精沖壓機構(gòu)及送料機構(gòu)

1、湖南人文科技學(xué)院課程設(shè)計報告課程名稱： 機械原理課程設(shè)計設(shè)計題目： 精沖壓機構(gòu)及送料機構(gòu) 系 別： 機電工程系 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 學(xué)生姓名: 學(xué) 號: 起止日期: 指導(dǎo)教師: 教研室主任： 2指導(dǎo)教師評語： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日成績評定項 目權(quán)重成績1、設(shè)計過程中出勤、學(xué)習(xí)態(tài)度等方面0.22、課程設(shè)計質(zhì)量與答辯0.53、設(shè)計報告書寫及圖紙規(guī)范程度0.3總 成 績 教研室審核意見：教研室主任簽字： 年 月 日摘 要 精沖壓機構(gòu)及送料機構(gòu)主要由沖壓部分和送料部分組成。沖壓部分是由凸輪和連桿構(gòu)成，送料部分是由曲柄滑塊和皮帶輪構(gòu)成或者有曲柄搖桿構(gòu)成，再加上動力的輸入電機

2、和齒輪機構(gòu)。 本設(shè)計由四個章節(jié)組成，內(nèi)容包括課程設(shè)計的目標(biāo)和和設(shè)計的任務(wù)、方案的選擇、精沖壓機構(gòu)的設(shè)計及送料機構(gòu)的設(shè)計、輪系的設(shè)計。其中后三章尤為重要，它包括我們設(shè)計的主要理念，方案的選擇主要是對死點和經(jīng)濟性的考慮，精沖壓機構(gòu)及送料機構(gòu)的設(shè)計主要考慮的是兩者運動的配合，兩者運動不能出現(xiàn)干涉，而輪系的設(shè)計主要是考慮到降速的作用。章節(jié)最后是心得體會、參考文獻、致謝的編寫。關(guān)鍵詞：精沖壓機，送料機，曲柄滑塊機構(gòu)，凸輪機構(gòu)，齒輪系。目錄引言.- 1 -第一章 課程設(shè)計的目標(biāo)與設(shè)計任務(wù).- 2 -1.1 設(shè)計的目標(biāo) - 2 -1.1.1 總功能要求 - 2 -1.1.2工作原理 - 2 -1.2 設(shè)計的

3、要求 - 3 -1.3 設(shè)計的任務(wù) - 3 -第二章 方案選擇. - 4 -2.1 功能分解 - 4 -2.2 方案的對比- 4 -2.2 .1 方案一- 4 -2.2.2 方案二- 5 -2.3 方案的選擇- 6 -第三章 精沖壓機構(gòu)及送料機構(gòu)的設(shè)計 .- 7 -3.1送料機構(gòu)的設(shè)計 - 7 -3.2沖壓機構(gòu)的設(shè)計- 10 -3.2.1凸輪機構(gòu)的設(shè)計- 10 -3.2凸輪連桿機構(gòu)的設(shè)計- 13 -3.3凸輪-皮帶輪曲柄滑塊機構(gòu)的組合運動圖 - 14 -第四章 輪系的設(shè)計 .- 17 -4.1電機的選定- 17 -4.2輪系設(shè)定- 17 -心得體會 .- 18 -參考文獻 .- 19 -致 謝

4、 .- 20 -附 錄.引 言 精沖壓機是用于薄壁鋁合金制件的精壓深沖工藝，它是將薄壁鋁板一次沖壓成為深筒形。沖壓機原理是通過電動機驅(qū)動，通過齒輪系的傳動，帶動主軸傳動，從而使凸輪傳動。凸輪機構(gòu)使上下運動，帶動拉伸模具對鋼板成型。送料機就是輸送材料的機器，是無論是輕工行業(yè)還是重工業(yè)都不可缺少的設(shè)備。傳統(tǒng)觀念，送料機是借助于機器運動的作用力加力于材料，對材料進行運動運輸?shù)臋C器。近代的送料機發(fā)生了一些變化，開始將高壓空氣、超聲波等先進技術(shù)用于送料技術(shù)中，但人們?nèi)匀粚⑦@些設(shè)備歸納在送料料機類的設(shè)備中。自動化程度高的送料設(shè)備有：由電腦控制的動頭式送料機、激光送料機、高壓氣壓和電腦送料料機等。另外，國外

