沖壓機(jī)構(gòu)課程設(shè)計(jì)說明書

1、自動(dòng)送料鐘壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)級(jí)；機(jī)自0654/姓名：廖小琴李朝萬指導(dǎo)老師：吳海濤日期：2008/9/4說明書索引設(shè)計(jì)題目自動(dòng)送料沖壓機(jī)構(gòu)及送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)工作原理日動(dòng)運(yùn)料沖床用4沖制、拉延薄壁零件。沖床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括沖壓機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu)，其工作原理如圖（a）所示，上模先以較大速度接近坯料，然后以勻速進(jìn)行拉延成型工作，然后上模繼續(xù)下行將成品推出型腔，最后快速返回。上模退出下模以后，送料機(jī)構(gòu)從側(cè)面將坯料送至待加工位置，完成一個(gè)工作循環(huán)。沖床動(dòng)作工藝圖上模運(yùn)動(dòng)規(guī)律S-圖本題要求設(shè)計(jì)能使上模按上述運(yùn)動(dòng)要求加工零件的沖壓機(jī)構(gòu)和從側(cè)面將坯料推送至到下模上方的送料機(jī)構(gòu)。原始數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)要求1）以電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源,一

2、根固定，從動(dòng)件（執(zhí)行構(gòu)件）為上模，作上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，其大致運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖1b所示，具有快速下沉、等速工作進(jìn)給和快速返回等特性。2）機(jī)構(gòu)應(yīng)具有較好的傳力性能，工作段的傳動(dòng)角？大于或等于許用傳動(dòng)角404%。工3）上模到達(dá)工作段之前，送料機(jī)構(gòu)已將坯料送至待加工位置（下模上方）。4）生產(chǎn)率為每分鐘70件。5）上模的工作段長(zhǎng)度l=30勺00mm，對(duì)應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角0=（1/3知2）?;上?？傂谐涕L(zhǎng)度必須大于工作段長(zhǎng)度的兩倍以上。6）上模在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)的受力如圖1c所示，在工作段所受的阻力Fi=5000N,其它階段所受的阻力F0=50N。7）行程速度變化系數(shù)K?.5。8）送料距離H=60250mm。9）機(jī)器運(yùn)

3、轉(zhuǎn)速度波動(dòng)系數(shù)4不超過0.05o參考方案J沖壓機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件為曲柄，從動(dòng)件（執(zhí)行構(gòu)件）為滑塊（上模），行程中有等速運(yùn)動(dòng)段（工作段），并具有急回特性，機(jī)構(gòu)還應(yīng)有較好的動(dòng)力特性。要滿足這些要求，用單一的基本機(jī)構(gòu)（如偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)）是難以實(shí)現(xiàn)的。因此，需要將幾個(gè)基本機(jī)構(gòu)恰當(dāng)?shù)亟M合在一起來滿足上述要求。送料機(jī)構(gòu)要求作間歇送進(jìn)，可結(jié)合沖壓機(jī)構(gòu)一并考慮。1.齒輪一連桿沖壓機(jī)構(gòu)和凸輪-連桿送料機(jī)構(gòu)如圖2所示，沖壓機(jī)構(gòu)采用有兩個(gè)自由度的雙曲柄七桿機(jī)構(gòu)，用齒輪副將其封閉為一個(gè)自由度（齒輪曲柄AB固聯(lián)，齒輪2與曲柄DE固聯(lián)）。恰當(dāng)?shù)剡x擇C點(diǎn)軌跡和確定構(gòu)件尺寸，可保證機(jī)構(gòu)具有急回運(yùn)動(dòng)和工作段近似勻速的特性，并使壓

