小型卧式模锻机设计

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1、课程设计任务书设计题目小型卧式模锻机主传动机构设计完成时间2013.6学生姓名专业班级指导教师总体设计要求和技术要点1、工作原理及工艺动作过程如下图示，为锻造长杆类锻件,今需设计一台卧式模锻机,将杆料水平置放后用活动凹模3及固定凹模2将其夹紧后再用水平置放的冲头1进行顶锻工作。拟用电动机通过传动装置带动夹料机构首先使活动凹模3向下移动，与固定凹模2合拢，以夹紧棒料。然后主滑块1带动冲头进行顶锻，锻件成形后，待冲头返回离开凹模后（返回距离约占冲头全行程的1/8-1/3），由夹料机构带着凹模3向上移动，松开杆料回到初始位置。在顶锻过程中要求两半凹模始终处于夹紧状态，不能自动松开。要求设计该小型卧式

2、模锻机执行机构和传动系统，以满足上述顶锻工艺要求 。 2、原始数据及设计要求1) 电动机同步转速： 数据组1：nm=750r/min 数据组2：nm=1000r/min 数据组3：nm=1500r/min2) 冲头顶锻频率：每分钟50-70次数据组号12345顶锻频率50次/min55次/min60次/min65次/min70次/min3) 主滑块1的全行程H=200mm；4) 顶锻工艺开始后冲头的工作行程H1=(1/2-2/3)H；5) 夹紧滑块3的总行程h=60-80mm；6) 作用在主滑块上的顶锻力：约400KN；10) 作用在夹紧滑块3上的夹紧力F2=F1/3；11) 要求该模锻机的机

3、械效率高（冲头往复运动具有急回特性）。工作内容及时间进度安排工作内容：1根据工艺动作顺序和协调要求拟订运动循环图。2进行凸凹模间歇直线运动、冲头往复直线运动的选型。3进行机械运动方案的评价和选择。4根据选定的电机和执行机构的运动参数拟订机械传动方案。5画出机械运动方案示意图（A3）。6对机械系统和执行机构进行尺寸设计。7画出机构运动简图（图纸幅面大小视制图比例可以为A1A3）。8对间歇机构或往复运动机构进行运动分析9编写设计说明书。（用A4纸张，学校统一规定的标准格式，不少于3000字）时间进度安排：1.设计准备(查资料、借阅参考书) 0.5天 2.方案设计（制定5个运动方案，选定最优方案）1

4、.5天3.机械功能分解及运动循环图确定 1天 4.对选定方案中的机构进行分析与设计 3天 5.绘制机构运动简图 1.5天6.编写课程设计说明书 1.5天7.材料上交，评阅反馈 1天 共计2周时间课程设计成果 机械方案结构简图一张(A3图纸) 机构运动简图一张 速度加速度分析图或者保留作图痕迹的连杆机构作图法设计图一张(A3或A4图纸) 设计说明书一份。要求计算机排版打印，插图可以先留空白，待打印后手工绘制，排版格式规范见湖南涉外经济学院课程设计管理办法 课程设计参考资料（教材，指导书等）摘 要 本课程设计主要研究的是小型卧式模锻机主传动机构构设计，此设计主要针对在日常的生活中时常会遇到一些加工

5、较困难的细长杆件，需要将杆件的端部或者中间部分进行局部的锻粗的工艺过程，这样的工件由于其细长比大，在轴的施力锻粗时会失去平衡，不能在一般的锻造机其设备上进行锻造加工。同时由于工件锻造部分的增大量不同，所以有时候需要进行多次的加工。若想通过一个步骤来完成，其可能导致工件破坏所以需要设计一种小型卧式机构来进行加工设计，以到预期的效果和目的。关键字：机械原理；课程设计；小型卧式模锻机目 录一、概要 1二、设计要求 1三、运动方案拟定21方案一22方案二33方案三5四、执行机构的设计5五、运动循环图7六、机械总体结构8七、结论与心得9八、参考文献10一、概要 模锻，即在外力的作用下使金属坯料在模具内产

6、生塑性变形并充满模膛（模具型腔）以获得所需形状和尺寸的锻件的锻造方法。大多数金属是在热态下模锻的，所以模锻也称为热模锻。与自由锻相比，模锻能够锻出形状更为复杂、尺寸比较准确的锻件，生产效率比较高，可以大量生产形状和尺寸都基本相同的锻件，便于随后的切削加工过程采用自动机床和自动生产线。模锻后的锻件内部形成带有方向性的纤维组织，即流线。选定合理的模锻工艺和模具，使流线的分布与零件的外形一致，可以显著提高锻件的机械性能。本次主要进行一次小型模锻机主传动机构设计，用来进行一些长杆机构的相关设计，用以更好地较精确的加工材料，用以获得良好的加工工艺，和避免相关材料的损耗。二、设计要求 本组设计采用的电动机

7、转速为1000r/min ,且在主滑块1的全行程H=200mm；顶锻工艺开始后冲头的工作行程H1=(1/2-2/3)H；夹紧滑块3的总行程h=60-80mm；作用在主滑块上的顶锻力：约400KN； 作用在夹紧滑块3上的夹紧力F2=F1/3； 要求该模锻机的机械效率高（冲头往复运动具有急回特性）的条件下，使其冲头的顶锻频率达到50次/min。 本题关键部位包括执行部分冲头和夹紧部分在符合题中所给要求的情况下能够很好的配合工作，另外，关于机构中各部件的参数设计也是十分重要的，在选择传动部件时，要注意各部件的协调一致，并且必须满足各自的技术要求。三、运动方案拟定 根据题目中的要求，结合所学知识，分析

