1、機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計報告 薄片零件沖壓機(jī) 組長： 呂佳翀 組員： 苗春慧 李棟超 2007年1月 薄壁零件沖壓機(jī)1.工作原理及加工過程 薄壁零件沖壓機(jī)是用于將具有良好拉伸延展性的薄壁金屬板（如鋁板）一次沖壓成所規(guī)定形狀的的機(jī)械機(jī)構(gòu)。 它的主要加工過程如下： 1）將坯料送至待加工位置； 2）下模固定在機(jī)架上，上模先以較大速度接近坯料，接著以近似勻速將坯料沖壓拉延成形并將成品快速推出模腔，最后快速返回。 2.原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 1）動力源為1.1rad/S的轉(zhuǎn)動電動機(jī)； 2）沖壓成形制品生產(chǎn)率約70件/min； 3）上模移動總行程為250mm，其拉延行程置 于總行程末段，約為50mm； 4）上模行程速

2、比系數(shù)K1=1.88；推桿行程速度 系數(shù)K2 =1.4； 5）坯料輸送最大距離200mm； 6) 最小傳動角45；3.三種設(shè)計方案的比較與選取 3.1設(shè)計方案一 沖壓機(jī)構(gòu)采用六桿機(jī)構(gòu)，可保證機(jī)構(gòu)具有急回特性和工作段近于勻速的特征，并使壓力角盡可能小。用一般的四桿急回機(jī)構(gòu)，雖可滿足急回要求，但其工作行程的等速性能往往不好，采用六桿機(jī)構(gòu)就可獲得改善。 送料機(jī)構(gòu)是由四桿機(jī)構(gòu)組成，按機(jī)構(gòu)的運(yùn)動循環(huán)圖確定主動件和從動件運(yùn)動規(guī)律，則機(jī)構(gòu)可在預(yù)定時間將工件送至待加工的位置。 3.2設(shè)計方案二 沖壓機(jī)構(gòu)采用凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)，這種組合機(jī)構(gòu)的設(shè)計，關(guān)鍵在于根據(jù)輸出的運(yùn)動要求，設(shè)計出凸輪的輪廓?？梢愿鶕?jù)上模的運(yùn)動過

3、程，畫出凸輪的輪廓。凸輪軸通過齒輪機(jī)構(gòu)與曲柄軸相連，可以按機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖確定凸輪轉(zhuǎn)角及其從動件的運(yùn)動規(guī)律，則可以控制上模的運(yùn)動。 送料機(jī)構(gòu)是一個四桿機(jī)構(gòu)，按機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖可確定主動件和從動件的運(yùn)動規(guī)律，使其能在預(yù)定時間將工件送至待加工位置。 3.3設(shè)計方案三 沖壓機(jī)構(gòu)采用棘輪機(jī)構(gòu)。棘輪和一四桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)，上模上升時，搖桿順時針擺動，并通過棘爪帶動棘輪和工作抬順時針轉(zhuǎn)位。當(dāng)上模下降進(jìn)行沖壓時，搖桿逆時針擺動，則棘爪在棘輪上滑動，工作臺不動。 凸輪送料機(jī)構(gòu)的凸輪軸通過齒輪機(jī)構(gòu)與曲柄軸相連，若按機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖確定凸輪轉(zhuǎn)角及其從動件的運(yùn)動規(guī)律，則機(jī)構(gòu)可在預(yù)定時間將工件送至待加工位置。 3.4最終選定方案

4、： 我們最終采用的是第一方案。 原因：1.六桿的機(jī)構(gòu)的急回的性能相比較其他兩種方案而言要好，而且六桿機(jī)構(gòu)等速性能好，結(jié)構(gòu)簡單，能更好地符合設(shè)計的要求。2.凸輪雖然機(jī)構(gòu)簡單緊湊，但是凸輪輪廓與推桿之間為點(diǎn)、線接觸，易磨損，凸輪機(jī)構(gòu)多用于傳力不大的場合。3.棘輪工作時有較大的沖擊和噪聲，而且運(yùn)動精度較差， 棘輪一般用于速度較低和載荷不大的場合。 綜合上述原因，我們覺得第一方案比其他兩個方案更符合方案選擇應(yīng)考慮的幾個方面，特別是第一方案的機(jī)構(gòu)設(shè)計中結(jié)構(gòu)相對其它方案非常簡單，在制造中可以大大減少工序，并且可以降低成本 。4.所選方案的機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計4.1沖模機(jī)構(gòu)設(shè)計尺寸 1) 取上模工作段長度L=50m

5、m，行程長度S=250mm，對應(yīng) 曲柄轉(zhuǎn)角為60度。連桿3長度L3=200mm，連桿2左段長度為200mm，最小傳動角為45度。 2) 當(dāng)連桿2處于水平狀態(tài)時，連桿3與上模夾角為最小傳動角，即45度，則連桿2鉸支點(diǎn)與上模水平距離為341mm。 3) 取連桿2右段長度為300mm，曲柄1鉸支點(diǎn)與連桿2鉸支點(diǎn)水平距離為100mm，豎直距離為200mm。 4）經(jīng)測量計算，曲柄1長度為105mm，連桿1長度為245mm。經(jīng)測量，極位角為55度，行程速度比為(180+55)/(180-55)=1.88。 4.2送料機(jī)構(gòu)設(shè)計尺寸1）取送料距離H=200mm。曲柄2鉸支點(diǎn)與曲柄1鉸支點(diǎn)豎直距離為136mm，

6、曲柄2鉸支點(diǎn)與上模水平距離為400mm。2）經(jīng)測量，齒輪1與齒輪2中心距為141mm，則兩齒輪分度圓直徑均為70mm。取模數(shù)m=2，齒數(shù)z=35。3）經(jīng)測量計算，曲柄2長度為80mm，連桿4長度為250mm。極位夾角為30度，行程速度比為(180+30)/(180-30)=1.4。 5機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真及運(yùn)動學(xué)分析薄壁零件沖壓機(jī)正面工作圖薄壁零件沖壓機(jī)側(cè)面工作圖薄壁零件沖壓機(jī)背面工作圖5.1上模運(yùn)動分析如圖所示，上模的行程長約為250MM，周期為約為1.1S，即1分鐘約加工66個零件。 5.1.1上模運(yùn)動速度分析 對照上模位移圖，可知上模在下行過程初期速度較大，在接近下模后由于六桿機(jī)構(gòu)的勻速特性以近

7、似勻速運(yùn)動，在運(yùn)動到最低點(diǎn)后由于機(jī)構(gòu)的急回特性以一個較大的速度離開下模。 5.1.2上模加速度分析 對照上模位移圖，可知上模的加速度在上模接近下模時逐漸變小，在上模運(yùn)動到最低時變?yōu)?，再反像逐漸增大，且變化量比下行過程來的大，體現(xiàn)了機(jī)構(gòu)的急回特性。 5.2推桿運(yùn)動分析 如圖所示，送料推桿的行程長約為200MM，由于齒輪傳動比為1：1，所以其周期與上模相同，越為66個零件，即1分鐘送66個坯料。對照上模位移圖，推桿在上模移動到最高點(diǎn)時移動到離下模最近點(diǎn)，保證了加工的安全性 .5.2.1推桿速度分析 對照送料推桿位移圖，可知送料推桿在送料過程中速度較小，而退回過程中速度較大，保證了送料的安全性。 5.2.2推