机械原理自动冲床说明书

机械原理自动冲床说明

书

-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1

西安工业大学

机械原理课程设计 设计计算说明书

设计题目 薄壁零件冲床机构设计

工业中心 学院 制造工程师 专业

09 级 096001 班

学生姓名 张湘君 完成日期 2011-07-03 指导教师 田太明

西安工业大学机电工程学院

目 录

应列出说明书中的各项标题内容及页次（小四宋体）

一、设计任务书---------------------------------------------------------- 3

1、设计题目 ----------------------------------------------- 3 2、工作原理与及结构组成 ----------------------------------- 3

3、设计要求与技术条件 ------------------------------------- 3

4、设计任务 ----------------------------------------------- 4

二、机构设计 ---------------------------------------- 4

三、创新设计方案 ------------------------------------ 7

五、总结 --------------------------------------------11

六、参考文献 ------------------------------------------------------------ 12

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一、设计任务书

1、设计题目

薄壁零件冲床机构设计

2、工作原理与及结构组成

该冲床用于冲制、拉延薄壁零件。冲床的执行机构主要包括冲压机构和送料机构，其工作原理如图1a所示，上模先以较大速度接近坯料，然后以匀速进行拉延成型工作，然后上模继续下行将成品推出型腔，最后快速返回。上模退

上模（冲头） 坯料 下模

S F F1 l F0 0 2 0 2

a) b) c)

图1 冲床工艺动作与上模运动、受力情况 出下模以后，送料机构从侧面将坯料送至待加工位置，完成一个工作循环。

3、设计要求与技术条件

1）以电动机作为动力源，下模固定，从动件（执行构件）为上模，作上下往复直线运动，其大致运动规律如图1b所示，具有快速下沉、等速工作进给和快速返回等特性。

2）机构应具有较好的传力性能，工作段的传动角 40

。

大于或等于许用传动角

3）上模到达工作段之前，送料机构已将坯料送至待加工位置（下模上方）。

4）生产率为每分钟70件。

5）上模的工作段长度l = 40100mm，对应曲柄转角上模总行程长度必须大于工作段长度的两倍以上。

6）上模在一个运动循环内的受力如图1c所示，在工作段所受的阻力F1见下表，其它阶段所受的阻力F0=50N。

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0 = (1/3

1/2 )；

7）行程速度变化系数K 8）送料距离H = 60

。

250mm。

不超过。

9）机器运转速度波动系数

设计参数见下表：（按学号分组：每五人一组）

数据组编号 冲压载荷F1/N 上模工作段长度L/mm 上摸工作段对应曲柄转角/（）

对机构进行动力分析时，为方便起见，所需参数值建议按如下方式选取： 1）设连杆机构中各构件均为等截面均质杆，其质心在杆长的中点，而曲柄的质心则与 回转轴线重合。

2）设各构件质量按40kg/m计算，绕质心的转动惯量按2kgm2/m计算。 3）转动滑块的质量和转动惯量忽略不计，移动滑块的质量设为36kg。 4）传动装置的等效转动惯量（以曲柄为等效构件）设为30kg

m2

1 9000 40 60 2 8000 55 65 3 7000 70 70 4 6000 85 75 5 5000 100 80

二、独立设计方案 选第五组数据进行参数如下：

曲柄 AB = 30mm 连杆 BC = 杆 CD = 70mm

杆 AD = 70mm 杆 CD = 25mm 冲压杆 DE = 106mm 极位夹角 40度 冲压转角 90 度 冲程 L = 100mm

如图方式设计定杆长 AB BC CD AD的长度

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(按照四杆机构的计算方案设计前四杆的杆长)

如图方式设计定杆长

DE EF(图示为冲压机构在冲程两极位时的

转角和冲程L)

三、机构的运动简图

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机构运动简图如图

四、机械传动系统方案设计

冲床传动系统如图5－2所示。电动机转速经带传动、齿轮传动降低后驱动机器主轴运转。原动机为三相交流异步电动机，其同步转速选为1500r/min，可选用如下型号：

电机型号 额定功率（kw） 额定转速（r/min） Y100L2—4 1420 Y112M—4 1440 Y132S—4 1440

由生产率可知主轴转速约为70r/min，若电动机暂选为Y112M—4，则传动系统总传动比约为i20.57取带传动的传动比ib=2，则齿轮减速器的传动比ig=，故可选用两级齿轮减速器。 电动机 带传动 主轴 冲压机构 齿轮减速器 7 送料机构

