自動(dòng)送料沖床課程設(shè)計(jì)

1、目 錄 一. 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)11. 設(shè)計(jì)題目12. 工作原理及結(jié)構(gòu)組成13. 設(shè)計(jì)要求與技術(shù)條件1二. 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及討論2三. 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)41. 沖壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析42. 送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析53. 凸輪設(shè)計(jì)6四. 機(jī)構(gòu)模擬分析71.上模位移圖，速度圖和加速度圖7 2. 送料位移、速度、加速度圖8 3. 沖壓機(jī)構(gòu)的阻力圖和電機(jī)的力矩圖84. 曲柄所受的支座反力圖9五. 傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)9六. 創(chuàng)新方案設(shè)計(jì)10七. 總結(jié)10自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1.1、設(shè)計(jì)題目薄壁零件沖床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.2、工作原理與及結(jié)構(gòu)組成a)j02pjsj02pjff1f0b)c)l圖1沖床工藝動(dòng)作與上模運(yùn)動(dòng)、受力情況

2、上模（沖頭）坯料下模該沖床用于沖制、拉延薄壁零件。沖床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括沖壓機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu)，其工作原理如圖1a所示，上模先以較大速度接近坯料，然后以勻速進(jìn)行拉延成型工作，然后上模繼續(xù)下行將成品推出型腔，最后快速返回。上模退出下模以后，送料機(jī)構(gòu)從側(cè)面將坯料送至待加工位置，完成一個(gè)工作循環(huán)。1.3、設(shè)計(jì)要求與技術(shù)條件1）以電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，下模固定，從動(dòng)件（執(zhí)行構(gòu)件）為上模，作上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，其大致運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖1b所示，具有快速下沉、等速工作進(jìn)給和快速返回等特性。2）機(jī)構(gòu)應(yīng)具有較好的傳力性能，工作段的傳動(dòng)角g 大于或等于許用傳動(dòng)角g =40。3）上模到達(dá)工作段之前，送料機(jī)構(gòu)已將坯料送至待加工位置

3、（下模上方）。4）生產(chǎn)率為每分鐘70件。5）上模的工作段長(zhǎng)度l = 40100mm，對(duì)應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角j0 = (1/3 1/2 )p；上?？傂谐涕L(zhǎng)度必須大于工作段長(zhǎng)度的兩倍以上。6）上模在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)的受力如圖1c所示，在工作段所受的阻力f1見(jiàn)下表，其它階段所受的阻力f0=50n。7）行程速度變化系數(shù)k 1.5。8）送料距離h = 60 250mm。9）機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動(dòng)系數(shù)d 不超過(guò)0.05。設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)下表：（按學(xué)號(hào)分組：每五人一組）數(shù)據(jù)組編號(hào)沖壓載荷f1/n上模工作段長(zhǎng)度l/mm上模工作段對(duì)應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角/（）4 6000 85 80為方便起見(jiàn)，所需參數(shù)值建議按如下方式選?。?）設(shè)連桿機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件

4、均為等截面均質(zhì)桿，其質(zhì)心在桿長(zhǎng)的中點(diǎn)，而曲柄的質(zhì)心則與回轉(zhuǎn)軸線重合。2）設(shè)各構(gòu)件質(zhì)量按40kg/m計(jì)算，繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量按2kgm2/m計(jì)算。3）轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量忽略不計(jì)，移動(dòng)滑塊的質(zhì)量設(shè)為36kg。4）傳動(dòng)裝置的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（以曲柄為等效構(gòu)件）設(shè)為30kgm2。二、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)沖壓機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件為曲柄，從動(dòng)件（執(zhí)行構(gòu)件）為滑塊（上模），行程中有等速運(yùn)動(dòng)段（工作段），并具有急回特性，機(jī)構(gòu)還應(yīng)有較好的動(dòng)力特性。要滿足這些要求，用單一的基本機(jī)構(gòu)（如偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)）是難以實(shí)現(xiàn)的。因此，需要將幾個(gè)基本機(jī)構(gòu)恰當(dāng)?shù)亟M合在一起來(lái)滿足上述要求。送料機(jī)構(gòu)要求作間歇送進(jìn)，可結(jié)合沖壓機(jī)構(gòu)一并考慮。