4、力角？盡可能小。在預(yù)定時(shí)間將坯料推送至待加工位置。設(shè)計(jì)時(shí)，若彳 B2 .導(dǎo)桿-搖桿滑塊沖壓機(jī)構(gòu)和凸？如圖3所示，淖壓機(jī)呼任一個(gè)搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組合而成。擺萩號(hào)桿乎構(gòu)按給 變化系數(shù)設(shè)計(jì)，它和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組合可以工速的要求。適當(dāng)選1導(dǎo)路位置，可使工作段任：送料機(jī)構(gòu)的凸輪軸通過齒輪機(jī)構(gòu)與曲柄軸期_ 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖可確定凸輪推程運(yùn)動(dòng)角和a動(dòng)件運(yùn)A作段近于勻D連。按機(jī)構(gòu)O律，則機(jī)構(gòu)HG可在預(yù)定時(shí)間將坯料送至待加工位置。H滑塊機(jī)構(gòu)串F圖3沖床機(jī)構(gòu)方案之礎(chǔ)上，串聯(lián) 的行程速度K C較小。lOG ?lOH,可減小脩解）。CF 、送料機(jī)構(gòu)由凸輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成，按運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖可確定凸輪陽動(dòng)樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使其能OE專

5、料機(jī)構(gòu)3 .六連桿沖壓機(jī)構(gòu)和凸輪-連桿送和網(wǎng)構(gòu)沖床機(jī)構(gòu)方案在J如圖4所示，沖壓機(jī)構(gòu)由錢鏈四桿機(jī)構(gòu)和搖桿聯(lián)組合而成。四桿機(jī)構(gòu)可按行程速度變化系數(shù)用圖然后選擇連桿長(zhǎng)lEF及導(dǎo)路位置，按工作段近似于勻 定校鏈點(diǎn)E的位置。若尺寸選擇恰當(dāng)，可使執(zhí)行構(gòu) 中運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)構(gòu)的壓力角 ？較小。解法設(shè)計(jì)，速的要求確件在工作段llH ?llR,可減小凸輪尺寸。CFEC如圖5所示，沖壓機(jī)構(gòu)采用連 r4H1圖4沖床機(jī)構(gòu)方案之三4.連桿一凸輪沖壓機(jī)構(gòu)和凸輪一連桿送格組合機(jī)構(gòu)，用齒輪副將B期AB固聯(lián)，齒輪4與領(lǐng)11確定構(gòu)件尺寸，可保證機(jī)構(gòu)具A ,的特性，并使壓力角：一回送加口工作段D變C點(diǎn)軌跡，從而使執(zhí)行校代獲得智片運(yùn)動(dòng)規(guī)律,

6、 工藝要求。送料機(jī)構(gòu)由凸輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成抿 圖可確定凸輪推程角和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，4 間將坯料推送至待加工位置。設(shè)計(jì)時(shí)，若使 小凸輪尺寸。桿一凸輪與曲柄點(diǎn)軌跡和近似勻速線，可改滿足不同運(yùn)動(dòng)循環(huán)在預(yù)定時(shí)1HG,可減凸輪一連桿送料機(jī)構(gòu)的凸輪軸通過齒輪機(jī)構(gòu)與曲柄軸相連，按機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖確定凸輪推程運(yùn)動(dòng)角和從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，則機(jī)構(gòu)可在預(yù)定時(shí)間將坯料送至待加工位置。設(shè)計(jì)時(shí)，使圖5沖床機(jī)構(gòu)方案之四機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及方案選方案設(shè)計(jì)的有關(guān)問題如上述，從以上分析進(jìn)行方案的優(yōu)化選擇、設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該盡量滿足如下條件：(1)設(shè)計(jì)的方案是否盡量滿足要求的性能指標(biāo)和技術(shù)條件；(2)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是否盡量簡(jiǎn)單、緊湊，設(shè)計(jì)是否方便；

7、(3)機(jī)構(gòu)在實(shí)際的制造過程中是否方便，成本可否降低。分析上面的方案，主要是有：平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿-搖桿機(jī)構(gòu)等等。平面連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)、移動(dòng)和平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，從而可用于實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律和已知軌跡。其優(yōu)點(diǎn)主要是：運(yùn)動(dòng)副單位面積所受壓力較小，且面接觸便于潤(rùn)滑，故磨損減小；制造方便，易獲得較高的精度；兩構(gòu)件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來維系的，它不像凸輪機(jī)構(gòu)有時(shí)需要利用彈簧等封閉來保持接觸的。但它也有一些缺點(diǎn)：一般情況下只能近似實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)軌跡，且設(shè)計(jì)較為復(fù)雜；當(dāng)給定的運(yùn)動(dòng)要求較多或較復(fù)雜的時(shí)候，需要的構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副就往往較多，這樣使機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作效

