1、 自动送料冲床目录1 设计题目2 工作原理即构成3机械运动方案拟定4机构各部分尺寸确定5机构运动循环图6传动系统方案设计一 设计题目一 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g 大于或等于许用传动角g =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 = 30100mm，对应曲柄转角j0 = (1/3 1/2 )p；上模总行程长度必须大于工作段长
2、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=5000N，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d 不超过0.05。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2kgm2/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30kgm2。二
3、工作原理与及结构组成a)j02pjSj02pjFF1F0b)c)Hl图1冲床工艺动作与上模运动、受力情况上模（冲头）坯料下模自动送料冲床用于冲制、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。设计参考方案冲压机构的原动件为曲柄，从动件（执行构件）为滑块（上模），行程中有等速运动段（工作段），并具有急回特性，机构还应有较好的动力特性。要满足这些要求，用单一的基本机构（如偏置式曲柄滑块机构）是
4、难以实现的。因此，需要将几个基本机构恰当地组合在一起来满足上述要求。送料机构要求作间歇送进，可结合冲压机构一并考虑。1单边辊轴送料装置如图 该机构采用摇杆滑块冲压机构 滚轮送料机构恰当的选择各机构尺寸，可保证机构具有急回运动和工作段近似匀速的特性。在摇杆B与齿轮R2之间添加棘轮使B的往复运动变成R2的间歇单向运动， 以完成送料要求。（未画出）: 2 齿轮连杆冲压机构和凸轮连杆送料机构如图2所示，冲压机构采用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（齿轮1与曲柄AB固联，齿轮2与曲柄DE固联）。恰当地选择C点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似匀速的特性，并使
5、压力角a 尽可能小。图2冲床机构方案之一Dw1EBA12w2HKOGCFRa送料机构由凸轮机构和连杆机构串联组成，按运动循环图可确定凸轮推程角和从动件运动规律，使其能在预定时间将坯料推送至待加工位置。设计时，若使lOG lOH，可减小凸轮尺寸。图3 冲床机构方案之二CDEFOABaGHw13. 导杆摇杆滑块冲压机构和凸轮送料机构如图3所示，冲压机构是在摆动导杆机构的基础上，串联一个摇杆滑块机构组合而成。摆动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以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。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
6、可确定凸轮推程运动角和从动件运动规律，则机构可在预定时间将坯料送至待加工位置。4. 六连杆冲压机构和凸轮连杆送料机构如图4所示，冲压机构由铰链四杆机构和摇杆滑块机构串联组合而成。四杆机构可按行程速度变化系数用图解法设计，然后选择连杆长lEF及导路位置，按工作段近似于匀速的要求确定铰链点E的位置。若尺寸选择恰当，可使执行构件在工作段中运动时机构的压力角a 较小。凸轮连杆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推程运动角和从动件运动规律，则机构可在预定时间将坯料送至待加工位置。设计时，使lIH lIR，可减小凸轮尺寸。HKFajw3COIDgARG图4 冲床机构方案之三w
7、1BECM5. 连杆凸轮冲压机构和凸轮连杆送料机构Dw1EBAOH1IKPOGCFLaw4212JH1图5 冲床机构方案之四14如图5所示，冲压机构采用有两个自由度的连杆凸轮组合机构，用齿轮副将其封闭为一个自由度（齿轮1与曲柄AB固联，齿轮4与两个凸轮固联）。恰当地选择C点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似匀速的特性，并使压力角a 尽可能小。改变凸轮轮廓曲线，可改变C点轨迹，从而使执行构件获得多种运动规律，满足不同工艺要求。送料机构由凸轮机构和连杆机构串联组成，按运动循环图可确定凸轮推程角和从动件的运动规律，使其能在预定时间将坯料推送至待加工位置。设计时，若使lHI lHG
8、可减小凸轮尺寸。选择方案时，应着重考虑下述几个方面：1）所选方案是否能满足要求的性能指标；2）结构是否简单、紧凑；3）制造是否方便，成本可否降低。经过分析论证，方案1是四个方案中最为合理的方案，下面就对其进行设计。机构各部分尺寸确定1.求辊轴转角 2.摇杆摆角 3.机架中心距 4.曲柄半径r= lO1A 5.曲柄滑块机构:曲柄半径r1 6.根据许用压力角调节连杆长l1，取l1=560mm,并验算：公式中R1，R2为齿轮分度圆半径由齿轮的模数m和齿数z确定，取m=5。方案Sn/mmn/次/分B/mmH/mmFb/NFr/N/度Rb/mmR2/mmR/mmL/mmx/mmy/mm11352502
