精沖壓機(jī)構(gòu)及送料機(jī)構(gòu)

PAGEPAGE2湖南人文科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報告課程名稱：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：精沖壓機(jī)構(gòu)及送料機(jī)構(gòu)系別：機(jī)電工程系專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化班級：學(xué)生姓名:學(xué)號:起止日期:指導(dǎo)教師:教研室主任：指導(dǎo)教師評語：指導(dǎo)教師簽名：年月日成績評定項(xiàng)目權(quán)重成績1、設(shè)計(jì)過程中出勤、學(xué)習(xí)態(tài)度等方面0.22、課程設(shè)計(jì)質(zhì)量與答辯0.53、設(shè)計(jì)報告書寫及圖紙規(guī)范程度0.3總成績教研室審核意見：教研室主任簽字：年月日摘要精沖壓機(jī)構(gòu)及送料機(jī)構(gòu)主要由沖壓部分和送料部分組成。沖壓部分是由凸輪和連桿構(gòu)成，送料部分是由曲柄滑塊和皮帶輪構(gòu)成或者有曲柄搖桿構(gòu)成，再加上動力的輸入電機(jī)和齒輪機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)由四個章節(jié)組成，內(nèi)容包括課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)和和設(shè)計(jì)的任務(wù)、方案的選擇、精沖壓機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、輪系的設(shè)計(jì)。其中后三章尤為重要，它包括我們設(shè)計(jì)的主要理念，方案的選擇主要是對死點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)性的考慮，精沖壓機(jī)構(gòu)及送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要考慮的是兩者運(yùn)動的配合，兩者運(yùn)動不能出現(xiàn)干涉，而輪系的設(shè)計(jì)主要是考慮到降速的作用。章節(jié)最后是心得體會、參考文獻(xiàn)、致謝的編寫。關(guān)鍵詞：精沖壓機(jī)，送料機(jī)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，齒輪系。湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)II目錄TOC\o"1-3"\p""\h\z\u引言-1-第一章課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)與設(shè)計(jì)任務(wù)-2-1.1設(shè)計(jì)的目標(biāo)………………-2-1.1.1總功能要求…………-2-1.1.2工作原理……………-2-1.2設(shè)計(jì)的要求………………-3-1.3設(shè)計(jì)的任務(wù)………………-3-第二章方案選擇-4-2.1功能分解…………………-4-2.2方案的對比…………………-4-2.2.1方案一………………-4-2.2.2方案二………………-5-2.3方案的選擇…………………-6-第三章精沖壓機(jī)構(gòu)及送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)-7-3.1送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)……………-7-3.2沖壓機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)……………-10-3.2.1凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)……………………-10-3.2凸輪連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………-13-3.3凸輪-皮帶輪曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的組合運(yùn)動圖………………-14-第四章輪系的設(shè)計(jì)-17-4.1電機(jī)的選定…………………-17-4.2輪系設(shè)定……………………-17-心得體會-18-參考文獻(xiàn)-19-致謝-20-附錄22-引言精沖壓機(jī)是用于薄壁鋁合金制件的精壓深沖工藝，它是將薄壁鋁板一次沖壓成為深筒形。沖壓機(jī)原理是通過電動機(jī)驅(qū)動，通過齒輪系的傳動，帶動主軸傳動，從而使凸輪傳動。凸輪機(jī)構(gòu)使上下運(yùn)動，帶動拉伸模具對鋼板成型。