專用精壓機(jī)的設(shè)計

一、精壓機(jī)的基本功能和相關(guān)工藝參數(shù)及主要設(shè)計要求1.功能：專用精壓機(jī)是用于薄壁鋁合金制件的精壓深沖工藝機(jī)構(gòu)，它將薄壁鋁板一次沖壓成為深筒形。如圖所示。2.工藝動作分解如下1）將新坯料送至待加工位置。2）下模固定、上模沖壓拉延成形將成品推出模腔。上模滑塊急回、下模向上頂出工件4）推板送料并將成品推至下工作臺3.設(shè)計要求及相關(guān)參數(shù)1)沖壓執(zhí)行構(gòu)件上模的大致運動規(guī)律如圖所示。具有快速接近工件、等速下行拉延和快速成型返回的運動特性。2）精壓成形制品生產(chǎn)率約每分鐘70件；3）上模移動總行程為280mm，其拉延行程置于總行程的中部，約100mm。4）行程速比系數(shù)K≥1.3。5）坯料輸送最大距離200mm。??6）上?；瑝K總重量為40kg，最大生產(chǎn)阻力為5000N，且假定在拉延區(qū)內(nèi)生產(chǎn)阻力均衡；7）設(shè)最大擺動構(gòu)件的質(zhì)量為40kg/m,繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動慣量為2kg.m^2/mm，質(zhì)心簡化到桿長的中點。其它構(gòu)件的質(zhì)量及轉(zhuǎn)動慣量均忽略不計；8）傳動裝置的等效轉(zhuǎn)動慣量（以曲柄為等效構(gòu)件，其轉(zhuǎn)動慣量設(shè)為30kg.m^2，機(jī)器運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)『δ』為0.05）。工作原理和工藝動作分析1.工作原理本機(jī)用于薄壁鋁合金制件的精壓深沖工藝，上模先已逐漸下降的速度接近胚料，然后以勻速進(jìn)行拖延成型，隨后上模繼續(xù)下行將成品推出模腔，最最后快速返回。上模退出固定不動的下模后，送料機(jī)構(gòu)從側(cè)面將新胚料送至加工位置，從而完成一個工作循環(huán)2.工藝動作的分析=1\*GB3①推板送料由推板將待加工工件推至預(yù)定的工作位置。=2\*GB3②上、下模沖壓工件在送料機(jī)構(gòu)完成送料回程時已經(jīng)進(jìn)入沖壓工作階段。上?；瑝K先快速接近工件，接近時以等速對其進(jìn)行沖壓，而下模在等速沖壓時恰好達(dá)到極限位置，頂住工件實現(xiàn)精壓。=3\*GB3③上?；瑝K急回、下模向上頂出工件上?；瑝K機(jī)構(gòu)急回向上退回，下?；瑝K則由原本的最低極限位置向上運動，將精壓好的成品向上頂出。=4\*GB3④推板送料并將成品推至下工作臺推板完成一次送料后再次送料，而此時成品已被下模頂出下一個加工工件恰好將成品推至下工作臺。同時將新工件送至預(yù)定加工位置。三、運動規(guī)律及運動協(xié)調(diào)設(shè)計上沖頭加壓機(jī)構(gòu)的原動件每轉(zhuǎn)一周完成一個運動循環(huán)，所以擬定運動循環(huán)圖時，以該原動件的轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo)(0~360?)，以各執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標(biāo)畫出位移曲線。運動循環(huán)圖上的位移曲線主要著眼于運動的開始位置，而不必準(zhǔn)確地表示出運動規(guī)律。由機(jī)構(gòu)運動循環(huán)圖可知：機(jī)構(gòu)在一個運動周期內(nèi)，當(dāng)上模運動在它的正行程時，推桿和上頂機(jī)構(gòu)都在回程中；當(dāng)上模沖壓完成之后，推桿開始將胚料輸送至待加工位置，上頂機(jī)構(gòu)也同時將成品頂出下模，實現(xiàn)一個工作周期。四、執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型設(shè)計和方案評價1.方案的設(shè)計整個機(jī)構(gòu)可分為2大部分:1)沖壓機(jī)構(gòu)主要運動構(gòu)件：上模2)送料機(jī)構(gòu)主要運動構(gòu)件：推桿且傳送帶送料機(jī)構(gòu)實現(xiàn)間歇送料可采用凸輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)等.