沖床執(zhí)行機構(gòu)創(chuàng)新設計范本

沖床執(zhí)行機構(gòu)創(chuàng)新設計學院： 機械和汽車工程學院班級：—機制姓名：K沛學號：日期：機構(gòu)創(chuàng)新設計任務書一、目的1、鞏固已學理論知識；2、綜合運用所學知識進行創(chuàng)新機構(gòu)設計或改進機構(gòu)的創(chuàng)新設計；3、提高同學理論聯(lián)系實際，發(fā)現(xiàn)問題、思考問題和解決問題的能力。二、要求1、任選或自命題一題，完成其機構(gòu)的設計，并用機構(gòu)創(chuàng)新模型加以實現(xiàn)，至少三種方案，優(yōu)選一種方案分析；2、完成設計說明書一份（詳細設計，選擇比較）。三、設計進度安排設計時間為一周。時間安排如下：1、選題或自命題，明確任務；2、查資料，擬定方案（周三前完成）；3、向指導教師和同學匯報設計結(jié)果和心得。四、設計題目：沖床執(zhí)行機構(gòu)創(chuàng)新設計1.機構(gòu)工作原理自動送料沖床用于沖制、拉延薄壁零件。沖床的執(zhí)行機構(gòu)主要包括沖壓機構(gòu)和送料機構(gòu)，其工作原理如圖（a）所示，上模先以較大速度接近坯料，然后以勻速進行拉延成型工作，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，送料機構(gòu)從側(cè)面將坯料送至待加工位置，完成一個工作循環(huán)。圖一：a）沖床工作工藝圖

c）上模受力情況要求設計能使上模按上述運動要求加工零件的沖壓機構(gòu)和從側(cè)面將坯料推送至到下模上方的送料機構(gòu)。原始數(shù)據(jù)和設計要求1）以電動機作為動力源，下模固定，從動件（執(zhí)行構(gòu)件）為上模，作上下往復直線運動，其大致運動規(guī)律如圖1b所示，具有快速下沉、等速工作進給和快速返回等特性。2）機構(gòu)應具有較好的傳力性能，工作段的傳動角丫大于或等于許用傳動角［丫］=40。。3）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）。4）生產(chǎn)率為每分鐘70件。5）上模的工作段長度l=30?100mm，對應曲柄轉(zhuǎn)角W0二（1/3?1/2）汽；上?？傂谐涕L度必須大于工作段長度的兩倍以上。6）上模在一個運動循環(huán)內(nèi)的受力如圖1c所示，在工作段所受的阻力F1=5000N,其它階段所受的阻力F°=50N。7）行程速度變化系數(shù)K>1.5O8）送料距離H=60?250mm。9）機器運轉(zhuǎn)速度波動系數(shù)3不超過0.05。五執(zhí)行機構(gòu)運動方案設計及討論參考方案:沖壓機構(gòu)的原動件為曲柄，從動件（執(zhí)行構(gòu)件）為滑塊（上模），行程中有等速運動段（工作段），并具有急回特性，機構(gòu)還應有較好的動力特性。要滿足這些要求，用單一的基本機構(gòu)（如偏置式曲柄滑塊機構(gòu)）是難以實現(xiàn)的。因此，需要將幾個基本機構(gòu)恰當?shù)亟M合在一起來滿足上述要求。送料機構(gòu)要求作間歇送進，可結(jié)合沖壓機構(gòu)一并考慮。.齒輪一連桿沖壓機構(gòu)和凸輪一連桿送料機構(gòu)如圖2所示，沖壓機構(gòu)采用有兩個自由度的雙曲柄七桿機構(gòu)，用齒輪副將其封閉為一個自由度（齒輪1和曲柄AB固聯(lián)，齒輪2和曲柄DE固聯(lián)）。恰當?shù)剡x擇C點軌跡和確定構(gòu)件尺寸，可保證機構(gòu)具有急回運動和工作段近似勻速的特性，并使壓力角a盡可能小。

