就其设计及其计算进行分析。第三部分精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 11 页冲压机构的设计由方案 2 可知，冲压机构是由六杆机构和齿轮机构组和而成。一. 六杆机

10、构的设计计算的方法：上模在工作段（也即冲头的的位移是85mm ）对应曲柄的转角是80 度，可以计算出 CD=135mm，AC=210mm，曲柄长度 AB=135mm。此时冲头的位移大致为l=85mm 。用上述方法计算出的各段长度有一定误差，但是基本能满足冲床的工作要求。1. 齿轮的设计齿轮的中心距为160mm ，模数 m=5mm，采用标准直齿远齿轮传动，z1=28，z2=34. 2. 六杆机构的动力分析机构在进行受力分析时，先依据在工作段所受的阻力F0=6000N ，并且认为工作段的内力为常数，可以求得曲柄AB的平衡力矩 Mb=170 ，曲柄的角速度V=30 ，所以可获得工作段的 功率， 计

11、入个传 动的效率，可得电 动机的功率约为5.3kw。故确定的电动机的型号为Y132S 4（额定功率为 5.5kw）满足要求。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 11 页冲头的受力图3. 机构的循环图依据冲压机构分析结果以及对送料机构的要求，可知道：主动件AB由初始位置（冲头位于上极限点）转过180 度时，冲头快速接近坯料；又当曲柄转过 100 度时，冲头近似等速向下冲压坯料，并继续向下运动将坯料冲出型腔；当曲柄再转过 80 度时，冲头退出下模，回到初始位置，完成一个循环。送料机构的动作，只能在冲头退出下模后到冲头下一次接触工

12、件的范围内进行。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 11 页冲头位移 - 速度图像送料机构位移图像二送料机构的设计送料机构主要是由凸轮和推杆组成。要设计凸轮，可依据曲柄转过的角度来设计。当曲柄转过180 度时，此时已将坯料送至待加工的位置，这时是冲头的冲压过程；当曲柄转过100 度时，应是凸轮的近休阶段；当曲柄转过80 度精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 11 页时，这时时凸轮的近休阶段，推杆基本停止不动（即推杆没有位移）；可根据此条件来设计凸轮。0 1

13、 0 0 0 40 R=40 20 0.939693 0.34202 3.333333 14.82087 40.72001 e=0 40 0.766044 0.642788 6.666667 29.99676 35.74874 S0=40 60 0.5 0.866025 10 43.30127 25 80 0.173648 0.984808 13.33333 52.52308 9.261236 100 -0.17365 0.984808 16.66667 55.80577 -9.84006 120 -0.5 0.866025 20 51.96152 -30 140 -0.76604 0.642

14、788 23.33333 40.70988 -48.5161 160 -0.93969 0.34202 26.66667 22.80134 -62.6462 180 -1 1.23E-16 30 8.58E-15 -70 200 -0.93969 -0.34202 30 -23.9414 -65.7785 220 -0.76604 -0.64279 30 -44.9951 -53.6231 240 -0.5 -0.86603 30 -60.6218 -35 260 -0.17365 -0.98481 30 -68.9365 -12.1554 280 0.173648 -0.98481 30 -

15、68.9365 12.15537 300 0.5 -0.86603 22.5 -54.1266 31.25 320 0.766044 -0.64279 15 -35.3533 42.13244 340 0.939693 -0.34202 7.5 -16.246 44.6354 360 1 -2.5E-16 0 -9.8E-15 40 可确定出凸轮的基圆半径为R=40mm。推程大致为 l=65mm 。头轮的运动速度不是太高，故推程和回程均可选用等速运动规律。因为凸轮和齿轮1 固连在一起，所以为等速运动。第四部分心得体会：两周的机械原理课程设计结束了，在这次实践的过程中学到了一些除技能以外的其他东

16、西, 领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 11 页秀品质 , 更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制, 最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化. 从对我们知识角度来讲：首先我认为机械原理是机械专业的一门基础课程，课程设计对我们来说是一次亲临工作岗位的体验。做课程设计可以让我们对所学知识灵活运用，而且更能巩固我们所学的知识，更重要的是让我们认识到基础的重要性，强调勤动手，多思考的良好习惯，多向同学请教，多在网上以及图书馆里翻阅资料。从对培养大学生的情操来讲：在社会这

17、样一个大群体里面, 沟通自然是为人处世的基本 , 如何协调彼此的关系值得我们去深思和体会. 在实习设计当中依靠与被依靠对我的触及很大, 有些人很有责任感 , 把这样一种事情当成是自己的重要任务 , 并为之付出了很大的努力, 不断的思考自己所遇到的问题. 而有些人则不以为然 , 总觉得自己的弱势 . 其实在生活中这样的事情也是很多的, 当我们面对很多问题的时候所采取的具体行动也是不同的, 这当然也会影响我们的结果.很多时候问题的出现所期待我们的是一种解决问题的心态, 而不是看我们过去的能力到底有多强 , 那是一种态度的端正和目的的明确, 只有这样把自己身置于具体的问题之中 , 我们才能更好的解决

18、问题 . 在这种相互协调合作的过程中, 口角的斗争在所难免 , 关键是我们如何的处理遇到的分歧 , 而不是一味的计较和埋怨. 这不仅仅是在类似于这样的协调当中, 生活中的很多事情都需要我们有这样的处理能力, 面对分歧大家要消除误解,相互理解 , 增进了解 , 达到谅解 . 也许很多问题没有想象中的那么复杂, 关键还是看我们的心态 , 那种处理和解决分歧的心态, 因为毕竟我们的出发点都是很好的. 课程设计也是一种学习同事优秀品质的过程, 要有一种耐得住寂寞的心态.这样才能在学习上取得傲人的成绩, 而且更应该要有追求的过程, 当遇到问题的时候, 我们的态度应该是不断的斟酌，用心造就自己的任务, 而

19、且孜孜不倦 , 追求卓越. 我们过去有位老师说得好 , 有有些事情的产生只是有原因的, 别人能在诸如学习上取得了不一般的成绩, 那绝对不是侥幸或者巧合 , 那是自己付出劳动的成果的彰显 , 那是自己辛苦过程的体现. 这种不断上进 , 认真一致的心态也必将导致一个人在生活和学习的各个方面做的很完美, 有位那种追求的锲而不舍的过程是精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 11 页相同的 , 这就是一种优良的品质 , 它将指引着一个人意气风发, 更好走好自己的每一步. 在今后的学习中 , 一定要戒骄戒躁 , 态度端正 , 虚心认真

20、. 要永远的记住一句话: 态度决定一切 . 第五部分参考文献： 1 李方伟主编 . 机械原理辅导 . 西安：西安电子科技大学出版社，2001 2 杨昂岳主编 . 机械原理典型题解读与实战模拟. 长沙：国防科技大学出版社，2002 3 葛文杰主编 . 机械原理常见题型解读及模拟题. 西安：西北工业大学出版社，1998 4 姜琪主编 . 机械运动方案及机构设计机械原理课程设计题例及指导. 北京：高等教育出版社， 1991 5 董海军主编 . 机械原理典型题解读及自测试卷. 西安：西北工业大学出版社，1992 6 邹慧君主编 . 机械课程设计手册 . 北京：高等教育出版社，1998 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 11 页