冲床冲压机构设计说明书Word下载.docx
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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）
Y100L2-
4
3.0
1420
Y112M—
4.0
1440
Y132S—
5.5
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1o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。
机带传劫
电
岗轮减速器
冲压机构
迭料机构
图5—2冲床传动系统
四、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•齿轮一连杆冲压机构和凸轮一连杆送料机构
如图5—3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。
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至待加工位置。
设计时，若使
Iog<
Ioh，可减小凸轮尺寸。
图5—3冲床机构方案之一图5—4冲床机构方案之二
2•导杆一摇杆滑块冲压机构和凸轮送料机构
如图5—4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一连杆送料机构
如图5—5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Ief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丫满足要求，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Iih<
Iir,
则可减小凸轮尺寸。
4.凸轮一连杆冲压机构和齿轮一连杆送料机构
如图5—6所示，冲压机构是由凸轮一连杆机构组合，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。
选择方案时，应着重考虑下述几个方面：
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。
经过分析论证，方案1是四个方案中最为合理的方案，下面就对其进行设计。
五、冲压机构设计
由方案1图5—3可知，冲压机构是由七杆机构和齿轮机构组合而成。
由组合机构的设计可知，为了使曲柄AB回转一周，C点完成一个循环，两齿轮齿数比Z1/Z2应等于1。
这样,冲压机构设计就分解为七杆机构和齿轮机构的设计。
1•七杆机构的设计
设计七杆机构可用解析法。
首先根据对执行构件（滑块F）提出的运动特性和动力特性要求选定与滑块相连的连杆长度CF，并选定能实现上述要求的点C的轨迹，然后按导向两杆组法设计五连杆机构ABCDE的尺寸。
设计此七杆机构也可用实验法，现说明如下。
如图5—7所示，要求AB、DE均为曲柄，两者转速相同，转向相反，
转动时，从动件滑块在l=60mm范围内等速移动，且其行程H=150mm。
图5—7七杆机构的设计
1）任作一直线，作为滑块导路，在其上取长为I的线段，并将其等分，得分点F1、F2、…、Fn（取n=5）o
2）选取ICF为半径，以Fi各点为圆心作弧得心、K2、…、K5。
3）选取Ide为半径，在适当位置上作圆，在圆上取圆心角为「的弧长，将其与I对应等分，得分点D"
…、D5。
4）选取Idc为半径，以Di为圆心作弧，与心、心、…、K5对应交于0、C2、…、C5。
5）取Ibc为半径，以Ci为圆心作弧，得L?
、…、L5。
6）在透明白纸上作适量同心圆弧。
由圆心弓I5条射线等分「（射线间夹角为厂J）。
7）将作好图的透明纸覆在Li曲线族上移动，找出对应交点Bi、B2、…、B5，便得曲柄长Iab及铰链中心A的位置。
8）检查是否存在曲柄及两曲柄转向是否相反。
同样，可以先选定Iab长度，确定Ide和铰链中心E的位置。
也可以先选定Iab、Ide和A、E点位置，其方法与上述相同。
用上述方法设计得机构尺寸如下：
lAB=lDE=100mm,lAE=200mm,Ibc=bc=283mm,lcF=430mm,A点与导路的垂直距离为162mm,E点与导路的垂直距离为223mm。
