小型臥式模鍛機(jī)設(shè)計(jì)講解

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)題目 小型臥式模鍛機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 完成時(shí)間 2013.6 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師 總體設(shè)計(jì)要求和技術(shù)要點(diǎn) 1、工作原理及工藝動(dòng)作過(guò)程 如下圖示， 為鍛造長(zhǎng)桿類鍛件 ,今需設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式模鍛機(jī) ,將桿料水平置放后用活動(dòng)凹模3 及固定凹模 2 將其夾緊后再用水平置放的沖頭 1 進(jìn)行頂鍛工作。擬用電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng) 夾料機(jī)構(gòu)首先使活動(dòng)凹模 3 向下移動(dòng)，與固定凹模 2合攏，以?shī)A緊棒料。然后主滑塊 1 帶動(dòng)沖 頭進(jìn)行頂鍛，鍛件成形后，待沖頭返回離開(kāi)凹模后(返回距離約占沖頭全行程的 1/8-1/3 )，由 夾料機(jī)構(gòu)帶著凹模 3 向上移動(dòng)，松開(kāi)桿料回到初始位置。在頂鍛過(guò)程中要

2、求兩半凹模始終處于 夾緊狀態(tài)，不能自動(dòng)松開(kāi)。要求設(shè)計(jì)該小型臥式模鍛機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)，以滿足上述頂鍛 工藝要求 。 2、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 1) 電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速： 數(shù)據(jù)組 1： nm=750r/min 數(shù)據(jù)組 2： nm=1000r/min 數(shù)據(jù)組 3： nm=1500r/min 2) 沖頭頂鍛頻率：每分鐘 50-70 次 數(shù)據(jù)組號(hào) 1 2 3 4 5 頂鍛頻率 50 次 /min 55 次 /min 60 次/min 65 次 /min 70 次 /min 3) 主滑塊 1 的全行程 H=200mm ； 4) 頂鍛工藝開(kāi)始后沖頭的工作行程 H1=(1/2-2/3)H ； 5) 夾緊滑塊 3

3、 的總行程 h=60-80mm ； 6) 作用在主滑塊上的頂鍛力：約 400KN ； 10) 作用在夾緊滑塊 3 上的夾緊力 F2=F1/3； 11) 要求該模鍛機(jī)的機(jī)械效率高(沖頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)具有急回特性)。 工作內(nèi)容及時(shí)間進(jìn)度安排 工作內(nèi)容： 1根據(jù)工藝動(dòng)作順序和協(xié)調(diào)要求擬訂運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。 2進(jìn)行凸凹模間歇直線運(yùn)動(dòng)、沖頭往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的選型。 3進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)價(jià)和選擇。 4根據(jù)選定的電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬訂機(jī)械傳動(dòng)方案。 5畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案示意圖（ A3 ）。 6對(duì)機(jī)械系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)。 7畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（圖紙幅面大小視制圖比例可以為A1A3 ）。 8對(duì)間歇機(jī)構(gòu)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

4、進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析 9編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 （用 A4 紙張，學(xué)校統(tǒng)一規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)格式，不少于3000 字） 時(shí)間進(jìn)度安排： 1.設(shè)計(jì)準(zhǔn)備 （查資料、借閱參考書(shū) ）0.5 天 2.方案設(shè)計(jì)（制定 5 個(gè)運(yùn)動(dòng)方案，選定最優(yōu)方案） 1.5 天 3. 機(jī)械功能分解及運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖確定1 天 4. 對(duì)選定方案中的機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)3 天 5. 繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1.5 天 6. 編寫課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1.5 天 7. 材料上交，評(píng)閱反饋 1 天 共計(jì) 2 周時(shí)間 課程設(shè)計(jì)成果 ? 機(jī)械方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖一張 （A3 圖紙 ） ? 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一張 ? 速度加速度分析圖或者保留作圖痕跡的連桿機(jī)構(gòu)作圖法設(shè)計(jì)圖一張（A3 或 A4圖

5、紙 ） ? 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。要求計(jì)算機(jī)排版打印， 插圖可以先留空白， 待打印后手工繪制， 排版 格式規(guī)范見(jiàn)湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院課程設(shè)計(jì)管理辦法 ? 課程設(shè)計(jì)參考資料（教材，指導(dǎo)書(shū)等） 摘要 本課程設(shè)計(jì)主要研究的是小型臥式模鍛機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)，此設(shè)計(jì)主要針對(duì) 在日常的生活中時(shí)常會(huì)遇到一些加工較困難的細(xì)長(zhǎng)桿件，需要將桿件的端部或者 中間部分進(jìn)行局部的鍛粗的工藝過(guò)程，這樣的工件由于其細(xì)長(zhǎng)比大，在軸的施力 鍛粗時(shí)會(huì)失去平衡，不能在一般的鍛造機(jī)其設(shè)備上進(jìn)行鍛造加工。同時(shí)由于工件 鍛造部分的增大量不同，所以有時(shí)候需要進(jìn)行多次的加工。若想通過(guò)一個(gè)步驟來(lái) 完成，其可能導(dǎo)致工件破壞所以需要設(shè)計(jì)一種小型臥式機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)