如果考慮到成品有切邊的情況，則需要一個將拉延后的成品上頂?shù)臋C(jī)構(gòu)來配合推桿完成推成品出模腔的運動。3）頂桿機(jī)構(gòu)考慮到實際配料被沖壓成形之后如果還留有切邊，則成品就不能從下模的下部離開，在設(shè)計基礎(chǔ)上增加了一個“上頂”機(jī)構(gòu)。使得成品可由下?；瑝K將其沿機(jī)構(gòu)垂直頂出，然后同時由下一個送來的配料將其橫向地推出下模工作臺面。=1\*GB3①方案一沖壓機(jī)構(gòu)------凸輪連桿機(jī)構(gòu)送料機(jī)構(gòu)------凸輪機(jī)構(gòu)=2\*GB3②方案二凸輪—連杠沖壓機(jī)構(gòu)＋擺桿—滑塊送料機(jī)構(gòu)沖壓機(jī)構(gòu)由凸輪控制其運動方式，無太大的受力，需要的傳動結(jié)構(gòu)簡單，通過倒置法能夠確定凸輪的大致輪廓。送料機(jī)構(gòu)是由擺桿滑塊機(jī)構(gòu)組成的，按機(jī)構(gòu)運動循環(huán)圖可確定搖桿工作位置和從動件的運動規(guī)律，使其能在規(guī)定時間內(nèi)將工件送至待加工位置。=3\*GB3③方案三凸輪—連桿沖壓送料機(jī)構(gòu)送料和沖壓機(jī)構(gòu)都是由凸輪連桿機(jī)構(gòu)組成。連桿機(jī)構(gòu)可通過對桿長的計算設(shè)計，當(dāng)選擇好適當(dāng)?shù)臈U長尺寸后，能實現(xiàn)所需的行程速比以及運動要求。通過鉸鏈點與桿長的適當(dāng)選擇，能使機(jī)構(gòu)具有較小的壓力角和較為理想的傳動角，使其達(dá)到運動功能，滿足傳動要求。凸輪輪廓線可根據(jù)運動的要求用機(jī)構(gòu)倒置法求出，從而使送料、沖壓和上頂同時完成，并也能滿足急回與勻速這一運動要求，在完成預(yù)定運動的同時，使整個加工效率提高。=4\*GB3④方案四擺動導(dǎo)桿沖壓機(jī)構(gòu)+曲柄-滑塊送料機(jī)構(gòu)沖壓機(jī)構(gòu):將其凸輪機(jī)構(gòu)高副低代后得到了由搖桿和滑塊組成的擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的尺寸確定可按給定的行程速度變化系數(shù)K設(shè)計，上模將具有急回的特性，搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的組合可按照要求使上模在工作段接近于勻速。送料機(jī)構(gòu)：搖桿滑塊送料機(jī)構(gòu)通過齒輪與上部曲柄軸相連。可調(diào)節(jié)其在整個運動中的初始位置使推桿在預(yù)定時間將胚料送至待加工的位置。如取一定的偏距，則其也具有急回的特性。2.上頂機(jī)構(gòu)的設(shè)計考慮到實際配料被沖壓成形之后如果還留有切邊，則成品就不能從下模的下部離開，而我又在第4方案的設(shè)計基礎(chǔ)上增加了一個“上頂”機(jī)構(gòu)。使得成品可由下?；瑝K將其沿機(jī)構(gòu)垂直頂出，然后同時由下一個送來的配料將其橫向地推出下模工作臺面。這個“上頂”機(jī)構(gòu)的運動方向基本和上模相同，上模在回程時呈現(xiàn)出急回的特性，而“上頂”機(jī)構(gòu)為了迅速的將成品頂出，下模滑塊需要急速向上運動的特性。3.方案的確定4個方案全部提出后，對四個方案進(jìn)行了討論和對比。各個方案都是有不同的基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)組成而成，且各個機(jī)構(gòu)均能基本完成設(shè)計要求的運動。在查閱資料后，決定采用第四種方案。雖然凸輪能夠可以無困難地設(shè)計出其輪廓曲線，使其滿足規(guī)定的運動規(guī)律，但凸輪與從動件的點或線的高副接觸是很易磨損的。而設(shè)計要求中機(jī)構(gòu)要每分鐘生產(chǎn)約70件，機(jī)構(gòu)的運轉(zhuǎn)速度較大。并且其上模滑塊的總質(zhì)量為40kg，最大生產(chǎn)阻力為5000N，故需要其機(jī)構(gòu)較好的傳力性能，而凸輪機(jī)構(gòu)不適用于傳力過大的場合。因此我們選取第四個方案。