專用精壓機課程設(shè)計標準.doc

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1、機械工程學院課程設(shè)計說明書 1.設(shè)計任務 1.1設(shè)計題目 專用精壓機 1.2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。如圖1.1所示，上模先以比較小的速度接近坯料，然后以勻速進行拉延成形工作，以后，上模繼續(xù)下行將成品推出型腔，最后快速返回。上模退出下模以后，送料機構(gòu)從側(cè)面將坯料送至待加工位置，完成一個工作循環(huán)。 圖1.1 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膜腔。 1.3原始數(shù)據(jù)和設(shè)計要求 1） 動力源是電動機，作轉(zhuǎn)動；沖壓執(zhí)行構(gòu)件為上模，作上下往復直移運動，其

2、大致運動規(guī)律如圖1.2所示，具有快速接近工件、等速工作進給和快速返回的特性。 2) 精壓成形制品生產(chǎn)率約每分鐘70件。 3) 上模移動總行程為280 mm，其拉延行程置于總行程的中部，約100 mm。 4) 行程速比系數(shù)K≥1.3。 5) 坯料輸送的最大距離200 mm。 6) 上?；瑝K總質(zhì)量40 kg,最大生產(chǎn)阻力為5000 N，且假定在拉延區(qū)內(nèi)生產(chǎn)阻力均衡； 7) 設(shè)最大擺動件的質(zhì)量為40kg/mm，繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動慣量為2 kg??m2/mm，質(zhì)心簡化到桿長的中點。其它構(gòu)件的質(zhì)量及轉(zhuǎn)動慣量均忽略不計； 8) 傳動裝置的等效轉(zhuǎn)動慣量（以曲柄為等效構(gòu)件，其轉(zhuǎn)動慣量設(shè)為30 kg?

3、?m2，機器運轉(zhuǎn)許用不均勻系數(shù)[δ]為0.05） 1.4設(shè)計任務 1）按工藝動作要求擬定動作循環(huán)圖。 2）進行送料機構(gòu)、沖壓機構(gòu)的選型。 3）機械運動方案的評價和選擇。 4）按選定的電動機和執(zhí)行機構(gòu)運動參數(shù)擬定機械傳動方案。 5）進行飛輪設(shè)計。 6）畫出機械運動方案簡圖。 7）對傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)進行運動尺寸計算。 2.系統(tǒng)傳動方案設(shè)計 2.1原動機類型的選擇 本機構(gòu)加工的主要是鋁合金制件，且需

4、要一次沖壓成型。故機構(gòu)需要較大的沖壓力來實現(xiàn)。同時保證其精壓的質(zhì)量，機構(gòu)需要勻速的沖壓過程，因此我們采用具有較好的傳動性和較高接觸強度的齒輪機構(gòu)?？紤]到工作效率的要求，采用曲柄滑塊機構(gòu)送料，為了使整個機構(gòu)能夠快速、緊密、平穩(wěn)地運行，需要機構(gòu)各個部分必須相互配合，并且足夠穩(wěn)定。 2.2主傳動機構(gòu)的選擇 （1）、 推板送料 由曲柄—滑塊送料機構(gòu)的推板將待加工件推至預定的工作位置。 （2）、 上、下模沖壓工件 擺動—導桿沖壓機構(gòu)在送料機構(gòu)完成送料回程時已經(jīng)進入沖壓工作階段。上?；瑝K先快速接近工件，接近時在以等速對其進行沖壓，而下模在等速沖壓時恰好達到極限位置，頂住工件實現(xiàn)精壓。 （3）、

5、 上?；瑝K急回、下模向上頂出工件 上模滑塊機構(gòu)急回向上退回，下?；瑝K則由原本的最低極限位置向上運動，將精壓好的成品向上頂出。 （4）、 推板送料并將成品推至下工作臺 曲柄—滑塊送料機構(gòu)完成一次送料后再次送料，而此時成品已被下模頂出下一個加工工件恰好將成品推至下工作臺。同時將新工件送至預定加工位置。 3 執(zhí)行機構(gòu)的選擇與比較 3.1執(zhí)行機構(gòu)方案的比較 1、 送料機構(gòu)的選擇 送料機構(gòu)實現(xiàn)間歇送料可采用凸輪機構(gòu)、凸輪—連桿組合送料機構(gòu)、槽輪機構(gòu)等。 方案一：選用凸輪機構(gòu) 方案一中，凸輪機構(gòu)的缺點是凸輪廓線與推桿之間為點接觸，線接觸，易磨損，并且凸輪機構(gòu)制作比較困難。

6、 方案二：選擇曲柄滑塊機構(gòu) 方案二中，運動副元素為面接觸，壓力較小，承載能力較大，潤滑好，磨損小，加工制造較容易 2沖壓機構(gòu)的選擇 沖壓機構(gòu)為保證等速拉延、回程快速的要求，可采用導桿加搖桿滑塊的六桿機構(gòu)、鉸鏈四桿加搖桿滑塊的六桿機構(gòu)、齒輪—連桿沖壓機構(gòu)等。 方案一：選用曲柄滑塊機構(gòu) 該方案自由度為一，自由度等于原動件數(shù)，能夠滿足傳動要求，結(jié)構(gòu)簡單，裝配較容易，但一級傳動角較小，機構(gòu)傳力性能差。 方案二: 四連桿機構(gòu)+搖桿滑塊機構(gòu) 該方案自由度等于原動件數(shù)，能夠滿足傳動要求，加壓時間較短，一級傳動角最大，效率高，成本低，工作平穩(wěn)性一般. 方案三：四桿機構(gòu)

