机械原理课程设计专用精压机 .docx
机械原理课程设计专用精压机 机械原理课程设计 题目：专用精压机设计 一、工作原理及工艺动作过程 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代加工位置，完成一个工作循环。它的主要工艺动作有： 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模腔。 二、原始数据及设计要求： 1）动力源是电动机，作转动；冲压执行构件为上模，作上下往复直线移动，其大致运动规律如图1所示，具有快速接近工件、等速下行拉延和快速返回的运动特性。 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280mm，其拉延行程置于总行程的中部，约100mm。 4）行程速比系数K1.3。 5）坯料输送最大距离200mm。 6）上模滑块总重量为40kg，最大生产阻力为5000N，且假定在拉延区内生产阻力均衡； 7）设最大摆动构件的质量为40kg/mm,绕质心转动惯量为2kg.m2/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。 9)机构应具有较好的传力性能，特别是工作段的压力角a应尽可能小，传动角g大于或等于许用传动角g=400 三、设计任务 (1)根据工艺动作要求拟定运动循环图； (2) 进行送料机构、冲压机构的选型； (3) 机械运动方案的评定和选择； (4) 按选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案，分配传动比，并在图纸上画出传动方案图； (5)对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算; (6) 画出机械运动方案简图； (7) 对执行机构进行运动分析，画出运动线图，进行运动模拟； (8) 进行飞轮设计； (9) 编写设计说明书。 四、执行机构运动方案设计 零件在冲压成形时，一般要求执行构件先以较小的速度接近坯料，然后匀速拉延成形，最后快速返回，即执行构件在整个行程中要求有等速运动工作段，并具有急回特性。同时希望工作中过程中的压力角尽量小，以保证机构具有良好的传力特性。为实现上述复杂的运动过程，常采用基本机构组合设计。 所选方案如下： 摆动-导杆冲压机构 + 摇杆-滑块送料机构 1、方案分析： (1) 齿轮-连杆冲压机构 连杆机构良好的急回特性基本上可以满足冲压机构的运动特性，可以传递较大的力，而且冲压工作段的匀速可以达到，但要满足最小传动角的条件。 导杆机构可按给定的行程速比系数K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。适当选择导路的位置，可使工作段的压力角较小 (2) 摇杆-滑块送料机构 摇杆滑块送料机构通过齿轮与上部曲柄轴相连。可调节其在整个运动中的初始位置使推杆在预定时间将坯料送至代加工位置。如果取一定的偏距，则也具有急回特性 2、机构几何尺寸的确定 A齿轮为主动件，G齿轮为从动件，其中A 、G 齿轮尺寸大小一样，转速一致 A 、G 齿轮取分度圆直径为240mm F齿轮分度圆直径为480mm 取模数m=10 得到齿数Z=ZG=24 ZF=48 另外为了使推杆有急回特性使其在回程时A不与前进的坯料有碰撞，取其正偏距e=150mm (1)摆动导杆滑块机构的设计(冲压机构设计) 因要求K³1.3，取K=1.5 , 得极位夹角=180°另要求上模的总行程H=280mm 设为DE与竖直方向夹角 由前图可得：2*CD*sin(/2)+DE*(1-cos)=280 上式可变为：2*CD*sin(/2)=280 得 CD=453mm 取曲柄AB=200mm，DE=360 mm, 其中得知 AC=615mm 题目要求拉延行程置于总行程的中部，约100mm，考虑到送料机构的送料时间故将拉延行程的起始点置于上模位移为100 mm处，此时上模接触坯料受力较大，故将此时压力角a定为0°根据三角函数得：CE2=CD2+(140-100) 2 从而可得CE=455 (2)摇杆滑块机构的设计 依据滑块的行程要求以及冲压机构的尺寸限制，选取此机构尺寸如下： 要求坯料最大输送距离为200mm,则可取输送距离为120 mm时，摇杆摆角应为 五、传动系统方案设计 AB=tan(/2)=tan18°=0.325 ACK-1=36°,sin(/2)=0.309； K+1由生产率每分钟约70件可得，生产一件的周期为周所需时间为0.86S 曲柄的角速度w=60=0.86S 所以曲柄AB转一702p=7.33rad/s 曲柄转速n=70r/min T根据最大生产阻力5000N，可按平均功率选电动机，又在拉延区生产阻力均衡，然后求得加于曲柄AB的平衡力矩Mb，并与曲柄角速度相乘，获得工作段的功率，计入各传动的效率，进而求得电动机功率。从而选择同步转速为1500r/min,满载转速为1440 r/min，额定功率为5.5KW的电动机。则传动系统总的传动比约为iS=20.57 取带传动的传动比ib=2则齿轮减速器的传动比ig=10.285 因电动机至曲柄轴之间的传动装置传动带的传动比ib=2 ib=n1/n2=2 又n1=1440 r/min 所以n2=720 r/min 而又要保证冲压机构的工作效率为每分钟约70件，所以n1/n3=1 设齿轮机构的中心距a=180mm,查机械设计手册标准齿轮的参数 取模数m=4mm,采用标准直齿圆柱齿轮传动z1=z3=20, z2=25 六、机构运动循环图 依据冲压机构分析结果以及对送料机构的要求，可绘制机构运动循环图如下 当曲柄AB由初始位置转过角时，冲头快速接近坯料 当曲柄AB转到角过程中冲头近似等速向下，冲压坯料 当曲柄AB转到角过程中冲头继续向下运动，将工件推出行腔。 当曲柄AB转到 七、机构运动分析 机构运动模拟视频 上模冲压机构运动分析 推杆送料机构运动分析