并且第4方案可以滿足急回運動的要求，輸送配料上工作臺和上模沖壓這2個工作步驟也可較容易的配合出來。使整個機(jī)構(gòu)完成一次送料沖壓的周期。五、機(jī)械運動方案示意圖繪制由上面可知選用第四方案，畫出機(jī)械運動的示意圖。六、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動尺度及運動分析1.上模沖壓機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計因要求K>1.3，取K=1.8,得極位夾角θ=52°；另要求上模的總行程H=280mm設(shè)α為DE與豎直方向夾角，由前圖可得：2*CD*sin(θ/2)+DE*(1-cosα)=280且因β極小上式可變?yōu)椋?*CD*sin(θ/2)=280得CD=320mm取曲柄AB=250mm，得知AC=513mm2.下模頂出機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計：下模采用與上模相稱的設(shè)計方案，K值與上移距離均與上模相同，即曲柄，機(jī)架；3.齒輪尺寸設(shè)計整個機(jī)構(gòu)的傳動系統(tǒng)是由5個齒輪組成的，2個大齒輪F，L的存在是幫助3個小齒輪之間的傳動，并讓3個主要負(fù)責(zé)機(jī)構(gòu)運動特性的小齒輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向都一致。為了計算的方便和統(tǒng)一，取3個小齒輪的尺寸相同，分度圓直徑為300mm；2個大齒輪的尺寸也相同，分度圓直徑為600mm。取模數(shù)m=10，則得出小齒輪的齒數(shù)z=30，大齒輪的齒數(shù)z=60。為了使推桿有急回特性，使其在回程時不與前進(jìn)得胚料有碰撞,取其正偏距e=150mm。精壓機(jī)的立體圖4.運動分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的尺寸確定可按給定的行程速度變化系數(shù)K設(shè)計，上模將具有急回的特性，搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的組合可按照要求使上模在工作段接近于勻速。在所選方案中，在送料機(jī)構(gòu)完成送料回程時已經(jīng)進(jìn)入沖壓工作階段。上?；瑝K先快速接近工件，接近時以等速對其進(jìn)行沖壓，而下模在等速沖壓時恰好達(dá)到極限位置，頂住工件實現(xiàn)精壓。上模滑塊機(jī)構(gòu)急回向上退回，下?；瑝K則由原本的最低極限位置向上運動，將精壓好的成品向上頂出。推板完成一次送料后再次送料，而此時成品已被下模頂出下一個加工工件恰好將成品推至下工作臺。同時將新工件送至預(yù)定加工位置。如此就完成了沖壓循環(huán)。七、機(jī)械傳動系統(tǒng)設(shè)計分析的對象主要為上模、推桿和上頂機(jī)構(gòu)的速讀，位移和加速度等。根據(jù)要求生產(chǎn)率約每分鐘70件，添加馬達(dá)轉(zhuǎn)速為420rad/s，即0.86s/r。原動件是機(jī)械系統(tǒng)中的驅(qū)動部分。工作機(jī)對起動、過載、運轉(zhuǎn)平整性、調(diào)速和控制要求較高，且專用精壓機(jī)要求潔凈的工作平臺，所以它要求不能污染成品與工作臺而且便于清洗，因而液壓傳動不符合條件，同時氣壓和液壓的成本都較高，最終選擇電動機(jī)傳動。通過對機(jī)構(gòu)的分析和實際情況的綜合考慮，對電機(jī)的各個參數(shù)做出如下計算：首先，考慮到電機(jī)輸出功率的傳遞效率問題，電機(jī)應(yīng)該安裝在靠近工作件的齒輪軸上，又由于大齒輪輸入動力時可以傳遞較大的扭矩，故選擇將電機(jī)安裝在與齒輪F的軸線上，且根據(jù)任務(wù)書的要求：每分鐘生產(chǎn)個工件，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以確定為，故齒輪A的角速度就可以算得：，那么由此首先可以確定A輪的轉(zhuǎn)動慣量：這里V1取半個行程的速度平均值，沖壓錘的質(zhì)量，由此可以推算出齒輪A的轉(zhuǎn)動慣量為：從而可以推出其他齒輪的轉(zhuǎn)動慣量：，從而由此根據(jù)能量守恒定律在沖壓成形的過程中，可以估算出電機(jī)的功率：代入數(shù)據(jù)可得：考慮到齒輪傳輸中的機(jī)械損失，取功率為的電機(jī)。