5、的公司生產(chǎn)一種投影送料機這種設(shè)備的送臺上設(shè)有感應(yīng)器及目察裝置，用于對材料輪廓掃描，或在材料行投影以引導(dǎo)送料安排。經(jīng)過多個方案對比分析，確定比較合適的方案為曲柄滑塊機構(gòu)和凸輪機構(gòu)，對其進行了參數(shù)設(shè)計。 第一章 課程設(shè)計的目標(biāo)與設(shè)計任務(wù)1.1 設(shè)計的目標(biāo)1.1.1總功能要求 將薄鋁板送到待加工位置后，一次沖壓成深筒形，并將成品推出模 腔。1.1.2工作原理 精壓機的工作原理及工藝動作分解如圖1-1所示。要求從側(cè)面將坯料 送至待加工位置，上模先以較大速度接近坯料，然后以勻速下沖，進行拉延成形工作，以后上模繼續(xù)下行將成品推出型腔，最后快速返回，完成一個工作循環(huán)。圖1-11.2 設(shè)計的要求 以轉(zhuǎn)動的電機

6、為動力，從動件(執(zhí)行構(gòu)件)為上模，作上、下往復(fù)直移運動，其運動規(guī)律如圖3.2所示，具有快速下沉，等速工作進給和快速返回的特性。 機構(gòu)應(yīng)具有較好的傳力性能，工作段的傳動角g應(yīng)大于或等于許用傳動角g40°。 上模到達工作段之前，送料機構(gòu)已將坯料送至待加工位置(下模上方)。 生產(chǎn)率為每分鐘70件。 執(zhí)行構(gòu)件的工作段長度l30100mm，對應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角(1/31/2)；上模行程長度必須大于工作段長度的兩倍以上。 行程速度變化系數(shù)K1.5。 送料距離H60250mm。 電機轉(zhuǎn)速為1500r/min。 1.3 設(shè)計的任務(wù) (1)本題設(shè)計的時間為1周。 (2)根據(jù)功能要求，確定工作原理和繪制系統(tǒng)功能

7、圖。 (3)按工藝動作過程擬定運動循環(huán)圖。 (4)構(gòu)思系統(tǒng)運動方案(至少兩個以上)，進行方案評價，選出較優(yōu)方案。 (5)用解析法對傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)進行運動尺寸設(shè)計，或在尺寸給定的條件下進行運動與動力分析。 (6)繪制系統(tǒng)機械運動方案簡圖。 (7)編寫設(shè)計說明書，附源程序和計算結(jié)果。第二章 方案選擇2.1 功能分解本機器的功能是自動沖壓和自動送料。它的運動功能可分解為兩種工藝過程1) .沖壓 上模先以較大速度接近坯料，然后以勻速下沖，進行拉延成形工作，以后 上模繼續(xù)下行將成品推出型腔，最后快速返回，完成一個工作循環(huán)。2).送料 滑塊先慢速送料，再以一較大的速度急回，從而形成急回特性，與沖壓機

8、構(gòu)相配合。 注：以上兩種動作同時進行，彼此的運動不發(fā)生干涉。 表2-1 為實現(xiàn)機構(gòu)功能的機構(gòu)選型表 表2-1 精沖壓機構(gòu)及送料機構(gòu)選型功能執(zhí)行構(gòu)件工藝動作執(zhí)行機構(gòu)沖壓上模勻速凸輪機構(gòu)送料滑塊急回曲柄滑塊機構(gòu)2.2 方案的對比2.2 .1 方案一 凸輪-皮帶輪曲柄滑塊組合機構(gòu)方案： 圖2-1凸輪-皮帶輪曲柄滑塊組合機構(gòu)方案 如圖2-1所示，凸輪-皮帶輪曲柄滑塊組合機構(gòu)，自由度F=1，其中通過皮帶輪帶動曲柄做整周的運動，從而帶動滑塊往復(fù)運動，達到送料的目的。由于曲柄（構(gòu)件1）為主動件，沒有死點的形成，這就不需要考慮死點的干擾。2.2.2 方案二凸輪-曲柄導(dǎo)桿滑塊組合機構(gòu)方案： 圖2-2 凸輪-曲柄

9、導(dǎo)桿滑塊組合機構(gòu)方案如圖2-2所示為凸輪-曲柄導(dǎo)桿滑塊組合機構(gòu)，自由度F=1。由于曲柄（構(gòu)件DE）為從動件，可能會存在死點，故必須采取渡過死點的措施，這就要求添加其他構(gòu)件使其順利去除死點的干擾，這樣及帶來不確定因素，又會產(chǎn)生經(jīng)濟損失。2.3 方案的選擇根據(jù)上面所給出的兩種設(shè)計方案，以及我們對方案的討論和分析，我們從經(jīng)濟和生產(chǎn)的角度考慮，我們選擇方案一凸輪-皮帶輪曲柄滑塊組合機構(gòu)為我們的研究方案。第三章 精沖壓機構(gòu)及送料機構(gòu)的設(shè)計3.1送料機構(gòu)的設(shè)計方案一為皮帶輪-曲柄滑塊機構(gòu)方案，該機構(gòu)原理如圖3-1所示： 圖3-1皮帶輪-曲柄滑塊機構(gòu)該方案利用皮帶輪帶動曲柄做圓周轉(zhuǎn)動，從而使滑塊E的軌跡滿足