7、+曲柄滑塊機構(gòu) 方案一、二、三都能實現(xiàn)急回運動，綜合考慮機構(gòu)的力學性能和制作成本，選用方案三。 2、 頂桿機構(gòu)的選擇—凸輪機構(gòu) 設(shè)計頂桿機構(gòu)的目的為了使成品推出型腔，選用下圖的凸輪機構(gòu)，能夠滿足條件。 3.2執(zhí)行機構(gòu)方案的確定 在所有方案全部提出后，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，決定送料機構(gòu)選擇方案一，沖壓機構(gòu)選擇方案三，頂桿機構(gòu)選擇凸輪機構(gòu)。 4.系統(tǒng)總體運動方案的比較分析確定 4 1 電動機 5 主滑塊 2 飛輪 6 凸模 3 帶

8、輪傳動 7 凹模 4 齒輪 8 坯料 5.擬定工作循環(huán)圖 從循環(huán)圖看出，推桿和上模正行程同時開始，但推桿送料時間短，在開始沖壓前送料已經(jīng)完畢，同時在上?；爻桃恍《螘r間后頂桿開始頂出成型品，在下一個運動周期開始時頂桿完成正行程。 機構(gòu)運動尺寸計算 1、 沖壓機構(gòu) 1> 傳動四桿機構(gòu)的尺寸計算 按照設(shè)計要求，擺桿質(zhì)量為40kg/m，繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動慣量為2kg m2 ,所以根據(jù)計算式 1／12 40 c3 = 2 C ≈ 0.843 m 取K=1.4 ,設(shè)計擺桿擺腳為ψ = 60。 ,由

9、課本P120圖8-20 查得此時最小傳動角最大取值maxγmin ≈ 33。 ,β≈46。。 參考課本p136式8-25則 θ=180。(k – 1)/(k+1)=30。 a/d=sin30。sin(15。+46。)/cos(30。-15。) = 0.4527 b/d= sin30。sin(15。+46。)/sin(30。-15。) =0.9366 c/d = 1 可得： a = 0.382m b = 0.790m c = d = 0.843m 2> 沖模連桿滑塊機構(gòu)尺寸計算 在剛結(jié)束沖壓時（圖中粗實線所示），

10、OA與水平夾角為30。 ，并且沖塊和連桿在一條直線上。 回程結(jié)束時（圖中虛線所示）OA極限位置在OA‘處，AB處于A’B‘處。由幾何關(guān)系可知： AB = 140 + OAsin30。 AB2= OA2+ OA2cos30。2 解得 OA = 170.135mm AB = 225.067mm 3> 傳動機構(gòu)運動分析 設(shè)計要求精壓機生產(chǎn)效率為70件/min ，則曲柄轉(zhuǎn)動周期為T=0.857s ，曲柄平均角速度 ω=7.33 rad/s 。 沖塊正行程時間： t =T（180 +θ）/360。= 0.5s 回程時間： t = T – t = 0.357s 2、 送料機構(gòu)

11、 1> 送料機構(gòu)尺寸 由設(shè)計要求坯料輸送距離需達到200mm，所以 2a = 200mm a = 100mm b桿長選取為200mm 2> 運動分析 為保證送料和沖模運動一致，其周期也應為 T = 0.857s 3、 頂桿機構(gòu) 頂桿機構(gòu)采用凸輪傳動，凸輪推程角為80。，推程時間為 t = 80。/360。= 0.19s 回程角設(shè)計為60。，時間約為0.143s ，使其能快速回程，避免和沖塊,送料機構(gòu)碰撞。 工作廓線的設(shè)計 由課本P163式9-17得 X，= x-rrcosθ y， = y-rrsinθ 其中： sinθ=（

12、dx/dδ）√（dx/dδ）2+(dy/dδ)2 cosθ=-（dy/dδ）√（dx/dδ）2+(dy/dδ)2 推程段 δ1=[0，80.] dx/dδ=(ds/ dδ)sinδ1 +(r0+s)cosδ1 ={(2h/π)[1-cos4δ1]}sinδ1+(r0+s)cosδ1 dy/dδ=(ds/ dδ)cosδ1-(r0+s)sinδ1 ={(2h/π)[1-cos4δ1]} cosδ1+(r0+s) sinδ1 遠休止 δ2=[0，10.] dx/dδ=（r0+s）cos(π/2+δ2) dy/dδ=-（r0+s）sin(π/2+δ2) 回程階段δ3=[0，60.] dx/dδ=(ds/ dδ)sin（δ3+π）+(r0+s)cos(δ3+π) =（810hδ32/π3-4860 hδ33/π4+7290 hδ34/π5）sin(δ+ π)+ (r0+s) cos(δ3+π) dy/dδ=（810hδ32/π3-4860 hδ33/π4+7290 hδ34/π5）cos(δ3+ π- (r0+s)cos(δ3+π) 近休止 δ4=[0，210.] dx/dδ=（r0+s）cos(4π/3+δ4) dy/dδ=-（r0+s）sin(4π/3+δ4) 通過計算得出凸輪工作廓線各點坐標得出凸輪廓線。 16