薄壁零件沖床設(shè)計(jì)5

1、機(jī) 械 原 理課 程 設(shè) 計(jì)院系: 機(jī)電工程學(xué)院班級：機(jī)自本三姓名：張永輝學(xué)號：10050203027一、設(shè)計(jì)的任務(wù)1.設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)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），完成一個(gè)工作循環(huán)。設(shè)計(jì)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)1. 采用一臺1450r/min的三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，下模固定，從動(dòng)件（執(zhí)行構(gòu)件）為上模，作上下往復(fù)直移運(yùn)動(dòng)，其大致運(yùn)動(dòng)規(guī)律如

2、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。 圖1-22.機(jī)構(gòu)應(yīng)具有較好的傳動(dòng)性能，特別是工作段的壓力角應(yīng)盡可能??；傳動(dòng)角大于或等于許用傳動(dòng)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）。生產(chǎn)率約每分鐘70件。4.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以上，行程速度變化系數(shù)K1.5 。送料距離H=60-250mm。5.速度不均勻系數(shù)，波動(dòng)3%-5%9.對機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)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(diǎn)，而曲柄的質(zhì)心與回轉(zhuǎn)軸線重合

3、。（2）設(shè)各構(gòu)件的質(zhì)量按每米40kg計(jì)算。繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量按每米2kg.m計(jì)算。（3）轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不計(jì)；移動(dòng)滑塊的質(zhì)量36kg。 （4）載荷5000N；按平均功率選電動(dòng)機(jī)。 （5）曲柄轉(zhuǎn)速為70 r/mim.在由電動(dòng)機(jī)軸至曲柄軸之間的傳動(dòng)裝置中（如圖1-3）,可取帶的傳動(dòng)比I=1.9（6）傳動(dòng)裝置的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為30kg.m（7）機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)不介于0.030.05。 3.設(shè)計(jì)要求1.繪制工件循環(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(yùn)動(dòng)分析不作動(dòng)力分析1.工件循環(huán)圖2、 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

4、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(gè)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(jì)，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(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的擺桿BC反向延長線的D點(diǎn)上加二級桿組連桿和滑塊，組成六桿機(jī)構(gòu)。主動(dòng)曲柄AB勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊在垂直AC的導(dǎo)路上往復(fù)移動(dòng)，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(jì)方便，但由于主從動(dòng)件之間為點(diǎn)接觸，易磨損，適用于運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)循環(huán)圖確定凸輪工作角和從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)

5、律，則機(jī)構(gòu)可在預(yù)定時(shí)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(yùn)動(dòng)特性，可以傳遞較大的力，但一些運(yùn)動(dòng)無法滿足，即要求在勻速?zèng)_壓完工件后快速將工件推出這一運(yùn)動(dòng)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(dòng)的機(jī)構(gòu)，而且應(yīng)滿足桿件的最小傳動(dòng)角的條件。總體來說連桿機(jī)構(gòu)滿足了沖壓機(jī)構(gòu)的基本運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)循環(huán)圖確定凸輪轉(zhuǎn)角及其從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,則機(jī)構(gòu)可在預(yù)定時(shí)間將工件送至待加工位置.三.機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1.幾何尺寸的確定 （1）導(dǎo)桿搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) （如圖3-1）1）

6、.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(gè)極限位置B和B。3）.設(shè)BD=BD=500mm，DE=DE=150mm，因?yàn)閴毫?0，取=30，可得EE=159.8mm4）.BB（逆時(shí)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(diǎn)和C點(diǎn)交圓弧于1點(diǎn),以1點(diǎn)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

7、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(jì)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(jì) （如圖3-2所示）圖3-21).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(yùn)動(dòng)角和回程運(yùn)動(dòng)角。設(shè)凸輪的推程運(yùn)動(dòng)角和回程運(yùn)動(dòng)角都為60驗(yàn)證如圖3-1驗(yàn)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?yàn)閠an=|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。

8、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(diǎn)k為切點(diǎn)，道路與基圓的交點(diǎn)便是初始點(diǎn)C1點(diǎn)，利用反轉(zhuǎn)原理，整個(gè)裝置以-轉(zhuǎn)動(dòng)。 2.將凸輪的位移線圖s-的推程運(yùn)動(dòng)角和回程運(yùn)動(dòng)角作六等分。3.自O(shè)C0開始沿-的方向回程運(yùn)動(dòng)角60度，近休止角240度，推程運(yùn)動(dòng)角60度，在偏距圓上取回程運(yùn)動(dòng)角60度和推程運(yùn)動(dòng)角60度，將其六等分交偏距圓于一系列的點(diǎn)，然后做個(gè)點(diǎn)的切線，交基圓于C1C2C6、B1B2B6.4.沿以上各點(diǎn)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、B

9、1B2B6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(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)推桿在推程部分和回程部分都是平均運(yùn)動(dòng)，則有推程部分s=60/o 回程部分s=60*(1-/o) 可以得到推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖圖3-3（3）電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì) 因?yàn)闄C(jī)構(gòu)要承受較大的載荷，所以根據(jù)我的設(shè)計(jì)需要，電動(dòng)機(jī)選用額定功率為4.0kw的Y112M-4（4）輪系的設(shè)計(jì)（如圖3-4）因?yàn)殡姍C(jī)軸至曲柄軸之間的傳動(dòng)裝置傳動(dòng)帶的傳動(dòng)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)

10、計(jì)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(dòng)，Z1=Z3=20，Z2=Z2=25，a=m*(Z1+Z2+Z3)/2+m*Z2/2=180mm 圖3-42.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制3.機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(jì)數(shù)據(jù)要求執(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

11、的數(shù)據(jù) a=180 齒 輪模 數(shù)齒 數(shù) 1 4 202 42524253420四. 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律根據(jù)VB程序，得到轉(zhuǎn)角與從動(dòng)件位移、速度、角速度的關(guān)系 S（mm）V(m/s)A(m/s2)15142.3-0.110-0.00530136.5-0.166-0.06335120.5-0.274-0.07750106.3-0.351-0.0716595.1-0.409-0.1388084.2-0.437-0.0439574.6-0.451-0.02810565.1-0.479-0.01212054.8-0.4980.00313543.9-0.4900.01815034.2-0.4720.03316527.1-0.4360.04918018.2-0.3880.0631959.2-0.3230.0742102.5-0.2350.0752257.5-0.1120.09824016.50.2050.11225524.60.5220.24