10、要求，滑塊E為從動件負(fù)責(zé)送料。而機構(gòu)中曲柄作為主動件的目的是為了滿足M點運動的要求，此機構(gòu)為一急回機構(gòu)，慢進快退，自由度F=1滿足要求。 圖3-2曲柄滑塊機構(gòu)計算圖 曲柄滑塊機構(gòu)照給定的急回要求設(shè)計，利用解析法求解此類問題時，主要利用機構(gòu)在極位時的特性。又求得AB桿的極位夾角為 （3-1）如圖3-2所示，取，滑塊的行程為，設(shè)曲柄，偏距為e，連桿長度為l。 由鉸鏈四桿機構(gòu)的桿長條件知： （3-2） 其，故 （3-3）因為CD為最短桿，所以CD為曲柄； 由余弦定理得： （3-4） 解得：l=152.7mm 計算偏距e: （3-5） （3-6）解得：a=26.8mm e=99.1mm 因為 所以式（

11、3-3）恒成立。 由機構(gòu)應(yīng)具有較好的傳力性能，工作段的傳動角g應(yīng)大于或等于許用傳動角g40°，且由圖像分析，工作段傳動角最小為E點： （3-7） E點的壓力角： （3-8） 解得 由（3-7）（3-8）綜合得 所以傳動角也符合要求。綜上所述曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計數(shù)據(jù)如下：行程H=150mm 極位夾角 曲柄r=50mm 連桿l=152.7mm 偏距e=99.1mm 推程角： 回程角： 圖3-2皮帶輪機構(gòu)計算圖 皮帶輪半徑：r=25mm 長度方向中心距:m=120mm 高度方向中心距：n=72.58mm3.2沖壓機構(gòu)的設(shè)計3.2.1凸輪機構(gòu)的設(shè)計（1）凸輪機構(gòu)的組成 凸輪是一個具有曲線輪廓或

12、凹槽的構(gòu)件。凸輪通常作等速轉(zhuǎn)動，但也有往復(fù)擺動或移動的。推桿是被凸輪直接推動的構(gòu)件。因為在凸輪機構(gòu)中推桿多是從動件，故又常稱其為從動件。凸輪機構(gòu)就是由凸輪、推桿和機架三個主要構(gòu)件所組成的高副機構(gòu)。（2）凸輪的輪廓確定凸輪的輪廓主要尺寸是根據(jù)四桿機構(gòu)推頭所要達到的工作行程和推頭工作速度來確定的，初步定基圓半徑,凸輪厚 ,滾子半徑。1 擺動滾子推桿盤形凸輪輪廓設(shè)計的數(shù)學(xué)模型 如圖1所示為擺動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)已知基圓半徑 、擺桿長度，中心距和從動件的運動規(guī)律，選取oxy坐標(biāo)系 ，如圖3-3所示。 2 求凸輪理論輪廓曲線 根據(jù)精沖壓機構(gòu)的運動要求，需要中速輕載，則確定推桿的運動規(guī)律推程為等速和回

13、程為正弦加速度運動規(guī)律，則可得: 凸輪的理論輪廓曲線的坐標(biāo)公式為: ， (3-9) a)推程階段 = (3-10) = (3-11) (3-12) b)遠(yuǎn)休階段 (3-13)c)回程階段 (3-14) = (3-15) (3-16)d)近休階段 (3-17)3 用等分作圖法作圖把推程120°等分12份，同理在回程部分一樣分成6份角度均為10 º的小扇形區(qū)域，然后畫圓分別與各等分線相交，標(biāo)記出交點。以下表3-1各10等分點的數(shù)據(jù)，圖3-3為表3-1 凸輪機構(gòu)10°等分點數(shù)據(jù)表圖3-3凸輪形成圖3.2凸輪連桿機構(gòu)的設(shè)計圖3-4凸輪連桿機構(gòu)計算圖凸輪連桿機構(gòu)利用杠桿原理

14、。凸輪推桿的行程：h=50mm 上模的行程：s=100mm；如圖所示：JK=120mm HJ=111.15mm HI=37.05mm IJ=74.1mm OH=326.84mm 3.3凸輪-皮帶輪曲柄滑塊機構(gòu)的組合運動圖 圖 3-5 凸輪-皮帶輪曲柄滑塊機構(gòu)組合運動圖 下圖兩個依次為連桿滑塊轉(zhuǎn)到凸輪最遠(yuǎn)距離位置時的圖（圖3-6）所示， 連桿滑塊轉(zhuǎn)到凸輪最近距離近休位置時的圖（圖3-7）所示。  圖 3-6 最遠(yuǎn)距離運動狀態(tài) 圖 3-7 近休止運動狀態(tài)第四章 輪系的設(shè)計4.1 電機的選定根據(jù)電機的轉(zhuǎn)速與凸輪的轉(zhuǎn)速比，電機輸出皮帶輪d=50mm電動機與凸輪的轉(zhuǎn)速比 圖4-1中輪