8、率降低，不僅發(fā)生自鎖的可能性增大，而且機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)制造、安裝誤差的敏感性增加；機(jī)構(gòu)中作平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)和作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件所產(chǎn)生的慣性力難以平衡，在高速時(shí)將引起較大的振動(dòng)和動(dòng)載荷，故連桿機(jī)構(gòu)常用于速度較低的場(chǎng)合。低副機(jī)構(gòu)一般只能近似地實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。當(dāng)從動(dòng)件的位移、速度和加速度必須嚴(yán)格按照預(yù)定規(guī)律變化，尤其當(dāng)原動(dòng)件作連續(xù)運(yùn)動(dòng)而從動(dòng)件作間歇運(yùn)動(dòng)時(shí)，則以采用凸輪最為簡(jiǎn)便。凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：只需設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，便可使從?dòng)件得到任意位置的預(yù)期運(yùn)動(dòng)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便。綜上所述，我們決定選擇方案二。即沖壓機(jī)構(gòu)采用導(dǎo)桿-搖桿滑塊機(jī)構(gòu)；送料機(jī)構(gòu)采用凸輪送料機(jī)構(gòu)。沖壓機(jī)構(gòu)只需滿足

9、壓力角和急回特性的要求即可，考慮到工作段的受力較大，故排除凸輪和齒輪的沖壓機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件直接用于送料，設(shè)計(jì)和安裝都很方便，制造比較簡(jiǎn)單，成本較低，為最優(yōu)方案。機(jī)構(gòu)分析1機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2機(jī)構(gòu)桿組分析如下圖所示，按照平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析可知該機(jī)構(gòu)可拆分為5個(gè)n級(jí)組，分別為2-3,4-5,7-8,9-10,11-12組。故該機(jī)構(gòu)是由原動(dòng)件1、機(jī)架6及5個(gè)n級(jí)組組成，是n級(jí)機(jī)構(gòu)。沖壓機(jī)構(gòu)：n=5Pl=7Ph=0:其自由度：F=3n-2Pl=3X5-2X7=1送料機(jī)構(gòu)：n=4Pl=4Ph=3（其中滾子屬于局部自由度）:其自由度F=3n-2Pl-Ph=3X4-2X4-3=1由于兩機(jī)構(gòu)主動(dòng)機(jī)固連（曲柄

10、與齒輪同軸），因此只需一個(gè)動(dòng)力作用即可驅(qū)動(dòng)整個(gè)機(jī)構(gòu)，使其具有確定的運(yùn)動(dòng)。這說明，該機(jī)構(gòu)自由度符合設(shè)計(jì)要求。3機(jī)構(gòu)主要部分運(yùn)動(dòng)描述主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)：主動(dòng)件柄AB通過滑塊B和導(dǎo)桿DC連接，在導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上串聯(lián)一個(gè)搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組成。齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：由一個(gè)惰輪和齒輪嚙合，將力和速度傳到凸輪機(jī)構(gòu)上，齒輪的傳動(dòng)具有傳動(dòng)比穩(wěn)定和傳動(dòng)平穩(wěn)的特點(diǎn)。凸輪機(jī)構(gòu)：凸輪輪廓嚴(yán)格按運(yùn)動(dòng)要求設(shè)計(jì)，所以可以高速起動(dòng)，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠，由于凸輪是高副機(jī)構(gòu)，在高副接觸處難以保證良好的潤(rùn)滑而容易磨損，因此傳遞動(dòng)力不能太大。動(dòng)力部分：通過機(jī)構(gòu)尺寸、工作要求等因素的確定，選擇適當(dāng)?shù)碾妱?dòng)機(jī)作為動(dòng)力來源。輔助部分：送料桿F在沖頭到達(dá)工作點(diǎn)之前將料送

