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1、2011年課程設(shè)計(jì) 目錄 概述 2 機(jī)構(gòu)功能的簡(jiǎn)單分析 4 工藝流程分析 5 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與比較 7 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 12 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算 13 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖 19 設(shè)計(jì)心得與體會(huì) 21 參考文獻(xiàn) 21 l 概述 1、 工作原理 專用精壓機(jī)是用于薄壁鋁合金制件的精壓深沖工藝，它是將薄壁鋁板一次沖壓成為深筒形。如圖1.1所示，上模先以比較小的速度接近坯料，然后以勻速進(jìn)行拉延成形工作，以后，上模繼續(xù)下行將成品推出型腔，最后快速返回。上模退出下模以后，送料機(jī)構(gòu)從側(cè)面將坯料送至待加工位

2、置，完成一個(gè)工作循環(huán)。 圖1.1 2、 工藝動(dòng)作流程 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膜腔。 3、 原始數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求 1) 動(dòng)力源是電動(dòng)機(jī)，作轉(zhuǎn)動(dòng)；沖壓執(zhí)行構(gòu)件為上模，作上下往復(fù)直移運(yùn)動(dòng)，其大致運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖1.2所示，具有快速接近工件、等速工作進(jìn)給和快速返回的特性。 2) 精壓成形制品生產(chǎn)率約每分鐘70件。 3) 上模移動(dòng)總行程為280 mm，其拉延行程置于總行程的中部，約100 mm。 4) 行程速比系數(shù)K≥1.3。 5) 坯料輸送的最大距離200 mm。 6) 上?；瑝K總質(zhì)量

3、40 kg,最大生產(chǎn)阻力為5000 N，且假定在拉延區(qū)內(nèi)生產(chǎn)阻力均衡； 7) 設(shè)最大擺動(dòng)件的質(zhì)量為40kg/mm，繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為2 kg??m2/mm，質(zhì)心簡(jiǎn)化到桿長(zhǎng)的中點(diǎn)。其它構(gòu)件的質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量均忽略不計(jì)； 8) 傳動(dòng)裝置的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（以曲柄為等效構(gòu)件，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量設(shè)為30 kg??m2，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)許用不均勻系數(shù)[δ]為0.05） 9) 機(jī)構(gòu)應(yīng)具有較好的傳力性能，特別是工作段的壓力角應(yīng)盡可能小，傳動(dòng)角大于或等于許用傳動(dòng)角。 圖1.2 l 機(jī)構(gòu)功能的簡(jiǎn)單分析 本機(jī)構(gòu)加工的主要是鋁合金制件，且需要一次沖壓成型。故機(jī)構(gòu)需要較

4、大的沖壓力來實(shí)現(xiàn)。同時(shí)保證其精壓的質(zhì)量，機(jī)構(gòu)需要?jiǎng)蛩俚臎_壓過程，因此我們采用具有較好的傳動(dòng)性和較高接觸強(qiáng)度的齒輪機(jī)構(gòu)?？紤]到工作效率的要求，采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)送料，為了使整個(gè)機(jī)構(gòu)能夠快速、緊密、平穩(wěn)地運(yùn)行，需要機(jī)構(gòu)各個(gè)部分必須相互配合，并且足夠穩(wěn)定。 l 工藝流程分析 （1）、 推板送料 由曲柄——滑塊送料機(jī)構(gòu)的推板將待加工工件推至預(yù)定的工作位置。 （2）、 上、下模沖壓工件 擺動(dòng)—導(dǎo)桿沖壓機(jī)構(gòu)在送料機(jī)構(gòu)完成送料回程時(shí)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(shí)在以等速對(duì)其進(jìn)行沖壓，而下模在等速?zèng)_壓時(shí)恰好達(dá)到極限位置，頂

5、住工件實(shí)現(xiàn)精壓。 （3）、 上模滑塊急回、下模向上頂出工件 上模滑塊機(jī)構(gòu)急回向上退回，下模滑塊則由原本的最低極限位置向上運(yùn)動(dòng)，將精壓好的成品向上頂出。 （4）、 推板送料并將成品推至下工作臺(tái) 曲柄—滑塊送料機(jī)構(gòu)完成一次送料后再次送料，而此時(shí)成品已被下模頂出下一個(gè)加工工件恰好將成品推至下工作臺(tái)。同時(shí)將新工件送至預(yù)定加工位置。 l 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與比較 1、 送料機(jī)構(gòu)的選擇 送料機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)間歇送料可采用凸輪機(jī)構(gòu)、凸輪—連桿組合送料機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)等。 方案一：選用凸輪機(jī)構(gòu) 方案一中，凸輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是凸輪廓線與推桿之間為點(diǎn)接觸，

