自動送料沖床機構(gòu)的課程設計方案.doc

目 錄1、 設計題目2、 自動送料機構(gòu)的總體設計2、 1沖壓機構(gòu)方案初步設計2、 2送料機構(gòu)方案初步設計2、 3整體機構(gòu)運動方案的改進設計3、 各構(gòu)件的運動尺寸的設計與計算4、 工作循環(huán)圖與齒輪的計算5、 滑塊C的運動變化規(guī)律及曲線6、 電動機的功率、轉(zhuǎn)速和驅(qū)動力矩及飛輪轉(zhuǎn)動慣量的計算7、 設計的總結(jié)和心得8、 參考文獻 13一、設計題目我們組此次的設計題目是：自動送料沖床機構(gòu)方案設計。課題要求需要實現(xiàn)的功能是：送料和沖孔兩個功能能夠同時實現(xiàn)，以節(jié)約加工時間，提高效率。首先拿到課題，第一步要做的就是把功能分解開來，運用所學機械原理的知識，分析實現(xiàn)每一個分功能所需要的最簡機構(gòu)。而我們分解后的功能就是兩個：一為沖孔，二為送料。就依我們目前所學知識而言，實現(xiàn)這些功能就是要利用四桿機構(gòu)和齒輪機構(gòu)等這些基本機構(gòu)，把它們協(xié)調(diào)到一起實現(xiàn)預期功能。圖4.1為某沖床機構(gòu)運動方案示意圖。該沖床用于在板料上沖制電動玩具中需要的薄齒輪。電動機通過V帶傳動和齒輪傳動（圖中未畫出）帶動轉(zhuǎn)動，通過連桿帶動滑塊上下往復運動，實現(xiàn)沖制工藝。四桿機構(gòu)和齒輪機構(gòu)實現(xiàn)自動送料。 針對圖4.1所示的沖床機構(gòu)運動方案，進行執(zhí)行機構(gòu)的綜合與分析，并進行傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計。 圖4.1 沖床機構(gòu)運動方案示意圖 4.2 設計數(shù)據(jù)與要求 依據(jù)沖床工礦條件的限制，預先確定了有關幾何尺寸和力學參數(shù)，如表4.2所示。要求設計的沖床機構(gòu)機構(gòu)緊湊，機械效率高。 表4.2沖床機構(gòu)設計數(shù)據(jù) 4.3 設計任務 圖 4.3 沖頭所受阻力曲線 （l）繪制沖床機構(gòu)的工作循環(huán)圖，使送料運動與沖壓運動重疊，以縮短沖床工作周期。 （2）針對圖13.1所示的沖床的執(zhí)行機構(gòu)（沖壓機構(gòu)和送料機構(gòu)）方案，依據(jù)設計要求和已知參數(shù)，確定各構(gòu)件的運動尺寸，繪制機構(gòu)運動簡圖。 （3）假設曲柄等速轉(zhuǎn)動，畫出滑塊C的位移和速度的變化規(guī)律曲線。 （4）在沖床工作過程中，沖頭所受的阻力變化曲線如圖4.3所示，在不考慮各處摩擦、其他構(gòu)件重力和慣性力的條件下，分析曲柄所需的驅(qū)動力矩。 （5）確定電動機的功率與轉(zhuǎn)速。 （6）取曲柄軸為等效構(gòu)件，確定應加于曲柄軸上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量。 （7）確定傳動系統(tǒng)方案，設計傳動系統(tǒng)中各零部件的結(jié)構(gòu)尺寸。 （8）繪制沖床傳動系統(tǒng)的裝配圖與齒輪、軸等的零件圖。 （9）編寫課程設計說明書。2、 自動送料機構(gòu)的總體設計 1、沖壓機構(gòu)方案初步設計本設計采用一個曲柄滑塊機構(gòu)進行沖壓機構(gòu)，其簡易結(jié)構(gòu)如圖1-1 所示，初次考慮兩種方案如下：圖 1-1 電動機通過V帶輪傳動和齒輪傳動（圖中未畫出）帶動OA轉(zhuǎn)動，通過連桿帶動滑塊上下往復運動，實現(xiàn)沖制工藝。2 、 送料機構(gòu)方案初步設計自動送料裝置按送進材料的形式分為送料裝置與上件裝置兩類。本設計屬于送料裝置。常見送料機構(gòu)形式有以下五種： 鉤式送料機構(gòu); 凸輪鉗式送料機構(gòu); 杠桿送料機構(gòu); 夾持送料機構(gòu)； 輥軸送料機構(gòu)。由于本設計所用的毛坯件厚度比較薄，不在前三種送料方案所適用的材料厚度范圍內(nèi)，第四種和第五種方案適用。將第四種與第五種方案進行比較，發(fā)現(xiàn)前者需要采用斜楔帶動加料爪和滑板運動，在送料過程中振動會比較大，從而影響到送料精度；而后者是使用輥軸送料，過程更為平穩(wěn)，因而，送料精度也較有保障。綜合考慮各種因素以后，決定采用雙輥送料機構(gòu)，如下圖1-2 3整體機構(gòu)運動方案的改進設計考慮到實際的工作情況及技術要求，我們對機構(gòu)作了進一步改進，共提供了三種運動參考方案如下，其中綜合比較之后我們選擇了方案一作為我們的最佳方案：方案一：沖制機構(gòu)采用曲柄滑塊機構(gòu)，而不采用正弦機構(gòu)（工作過程中晃動噪音比較大）。