送料機構(gòu)由凸輪機構(gòu)和連桿機構(gòu)串聯(lián)組成，按運動循環(huán)圖可確定凸輪推程角和從動件的運動規(guī)律，使其能在預定時間將坯料推送至待加工位置。設計時，若使l°G<loH，可減小凸輪尺寸。.導桿一搖桿滑塊沖壓機構(gòu)和凸輪送料機構(gòu)如圖3所示，沖壓機構(gòu)是在擺動導桿機構(gòu)的基礎上，串聯(lián)一個搖桿滑塊機構(gòu)組合而成。擺動導桿機構(gòu)按給定的行程速度變化系數(shù)設計，它和搖桿滑塊機構(gòu)組合可以達到工作段近于勻速的要求。適當選擇導路位置，可使工作段壓力角a較小。送料機構(gòu)的凸輪軸通過齒輪機構(gòu)和曲柄軸相連。按機構(gòu)運動循環(huán)圖可確定凸輪推程運動角和從動件運動規(guī)律，則機構(gòu)可在預定時間將坯料送至待加工位置。.六連桿沖壓機構(gòu)和凸輪一連桿送料機構(gòu)圖3沖床機構(gòu)方案之二如圖4圖3沖床機構(gòu)方案之二桿滑塊機構(gòu)串聯(lián)組合而成。四桿機構(gòu)可按行程速度變化系數(shù)用圖解法設計，然后選擇連桿長lEF及導路位置，按工作段近似于勻速的要求確定鉸鏈點E的位置。若尺寸選擇恰當，可使執(zhí)行構(gòu)件在工作段中運動時機構(gòu)的壓力角a較小。4.連桿一凸輪沖壓機構(gòu)和凸輪一連連桿一凸輪組合機構(gòu)，自由度（齒輪1和曲凸輪固聯(lián)）。恰當?shù)剡x擇1可保證機構(gòu)具有急回運FB...O&豳周聯(lián)，齒輪4和兩個點軌跡和確定構(gòu)件尺寸,C時輪副將其封閉為一個I、 I『如圖5所示，沖壓機構(gòu)定用有兩個自由「一I i性，并使壓力角a盡可能小。改變凸輪輪廓曲線可改變C點軌跡，從而使執(zhí)行構(gòu)件獲得多丁種運動規(guī)律，滿足不同工藝要求。；圖5沖床機構(gòu)方送料機構(gòu)由凸輪機構(gòu)和連桿機構(gòu)串影4.連桿一凸輪沖壓機構(gòu)和凸輪一連連桿一凸輪組合機構(gòu)，自由度（齒輪1和曲凸輪固聯(lián)）。恰當?shù)剡x擇1可保證機構(gòu)具有急回運FB...O&豳周聯(lián)，齒輪4和兩個點軌跡和確定構(gòu)件尺寸,C時輪副將其封閉為一個I、 I『如圖5所示，沖壓機構(gòu)定用有兩個自由「一I i性，并使壓力角a盡可能小。改變凸輪輪廓曲線可改變C點軌跡，從而使執(zhí)行構(gòu)件獲得多丁種運動規(guī)律，滿足不同工藝要求。；圖5沖床機構(gòu)方送料機構(gòu)由凸輪機構(gòu)和連桿機構(gòu)串影按運動循環(huán)圖可確定凸輪推程角和從動件規(guī)律，使其能在預定時間將坯料推送至待加置。設計時，若使lHI<lHG，可減小凸輪尺寸1_二MR，HJ閡方案之,Mm.OP__」 PL?"X止■" fGH*bK-E^,y圖5沖床機構(gòu)方案之四六機構(gòu)設計及方案選擇分析1.方案設計的有關(guān)問題如上述，從以上分析進行方案的優(yōu)化選擇、設計時，應該盡量滿足如下條件：（1）設計的方案是否盡量滿足要求的性能指標和技術(shù)條件；（2）設計的結(jié)構(gòu)是否盡量簡單、緊湊，設計是否方便；（3）機構(gòu)在實際的制造過程中是否方便，成本可否降低。分析上面的方案，主要是有：平面連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)、導桿-搖桿機構(gòu)等等。