冲压机构课程设计说明书

学 院：机电工程学院

班 级：机自065班 姓 名：廖小琴 李朝万 指导老师：吴海涛 日 期：2008/9/4 说明书索引

自动送料冲压机构及送料机构设计

自动送料冲床用于冲制、拉延薄壁零件。冲床的执行机构主要包括冲压机构和送料机构，其工作原理如图（a ）所示，上模先以较大速度接近坯料，然后以匀速进行拉延成型工作，然后上模继续下行将成品推出型腔，最后快速返回。上模退出下模以后，送料机构从侧面将坯料送至待加工位置，完成一个工作循环。 冲床动作工艺图 上模运动规律S-Φ图

本题要求设计能使上模按上述运动要求加工零件的冲压机构和从侧面将坯料推送至到下模上方的送料机构。

1）以电动机作为动力源，下模固定，从动件（执行构件）为上模，作上下往复直线运动，其大致运动规律如图1b 所示，具有快速下沉、等速工作进给和快速返回等特性。

2）机构应具有较好的传力性能，工作段的传动角? 大于或等于许用传动角?? ? ?40?。 3）上模到达工作段之前，送料机构已将坯料送至待加工位置（下模上方）。 4）生产率为每分钟70件。

5）上模的工作段长度l = 30?100mm ，对应曲柄转角?0 = (1/3 ?1/2 )?；上模总行程长度必须大于工作段长度的两倍以上。

6）上模在一个运动循环内的受力如图1c 所示，在工作段所受的阻力F 1=5000N ，其它阶段所受的阻力

F 0=50N 。

7）行程速度变化系数K ?1.5。 8）送料距离H = 60 ?250mm 。

9）机器运转速度波动系数? 不超过0.05。 自动送料冲压机构设计 设 计 题 目

机构工作原理

原始数据与设计要求

参考方案

冲压机构的原动件为曲柄，从动件（执行构件）为滑块（上模），行程中有等速运动段（工作段），并具有急回特性，机构还应有较好的动力特性。要满足这些要求，用单一的基本机构（如偏置式曲柄滑块机构）是难以实现的。因此，需要将几个基本机构恰当地组合在一起来满足上述要求。送料机构要求作间歇送进，可结合冲压机构一并考虑。

1. 齿轮－连杆冲压机构和凸轮－连杆送料机构

如图2所示，冲压机构采用有两个自由度的双曲柄七杆机构，用齿轮副将其封闭为一个自由度（齿轮1与曲柄AB 固联，齿轮2与曲柄DE 固联）。恰当地选择C 点轨迹和确定构件尺寸，可保证机构具有急回运动和工作段近似匀速的特性，并使压力角? 尽可能小。

送料机构由凸轮机构和连杆机构串联组成，按运动循环图可确定凸轮推程角和从动件的运动规律，使其能在预定时间将坯料推送至待加工位置。设计时，若使l OG ? l OH ，可减小凸轮尺寸。

2. 导杆－摇杆滑块冲压机构和凸轮送料机构 如图3所示，冲压机构是在摆动导杆机构的基

础上，串联

一个摇杆滑块机构组合而成。摆动导杆机构按给定

的行程速度变化系数设计，它和摇杆滑块机构组合可以达到工

作段近于匀速的要求。适当选择导路位置，可使工作段压力角? 较小。

送料机构的凸轮轴通过齿轮机构与曲柄轴相

连。按机构运动循环图可确定凸轮推程运动角和从动件运动规律，则机构

可在预定时间将坯料送至待加工位置。

3. 六连杆冲压机构和凸轮－连杆送料机构 如图4所示，冲压机构由铰链四杆机构和摇杆滑块机构串联组合而成。四杆机构可按行程速度变化系数用图解法设计，然后选择连杆长l EF 及导路位置，按工作段近似于匀速的要求确定铰链点E 的位置。若尺寸选择恰当，可使执行构件在工作段

中运动时机构的压力角? 较小。

凸轮－连杆送料机构的凸轮轴通过齿轮机构与曲柄轴相连，按机构运动循环图确定凸轮推程运动角和从动件运动规律，则机构可在预定时间将坯料送至待加工位置。设计时，使l IH ? l IR ，可减小凸轮尺寸。

4. 连杆－凸轮冲压机构和凸轮－连杆送料机构 如图5所示，冲压机构采用有两个自由度的连杆－凸轮组合机构，用齿轮副将其封闭为一个自由度（齿轮1

与曲柄

AB 固联，齿轮4与两个凸轮固联）。恰当地选择C 点轨迹和确定构件尺寸，可保证机构具有急回运动和工作段近似匀速的特性，并使压力角? 尽可能小。改变凸轮轮廓曲

线，可改

变C 点轨迹，从而使执行构件获得多种运动规律，

满足不同工艺要求。

送料机构由凸轮机构和连杆机构串联组成，按运动循环图可确定凸轮推程角和从动件的运动规律，使其能在预定时

间将坯料推送至待加工位置。设计时，若使l HI ? l HG ，可减

小凸轮尺寸。

D ?1

E

B

A

O I

K

PO G

C F

L

?

?42

J

H 1

图5 冲床机构方案之四

1

4

图2 冲床机构方案之一 D ?1

E

B

A

1 2

?2 H

K O

G

C

F

R ? 图3 冲床机构方案之二

C

D

E F O

A

B ?

G

H

?1

H

K F ?

? ?3

C

O

I

D

?

A R

G 图4 冲床机构方案之三

?1

B EC

M

机构设计及方案选

方案设计的有关问题如上述，从以上分析进行方案的优化选择、设计时，应该尽量满足如下条件：（1）设计的方案是否尽量满足要求的性能指标和技术条件；

（2）设计的结构是否尽量简单、紧凑，设计是否方便；

（3）机构在实际的制造过程中是否方便，成本可否降低。

分析上面的方案，主要是有：平面连杆机构、凸轮机构、不完全齿轮机构、导杆-摇杆机构等等。

平面连杆机构构件可实现转动、摆动、移动和平面复杂运动，从而可用于实现已知运动规律和已知轨迹。其优点主要是：运动副单位面积所受压力较小，且面接触便于润滑，故磨损减小；制造方便，易获得较高的精度；两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来维系的，它不像凸轮机构有时需要利用弹簧等封闭来保持接触的。但它也有一些缺点：一般情况下只能近似实现给定的运动规律或运动轨迹，且设计较为复杂；当给定的运动要求较多或较复杂的时候，需要的构件数和运动副就往往较多，这样使机构结构复杂，工作效率降低，不仅发生自锁的可能性增大，而且机构运动规律对制造、安装误差的敏感性增加；机构中作平面复杂运动和作往复运动的构件所产生的惯性力难以平衡，在高速时将引起较大的振动和动载荷，故连杆机构常用于速度较低的场合。

低副机构一般只能近似地实现给定运动规律，而且设计较为复杂。

当从动件的位移、速度和加速度必须严格按照预定规律变化，尤其当原动件作连续运动而从动件作间歇运动时，则以采用凸轮最为简便。凸轮机构的优点是：只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到任意位置的预期运动，而且结构简单、紧凑、设计方便。

综上所述，我们决定选择方案二。即冲压机构采用导杆－摇杆滑块机构；送料机构采用凸轮送料机构。冲压机构只需满足压力角和急回特性的要求即可，考虑到工作段的受力较大，故排除凸轮和齿轮的冲压机构。凸轮机构的从动件直接用于送料，设计和安装都很方便，制造比较简单，成本较低，为最优方案。

机构分析

1机构的运动简图