8、设计题目可知，整个顶锻过程可以主要分为两个主要运动： 1、执行机构卧式模锻冲头的水平方向运动，该运动为最主要的运动，模锻件的成型来源于此，故该运动必须满足要求，足够完成冲压过程。 2、夹紧装置的竖直方向运动，该运动为辅助运动，目的在于保证工件在突然受力的情况下在工作台上不产生运动，保证冲压的精度。加工过程中棒料主要受到冲头水平方向的压力和夹紧装置竖直方向的夹紧力两个力的作用。 3、设计这两个运动占本设计题目的很大一部分时间。 所以，从以上分析来进行系统的各部分机构选型。 4、在带传动之后的过程中，为了保证各机构传动的稳定和准确可靠，选用齿轮进行传动另外此机构有传递功率大，效率高，寿命长，结构紧

9、凑等优点。齿轮6传动的特点是：齿轮传动平稳、传动比精确、工作可靠、效率高、寿命长、使用的 功率、速度和尺寸范围大。例如传递功率可以从很小至几十万千瓦；速度最高可达300m/s；齿轮直径可以从几毫米至二十多米。但是制造齿轮需要有专门的设备，啮合传动会产生噪声。此处使用齿轮传动，相比较其优点，缺点可以忽略，所以权衡之下使用齿轮传动。5、 执行机构要完成最重要的一道工序冲压，所以它既要承受很大的冲压反力，也要保证系统有平稳的运动过程，它的选择是整个系统中最关键的一部分，故选用模锻中最常用也是最稳定的曲柄滑块机构。为达到减小整个机器外形尺寸的目的以及其急回特性，所以进一步选用偏置曲柄滑块机构。6、 对

10、其设计最初设定了三种方案，方案图如下：方案一： 7、 根据设计要求，该运动要实现间歇运动以及急回特性。所以选用不完全齿轮进行间歇运动从而达到预期的效果以实现其运动，当机器冲压时其凹模进行上下工作运动，冲头进行前后冲压运动的配合。同时要求有一个机会的特性所以对如图所示的曲轴位置进行设计使其存在着偏心距，使极位夹角不为零，从而实现急回，减少其回程时间以提高工作的效率。所以方案一符合要求。方案二： 方案二中，同样的取用方案一中不完全齿轮进行传动从而来实现间歇运动。预期打算使用杆状机构来实现对冲头实现加力以及急回特性的设计。（如图所示）但是通过计算可得： 对其自由度进行计算可以知道： 由此可以知道其自

11、由度是不够的所以这种机构的设计方案存在这不可行的地方，所以不进行方案二的采用。 方案三： 方案三同样采取方案一二的不完全齿轮进行设计，从而进行间歇运动达到预期的要求。在方案二的基础上加上一段连杆，对冲头的冲压区域采用六杆构件进行急回设计以及加力的作用，可以达到预期的目的和效果。与方案一进行比较，方案三存在着材料以及空间方面的一些缺陷，并且在计算方面存在着一定的难度，所以不宜采用方案三。四、 执行机构的设计单位：mm1.皮带轮尺寸设计：大轮直径：80，小轮直径：202. 齿轮尺寸设计：大齿轮分度圆直径：100，小齿轮分度圆直径：203. 冲头部分尺寸设计：曲柄长度：50，连杆长度：105，偏心距

12、：40 4. 夹紧部分尺寸设计：夹紧头尺寸：40*40，曲柄长度：74.35 5.不完全齿轮部分的设计： 不完全齿轮尺寸：80，完全齿轮：20，不完全齿轮齿数：18（占齿轮的四分之一部分）， 完全齿轮齿数：18五、 运动循环图 总体的运动循环图如图所示： 如图在其运动的过程中用去四分之一的时间用来使凹模上下运动，另外四分之三的时间则用来进行冲头的部分进给，加工以及退回运动，从而实现其加工工作。六、机械总体结构 机械的总的设计机构图以及最终的方案图为下图：七、结论与心得 在本此课程设计中我学会了很多的东西，也体会了很多，同时对CAD的绘图方法有了一定的掌握和认识。 机械原理是一门十分重要的课程，

13、它让我懂得了搞设计不光是要站在制造的基础上，还要有创新，但一定要学会继承。现在，全社会都在强调创新，但我们不能一强调创新，就瞧不起原有的东西。通常原有的东西能够存在于这么久的时间，都有着其很完善的一部分有着其独有的优点和实用性，否则不可能有如此大的存活期。正像哲学中所讲，新事物都是在肯定中否定，否定中有肯定中产生的。 同时我也知道了，要进行好一门课程设计需要我们一起去讨论和虚心的请教这样才能从中找出自己的缺点和错误，从而更好的去解决存在的这种错误，防止以后再犯。并且我们应该多去找一些资料来解读 以便更好地了解课题要求。许多东西我们应该认真的深入了解，这样才能更加明确在生活中此类机械产品的需求，从而确定好方法思路。 总的来本次课程设计让我学会了许多的东西同时也掌握了很多的知识和技巧，为以后的设计打下了一些基础。 八、 参考文献1师忠秀主编. 机械原理课程设计（第二版）北京机械工业出版社，2008. 2孙恒，陈作模主编. 机械原理(第七版).北京:高等教育出版社,2006.