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1、专用精压机机组设计 毕业论文 姓 名: 系 （部）： 机械工程系 班 级:09机械制造与自动化（1）班 学 号: 指 导 老 师: I目录目录I第一章 绪论11.1专用精压机总体介绍11.2上料机器人21.3精压机2第二章 专用精压机机构的结构分析72.1专用精压机主体单元机构示意图的绘制72.2专用精压机主体单元机构自由度分析计算8第三章 机械动力与传动系统设计103.1设计数据及设计内容103.2电动机类型选择103.3电动机额定功率的选择103.4电动机额定转速的选择113.5传送装置的总传动比及分配11第四章 带传动和链传动134.1 引言134.2 带传动设计与分析134.3 链传动
2、设计与分析20第五章 精压机齿轮传动系统设计255.1引言255.1精压机圆柱齿轮减速器中的齿轮传动设计255.2 开式齿轮设计285.3精压机圆锥齿轮传动设计315.4 链板输送机中的蜗杆传动设计33第六章 机械联接366.1 引言366.2大带轮与减速器高速轴的键联接设计与计算366.3连杆盖与连杆体之间的螺纹联接37第七章 轴系零部件设计与分析387.1精压机主机所用的减速器高速轴轴系零部件的设计与分析387.2高速轴上的滚动轴承校核计算447.3曲轴连杆处滑动轴承校核计算45第八章 冲压机构的分析与设计468.1原始数据和设计要求468.2设计内容468.3设计方法与步骤46第九章 送
3、料凸轮机构的分析与设计479.1 设计要求479.2设计过程47设计总结49致谢50参考文献51第一章 绪论1.1专用精压机总体介绍本论文介绍的专用精压机机组用于薄壁铝合金制件的静压深冲生产，它的功能是将薄壁铝板冲压成为深筒形。薄壁铝板是坯料，深筒形铝筒是成品。薄壁铝板捆扎成一定高度，由其他车间运至静压机机组一侧，等待冲压。精压机机组由三个机械单元组成：其一为上料机器人；其二为精压机，是机组的主单元；其三为链式运输机。三个单元的布置如图1.1所示：上料机器人铝板原料精压机主体链式输送机图1.1 精压机总体布置图1专用精压机机组的设计要求与原始数据（1） 冲压执行构件具有快速接近工件、等速下行拉
4、延和快速返回的运动特性。（2） 精压成形制品生产率约每分钟50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（冲头回收行程平均速度与冲头下冲平均速度之比）K1.3。（5） 冲头压力为60KN。（6） 送料机构的送料推板的推力为30N，推送距离为150mm，推送时间为0.5s；顶料机构的顶杆推力为10N，顶送距离为80mm，顶料时间为0.3s。以上推力已考虑了自重。（7） 机器运转不均匀系数为0.05。（8） 板链式输送机运行速度为0.32m/s，输送物品最大质量为20kg/m2。2精压机机组的工艺动作（1） 先由上料机器人将捆扎好的薄铝板坯料
5、放到精压机主单元工作平台的料槽中。（2） 由精压机的送料机构将料槽中的薄铝板坯料推送到精压机的下模待冲压位置。（3） 精压机的送料机构回缩以后，其冲压机构的上模（冲头）开始冲压薄铝板，使之成形。（4） 冲压成形后，由精压机的顶料机构将成品顶出模腔。（5） 精压机的送料机构又开始推送薄铝板坯料，同时将已冲压好的成品推送到精压机的工作平台的斜槽，再由斜槽滑向链式运输机。（6） 由链式输送机再将成品运至指定地点。3精压机主单元运动传递路线 精压机主单元的运动传递路线如图1.2所示。冲压机构（连杆机构）开式圆柱齿轮传动单级圆柱齿轮减速器带传动电动机顶料机构（圆柱凸轮机构）送料机构（凸轮机构）锥齿轮机构
6、链传动图1.2 精压机主单元的运动传递路线1.2上料机器人上料机器人及其组成如图1.3所示。上料机器人由机座、大转臂机构、小转臂机构、螺旋提升机构、抓去机构组成。 图1.3 上料机器人1.3精压机精压机是专用精压机机组的主体单元。精压机及其组成如图1.4、图1.5和图1.6所示，精压机由传动系统、冲压机构送料机构、顶料机构、机架组成。 图1.4 精压主体 图1.5 精压机的构成传动系统冲压机构送料机构顶料机构机架 图1.6精压机的组成（1）传动系统传动系统及其组成如图1.7和1.8所示。它由电动机及V带传动、一级斜齿圆柱齿轮传动、一级开式直齿圆柱齿轮传动（大齿轮兼作飞轮，图中未画出）及一级开式
7、直齿圆锥齿轮传动四部分组成。电动机带动V带传动机构，V带传动通过一级斜齿圆柱齿轮传动将动力分别传给一对开式直齿圆柱齿轮和一对开式直齿圆锥齿轮传动。开式直齿圆柱齿轮传动将动力传给冲压机构，开式直齿圆锥齿轮传动将动力传给一根立轴，立轴上装有凸轮与小链轮，分别为送料机构和顶料机构提供动力。 1.电动机及V带传动 2.锥齿轮传动 3.斜齿圆柱齿轮传动4.直齿轮圆柱齿轮传动 图1.7 传动系统 图1.8 传动系统的组成（2）冲压机构 冲压机构及其组成如图1.9所示。冲压机构是一个曲柄滑块机构，曲轴6是曲柄，连杆由连杆盖4、连杆体12及连接它们的双头螺柱及螺母11构成，连杆通过下端的是球形头与滑块13相连
