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........................................21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280mm，其拉延行程置于总行程的中部，约100mm。4)行程速比系数K≥1.3。5)坯料输送的最大距离200mm。6)上模滑块总质量40kg,最大生产阻力为5000N，且假定在拉延区内生产阻力均衡；7)设最大摆动件的质量为40kg/mm，绕质心转动惯量为2kgּm2/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30kgּm2，机器运转许用不均匀系数[δ]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40][。图1.2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。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。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。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。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1／12×40×c3=2C≈0.843m取K=1.4,设计摆杆摆脚为ψ=60。,由课本P120图8-20查得此时最小传动角最大取值maxγmin≈33。,β≈46。。参考课本p136式8-25则θ=180。(k–1)/(k+1)=30。a/d=sin30。sin(15。+46。)/cos(30。-15。)=0.4527b/d=sin30。sin(15。+46。)/sin(30。-15。)=0.9366c/d=1可得：a=0.382mb=0.790mc=d=0.843m2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A’B’处。由几何关系可知：AB=140+OAsin30。AB2=OA2+OA2cos30。2解得OA=170.135mmAB=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ω=7.33rad/s。冲块正行程时间：t=T×（180+θ)/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=200mma=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-rrcosθy，=y-rrsinθ其中：sinθ=（dx/dδ）√（dx/dδ）2+(dy/dδ)2cosθ=-（dy/dδ）√（dx/dδ）2+(dy/dδ)2推程段δ1=[0，80.]dx/dδ=(ds/dδ）sinδ1+(r0+s)cosδ1={(2h/π)[1-cos4δ1]}sinδ1+(r0+s)cosδ1dy/dδ=(ds/dδ）cosδ1-(r0+s)sinδ1={(2h/π)[1-cos4δ1]}cosδ1+(r0+s)sinδ1远休止δ2=[0，10.]dx/dδ=（r0+s）cos(π/2+δ2)dy/dδ=-（r0+s）sin(π/2+δ2)回程阶段δ3=[0，60.]dx/dδ=(ds/dδ）sin（δ3+π）+(r0+s)cos(δ3+π)=（810hδ32/π3-4860hδ33/π4+7290hδ34/π5）sin(δ+π)+(r0+s)cos(δ3+π)dy/dδ=（810hδ32/π3-4860hδ33/π4+7290hδ34/π5）cos(δ3+π-(r0+s)cos(δ3+π)近休止δ4=[0，210.]dx/dδ=（r0+s）cos(4π/3+δ4)dy/dδ=-（r0+s）sin(4π/3+δ4)通过计算得出凸轮工作廓线各点坐标得出凸轮廓线。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。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