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机械设计课程设计报告—薄片零件冲压机组长：吕佳翀组员：苗春慧李栋超2007年1月薄壁零件冲压机1.工作原理及加工过程薄壁零件冲压机是用于将具有良好拉伸延展性的薄壁金属板（如铝板）一次冲压成所规定形状的的机械机构。它的主要加工过程如下：1）将坯料送至待加工位置；2）下模固定在机架上，上模先以较大速度接近坯料，接着以近似匀速将坯料冲压拉延成形并将成品快速推出模腔，最后快速返回。2.原始数据及设计要求1）动力源为1.1rad/S的转动电动机；2）冲压成形制品生产率约70件/min；3）上模移动总行程为250mm，其拉延行程置于总行程末段，约为50mm；4）上模行程速比系数K1=1.88；推杆行程速度系数K2=1.4；5）坯料输送最大距离200mm；6)最小传动角45°；3.三种设计方案的比较与选取3.1设计方案一冲压机构采用六杆机构，可保证机构具有急回特性和工作段近于匀速的特征，并使压力角尽可能小。用一般的四杆急回机构，虽可满足急回要求，但其工作行程的等速性能往往不好，采用六杆机构就可获得改善。送料机构是由四杆机构组成，按机构的运动循环图确定主动件和从动件运动规律，则机构可在预定时间将工件送至待加工的位置。3.2设计方案二冲压机构采用凸轮—连杆组合机构，这种组合机构的设计，关键在于根据输出的运动要求，设计出凸轮的轮廓。可以根据上模的运动过程，画出凸轮的轮廓。凸轮轴通过齿轮机构与曲柄轴相连，可以按机构运动循环图确定凸轮转角及其从动件的运动规律，则可以控制上模的运动。送料机构是一个四杆机构，按机构运动循环图可确定主动件和从动件的运动规律，使其能在预定时间将工件送至待加工位置。3.3设计方案三冲压机构采用棘轮机构。棘轮和一四杆机构串联，上模上升时，摇杆顺时针摆动，并通过棘爪带动棘轮和工作抬顺时针转位。当上模下降进行冲压时，摇杆逆时针摆动，则棘爪在棘轮上滑动，工作台不动。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。3.4最终选定方案：我们最终采用的是第一方案。原因：1.六杆的机构的急回的性能相比较其他两种方案而言要好，而且六杆机构等速性能好，结构简单，能更好地符合设计的要求。2.凸轮虽然机构简单紧凑，但是凸轮轮廓与推杆之间为点、线接触，易磨损，凸轮机构多用于传力不大的场合。3.棘轮工作时有较大的冲击和噪声，而且运动精度较差，棘轮一般用于速度较低和载荷不大的场合。综合上述原因，我们觉得第一方案比其他两个方案更符合方案选择应考虑的几个方面，特别是第一方案的机构设计中结构相对其它方案非常简单，在制造中可以大大减少工序，并且可以降低成本。4.所选方案的机构尺寸设计4.1冲模机构设计尺寸1)取上模工作段长度L=50mm，行程长度S=250mm，对应曲柄转角为60度。连杆3长度L3=200mm，连杆2左段长度为200mm，最小传动角为45度。2)当连杆2处于水平状态时，连杆3与上模夹角为最小传动角，即45度，则连杆2铰支点与上模水平距离为341mm。3)取连杆2右段长度为300mm，曲柄1铰支点与连杆2铰支点水平距离为100mm，竖直距离为200mm。4）经测量计算，曲柄1长度为105mm，连杆1长度为245mm。经测量，极位角为55度，行程速度比为(180+55)/(180-55)=1.88。连杆3连杆2连杆1连杆4曲柄1曲柄24.2送料机构设计尺寸1）取送料距离H=200mm。曲柄2铰支点与曲柄1铰支点竖直距离为136mm，曲柄2铰支点与上模水平距离为400mm。2）经测量，齿轮1与齿轮2中心距为141mm，则两齿轮分度圆直径均为70mm。取模数m=2，齿数z=35。3）经测量计算，曲柄2长度为80mm，连杆4长度为250mm。极位夹角为30度，行程速度比为(180+30)/(180-30)=1.4。5机构运动仿真及运动学分析薄壁零件冲压机正面工作图薄壁零件冲压机侧面工作图薄壁零件冲压机背面工作图5.1上模运动分析如图所示，上模的行程长约为250MM，周期为约为1.1S，即1分钟约加工66个零件。Plot1CS=装配体5,RF=装配体5-2.5000E+02-2.0000E+02-1.5000E+02-1.0000E+02-5.0000E+010.0000E+005.0000E+010.0000.3520.7041.0551.4071.7592.1112.4622.8143.1663.5183.869secmm上膜-1CMPosition(mm)Y5.1.1上模运动速度分析对照上模位移图，可知上模在下行过程初期速度较大，在接近下模后由于六杆机构的匀速特性以近似匀速运动，在运动到最低点后由于机构的急回特性以一个较大的速度离开下模。Plot1CS=装配体5,RF=装配体5-1.0000E+03-5.0000E+020.0000E+005.0000E+021.0000E+031.5000E+032.0000E+030.0000.2560.5120.7671.0231.2791.5351.7912.0472.3022.5582.8143.0703.3263.5823.837secmm/sec上膜-1CMVelocity(mm/sec)Y5.1.2上模加速度分析对照上模位移图，可知上模的加速度在上模接近下模时逐渐变小，在上模运动到最低时变为0，再反像逐渐增大，且变化量比下行过程来的大，体现了机构的急回特性。Plot1CS=装配体5,RF=装配体5-1.5000E+04-1.0000E+04-5.0000E+030.0000E+005.0000E+031.0000E+041.5000E+042.0000E+040.0000.3840.7671.1511.5351.9192.3022.6863.0703.4543.837secmm/sec**2上膜-1CMAcceleration(mm/sec**2)Y5.2推杆运动分析Plot1CS=装配体5,RF=装配体5-3.0000E+02-2.5000E+02-2.0000E+02-1.5000E+02-1.0000E+02-5.0000E+010.0000E+000.0000.3520.7041.0551.4071.7592.1112.4622.8143.1663.5183.869secmm推杆-1CMPosition(mm)X如图所示，送料推杆的行程长约为200MM，由于齿轮传动比为1：1，所以其周期与上模相同，越为66个零件，即1分钟送66个坯料。对照上模位移图，推杆在上模移动到最高点时移动到离下模最近点，保证了加工的安全性.5.2.1推杆速度分析Plot1CS=装配体5,RF=装配体5-8.0000E+02-6.0000E+02-4.0000E+02-2.0000E+020.0000E+002.0000E+024.0000E+026.0000E+028.0000E+021.0000E+030.0000.3520.7041.0551.4071.7592.1112.4622.8143.1663.5183.869secmm/sec推杆-1CMVelocity(mm/sec)X对照送料推杆位移图，可知送料推杆在送料过程中速度较小，而退回过程中速度较大，保证了送料的安全性。5.2.2推杆加速度分析Plot1CS=装配体5,RF=装配体5-8.0000E+03-6.0000E+03-4.0000E+03-2.0000E+030.0000E+002.0000E+034.0000E+036.0000E+038.0000E+030.0000.3840.7671.1511.5351.9192.3022.6863.0703.4543.837secmm/sec**2推杆-1CMAcceleration(mm/sec**2)X对照送料推杆位移图，可知送料推杆在送料过程中加速度较小，这样能减小推杆的输出功率和耗能，而退回过程中加速度较大，保证安全性。机械0405吕佳翀苗春慧李栋超