精压机机械原理课程设计陕西理工学院.docx

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精压机机械原理课程设计陕西理工学院

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机械原理课程设计说明书

——精压机冲压及送料系统的设计

精压机是用于薄壁铝合金制件的精压深冲工艺。

它是将薄壁铝板一次冲压成为深筒形。

　　它的工艺动作主要有:

　　1）将新坯料送至待加工位置；

　　2）下模固定、上模冲压拉延成形将成品推出模腔。

　　2、原始数据及设计要求

　　1）冲压执行构件具有快速接近工件、等速下行拉延和快速返回的运动特性。

　　2）精压成形制品生产率约每分钟50件；

　　3）上模在冲压运动中所受的生产阻力如图2，图中Pc=4000N，上模回程所受摩擦力忽略不计.

　　4）执行构件的工作段长度L=40mm工作段开始的位置L1=0.3H，上模的行程长度H=2.6L，上模质量约为50Kg

　　5）行程速比系数K≥1·5。

　　6）坯料输送最大距离100mm。

电机转速n=2900r/min

院系：

机电工程学院

班级：

07机42

学号：

07293133

姓名：

陈鹏

目录

1—工作原理及工艺动作过程

2—原始数据及设计要求

3—设计任务

4—分解工艺动作，拟定执行构件的运动形式

5—根据工艺动作服序和协调要求拟定运动循环图

6—方案的设计

7—确定设计方案

设计题目:

精压机冲压及送料系统的设计

1、工作原理及工艺动作过程：

专用精压机是用于薄壁铝合金制件的精压深冲工艺。

它是将薄壁铝板一次冲压成为深筒形。

它的工艺动作主要：

1）将新坯料送至待加工位置；

2）下模固定、上模冲压拉延成形将成品推出模腔。

2、原始数据及设计要求：

1）以转动的电机为动力，从动件（执行机构）为上模，作上下往复运动，其运动规律由冲头行程图给出，具有快速下沉，等速工作进给和快速返回的特性。

   2）机构应具有较好的传力性能，工作段的传动角[ᵞ]=40°。

   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70件/min。

   5）执行构件的工作段长度l=30~100mm,对应曲柄转角ᵠ=（1/3~1/2）π；上模行程长度必须大于工作段长度的两倍以上。

   6）行程速度变化系数K≥1.5

   7）送料距离H=60~250mm。

   8）电机转速为1500r/min。

3、设计任务

1）执行机构选型与设计：

构思出至少5种运动方案，并在说明书中画出运动方案草图，经对所有运动方案进行比较分析后，选择其中认为比较好的方案进行详细设计，该机构最好具有急回运动特性。

2）按工艺动作过程拟定运动循环图。

3）根据功能要求，确定工作原理和绘制运动系统功能图。

4）传动系统的设计，齿轮机构、凸轮机构、连杆机构的设计，包括尺寸设计。

5）对机构进行力分析。

6）对机构进行运动学分析，并画出输出机构的位移、速读和加速度线图。

7）画出最终方案的机构运动简图。

8）撰写设计说明书。

4、分解工艺动作，拟定执行构件的运动形式

根据工艺过程，机构应具有一个模具（圆筒形的型腔和两个执行构件（一个冲头和一个料推）。

两个执行构件的运动形式分别为：

5、根据工艺动作服序和协调要求拟定运动循环图

上冲头加压机构的原动件每转一周完成一个运动循环，所以拟定运动循环图时，以该原动件的转角为横坐标（0~360˚），以各执行构件的位移为纵坐标画出位移曲线。

运动循环图上的位移曲线主要着眼于运动的起迄位置，而不必准确地表示出运动规律。

确定运动循环图后，即可据此拟定合适的运动规律曲线，进行机构设计。

必要时，再对设计的机构进行运动分析，用分析得到的位移规律到运动循环图上观察机构是否协调。

若有不当之处，应将运动循环图作适当的修正。

6、方案的设计

整个机构可分为2大部分:

1）冲压机构

主要运动构件：

上模

2）送料机构

主要运动构件：

推杆

且传送带送料机构实现间歇送料可采用凸轮机构、槽轮机构等.