平面連桿機構(gòu)構(gòu)件可實現(xiàn)轉(zhuǎn)動、擺動、移動和平面復雜運動，從而可用于實現(xiàn)已知運動規(guī)律和已知軌跡。其優(yōu)點主要是：運動副單位面積所受壓力較小，且面接觸便于潤滑，故磨損減??；制造方便，易獲得較高的精度；兩構(gòu)件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來維系的，它不像凸輪機構(gòu)有時需要利用彈簧等封閉來保持接觸的。但它也有一些缺點：一般情況下只能近似實現(xiàn)給定的運動規(guī)律或運動軌跡，且設計較為復雜；當給定的運動要求較多或較復雜的時候，需要的構(gòu)件數(shù)和運動副就往往較多，這樣使機構(gòu)結(jié)構(gòu)復雜，工作效率降低，不僅發(fā)生自鎖的可能性增大，而且機構(gòu)運動規(guī)律對制造、安裝誤差的敏感性增加；機構(gòu)中作平面復雜運動和作往復運動的構(gòu)件所產(chǎn)生的慣性力難以平衡，在高速時將引起較大的振動和動載荷，故連桿機構(gòu)常用于速度較低的場合。低副機構(gòu)一般只能近似地實現(xiàn)給定運動規(guī)律，而且設計較為復雜。當從動件的位移、速度和加速度必須嚴格按照預定規(guī)律變化，尤其當原動件作連續(xù)運動而從動件作間歇運動時，則以采用凸輪最為簡便。凸輪機構(gòu)的優(yōu)點是：只需設計適當?shù)耐馆嗇喞?，便可使從動件得到任意位置的預期運動，而且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設計方便。綜上所述，我們決定選擇方案二。即沖壓機構(gòu)采用導桿一搖桿滑塊機構(gòu)；送料機構(gòu)采用凸輪送料機構(gòu)。沖壓機構(gòu)只需滿足壓力角和急回特性的要求即可，考慮到工作段的受力較大，故排除凸輪和齒輪的沖壓機構(gòu)。凸輪機構(gòu)的從動件直接用于送料，設計和安裝都很方便，制造比較簡單，成本較低，為最優(yōu)方案。構(gòu)的運動簡圖

機構(gòu)桿組分析如下圖所示，按照平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析可知該機構(gòu)可拆分為個n級組，分別為,-- , 組。故該機構(gòu)是由原動件、機架及個n級組組成，是n級機構(gòu)。沖壓機構(gòu)：，其自由度： 3X

送料機構(gòu)：???其自由度送料機構(gòu)：???其自由度（其中滾子屬于局部自由度）由于兩機構(gòu)主動機固連（曲柄和齒輪同軸），因此只需一個動力作用即可驅(qū)動整個機構(gòu)，使其具有確定的運動。這說明，該機構(gòu)自由度符合設計要求。機構(gòu)主要部分運動描述①主運動機構(gòu)：主動件柄通過滑塊和導桿連接，在導桿機構(gòu)的基礎上串聯(lián)一個搖桿滑塊機構(gòu)組成。②齒輪傳動機構(gòu)：由一個惰輪和齒輪嚙合，將力和速度傳到凸輪機構(gòu)上，齒輪的傳動具有傳動比穩(wěn)定和傳動平穩(wěn)的特點。③凸輪機構(gòu)：凸輪輪廓嚴格按運動要求設計，所以可以高速起動，動作準確可靠，由于凸輪是高副機構(gòu)，在高副接觸處難以保證良好的潤滑而容易磨損，因此傳遞動力不能太大。④動力部分：通過機構(gòu)尺寸、工作要求等因素的確定，選擇適當?shù)碾妱訖C作為動力來源。⑤輔助部分：送料桿在沖頭到達工作點之前將料送到位，它的運動靠和凸輪的高副作用完成。七.機構(gòu)的參數(shù)選擇和計算1沖壓機構(gòu)參數(shù)的確定取定各個可變參數(shù)如下：上模工作段長度 ，對應曲柄轉(zhuǎn)角Q 80行程速度變化系數(shù) ，送料距離，曲柄8連桿為上?？傂谐?的倍。

