专用精压机课程设计

目录

●概述 (1)

●机构功能的简单分析 (3)

●工艺流程分析 (4)

●执行机构的选择与比较 (5)

●运动循环图 (12)

●机构运动尺寸计算 (13)

●机械运动方案简图 (19)

●设计心得与体会 (21)

●参考文献 (21)

概述

1、工作原理

专用精压机是用于薄壁铝合金制件的精压深冲工艺，它是将薄壁铝板一次冲压成为深筒形。如图1.1所示，上模先以比较小的速度接近坯料，然后以匀速进行拉延成形工作，以后，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。

图1.1

2、工艺动作流程

1)将新坯料送至待加工位置；

2)下模固定、上模冲压拉延成形将成品推出膜腔。

3、原始数据和设计要求

1)动力源是电动机，作转动；冲压执行构件为上模，作上下

往复直移运动，其大致运动规律如图1.2所示，具有快速

接近工件、等速工作进给和快速返回的特性。

2)精压成形制品生产率约每分钟70件。

3)上模移动总行程为280 mm，其拉延行程置于总行程的中

部，约100 mm。

4)行程速比系数K≥1.3。

5)坯料输送的最大距离200 mm。

6)上模滑块总质量40 kg,最大生产阻力为5000 N，且假定

在拉延区内生产阻力均衡；

7)设最大摆动件的质量为40kg/mm，绕质心转动惯量为2

kgּm2/mm，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；

8)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30 kgּm2，机器运转许用不均匀系数[δ]为0.05）

9)机构应具有较好的传力性能，特别是工作段的压力角α应

尽可能小，传动角γ大于或等于许用传动角 40

γ。

[=

]

图1.2

机构功能的简单分析

本机构加工的主要是铝合金制件，且需要一次冲压成型。故机构需要较大的冲压力来实现。同时保证其精压的质量，机构需要匀速的冲压过程，因此我们采用具有较好的传

动性和较高接触强度的齿轮机构。考虑到工作效率的要求，采用曲柄滑块机构送料，为了使整个机构能够快速、紧密、平稳地运行，需要机构各个部分必须相互配合，并且足够稳定。

工艺流程分析

（1）、推板送料由曲柄——滑块送料机构的推板将待加工工件推至预定的工作位置。

（2）、上、下模冲压工件摆动—导杆冲压机构在送料机构完成送料回程时已经进入冲压工作阶段。上模滑块先快速接近工件，接近时在以等速对其进行冲压，而下模在等速冲压时恰好达到极限位置，顶住工件实现精压。

（3）、上模滑块急回、下模向上顶出工件上模滑块机构急回向上退回，下模滑块则由原本的最低极限位置向上运动，将精压好的成品向上顶出。

（4）、推板送料并将成品推至下工作台曲柄—滑块送料机构完成一次送料后再次送料，而此时成品已被下模顶出下一个加工工件恰好将成品推至下工作台。同时将新工件送至预定加工位置。

执行机构的选择与比较

1、送料机构的选择

送料机构实现间歇送料可采用凸轮机构、凸轮—连杆组合送料机构、槽轮机构等。

方案一：选用凸轮机构

方案一中，凸轮机构的缺点是凸轮廓线与推杆之间为点接触，线接触，易磨损，并且凸轮机构制作比较困难。

方案二：选择曲柄滑块机构

方案二中，运动副元素为面接触，压力较小，承载能力较大，润滑好，磨损小，加工制造较容易。

2、冲压机构的选择

冲压机构为保证等速拉延、回程快速的要求，可采用导杆加摇杆滑块的六杆机构、铰链四杆加摇杆滑块的六杆机构、齿轮—连杆冲压机构等。

方案一：选用曲柄滑块机构

该方案自由度为一，自由度等于原动件数，能够满足传动要求，结构简单，装配较容易，但一级传动角较小，机构传力性能差。

方案二: 四连杆机构+摇杆滑块机构

该方案自由度等于原动件数，能够满足传动要求，加压时间较短，一级传动角最大，效率高，成本低，工作平稳性一般。

方案三：四杆机构+曲柄滑块机构

方案一、二、三都能实现急回运动，综合考虑机构的力学性能和制作成本，选用方案三。

3、顶杆机构的选择——凸轮机构

设计顶杆机构的目的为了使成品推出型腔，选用下图的凸轮机构，能够满足条件。

运动循环图

从循环图看出，推杆和上模正行程同时开始，但推杆送料时间短，在开始冲压前送料已经完毕，同时在上模回程一小段时间后顶杆开始顶出成型品，在下一个运动周期开始时顶杆完成正行程。

机构运动尺寸计算

1、冲压机构

1> 传动四杆机构的尺寸计算

按照设计要求，摆杆质量为40kg/m，绕质心转动转动惯量为2kg·m2 ,所以根据计算式

1／12 ×40 ×c3= 2

C ≈0.843 m

取K=1.4 ,设计摆杆摆脚为ψ= 60。,由课本P120图8-20查得此时最小传动角最大取值maxγmin ≈33。,β≈46。。参考课本p136式8-25则

θ=180。(k –1)/(k+1)=30。

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> 冲模连杆滑块机构尺寸计算

在刚结束冲压时（图中粗实线所示），OA与水平夹角为30。，并且冲块和连杆在一条直线上。回程结束时（图中虚线所示）OA极限位置在OA’处，AB处于A’B’处。由几何关系可知：

AB = 140 + OAsin30。

AB2= OA2+ OA2cos30。2

解得

OA = 170.135mm

AB = 225.067mm

3> 传动机构运动分析

设计要求精压机生产效率为70件/min ，则曲柄转动周期为T=0.857s ，曲柄平均角速度ω=7.33 rad/s 。