曲搖桿機構(gòu)中曲柄為主動件，帶動搖桿轉(zhuǎn)動，搖桿與棘輪共軸，從而將搖桿的連續(xù)往復擺動轉(zhuǎn)換成棘輪的單向間歇運動，采用雙輥軸壓緊送料機構(gòu)。此方案的優(yōu)點:棘輪機構(gòu)可把搖桿的往復運動改成單一方向運動，曲柄搖桿的急回特性不影響機構(gòu)運動，機構(gòu)體積較小。以大齒輪為原動件，通過帶動小齒輪及固連在小齒輪上的“帶缺口輥輪”，仍能達到間歇送料沖壓的目的，減小了設計難度缺點:結(jié)構(gòu)復雜，計算復雜，有一定的誤差，但可以通過增加棘輪的齒數(shù)來減小誤差，噪聲較大方案二：主體采用齒輪嚙合傳動，送料部分仍采用輥軸傳送，沖壓部分采用曲柄搖桿機構(gòu)原理和搖桿滑塊機構(gòu)原理，設計出沖壓機構(gòu)：沖頭往復沖壓運動機構(gòu)。優(yōu)點：傳動平穩(wěn)，噪聲較小。缺點：機構(gòu)所占體積相對較大，結(jié)構(gòu)復雜，計算是有一定的困難，誤差較大。方案三：如圖所示本機構(gòu)用了連桿和橢圓形的凸輪機構(gòu)，齒輪連桿沖壓機構(gòu)和橢圓形的凸輪連桿送料機構(gòu)。正如圖所示一樣但在設計橢圓形的凸輪機構(gòu)時不好計算和加工，這大大的增加了加工的難度和設計。 三、各構(gòu)件的運動尺寸計算由上圖中的幾何關系，可分別列出下列式子： （1）由余弦定理： （2） （3）由正弦定理： （4） （5） （6） （7）聯(lián)立1、2、3、4、5、6、7得： 驗證壓力角：四：工作循環(huán)圖與齒輪的計算已知：【:生產(chǎn)率 :送料距離 T: 大齒輪轉(zhuǎn)動周期部分齒輪每一周傳動k次（即板料沖壓k次）則大齒輪對小齒輪的傳動比為k】設小齒輪半徑為r已知sn=150mm, n=180件/min,得=150/k又 sn=2r/2k解得：k=1.77K圓整為2，r=75,則部分齒輪的設計如下圖：缺齒所占的角度=(180-1802sn/2r)/2=T=260/n=0.667五：滑快C的運動變化規(guī)律及曲線 下圖是用vb模擬仿真得出的數(shù)據(jù)和曲線：六：電動機的功率、轉(zhuǎn)速、飛輪轉(zhuǎn)動慣量和驅(qū)動力矩 【以下公式中各字母的物理意義如下：:生產(chǎn)率 :送料距離 T: 一個周期 Pr:等效阻力功率 Pd:等效輸入功率Fb:沖壓板料最大阻力:大齒輪的角速度 :小齒輪的角速度 :大齒輪的半徑 :小齒輪的半徑】電動機功率,飛輪轉(zhuǎn)動慣量，驅(qū)動力矩，轉(zhuǎn)速計算：根據(jù)滑塊的位移曲線，近似認為下降過程所用時間(1/2)T,上升過程所用時間（1/2）T:已知： T=0.667 s，H=100 , Fr=2300N, Fb=530N帶入數(shù)據(jù)參量：曲柄 ，搖桿 =360mm ，支座 =533mm(x=270mm,y=460mm 得： =9.42 rad/s =18.84 rad/s 小齒輪速度=1413 mm/s忽略重力所做的功，沖頭上下勻速運動：前(3/4)H: =886.8 W后（1/4）H: =1438.5 W上升過程： =886.8 W且在一個周期內(nèi)有 Pd=Pr=955.8 W根據(jù)上式可以畫出如上圖的能量圖，各陰影面積f分別代表的為能量之差=15 J=-35 J=20 J根據(jù)上式可畫出下圖，計算最大盈虧功=15 J則飛輪轉(zhuǎn)動慣量： =0.8628 則 Y =101.5 輸入功率： 大齒輪轉(zhuǎn)速：=90r/min根據(jù)文獻【4】可選擇查得：電機型號Y132M1-6,額定功率4KW，轉(zhuǎn)速960r/min減速箱總傳動比為:k=960/90=10.67七：設計總結(jié)與心得作為機械設計制造及其自動化專業(yè)大二的學生，第一次做課程設計，我們覺得這次的課程設計是十分有意義。在已度過的將近兩年的大學生活里我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)基礎課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎課的理論面，如何去面對現(xiàn)實中的各種機械設計？如何把我們所學到的專業(yè)基礎理論知識用到實踐中去？我認為做類似的設計作業(yè)就為我們提供了良好的實踐平臺。 在本次課程設計的過程中，我們感觸最深的是查閱了很多次設計書和指導書。為了讓自己的設計更加完善，更加符合工程標準，一次次翻閱機械設計書是十分必要的，同時也是必不可少的。另外，課堂上也有部分知識不太清楚，于是我又不得不邊學邊用，時刻鞏固所學知識，這也是我作本次課程設計的第二大收獲。八、參考文獻1陳曉斌，段海峰 .沖床自動送料機構(gòu)設計.裝備制造技術，2012，8:5051；2羅云華，張海鷗，王桂蘭 .一種內(nèi)嚙合行星式自動送料機構(gòu).鍛壓機械，2001,36：（1），