6、行加工設(shè)計(jì)，以 到預(yù)期的效果和目的。 關(guān)鍵字：機(jī)械原理；課程設(shè)計(jì)；小型臥式模鍛機(jī) 目錄 一、概要 1 二、設(shè)計(jì)要求 1 三、運(yùn)動(dòng)方案擬定2 1方案一2 2方案二3 3方案三5 四、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)5 五、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖7 六、機(jī)械總體結(jié)構(gòu)8 七、結(jié)論與心得9 八、參考文獻(xiàn)10 一、概要 模鍛，即在外力的作用下使金屬坯料在模具內(nèi)產(chǎn)生塑性變形并充滿模膛（模 具型腔）以獲得所需形狀和尺寸的鍛件的鍛造方法。大多數(shù)金屬是在熱態(tài)下模鍛 的，所以模鍛也稱為熱模鍛。與自由鍛相比，模鍛能夠鍛出形狀更為復(fù)雜、尺寸 比較準(zhǔn)確的鍛件，生產(chǎn)效率比較高，可以大量生產(chǎn)形狀和尺寸都基本相同的鍛件， 便于隨后的切削加工過(guò)程采用自動(dòng)機(jī)

7、床和自動(dòng)生產(chǎn)線。模鍛后的鍛件內(nèi)部形成帶 有方向性的纖維組織，即流線。選定合理的模鍛工藝和模具，使流線的分布與零 件的外形一致，可以顯著提高鍛件的機(jī)械性能。本次主要進(jìn)行一次小型模鍛機(jī)主 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，用來(lái)進(jìn)行一些長(zhǎng)桿機(jī)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計(jì)，用以更好地較精確的加工材 料，用以獲得良好的加工工藝，和避免相關(guān)材料的損耗。 二、設(shè)計(jì)要求 本組設(shè)計(jì)采用的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 1000r/min ,且在主滑塊 1 的全行程 H=200m；m頂 鍛工藝開(kāi)始后沖頭的工作行程 H1=（1/2-2/3）H ；夾緊滑塊 3 的總行程 h=60-80mm； 作用在主滑塊上的頂鍛力： 約 400KN； 作用在夾緊滑塊 3 上的夾緊力 F

8、2=F1/3； 要 求該模鍛機(jī)的機(jī)械效率高（沖頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)具有急回特性）的條件下，使其沖頭的 頂鍛頻率達(dá)到 50次/min 。 本題關(guān)鍵部位包括執(zhí)行部分沖頭和夾緊部分在符合題中所給要求的情況 下能夠很好的配合工作，另外，關(guān)于機(jī)構(gòu)中各部件的參數(shù)設(shè)計(jì)也是十分重要的， 在選擇傳動(dòng)部件時(shí)，要注意各部件的協(xié)調(diào)一致，并且必須滿足各自的技術(shù)要求。 三、運(yùn)動(dòng)方案擬定 根據(jù)題目中的要求，結(jié)合所學(xué)知識(shí)，分析設(shè)計(jì)題目可知，整個(gè)頂鍛過(guò)程可以主 要分為兩個(gè)主要運(yùn)動(dòng)： 1 、執(zhí)行機(jī)構(gòu)臥式模鍛沖頭的水平方向運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)為最主要的運(yùn)動(dòng)，模鍛件的 成型來(lái)源于此，故該運(yùn)動(dòng)必須滿足要求，足夠完成沖壓過(guò)程。 2 、夾緊裝置的豎直方向運(yùn)

9、動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)為輔助運(yùn)動(dòng)，目的在于保證工件在突然受 力的情況下在工作臺(tái)上不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，保證沖壓的精度。加工過(guò)程中棒料主要受到 沖頭水平方向的壓力和夾緊裝置豎直方向的夾緊力兩個(gè)力的作用。 3 、設(shè)計(jì)這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)占本設(shè)計(jì)題目的很大一部分時(shí)間。 所以，從以上分析來(lái)進(jìn)行 系統(tǒng)的各部分機(jī)構(gòu)選型。 4、在帶傳動(dòng)之后的過(guò)程中，為了保證各機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的穩(wěn)定和準(zhǔn)確可靠，選用齒輪 傳動(dòng)的特點(diǎn)是：齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)比精確、工作可靠、效率高、壽命長(zhǎng)、使用 的 功率、速度和尺寸范圍大。例如傳遞功率可以從很小至幾十萬(wàn)千瓦；速度最高 可達(dá) 300m/s；齒輪直徑可以從幾毫米至二十多米。但是制造齒輪需要有專門的設(shè) 備，嚙合傳動(dòng)會(huì)產(chǎn)生噪聲