6、線接觸，易磨損，并且凸輪機(jī)構(gòu)制作比較困難。 方案二：選擇曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 方案二中，運(yùn)動(dòng)副元素為面接觸，壓力較小，承載能力較大，潤(rùn)滑好，磨損小，加工制造較容易。 2、 沖壓機(jī)構(gòu)的選擇 沖壓機(jī)構(gòu)為保證等速拉延、回程快速的要求，可采用導(dǎo)桿加搖桿滑塊的六桿機(jī)構(gòu)、鉸鏈四桿加搖桿滑塊的六桿機(jī)構(gòu)、齒輪—連桿沖壓機(jī)構(gòu)等。 方案一：選用曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 該方案自由度為一，自由度等于原動(dòng)件數(shù)，能夠滿足傳動(dòng)要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配較容易，但一級(jí)傳動(dòng)角較小，機(jī)構(gòu)傳力性能差。 方案二: 四連桿機(jī)構(gòu)+搖桿滑塊機(jī)構(gòu) 該方案自由度等于原動(dòng)件數(shù)，能夠滿足傳動(dòng)要求

7、，加壓時(shí)間較短，一級(jí)傳動(dòng)角最大，效率高，成本低，工作平穩(wěn)性一般。 方案三：四桿機(jī)構(gòu)+曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 方案一、二、三都能實(shí)現(xiàn)急回運(yùn)動(dòng)，綜合考慮機(jī)構(gòu)的力學(xué)性能和制作成本，選用方案三。 3、 頂桿機(jī)構(gòu)的選擇——凸輪機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)頂桿機(jī)構(gòu)的目的為了使成品推出型腔，選用下圖的凸輪機(jī)構(gòu)，能夠滿足條件。 l 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 從循環(huán)圖看出，推桿和上模正行程同時(shí)開始，但推桿送料時(shí)間短，在開始沖壓前送料已經(jīng)完畢，同時(shí)在上?；爻桃恍《螘r(shí)間后頂桿開始頂出成型品，在下一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期開始時(shí)頂桿完成正行程。 l 機(jī)

8、構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算 1、 沖壓機(jī)構(gòu) 1> 傳動(dòng)四桿機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算 按照設(shè)計(jì)要求，擺桿質(zhì)量為40kg/m，繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為2kg m2 ,所以根據(jù)計(jì)算式 1／12 40 c3 = 2 C ≈ 0.843 m 取 K=1.4 ,設(shè)計(jì)擺桿擺腳為ψ = 60。 ,由課本P120圖8-20 查得此時(shí)最小傳動(dòng)角最大取值maxγmin ≈ 33。 ,β≈46。。 參考課本p136式8-25則 θ=180。(k – 1)/(k+1)=30。

9、 a/d=sin30。sin(15。+46。)/cos(30。-15。) = 0.4527 b/d= sin30。sin(15。+46。)/sin(30。-15。) =0.9366 c/d = 1 可得： a = 0.382m b = 0.790m c = d = 0.843m 2> 沖模連桿滑塊機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算 在剛結(jié)束沖壓時(shí)（圖中粗實(shí)線所示），OA與水平夾角為30。 ，并且沖塊和連桿在一條直線上。 回程結(jié)束時(shí)（圖中虛線所示）OA極限位置在OA’處，AB處于A’

10、B’處。由幾何關(guān)系可知： AB = 140 + OAsin30。 AB2= OA2+ OA2cos30。2 解得 OA = 170.135mm AB = 225.067mm 3> 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 設(shè)計(jì)要求精壓機(jī)生產(chǎn)效率為70件/min ，則曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)周期為T=0.857s ，曲柄平均角速度 ω=7.33 rad/s 。 沖塊正行程時(shí)間： t =T（180 +θ)/360。= 0.5s 回程時(shí)間： t = T –

11、t = 0.357s 2、 送料機(jī)構(gòu) 1> 送料機(jī)構(gòu)尺寸 由設(shè)計(jì)要求坯料輸送距離需達(dá)到200mm，所以 2a = 200mm a = 100mm b桿長(zhǎng)選取為200mm 2> 運(yùn)動(dòng)分析 為保證送料和沖模運(yùn)動(dòng)一致，其周期也應(yīng)為 T = 0.857s 3、 頂桿機(jī)構(gòu) 頂桿機(jī)構(gòu)采用凸輪傳動(dòng)，凸輪推程角為80。，推程時(shí)間為 t = 80。/360。= 0.19s 回程角設(shè)計(jì)為60。，時(shí)間約為0.143s ，使其能快速回程，避免和沖塊,送料機(jī)構(gòu)碰撞。 工作廓線的設(shè)計(jì) 由課本

