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1、毕 业 设 计 说 明 书课题名称压床传动系统及执行机构设计系/专 业 机械工程学院/机械制造与自动化班 级学 号学生姓名指导教师： 2012 年 5 月 22 日压床传动系统及执行机构设计摘要压床在现代制造业中有着重要的低位，应用也很广泛。压床主要包括传动系统，执行机构，机床本体等部分。我国在压床领域也有了比较长足的发展。本设计主要是设计满足使用要求的压床传动系统和执行机构。并且对执行机构进行三维建模和装配，实现运动仿真，从而分析滑块的运动情况并检验设计的合理可行性。设计的主要内容包括总体方案设计，传动系统设计，机构设计，机构实体模型设计，cad辅助设计绘制图纸。关键词：压床、传动系统、执行
2、机构、三维建模、机构仿真AbstractPressure in the modern manufacturing bed has an important low, is also widely used. Pressure bed mainly includes the transmission system, actuators, machine tool and some parts of ontology. Our country in the pressure field have a bed and considerable development.This design is m
3、ainly design meet the requirements of the use of pressure bed and actuator transmission system. And for implementation of the institutions for the 3 d modeling and assembly, and realize the motion simulation, so as to analyze the slider motion and test the rational design of the feasibility.The desi
4、gn of the main content includes the overall design, transmission system design, mechanism design, entity model design, cad auxiliary design rendering drawings.Key words: the pressure bed, transmission system, actuators, 3 d modeling, institutions simulation.目录绪论4第一章 设计要求以及数据81.1 设计要求81.2设计条件8第二章 执行机
5、构方案设计92.1 执行机构方案提出92.2三种方案比较10第三章 机构尺寸计算11第四章 机构运动分析134.1 三维建模与装配134.2 机构运动分析154.2.1 滑块位移时间曲线154.2.2 滑块速度分析164.2.3 曲柄摇杆速度分析174.2.4 滑块加速度分析19第五章 执行机构静力分析215.1 压床静力分析21第六章 传动系统设计简述256.1 电机的选择256.1.1 计算电动机功率256.1.2 确定电机转速256.2 计算分配传动比266.3 各传动轴参数计算266.4 传动零件的设计计算276.4.1 联轴器选择276.4.2 各级齿轮设计276.4.3 轴的设计2
6、86.4.4 轴承的选择以及校核296.4.5 键的强度校核306.5 减速器箱体的设计30第七章 总结31致谢32参考资料33绪论一、 本毕业设计的意义以及目的机械设计制造行业是江苏省重要的支柱产业，现代机械设计制造正改变着传统机械行业面貌，向以计算机数字控制为基础的先进设计制造技术方向发展。机械制造与自动化专业的学生在掌握机械产品的设计与制造方面的基本知识和基本技能的同时，又具有计算机辅助设计与制造技术的技能水平和较强实践应用能力。小型机械设备应用广泛，其设计难度适中，适合高职学生的设计能力。因此此设计的主要意义和目的就是通过设计锻炼学生的对理论知识的实际应用能力，做到学做合一，使学生对理
7、论的理解更近一步，为学生将来走向社会打下坚实的基础。二、本设计的主要问题本设计主要的设计任务就是对压床的执行机构和传动系统进行计算和设计。关键问题就在于如何选择合理的执行机构和传动方案。要充分考虑各个方案的优缺点择优而定。同时在设计过程中会使用到各种计算的公式就算了比较繁多，能否正确的运用理论知识对机构进行合理的受力分析和几何参数对设计学生是一个巨大的考研和锻炼。同时还要运用相关的设计软件进行辅助设计，简化设计过程，并对执机构进行三维建模和运动仿真，因此对学生的软件应用能力有较高的要求。设计成功与否就要看最终的设计是否满足使用要求并且具有一定的经济性。因此在设计过程中要认真考虑一下问题：（1）
8、 保证其自由度F=1，以实现滑块的上下移动。（2） 保证滑块在进行移动的时候能保持连贯性。（3） 在设计机构的时候，要考虑其维修的难易程度，不能比市面上的压床复杂，在设计其局部零件的时候，要采用通用的零件结构，以免在以后发生故障时能方便维修。（4） 机构的材料在保证牢固的前提下要考虑其经济成本，不能只考虑材料的坚固程度，要让机构有推广的空间和市场。三、冲压机床简介冲压是利用压力机和冲模对材料施加压力，使其分离或产生塑性变形，以获得一定形状和尺寸大小制品的一种少无切削加工工艺。这种加工方法通常在常温下进行，主要用于金属板料成型加工，故又称为冷冲压。 冲床是制造工业广泛采用的冲压设备，是生产薄壁零
