机械毕业设计1599仪表壳自动化压装机的设计说明书

第一章引言

1.1 序言

毕业设计是完成了全部基础课，技术基础课，专业课以及参加了生产实现之后，在大学四年学习中最后一个学期进行的。这是毕业之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，通过这次毕业设计对未来从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼分析能力，解决问题能力，为今后的工作打下基础。

通过本次毕业设计，得到以下的收获与训练：

1.能熟悉运用理论力学，机械设计等课程的专业知识及设计计算。

2.结构设计的能力，能运用学过的知识，完成零件的结构与设计，并通过学过的软件完成绘图。

3.学会使用图表及手册资料。熟悉查找与本课题相关的各种资料名称，出处，能做到熟悉运用。

1.2 课题来源

本课题来源于常州红梅电力设备厂，压装机可用于试制产品的压装，压装空间适用于各种产品。

应用的设计原理：采用高质量的交流伺服电机，减速器，PLC传动方式，具有导向装置。向下压入的速度可调，采用无级调速方式。本课题旨在解决仪表生产中的锥形薄片压入仪表壳中的工序自动化问题，既要保证压入的位置，同时必须保证锥形薄片在同一位置产生精度相同的变形。本课题要求学生自动化锥形薄片自动化压装系统设计的压装机设计，完成压装机构的运动分析、工序设计、结构设计及关键零部件设计。该课题与生产实践相结合，有较高的实用价值和借鉴价值，该课题主要培养学生产品设计的综合能力，协同工作能力等。压装机可采用手动/自动程序两种操纵方式进行控制。1.3设计要求

本课题旨在解决仪表生产中的锥形薄片压入仪表壳中的工序自动化问题，既要保证压入的位置，同时必须保证锥形薄片在同一位置产生精度相同的变形。本课题要求学生自动化锥形薄片自动化压装系统设计的压装机设计，完成压装机构的运动分析、工序设计、结构设计及关键零部件设计。该课题与生产实践相结合，有较高的实用价值和借鉴价值，该课题主要培养学生产品设计的综合能力，协同工作能力等。

技术指标：每分钟完成任务15只金属仪表盘的压装,压装精度满足生产要求。

第二章压装机的设计

2.1 仪表壳

图2-1锥形薄片

将锥形薄片压入仪表壳，既要保证压入的位置，同时必须保证锥形薄片在同一位置产生精度相同的变形，以完成仪表生产中的锥形薄片压入仪表壳中的工序自动化问题。

2.2 装配夹具

图2-2装配夹具

如图2-2所示，装备夹具用来固定锥形薄片，使其有准确的压装。

2.3 压头

（a）

（b）压头

图2-3

如图2-3所示，锥形薄片利用装备夹具的定位，由凸轮1将其固定(图a)，外轴采用凸轮下降，其下端的锥形面使锥形薄片压紧于装配夹具里，然后内轴下降使下端的冲压头将锥形薄片的翼耳翻转并固定在装配夹具的凸缘上，压装完毕，内外轴向上缩回（图b）。

2.4凸轮机构的设计

凸轮机构因机构中有一特征凸轮而得名。凸轮是指具有曲线轮廓或凹槽等特定形状的构件。凸轮通过高副接触带动从动件实现预期的运动，这样构成的机构成为凸轮结构。

凸轮机构可分为平面凸轮机构，空间凸轮机构等类型。凸轮机构广泛用于各种机构中，特别是自动机械，自动控制装置和装配生产线

2.4.1凸轮机构的组成

凸轮机构一般是由凸轮，从动件和机架组成的一种高副机构。【1-3】

2.4.2凸轮机构的类型

凸轮机构可根据凸轮的形状，从动件的形状和运动方式及凸轮与从动件维持高副的接触方法来分别分类。【1-3】

(1).按照凸轮的形状分类：移动凸轮机构，盘型凸轮机构和圆柱凸轮机构。其中盘

型凸轮机构是凸轮机构中最基本的结构形式，应用最广。

(2). 按照从动件的形状分类：尖端从动件凸轮机构，曲面从动件凸轮机构，滚子从动件凸轮机构和平底从动件凸轮结构。

(3).按照从动件的运动形式分：移动从动件和摆动从动件凸轮机构。

(4).按照凸轮与从动件维持高副接触的方法分：力封闭型凸轮机构和形封闭型凸轮机构。其中形封闭型凸轮机构又可分为：槽型凸轮机构，等宽凸轮机构，等径凸轮机构和共轭凸轮机构。【1-3】

2.4.3从动件常用运动规律特征比较及适用场合【20-23】

表2-1 从动件常用运动规律

运动规律相应方程V max=（h w/Øo）

×a

max

=(h

w

2/Ø

o

2)