8、，滑块的下端装有上模14；曲柄滑块机构的动力由齿轮8传入。螺钉2的作用是将轴承1固定在机架上；轴瓦3的作用是支承曲轴6；轴端挡圈9的作用是齿轮8进行轴向固定；油嘴5的作用是加润滑油润滑轴承。 1.滑动轴承座；2.螺钉；3.轴瓦；4.连杆盖；5.油嘴；6.曲轴；7.键；8.齿轮（兼作飞轮）；9.轴端档图；10.螺钉；11.双头螺柱及螺母；12.连杆体；13.滑块；14.上模图1.9 冲压机构的组成（3）送料机构 送料机构如图1.10所示。送料机构是一个凸轮机构（凸轮5、直动滚子推杆2）。立轴6带动凸轮5转动，凸轮5 推动推杆2，推杆2推动横梁组件1，横梁组件1上装有推料板7及导向杆9。导向杆9的
9、作用是防止推料板7产生偏移。两个弹簧4的作用是让直动滚子推杆2与凸轮5保持接触，使推料板7能连续往复运动，完成推送坯料的动作。两个华东支承3固定在机架上，分别支承着直动滚子推杆2和导向杆9。1.横梁组件；2.推杆；3.滑动支承；4.弹簧；5.凸轮；6.立轴；7.推料板；8滑动架；9.导向杆图1.10 送料机构（4）顶料机构 顶料机构如图1.11所示。 顶料机构由一个链传动机构与圆柱凸轮机构组合而成。 小链轮5装在立轴1上，小链轮5通过链条6带动大链轮4，大链轮与一圆柱凸轮组合为一体，由此带动圆柱凸轮转动，圆柱凸轮推动直动滚子推杆2，使其进行上、下往复运动，完成顶料的动作。滑动支承3固定在机架上
10、，它的作用是支承直动滚子推杆21.立轴；2.推杆；3.滑动支承；4.大链轮图柱凸轮组合；5.小链轮；6.料条图1.11 顶料机构1 链式输送机链式输送机及其组成如图1.12所示。图1.12 链式输送机第二章 专用精压机机构的结构分析专用精压机的各机构中应用了许多运动副，如下图所示。图2.1 专用精压机主机中的低副 图2.2 专业精压机主机中的高副2.1专用精压机主体单元机构示意图的绘制专用精压机主体单元由冲压机构，送料机构、顶料机构、传动系统组成。传送系统由电动机、V带传动、单极圆柱齿轮减速机、一级开式齿轮传动（兼作飞轮）组成；冲压机构由曲柄滑块机构组成；送料机构为一凸轮机构；顶料机构由链传动
11、与凸轮机构组成。为了表达各个机构之间的运动的传递情况和构造特征，可绘制其机构示意图。专用精压机主体单元是一个复杂的机械系统，各机构又呈空间配置，难以选出对各个机构都合适的视图平面，但应能使主要机构表达充分、清楚。专用精压机主体单元机构示意图如图2.3所示。1-电动机；2-V带传动；3-减速器；4-齿轮传动（大齿轮兼作飞轮）；5-曲轴；6-连杆；7-上模冲头；8-顶料杆；9顶料凸轮；10-传动链；11-推料板；12-凸轮直动推杆13-盘形凸轮；14立轴；15-圆锥齿轮传动图2.3精压机主体单元机构示意图2.2专用精压机主体单元机构自由度分析计算为了简单地说明问题，下面仅取传动机构和冲压机构这部分
12、进行自由度计算，如图2.4所示。有三处属于转动副重复，A、B、C转动副重复，只计算一个；F、G转动副重复，只计算一个；I、K转动副重复，只计算一个。无局部自由度，无复合铰链。至此，该机构共有6个运动机构，7个低副（在A、F、I、J、L、N处均为转动副，M处为移动副），3个高副，故根据机构自由度计算公式可以求得机构的自由度为F=3n-2p1-ph=36-27-3=1该机构有一个原动件，原动件的数目等于自由度，故该机构有确定运动。图2.4传动机构和冲压机构第三章 机械动力与传动系统设计3.1设计数据及设计内容设计数据包括：精压成形制品生产率约50件/min 。上模冲头移动总行程为280 mm，其拉
13、延行程置于总行程的中下部，值s为100 mm 。冲头压力F=60 kN 。设计内容包括：选择电动机类型、功率、转速，计算传送装置的运动参数和动力参数等。3.2电动机类型选择本案例属小型压力机，对动力无特殊要求。按工作要求和工作条件，并考虑经济性和可维护性，选用一般用途的Y 系列三相异步电动机（IP44）。3.3电动机额定功率的选择精压机连续工作，所选电动机的额定功率稍大于所需电动机的输出功率即可。（1）工作机所需要功率 Pw 的计算按工作循环的总能量与工作循环的时间计算总能量来选择电动机，由题意知生产率约50件/min，则每秒生产：50/60=0.83 件 。整个冲压工作循环时间为t=（1/0.83）s =1.2 s 。可以认为，工作循环的总能量主要集中在冲压装置，冲压过程的能量又主要集中在拉延行程，所以工作循环的平均能量：A=Fs=60 000100 0.001 J =6000 J因此 =Fv/1000=FS/（1000t）=6000/（10001.2）kW = 5 kW（2）电动机额定功率的选择从电动机至滑块，主传送系统示意图如图3.1所示。图3.1主传动系统示意图其效率按串联计算，可得 分别为传送过程中带传动、滚动轴承、闭式齿轮、开式齿轮、曲轴与机架，曲轴与连杆、连杆与滑块的滑动轴承的传送效率。可得考虑推、送料机构需要加上10%
