薄壁零件冲床设计5

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1、机机 械械 原原 理理课课 程程 设设 计计院系院系: : 机电工程学院机电工程学院班级：机自本三班级：机自本三姓名：张永辉姓名：张永辉学号：学号：1005020302710050203027一、设计的任务一、设计的任务1.1.设计题目设计题目设计冲制薄壁零件（如图 1-1 所示）的冲压机构及与相配合的送料机构。上模先以比较快的速度接近坯料，然后以接近匀速进行拉延成型工作。然后上模继续下行，将成品推出型腔，最后快速返回。上模退出下模以后，送料机构从侧面将坯料送至待加工位置（下模上面） ，完成一个工作循环。设计能使上模按照上述要求加工零件的冲压机构和从侧面送料的送料机构。图 1-12 2原始数据

2、原始数据1.1.采用一台 1450r/min 的三相异步电动机驱动，下模固定，从动件（执行构件）为上模，作上下往复直移运动，其大致运动规律如图 1-2 所示，具有快速下沉、匀速工作进给和快速返回的特性。图 1-22.机构应具有较好的传动性能，特别是工作段的压力角 应尽可能小；传动角 大于或等于许用传动角=403.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） 。生产率约每分钟 70 件。4.执行构件（上模）的工作长度 l=40110mm,对应曲柄转角=（1/31/2）；上模行程长度必须大于工作段长度的两倍以上，行程速度变化系数 K1.5 。送料距离 H=60-250mm。5.速

3、度不均匀系数，波动 3%-5%9.对机构进行动力分析，所需参数值建议如下选取（1）设连杆机构中各构件均为等截面匀质杆，其质心在杆长中点，而曲柄的质心与回转轴线重合。（2）设各构件的质量按每米 40kg 计算。绕质心的转动惯量按每米 2kg.m计算。（3）转动滑块的质量和转动惯量不计；移动滑块的质量 36kg。 （4）载荷 5000N；按平均功率选电动机。 （5）曲柄转速为 70 r/mim.在由电动机轴至曲柄轴之间的传动装置中（如图 1-3）,可取带的传动比 I=1.9（6）传动装置的等效转动惯量为 30kg.m（7）机器运转不均匀系数 不介于 0.030.05。 3.设计要求设计要求1.绘制

4、工件循环图2.确定各构件的相对长度3.拟定具体方案4.说明：仅作运动分析不作动力分析1.工件循环图2 2、所选方案所选方案根据要求，所选方案如图根据要求，所选方案如图 2-12-1图 2-11.1.方案分析方案分析 齿轮齿轮- -连杆冲压机构连杆冲压机构如图 2-1 所示，冲压机构是在导杆机构的基础上，串联一个摇杆滑块机构组合而成的。导杆机构按给定的行程速度变化系数设计，它和摇杆滑块机构组合可达到工作段近于匀速的要求。适当选择导路位置，可使工作段压力角 较小。在 ABC 摆动导杆机构的摆杆 BC 反向延长线的 D 点上加二级杆组连杆和滑块，组成六杆机构。主动曲柄 AB 匀速转动，滑块在垂直AC

5、 的导路上往复移动，具有较大的急回特性。（2 2）凸轮）凸轮- -连杆送料机构连杆送料机构凸轮机构结构简单，紧凑，设计方便，但由于主从动件之间为点接触，易磨损，适用于运动规律复杂，传力不大的场合。所以送料机构选择凸轮机构。送料机构的凸轮轴通过齿轮机构与曲柄轴相连。按机构运动循环图确定凸轮工作角和从动件运动规律，则机构可在预定时间将工作送至待加工位置。2.2.分析结论分析结论连杆机构最适合用于冲压机构，连杆机构的良好的急回特性基本上满足了冲压机构的运动特性，可以传递较大的力，但一些运动无法满足，即要求在匀速冲压完工件后快速将工件推出这一运动过程不易满足，但冲压工作段的匀速可以达到，连杆机构不适合

6、于高速传动的机构，而且应满足杆件的最小传动角的条件。总体来说连杆机构满足了冲压机构的基本运动特性。凸轮送料机构的凸轮轴通过齿轮机构与曲柄轴相连,若按机构运动循环图确定凸轮转角及其从动件的运动规律,则机构可在预定时间将工件送至待加工位置.三三. .机构的设计机构的设计1.1.几何尺寸的确定几何尺寸的确定 （1）导杆摇杆滑块机构的设计 （如图 3-1）1）.已知机构的行程速比系数 k =1.5, 可得极位夹角 =180(k-1)/(k+1)=362）.设 AB=100mm,以 A 为圆心，AB 长为半径作圆，根据极位夹角 和 A、C 共线，即可以确定 C 的位置，作出两个极限位置 B 和B。3）.

