机械原理课程设计-薄壁零件冲床设计.docx

机^原理课程设计院系：机电工程学院班级：机自本三学号:一设计任务1. 设计题目2. 原始数据和设计要求二所选方案1 .方案分析2 .分析结论三机构的设计1 .几何尺寸的确定2 .机构运动简图的绘制3 .机构的设计数据四.从动件的运动规律及简图1 .位移s —p简图2 .速度V — p简图3 .速度a —p简图，、设计的任务1. 设计题目设计冲制薄壁零件（如图1-1所示）的冲压机构及与相配合的 送料机构上模先以比较快的速度接近坯料，然后以接近匀速进行拉 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（下模上 面），完成一个工作循环设计能使上模按照上述要求加工零件的冲 压机构和从侧面送料的送料机构上模（冲图1-12. 原始数据° H 卜 tp （rad）图1-21. 采用一台1 4 5 0 r /ni n的三相异步电动机驱动，下模固定，从动 件（执行构件）为上模，作上下往复直移运动，其大致运动规律 如图1 - 2所示，具有快速下沉、匀速工作进给和快速返回的特性2 .机构应具有较好的传动性能，特别是工作段的压力角a应尽可 能小；传动角Y大于或等于许用传动角[Y ] =4 0°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 .生产率约每分钟75 .执行构件（上模）的工作长度1=4 0- 1 1 0 mm,对应曲柄转角 （1 /3- 1 /2）n ；上模行程长度必须大于工作段长度的两倍以上，行程速度变化系数K>1 . 57 .送料距离H=6 0 - 2 0 mm8 .速度不均匀系数，波动3 %- 5 %9 .建议主动件角速度取3 =1 r a d/s1 0 .对机构进行动力分析，所需参数值建议如下选取(1) 设连杆机构中各构件均为等截面匀质杆，其质心在杆长中点，而曲柄的质心与回转轴线重合2) 设各构件的质量按每米4 0 k g计算绕质心的转动惯量按每米2 k g . m2 计算3) 转动滑块的质量和转动惯量不计；移动滑块的质量36 k g4) 载荷5 0 0 0 N按平均功率选电动机5) 曲柄转速为7 0 r /mi m在由电动机轴至曲柄轴之间的传动装置中(如图1 - 3)，可取带的传动比I =1 .9(6) 传动装置的等效转动惯量为3 0 k g .m2(7) 机器运转不均匀系数8不超过0.05图1-33 .设计要求1. 绘制工作循环图2. 确定各构件的相对长度3. 拟定具体方案4. 说明：仅作运动分析不作动力分析工作循环图填充薄板—薄板送料—冲压台—冲压1 I取出成品—成品压出下腔—冲压成型:、所选方案根据要求，所选方案如图2 - 1图2-11 .方案分析⑴齿轮-连杆冲压机构如图2 - 1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度变化系数设计， 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a较小在ABC摆动导杆机构的摆杆BC反向延长线的D点上加二级杆 组连杆和滑块，组成六杆机构主动曲柄AB匀速转动，滑块在垂直 AC的导路上往复移动，具有较大的急回特性2)凸轮-连杆送料机构凸轮机构结构简单，紧凑，设计方便，但由于主从动件之间为 点接触，易磨损，适用于运动规律复杂，传力不大的场合所以送料 机构选择凸轮机构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 环图确定凸轮工作角和从动件运动规律，则机构可在预定时间将工作 送至待加工位置2 .分析结论连杆机构最适合用于冲压机构，连杆机构的良好的急回特性基 本上满足了冲压机构的运动特性，可以传递较大的力，但一些运动无 法满足，即要求在匀速冲压完工件后快速将工件推出这一运动过程不 易满足，但冲压工作段的匀速可以达到，连杆机构不适合于高速传动 的机构，而且应满足杆件的最小传动角的条件总体来说连杆机构满 足了冲压机构的基本运动特性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.三.机构的设计1. 几何尺寸的确定(1) 导杆摇杆滑块机构的设计(如图3 - 1)图3T1) .已知机构的行程速比系数k =1.5 ,可得极位夹角。

1 8 0° ( k - 1 ) /( k +1 ) =3 62) •设AB=1 0 0 mm以 A为圆心，AB长为半径作圆，根据极位夹角0 和A、C共线，即可以确定C的位置，作出两个极限位置B和B'3) .设 BD=B'D' =5 0 0 nm, DE=D‘ E‘ =1 5 0 mn,,因为压力角 a V 5 0° ,取 a =3 0° ,可得 EE'=1 5 9 .8 mm4) .BB‘ (逆时针)为下压工作段，将YY'的1 8 0度角按10度等 分，可得1-1 7小份，，以C为圆心，CD长为半径，作圆弧交BD和B' D '于D、D',连接1点和C点交圆弧于1 ‘点，以1 ‘点为圆心，，DE长为半径作圆弧，交EE'于1’ ’，用同样的方法，可以在EE / 上找到 2 , ’，3’ / 1 7’5) . EE’上1 7小段的尺寸如图所示，可知从8 ’ ’到1 4’ ’的过 程可以看作等速的过程，且8 =6 0° ，其他部分也基本符合给定的 要求6) .用上述方法设计的机构的尺寸如下:AB=6 4 mm, BD=3 6 5 mm, DE=1 1 6 mm.(2) 凸轮机构的设计 (如图3 - 2所示)1 ) .确定凸轮机构的s 一。

