自动送料冲床机构机械原理课程设计

机械原理课程设计湖南人文科技学院课程设计报告课程名称：机械原理课程设计题目：自动送料冲床机构的设计系别：机电工程系专业：机械设计制造及其自动化班级：学生姓名：学号：起止日期：2014.6.27-7.04指导老师：教研室主任:在现代化的机加工过程中，消耗于送料的时间损失是组成零件单件加工时间的一部分，它属于辅助时间。

要想提高生产率，减少生产中的辅助时间将是非常重要的一个环节。

而要想减少辅助时间，就必须提高生产的自动化程度。

自动送料机构就是为实现生产中送料工序自动化而设计的一种专用机构。

自动送料机构可将冲压料或冲压件经过定向机构，实现定向排列，然后顺序地送到机床或工作地点。

这在自动化成批大量的生产中显然是实用的，不但可把操作人员从重复而繁重的劳动中解脱出来，而且对保证安全生产也是一种行之有效的方法。

目前，国内拥有大量的冲压机床，如果能把它们改造成半自动或自动机床，将会充分发挥机床的潜在力量，这是一个具有重大意义的事情，而在机床上安装自动送料机构，这将大大提高冲压的生产效率，实现冲压的完全自动化。

关键词：冲压；辅助时间；送料。

第一章引言 ....................................................................................................................... - 1 -1、本选题的背景 .......................................................................................................... - 1 -2、自我的见解 .............................................................................................................. - 1 -3、课程设计的内容和基本要求 .................................................................................. - 1 - 第二章自动加料机构的总体设计 ................................................................................. - 4 -1、冲压机构方案初步设计 .......................................................................................... - 4 -2、送料机构方案初步设计 .......................................................................................... - 4 - 第三章各构件的运动尺寸计算 ....................................................................................... - 7 - 第四章工作循环图与齿轮的计算 ................................................................................... - 9 - 第五章滑块C的运动变化规律及曲线......................................................................... - 11 - 第六章电动机的功率、转速、飞轮转动惯量和驱动力矩的计算 ............................. - 12 - 设计总结与致谢 ............................................................................................................... - 17 - 参考文献 ........................................................................................................................... - 18 -第一章引言1.1、本选题的背景冲床自动送料机实质上是上料机械手，适用于轴承行业、小五金行业、标准件行业的冲压加工。

它能自动上料和卸料，提高生产效率，保证产品质量，改善工人劳动强度，确保人身安全。

本机节拍与冲床同步，连续生产.总体结构简单、紧凑，传动平稳，性能可靠，使用安全，操作方便，便于加工、装拆、调整、维护、制造经济。

在冷挤压加工行业特别是轴承冲挤压加工中有较大的应用前景。

自动送料是冲压加工实现自动化的最基本要求、也是在一套模具上实现多工位冲压的根本保证。

自动送料机构每次送进带料或条料的距离称为送料步距，送料步距可根据冲压件的形状尺寸及冲压工艺的需要设计确定。

1.2、自我的见解一般来讲，我们要设计一个机构，包括根据该机构的功能要求选择机构的类型，即确定机构运动方案的形式，也就是通常所说的机构的型综合或构型综合设计；确定机构运动方案之后，我们需要计算它的尺寸参数，称为机构的尺寸综合或运动设计；之后才是机构的力矩、转动惯量与变化规律等的设计。

由于本课题已经给出了自动送料冲床机构的运动形式，不必再确定运动简图。

所以，本设计只需要考虑运动设计。

1.3、课程设计的内容和基本要求1.3.1、设计题目图1-1 为某冲床机构运动方案示意图。

该冲床用于在板料上冲制电动玩具中需要的薄壁齿轮。

电动机通过V带传动和单级齿轮传动（图中未画出）带动曲柄转动，通过连杆带动滑块上下往复运动，实现冲制工艺。

针对图1-1所示的冲床机构运动方案，进行执行机构的综合与分析，并进行传动系统结构设计。

图1-1 冲床机构运动方案示意图1.3.2、设计数据与要求依据冲床工况条件的限制，预先确定了有关几何尺寸和力学参数，如表3所示。

要求所设计的冲床结构紧凑，机械效率高。

表1-1冲床机构设计数据（设计数据任选一组）分组1生产率（件/min）180送料距离（mm）150板料厚度（mm）2轴心高度（mm）1060冲头行程（mm）100辊轴半径（mm）60大齿轮轴心坐标（mm）270大齿轮轴心坐标（mm）460大齿轮轴心偏距（mm）30送料机构最小传动角（0）45速度不均匀系数0.03板料送进阻力（N）530冲压板料最大阻力（N）2300冲头重力（N）150本次课程设计我们选择第一组数据作为例进行设计。

1.3.3、设计任务图1-2 冲头所受阻力曲线1.绘制冲床机构的工作循环图，使送料运动与冲压运动重叠，以缩短冲床工作周期；2.针对图1-1所示的冲床的执行机构（冲压机构和送料机构）方案，依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图；3.假设曲柄等速转动，画出滑块C的位移和速度的变化规律曲线；4.在冲床工作过程中，冲头所受的阻力变化曲线如图1-2所示，在不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩；5.取曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；6.编写课程设计说明书。

第二章自动加料机构的总体设计2.1、冲压机构方案初步设计本设计采用一个曲柄滑块机构进行冲压机构，其简易结构如图2-1所示：图2-1 曲柄滑块机构进行冲压机构方案图图2-1的自由度为：F=3×3-2×4-0=1电动机通过V带传动和齿轮传动（图中未画出）带动/O A转动，通过连杆/A C带动滑块上1下往复运动，实现冲制工艺。

