薄壁零件冲床设计

目录一设计任务1.设计题目…………………………………2.原始数据和设计要求……………………二所选方案1.方案分析………………………………………2.分析结论………………………………………三机构的设计1.几何尺寸的确定………………………………2.机构运动简图的绘制…………………………3.机构的设计数据………………………………四.从动件的运动规律及简图1.位移s—ψ简图………………………………2.速度v—ψ简图………………………………3.速度a—ψ简图………………………………１一、设计的任务1.设计题目设计冲制薄壁零件（如图1-1所示）的冲压机构及与相配合的送料机构。上模先以比较小的速度接近坯料，然后以匀速进行拉延成型工作。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.原始数据和设计要求２图1-21.动力源是电动机，作转动；从动件（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，具有快速下沉、等速工作进给和快速返回的特性。2.构应具有较好的传动性能，特别是工作段的压力角α应尽可能小；传动角γ大于或等于许用传动角[γ]3.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.生产率约每分钟70件。5.执行构件（上模）的工作长度l=50—100mm,对应曲柄转角ψ=（1/3—1/2）π；上模行程长度必须大于工作段长度的两倍以上。6.行程速度变化系数K≥1.5。7.许用传动角[γ]=40°。8.送料距离H=60~250mm。9.建议主动件角速度取ω=1rad/s10.对机构进行动力分析，所需参数值建议如下选取（1）设连杆机构中各构件均为等截面匀质杆，其质心在杆长中点，而曲柄的质心与回转轴线重合。（2）设各构件的质量按每米40kg计算。绕质心的转动惯量按每米2kg.m²计算。（3）转动滑块的质量和转动惯量不计；移动滑块的质量36kg。（4）载荷5000N；按平均功率选电动机。型号如下：同步转速为1500r/mim３电动机型号额定功率（KW）满载转速（r/min）Y90L-41.51400Y100L1-42.21420Y100L2-43.01420Y112M-44.01440（5）曲柄转速为70r/mim.在由电动机轴至曲柄轴之间的传动装置中（如图1-3）,可取带的传动比I=1.9（6）传动装置的等效转动惯量为30kg.m²（7）机器运转不均匀系数δ不超过0.05。图1-3二、所选方案根据要求，所选方案为图2-1４图2-11.方案分析⑴齿轮-连杆冲压机构如图2-1所示，冲压机构是在导杆机构的基础上，串联一个摇杆滑块机构组合而成的。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α较小。在ABC摆动导杆机构的摆杆BC反向延长线的D点上加二级杆组连杆和滑块，组成六杆机构。主动曲柄AB匀速转动，滑块在垂直AC的导路上往复移动，具有较大的急回特性。（2）凸轮-连杆送料机构凸轮机构结构简单，紧凑，设计方便，但由于主从动件之间为点接触，易磨损，适用于运动规律复杂，传力不大的场合。所以送料机构选择凸轮机构。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工作角和从动件运动规律，则机构可在预定时间将工作送至待加工位置。2.分析结论连杆机构最适合用于冲压机构，连杆机构的良好的急回特性基本上满足了冲压机构的运动特性，可以传递较大的力，但一些运动无法满足，即要求在匀速冲压完工件后快速将工件推出这一运动过程不易满足，但冲压工作段的匀速可以达到，连杆机构不适合于高速传动的机构，而且应满足杆件的最小传动角的条件。总体来说连杆机构满５足了冲压机构的基本运动特性。凸轮送料机构的凸轮轴通过齿轮机构与曲柄轴相连,若按机构运动循环图确定凸轮转角及其从动件的运动规律,则机构可在预定时间将工件送至待加工位置.三.机构的设计1.几何尺寸的确定（1）导杆摇杆滑块机构的设计（如图3-1）1）.已知机构的行程速比系数k=1.5,可得极位夹角θ=180°(k-1)/(k+1)=36°2）.设AB=100mm,以A为圆心，AB长为半径作圆，根据极位夹角θ和A、C共线，即可以确定C的位置，作出两个极限位置B和Bˊ。3）.设BD=BˊDˊ=500mm，DE=DˊEˊ=150mm，，因为压力角α≤50°，取α=30°，可得EEˊ=159.8mm4）.BBˊ（逆时针）为下压工作段，将YYˊ的180度角按10度等分，可得1-17小份，，以C为圆心，CD长为半径，作圆弧交BD和BˊDˊ于D、Dˊ，连接1点和C点交圆弧于1ˊ点,以1ˊ点为圆心，，DE长为半径作圆弧，交EEˊ于1ˊˊ，用同样的方法，可以在EEˊ上找到2ˊˊ，3ˊˊ………17ˊˊ。5）.EEˊ上17小段的尺寸如图所示，可知从8ˊˊ到14ˊˊ的过程可以看作等速的过程，且δ=60°，其他部分也基本符合给定的要求。6）.用上述方法设计的机构的尺寸如下：６AB=64mm,BD=365mm,DE=116mm.（2）凸轮机构的设计（如图3-2所示）1).确定凸轮机构的S—ψ图。根据冲压机构的S—ψ图，确定推程运动角和回程运动角。设凸轮的推程运动角和回程运动角都为60°验证如图3-1验证。H1和H2都在工作段之外。2）按许用压力角确定凸轮的中心位置和基圆半径。因为tanα=|ds/dψ-e|/(r^2-e^2)^1/2,s=60mm，设αmax=30°所以，ds/dψ=0.057，设e=20mm，可以得出基圆半径r等于70mm。3）.根据凸轮的s-ψ图，作凸轮的轮廓曲线。1.以r为半径作基圆，以e为半径作偏距圆，点k为切点，道路与基圆的交点便是初始点C1点，利用反转原理，整个装置以-ω转动。2.将凸轮的位移线图s-ψ的推程运动角和回程运动角作六等分。3.