2.齿轮机构设计
此齿轮机构的中心距a=200mm,模数m=5mm,采用标准直齿圆柱齿轮传动，Zi=Z2=40,
ha=1.0。
六、七杆机构的运动和动力分析
用图解法对此机构进行运动和动力分析。
将曲柄AB的运动一周360°
分为12等份，得
分点B「B2、…、B12，针对曲柄每一位置，求得C点的位置，从而得C点的轨迹，然后逐个位置分析滑块F的速度和加速度，并画出速度线图，以分析是否满足设计要求。
图5—8是冲压机构执行构件速度与C点轨迹的对应关系图，显然，滑块在F4~F8这段
近似等速，而这个速度值约为工作行程最大速度的40%。
该机构的行程速比系数为
K~30°
x4
故此机构满足运动要求。
图5-8七杆机构的运动和动力分析
在进行机构动力分析时，先依据在工作段所受的阻力Fo=5000N,并认为在工作段内为
常数，然后求得加于曲柄AB的平衡力矩Mb,并与曲柄角速度相乘，获得工作段的功率；
计入各传动的效率，求得所需电动机的功率为5.3KW，故所确定的电动机型号Y132S—4（额
定功率为5.5KW）满足要求。
（动力分析具体过程及结果略）。
七、机构运动循环图
依据冲压机构分析结果以及对送料机构的要求，可绘制机构运动循环图（如图5—9所
示）。
当主动件AB由初始位置（冲头位于上极限点）转过角i'
r1.（=90°
）时,冲头快速接近坯料；
又当曲柄由门转到（=210°
）时，冲头近似等速向下冲压坯料；
当曲柄由门转到
（=240°
）时，冲头继续向下运动，将工件推出型腔；
当曲柄由「转到（=285°
）时，
冲头恰好退出下模，最后回到初始位置，完成一个循环。
送料机构的送料动作，只能在冲头
退出下模到冲头又一次接触工件的范围内进行。
故送料凸轮在曲柄AB由300°
转到390°
完
成升程，而曲柄AB由390°
转到480°
完成回程。
图5-9机构运动循环图
七、送料机构设计
送料机构是由摆动从动件盘形凸轮机构与摇杆滑块机构串联而成，设计时，应先确定摇
杆滑块机构的尺寸，然后再设计凸轮机构。
1四杆机构设计
依据滑块的行程要求以及冲压机构的尺寸限制，选取此机构尺寸如下：
LRH=100mm,LoH=240mm,O点到滑块RK导路的垂直距离=300mm，送料距离取为250mm时，摇杆摆角应为45.24°
。
2•凸轮机构设计
G=12加刑
为了缩小凸轮尺寸，摆杆的行程应小AB，故取1'
'
，最大摆角为
22.62°
因凸轮速度不高，故升程和回程皆选等速运动规律。
因凸轮与齿轮2固联，故其等
速转动。
用作图法设计凸轮轮廓，取基圆半径r0=50mm，滚子半径rT=15mm。
八、调速飞轮设计
等效驱动力矩Md、等效阻力矩Mr和等效转动惯量皆为曲柄转角「的函数，画出三者的变化曲线，然后用图解法求出飞轮转动惯量Jf。
九、带传动设计
采用普通V带传动。
已知：
动力机为Y132S-4异步电动机，电动机额定功率P=5.5KW,满载转速n1=1440rpm，传动比i=2,两班制工作。
（1）计算设计功率Pd
-^^-14x4^-56^
由⑹中的表6-6查得工作情况系数
KA=1.4
（2）选择带型由⑹中的图6-10初步选用A型带
也,-渝（3）选取带轮基准直径由［6］中的表6-7选取小带轮基准直径
由［6］中的表6-8取直径系列值取大带轮基准直径：
（4）验算带速V
^OxLOOo"
60klflOO
在（5~25m/s）范围内，带速合适。
（5）确定中心a和带的基准长度
范围内初选中心距
"
厂孔0加0.7（町＜d0＜2（^唧在
初定带长
2x500+—（125+250）+=\59656mm
2-4x500
查⑹中的表6—2选取A型带的标准基准长度
%-叫+%〉+应E乔石J口瓦三Zd*8
«
-130*
2xt6003.14k（125+250）»
1SOO-314x（125+250）]1-8x（125■250）a
取Z=3根
（8）确定初拉力
单根普通V带的初拉力
5。
叭彘毗盐7心®
八”®
Fo=2Z^sm^=2x3x]665xSin16535=991^^
（9）计算带轮轴所受压力
（10）带传动的结构设计（略）
十、齿轮传动设计
齿轮减速器的传动比为ig=10.285，采用标准得双级圆柱齿轮减速器，其代号为
ZLY—112-10—1。
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