送料機(jī)就是輸送材料的機(jī)器，是無論是輕工行業(yè)還是重工業(yè)都不可缺少的設(shè)備。傳統(tǒng)觀念，送料機(jī)是借助于機(jī)器運(yùn)動的作用力加力于材料，對材料進(jìn)行運(yùn)動運(yùn)輸?shù)臋C(jī)器。近代的送料機(jī)發(fā)生了一些變化，開始將高壓空氣、超聲波等先進(jìn)技術(shù)用于送料技術(shù)中，但人們?nèi)匀粚⑦@些設(shè)備歸納在送料料機(jī)類的設(shè)備中。自動化程度高的送料設(shè)備有：由電腦控制的動頭式送料機(jī)、激光送料機(jī)、高壓氣壓和電腦送料料機(jī)等。另外，國外的公司生產(chǎn)一種投影送料機(jī)這種設(shè)備的送臺上設(shè)有感應(yīng)器及目察裝置，用于對材料輪廓掃描，或在材料行投影以引導(dǎo)送料安排。經(jīng)過多個方案對比分析，確定比較合適的方案為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)，對其進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計(jì)。第一章課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)與設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)的目標(biāo)1.1.1總功能要求將薄鋁板送到待加工位置后，一次沖壓成深筒形，并將成品推出模腔。1.1.2工作原理精壓機(jī)的工作原理及工藝動作分解如圖1-1所示。要求從側(cè)面將坯料 送至待加工位置，上模先以較大速度接近坯料，然后以勻速下沖，進(jìn)行拉延 成形工作，以后上模繼續(xù)下行 將成品推出型腔，最后快速返回，完成一個 工作循環(huán)。圖1-11.2設(shè)計(jì)的要求⑴以轉(zhuǎn)動的電機(jī)為動力，從動件(執(zhí)行構(gòu)件)為上模，作上、下往復(fù)直移運(yùn) 動，其運(yùn)動 規(guī)律如圖3.2所示，具有快速下沉，等速工作進(jìn)給和快速返 回的特性。⑵機(jī)構(gòu)應(yīng)具有較好的傳力性能，工作段的傳動角g應(yīng)大于或等于許用傳動 角［g］＝40°。⑶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)。⑷生產(chǎn)率為每分鐘70件。⑸執(zhí)行構(gòu)件的工作段長度l＝30～100mm，對應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角φ＝(1/3～ 1/2)π；上模行程長度必須大于工作段長度的兩倍以上。⑹行程速度變化系數(shù)K≥1.5。⑺送料距離H＝60～250mm。⑻電機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min。1.3設(shè)計(jì)的任務(wù)(1)本題設(shè)計(jì)的時間為1周。(2)根據(jù)功能要求，確定工作原理和繪制系統(tǒng)功能圖。(3)按工藝動作過程擬定運(yùn)動循環(huán)圖。(4)構(gòu)思系統(tǒng)運(yùn)動方案(至少兩個以上)，進(jìn)行方案評價，選出較優(yōu)方案。(5)用解析法對傳動機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動尺寸設(shè)計(jì)，或在尺寸給定的條 件下進(jìn)行運(yùn)動與動力分析。(6)繪制系統(tǒng)機(jī)械運(yùn)動方案簡圖。(7)編寫設(shè)計(jì)說明書，附源程序和計(jì)算結(jié)果。第二章方案選擇2.1功能分解 本機(jī)器的功能是自動沖壓和自動送料。它的運(yùn)動功能可分解為兩種工藝過程.沖壓上模先以較大速度接近坯料，然后以勻速下沖，進(jìn)行拉延成形工作，以后 上模繼續(xù)下行將成品推出型腔，最后快速返回，完成一個工作循環(huán)。2).送料滑塊先慢速送料，再以一較大的速度急回，從而形成急回特性，與沖壓機(jī) 構(gòu)相配合。注：以上兩種動作同時進(jìn)行，彼此的運(yùn)動不發(fā)生干涉。表2-1為實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)功能的機(jī)構(gòu)選型表表2-1精沖壓機(jī)構(gòu)及送料機(jī)構(gòu)選型功能執(zhí)行構(gòu)件工藝動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)沖壓上模勻速凸輪機(jī)構(gòu)送料滑塊急回曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2.2方案的對比 2.2.1方案一 凸輪-皮帶輪曲柄滑塊組合機(jī)構(gòu)方案：圖2-1凸輪-皮帶輪曲柄滑塊組合機(jī)構(gòu)方案如圖2-1所示，凸輪-皮帶輪曲柄滑塊組合機(jī)構(gòu)，自由度F=1，其中通過皮帶輪帶動曲柄做整周的運(yùn)動，從而帶動滑塊往復(fù)運(yùn)動，達(dá)到送料的目的。