机械原理自动冲床说明书

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2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----------------------------------------------------------31、设计题目-----------------------------------------------32、工作原理与及结构组成-----------------------------------33、设计要求与技术条件-------------------------------------34、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------------------------------------------------------------123一、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大于或等于许用传动角40。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=40100mm，对应曲柄转角0=(1/31/2)；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。7）行程速度变化系数K1.5。8）送料距离H=60250mm。9）机器运转速度波动系数不超过0.05。设计参数见下表：（按学号分组：每五人一组）a)02S02FF1F0b)c)l图1冲床工艺动作与上模运动、受力情况上模（冲头）坯料下模4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2kgm2/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=102.5mm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ABBCCDAD的长度(按照四杆机构的计算方案设计前四杆的杆长)数据组编号12345冲压载荷F1/N90008000700060005000上模工作段长度L/mm40557085100上摸工作段对应曲柄转角/（）60657075805如图方式设计定杆长DEEF(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6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—43.01420Y112M—44.01440Y132S—45.51440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57.20i取带传动的传动比ib=2，则齿轮减速器的传动比ig=10.285，故可选用两级齿轮减速器。转矩——转角图冲压机构送料机构齿轮减速器主轴电动机带传动7按照机构效率为0.6。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5.5kW。在上图中，曲线是转角a——实际转矩T的图像；直线是转角a——额定转矩Tr的图像。额定转矩：NmTr=450.17Nm曲线对直线积分，得到W=1040J根据公式])[/(90022nWJF如果将飞轮装在曲柄上，得到J是387.5Kgm2；飞轮的直径大约1m，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1440r/min。代入公式得到J=0.92Kgm2。根据FAgJDG42并设D=0.5m得：AG=146Kg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lOGlOH，可减小凸轮尺寸。nPTr9549图182．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。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lIHlIR，则可减小凸轮尺寸。图29六、机构运动输出曲线及分析上模位移图分析：机构的冲头在0.15s进入冲程，在0.35s冲压结束，在这段机构速度比较平稳，位移曲线近乎是直线。图310上模速度图分析：在冲压阶段0.15s~0.35s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。11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。12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，20052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，20053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，20014张伟社主编.机械原理教程.西安：西北工业大学出版社，20015黄茂林，秦伟主编.机械原理.北京：机械工业出版社，20026刘昌棋等编.凸轮机构设计.北京：机械工业出版社，2002