機械數(shù)控機床大學方案薄壁零件沖床機構方案

1、 12 沖床的設計 第一部分 .設計題目 薄壁零件沖床機構設計 二工作原理及結構組成 該沖床用于沖制拉延薄壁零件。沖床的執(zhí)行機構主要包括沖壓機構和送料 機構，其工作原理如圖1a所示，上模先以較大速度接近坯料，然后以勻速進行 拉延成型工作，此后上模繼續(xù)下行將成品推出型腔， 最后快速返回。上模退出下 模以后，送料機構從側面將坯料送至待加工位置，完成一個工作循環(huán)。 圖1沖床工藝動件與上模運動受力情況 要求設計能使上模按上述運動，要求加工零件的沖壓機構和從側面將坯料推送 之下模上方的送料機構，以及沖床的傳動系統(tǒng)。 三設計要求與技術條件 1）以電動機為動力源，下模固定，從動件（執(zhí)行構件）為上模，做上下往

2、復直 線運動，其大致運動規(guī)律如圖b所示，具有快速下沉，等速工作進給和快速返回 等特性。 2）機構應具有良好的傳力性能，工作斷的傳動角r大于或等于許用傳動角r=40 度。 3）上模到達工作段之前，送料機構已將坯料送至待加工位置（下模上方）。 4）生產(chǎn)率為每分鐘70件。 5）上模的工作長度l=4060mm,對應曲柄轉角。=（1/31/2 ） n;上?？傂谐?長度必須大于工作段長度的兩倍以上； 6.上模在一個運動循環(huán)內的受力如圖 c）所示，在工作段所受的阻力F= 5000N 在其他階段所受的阻力Fi = 50N; 7 行程速比系數(shù)K 1.5 ; 8.送料距離H=60250mm 9 .機器運轉不均勻系

3、數(shù)S不超過0.05。 若對機構進行運動和動力分析，為方便起見，其所需參數(shù)值建議如下選取： 1）設連桿機構中各構件均為等截面均質桿，其質心在桿長的中點，而曲柄的質 心則與回轉軸線重合； 2）設各構件的質量按每米40kg計算，繞質心的轉動慣量按每米2kg m計算； 3） 轉動滑塊的質量和轉動慣量忽略不計，移動滑塊的質量設為36kg； 6）傳動裝置的等效轉動慣量（以曲柄為等效構件）設為 30kg m ； 7）機器運轉不均勻系數(shù)S不超過0.05。 對機構進行動力分析時，參數(shù)值課在如下選?。?1）設連桿機構各構件均為等截面勻質桿，其質心在桿的中點，而曲柄的質心則 與回轉軸線重合。 2）各構件質量按40k

4、g/m計算，繞質心的轉動慣量按2kg.m2/m計算。 3） 轉動滑塊的質量和轉動慣量忽略不計，移動滑塊的質量為36kg。 4）傳動裝置的等效轉動慣量（以曲柄為等效構件）設為 30kg.m2。 四.傳動方案的設計 沖床傳動系統(tǒng)如圖所示。電動機轉速經(jīng)帶傳動、齒輪傳動降低后驅動機器主 軸運轉。原動機為三相交流異步電動機，其同步轉速選為 1500r/min，可選用如 下型號： 電機型號 額定功率（kw） 額定轉速（r/min ） Y100L2 4 3.0 1420 Y112M 4.0 1440 Y132S 5.5 1440 由生產(chǎn)率可知主軸轉速約為70r/min，若電動機暫選為丫112M-4,則傳動系

5、 統(tǒng)總傳動比約為廠丄八。取帶傳動的傳動比ib=2，則齒輪減速器的傳動比 i g=10.285，故可選用兩級齒輪減速器。 -L 第二部分 一.執(zhí)行機構運動方案設計及討論 該沖壓機械包含兩個執(zhí)行機構，即沖壓機構和送料機構。沖壓機構的主動件 是曲柄，從動件（執(zhí)行構件）為滑塊（上模），行程中有等速運動段（稱工作段）， 并具有急回特性；機構還應有較好的動力特性。要滿足這些要求，用單一的基本 機構如偏置曲柄滑塊機構是難以實現(xiàn)的。 因此，需要將幾個基本機構恰當?shù)亟M合 在一起來滿足上述要求。送料機構要求作間歇送進，比較簡單。實現(xiàn)上述要求的 機構組合方案可以有許多種。下面介紹幾個較為合理的方案。 1. 齒輪一連

