機(jī)械原理課程設(shè)計薄壁零件沖床設(shè)計

1、機(jī) 械 原 理課程設(shè)計院系: 機(jī)電工程學(xué)院班級：機(jī)自本三姓名：萬森學(xué)號：10050203039 目 錄一 設(shè)計任務(wù) 1.設(shè)計題目2.原始數(shù)據(jù)和設(shè)計要求二 所選方案1.方案分析2.分析結(jié)論三 機(jī)構(gòu)的設(shè)計1.幾何尺寸的確定 2.機(jī)構(gòu)運動簡圖的繪制3.機(jī)構(gòu)的設(shè)計數(shù)據(jù)四. 從動件的運動規(guī)律及簡圖 1.位移s簡圖2.速度v簡圖3.速度a簡圖一、設(shè)計的任務(wù)1.設(shè)計題目 設(shè)計沖制薄壁零件（如圖1-1所示）的沖壓機(jī)構(gòu)及與相配合的送料機(jī)構(gòu)。上模先以比較快的速度接近坯料，然后以接近勻速進(jìn)行拉延成型工作。然后上模繼續(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(jī)構(gòu)從側(cè)面將坯料送至待加工位置（下模上面）

2、，完成一個工作循環(huán)。設(shè)計能使上模按照上述要求加工零件的沖壓機(jī)構(gòu)和從側(cè)面送料的送料機(jī)構(gòu)。圖1-12原始數(shù)據(jù)圖1-21.采用一臺1450r/min的三相異步電動機(jī)驅(qū)動，下模固定，從動件（執(zhí)行構(gòu)件）為上模，作上下往復(fù)直移運動，其大致運動規(guī)律如圖1-2所示，具有快速下沉、勻速工作進(jìn)給和快速返回的特性。2.機(jī)構(gòu)應(yīng)具有較好的傳動性能，特別是工作段的壓力角應(yīng)盡可能??；傳動角大于或等于許用傳動角=403.上模到達(dá)工作段之前，送料機(jī)構(gòu)已將坯料送至待加工位置（下模上方）。4.生產(chǎn)率約每分鐘70件。5.執(zhí)行構(gòu)件（上模）的工作長度l=40110mm,對應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角=（1/31/2）；上模行程長度必須大于工作段長度的兩倍

3、以上，行程速度變化系數(shù)k1.5 。7.送料距離h=60-250mm。8.速度不均勻系數(shù)，波動3%-5%9.建議主動件角速度取=1rad/s10.對機(jī)構(gòu)進(jìn)行動力分析，所需參數(shù)值建議如下選?。?）設(shè)連桿機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件均為等截面勻質(zhì)桿，其質(zhì)心在桿長中點，而曲柄的質(zhì)心與回轉(zhuǎn)軸線重合。（2）設(shè)各構(gòu)件的質(zhì)量按每米40kg計算。繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動慣量按每米2kg.m計算。（3）轉(zhuǎn)動滑塊的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量不計；移動滑塊的質(zhì)量36kg。 （4）載荷5000n；按平均功率選電動機(jī)。 （5）曲柄轉(zhuǎn)速為70 r/mim.在由電動機(jī)軸至曲柄軸之間的傳動裝置中（如圖1-3）,可取帶的傳動比i=1.9（6）傳動裝置的等效轉(zhuǎn)動慣量為3

4、0kg.m（7）機(jī)器運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)不超過0.05。 圖1-33.設(shè)計要求1.繪制工作循環(huán)圖2.確定各構(gòu)件的相對長度3.擬定具體方案4.說明：僅作運動分析不作動力分析工作循環(huán)圖二、所選方案根據(jù)要求，所選方案如圖2-1圖2-11.方案分析 齒輪-連桿沖壓機(jī)構(gòu) 如圖2-1所示，沖壓機(jī)構(gòu)是在導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，串聯(lián)一個搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組合而成的。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)按給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計，它和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組合可達(dá)到工作段近于勻速的要求。適當(dāng)選擇導(dǎo)路位置，可使工作段壓力角較小。 在abc擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的擺桿bc反向延長線的d點上加二級桿組連桿和滑塊，組成六桿機(jī)構(gòu)。主動曲柄ab勻速轉(zhuǎn)動，滑塊在垂直ac的導(dǎo)路上往復(fù)移動，

5、具有較大的急回特性。（2）凸輪-連桿送料機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，設(shè)計方便，但由于主從動件之間為點接觸，易磨損，適用于運動規(guī)律復(fù)雜，傳力不大的場合。所以送料機(jī)構(gòu)選擇凸輪機(jī)構(gòu)。 送料機(jī)構(gòu)的凸輪軸通過齒輪機(jī)構(gòu)與曲柄軸相連。按機(jī)構(gòu)運動循環(huán)圖確定凸輪工作角和從動件運動規(guī)律，則機(jī)構(gòu)可在預(yù)定時間將工作送至待加工位置。 2.分析結(jié)論連桿機(jī)構(gòu)最適合用于沖壓機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)的良好的急回特性基本上滿足了沖壓機(jī)構(gòu)的運動特性，可以傳遞較大的力，但一些運動無法滿足，即要求在勻速沖壓完工件后快速將工件推出這一運動過程不易滿足，但沖壓工作段的勻速可以達(dá)到，連桿機(jī)構(gòu)不適合于高速傳動的機(jī)構(gòu)，而且應(yīng)滿足桿件的最小傳動角的條件。