9、件或一些冲压零件的主体设备。1.冲压机床的组成冲压机构由机床本体、传动系统、动力源、控制系统等组成。其中传动系统又由伺服电机,减速机,齿轮传动,曲轴传动,连杆2-4。伺服电机是在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补助马达间接变速装置,其作用是可使控制速度,位置精度非常准确。将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构5-10。齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。按齿轮轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传动。具有结构紧凑、效率高、
10、寿命长等特点。曲轴是引擎的主要旋转机件，装上连杆后，可承接连杆的上下(往复)运动变成循环(旋转)运动。是发动机上的一个重要的机件，其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件。2.冲压机床的分类按主传动方式，冲床可分为曲柄滑块式、机械凸轮式、肘杆式、液压式。(1) 曲柄滑块式：使用曲柄机构的冲床称为曲柄滑块式冲床，大部分的机械冲床使用本机构。使用曲柄机构的最多理由是，容易制作、可正确决定行程之下端位置、及滑块运动曲线大体上适用于各种加工。因此，这种形式的冲压适用于冲切、弯曲、拉伸、热间锻造、温间锻造、冷间锻造及其他几乎所有的冲床加工。(2) 机
11、械凸轮式：在滑块驱动机构上使用凸轮机构之冲床称为凸轮式冲床。这种冲床的特征式以制作适当的凸轮形状，以便容易地得到所要的滑块运动曲线。但因凸轮机构之性质很难传达较大的力量，所以这种冲床能力很小。 (3) 肘杆伺服式：在滑块驱动上使用肘杆机构称为肘杆式冲床。这种冲床具有在下死点附近的滑块速度会变得非常缓慢(和曲柄式冲床比较)的独特滑块运动曲线。而且也正确的决定行程的下死点位置，因此，这种冲床适合于压印加工及精整等的压缩加工，现在冷间锻造使用的最多。 (4) 液压式：与上面介绍的机械式不同，其驱动力由液压提供。液压式冲床以其使用液体不同，有油压式冲床和水压式冲床，目前使用油压式冲床占多数，水压式冲床
12、则多用于大型机械或特殊机械。四、压床在国内外的发展状况1. 国外的发展情况 目前，国外冲压机床已经开始采用伺服电机+数控的方式进行控制。在现有伺服压力机产品方面，有小松公司设计制造的H1F系列复合型伺服压力机15，会田公司的NS1-D系列数控伺服压力机，山田公司的Svo-5型与Mag-24型伺服压力机，纲野公司的Servo Link型伺服压力机，以及金丰公司的CM1型伺服压力机16。其中H1F45系列AC伺服压力机是小松公司顺应市场变化开发的一种新型冲压设备，其最大的特点是取消了飞轮、离合器和制动器，而由AC伺服电机直接驱动曲柄或螺杆带动滑块上下往复运动，可施加3502000的压力，并且采用高
13、性能CNC系统，滑块的动作灵活，可在运行的过程中随时加减速或停止，且精度很高。2. 国内的发展情况 国内数控压力机的研制工作起步较晚，水平也较低。上海第二锻压机床厂曾在1976研制出硬件连接数控(NC)步冲压力机，其板料进给系统由电液脉冲马达驱动。在从国外引进大量的数控压力机后，国内对其技术进行了消化、吸收及国产化工作，在科研人员的努力下，国产压力机装备水平也有了一定的提升。如北京机床研究所与天津重型机器厂联合生产了国内第一台大型数控压力机，通过伺服闭环系统，实现了高精度的位置、压力控制，并配有人机界面。浙江锻压机械有限公司也成功研制JZ21K-110型1100kN开式数控快速返程压力机，该机
14、是以普通的开式曲柄压力机为基型，在传动系统中增设多连杆机构，在控制系统中增加数控系统设计而成。该机在结构、性能、操纵控制等方面均处于同类压力机领先水平。其主要技术特点有： (1） 应用双曲柄多连杆机构，使滑块运行速度更适宜板料冲压要求。该机滑块能快速接近公称力行程区，冲制完成后又可快速返回上死点。可明显缩短滑块空程时间，提高生产率。而且，在公称力行程范围内，该机滑块运行速度明显减慢且近似匀速，使上模与工件接触后的冲击减少，冲裁噪声明显降低，模具使用寿命延长。当滑块运行至下死点附近范围时，可在一定时间内保压，从而提高拉深制件质量。 (2） 采用了美国HELM公司的数控系统，使主机具有以下功能：菜
15、单式显示和设定压力机工作状态；实时显示曲轴转动角度、滑块运行速度与冲压力；冲压速度实现数字化设定；显示并控制制件计数；可在线编程电了凸轮；高速模具保护接口；具有光线式安全保护装置；中英文自动显示故障原因并提示诊断方法；可设定各类安全密码；可配置装模高度传感器，实现装模高度闭环控制；可配置送料伺服系统。近年来，为了适应市场竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为缩短。冲压生产为了适应这一要求，开发了多重适合不同批量生产的工艺、设备、和模具。其中性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割机、和成型机、CNC万能折弯机等新设备已经投入使用。特别是近年来在国外已经发展起、国内也开始使用冲压柔性制造单元（FMC）和冲压柔性制造系统（FMS）代表了冲压生产的新的发展趋势。FMS系统提数控冲压设备为主，包括板料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统，生产过程完全由计算机控制，车间时间二十四小时无人控制生产。同时根据不同的要求，可以完成各种冲压工序，甚至焊接、装配等工序。更换新产