11、到位，它的運(yùn)動(dòng)靠和凸輪的高副作用完成。機(jī)構(gòu)的參數(shù)選擇與計(jì)算1、沖壓機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定取定各個(gè)可變參數(shù)如下：上模工作段長(zhǎng)度L=60mm,對(duì)應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角4=80,行程速度變化系數(shù)K=1.57,送料距離H=100mm,曲柄AB=80mm。連桿DE為上模總行程DD1的1.5倍則得到?jīng)_壓機(jī)構(gòu)的參數(shù)如下:極位夾角。=180(K-1)/(K+1)=40。，如圖，/BCA=/B1CA=8/2=30,則由幾何關(guān)系A(chǔ)C=AB/sin30=80/sin30=160mm,因?yàn)閷?duì)應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角4=80,則ZB3AA1=/B2AA1=40。，連接B3B2,貝U弧B3B2即為沖壓工作段曲柄AB的B點(diǎn)的軌跡，連接B3C、B2C并延長(zhǎng)。

12、又沖壓滑塊的工作段時(shí)D點(diǎn)在D2D3間，則D2C1=D3C1=60/2mm=30mm,AA1=AB3*cos40=80*cos40=61.28mm,B3A1=AB3*sin40=51.42mm,所以CA1=CA+AA1=160+61.28=221.28mm,又D1D2由三角形相似(CB3A1s蜀D3C1)得，CC1=CA1*D3C1/B3A1=221.28*30/51.42mm=129.40mm,以CD3的長(zhǎng)為半徑畫弧，交BC、B1C的延長(zhǎng)線為D1、D,與AC延長(zhǎng)線的交點(diǎn)即為導(dǎo)路通過的位置。又幾何關(guān)系可求得CD=132.54mm,貝ijDD1=2*CD*sin20=132.54mm,DE=1.5

13、DD1=1.5*132.54mm=198.80mm.再以D為圓心，以DE長(zhǎng)為半徑畫弧交導(dǎo)路于E點(diǎn)，便得滑塊位置。2、凸輪機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定根據(jù)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖可知，當(dāng)上模到達(dá)工作段E2E3之前，送料機(jī)構(gòu)必須把坯料送至待加工的位置，即在搖桿到達(dá)B2點(diǎn)之前，凸輪已經(jīng)將料送至下模上方。為方便計(jì)算，凸輪從動(dòng)件選擇等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪送料推程角應(yīng)大于/B1AB2(=80),故取=100,則凸輪從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為：推程：s=70/(100*Tt/180)*()=40.144(0()(100),回程：s=140-40.144(1005000NG5=352.800N,R34n=R43n=4771.1N心得體會(huì)磨刀不誤砍柴

14、工剛開始課程設(shè)計(jì)的時(shí)候，老師說可以用電腦進(jìn)行，我首先想到的是可以偷懶了，因?yàn)橛秒娔X的話，畫同樣的東西速度很快，比例縮放也方便，擦除修改也輕松，還可以不用扛大圖板反正是好處多多??！選擇用電腦做的真正原因是我想借此機(jī)會(huì)學(xué)學(xué)CAD軟件！之前對(duì)這款軟件很不熟，這次是邊學(xué)邊做，所以效果不是很好。用電腦做還有個(gè)很大的弊端，就是和其他同學(xué)的交流很少，有點(diǎn)像閉門造車，導(dǎo)致我們走了不少?gòu)澛?，每個(gè)圖我們幾乎都畫了兩遍以上，箭頭字體也是反復(fù)修改，但我們還是堅(jiān)持畫好每一條線！辛苦的同時(shí)我們學(xué)到了很多其他同學(xué)沒有學(xué)到的東西，我們用CAD、CAXA繪圖，用老師推薦的mathtype寫特殊字符，寫說明書的時(shí)候也幫我們熟悉了

