机械原理课程设计

工程技术学院。

课程设计。题目：精压机冲压及送料系统设计。

专业： 09机械设计制造及其自动化

年级：大学本科三年级

学号： 20091321

姓名：李家保。

指导教师：张毅杰

日期： 2024年 12月30日。

云南农业大学工程技术学院

目录：一、课程设计任务书3

一).设计题目3

(二).设计要求3

二、设计说明书3

一）．功能分解3

二)．构件的选用4

三）．机构组合5

四)、确定设计方案7

三、结束语11

四、参考文献12

一、课程设计任务书。

一).设计题目：精压机冲压及送料系统设计。

二). 设计要求：设计精压机将薄铝片送到待加工的位置后，一次性冲压成形，并将成品推出模腔。

二、设计说明书。

一）．功能分解。

1. 精压机的工作原理：及工艺分解如图一所示。

图一。2. 总功能要求：

专用精压机是用于薄壁铝合金制件的精压深冲工艺。要求从侧面将坯料送至待加工位置，上模先以较大速度接近坯料，然后以匀速下冲它是将薄壁铝板一次冲压成为深筒形。

3. 它的工艺动作主要：将新坯料送至待加工位置；下模固定、上模冲压拉延成形将成品推出模腔。

4. 原始数据及设计要求：

1) 以转动的电动机为动力，从动件(执行机构)为上摸，作上下往复直移运动，其运动规律如图二所示，具有快速下沉，等速工作进给和快速返回的特性。

2) 机构应有较好的传力能力，工作段的传动角ｒ应不小于许用传动角［ｒ］即ｒ≥［40

3) 上模达到工作段之前，送料机构已将坯料送至加工位置(下模上方)

4) 精压成形制品生产率约为70件/min

5) 执行机构的上模移动总行程为280mm，其拉延行程置于总行程的中部，约100mm。

对应曲柄转角。

6) 形成速度变化系数k≥1.5

7) 上模滑块总重量为50kg，最大生产阻力为6000n，且假定在拉延区内生产阻力均衡；

8) 设最大摆动构件的质量为40kg/m,绕质心转动惯量为质心简化到杆长的中点。其它构件的质量及转动惯量均忽略不计；

9) 传动装置的等效转动惯量（以曲柄为等效构件，其转动惯量设为机器运转不均匀系数『δ』为0.05）。

9) 送料距离h=60-250mm.

10)电机转速1500r/min

二)．构件的选用。

整个机构可分为4大部分：

1) 冲压机构。

主要运动构件：上模。

2) 送料机构。

主要运动构件：推杆。

且传送带送料机构实现间歇送料可采用凸轮机构、槽轮机构等。

如果考虑到成品有切边的情况，则需要一个将拉延后的成品上顶的机构来配合推杆完成推成品出模腔的运动。

3) 上顶机构。

主要运动构件：推杆。

4) 传动系统的机构：齿轮机构、凸轮机构、连杆机构。

三）．机构组合。

冲压件机构以原动件为曲柄，从动件为滑块，行程中有等速运动段，并有急回特性，应该有较好的动力特性。要满足这些要求，单一的曲柄机构是难以胜任的，需要组合机构。送料机构仅要求做间歇送进，可结合冲压机一并考虑。

