专用精压机课程设计

目录概述2机构功能的简单分析4工艺流程分析5执行机构的选择与比较7运动循环图12机构运动尺寸计算13机械运动方案简图19设计心得与体会21参考文献21l 概述1、 工作原理专用精压机是用于薄壁铝合金制件的精压深冲工艺，它是将薄壁铝板一次冲压成为深筒形。如图1.1所示，上模先以比较小的速度接近坯料，然后以匀速进行拉延成形工作，以后，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。 图1.12、 工艺动作流程1) 将新坯料送至待加工位置；2) 下模固定、上模冲压拉延成形将成品推出膜腔。3、 原始数据和设计要求1) 动力源是电动机，作转动；冲压执行构件为上模，作上下往复直移运动，其大致运动规律如图1.2所示，具有快速接近工件、等速工作进给和快速返回的特性。2) 精压成形制品生产率约每分钟70件。 3) 上模移动总行程为280 mm，其拉延行程置于总行程的中部，约100 mm。4) 行程速比系数K1.3。5) 坯料输送的最大距离200 mm。6) 上模滑块总质量40 kg,最大生产阻力为5000 N，且假定在拉延区内生产阻力均衡；7) 设最大摆动件的质量为40kg/mm，绕质心转动惯量为2 kgm2/mm，质心简化到杆长的中点。其它构件的质量及转动惯量均忽略不计；8) 传动装置的等效转动惯量（以曲柄为等效构件，其转动惯量设为30 kgm2，机器运转许用不均匀系数为0.05）9) 机构应具有较好的传力性能，特别是工作段的压力角应尽可能小，传动角大于或等于许用传动角。 图1.2l 机构功能的简单分析 本机构加工的主要是铝合金制件，且需要一次冲压成型。故机构需要较大的冲压力来实现。同时保证其精压的质量，机构需要匀速的冲压过程，因此我们采用具有较好的传动性和较高接触强度的齿轮机构。考虑到工作效率的要求，采用曲柄滑块机构送料，为了使整个机构能够快速、紧密、平稳地运行，需要机构各个部分必须相互配合，并且足够稳定。 l 工艺流程分析（1）、 推板送料 由曲柄滑块送料机构的推板将待加工工件推至预定的工作位置。（2）、 上、下模冲压工件 摆动导杆冲压机构在送料机构完成送料回程时已经进入冲压工作阶段。上模滑块先快速接近工件，接近时在以等速对其进行冲压，而下模在等速冲压时恰好达到极限位置，顶住工件实现精压。（3）、 上模滑块急回、下模向上顶出工件 上模滑块机构急回向上退回，下模滑块则由原本的最低极限位置向上运动，将精压好的成品向上顶出。（4）、 推板送料并将成品推至下工作台 曲柄滑块送料机构完成一次送料后再次送料，而此时成品已被下模顶出下一个加工工件恰好将成品推至下工作台。同时将新工件送至预定加工位置。l 执行机构的选择与比较1、 送料机构的选择送料机构实现间歇送料可采用凸轮机构、凸轮连杆组合送料机构、槽轮机构等。方案一：选用凸轮机构方案一中，凸轮机构的缺点是凸轮廓线与推杆之间为点接触，线接触，易磨损，并且凸轮机构制作比较困难。方案二：选择曲柄滑块机构方案二中，运动副元素为面接触，压力较小，承载能力较大，润滑好，磨损小，加工制造较容易。2、 冲压机构的选择冲压机构为保证等速拉延、回程快速的要求，可采用导杆加摇杆滑块的六杆机构、铰链四杆加摇杆滑块的六杆机构、齿轮连杆冲压机构等。方案一：选用曲柄滑块机构该方案自由度为一，自由度等于原动件数，能够满足传动要求，结构简单，装配较容易，但一级传动角较小，机构传力性能差。方案二: 四连杆机构+摇杆滑块机构该方案自由度等于原动件数，能够满足传动要求，加压时间较短，一级传动角最大，效率高，成本低，工作平稳性一般。方案三：四杆机构+曲柄滑块机构方案一、二、三都能实现急回运动，综合考虑机构的力学性能和制作成本，选用方案三。3、 顶杆机构的选择凸轮机构设计顶杆机构的目的为了使成品推出型腔，选用下图的凸轮机构，能够满足条件。l 运动循环图从循环图看出，推杆和上模正行程同时开始，但推杆送料时间短，在开始冲压前送料已经完毕，同时在上模回程一小段时间后顶杆开始顶出成型品，在下一个运动周期开始时顶杆完成正行程。l 机构运动尺寸计算1、 冲压机构1 传动四杆机构的尺寸计算按照设计要求，摆杆质量为40kg/m，绕质心转动转动惯量为2kg m2 ,所以根据计算式 112 40 c3 = 2 C 0.843 m 取 K=1.4 ,设计摆杆摆脚为 = 60。 ,由课本P120图8-20查得此时最小传动角最大取值maxmin 33。 ,46。 参考课本p136式8-25则 =180。(k 1)/(k+1)=30。 a/d=sin30。sin(15。+46。)/cos(30。-15。) = 0.4527 b/d= sin30。sin(15。+46。)/sin(30。-15。) =0.9366 c/d = 1可得： a = 0.382m b = 0.790m c = d = 0.843m 2 冲模连杆滑块机构尺寸计算 在刚结束冲压时（图中粗实线所示），OA与水平夹角为30。 ，并且冲块和连杆在一条直线上。 回程结束时（图中虚线所示）OA极限位置在OA处，AB处于AB处。由几何关系可知： AB = 140 + OAsin30。 AB2= OA2+ OA2cos30。2 解得 OA = 170.135mm AB = 225.067mm3 传动机构运动分析 设计要求精压机生产效率为70件/min ，则曲柄转动周期为T=0.857s ，曲柄平均角速度 =7.33 rad/s 。冲块正行程时间： t =T（180 +)/360。= 0.5s回程时间： t = T t = 0.357s2、 送料机构1 送料机构尺寸 由设计要求坯料输送距离需达到200mm，所以 2a = 200mm a = 100mmb杆长选取为200mm2 运动分析 为保证送料和冲模运动一致，其周期也应为 T = 0.857s3、 顶杆机构顶杆机构采用凸轮传动，凸轮推程角为80。，推程时间为t = 80。/360。= 0.19s 回程角设计为60。，时间约为0.143s ，使其能快速回程，避免和冲块,送料机构碰撞。工作廓线的设计 由课本P163式9-17得 X，= x-rrcos y， = y-rrsin其中：sin=（dx/d）（dx/d）2+(dy/d)2cos=-（dy/d）（dx/d）2+(dy/d)2推程段 1=0，80. dx/d=(ds/ d）sin1 +(r0+s)cos1 =(2h/)1-cos41sin1+(r0+s)cos1 dy/d=(ds/ d）cos1-(r0+s)sin1 =(2h/)1-cos41 cos1+(r0+s) sin1远休止 2=0，10. dx/d=（r0+s）cos(/2+2) dy/d=-（r0+s）sin(/2+2)回程阶段3=0，60. dx/d=(ds/ d）sin（3+）+(r0+s)cos(3+) =（810h32/3-4860 h33/4+7290 h34/5）sin(+ )+ (r0+s) cos(3+)dy/d=（810h32/3-4860 h33/4+7290 h34/5）cos(3+ - (r0+s)cos(3+)近休止 4=0，210. dx/d=（r0+s）cos(4/3+4) dy/d=-（r0+s）sin(4/3+4)通过计算得出凸轮工作廓线各点坐标得出凸轮廓线。l 机械运动方案简图1电动机5主滑块2飞轮6凸模3带轮传动7凹模4齿轮8坯料l 设计心得与体会首先,对机械原理这门课程有了更深入的了解.平时的只停留在一个初等的感性认识水平,没有真正的理解透所学的具体原理的应用问题,但在自己做设计过程中老在问为什么,如何解决,通过这样的想法,是自己对自己所学的理论有了深入的理解.在设计过程中,如何才能把所学的理论运用到实际中,这才是我们学以所获,学以致用的真正宗旨,这也是当我们从这个专业毕业后所必需具有的能力,这也更是从学到时间的过程,才能为自己在以后的工作中游刃有余,才能为机械工业的发展尽绵薄之力.其次对所学的专业课产生了很大的兴趣.在做设计的过程中,发现机械的很多东西渗透在我们生活的方方面面,小到钟表,大到航天器，都用到了机械的相关内容。这也给自己很大的学习范围和任务，更给了自己很大的发展空间和兴趣的培养。最后对团队的合作有了更深的体会。每个人不可能方方面面都会，这就需要团队组员各自发挥自己的优点，说出各自的想法，取长补短，这样才能从别人身上学到自己所缺的能力和品质，在现代的企业合作中，团队合作精神是很重要的，各个产品的开发都需要很多人倾注心血，这样才能是企业有长远的发展。虽然这次设计已告一段落，但是我知道学海无涯、学无止境，这是一个结尾，同时也只是一个开始。今后，我会以更饱满的热情投入到今后的学习生活中，做一个不断探索，勇于创新的大学生。l 参考文献1 孙桓，陈作模， 葛文杰机械原理M北京：高等教育出版社，2006