6、桿沖壓機構和凸輪一連桿送料機構 如圖53所示，沖壓機構采用了有兩個自由度的雙曲柄七桿機構，用齒輪 副將其封閉為一個自由度。恰當?shù)剡x擇點C的軌跡和確定構件尺寸，可保證機構 具有急回運動和工作段近于勻速的特性，并使壓力角 盡可能小。 送料機構是由凸輪機構和連桿機構串聯(lián)組成的，按機構運動循環(huán)圖可確定凸 輪推程運動角和從動件的運動規(guī)律，使其能在預定時間將工件推送至待加工位 置。設計時，若使1。1莎，可減小凸輪尺寸。 圖53沖床機構方案之一圖54沖床 機構方案之二 2導桿一搖桿滑塊沖壓機構和凸輪送料機構 如圖54所示，沖壓機構是在導桿機構的基礎上，串聯(lián)一個搖桿滑塊機構 組合而成的。導桿機構按給定的行程速

7、比系數(shù)設計，它和搖桿滑塊機構組合可達 到工作段近于勻速的要求。適當選擇導路位置，可使工作段壓力角較小。 送料機構的凸輪軸通過齒輪機構與曲柄軸相連。按機構運動循環(huán)圖可確定凸 輪推程運動角和從動件的運動規(guī)律，則機構可在預定時間將工件送至待加工位 置。 3.六連桿沖壓機構和凸輪一連桿送料機構 如圖55所示，沖壓機構是由鉸鏈四桿機構和搖桿滑塊機構串聯(lián)組合而成 的。四桿機構可按行程速比系數(shù)用圖解法設計，然后選擇連桿長Ief及導路位置， 按工作段近于勻速的要求確定鉸鏈點 E的位置。若尺寸選擇適當，可使執(zhí)行構件 在工作段中運動時機構的傳動角 丫滿足要求，壓力角較小。 凸輪送料機構的凸輪軸通過齒輪機構與曲柄軸

8、相連，若按機構運動循環(huán)圖確定凸 輪轉角及其從動件的運動規(guī)律，則機構可在預定時間將工件送至待加工位置。設 計時，使IihVIir，則可減小凸輪尺寸。 圖55沖床機構方案之 四 圖56沖床機構方案之 4 凸輪一連桿沖壓機構和齒輪一連桿送料機構 如圖56所示，沖壓機構是由凸輪一連桿機構組合，依據(jù)滑塊D的運動要 求，確定固定凸輪的輪廓曲線。 送料機構是由曲柄搖桿扇形齒輪與齒條機構串聯(lián)而成，若按機構運動循環(huán)圖 確定曲柄搖桿機構的尺寸，則機構可在預定時間將工件送至待加工位置。 在選擇方案時，我主要從以下幾個方面考慮： 1）所選方案是否能滿足要求的性能指標； 2）結構是否簡單、緊湊； 3）制造是否方便，成本

9、可否降低。 綜上考慮我認為方案2是最為合理的方案，下面就其設計及其計算進行分 析。 第三部分 沖壓機構的設計 由方案2可知，沖壓機構是由六桿機構和齒輪機構組和而成。 一.六桿機構的設計 計算的方法： 上模在工作段（也即沖頭的的位移是 85mm對應曲柄的轉角是80度，可 以計算出 CD=135m，AC=210m，曲柄長度 AB=135m。此時沖頭的位移大致為 l=85mm 用上述方法計算出的各段長度有一定誤差，但是基本能滿足沖床的工作要求。 1. 齒輪的設計 齒輪的中心距為160mm模數(shù)m=5mm采用標準直齒遠齒輪傳動，z1=28, z2=34. 2. 六桿機構的動力分析 機構在進行受力分析時，

10、先依據(jù)在工作段所受的阻力 F0=6000N并且認為工作 段的內力為常數(shù)，可以求得曲柄AB的平衡力矩Mb=170曲柄的角速度V=30,所 以可獲得工作段的功率，計入個傳動的效率，可得電動機的功率約為 5.3kw。故 確定的電動機的型號為丫132S-4 （額定功率為5.5kw）滿足要求。 6000.0 3000 n 4000 .u 200U.0 SFORCEJ Elenient Force.Y 5000.0 1000.0 C.0 0.0 Analysis： L&stJ?un 沖頭的受力圖 3. 機構的循環(huán)圖 依據(jù)沖壓機構分析結果以及對送料機構的要求，可知道：主動件AB由初 始位置（沖頭位于上極限點

11、）轉過180度時，沖頭快速接近坯料；又當曲柄轉過 100度時，沖頭近似等速向下沖壓坯料，并繼續(xù)向下運動將坯料沖出型腔；當曲 柄再轉過80度時，沖頭退出下模，回到初始位置，完成一個循環(huán)。送料機構的 動作，只能在沖頭退出下模后到?jīng)_頭下一次接觸工件的范圍內進行。 r.u UI6LI5 沖頭位移-速度圖像 5.0 10.D 15.0 20 送料機構位移圖像 二送料機構的設計 送料機構主要是由凸輪和推桿組成。 要設計凸輪，可依據(jù)曲柄轉過的角度 來設計。當曲柄轉過180度時，此時已將坯料送至待加工的位置， 這時是沖頭的 沖壓過程；當曲柄轉過100度時，應是凸輪的近休階段；當曲柄轉過 80度時， 這時時凸輪

12、的近休階段，推桿基本停止不動（即推桿沒有位移）；可根據(jù)此條件 來設計凸輪。 0 1 0 0 0 40 R=40 20 0.939693 0.34202 3.333333 14.82087 40.72001 e=0 40 0.766044 0.642788 6.666667 29.99676 35.74874 S0=40 60 0.5 0.866025 10 43.30127 25 80 0.173648 0.984808 13.33333 52.52308 9.261236 100 -0.17365 0.984808 16.66667 55.80577 -9.84006 120 -0.5 0.

