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1、专用精压机设计说明书同济大学机械原理课程设计说明书专用精压机设计目录设计任务书21.工作原理及工艺动作简述22.原始数据及设计要求23.注意事项和难点提示3主要工作机构工作原理的分析与说明41.冲压机构42.送料机构43.动力装置及传动机构4机械运动方案的拟定5一、冲压机构5方案一5方案二5方案三6方案四6方案五7二、送料机构7方案一 直动推杆弹簧力凸轮机构7方案二 摆动推杆沟槽凸轮-摇杆滑块机构8方案三 圆柱凸轮-齿轮齿条机构8方案四 曲柄滑块机构8方案五 槽轮机构9方案六 四杆扇形齿条机构9初步讨论选定机构的设计计算过程及各阶段的结果10冲压机构10送料机构12传动机构13最终方案的MAD
2、演示效果14机构运动分析校验计算16C+程序编辑与验证19机械工作循环图拟定的说明（协调性分析）22设计心得体会24参考资料目录25设计任务书1. 工作原理及工艺动作简述本机可用于薄壁铝合金制造（如易拉罐类）静压深冲工艺，如附图1所示。加工时，上模1先以逐渐加快的速度接近坯料3，然后以匀速进行拉延成形，随后上模继续下行将成品5推出模腔4，最后快速返回。上模退出固定不动的下模后，送料机构的推料杆2从侧面将新坯料送至代加工位置，完成一个工作循环。123456推料附图11-冲头2-推料杆3-坯料4-下模5-工件6-落料机L1 L2 L3 2. 原始数据及设计要求1） 冲压执行构件，即上模的运动规律大
3、致如附图2所示。具有快速接近工件（l1），等速（近似）下行拉延（l2）和快速返回的运动特征。2） 制成品生产率约每分钟70件。3） 上模移动总行程为280mm，其拉延行程置于总行程的中部，约100mm。4） 行程速比系数K=1.3。5） 坯料输送最大距离200mm。6） 电动机功率可选用1.5KW，1400r/min左右（如Y90L-4）。sL1 L2 L3 H00 900 1800 2700 36006001700附图23. 注意事项和难点提示1） 本机主体工作机构为冲压机构。根据题设要求，用单一的基本机构。如偏置滑块机构等是难以实现的。需将几个基本机构加以组合，以尽可能地满足冲压拉延工作段
4、的等速性能要求。2） 送料机构是辅助工作机构，它需与冲压机构协调工作，实现间歇送料运动。3） 各机构及传动系统的布局应紧凑合理，特别应注意毛坯和制成品在本机范围内的传输路线不干涉。为便于操作，工件送料传输平面标高以在100mm左右为宜。4） 所有未给定的设计参数应由设计者自行确定。5） 本机冲压机构应进行多方案对比，其设计方案评价的侧重点是机构的运动功能质量，并定性考虑机构的运动特性及加工制造的容易性等因素。主要工作机构工作原理的分析与说明1. 冲压机构该机构为整台机器的主题部分，其运动规律及稳定性能将直接影响产品质量及生产效率。作为静压机构，其对压力的要求并不十分突出，但对冲头的位移及速度有
5、严格的要求。1） 急回运动凸轮机构和连杆机构均可以完成此运动。凸轮机构的缺点是凸轮轮廓与推杆之间为点线接触，易磨损，所以凸轮机构常用在传力不大的场合，不适合作主动件。2） 急进稳压在整个冲压过程中，为提高效率，要求冲压快速接近工件，为保证产品质量，则要求在加工时（即冲头实施冲压时）冲头速度平稳。2. 送料机构该机构在生产过程中处于辅助地位，运动要求较宽松，工艺动作可以选择较简单的凸轮机构。1） 协调配合在冲头进入下模前，必须将加工料送至加工位置并将送料的推杆及时撤回。稍作停歇后，待冲压完成，回程推出下模后，再及时将下一份原料推到位，完成一次循环。2） 减速送料由于待加工原料为铝合金薄板，质量小
6、，光滑。当送料速度过大时，原料会由于惯性，在推杆回程后仍向前运动，而偏离加工位置。这就要求推杆运动能满足一个减速推进的过程，不至于原料因惯性而偏离加工位置。3. 动力装置及传动机构由参考资料【2】电动机型号额定功率（kW）满载转速（r/min）额定转矩质量（kg）Y90L-41.514002.327由于实际生产效率n2=70r/min传动比i=20 可选用传动齿轮箱或蜗轮蜗杆机构。机械运动方案的拟定一、冲压机构方案一1） 设计思路说明如附图3，此方案由两个四杆机构组成，构件1、2、3、6构成曲柄摇杆机构；构件3、4、5、6 构成滑块机构，其中连杆长度为L。2） 工作原理有急回特性，行程速比系数
7、kk=180+180-a、b、c、d杆长的确定，对摆角、最小传动角、行程速比系数等有直接的影响。附图33） 方案的优缺点评价优点：四杆机构的设计与制造费用低，基本满足运动要求，结构简单，较实用。缺点：横纵尺寸较大，造成机构总体尺寸较大，而且在要求运动形式转换方面不能准确的满足，并且其四杆和导杆滑块组合机构运动平稳性不是最好。方案二1） 设计思路说明导杆机构，传动角90，传动性能很好。而且导杆滑块的配合，使得二者之间的动压力很小，冲击很小，故可实现良好的传动性能。2） 工作原理曲柄导杆摇杆滑块组合机构来实现题目要求的冲压要求，而且导杆对机构的传动性能有利，满足机构的要求。3） 方案的优缺点评价优