如果考虑到成品有切边的情况，则需要一个将拉延后的成品上顶的机构来配合推杆完成推成品出模腔的运动。

6.1方案一

凸轮—连杠冲压机构＋摆杆—滑块送料机构

冲压机构由凸轮控制其运动方式，无太大的受力，需要的传动结构简单，通过倒置法能够确定凸轮的大致轮廓。

送料机构是由摆杆滑块机构组成的，按机构运动循环图可确定摇杆工作位置和从动件的运动规律，使其能在规定时间内将工件送至待加工位置。

6.2方案二

凸轮—连杆冲压送料机构

送料和冲压机构都是由凸轮连杆机构组成。

连杆机构可通过对杆长的计算设计，当选择好适当的杆长尺寸后，能实现所需的行程速比以及运动要求。

通过铰链点与杆长的适当选择，能使机构具有较小的压力角和较为理想的传动角，使其达到运动功能，满足传动要求。

凸轮轮廓线可根据运动的要求用机构倒置法求出，从而使送料、冲压和上顶同时完成，并也能满足急回与匀速这一运动要求，在完成预定运动的同时，使整个加工效率提高。

6.3方案三

摆动导杆冲压机构+曲柄-滑块送料机构

冲压机构:

参考《机械原理》（P38）中的机构,并且经过改进，将其凸轮机构高副低代后得到了由摇杆和滑块组成的摆动导杆机构。

导杆机构的尺寸确定可按给定的行程速度变化系数K设计，上模将具有急回的特性，摇杆滑块机构的组合可按照要求使上模在工作段接近于匀速。

送料机构：

摇杆滑块送料机构通过齿轮与上部曲柄轴相连。

可调节其在整个运动中的初始位置使推杆在预定时间将胚料送至待加工的位置。

如取一定的偏距，则其也具有急回的特性。

6.4方案四

七杆曲柄机构+凸轮杠杆曲柄机构

6.5方案五

摆动导杆机构+凸轮+曲柄导杆滑块机构

7、确定设计方案

7.1设计方案的评价

在5个方案全部提出后，小组进行了对比。

各个方案都由不同的基础机构组合而成，且基本都可完成设计要求的运动。

但是考虑到后期的建模，分析等的方便，最后小组经过讨论，决定采取第5个方案。

第5方案可满足急回运动的要求，输送配料上工作台和上模冲压这2个工作步骤也可较容易的配合出来。

使整个机构完成一次送料冲压的周期。

5个方案的对比，第一个方案中凸轮与齿轮的配合有一定困难，

最终决定的专用精压机机构的运动简图

7.2机构尺寸的设计计算

7.2.1上模冲压机构尺寸设计

7.2.2传动系统尺寸设计

7.2.3曲柄滑块送料机构的尺寸设计

7.3上模冲压机构的运动学分析

上模由图示位置开始运动，在0至0.583″内为向下冲压的正行程；在0.583″至1.167″为向上的回程。

在正行程内，上模将快速接近工件，等速拉延完成冲模工作。

在回程内，因其所用时间明显比正行程时少，所以上模具有急回的特性，等待推杆将坯料送至待加工位置。

因上模和推杆的传动齿轮的转速相同，即其运动周期相同，这样就可使两者的运动相配合，不断的完成加工的过程。

正行程时，从0到0.194″内，上模速度由慢到快，实现快速接近工件；之后到0.292″为止其速度接近于等速，同时完成其等速冲压过程。

在回程内，上模的速度远大于正行程时的速度，实现快速返回，完成一个行程周期。

在上模加速度曲线中，上模快速回程的过程中，会出现极大的加速度，将引起的惯性力也很大，对与上模相连的机构造成很大的负荷，极易造成机械疲劳，增大危险系数。

所以在实际生产中应用改善机构的材料等方法避免危险的发生。

7.4推杆动学分析

推杆的位移曲线中，如图所示，在0.194″时推杆已将坯料送至了待加工位置，此时上模正好已在正行程中并接近了下模，即将开始冲压。

再经过约0.973″推杆到了初始位置，开始推送下一个送来的胚料。

在速度曲线中，由上图可知，推杆在回程中的速度也远大于正行程时的速度，说明推杆机构的偏距e使其也具有了急回的特性。

推杆的急回不仅有利于效率的提高，更可防止推杆在回程时与下一个送来的胚料发生碰撞。

由于推杆在回程中速度较大，所以其加速度也大，造成机构惯性力加大，需与上模机构一起采取相应的措施来避免惯性力对机构寿命的影响。