專用精壓機(jī)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì).doc

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專用精壓機(jī)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 一、 機(jī)器的功能 專用精壓機(jī)是用于薄壁鋁合金制件的精壓深沖工藝機(jī)構(gòu)，它將薄壁鋁板一次沖壓成為深筒形。如圖所示。 二、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)特征。 （2）精壓成型制品生產(chǎn)率約每分鐘60件。 （3）上模移動(dòng)總行程為280m，其拉延行程置于總行程的中部，約100mm。 （4） 行程速比系數(shù)K≥1.3。 （5）坯料輸送最大距離200mm。 （6）上模塊總質(zhì)量為40Kg，最大生產(chǎn)阻力為5KN，且假定在拉延區(qū)內(nèi)生產(chǎn)阻力均衡。 （7）設(shè)最大擺動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量為40Kg/m，繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為2 Kg.m2/mm，質(zhì)心簡(jiǎn)化到桿長(zhǎng)的中點(diǎn)。其它構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量均忽略不計(jì)。 （8）傳動(dòng)裝置的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（以曲柄為等效構(gòu)件，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量設(shè)為30Kg*m2，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)[δ]=0.05）。 （9） 工作送料傳輸平面標(biāo)高在1000mm左右。 三、工作原理和工藝動(dòng)作分解 根據(jù)上述分析，專用精壓機(jī)要求完成的工藝動(dòng)作有以下三個(gè)動(dòng)作： （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。 （3）將成品頂出上模 四、方案設(shè)計(jì) 整個(gè)機(jī)構(gòu)可分為3大部分: （1)沖壓機(jī)構(gòu) 主要運(yùn)動(dòng)構(gòu)件：上模 （2)送料機(jī)構(gòu) 主要運(yùn)動(dòng)構(gòu)件：推桿 （3）上頂機(jī)構(gòu) 主要運(yùn)動(dòng)構(gòu)件：推桿 方案一 設(shè)計(jì)方案一的的沖壓機(jī)構(gòu)是由一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)一個(gè)搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組合而成，送料機(jī)構(gòu)是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。此方案自由度為一，自由度數(shù)等于原動(dòng)件數(shù)，能夠滿足傳動(dòng)要求。 機(jī)構(gòu)的加壓時(shí)間較短，一級(jí)傳動(dòng)角最大，效率高,成本低，但工作平穩(wěn)性一般，加工裝配較難。 圖（1） 方案二 設(shè)計(jì)方案二的沖壓送料機(jī)構(gòu)都是由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。該方案自由度為一，自由度數(shù)等于原動(dòng)件數(shù)，能夠滿足傳動(dòng)要求。 機(jī)構(gòu)的加壓時(shí)間可以較長(zhǎng)，效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配較容易，但一級(jí)傳動(dòng)角較小。 圖（2） 方案三 該方案的沖壓機(jī)構(gòu)采用了有兩個(gè)自由度的雙曲柄七桿機(jī)構(gòu)，用齒輪副將其封閉為一個(gè)自由度，使自由度為一，自由度數(shù)等于原動(dòng)件數(shù)，能夠滿足傳動(dòng)要求。 送料機(jī)構(gòu)是由凸輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成的。 圖（3） 方案四 設(shè)計(jì)方案四是一個(gè)六連桿機(jī)構(gòu)，自由度為一，自由度數(shù)等于原動(dòng)件數(shù)，能夠滿足傳動(dòng)要求。 機(jī)構(gòu)的加壓時(shí)間長(zhǎng),一級(jí)傳動(dòng)角最大，效率高，成本低，加工裝配容易，比較理想。 圖（4） 方案五 設(shè)計(jì)方案五是一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)附帶一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，自由度為一，可以準(zhǔn)確的滿足運(yùn)動(dòng)要求，并且滿足桿件受力的要求（首大作用力的元件設(shè)計(jì)為凸輪，基本不受力的桿件設(shè)計(jì)為連桿，簡(jiǎn)單合理），最后這樣的設(shè)計(jì)計(jì)算十分簡(jiǎn)單，也就容易對(duì)運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行準(zhǔn)確分析。 但方案五設(shè)計(jì)的凸輪可能尺寸太大，浪費(fèi)材料。 五、方案確定 在5個(gè)方案全部提出后，小組進(jìn)行了對(duì)比。各個(gè)方案都由不同的基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)組合而成，且基本都可完成設(shè)計(jì)要求的運(yùn)動(dòng)。但是考慮到機(jī)構(gòu)的性能、加工成本和后期的建模，分析等的方便，最后小組經(jīng)過討論，決定采取第4個(gè)方案。 分析： 方案一雖然能完成設(shè)計(jì)要求的運(yùn)動(dòng)，但穩(wěn)定性不高，方案二傳動(dòng)角較小不利于沖壓。方案三較方案一、二的穩(wěn)定性、傳動(dòng)角等都要好，但結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，不利于加工，成本比較高。而我們小組最終確定方案的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)在滿足其性能的同時(shí)相對(duì)其它方案又比較簡(jiǎn)單，在制造中可以大大減少工序，并且可以降低成本，較易實(shí)現(xiàn)。該機(jī)構(gòu)的加壓時(shí)間長(zhǎng)，傳動(dòng)角大，因此可獲得良好的傳動(dòng)效果，且機(jī)構(gòu)的裝配簡(jiǎn)單，成本低，易于投入實(shí)際生產(chǎn). 方案四可滿足急回運(yùn)動(dòng)的要求，輸送配料上工作臺(tái)和上模沖壓這2 個(gè)工作步驟也可較容易的配合出來。使整個(gè)機(jī)構(gòu)完成一次送料沖壓的周期。 考慮到配料被沖壓成形之后如果還留有切邊，則成品就不能從下模的下部離開，而在方案的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，成品只可由一機(jī)構(gòu)垂直將其頂出上模，然后同時(shí)由下一個(gè)送來的配料將其橫向地推出下模工作臺(tái)面。 因此經(jīng)過小組討論在方案四的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)“上頂”機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方向基本和上模相同，上模在回程時(shí)呈現(xiàn)出急回的特性，而“上頂”機(jī)構(gòu)為了能迅速的將在下模中的成品頂出，其需要急速向上運(yùn)動(dòng)的特性。 最終決定的專用精壓機(jī)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 圖（5）