自动送料冲床机构的课程设计方案

目录一、设计题目……………………………………………二、自动送料机构的总体设计…………………………2、1冲压机构方案初步设计…………………………2、2送料机构方案初步设计…………………………2、3整体机构运动方案的改进设计……………………三、各构件的运动尺寸的设计与计算…………………四、工作循环图与齿轮的计算…………………………五、滑块C的运动变化规律及曲线……………………六、电动机的功率、转速和驱动力矩及飞轮转动惯量的计算…………………………………………………七、设计的总结和心得………………………………八、参考文献……………………………………………一、设计题目我们组此次的设计题目是：自动送料冲床机构方案设计。课题要求需要实现的功能是：送料和冲孔两个功能能够同时实现，以节约加工时间，提高效率。首先拿到课题，第一步要做的就是把功能分解开来，运用所学机械原理的知识，分析实现每一个分功能所需要的最简机构。而我们分解后的功能就是两个：一为冲孔，二为送料。就依我们目前所学知识而言，实现这些功能就是要利用四杆机构和齿轮机构等这些基本机构，把它们协调到一起实现预期功能。图4.1为某冲床机构运动方案示意图。该冲床用于在板料上冲制电动玩具中需要的薄齿轮。电动机通过V带传动和齿轮传动（图中未画出）带动1'OA转动，通过连杆'AC带动滑块上下往复运动，实现冲制工艺。四杆机构12'OABO和齿轮机构实现自动送料。针对图4.1所示的冲床机构运动方案，进行执行机构的综合与分析，并进行传动系统结构设计。图4.1冲床机构运动方案示意图4.2设计数据与要求1依据冲床工矿条件的限制，预先确定了有关几何尺寸和力学参数，如表4.2所示。要求设计的冲床机构机构紧凑，机械效率高。表4.2冲床机构设计数据4.3设计任务图4.3冲头所受阻力曲线（l）绘制冲床机构的工作循环图，使送料运动与冲压运动重叠，以缩短冲床工作周期。（2）针对图13.1所示的冲床的执行机构（冲压机构和送料机构）方案，依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图。（3）假设曲柄等速转动，画出滑块C的位移和速度的变化规律曲线。（4）在冲床工作过程中，冲头所受的阻力变化曲线如图4.3所示，在不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩。2（5）确定电动机的功率与转速。（6）取曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量。（7）确定传动系统方案，设计传动系统中各零部件的结构尺寸。（8）绘制冲床传动系统的装配图与齿轮、轴等的零件图。（9）编写课程设计说明书。二、自动送料机构的总体设计1、冲压机构方案初步设计本设计采用一个曲柄滑块机构进行冲压机构，其简易结构如图1-1所示，初次考虑两种方案如下：3图1-1电动机通过V带轮传动和齿轮传动（图中未画出）带动OA转动，通过连杆/AC带动滑块上下往复运动，实现冲制工艺。2、送料机构方案初步设计自动送料装置按送进材料的形式分为送料装置与上件装置两类。本设计属于送料装置。常见送料机构形式有以下五种：①钩式送料机构;②凸轮钳式送料机构;③杠杆送料机构;④夹持送料机构；⑤辊轴送料机构。由于本设计所用的毛坯件厚度比较薄，不在前三种送料方案所适用的材料厚度范围内，第四种和第五种方案适用。将第四种与第五种方案进行比较，发现前者需要采用斜楔带动加料爪和滑板运动，在送料过程中振动会比较大，从而影响到送料精度；而后者是使用辊轴送料，过程更为平稳，因而，送料精度也较有保障。综合考虑各种因素以后，决定采用双辊送料机构，如下图1-243整体机构运动方案的改进设计考虑到实际的工作情况及技术要求，我们对机构作了进一步改进，共提供了三种运动参考方案如下，其中综合比较之后我们选择了方案一作为我们的最佳方案：方案一：冲制机构采用曲柄滑块机构，而不采用正弦机构（工作过程中晃动噪音比较大）。曲摇杆机构中曲柄为主动件，带动摇杆转动，摇杆与棘轮共轴，从而将摇杆的连续往复摆动转换成棘轮的单向间歇运动，采用双辊轴压紧送料机构。此方案的优点:棘轮机构可把摇杆的往复运动改成单一方向运动，曲柄摇杆的急回特性不影响机构运动，机构体积较小。以大齿轮为原动件，通过带动小齿轮及固连在小齿轮上的“带缺口辊轮”，仍能达到间歇送料冲压的目的，减小了设计难度缺点:结构复杂，计算复杂，有一定的误差，但可以通过增加棘轮的齿数来减小误差，噪声较大5方案二：主体采用齿轮啮合传动，送料部分仍采用辊轴传送，冲压部分采用曲柄摇杆机构原理和摇杆滑块机构原理，设计出冲压机构：冲头往复冲压运动机构。优点：传动平稳，噪声较小。缺点：机构所占体积相对较大，结构复杂，计算是有一定的困难，误差较大。