2.2、送料机构方案初步设计自动送料装置按送进材料的形式分为送料装置与上件装置两类。

本设计属于送料装置。

常见送料机构形式有以下五种：①钩式送料机构;②凸轮钳式送料机构;③杠杆送料机构;④夹持送料机构；⑤辊轴送料机构。

由于本设计所用的毛坯件厚度比较薄，不在前三种送料方案所适用的材料厚度范围内，第四种和第五种方案适用。

将第四种与第五种方案进行比较，发现前者需要采用斜楔带动加料爪和滑板运动，在送料过程中振动会比较大，从而影响到送料精度；而后者是使用辊轴送料，过程更为平稳，因而，送料精度也较有保障。

综合考虑各种因素以后，决定采用双辊送料机构，如下图2-2：大齿轮做为原动件，带动小齿轮传动，以便在上，下辊轴形成间隙，将薄板料从间隙穿过，因为下辊的缘故，辊轴停止不动，接着就是完成冲压的工序了，当大齿轮再次转动，照此循环动作，达到间歇送料的目的了。

冲床工作台面板料小齿轮大齿轮O2O3O4图 2-2 双辊送料机构简图2.3、整体机构运动方案的改进设计考虑到实际的工作情况及技术要求，我们对机构作了进一步改进，其运动简如图2-3所示：图2-3 双辊送料机构改进后的简图如果采用惯性轮做原动件，齿轮必须作为“摇杆”，通过辊轮进行间歇送料传动，这样就增加了设计难度，而且不易控制于计算。

采用如图2-2所示的改进机构，仍以大齿轮为原动件，通过带动小齿轮及固连在小齿轮上的“带缺口辊轮”，仍能达到间歇送料冲压的目的，减小了设计难度。

第三章 各构件的运动尺寸计算图3-1 各构件尺寸标注图由上图中的几何关系，可分别列出下列式子：12θθθ-=(3-1)由余弦定理：4213242)(L R L L -++22113cos )(R R L =+θ (3-2) 4213242)(L R L L --+22213cos)(R R L =⨯-θ (3-3)由正弦定理：'1214'1sin sin θθϑ⇒=R L (3-4)'22213'2sin sin θθϑ⇒=-R R L (3-5))arcsin(4'1L x--=θπβ (3-6))()(2)('2222222β+-+-=-++-θθCOS S R L L R S R L (3-7)联立正弦定理和余弦定理得到的公式得：mmL mm L mm L mm L mm R mm R 16010053358036015054321======验证压力角α：12.402)(arccos 322142322=--+=L R R L L R ‘γ (3-8)07.902)(arccos 322142322''=+-+-=L R R L L R πγ (3-9)[]αγγπα<==48.88)min(-2'''max ， (3-10)第四章工作循环图与齿轮的计算图4-1已知：【n:生产率Sn:送料距离T: 大齿轮转动周期部分齿轮每一周传动k次（即板料冲压k次），则大齿轮对小齿轮的传动比为k】设小齿轮半径为r已知.sn=150mm, n=180件/min,得=150/k(4-1) (4-1)r/Rk1又sn=2πr/2k(4-2) (4-2)解得：k=1.77K圆整为2，r=75,则部分齿轮的设计如下图：缺齿所占的角度θ=(180-180×2sn/2πr)/2= 7.32(4-3)T=2×60/n=0.667 (4-4)图4-2第五章滑块C的运动变化规律及曲线下图5-1、图5-2是用vb模拟仿真得出的数据和曲线：图5-1图5-2第六章 电动机的功率、转速、飞轮转动惯量和驱动力矩的计算以下公式中各字母的物理意义如下：n : 生产率 Sn : 送料距离 T : 一个周期 Pr: 等效阻力功率 Pd: 等效输入功率 Fb: 冲压板料最大阻力1ϖ: 大齿轮的角速度 2ϖ: 小齿轮的角速度 1R : 大齿轮的半径 r : 小齿轮的半径电动机功率,飞轮转动惯量，驱动力矩，转速计算：根据滑块的位移曲线，近似认为下降过程所用时间(1/2)T,上升过程所用时间（1/2）T: 已知： T=0.667 s ，H=100 , Fr=2300N, Fb=530N带入数据参量：曲柄 mm R 1501= ，摇杆 2R =360mm ， 支座 4L =533mm(x=270mm,y=460mm)得： T21π=ω =9.42 rad/s (6-1) 122ωω= =18.84 rad/s (6-2)小齿轮r V 速度=r 2ω=1413 mm/s忽略重力所做的功，冲头上下匀速运动：a PdPr bcdf1f2f3图6-1前(3/4)H: 1r P =V Fb T H Fr ⨯+⨯⨯432435=886.8 W (6-3) 后（1/4）H: 2r P =V Fb T HF r ⨯+⨯⨯4124=1438.5 W (6-4) 上升过程：3r P =V Fb T HFr ⨯+⨯25=886.8 W (6-5) 且在一个周期内有Pd=Pr=TT P T P T P r r r 2883321⨯+⨯+⨯=955.8 W (6-6)根据上式可以画出如上图的能量图，各阴影面积f 分别代表的为能量之差1f =15 J2f =-35 J3f =20 J根据上式可画出下图6-2，计算最大盈亏功[]W =15 Jab图6-2则飞轮转动惯量：][][90022δπ‘n W J F ==0.8628 2m kg ⋅ (6-7) Pd M =⨯1ω (6-8)则1ωPdM ==101.5m N ⋅ (6-9)输入功率： W 955.8==Pd P (6-10) 大齿轮转速：πω1'30=n =90r/min (6-11)根据《机械设计课程设计手册》可选择查得： 电机型号Y132M1-6,额定功率4KW ，转速960r/min 减速箱总传动比为:k=960/90=10.67 根据平面六杆机构的运动曲线图，可知：在0.12秒时，等效构件（零件2-1）有最大角速度错误!未找到引用源。