图根据冲压机构的S 一图，确定推程运动角和回程运动角设凸轮 的推程运动角和回程运动角都为6 0 °验证如图3 - 1验证H1和H2都 在工作段之外2) 按许用压力角确定凸轮的中心位置和基圆半径因为 t a na =| ds / dp - e |/( r 人2 - e 人2 )人1 /2 , s =6 0 mm,设 a ma x =3 0 所以，ds / dp =0.0 5 7,设e =2 0 mm可以得出基圆半径r等于7 0 mm3) .根据凸轮的s -p图，作凸轮的轮廓曲线1 .以r为半径作基圆，以e为半径作偏距圆，点k为切点，道路与 基圆的交点便是初始点C1点，利用反转原理，整个装置以-3转动2 .将凸轮的位移线图s -p的推程运动角和回程运动角作六等分3 .自OC0开始沿-3的方向回程运动角6 0度，近休止角2 4 0度，推程运动角6 0度，在偏距圆上取回程运动角6 0度和推程运动角6 0度， 将其六等分交偏距圆于一系列的点，然后做个点的切线，交基圆于 C1 C2 C6、B1 B2 B6 .4 .沿以上各点取偏移量，C1取6 0mm, C2取6 0 mm C3 =4 8nm……C6取 0， B1 取 6 0 mm，B2 取 6 0 mm, B3 =4 mm B6 取 0。

5.将C 1C 2……C 6、B 1B 2……B 6连成光滑的曲线，即可得到凸轮的轮廓曲线这里小滚子 半径为10 mm4) 推杆运动规律设推杆在推程部分和回程部分都是平均运动，则有推程部分s=6 08 /S o 回程部分s=6 0 * (1-8 /S o)可以得到推杆运动规律图图3 -3(3) 电动机的设计因为机构要承受较大的载荷，所以根据我的设计需要，电动机选用额定功率为4.0 k w的Y1 1 2 M- 4(4) 轮系的设计(如图3 - 4)—「12'__ —_ 输出2输入 _3因为电机轴至曲柄轴之间的传动装置传动带的传动比i=1： 9, i =n1 /n2 =1: 9 ,/ ni =1 4 4 0r/m in n2=7 5 8 r/m in而又要保证冲压机构的工作效率是7件/分钟，,/ i =n1 /n3 =1设齿轮机构的中心距a =1 8 0mm,查机械设计手册标准齿轮的参数，取模数m=4 mm采用标准直齿圆柱齿轮传动，Z1 =Z3 =20, Z2 =Z2’ =25 ,a =m* ( Z1 +Z2 +Z3 以+m* Z2 2 =1 8 0 mm图3-42. 机构运动简图的绘制mu mm /// //////〃///////3. 机构的设计数据(1 ).导杆摇杆滑块机构的尺寸数据曲柄 AB=6 4mm 摇杆 BD=3 6 5 mmDE=1 1 6 mm(2 ).导杆摇杆滑块机构的设计数据要求执行构件总行程L=1 6 0 mm执行构件工作段的行程l =4 5 mm行程速比系数k =1 .5摇杆 BD摆角。

3 6° ( 0VO V 3 6° )工作段压力角a ma x =3 0 (a V 3 0 ° )(3 ) .凸轮的尺寸数据a ma x =3 0° 基圆半径 r =7 0 mm凸轮行程s =6 0 mm 凸轮偏心距e =2 0 mm(4)齿轮的数据a =1 8 0齿轮模数齿数142024252’4253420四.从动件的运动规律根据VB程序，得到转角甲与从动件位移、速度、角速度的关系甲° s(m m)V (m /s)A (m/sA2)15142 .3-0 .110-0 .00530136 .5-0 .166-0 .06335120 .5-0 .274-0 .07750106 .3-0 .351-0 .0716595 .1-0 .409-0 .1388084 .2-0 .437-0 .0439574 .6-0 .451-0 .02810565 .1-0 .479-0 .01212054 .8-0 .4980 .00313543 .9-0 .4900 .01815034 .2-0 .4720 .03316527 .1-0 .4360 .04918018 .2-0 .3880 .0631959.2-0 .3230 .0742102.5-0 .2350 .0752257.5-0 .1120 .09824016 .50 .2050 .11225524 .60 .5220 .24427035 .40 .7110 .50928552 .61 .2010 .55630070 .51 .3620 .25731595 .31 .045-0 .135330112 .80 .584-0 .338345130 .50 .228-0 .652360150 .0-0 .007-0 .495(1 )位移s —p图由图3 - 1,从B'没取1 0°转一周,截取各段的位移得到下图:(3)加速度图。