方案一：冲压机构由凸轮控制其运动方式，结构简单，无太大的受力，需要的传动结构简单，通过倒置法能够确定凸轮的大致轮廓。

送料机构是由摆杆滑块机构组成的，按机构运动循环图可确定摇杆工作位置和从动件的运动规律，使其能在规定时间内将工件送至待加工位置。

方案二：送料和冲压机构都是由凸轮连杆机构组成。连杆机构可通过对杆长的计算设计，当选择好适当的杆长尺寸后，能实现所需的行程速比以及运动要求。

通过铰链点与杆长的适当选择，能使机构具有较小的压力角和较为理想的传动角，使其达到运动功能，满足传动要求。

凸轮轮廓线可根据运动的要求用机构倒置法求出，从而使送料、冲压和上顶同时完成，并也能满足急回与匀速这一运动要求，在完成预定运动的同时，使整个加工效率提高。

方案三：冲压机构：参考《机械原理》（p38）中的机构，并且经过改进，将其凸轮机构高副低代后得到了由摇杆和滑块组成的摆动导杆机构。

导杆机构的尺寸确定可按给定的行程速度变化系数k设计，上模将具有急回的特性，摇杆滑块机构的组合可按照要求使上模在工作段接近于匀速。

送料机构：摇杆滑块送料机构通过齿轮与上部曲柄轴相连。可调节其在整个运动中的初始位置使推杆在预定时间将胚料送至待加工的位置。如取一定的偏距，则其也具有急回的特性。

四)、确定设计方案。

1. 确定运动简图。

在3个方案全部提出后，分别进行对比。各个方案都由不同的基础机构组合而成，且基本都可完成设计要求的运动。但是考虑到后期的建模，分析等的方便，所以最后决定，决定采取第3个方案。

第3方案可满足急回运动的要求，输送配料上工作台和上模冲压这2 个工作步骤也可较容易的配合出来。使整个机构完成一次送料冲压的周期。

考虑到配料被冲压成形之后如果还留有切边，则成品就不能从下模的下部离开，而在第3方案的设计基础上，成品只可由一机构垂直将其顶出上模，然后同时由下一个送来的配料将其横向地推出下模工作台面。

这样就在第3方案的基础上增加了一个”上顶“机构，此机构的运动方向基本和上模相同，上模在回程时呈现出急回的特性，而”上顶”机构为了能迅速的将在下模中的成品顶出，其需要急速向上运动的特性。

最终决定的专用精压机机构的运动简图。

2. 机构运动循环图。

由机构运动循环图可知：机构在一个运动周期内，当上模运动在它的正行程时，推杆和上顶机构都在回程中；当上模冲压完成之后，推杆开始将胚料输送至待加工位置，上顶机构也同时将成品顶出下模，实现一个工作周期。

3．机构运动**和运动学分析。

分析的对象主要为上模、推杆和上顶机构的速读，位移和加速度等。

根据要求生产率约每分钟70件，添加马达转速为420 rad/s，即0.86s/r 。

4. 上模冲压机构的尺寸设计。

因要求k>1.5，取k=1.8 , 得极位夹角θ=52°；

另要求上模的总行程h=280mm

设α为de与竖直方向夹角

由前图可得：2*cd*sin(θ/2)+de*(1-cosα)=280

且因β极小。

上式可变为：2*cd*sin(θ/2)=280

得 cd=320mm

取曲柄ab=250mm，得知 ac=513mm

5. 传动系统尺寸设计。

整个机构的传动系统是由5个齿轮组成的，2个大齿轮f，l的存在是为了帮助3个小齿轮之间的传动，并让3个主要负责机构运动特性的小齿轮的转速和转向都一致。

为了计算的方便和统一，取3个小齿轮的尺寸相同，分度圆直径为300mm；2个大齿轮的尺寸也相同，分度圆直径为600mm。取模数m=10，则得出小齿轮的齿数z=30，大齿轮的齿数z=60。

为了使推杆有急回特性，使其在回程时不与前进得胚料有碰撞，取其正偏距e=150mm。

6. 槽轮间隙送料机构。

根据公式：r=l*sin(π/z)

s=l*cos(π/z)

h>=2(l-r-r)

b<2(l-r-r)

取拨轮和槽轮的中心矩l＝200mm，槽轮的槽数为4，则得r＝s＝141.42mm

槽轮机构的运用。

拨盘与黑色齿轮通过圆锥齿轮相配合，槽轮与一齿轮相连，以驱动传送带间隙送料。

三、结束语。

心得体会。紧张而有辛苦的一周的课程设计结束了．当我快要完成老师下达给我的任务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之颠，课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．＂千里之行始于足下＂，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。

通过此次课程设计，我们学到了很多理论课上无法得到的收获。以前原理课上只知道什么构件可以实现什么运动，而通过此次课程设计，在老师的指导下我们知道什么样的能力干什么样的活，不要大才小用，杀鸡用宰牛刀。这既是一种浪费增加了机器的成本，也是对设计的不负责任。

这次课程设计使我在工作作风上得到了一次难得的磨练。短短一周的课程设计，使我发现了自己所掌握的知识是真正如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足，今后需要继续努力。

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