15、系接電機輸入端，為接1500r/min電機的一端，中間通過皮 帶輪，選定電機皮帶輪的大小為d=50mm，接電機端皮帶輪大小為，中間傳動比，在輪系輸出端，即為電機通過輪系減速的輸出到凸輪端，此時輸出端輪，轉(zhuǎn)速為70r/min，達到凸輪的轉(zhuǎn)速，然后通過皮帶輪等速傳動到凸輪上。4.2 輪系設(shè)定初步設(shè)定齒輪，并取模數(shù)m=2,輪系外部電機輸入端，輪系輸出端 (4-1) (4-2) (4-3) (4-4)圖4-1 輪系圖心得體會 經(jīng)過五天的奮戰(zhàn)，我們小組的機械原理課程設(shè)計總算告一段落。在這五天內(nèi)，我們小組共同努力，集思廣益，雖然時間很短，但在這段時間內(nèi)我個人學(xué)到了不少東西，也第一次把課上學(xué)的理論知識運用到

16、了實際應(yīng)用中。剛開始接到老師布置的課題，以及聽了老師對于這次課設(shè)的要求，覺得這次課程設(shè)計也許是一個不可能完成的任務(wù)。老師要求我們以定兩個以上設(shè)計機構(gòu)方案，并從中選出最佳的設(shè)計方案加以設(shè)計，開始我們組員基本沒有一點頭緒。所以我們就只能求助圖書館了，我們?nèi)D書館借了兩本厚厚的機械設(shè)計手冊，經(jīng)過翻閱與自己理解，總算確定了我們的方案，當(dāng)方案確定以后，心里油然而生一種愉悅的感覺。這個過程讓我了解到了學(xué)會運用知識是多么的重要。其實這次課程設(shè)計的每個步驟都能我們學(xué)到很多東西，領(lǐng)悟很多道理，能發(fā)現(xiàn)自己光是能解決課本上的死題目是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。就拿確定機構(gòu)形式后的計算來說，就需要我們對機械結(jié)構(gòu)分析方面的識的融會貫通

17、，知道要在什么時候用什么知識點來解決問題。而且，有些計算光靠一個人是不夠的，需要全組成員的一起計算并且驗證等等，是一個工作量浩大的工程。這是課程設(shè)計中的另一體會，五個人的團結(jié)協(xié)作肯定比五個人各干各的來的效率高，而且質(zhì)量好。在團結(jié)協(xié)作的同時，我也從其他小組成員身上學(xué)到了很多東西，比如他們的一絲不茍，他們的不怕辛苦，他們的做工細(xì)膩等等，這都是對于我以后的學(xué)習(xí)工作很重要的。在合作的時候，難免成員之間會出現(xiàn)意見分歧，當(dāng)遇到這種情況時，就需要我們靜下心來好好分析，最終確定一個最合適的方案，不能因為自己的一己之見而使整個小組的設(shè)計做出問題。課程設(shè)計之前，我以為一切都是那么的理所當(dāng)然，生活中看見的基本機構(gòu)也

18、不屑一顧，現(xiàn)在經(jīng)過課程設(shè)計之后才知道，不管多么簡單的東西都是要經(jīng)過工程師們的精心計算的，這讓我感到以后的學(xué)習(xí)道路還很漫長，要學(xué)的東西還是非常多的。在設(shè)計結(jié)束后，再回過頭來看，發(fā)現(xiàn)一開始感到的困難現(xiàn)在想想也沒有當(dāng)初那么的恐怖。正所謂萬事開頭難，只要一開始抱著克服重重困難的決心，一切都會迎刃而解的。本人的心得小結(jié)就差不多這么多了，從今以后，要多思考多學(xué)習(xí)，爭取以后做一個卓越的工程師。參考文獻1 孫桓,陳作模,葛文杰 . 機械原理M.7版 .北京:高等教育出版社,20062 封立耀 .機械設(shè)計基礎(chǔ)實例教程M.1版.北京:航空航天大學(xué)出版社,2007.8 3 邢琳 . 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計M.5版. 機械工業(yè)出版社,2007.74 李艾民，李愛紅，李愛軍 . 機械制圖AutoCAD2010M.5版. 北京:郵電大學(xué)出版社5 趙又紅，譚援強 . 機械基礎(chǔ)實驗教程M.2版 . 湘潭:湘潭大學(xué)出版社致 謝 能夠順利的按時完成這次的課程設(shè)計，除了衷心感謝*老師和*張老師對如何完成這次課程設(shè)計的指導(dǎo)和對我們的嚴(yán)格要求，還要非常感謝小組成員大家一起努力，