7、设 BD=BD=500mm，DE=DE=150mm， ，因为压力角50，取 =30，可得 EE=159.8mm4）.BB（逆时针）为下压工作段，将 YY的 180 度角按 10 度等分，可得 1-17 小份， ，以 C 为圆心，CD 长为半径，作圆弧交 BD 和BD于 D、D，连接 1 点和 C 点交圆弧于 1点,以 1点为圆心， ，DE 长为半径作圆弧，交 EE于 1，用同样的方法，可以在 EE上找到 2 ，317。5）.EE上 17 小段的尺寸如图所示，可知从 8到 14的过程可以看作等速的过程，且 =60，其他部分也基本符合给定的要求。6）.用上述方法设计的机构的尺寸如下：AB=64mm

8、,BD=365mm,DE=116mm. （2）凸轮机构的设计 （如图 3-2 所示）图 3-21).确定凸轮机构的 S 图。根据冲压机构的 S 图，确定推程运动角和回程运动角。设凸轮的推程运动角和回程运动角都为 60验证如图 3-1 验证。H1 和H2 都在工作段之外。2）按许用压力角确定凸轮的中心位置和基圆半径。因为 tan=|ds/d- e|/(r2-e2)1/2,s=60mm，设 max=30所以，ds/d=0.057，设 e=20mm，可以得出基圆半径 r 等于 70mm。3）.根据凸轮的 s- 图，作凸轮的轮廓曲线。1.以 r 为半径作基圆，以 e 为半径作偏距圆，点 k 为切点，道

9、路与基圆的交点便是初始点 C1 点，利用反转原理，整个装置以- 转动。2.将凸轮的位移线图 s- 的推程运动角和回程运动角作六等分。3.自 OC0 开始沿- 的方向回程运动角 60 度，近休止角 240 度，推程运动角 60 度，在偏距圆上取回程运动角 60 度和推程运动角 60度，将其六等分交偏距圆于一系列的点，然后做个点的切线，交基圆于 C1C2C6、B1B2B6.4.沿以上各点取偏移量，C1 取 60mm，C2 取 60mm，C3=48mmC6取 0，B1 取 60 mm，B2 取 60 mm,B3=48mmB6 取 0。5.将 C1C2C6、B1B2B6 连成光滑的曲线，即可得到凸轮的

10、轮廓曲线。这里小滚子 半径为 10mm。4）推杆运动规律设推杆在推程部分和回程部分都是平均运动，则有推程部分s=60/o 回程部分 s=60*(1-/o) 可以得到推杆运动规律图s图 3-3（3）电动机的设计因为机构要承受较大的载荷，所以根据我的设计需要，电动机选用额定功率为 4.0kw 的 Y112M-4（4）轮系的设计（如图 3-4）因为电机轴至曲柄轴之间的传动装置传动带的传动比 i=1：9，i=n1/n2=1：9 n1=1440 r/min n2=758r/min而又要保证冲压机构的工作效率是 70 件/分钟，i=n1/n3=1设齿轮机构的中心距 a=180mm,查机械设计手册标准齿轮的

11、参数，取模数 m=4mm,采用标准直齿圆柱齿轮传动，Z1=Z3=20，Z2=Z2=25，a=m*(Z1+Z2+Z3)/2+m*Z2/2=180mm 图 3-42.2.机构运动简图的绘制机构运动简图的绘制ECDGFOABH3.3.机构的设计数据机构的设计数据(1). 导杆摇杆滑块机构的尺寸数据曲柄 AB=64mm 摇杆 BD=365mmDE=116mm (2). 导杆摇杆滑块机构的设计数据要求执行构件总行程 L=160mm执行构件工作段的行程 l=45mm行程速比系数 k=1.5摇杆 BD 摆角 =36 （036）工作段压力角 max=30 （30）(3).凸轮的尺寸数据max=30 基圆半径

12、r=70mm凸轮行程 s=60mm 凸轮偏心距 e=20mm（4）齿轮的数据a=180 齿齿 轮轮模模 数数齿齿 数数1 1 4 4 20202 2 4 42525224 425253 34 42020四四. . 从动件的运动规律从动件的运动规律根据 VB 程序，得到转角 与从动件位移、速度、角速度的关系S（mm）V(m/s)A(m/s2) 15142.3-0.110-0.005 30136.5-0.166-0.063 35120.5-0.274-0.077 50106.3-0.351-0.071 6595.1-0.409-0.138 8084.2-0.437-0.043 9574.6-0.4

13、51-0.028 10565.1-0.479-0.012 12054.8-0.4980.003 13543.9-0.4900.018 15034.2-0.4720.033 16527.1-0.4360.049 18018.2-0.3880.063 1959.2-0.3230.074 2102.5-0.2350.075 2257.5-0.1120.098 24016.50.2050.112 25524.60.5220.244 27035.40.7110.509 28552.61.2010.556 30070.51.3620.257 31595.31.045-0.135 330112.80.584

14、-0.338 345130.50.228-0.652 360150.0-0.007-0.495(1)位移 s 图由图 3-1，从 B没取 10转一周，截取各段的位移得到下图：(2).速度 图（3）加速度 图袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇

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