由于曲柄（構(gòu)件1）為主動件，沒有死點(diǎn)的形成，這就不需要考慮死點(diǎn)的干擾。 2.2.2方案二 凸輪-曲柄導(dǎo)桿滑塊組合機(jī)構(gòu)方案：圖2-2凸輪-曲柄導(dǎo)桿滑塊組合機(jī)構(gòu)方案如圖2-2所示為凸輪-曲柄導(dǎo)桿滑塊組合機(jī)構(gòu)，自由度F=1。由于曲柄（構(gòu)件DE）為從動件，可能會存在死點(diǎn)，故必須采取渡過死點(diǎn)的措施，這就要求添加其他構(gòu)件使其順利去除死點(diǎn)的干擾，這樣及帶來不確定因素，又會產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失。2.3方案的選擇根據(jù)上面所給出的兩種設(shè)計(jì)方案，以及我們對方案的討論和分析，我們從經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)的角度考慮，我們選擇方案一≤凸輪-皮帶輪曲柄滑塊組合機(jī)構(gòu)≥為我們的研究方案。第三章精沖壓機(jī)構(gòu)及送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案一為皮帶輪-曲柄滑塊機(jī)構(gòu)方案，該機(jī)構(gòu)原理如圖3-1所示：圖3-1皮帶輪-曲柄滑塊機(jī)構(gòu)該方案利用皮帶輪帶動曲柄做圓周轉(zhuǎn)動，從而使滑塊E的軌跡滿足要求，滑塊E為從動件負(fù)責(zé)送料。而機(jī)構(gòu)中曲柄作為主動件的目的是為了滿足M點(diǎn)運(yùn)動的要求，此機(jī)構(gòu)為一急回機(jī)構(gòu)，慢進(jìn)快退，自由度F=1滿足要求。圖3-2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)計(jì)算圖曲柄滑塊機(jī)構(gòu)照給定的急回要求設(shè)計(jì)，利用解析法求解此類問題時，主要利用機(jī)構(gòu)在極位時的特性。又求得AB桿的極位夾角為（3-1）如圖3-2所示，取，滑塊的行程為，設(shè)曲柄，偏距為e，連桿長度為l。由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的桿長條件知：（3-2）其，故（3-3）因?yàn)镃D為最短桿，所以CD為曲柄；由余弦定理得：（3-4）解得：l=152.7mm計(jì)算偏距e: （3-5） （3-6）解得：a=26.8mme=99.1mm因?yàn)樗允剑?-3）恒成立。由機(jī)構(gòu)應(yīng)具有較好的傳力性能，工作段的傳動角g應(yīng)大于或等于許用傳動角［g］＝40°，且由圖像分析，工作段傳動角最小為E點(diǎn)：（3-7）E點(diǎn)的壓力角：（3-8）解得由（3-7）（3-8）綜合得所以傳動角也符合要求。綜上所述曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下：行程H=150mm極位夾角曲柄r=50mm連桿l=152.7mm偏距e=99.1mm推程角：回程角：圖3-2皮帶輪機(jī)構(gòu)計(jì)算圖皮帶輪半徑：r=25mm長度方向中心距:m=120mm高度方向中心距：n=72.58mm3.2沖壓機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.2.1凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（1）凸輪機(jī)構(gòu)的組成

凸輪是一個具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件。凸輪通常作等速轉(zhuǎn)動，但也有往復(fù)擺動或移動的。推桿是被凸輪直接推動的構(gòu)件。因?yàn)樵谕馆啓C(jī)構(gòu)中推桿多是從動件，故又常稱其為從動件。凸輪機(jī)構(gòu)就是由凸輪、推桿和機(jī)架三個主要構(gòu)件所組成的高副機(jī)構(gòu)。（2）凸輪的輪廓確定凸輪的輪廓主要尺寸是根據(jù)四桿機(jī)構(gòu)推頭所要達(dá)到的工作行程和推頭工作速度來確定的，初步定基圓半徑,凸輪厚,滾子半徑。1擺動滾子推桿盤形凸輪輪廓設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型如圖1所示為擺動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)．已知基圓半徑、擺桿長度，中心距和從動件的運(yùn)動規(guī)律，選取oxy坐標(biāo)系，如圖3-3所示。