自OC0开始沿-ω的方向回程运动角60度，近休止角240度，推７程运动角60度，在偏距圆上取回程运动角60度和推程运动角60度，将其六等分交偏距圆于一系列的点，然后做个点的切线，交基圆于C1C2……C6、B1B2……B6.4.沿以上各点取偏移量，C1取60mm，C2取60mm，C3=48mm……C6取0，B1取60mm，B2取60mm,B3=48mm……B6取0。5.将C1C2……C6、B1B2……B6连成光滑的曲线，即可得到凸轮的轮廓曲线。这里小滚子半径为10mm。图3-24）推杆运动规律设推杆在推程部分和回程部分都是平均运动，则有推程部分s=60δ/δo回程部分s=60*(1-δ/δo)可以得到推杆运动规律图８s图3-3（3）电动机的设计因为机构要承受较大的载荷，所以根据我的设计需要，电动机选用额定功率为4.0kw的Y112M-4（4）轮系的设计（如图3-3）因为电机轴至曲柄轴之间的传动装置传动带的传动比i=1.9，i=n1/n2=1.9∵n1=1440∴n2=758r/min而又要保证冲压机构的工作效率是70件/分钟，∵i=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=Z2’=25，a=m*(Z1+Z2+Z3)/2+m*Z2/2=180mm９12'32图3-42.机构运动简图的绘制ECDGFOABH3.机构的设计数据(1).导杆摇杆滑块机构的尺寸数据曲柄AB=64mm摇杆BD=365mmDE=116mm(2).导杆摇杆滑块机构的设计数据要求１０执行构件总行程L=160mm执行构件工作段的行程l=45mm行程速比系数k=1.5摇杆BD摆角θ=36°（0≤θ≤36°）工作段压力角αmax=30°（α≤30°）(3).凸轮的尺寸数据αmax=30°基圆半径r=70mm凸轮行程s=60mm凸轮偏心距e=20mm（4）齿轮的数据a=180齿轮模数齿数142024252’4253420四.从动件的运动规律根据VB程序，得到转角φ与从动件位移、速度、角速度的关系φ°S（mm）V(m/s)A(m/s^2)15142.3-0.110-0.00530136.5-0.166-0.06335120.5-0.274-0.07750106.3-0.351-0.0716595.1-0.409-0.138１１8084.2-0.437-0.0439574.6-0.451-0.02810565.1-0.479-0.01212054.8-0.4980.00313543.9-0.4900.01815034.2-0.4720.03316527.1-0.4360.04918018.2-0.3880.0631959.2-0.3230.0742102.5-0.2350.0752257.5-0.1120.09824016.50.2050.11225524.60.5220.24427035.40.7110.50928552.61.2010.55630070.51.3620.25731595.31.045-0.135330112.80.584-0.338345130.50.228-0.652360150.0-0.007-0.495(1)位移s—ψ图由图3-1，从Bˊ没取10°转一周，截取各段的位移得到下图：(2).速度—ψ图１２(3).加速度—ψ图?另附上机构位移，速度及加速度图象计算机程序设AB杆长为L1，AC杆长为L2，CD杆长为L3，DE杆长为L4水平总长度为h,ω1为主动件的角速度。DimL1AsInteger,L2AsInteger,L3AsInteger,L4AsInteger,eAsInteger,ω1AsSingleDimsEAsInteger,vEAsInteger,aEAsIntegerDimβAsSingle,φAsInteger,φ1AsSingle,αmaxAsInteger,θAsSingle１３DimKAsSingle,LAsInteger,tAsDouble,mAsDouble,qAsDoubleRandomizeOpenE:\s.txtForOutputAs#1OpenE:\v.txtForOutputAs#2OpenE:\a.txtForOutputAs#3ω1=7.33L=200K=Int(Rnd*(20-15+1)+15)/10αmax=Int(Rnd*(15-10+1)+10)L3=Int(Rnd*(125-100+1)+100)θ=180*(K-1)/(K+1)q=(θ/360)*3.14L1=L3*Sin(q)L2=L/(2*Sin(q))e=Int(Rnd*(280-240+1)+230)L4=(L2+L3-e)/Sin((αmax*3.14)/180)Scale(-400,-1800)-(2000,1500)Line(-400,0)-(2000,0)Line(0,-1800)-(0,1500)Forφ=153To513Step15φ1=φ*3.14/180β=Atn(L1*Cos(φ1)/(L3-L1*Sin(φ1)))t=Sqr((L1*Cos(φ1))^2+(L3-L1*Sin(φ1))^2)m=(L1*Cos(φ1))/(L3-L1*Sin(φ1))β1=(L1^2-L1*L3*Sin(φ1))/((1+m^2)*(L3-L1*Sin(φ1))^2)sE=-L2*Sin(β)-Sqr(L4^2-(L2*Cos(β)+L3-e)^2)vE=ω1*L1*L2*Sin(φ1-β)*Cos(β)/taE=-ω1*L1*L2*β1*Cos(φ1-2*β)/tPSet(φ-153,sE),RGB(255,0,0)PSet(φ-153,vE),RGB(120,0,56)PSet(φ-153,aE),RGB(0,0,250)Print#1,Str(φ)&,&Str(φ-153)&,&Str(sE)Print#2,Str(φ)&,&Str(φ-153)&,&Str(vE/1000)Print#3,S