從而可以確定電機(jī)的型號為功率，輸出轉(zhuǎn)速為的交流電機(jī)。八、間歇送料機(jī)構(gòu)的選擇設(shè)計在這個課程設(shè)計中的送料機(jī)構(gòu)可以選用凸輪機(jī)構(gòu)同樣也可以選用槽輪機(jī)構(gòu)以實現(xiàn)間歇運動，在這里由于凸輪設(shè)計較為復(fù)雜故采用槽輪機(jī)構(gòu)，尺寸R=L*sin(π/z)S=L*cos(π/z)h>=2(L-R-r)b<2(L-R-r)取撥輪和槽輪的中心矩L＝200mm，槽輪的槽數(shù)為4，則得R＝S＝141.42mm由于送料機(jī)構(gòu)非要求的重點在此刻不做過多的說明。九、設(shè)計心得與體會通過一周的機(jī)械原理課程設(shè)計，在老師的指導(dǎo)下，我終于將機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計做完了，并且有很多的感觸收獲.關(guān)于這種設(shè)計方面的知識所要求有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S、豐富的想象力、以及對各種機(jī)構(gòu)作用及尺寸要求的認(rèn)識了解。在這一周的設(shè)計操作中，讓我一個學(xué)機(jī)械的學(xué)生了解到了現(xiàn)在大二所學(xué)西的局限性，真正弄懂的東西并不算多，而且還有很多的東西你根本上就沒能應(yīng)用上的。在這次作業(yè)過程中我，遇到了許多困難喝多吃的設(shè)計方案最后都證明是行不通的，這都暴露出了前期的我在這方面的能力的不足，在這次的操作中我知道了齒輪傳動，凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計步驟與方法，進(jìn)一步了解了AutoCAD、Word這兩個軟件的操作，這些僅僅是工具軟件熟練掌握也是必需的.對我來說收獲最大的是方法和能力.那些分析和解決問題的方法與能力.在整個過程中我發(fā)現(xiàn)，像我們這些學(xué)生最最缺少的是經(jīng)驗沒有感性的認(rèn)識空有理論知識有些東西很可能與實際脫節(jié).總體來說我覺得做這種類型的作業(yè)對我們的幫助還是很大的它需要我們將學(xué)過的相關(guān)知識都系統(tǒng)地聯(lián)系起來從中暴露出自身的不足以待改進(jìn).團(tuán)隊合作的精神是完成任務(wù)的很大重要保證，我們分工合作，共同做出了這個課程設(shè)計，這讓我們有了前所未有的喜悅感。同時對于這一門的課程學(xué)科，讓我對機(jī)械原理這門課程有了更深入了解.對于大二所學(xué)的《機(jī)械原理》這門課程，它教會給我們的是讓我們知道了各種不同類型的機(jī)構(gòu)的作用和組成原理，以及今后進(jìn)行設(shè)計所要考慮的方面，在我看來，有成本的高低，機(jī)構(gòu)的可行性，機(jī)構(gòu)的可操作性，加工的難易程度，等等的東西。然后這次的課程設(shè)計讓對所學(xué)的專業(yè)課產(chǎn)生了很大的興趣.在做設(shè)計的過程中,我發(fā)現(xiàn)我們以后可以從事很多方面的工作，畢竟我們的生活中與他相關(guān)的東西好多好多的，各種各樣的儀器，各種各樣的電子組裝設(shè)計和衍生到的各種材料的設(shè)計。雖然這次設(shè)計已告一段落，但是我知道學(xué)海無涯、學(xué)無止境，這是一個結(jié)尾，同時也只是一個開始。今后，我會以更飽滿的熱情投入到今后的學(xué)習(xí)生活中，做一個不斷探索，勇于創(chuàng)新的大學(xué)生。在整個過程中我發(fā)現(xiàn)了像我們這些學(xué)生最最缺少的是經(jīng)驗沒有感性的認(rèn)識空有理論知識有些東西很可能與實際脫節(jié).總體來說我覺得做這種類型的作業(yè)對我們的幫助還是很大的它需要我們將學(xué)過的相關(guān)知識都系統(tǒng)地聯(lián)系起來從中暴露出自身的不足以待改進(jìn).有時候一個人的力量是有限的合眾人智慧我相信我們的作品十、