12、P163式9-17得 X，= x-rrcosθ y， = y-rrsinθ 其中： sinθ=（dx/dδ）√（dx/dδ）2+(dy/dδ)2 cosθ=-（dy/dδ）√（dx/dδ）2+(dy/dδ)2 推程段 δ1=[0，80.] dx/dδ=(ds/ dδ）sinδ1 +(r0+s)cosδ1 ={(2h/π)[1-cos4δ1]}sinδ1+(r0+s)cosδ1 dy/dδ=(ds/ dδ）cosδ1-(r0+s)sinδ1 ={(2h/π)[1-cos4δ1]} cosδ1+

13、(r0+s) sinδ1 遠(yuǎn)休止 δ2=[0，10.] dx/dδ=（r0+s）cos(π/2+δ2) dy/dδ=-（r0+s）sin(π/2+δ2) 回程階段δ3=[0，60.] dx/dδ=(ds/ dδ）sin（δ3+π）+(r0+s)cos(δ3+π) =（810hδ32/π3-4860 hδ33/π4+7290 hδ34/π5）sin(δ+ π)+ (r0+s) cos(δ3+π) dy/dδ=（810hδ32/π3-4860 hδ33/π4+7290 hδ34/π5）cos(δ3+ π- (r0+s)cos(δ3+π) 近休止

14、 δ4=[0，210.] dx/dδ=（r0+s）cos(4π/3+δ4) dy/dδ=-（r0+s）sin(4π/3+δ4) 通過計(jì)算得出凸輪工作廓線各點(diǎn)坐標(biāo)得出凸輪廓線。 l 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖 1 電動(dòng)機(jī) 5 主滑塊 2 飛輪 6 凸模 3 帶輪傳動(dòng) 7 凹模 4 齒輪 8 坯料 l 設(shè)計(jì)心得與體會(huì) 首先,對(duì)機(jī)械原理這門課程有了更深入的了解.平時(shí)的只停留

15、在一個(gè)初等的感性認(rèn)識(shí)水平,沒有真正的理解透所學(xué)的具體原理的應(yīng)用問題,但在自己做設(shè)計(jì)過程中老在問為什么,如何解決,通過這樣的想法,是自己對(duì)自己所學(xué)的理論有了深入的理解.在設(shè)計(jì)過程中,如何才能把所學(xué)的理論運(yùn)用到實(shí)際中,這才是我們學(xué)以所獲,學(xué)以致用的真正宗旨,這也是當(dāng)我們從這個(gè)專業(yè)畢業(yè)后所必需具有的能力,這也更是從學(xué)到時(shí)間的過程,才能為自己在以后的工作中游刃有余,才能為機(jī)械工業(yè)的發(fā)展盡綿薄之力. 其次對(duì)所學(xué)的專業(yè)課產(chǎn)生了很大的興趣.在做設(shè)計(jì)的過程中,發(fā)現(xiàn)機(jī)械的很多東西滲透在我們生活的方方面面,小到鐘表,大到航天器，都用到了機(jī)械的相關(guān)內(nèi)容。這也給自己很大的學(xué)習(xí)范圍和任務(wù)，更給了自己很大的發(fā)展空間和興趣的培養(yǎng)。 最后對(duì)團(tuán)隊(duì)的合作有了更深的體會(huì)。每個(gè)人不可能方方面面都會(huì)，這就需要團(tuán)隊(duì)組員各自發(fā)揮自己的優(yōu)點(diǎn)，說出各自的想法，取長(zhǎng)補(bǔ)短，這樣才能從別人身上學(xué)到自己所缺的能力和品質(zhì)，在現(xiàn)代的企業(yè)合作中，團(tuán)隊(duì)合作精神是很重要的，各個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)都需要很多人傾注心血，這樣才能是企業(yè)有長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。 雖然這次設(shè)計(jì)已告一段落，但是我知道學(xué)海無涯、學(xué)無止境，這是一個(gè)結(jié)尾，同時(shí)也只是一個(gè)開始。今后，我會(huì)以更飽滿的熱情投入到今后的學(xué)習(xí)生活中，做一個(gè)不斷探索，勇于創(chuàng)新的大學(xué)生。 l 參考文獻(xiàn) [1] 孫桓，陳作模， 葛文杰．機(jī)械原理[M]．北京：高等教育出版社，2006 22