小型卧式模锻机设计说明

课程设计任务书

设计题目小型卧式模锻机主传动设计完成时间2013.6 学生专业班级指导教师

总体设计要求和技术要点

1、工作原理及工艺动作过程

如下图示，为锻造长杆类锻件,今需设计一台卧式模锻机,将杆料水平置放后用活动凹模3及固定凹模2将其夹紧后再用水平置放的冲头1进行顶锻工作。拟用电动机通过传动装置带动夹料首先使活动凹模3向下移动，与固定凹模2合拢，以夹紧棒料。然后主滑块1带动冲头进行顶锻，锻件成形后，待冲头返回离开凹模后（返回距离约占冲头全行程的1/8-1/3），由夹料带着凹模3向上移动，松开杆料回到初始位置。在顶锻过程中要求两半凹模始终处于夹紧状态，不能自动松开。要求设计该小型卧式模锻机执行和传动系统，以满足上述顶锻工艺要求。

2、原始数据及设计要求

1)电动机同步转速：

数据组1：n m=750r/min

数据组2：n m=1000r/min

数据组3：n m=1500r/min

2)冲头顶锻频率：每分钟50-70次

数据组号 1 2 3 4 5

顶锻频率50次/min 55次/min 60次/min 65次/min 70次/min

3)主滑块1的全行程H=200mm；

4)顶锻工艺开始后冲头的工作行程H1=(1/2-2/3)H；

5)夹紧滑块3的总行程h=60-80mm；

6)作用在主滑块上的顶锻力：约400KN；

10) 作用在夹紧滑块3上的夹紧力F2=F1/3；

11) 要求该模锻机的机械效率高（冲头往复运动具有急回特性）。

摘要

本课程设计主要研究的是小型卧式模锻机主传动构设计，此设计主要针对在日常的生活中时常会遇到一些加工较困难的细长杆件，需要将杆件的端部或者中间部分进行局部的锻粗的工艺过程，这样的工件由于其细长比大，在轴的施力锻粗时会失去平衡，不能在一般的锻造机其设备上进行锻造加工。同时由于工件锻造部分的增大量不同，所以有时候需要进行多次的加工。若想通过一个步骤来完成，其可能导致工件破坏所以需要设计一种小型卧式来进行加工设计，以到预期的效果和目的。

关键字：机械原理；课程设计；小型卧式模锻机

目录

一、概要 (1)

二、设计要求 (1)

三、运动方案拟定 (2)

1．方案一 (2)

2．方案二 (3)

3．方案三 (5)

四、执行的设计 (5)

五、运动循环图 (7)

六、机械总体结构 (8)

七、结论与心得 (9)

八、参考文献 (10)

一、概要

模锻，即在外力的作用下使金属坯料在模具产生塑性变形并充满模膛（模具型腔）以获得所需形状和尺寸的锻件的锻造方法。大多数金属是在热态下模锻的，所以模锻也称为热模锻。与自由锻相比，模锻能够锻出形状更为复杂、尺寸比较准确的锻件，生产效率比较高，可以大量生产形状和尺寸都基本相同的锻件，便于随后的切削加工过程采用自动机床和自动生产线。模锻后的锻件部形成带有方向性的纤维组织，即流线。选定合理的模锻工艺和模具，使流线的分布与零件的外形一致，可以显著提高锻件的机械性能。本次主要进行一次小型模锻机主传动设计，用来进行一些长杆的相关设计，用以更好地较精确的加工材料，用以获得良好的加工工艺，和避免相关材料的损耗。

二、设计要求

本组设计采用的电动机转速为1000r/min ,且在主滑块1的全行程H=200mm；顶锻工艺开始后冲头的工作行程H1=(1/2-2/3)H；夹紧滑块3的总行程h=60-80mm；作用在主滑块上的顶锻力：约400KN；作用在夹紧滑块3上的夹紧力F2=F1/3；要求该模锻机的机械效率高（冲头往复运动具有急回特性）的条件下，使其冲头的顶锻频率达到50次/min。

本题关键部位包括执行部分——冲头和夹紧部分在符合题中所给要求的情况下能够很好的配合工作，另外，关于中各部件的参数设计也是十分重要的，在选择传动部件时，要注意各部件的协调一致，并且必须满足各自的技术要求。

三、运动方案拟定

根据题目中的要求，结合所学知识，分析设计题目可知，整个顶锻过程可以主要分为两个主要运动：

1、执行卧式模锻冲头的水平方向运动，该运动为最主要的运动，模锻件的成型来源于此，故该运动必须满足要求，足够完成冲压过程。

2、夹紧装置的竖直方向运动，该运动为辅助运动，目的在于保证工件在突然受力的情况下在工作台上不产生运动，保证冲压的精度。加工过程中棒料主要受到冲头水平方向的压力和夹紧装置竖直方向的夹紧力两个力的作用。

3、设计这两个运动占本设计题目的很大一部分时间。所以，从以上分析来进行系统的各部分选型。

4、在带传动之后的过程中，为了保证各传动的稳定和准确可靠，选用齿轮进行传动另外此有传递功率大，效率高，寿命长，结构紧凑等优点。齿轮

传动的特点是：齿轮传动平稳、传动比精确、工作可靠、效率高、寿命长、使用的功率、速度和尺寸围大。例如传递功率可以从很小至几十万千瓦；速度最高可达300m/s；齿轮直径可以从几毫米至二十多米。但是制造齿轮需要有专门的设备，啮合传动会产生噪声。此处使用齿轮传动，相比较其优点，缺点可以忽略，所以权衡之下使用齿轮传动。

5、执行要完成最重要的一道工序——冲压，所以它既要承受很大的冲压反力，也要保证系统有平稳的运动过程，它的选择是整个系统中最关键的一部分，故选用模锻中最常用也是最稳定的曲柄滑块。为达到减小整个机器外形尺寸的目的以及其急回特性，所以进一步选用偏置曲柄滑块。

6、对其设计最初设定了三种方案，方案图如下：

方案一：

7、根据设计要求，该运动要实现间歇运动以及急回特性。所以选用不完全齿轮进行间歇运动从而达到预期的效果以实现其运动，当机器冲压时其凹模进行上下工作运动，冲头进行前后冲压运动的配合。同时要求有一个机会的特性所以对如图所示的曲轴位置进行设计使其存在着偏心距，使极位夹角不为零，从而实现急回，减少其回程时间以提高工作的效率。所以方案一符合要求。

方案二：