5、方案一：連桿凸輪沖壓機(jī)構(gòu)和凸輪連桿送料機(jī)構(gòu)沖壓機(jī)構(gòu)如圖1所示，可現(xiàn)根據(jù)條件選定構(gòu)件1、2及3的尺寸，構(gòu)件一在等速回轉(zhuǎn)時(shí)，連桿上1、2連接點(diǎn)可沿預(yù)定軌跡s運(yùn)動(dòng)，這是構(gòu)件4的運(yùn)動(dòng)即完全確定，據(jù)此可求出凸輪的輪廓曲線，用連桿凸輪沖壓機(jī)構(gòu)恰當(dāng)?shù)剡x擇1、2連接點(diǎn)軌跡和確定構(gòu)件尺寸，可保證機(jī)構(gòu)具有急回運(yùn)動(dòng)和工作段近似勻速的特性，并使壓力角a 盡可能小。改變凸輪輪廓曲線，可改變c點(diǎn)軌跡，從而使執(zhí)行構(gòu)件獲得多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且滿足不同工藝要求。可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)沖壓的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。送料機(jī)構(gòu)由凸輪和連桿串聯(lián)組成，按循環(huán)圖可確定凸輪的形狀，這種送料裝置可準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)的多種送料運(yùn)動(dòng)規(guī)律。該方案的優(yōu)點(diǎn)在于能準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)所需要的運(yùn)動(dòng)規(guī)

6、律，但由于是兩個(gè)凸輪，設(shè)計(jì)時(shí)比較困難，工作量大，兩個(gè)凸輪協(xié)調(diào)時(shí)不容易且加工比較困難。圖1方案2：曲柄導(dǎo)桿搖桿滑塊機(jī)構(gòu)和凸輪送料機(jī)構(gòu)如圖2所示，沖壓機(jī)構(gòu)是在擺動(dòng)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，串聯(lián)一個(gè)搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組合而成。擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)按給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)，它和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組合可以保證具有急回特性和實(shí)現(xiàn)工作段近于勻速的要求。適當(dāng)選擇導(dǎo)路位置，可使工作段壓力角a 較小。送料機(jī)構(gòu)的凸輪軸通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)與曲柄軸相連。按機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖可確定凸輪推程運(yùn)動(dòng)角和從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，則機(jī)構(gòu)可在預(yù)定時(shí)間將坯料送至待加工位置。圖二最終方案：最終選定方案二，沖壓機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸容易確定，具有很強(qiáng)的可操作性，沖壓機(jī)構(gòu)在一定的時(shí)間范

7、圍內(nèi)基本勻速，能夠滿足要求，可保持很好的速度穩(wěn)定性，而且能在很短的時(shí)間內(nèi)返回。送料機(jī)構(gòu)選擇凸輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且能很準(zhǔn)確的在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)將料送到預(yù)定的位置。三機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1沖壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)由方案2可知，沖壓機(jī)構(gòu)是由曲柄導(dǎo)桿和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成，根據(jù)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)按給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)，在一定的范圍內(nèi)它和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組合可以達(dá)到工作段近于勻速的要求。經(jīng)設(shè)計(jì)分析，尺寸最終確定為：桿1=685mm、桿2=410mm、曲柄3=93mm，由極限位置可量的急位夾角36度，可計(jì)算出k=1.5，符合要求，測(cè)量的工作的最小傳動(dòng)角等于59度，符合要求。從開(kāi)始到曲柄轉(zhuǎn)過(guò)68度，開(kāi)始工作，在轉(zhuǎn)過(guò)

8、80度，沖壓完成，上模返回，在沖壓工作過(guò)程中，上模行程為87，與要求85基本符合。在整個(gè)循環(huán)過(guò)程中，沖頭的總行程為173，也滿足工作要求。3.2送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析送料機(jī)構(gòu)是由推桿滑塊機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)組合而成，設(shè)計(jì)時(shí)刻先確定推桿的行程，然后確定推桿的尺寸，最后根據(jù)具體尺寸確定和行程確定凸輪的形狀。3.3凸輪的設(shè)計(jì)凸輪的設(shè)計(jì)根據(jù)要求選擇需要的運(yùn)動(dòng)方程，然后根據(jù)解析法算出轉(zhuǎn)角與推程及回程的關(guān)系，列出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)坐標(biāo)，然后畫(huà)出凸輪。在推程中，我選五次多項(xiàng)式：在回程過(guò)程中，我選余弦加速度曲線規(guī)律：這兩中曲線都既無(wú)剛性沖擊。在凸輪設(shè)計(jì)過(guò)程中，選擇基圓半徑為80mm的對(duì)心凸輪,其推程和回程都為70.mm選擇推程轉(zhuǎn)