6方案三：如图所示本机构用了连杆和椭圆形的凸轮机构，齿轮—连杆冲压机构和椭圆形的凸轮—连杆送料机构。正如图所示一样但在设计椭圆形的凸轮机构时不好计算和加工，这大大的增加了加工的难度和设计。三、各构件的运动尺寸计算7由上图中的几何关系，可分别列出下列式子：12（1）由余弦定理：4213242)(LRLL22113cos)(RRL（2）4213242)(LRLL22213cos)(RRL（3）由正弦定理：'1214'1sinsinRL（4）'22213'2sinsinRRL（5）)arcsin(4'1Lxπβ（6）)()(2)('2222222βCOSSRLLRSRL（7）联立1、2、3、4、5、6、7得：mmLmmLmmLmmLmmRmmR16010053358036015054321验证压力角α：12.402)(arccos322142322LRRLLR‘07.902)(arccos322142322''LRRLLR48.88)min(-2'''max，8四：工作循环图与齿轮的计算已知：【n:生产率Sn:送料距离T:大齿轮转动周期部分齿轮每一周传动k次（即板料冲压k次）则大齿轮对小齿轮的传动比为k】设小齿轮半径为r已知sn=150mm,n=180件/min,得kRr/1=150/k又sn=2πr/2k解得：k=1.77K圆整为2，r=75,则部分齿轮的设计如下图：缺齿所占的角度θ=(180-180×2sn/2πr)/2=7.32T=2×60/n=0.667五：滑快C的运动变化规律及曲线下图是用vb模拟仿真得出的数据和曲线：9六：电动机的功率、转速、飞轮转动惯量和驱动力矩【以下公式中各字母的物理意义如下：n:生产率Sn:送料距离T:一个周期Pr:等效阻力功率Pd:等效输入功率Fb:冲压板料最大阻力1:大齿轮的角速度2:小齿轮的角速度1R:大齿轮的半径r:小齿轮的半径】10电动机功率,飞轮转动惯量，驱动力矩，转速计算：根据滑块的位移曲线，近似认为下降过程所用时间(1/2)T,上升过程所用时间（1/2）T:已知：T=0.667s，H=100,Fr=2300N,Fb=530N带入数据参量：曲柄mmR1501，摇杆2R=360mm，支座4L=533mm(x=270mm,y=460mm得：T21π=9.42rad/s122=18.84rad/s小齿轮rV速度=r2=1413mm/s忽略重力所做的功，冲头上下匀速运动：前(3/4)H:1rP=VFbTHFr432435=886.8W后（1/4）H:2rP=VFbTHFr4124=1438.5W上升过程：3rP=VFbTHFr25=886.8W且在一个周期内有Pd=Pr=TTPTPTPrrr2883321=955.8W根据上式可以画出如上图的能量图，各阴影面积f分别代表的为能量之差1f=15J2f=-35JPrPdabcdf1f2f3113f=20J根据上式可画出下图，计算最大盈亏功W=15J则飞轮转动惯量：][][90022π‘nWJF=0.86282mkgPdM1则Y1PdM=101.5mN输入功率：PdP大齿轮转速：1'30n=90r/min根据文献【4】可选择查得：电机型号Y132M1-6,额定功率4KW，转速960r/min减速箱总传动比为:k=960/90=10.67七：设计总结与心得作为机械设计制造及其自动化专业大二的学生，第一次做课程设计，我们觉得这次的课程设计是十分有意义。在已度过的将近两年的大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种机械设计？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去？我认为做类似的设计作业就为我们提供了良好的实践平台。在本次课程设计的过程中，我们感触最深的是查阅了很多次设计书和指导书。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计书是十分必要的，同时也是必不可少的。另外，课堂上也有部分知识不太清楚，于是我又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计的第二大收获。abcd12八、参考文献[1]陈晓斌，段海峰.冲床自动送料机构设计.装备制造技术，2012，[8]:50~51；[2]罗云华，张海鸥，王桂兰.一种内啮合行星式自动送料机构.锻压机械，2001,36：（1），22~23；[3]甄久军，杨战民，孙勇震.基于单片机控制的冲压机床自动供料装置设计.南京工业职业技术学院学报，2012,12：（2），5~7；[4]王湘江，何哲明.机械原理课程设计指导书.长沙：中南大学出版社，2011；[5]李瑞琴.机械原理课程设计.北京：电子工业出版社，2012；[6]张永安.机械原理课程设计指导.北京：高等教育出版社，1995.