則得到?jīng)_壓機構(gòu)的參數(shù)如下：極位夾角e 8)() 40如圖，N N0 °,則由幾何關(guān)系 ° ° 因為對應曲柄轉(zhuǎn)角5 °,則NZTOC\o"1-5"\h\z1連接，則弧 即為沖壓工作段曲柄的點的軌跡，連接 、并延長。又沖壓滑塊的工作段時點在間，則° ° 所以又 由三角形相似(△ -△ )得，以的長為半徑畫弧，交2 的延長線為1D和延長線的交點即為導路通過的位置。又幾何關(guān)系可求得貝U 再以為圓心，以長為半徑畫弧交導路于點，便得滑塊位置。2.凸輪機構(gòu)參數(shù)的確定根據(jù)運動循環(huán)圖可知，當上模到達工作段E2E3之前，送料機構(gòu)必須把坯料送至待加工的位置，即在搖桿到達B2點之前，凸輪已經(jīng)將料送至下模上方。為方便計算，凸輪從動件選擇等速運動規(guī)律，凸輪送料推程角①應大于NB1AB2(=80°)，，故?、?100°,則凸輪從動件的運動規(guī)律為：推程：s=70/(100°*n/180°)*5=40.14q(0<5<100°)，回程：s=140-40.14y(100°<Q<200°)。沖壓機構(gòu)和凸輪機構(gòu)的傳動比應該為1取[a]=30°,[a,]=70°,取陰影區(qū)域內(nèi)點都能使a<[a],a/<[a,],為計算方便，取Q(15.24,60),故取凸輪的基圓半徑ro=60mm,偏距e=15mm.3、齒輪機構(gòu)參數(shù)的確定所選主要參數(shù)由上述計算得凸輪H點到最遠點間距離為60+70mm=130mm,滾子的半徑r=20mm,又曲柄長為80mm，考慮到機構(gòu)的緊湊性和搖桿的運動，取AH=210mm。設至上而下的主動輪惰輪從動輪分別為1、2、3,其模數(shù)、齒數(shù)分別記為m1、m2、m3,Z1、Z2、Z3、，則有齒輪嚙合關(guān)系知m1=m2=m3,Z1=Z3AH=D=m(Z1+Z2)=210mm為方面計算，我們?nèi)∧?shù)M=3，得到Z1+Z2=70.考慮到傳動力的平穩(wěn)，我們?nèi)1=20,Z2=50.得至1」D1=60mmD2=150mm。其余尺寸均按漸開線標準直齒圓柱齒輪的齒輪選擇。經(jīng)過計算得到兩個齒輪嚙合的基本參數(shù)。4、其它輔助機構(gòu)的設計說明1、為了滿足送料的要求(即凸輪從動件運動的位移最大點對應上模工作段的起點)，根據(jù)物料的尺寸大小，應該把送料的直桿彎折一定程度。在設計中，我們?nèi)〉弥禐長=26mm.2、在送料機構(gòu)中，從動件必須加上一定強度的彈簧，使推桿能作往復運動。另外，在本設計中，選定彈簧原長在250mm以上，而且能被壓縮到50mm以下，這是由推桿往復運動的行程決定的，在凸輪機構(gòu)和主運動機構(gòu)間用輪系達到對應的比例傳動八.動力參數(shù)計算位置11:￡Ma=0PPX0.08=2758.5X0.07513PP=2590.6N位置20:￡Ma=0PPX0.08=1321.5X0.06993PP=1155.2N故取PP=2590.6N平均功率：PPxlABXw1=2590.6X0.08X7.33=1.5191kw選取電動機Y90S-2（額定功率1.5kw,滿載轉(zhuǎn)速2980r/min）結(jié)果和心得：本次課程設計是一次綜合性設計，它不僅測試了所學的知識是否扎實，而且還為接下來的畢業(yè)設計做好了鋪墊。通過這次課程設計，我所學的知識得到了鞏固，充分發(fā)揮了我們個人的潛力。在這次設計過程中