9、角為80度?；爻剔D(zhuǎn)角為190度，無(wú)遠(yuǎn)休但有近休。凸輪設(shè)計(jì)計(jì)算轉(zhuǎn)角與位移的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)如下：080125121.077724582.11076580063325081.470371081.12366135117.035125580.943431583.4138314011526080.531732087.24609145112.964926580.236662592.60042150110.936727080.059213099.26453155108.92232758035106.8819160106.92842808040115165104.96192858045123

10、.1181170103.02932908050130.7355175101.13722958055137.399618099.292033008060142.753918597.53058065146.586219095.767193108070148.876319594.099453158075149.844720092.50243320808015020590.981543258085135.900621089.541923308090134.232821588.188443358095132.522086.9256934080100130.70822585.757933458010512

11、8.862823084.6891135080110126.970723583.7228635580115125.038124082.86244120123.0716最終設(shè)計(jì)凸輪如圖所示：四機(jī)構(gòu)的模擬分析1.上模位移圖，速度圖和加速度圖。2.送料位移，速度，加速度圖。3 . 加共阻力，f1=6000n，f0=50n后的受力圖。force function（）函數(shù)f=step(time,0,0,0.001,50)+step(time,0,0,0.149,0)+step(time,0.149,0,0.15,5950)+step(time,0.15,0,0.38,0)+step(time,0.38,0

12、,0.381,-5950)+step(time,0.39,0,0.875,0)沖壓機(jī)構(gòu)的阻力圖和電機(jī)的力矩圖4. 曲柄所受的支座反力圖五傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)的的轉(zhuǎn)速經(jīng)帶傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)后，驅(qū)動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，若選轉(zhuǎn)速為1440r/min 額定功率為4kw的電動(dòng)機(jī)y112m-4，總的傳動(dòng)比約為20.5，帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為2，則齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比約為10.3。故選用二級(jí)齒輪減速器傳動(dòng)。六創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案1對(duì)于傳動(dòng)系統(tǒng)，可增加一飛輪，計(jì)算等效驅(qū)動(dòng)力矩，阻力矩與轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)調(diào)整飛輪，使速度更穩(wěn)定。2. 皮帶傳動(dòng)時(shí)用雙皮帶，可增加傳動(dòng)效率。3. 對(duì)于凸輪推桿送料機(jī)構(gòu)，可做成凸輪連桿送料機(jī)構(gòu)，這樣可通過(guò)改變連

13、桿的尺寸，縮小凸輪的尺寸，達(dá)到行程放大的目的，另外中間可減少一個(gè)齒輪，降低生產(chǎn)成本和提高傳功效率。七總結(jié)通過(guò)這次機(jī)械原理的課程設(shè)計(jì)，使我們完完整整的參與到了實(shí)踐當(dāng)中，讓我深刻體會(huì)到了理論與實(shí)踐的差距，通過(guò)兩周的課程設(shè)計(jì)，讓我充分體會(huì)到實(shí)踐的重要性，只有通過(guò)實(shí)踐才能充分的理解和掌握知識(shí)。只有通過(guò)實(shí)踐，我們才能更好的運(yùn)用知識(shí)。對(duì)于這次課程設(shè)計(jì)，由于開(kāi)始時(shí)都各自做各自的，大家之間也不交流，造成很多學(xué)生卡在中途不前進(jìn)，后來(lái)由于大家在一塊做，相互之間交流心得，使得效率一下大大提高。通過(guò)互相的交流，使得我們的思維更開(kāi)闊。這次課程設(shè)計(jì)還是比較成功的，通過(guò)這次的課程實(shí)際，使得學(xué)生在獨(dú)立思考能力和解決問(wèn)題的能力方面都有所提高?？梢哉f(shuō)是一次對(duì)課程的系統(tǒng)的匯總，也可以說(shuō)是一次對(duì)知識(shí)的更深一次的拓展。在這次課程設(shè)計(jì)中也反映出來(lái)了我們