10、。此處使用齒輪傳動(dòng)，相比較其優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)可以忽略， 所以權(quán)衡之下使用齒輪傳動(dòng)。 5、執(zhí)行機(jī)構(gòu)要完成最重要的一道工序沖壓，所以它既要承受很大的沖壓反 力，也要保證系統(tǒng)有平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，它的選擇是整個(gè)系統(tǒng)中最關(guān)鍵的一部分， 故選用模鍛中最常用也是最穩(wěn)定的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。為達(dá)到減小整個(gè)機(jī)器外形尺寸 的目的以及其急回特性，所以進(jìn)一步選用偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。 6、對(duì)其設(shè)計(jì)最初設(shè)定了三種方案，方案圖如下： 方案一： 7、根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該運(yùn)動(dòng)要實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)以及急回特性。所以選用 不 完 全 齒輪進(jìn)行間歇運(yùn)動(dòng)從而達(dá)到預(yù)期的效果以實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)，當(dāng)機(jī)器沖壓時(shí)其凹模進(jìn)行 上下工作運(yùn)動(dòng)，沖頭進(jìn)行前后沖壓運(yùn)動(dòng)的配合。同時(shí)要求有

11、一個(gè)機(jī)會(huì)的特性所以 對(duì)如圖所示的曲軸位置進(jìn)行設(shè)計(jì)使其存在著偏心距，使極位夾角不為零，從而實(shí) 現(xiàn)急回，減少其回程時(shí)間以提高工作的效率。所以方案一符合要求。 方案二： 方案二中，同樣的取用方案一中不完全齒輪進(jìn)行傳動(dòng)從而來(lái)實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)。預(yù) 期打算使用桿狀機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)沖頭實(shí)現(xiàn)加力以及急回特性的設(shè)計(jì)。 (如圖所示)但 是通過(guò)計(jì)算可得： Ph3n (- 2P1 Ph ) F Ph 3* 5 (2* 8 0) 1 由此可以知道其自由度是不夠的所以這種機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案存在這不可行的地方， 所以不進(jìn)行方案二的采用。 方案三： 方案三同樣采取方案一二的不完全齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而進(jìn)行間歇運(yùn)動(dòng)達(dá)到預(yù)期 的要求。在方案二的

12、基礎(chǔ)上加上一段連桿，對(duì)沖頭的沖壓區(qū)域采用六桿構(gòu)件進(jìn)行 急回設(shè)計(jì)以及加力的作用，可以達(dá)到預(yù)期的目的和效果。與方案一進(jìn)行比較，方 案三存在著材料以及空間方面的一些缺陷，并且在計(jì)算方面存在著一定的難度， 所以不宜采用方案三。 四、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 單位： mm 1. 皮帶輪尺寸設(shè)計(jì)： 大輪直徑： 80，小輪直徑： 20 2. 齒輪尺寸設(shè)計(jì)： 大 齒 輪 分 度 圓 直 徑 ： 100 ， 小 齒 輪 分 度 圓 直 徑 3. 沖頭部分尺寸設(shè)計(jì)： 曲柄長(zhǎng)度： 50，連桿長(zhǎng)度： 105，偏心距： 40 4. 夾緊部分尺寸設(shè)計(jì)： 夾緊頭尺寸： 40*40，曲柄長(zhǎng)度： 74.35 5. 不完全齒輪部分的設(shè)計(jì)：

13、 不完全齒輪尺寸： 80，完全齒輪： 四分之一部分）， 完全齒輪齒數(shù)： 18 五、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 總體的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如圖所示： 另外四分之三的時(shí)間 如圖在其運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中用去四分之一的時(shí)間用來(lái)使凹模上下運(yùn)動(dòng)， 則用來(lái)進(jìn)行沖頭的部分進(jìn)給，加工以及退回運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)其加工工作。 六、機(jī)械總體結(jié)構(gòu) 機(jī)械的總的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)圖以及最終的方案圖為下圖： 七、結(jié)論與心得 在本此課程設(shè)計(jì)中我學(xué)會(huì)了很多的東西，也體會(huì)了很多，同時(shí)對(duì) CAD的繪圖 方法有了一定的掌握和認(rèn)識(shí)。 機(jī)械原理是一門十分重要的課程，它讓我懂得了搞設(shè)計(jì)不光是要站在制造的 基礎(chǔ)上，還要有創(chuàng)新，但一定要學(xué)會(huì)繼承?，F(xiàn)在，全社會(huì)都在強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，但我們 不能一強(qiáng)調(diào)創(chuàng)

14、新，就瞧不起原有的東西。通常原有的東西能夠存在于這么久的時(shí) 間，都有著其很完善的一部分有著其獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)用性，否則不可能有如此大 的存活期。 正像哲學(xué)中所講，新事物都是在肯定中否定，否定中有肯定中產(chǎn)生的。 同時(shí)我也知道了，要進(jìn)行好一門課程設(shè)計(jì)需要我們一起去討論和虛心的請(qǐng)教 這樣才能從中找出自己的缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，從而更好的去解決存在的這種錯(cuò)誤，防止 以后再犯。并且我們應(yīng)該多去找一些資料來(lái)解讀 以便更好地了解課題要求。許多 東西我們應(yīng)該認(rèn)真的深入了解，這樣才能更加明確在生活中此類機(jī)械產(chǎn)品的需求， 從而確定好方法思路。 總的來(lái)本次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)了許多的東西同時(shí)也掌握了很多的知識(shí)和技 巧，為以后的設(shè)計(jì)打下了一些基礎(chǔ) 八、參考文獻(xiàn) 1 師忠秀主編 . 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)（第二版