15、word文檔，發(fā)現(xiàn)了一些以前不知道的功能。凡事有得必有失，我們對(duì)電腦作圖熟悉了，但是對(duì)鉛筆和圖板就陌生了，有一些手繪作圖技巧我們就沒法掌握了，這是難免的！這次課程設(shè)計(jì)最深的體會(huì)是做事要細(xì)心，如果我們一開始就從整體出發(fā)，把圖中的箭頭、線形、線寬等細(xì)節(jié)考慮好就不會(huì)出這么多問題了！磨刀不誤砍柴工，以后做事要先思考再行動(dòng)。痛并著快樂如果要用一句話來概括我們的這次課程設(shè)計(jì)的話，那么我會(huì)想到：痛并著快樂。如果在簡(jiǎn)單成一個(gè)字的話，那就是累。我認(rèn)為自己一直是一個(gè)比較喜歡挑戰(zhàn)自我的人，自己一直覺得課堂上學(xué)習(xí)的好多東西都沒有什么用，可是到了這次課程設(shè)計(jì)中才發(fā)現(xiàn)自己的知識(shí)儲(chǔ)備是多么的蒼白無力。每一步，只要旁邊少了一

16、本書的話，簡(jiǎn)直就是寸步難行了。自己覺得在課程設(shè)計(jì)的前提準(zhǔn)備過程中，自己還做的不錯(cuò)的。在開始以前，就已經(jīng)準(zhǔn)備好了很多資料，對(duì)這次的設(shè)計(jì)還是蠻有信心的。所以，當(dāng)老師提出可以選擇用計(jì)算機(jī)完成的時(shí)候，自己就立馬堅(jiān)定決心不用圖紙畫了。（還有一個(gè)原因是自己畫圖紙十分不行，老是犯一些很低級(jí)的錯(cuò)誤）。前期，我們的進(jìn)度還是很快的，沖壓機(jī)構(gòu)的尺寸、凸輪的尺寸，齒輪的尺寸設(shè)計(jì)的都還是挺順利的（自己以為，呵呵）。當(dāng)我們把沖頭的s-v-a畫完的時(shí)候，有些同學(xué)還沒有完成尺寸的計(jì)算?？墒堑搅撕笃?，及發(fā)現(xiàn)自己的問題了。設(shè)計(jì)的凸輪尺寸太大了，怎么裝都裝不上。在維持原來初衷的情況下，無論怎么改，都不能找到合適的凸輪基圓半徑的值。

17、這就意味著我們需要全部重新開始設(shè)計(jì)。所有的圖紙都需要重畫。我當(dāng)時(shí)都快哭了。郁悶啊。不過還好，最后采用了折中的方案，加了一個(gè)折桿。就只需要重新設(shè)計(jì)凸輪的尺寸就行了。減少了很大的工作量。其實(shí)用計(jì)算機(jī)畫圖，并不是像有些同學(xué)想的哪么簡(jiǎn)單。要順利完成一張圖紙，有時(shí)候并不是一款繪圖軟件就能完成的。在這次圖紙的完成中，我們就是利用CAD還有CAXA兩個(gè)軟件同時(shí)來畫的。很多格式在兩個(gè)軟件中支持的也不一樣，往往你用這個(gè)軟件畫好了一部分，卻在兩外一個(gè)軟件中打不開，要重畫。那個(gè)郁悶??！!不過好在有隨時(shí)存檔，損失也不是太大。還有你說要在word中輸入個(gè)什么上標(biāo)下標(biāo)的，以前還真是沒有研究過，研究了半天，慢慢吞吞的。那叫一個(gè)郁悶。不過好在以后沒有這么慘了。總的來說，在這次設(shè)計(jì)中，真的收獲了很多東西。可以說這一次課程設(shè)計(jì)為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)，乃至以后的工作打下了很好的基礎(chǔ)。如何開始設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中的注意問題，怎么查閱資料，怎么進(jìn)行高效的合作更多的是一些細(xì)節(jié)方面的問題，在以后的學(xué)習(xí)工作中一定幫助蠻大的。嗯，還要感謝吳老師，在這次設(shè)計(jì)中，給了我們很多中肯的建議和指導(dǎo)。對(duì)我們的設(shè)計(jì)幫助很大，還有很多細(xì)節(jié)上的問題，真的，做一個(gè)