6、總體來說連桿機(jī)構(gòu)滿足了沖壓機(jī)構(gòu)的基本運動特性。凸輪送料機(jī)構(gòu)的凸輪軸通過齒輪機(jī)構(gòu)與曲柄軸相連,若按機(jī)構(gòu)運動循環(huán)圖確定凸輪轉(zhuǎn)角及其從動件的運動規(guī)律,則機(jī)構(gòu)可在預(yù)定時間將工件送至待加工位置.三.機(jī)構(gòu)的設(shè)計1.幾何尺寸的確定 （1）導(dǎo)桿搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計 （如圖3-1）1）.已知機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)k =1.5, 可得極位夾角=180(k-1)/(k+1)=362）.設(shè)ab=100mm,以a為圓心，ab長為半徑作圓，根據(jù)極位夾角和a、c 共線，即可以確定c的位置，作出兩個極限位置b和b。3）.設(shè)bd=bd=500mm，de=de=150mm，因為壓力角50，取=30，可得ee=159.8mm4）.bb（

7、逆時針）為下壓工作段，將yy的180度角按10度等分，可得1-17小份，以c為圓心，cd長為半徑，作圓弧交bd和bd于d、d，連接1點和c點交圓弧于1點,以1點為圓心，de長為半徑作圓弧，交ee于1，用同樣的方法，可以在ee上找到2 ，317。5）.ee上17小段的尺寸如圖所示，可知從8到14的過程可以看作等速的過程，且=60，其他部分也基本符合給定的要求。6）.用上述方法設(shè)計的機(jī)構(gòu)的尺寸如下：ab=64mm,bd=365mm,de=116mm. （2）凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計 （如圖3-2所示）1).確定凸輪機(jī)構(gòu)的s圖。 根據(jù)沖壓機(jī)構(gòu)的s圖，確定推程運動角和回程運動角。設(shè)凸輪的推程運動角和回程運動角都

8、為60驗證如圖3-1驗證。h1和h2都在工作段之外。2）按許用壓力角確定凸輪的中心位置和基圓半徑。 因為tan=|ds/d- e|/(r2-e2)1/2,s=60mm，設(shè)max=30所以，ds/d=0.057，設(shè)e=20mm，可以得出基圓半徑r等于70mm。3）.根據(jù)凸輪的s-圖，作凸輪的輪廓曲線。 1.以r為半徑作基圓，以e為半徑作偏距圓，點k為切點，道路與基圓的交點便是初始點c1點，利用反轉(zhuǎn)原理，整個裝置以-轉(zhuǎn)動。 2.將凸輪的位移線圖s-的推程運動角和回程運動角作六等分。3.自oc0開始沿-的方向回程運動角60度，近休止角240度，推程運動角60度，在偏距圓上取回程運動角60度和推程運動

9、角60度，將其六等分交偏距圓于一系列的點，然后做個點的切線，交基圓于c1c2c6、b1b2b6.4.沿以上各點取偏移量，c1取60mm，c2取60mm，c3=48mmc6取0，b1取60 mm，b2取60 mm,b3=48mmb6取0。5.將c1c2c6、b1b2b6連成光滑的曲線，即可得到凸輪的輪廓曲線。這里小滾子半徑為10mm。4）推桿運動規(guī)律設(shè)推桿在推程部分和回程部分都是平均運動，則有推程部分s=60/o 回程部分s=60*(1-/o) 可以得到推桿運動規(guī)律圖圖3-3（3）電動機(jī)的設(shè)計 因為機(jī)構(gòu)要承受較大的載荷，所以根據(jù)我的設(shè)計需要，電動機(jī)選用額定功率為4.0kw的y112m-4（4）輪

10、系的設(shè)計（如圖3-4）因為電機(jī)軸至曲柄軸之間的傳動裝置傳動帶的傳動比i=1：9，i=n1/n2=1：9 n1=1440 r/min n2=758r/min而又要保證沖壓機(jī)構(gòu)的工作效率是70件/分鐘，i=n1/n3=1設(shè)齒輪機(jī)構(gòu)的中心距a=180mm,查機(jī)械設(shè)計手冊標(biāo)準(zhǔn)齒輪的參數(shù)，取模數(shù)m=4mm,采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，z1=z3=20，z2=z2=25，a=m*(z1+z2+z3)/2+m*z2/2=180mm 圖3-42.機(jī)構(gòu)運動簡圖的繪制3.機(jī)構(gòu)的設(shè)計數(shù)據(jù)(1). 導(dǎo)桿搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的尺寸數(shù)據(jù)曲柄ab=64mm 搖桿bd=365mmde=116mm (2). 導(dǎo)桿搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計數(shù)據(jù)要

11、求執(zhí)行構(gòu)件總行程l=160mm執(zhí)行構(gòu)件工作段的行程l=45mm行程速比系數(shù)k=1.5搖桿bd擺角=36 （036）工作段壓力角max=30 （30）(3).凸輪的尺寸數(shù)據(jù)max=30 基圓半徑r=70mm凸輪行程s=60mm 凸輪偏心距e=20mm（4）齒輪的數(shù)據(jù) a=180 齒 輪模 數(shù)齒 數(shù) 1 4 202 42524253420四. 從動件的運動規(guī)律根據(jù)vb程序，得到轉(zhuǎn)角與從動件位移、速度、角速度的關(guān)系 s（mm）v(m/s)a(m/s2)15142.3-0.110-0.00530136.5-0.166-0.06335120.5-0.274-0.07750106.3-0.351-0.0716595.1-0.409-0.1388084.2-0.437-0.0439574.6-0.451-0.02810565.1-0.479-0.01212054.8-0.4980.00313543.9-0.4900.01815034.2-0.4720.03316527.1-0.4360.04918018.2-0.3880.0631959.2-0.3230.0742102.5-0.2350.0752257.5-0.1120.09824016.50.2050.11225524.60.