×

冲击应用场合

多项式

等速 1.00 ∞刚性低速轻载荷等加速等减速 2.00 4.00 柔性中速轻载荷3-4-5多项式 1.88 5.77 无高速中载荷

三角函数正弦加速度 2.00 6.28 无中高速轻载荷余弦加速度 1.57 4.93 柔性中低速中载荷

2.4.4 运动规律的组合

从表1-1列出的基本运动规律及其方程的运动特征可以看出，由于存在冲击或加速度的最大值a

max

较大，使得基本运动规律应用于高速场合时的运动和动力性能较差。为了克服基本运动规律的缺陷，通常将不同的基本规律进行组合，以得到运动和动力性能较佳的新的运动规律，一般也称这种运动规律为组合式运动规律。

组合式运动规律必须遵循以下两条原则：【2,3,9,17】

一，为避免刚性冲击，位移曲线和速度曲线必须连续；对于中、高速凸轮机构，还应该避免柔性冲击，也就是要求曲线也必须连续。所以，当用不同运动规律组合起来行成从动件完整的运动规律时，各段运动规律的位移、速度和加速度曲线在连接点处的

值应分别相等，这也是运动规律组合时应满足的边界条件。

二，应使用组合后的运动规律的最大速度值v

max 、最大加速度值a

max

、最大跃度值

j max 和v

max

与a

max

的乘积m

max

=v

max

×a

max

的值尽可能小。若从动件的负载是静态的，如弹簧

力、重力和静态力的工作阻力，则驱动转矩与速度成正比，所以，v

max

较小，则静态驱

动转矩也较小。另外，v

max 还与机构压力角有关，v

max

较小，使得最大压力角a

max

也小，

这样，可使凸轮设计得较小。a

max

较小，则惯性力较小。跃度反映了惯性力变化的情况，

j max 较小可减少机构的振动。m

max

称为机构的动力特征值，当m

max

较小时，由从动件的惯

性引起的凸轮驱动转矩也较小，再设计高速凸轮机构时考虑这一因素。

2.4.5 从动件运动规律的选择【3,9,17】

从动件运动的选择除了要满足机械的具体工作要求外，还应使凸轮机构具有良好的动力特性，以及应使所设计的凸轮廓线便于加工等。而这些往往又是互相制约的，因此，在选择或设计从动件的运动规律时，必须根据使用场合、工作条件等分清主次综合考虑，确定选择或设计的运动规律的主要依据。

(1) 当机械的工作过程要求从动件实现一定的工作行程，而对运动规律无特殊要求时，应选择使凸轮机构具有较好的动力特性和便于加工的运动规律。对于低速轻载的凸轮机构，因为这时动力特性不是主要的，可主要从凸轮廓线便于加工考虑，选择圆弧、直线等便于加工的曲线作为凸轮廓线。而对于速度较高的凸轮机构，应主要考虑其动力特性，避免产生较大的冲击。

(2) 当机械的工作过程对从动件的运动规律有特殊要求时，而凸轮的转速又高时，应从满足工作需出发来选择从动件的运动规律，其次考虑其动力特性和便于加工。

(3) 当机械的工作过程对从动件的运动规律有特殊要求，而凸轮的转速又较高时，应兼顾两者来设计从动件的运动规律。通常可选用组合运动规律来满足这种要求。

(4) 在选择或设计从动件运动规律时，除了要考虑其冲击特性外，还应考虑其具有

的最大速度v

max 、最大加速度a

max

、最大跃度j

max

和m

max

较小。这些因素会影响到机械系

统工作的平稳性，因此总希望其越小越好，特别是对于高速凸轮加工，这一点尤其重要。

2.4.6凸轮廓线的设计【5-21】

此压装机在凸轮轴上装有三个盘型凸轮。设从动件的运动规律为等速。

第一个凸轮用于将装配夹具夹紧，已知凸轮轴心与从动件转轴之间的中心距

a=16cm，凸轮基圆半径r

b

=4cm，从动件长度l=16cm，摆角Φ=400.。

第二个凸轮用于压紧锥形薄片，将其固定，已知凸轮轴心与从动件转轴之间的中心

距a=16cm，凸轮基圆半径r

b

=7cm，从动件长度l=16cm，摆角Φ=200。

第三个凸轮用于将薄片的翼耳压翻转，已知凸轮轴心与从动件转轴之间的中心距

a=16cm，凸轮基圆半径r

b

=6cm，从动件长度l=14cm，摆角Φ=200。

利用反转法原理设计凸轮轮廓。【1-5】

设凸轮的轮廓曲线已按预定的从动件运动规律设计。当凸轮以角速度ω1绕轴O转动时，从动件的尖顶沿凸轮轮廓曲线相对其导路按预定的运动规律移动。现设想给整个凸轮机构加上一个公共角速度-ω1，此时凸轮将不动。根据相对运动原理，凸轮和从动件之间的相对运动并未改变。这样从动件一方面随导路以角速度-ω1绕轴O转动，另一方