9、805002000250.046012018013003701250得相应数据填入表中 棘轮尺寸名称符号计算公式棘轮齿高h一般取h=0.75m棘轮齿顶厚a一般取a=m棘轮齿顶圆直径dada=mz棘轮根圆直径dfdf=da-2h=da-1.5m棘轮齿槽夹角=60o或=55o(视铣刀角度而定）棘轮齿槽圆角半径r 一般取r=1.5mm棘轮厚度b 铸钢b=1.5-4mm;锻钢b=12mm棘爪工作长度ll=2p=2m棘爪高度h1m2.5时，h1=h+(23)mm;m=35时h1=(1.21.7)m棘爪尖顶圆角半径r1一般取r1=2mm棘爪底长度a1a1=(0.81)m 齿轮尺寸基本参数名称符号公式分度圆
10、直径d 齿顶高ha齿根高hf全齿高h齿顶圆直径da (齿根圆直径df)基圆直径db 齿距p齿厚s槽宽e中心距a顶隙c基圆齿距pb 法向齿距pn 注释：机构运动循环图送料时间一般在上死点前后为宜,这样可避免冲头干涉,一般取在曲柄转角27090之间,如图2所示。当曲柄在270时，摇杆应位于下极限位置，由此可确定原动件上两曲柄之间的夹角如图2c)。当送料距离一定时,应尽可能加长送进时间, 通常用改变偏心的圆周位置来实现。图2.机构送料与运动循环图a) 机构送料周期 b) 运动循环图 c) 确定原动件上两曲柄之间的夹角(四).单边辊轴送料装置机构运动分析1.作滑块7的位移线图(s-)曲线,板料的位移曲
11、线(s-)。将曲柄lO1A的圆周按曲柄的转向依次分为12等分,另外补充冲头开始冲压时的一个位置,取曲柄1为原点,这时滑块7在最高点(上死点),板料应进入送进阶段,使曲柄按图2所示转向依次转到各个位置,可找出滑块7上C点的位置和板料移动的距离,取长度比例尺s及时间比例尺t=T/L=60/n1L (s/mm),分别作滑块的位移线图和板料的位移线图(一个周期内)。式中L为图上横坐标的长度。(六).飞轮设计1.速度多边形杠杆法原理（参考相关书籍）2.用速度多边形杠杆法求等效构件的等效阻力矩步骤:将所有外力Fb，Fr，Fer，G7按同一方向转90,分别加到速度多边形的相应点上,其中等效阻力矩Fer加在构
12、件1的A点上,且Fer O1A,注意Fer与A的运动方向相反, 然后诸力对速度多边形的极点p取矩,其中Fr值在未冲压时Fr=0, 进入冲压时Fr0, 所以在冲压始点Fer也对应双值(对应Fr=0与Fr0)。最后求得各个位置的等效阻力矩Mer=FerlO1A (在冲压点有双值) 并将结果汇总列于表3表3 等效阻力矩Mer汇总表位置123456789101112 冲压始点Fr0Fr0Mer3.确定飞轮的转动惯量已知:速度不均匀系数,飞轮安装在曲柄轴上,等效阻力矩值见表3,且驱动力矩为常数。要求:用米查尔洛夫法确定飞轮的转动惯量JF。步骤:1.作等效阻力矩Mer线图根据表3中已求得的等效阻力矩, 取
13、力矩比例尺（m/mm）， 曲柄的转角比例尺2/L(rad/mm)，其中为横坐标的长度（mm）。作曲柄在一个运动循环中的等效阻力矩er曲线如图5a所示。2.用图解积分法作等效阻力矩功er 线图图解积分法为图解微分法的逆过程,兹不赘述。取极距（mm），用图解积分法由力矩er曲线求得力矩所做的功er曲线（图5b）。由于 d/ ddy/dx /()（tg）tg 其中 /（）故取er曲线纵坐标比例尺（mm）。（*求er的理论依据如下：3.作驱动力矩功d线图和驱动力矩d线图。由于在一个稳定运动循环中，驱动力矩所做的功等于阻力矩所做的功，又知驱动力矩为常数，所以连接er 曲线的始、末两点的直线0e，即为d线
14、图，由d线图可反求出驱动力矩d的大小，如图5a所示。4.作动能增量线图取比例尺 （mm），动能变化der，其值可直接由图5b上d（）与er（）曲线对应纵坐标线段相减得到，由此可作出动能变化曲线（见图5c）。5.作等效构件的动能线图等效构件所具有的动能，等于机构所有构件动能之和，即 1/2（mivi2ii2）本例用上式计算出各个位置等效构件（即构件）的动能，并列于表，然后可画出动能线图（图5d）。6.作动能变化与等效构件动能差值（）线图取比例尺（）（/mm），既然比例尺都相同，在求作（）线图时，的值可直接由图5c与图5d上的对应纵坐标线段相减得到（见图5e）。7.计算飞轮的转动惯量在图5e中，a
15、和b两点为等效构件转速最大和最小位置，即max和min位置，对应的纵坐标为（）max和（）min。在 （）曲线上量取纵坐标最高和最低点之间的距离gf，并记住，则所以 飞轮转动惯量的单位为kgm。表4 等效构件动能ER汇总表位置123456789101112ER图5 飞轮设计过程图 传动系统方案设计冲床传动系统如图52所示。电动机转速经带传动、齿轮传动降低后驱动机器主轴运转。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）Y100L24 3.0 1420Y112M4 4.0 1440Y132S4 5.5 1440由生
16、产率可知主轴转速约为70r/min，若电动机暂选为Y112M4，则传动系统总传动比约为。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。参考资料1 孟宪源，姜琪. 机构构型与应用. 北京：机械工业出版社，20032 黄茂林，秦伟. 机械原理. 北京：机械工业出版社，20023 申永胜主编. 机械原理教程. 北京：清华大学出版社，1999 4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，20055 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，20056 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，20017 席伟光，杨光，李波. 机械设计课程设计. 北京：高等教育出版社，20037 周有强主编. 机械无级变速器. 北京：机械工业出版社，2001
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