2求凸輪理論輪廓曲線根據(jù)精沖壓機(jī)構(gòu)的運(yùn)動要求，需要中速輕載，則確定推桿的運(yùn)動規(guī)律推程為等速和回程為正弦加速度運(yùn)動規(guī)律，則可得: 凸輪的理論輪廓曲線的坐標(biāo)公式為:，(3-9)a)推程階段= (3-10)=(3-11) (3-12)b)遠(yuǎn)休階段(3-13)c)回程階段(3-14)=(3-15) (3-16)d)近休階段(3-17)用等分作圖法作圖 把推程120°等分12份，同理在回程部分一樣分成6份角度均為10o的小扇形區(qū)域，然后畫圓分別與各等分線相交，標(biāo)記出交點(diǎn)。以下表3-1各10等分點(diǎn)的數(shù)據(jù)，圖3-3為表3-1凸輪機(jī)構(gòu)10°等分點(diǎn)數(shù)據(jù)表圖3-3凸輪形成圖3.2凸輪連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖3-4凸輪連桿機(jī)構(gòu)計(jì)算圖凸輪連桿機(jī)構(gòu)利用杠桿原理。凸輪推桿的行程：h=50mm上模的行程：s=100mm；如圖所示：JK=120mmHJ=111.15mmHI=37.05mmIJ=74.1mmOH=326.84mm3.3凸輪-皮帶輪曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的組合運(yùn)動圖圖3-5凸輪-皮帶輪曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組合運(yùn)動圖下圖兩個依次為連桿滑塊轉(zhuǎn)到凸輪最遠(yuǎn)距離位置時的圖（圖3-6）所示，

連桿滑塊轉(zhuǎn)到凸輪最近距離近休位置時的圖（圖3-7）所示。

圖3-6最遠(yuǎn)距離運(yùn)動狀態(tài)圖3-7近休止運(yùn)動狀態(tài)第四章輪系的設(shè)計(jì)4.1電機(jī)的選定 根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與凸輪的轉(zhuǎn)速比，電機(jī)輸出皮帶輪d=50mm電動機(jī)與凸輪的轉(zhuǎn)速比 圖4-1中輪系接電機(jī)輸入端，為接1500r/min電機(jī)的一端，中間通過皮 帶輪，選定電機(jī)皮帶輪的大小為d=50mm，接電機(jī)端皮帶輪大小為， 中間傳動比，在輪系輸出端，即為電機(jī)通過輪系減速的輸出到凸輪端， 此時輸出端輪，轉(zhuǎn)速為70r/min，達(dá)到凸輪的轉(zhuǎn)速，然后通過皮帶輪 等速傳動到凸輪上。4.2輪系設(shè)定 初步設(shè)定齒輪，，，，并取模數(shù)m=2, 輪系外部電機(jī)輸入端，輪系輸出端 (4-1) (4-2) (4-3) (4-4)圖4-1輪系圖心得體會經(jīng)過五天的奮戰(zhàn)，我們小組的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)總算告一段落。在這五天內(nèi)，我們小組共同努力，集思廣益，雖然時間很短，但在這段時間內(nèi)我個人學(xué)到了不少東西，也第一次把課上學(xué)的理論知識運(yùn)用到了實(shí)際應(yīng)用中。剛開始接到老師布置的課題，以及聽了老師對于這次課設(shè)的要求，覺得這次課程設(shè)計(jì)也許是一個不可能完成的任務(wù)。老師要求我們以定兩個以上設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)方案，并從中選出最佳的設(shè)計(jì)方案加以設(shè)計(jì)，開始我們組員基本沒有一點(diǎn)頭緒。所以我們就只能求助圖書館了，我們?nèi)D書館借了兩本厚厚的機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，經(jīng)過翻閱與自己理解，總算確定了我們的方案，當(dāng)方案確定以后，心里油然而生一種愉悅的感覺。這個過程讓我了解到了學(xué)會運(yùn)用知識是多么的重要。其實(shí)這次課程設(shè)計(jì)的每個步驟都能我們學(xué)到很多東西，領(lǐng)悟很多道理，能發(fā)現(xiàn)自己光是能解決課本上的死題目是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。就拿確定機(jī)構(gòu)形式后的計(jì)算來說，就需要我們對機(jī)械結(jié)構(gòu)分析方面的識的融會貫通，知道要在什么時候用什么知識點(diǎn)來解決問題。而且，有些計(jì)算光靠一個人是不夠的，需要全組成員的一起計(jì)算并且驗(yàn)證等等，是一個工作量浩大的工程。這是課程設(shè)計(jì)中的另一體會，五個人的團(tuán)結(jié)協(xié)作肯定比五個人各干各的來的效率高，而且質(zhì)量好。在團(tuán)結(jié)協(xié)作的同時，我也從其他小組成員