转矩——转角图

按照机构效率为。且计算如下：

根据速度曲线，得到速度平稳时的最大速度约为1000mm/s，力大小为5000N，得到机构的最大工作功率为5kW, 除以效率得到的电机功率为。 在上图中，曲线是转角a——实际转矩T的图像；直线是转角a——额定转

PTr9549矩Tr的图像。 额定转矩： Nm Tr = Nm n

曲线对直线积分，得到W= 1040 J

根据公式 JF900W/(2n2[]) 如果将飞轮装在曲柄上，得到J是 Kgm2；飞轮的直径大约 1 m ，不符合机构的实际设计要求。 所以只能将飞轮加在电机上 ，电机转速1440 r/min 。代入公式得到 J = Kgm2。 根据GAD24gJF 并设 D = 得： GA=146 Kg

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五、执行机构运动方案设计及讨论

1．齿轮—连杆冲压机构和凸轮—连杆送料机构

如图冲压机构采用了有两个自由度的双曲柄七杆机构，用齿轮副将其封闭为一个自由度。恰当地选择点C的轨迹和确定构件尺寸，可保证机构具有急回运动和工作段近于匀速的特性，并使压力角

尽可能小。

送料机构是由凸轮机构和连杆机构串联组成的，按机构运动循环图可确定凸轮推程运动角和从动件的运动规律，使其能在预定时间将工件推送至待加工位置。设计时，若使lOG图1

2．导杆—摇杆滑块冲压机构和凸轮送料机构

如图5—4所示，冲压机构是在导杆机构的基础上，串联一个摇杆滑块机构组合而成的。导杆机构按给定的行程速比系数设计，它和摇杆滑块机构组合可达到工作段近于匀速的要求。适当选择导路位置，可使工作段压力角

较小。

送料机构的凸轮轴通过齿轮机构与曲柄轴相连。按机构运动循环图可确定凸轮推程运动角和从动件的运动规律，则机构可在预定时间将工件送至待加工位置。

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图2

3．六连杆冲压机构和凸轮—连杆送料机构

如图5—5所示，冲压机构是由铰链四杆机构和摇杆滑块机构串联组合而成的。四杆机构可按行程速比系数用图解法设计，然后选择连杆长lEF及导路位置，按工作段近于匀速的要求确定铰链点E的位置。若尺寸选择适当，可使执行构件在工作段中运动时机构的传动角γ满足要求，压力角

较小。

凸轮送料机构的凸轮轴通过齿轮机构与曲柄轴相连，若按机构运动循环图确定凸轮转角及其从动件的运动规律，则机构可在预定时间将工件送至待加工位置。设计时，使lIH10

图3

六、机构运动输出曲线及分析 上模位移图

分析：机构的冲头在进入冲程，在冲压结束，在这段机构速度比较平稳，位移曲线近乎是直线。

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上模速度图

分析：在冲压阶段~内速度平稳，近乎保证匀速要求。

上模加速度图

分析：加速度在冲压过程中比较平稳，在急回过程中，加速度变化比较快，能 保

证机构的急回特性。

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平衡力矩Mb－Φ线图

固定支座反力fi－Φ线图

七、总结

通过此次课程设计，我学会了很多东西，学会了怎样将书本上的理论知识与实践有机的结合，也学会了一些学习软件Adams的操作。

课程设计从最初的杆长设计就费了不少心力，杆长计算都采用了图解法，并结合CAD进行了精确绘图，才将杆长定下来。在此过程中感觉收获很多。最重要的是懂得了学习创造需要严谨的态度。这作为一个启示，我相信在未来的学习工作中会给我带来很大的益处。

在计算飞轮的参数时遇到了困难，发现自己有些知识学的很肤浅。经过老师的指导，与同学的讨论，自己的独立思考，终于完成了这项任务。

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这次课程设计作为一次重要的人生经历，学到的不仅仅是知识，更多的是树立自信，纠正学习态度的过程，我获益匪浅。

参考文献

1王三民主编. 机械原理与设计课程设计. 北京：机械工业出版社，2005 2 裘建新主编. 机械原理课程设计指导书. 北京：高等教育出版社，2005

3 牛鸣歧，王保民，王振甫. 机械原理课程设计手册. 重庆：重庆大学出版社，2001

4 张伟社主编. 机械原理教程. 西安：西北工业大学出版社，2001 5 黄茂林，秦伟主编. 机械原理. 北京：机械工业出版社，2002 6 刘昌棋等编. 凸轮机构设计. 北京：机械工业出版社，2002

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