13、866025 20 51.96152 -30 140 -0.76604 0.642788 23.33333 40.70988 -48.5161 160 -0.93969 0.34202 26.66667 22.80134 -62.6462 180 -1 1.23E-16 30 8.58E-15 -70 200 -0.93969 -0.34202 30 -23.9414 -65.7785 220 -0.76604 -0.64279 30 -44.9951 -53.6231 240 -0.5 -0.86603 30 -60.6218 -35 260 -0.17365 -0.98481 30 -68

14、.9365 -12.1554 280 0.173648 -0.98481 30 -68.9365 12.15537 300 0.5 -0.86603 22.5 -54.1266 31.25 320 0.766044 -0.64279 15 -35.3533 42.13244 340 0.939693 -0.34202 7.5 -16.246 44.6354 360 1 -2.5E-16 0 -9.8E-15 40 可確定出凸輪的基圓半徑為 R=40mm推程大致為l=65mm頭輪的運動速 度不是太高，故推程和回程均可選用等速運動規(guī)律。因為凸輪和齒輪1固連在一 起，所以為等速運動。 第四部分 心得

15、體會：兩周的機械原理課程設計結束了，在這次實踐的過程中學到了 一些除技能以外的其他東西，領略到了別人在處理專業(yè)技能問題時顯示出的優(yōu)秀 品質,更深切的體會到人與人之間的那種相互協(xié)調合作的機制 ，最重要的還是自 己對一些問題的看法產(chǎn)生了良性的變化. 從對我們知識角度來講：首先我認為機械原理是機械專業(yè)的一門基礎課程， 課程 設計對我們來說是一次親臨工作崗位的體驗。 做課程設計可以讓我們對所學知識 靈活運用，而且更能鞏固我們所學的知識，更重要的是讓我們認識到基礎的重要 性，強調勤動手，多思考的良好習慣，多向同學請教，多在網(wǎng)上以及圖書館里翻 閱資料。 從對培養(yǎng)大學生的情操來講：在社會這樣一個大群體里面

16、，溝通自然是為 人處世的基本，如何協(xié)調彼此的關系值得我們去深思和體會在實習設計當中依 靠與被依靠對我的觸及很大，有些人很有責任感，把這樣一種事情當成是自己的 重要任務，并為之付出了很大的努力，不斷的思考自己所遇到的問題而有些人則 不以為然，總覺得自己的弱勢.其實在生活中這樣的事情也是很多的，當我們 面對很多問題的時候所采取的具體行動也是不同的 ，這當然也會影響我們的結果 很多時候問題的出現(xiàn)所期待我們的是一種解決問題的心態(tài) ，而不是看我們過去的 能力到底有多強，那是一種態(tài)度的端正和目的的明確，只有這樣把自己身置于具 體的問題之中，我們才能更好的解決問題 在這種相互協(xié)調合作的過程中，口角的斗爭在所

17、難免，關鍵是我們如何的 處理遇到的分歧，而不是一味的計較和埋怨.這不僅僅是在類似于這樣的協(xié)調當 中,生活中的很多事情都需要我們有這樣的處理能力，面對分歧大家要消除誤解， 相互理解，增進了解，達到諒解.也許很多問題沒有想象中的那么復雜，關鍵還 是看我們的心態(tài)，那種處理和解決分歧的心態(tài)，因為畢竟我們的出發(fā)點都是很好 的. 課程設計也是一種學習同事優(yōu)秀品質的過程，要有一種耐得住寂寞的心態(tài) 這樣才能在學習上取得傲人的成績，而且更應該要有追求的過程，當遇到問題的 時候,我們的態(tài)度應該是不斷的斟酌，用心造就自己的任務 ，而且孜孜不倦，追求 卓越.我們過去有位老師說得好，有有些事情的產(chǎn)生只是有原因的，別人能在諸如 學習上取得了不一般的成績，那絕對不是僥幸或者巧合，那是自己付出勞動的成 果的彰顯,那是自己辛苦過程的體現(xiàn).這種不斷上進，認真一致的心態(tài)也必將導致 一個人在生活和學習的各個方面做的很完美，有位那種追求的鍥而不舍的過程是 相同的,這就是一種優(yōu)良的品質，它將指引著一個人意氣風發(fā)，更好走好自己的每 在今后的學習中，一定要