机械原理课程设计进展报告 自动冲压机构

项目名称：自动冲压及送料机构

班级：2010级机械11班 负责人： 学号： 团队成员： 学号： 指导教师：谢进

2013年5月1日

这几个星期来，我们做了以下的工作：

一．根据我们小组的设计要求，设计了以下几个机构。

注：方案1、2、3为自己设计的机构，方案4为参考并进行部分改进的机构（原出处为辽东学院精密机械设计基础课程设计说明书）

方案1

图1 曲柄滑块 －插齿机机构

该机构以凸轮为原动件，带动插齿机实现往复运动，同时带动偏心滑块机构实现送料动作 自由度F=3×7-2×10-0=1

方案2

图2 曲柄滑块 － 摆动导杆机构

该机构占用空间大，且需要两个电机带动，但是送料机构采用的是曲柄滑块机构，结构简单偏置的曲柄滑块机构具有急回运动特性，当去柄长度或偏距加大时，急回特性显著，连杆长度减小时，急回特性减缓。 自由度F=3×7-2×10-0=1

方案3

图3 转动导杆 － -推送机构

冲压机构为摆动倒杆机构，曲柄为主动件，整周回转，滑块在导杆上滑动，带动导杆往复摆动，当曲柄与导杆相互垂直时导杆达到极限位置，机构传动角为90°，具有良好的传力特性，并具有急回特性。，运动中无死点，送料机构采用了曲柄摇杆机构摇杆最大摆角与曲柄长度有关，当曲柄长度加大时，从动角摆角也随之增大，且也有急回特性。

自由度F=3×9-2×13-0=1 二．

经过全方面的考虑，我们选择了第三个方案 现就我们选择的方案进行尺寸设计分析 ①冲压机构尺寸分析

图4 冲压机构

设计要求如下

1.构应具有较好的传动性能，特别是工作段的压力角α应尽可小；传动角γ大于或等于许用传 。

2.执行构件（上模）的工作长度 l=50～ 100mm,对应曲柄转角 =（1/3～ 1/2）π；上模行程度必须大于工作段长度的两倍以上。 3.行程速度变化系数 K≥1.5。 4.许用传动角[γ]=40 5.送料距离H=60-250mm。

6.建议主动件角速度取 =1rad/s 在图4中

执行构件（上模）的工作长度 l=50～ 100mm，故我选择上模

DE=100mm。

易知冲压行程s=2CD=60mm .故有

CD=30mm

现在再确定转动导杆机构ABC 的相关尺寸，以AB 为原动件，且AB需为曲柄，设AB>AC,则可得极位夹角

θ =错误！未找到引用源。 （1）

同时需满足急回特性

K= ≧1.5 , （2）

取急回特性值K=2，则有∂ ≧ 60° 故又（1）式可得

错误！未找到引用源。

（3）

取AC=25mm ， 则有AB=25\\0.866=28.8675mm

错误！未找到引用源。=0.866

② 根据尺寸进行可行性分析 设A（0、0）,C(25、0)

于是很容易得到冲头近程点和远程点的坐标分别为E′(25、70),E′(25、130)

考虑到当上模DE到达工作段之前，送料机构已将坯料送至待加工位置，故需要确定上模DE和往复直线运动和曲柄AB的关系，同时还需要兼顾曲柄AB转动和送料机构HI的关系。 先建立B点和E点的坐标关系式 位移矩阵方程

错误！未找到引用源。 * 错误！

未找到引用源。* 错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。 = * 错误！未找到引用源。* 错误！未找到引用源。 (4)

1 1

对点B

连杆约束方程为

xEi25 (xx)2(yy)2l21002 (5)

EiDiEiDiED

LCD约束方程为

XDiYDi900 (6)

22 xDi * = yDi (7)

由（4）式至（7）式 可得

XEi(XEi2XDi)YEi(YEi2YDi)100900XDiYBiYDiXBi2 （8）

由于冲压条件的，需要对送料机构尺寸进行分析

送料机构的结构简图如下

图5 推料机构

尺寸分析

如图5，需使连杆ABFG为曲柄摇杆机构，连架杆AB为曲柄，FG为摆杆 由四杆机构曲柄摇杆存在条件，有AB为最短杆，即

Lmin + Lmax ≤ P ＋Q （9）

取BG为最长杆，AB=30mm为最短杆。

先通过试凑法来大概确定构件尺寸，取BG=80mm，FG=60mm，AF=60mm，由此可分析出此曲柄摇杆四杆机构的急回特性和极位夹角 数学分析如下由下图说明

图6 推料机构—急回特性分析图

由上图可清晰读出极位夹角θ=41.82° 故有其急回特性K= =1.605 满足要求

延伸FG到GH使得GH=50mm，另外取HI=100mm

三．以下是参考对比方案4.

1.冲压机构方案 -- 四杆机构+曲柄滑块机构如下图7

图7

2.送料机构方案-- 曲柄滑块机构如下图8

图8

3. 机构运动简图，如下图9

图9

1——电机 2——飞轮 3——带轮传动 4——齿轮 5——主滑块 6——凸模 7——凹模 8——坯料

分析：

电机带动上模机构曲柄运动,开始冲压,在上模开始冲压坯料前送料机构已经送料完毕,上模冲压,冲压成型后,上模继续下压，把成型品顶出模腔，然后上模回程, 大概0.14S后齿轮传动带动送料机构开始送料，推杆送料完成后，上模回程恰好结束，完成一次循环。然后上模开始行程，进行新一轮的冲压加工。 系统传动比：

ω电机:ω上 = 40 : 1

ω上 :ω送 :ω顶 = 1: 1 : 1

4、机构运动尺寸确定

（1）. 上模冲压机构，如下图10

图10

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 = 2 （10） C ≈ 0.843 m

又根据题意要求K≥1.5,顾取 K=1.5 ,设计摆杆摆脚为ψ = 60。,此时最小传动角最大取值：

maxγmin ≈ 33° ,β≈46°。

θ=180°(k – 1)/(k+1)=36° （11）

a/d=sin36°sin(18°+46°)/cos(36°-18°) = 0.5555 （12） b/d= sin36°cos(18°+46°)/sin(36°-18°) =0.8338 （13） c/d = 1 可得：

a = 0.468m b = 0.703m c = d = 0.843m 2）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 = 280 + OAsin30° （14） AB2= OA2+ OA2cos30°2 （15） 解得

OA = 340.270mm AB = 450.135mm 3）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=7.33 rad/s° 冲块正行程时间：

t =T×（180 +θ)/360°= 0.514s （16） 回程时间：

t = T – t = 0.343s （17） （2）. 送料机构-曲柄滑块机构

（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 = 200mm a = 100mm b杆长选取为200mm （2）运动分析

为保证送料和冲模运动一致，其周期也应为 T = 0.857s

四．接下来的工作：

我们已经利用pro/e将杆件建模出来了，接下来就是装配好对其进行运动受力分析，并在十五周前完成所有的任务