8、点：导杆的传动角较大，传动性能良好，机构的冲击小，对机构的运动实现有力，而且方案实用性强。缺点：导杆机构的横向尺寸较大，由于导杆较长，使得其升角不能太大，放置不便。方案三1） 设计思路说明曲柄滑块机构，有急回运动。在对称位置用齿轮连接一个对称的曲柄。两个齿轮转向相反，滑块运动稳定。2） 工作原理通过一对对称且初始位置确定的曲柄连杆来共同实现冲压这一运动过程。3） 方案的优缺点评价优点：由于是对称的，便于对机构进行运动和机构分析，而且基本能够实现题目要求的传动特性，运动的平稳性较好。缺点：在对胚料进行冲压时，速度较大，不能够稳进冲压。而且有齿轮，生产加工，造价高。方案四1） 设计思路说明2）双曲
9、柄七杆机构，运动的输出以两反向曲柄，在保证运动轨迹的条件下，实现冲压3） 工作原理给定曲柄一定的初始角，在满足传动比为1的条件下，实现单自由度的七杆机构机构。对于执行构件的运动规律，取决于四杆机构的输出点的运动，因此，难点在于确定该点的运动。4） 方案的优缺点评价优点：首先该机构运用齿轮的传动比为1这一特性，来实现单自由度的机构。确定输出点的运动规律，可以保持运动的平稳性较好，为冲压过程的稳压服务。缺点：由于杆件较多，对于杆件之间的协调和配合，即输出点运动的轨迹很难确定，而且采用齿轮造价较高，没有杆件经济，实用。方案五该冲压机构由凸轮连杆组合机构组成，其中l1、l2和l3为三根杆，P为齿轮，Q
10、为凸轮，M为滚子，N为滑块。滑块固连在齿轮上随齿轮的转动而转动，凸轮固定不动，杆l1随滑块的转动而转动，并带动杆l2运动，最终使杆l2上下往复运动，即构成完整的冲压运动。其尺寸大小为l1=200mm，l2=350mm，l3=340mm。其特点如下：1)采用凸轮机构只要适当的设计出凸轮的轮廓曲线就可以使推杆得到预期的运动规律；2)该装置结构比较简单，且能产生较大的冲击载荷；3)机构纵向尺寸太大，与送料机构搭配时不太方便，而且其传动角较小，传力性能不是很好，制造凸轮也比较复杂。二、送料机构方案一 直动推杆弹簧力凸轮机构1） 设计思路说明通过力封闭来设计推杆凸轮机构。2） 工作原理通过弹簧的压缩和伸
11、长来实现对直动 推杆凸轮的间歇运动要求。3） 方案的优缺点评价优点：易得到预期的运动规律，响应快速，机构简单紧凑。缺点：点线接触，易磨损，凸轮制造困难。方案二 摆动推杆沟槽凸轮-摇杆滑块机构1） 设计思路说明通过摆动凸轮是摆杆按照理想曲线，理想运动规律运动。使滑块运用理想。2） 工作原理通过凸轮传动，摇杆滑块传动。使运动已知。3） 方案的优缺点评价优点：易得到预期的运动规律，响应快速，机构简单紧凑。缺点：点线接触，易磨损，凸轮制造困难。几何封闭制作困难，且摩擦更大推杆方案三 圆柱凸轮-齿轮齿条机构1） 设计思路说明通过做成凸轮的凸槽中3迫使2摆动，使得推杆移动。2） 工作原理运用凸轮的曲线轮廓
12、特性。3） 方案的优缺点评价优点：易得到预期的运动规律，响应快速，机构简单紧凑。缺点：点线接触，易磨损，圆柱凸轮制造最困难。方案四 曲柄滑块机构1） 设计思路说明如何实现回转向移动的转换。2） 工作原理通过曲柄的连续回转，使得滑块在平面内直线上往复移动。3） 方案的优缺点评价优点：满足往复移动的要求，而且机构简单，实用性强。缺点：需要对曲柄进行平衡计算，使得冲击限制在一定的范围内，另外，通过电机的减速设备到达输出端曲柄的转动。方案五 槽轮机构1） 设计思路说明毛坯做变速间歇直线运动，而槽轮机构可以实现间歇运动。2） 工作原理间歇式运动，可以调节送料机构与冲压机构间的配合。3） 方案的优缺点评价
13、优点：槽轮机构结构简单，外形尺寸小，机械效率高，并能较稳定地、间歇地进行转位。缺点：传动时存在柔性冲击，对于减少工件由于惯性偏离位置有轻微的影响。方案六 四杆扇形齿条机构其送料装置由平面四杆机构组成，其中CD杆固连在齿轮上，而AB杆与扇形齿轮构成一个构件，BC杆为连杆。通过BC杆带动扇形齿轮并传动齿条来实现送料运动，其中AB=115.5mm，BC=241mm，CD=89mm，AD=289mm，扇形齿轮的角度120半径r=95.5mm，齿条长L=200mm。其特点如下： 1、结构简单，具有急回作用，其行程数比系数k=180+180-=1.3，满足行程数比系数的要求； 2、机构的传动角较大，传动性能好； 3、机构中有齿轮存在，制造复杂，不易加工，且横向尺寸大，纵向尺寸小，尺寸不是很合理。初步讨论选定机构的设计计算过程及各阶段的结果冲压机构方案一设计内容计算及说明结果与结论作图法画出支座点位置因为k=1.3，取k=1.4H=280mm，取e=180mm。计算极位夹角AC1C2=由正弦定理得由余弦定理整理得有以上三个式子得两杆杆长分别为：k=180+180-AC1=a+bAC2=b-aC1C2=HAC1sin=esinsin=b-aH(1+cos)a2+(1-cos)b2=g2/2a=H24+eH2(1tan-1sin)b=H24+eH2(1tan+1sin)e=180mm
