冲模自动送料装置的设计

西南交通大学

自动送料冲床机构综合

机械原理课程综合设计

设计计算说明书

学院机械工程系

班级08铁道车辆3班

姓名易礼东

完成日期2010年12月25日

指导老师冯鉴老师

1．设计任务

1.1设计题目

自动送料冲床机构综合 1.2自动送料冲床简介

自动送料冲床用于冲制、拉伸薄壁零件，本课题设计的自动送料冲床机构主

要用于生产玩具车上的薄壁圆齿轮。冲床的执行机构主要包括冲压机构和送料机构。工作时，要求送料机构先将原料胚件送至冲头处，然后送料机构要保证原料胚件静止不动，同时冲压机构快速的冲压原料胚件，制成要求的齿轮。最后，冲头快速返回，执行下一个循环。送料机构在此期间将原料胚件送至待加工位置，完成一个工作循环。

1.3设计条件与要求

①以电动机作为动力源，下板固定，从动件（冲头）作为执行原件，做上下

往复直线运动，其大致运动规律如图1所示，具有快速下沉、等速工作给进和快速返回等特性。

②机构应具有较好的传力性能，工作段的传动角r

大于或等于许用传动角

冲床机构运动方案示意图

[r]=450 ③冲头到达工作段之前，送料机构已将配料送至待加工位置。 ④生产率为每分钟180件。

⑤冲头的工作段长度l=100mm ，冲头总行程长度必须大于工作长度两倍以上。

⑥冲头的一个工作循环内的受力如图2所示，在工作段所受的阻力F 1=2300N ，

其他阶段所受的阻力为工作段所受阻力的五分之一。即F 0=460N 。 ⑦送料距离S n =150mm 。

⑧机器运转速度不均匀系数不超过0.03。

图

1

图2

1.4设计任务

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. 在冲床工作过程中，冲头所受的阻力变化曲线如图所示，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；

4. 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；

冲头所受阻力曲线

5.用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。

6.图纸上绘出最终方案的机构运动简图（可以是计算机图）并编写说明书。

2.设计背景

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。

2.1主要参数及性能指标

生产率

送料距离

板料厚度

轴心高度

冲头行程

辊轴半径

大齿轮轴心坐标

大齿轮轴心坐标

大齿轮轴心偏距

送料机构最小传动角

速度不均匀系数

板料送进阻力

冲压板料最大阻力

冲头重力

3.课题分析

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，即确定机构运动简图的形式，也就是通常所说的机构的型综合或构型综合设计；确定机构运动简图之后，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；之后才是机构的结构强度、有限元与加工工艺设计等。

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，只需要考虑运动设计。也就是说，题目中的综合指的是尺寸综合。

4.工作原理

送料过程：电动机通过V带传动和单级齿轮传动带动曲柄转动，将一定量的薄钢板送入冲床工作台面位置

冲制过程：飞轮飞轮驱动曲柄摇杆机构，曲柄摇杆机构中曲柄为主动件，带动摇杆摆动，摇杆与棘轮共轴，从而将摇杆的连续往复摆动转换成棘轮的单向间歇运动，棘轮与辊轴中心轴线重合，最后依靠辊轴的压紧将一定量的板料送到工作位置。

5.机构选择

方案一：小齿轮与辊轴的压紧

考虑到小齿轮与工件直接接触不仅起不到压紧的作用还会损伤工件，所以该方案不合适。

方案二：辊轴与辊轴的压紧

调整适当的间隙便于进料，可以保证工件稳定运动且工件表面无划痕。比较两个方案后决定采用方案二。

辊轴的直径为60mm，上下辊旋转一周的送料长度为L，则：

所以符合要求。

5.1间歇机构设计

当板料送到滑块底部时要被冲制，存在冲压加工时间，所以应该设计间歇机构。这里选择了棘轮机构。

棘轮与摇杆有共同的中心轴线，摇杆上安装了棘爪。

设棘轮的棘齿数Z=11，冲床往复一次的送料长度为L1,棘轮每转一齿，摇杆转角为α ，则

取棘轮的模数m=6，则外径

5.2运动方案设计

方案一：如图所示本机构用了连杆和椭圆形的凸轮机构，齿轮—连杆冲压机构和椭圆形的凸轮—连杆送料机构。正如图所示一样但在设计椭圆形的凸轮机构时不好计算和加工，这大大的增加了加工的难度和设计。

方案二：题目给出的方案

根据压紧机构选择的结果，采用双辊压紧机构，则不采用齿轮啮合。所以要在该方案的基础上改进。

此方案的优点：送料误差较小，且每次送料距离相同，结构简单，载荷平稳缺点：体积较大，有死点存在，但在主动轮采用飞轮可避免死点，且不符合设计要求中的最小传动角要求。

方案三：在方案二的基础上改进。

冲制机构方案不变，采用曲柄滑块机构。曲摇杆机构中曲柄为主动件，带动摇杆转动，摇杆与棘轮共轴，从而将摇杆的连续往复摆动转换成棘轮的单向间歇运动，采用双辊轴压紧送料机构。

此方案的优点:棘轮机构可把摇杆的往复运动改成单一方向运动，曲柄摇杆的急回特性不影响机构运动，机构体积较小

缺点:结构复杂，计算复杂，有一定的误差，但可以通过增加棘轮的齿数来减小误差，噪声较大。

综合上述三种方案，选择第三种方案。

6.理论计算

6.1曲柄滑块设计

已知条件

冲压行程