冲压送料机构

课程设计

课程名称：机械方案创意设计

设计题目：冲压送料机构

班级：

指导教师：

完成时间：

哈尔滨工程大学

目录

第一部分设计简介

1.1 设计题目

1.2 设计目的

1.3 机构基本介绍

第二部分设计方案

2.1 两种方案讨论与选择

2.2 机构运动简图

2.3 机构分析

2.3.1 自由度计算

2.3.2 机构主要部分运动描述

2.4 结果分析

第三部分设计总结

3.1 成果展示

3.2 方案优缺点分析

3.3 心得体会

第一部分设计简介

1.1设计题目：冲压送料机构

1.2设计目的：通过对齿轮、滑块、连杆、凸轮滚子等机械构件的设计、选择与组装，使机构能够在外加电动机的带动下，完成以一次送料与一次冲压为单次运动周期的周期性机械运动，从而完成生产中的机械加工任务。

1.3机构基本介绍：冲压送料机构主要由冲压和送料两部分机构组成。工作原理如图a所示

其中，冲压机构部分由曲柄滑块和连杆构成，送料机构部分由凸轮滚子和连杆构成。同时冲压机构部分与送料机构部分通过齿轮连为一个整体，并在齿轮上外接电动机为整个机构输入运转动力。

第二部分设计方案

2.1 两种方案讨论与选择

方案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。

总结：由图分析可得送料机构为匀速送进，采用这种送进方法，由于凸轮材料的弹性变形，加速度和惯性不会达到无穷大，但会引起剧烈的冲击，这种冲击叫刚性冲击。但当送料机构送进的材料是板材时质量不大，运行环境是低速，故采用这种运动规律无多大影响，反而因为这种规律送料时运动平键准确

方案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。

总结：由机构简图分析可得，冲压机构没有急回特性，但送料机构存在刚性冲击，且当机构运转速度较大时冲击力较大，所以冲压机构运动速度应较小。因此此机构只适于低俗轻载时。

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。

2.2机构的运动简图

图3 冲床机构方案之二

图2 冲床机构方案之一

2.3 机构杆组分析

2.31 机构自由度计算

如下图所示，按照平面机构的结构分析可知该机构可拆分为5个Ⅱ级组，分别为2-3，4-5，7-8，9-10，11-12组。故该机构是由原动件1、机架6及5个Ⅱ级组组成，是Ⅱ级机构。

冲压机构：n=5 PL=7 PH=0

∴其自由度：F=3n-2PL=3×5-2×7=1

送料机构：n=4 PL=4 PH=3（其中滚子属于局部自由度）

∴其自由度F=3n-2PL-PH=3×4-2×4-3=1

由于两机构主动机固连（曲柄与齿轮同轴），因此只需一个动力作用即可驱动整个机构，使其具有确定的运动。这说明，该机构自由度符合设计要求。

2.32 机构主要部分运动描述

①主运动机构：主动件柄AB通过滑块B和导杆DC连接，在导杆机构的基础上串联一个摇杆滑块机构组成。

②齿轮传动机构：由一个惰轮和齿轮啮合，将力和速度传到凸轮机构上，齿轮的传动具有传动比稳定和传动平稳的特点。

③凸轮机构：凸轮轮廓严格按运动要求设计，所以可以高速起动，动作准确可靠，由于凸轮是高副机构，在高副接触处难以保证良好的润滑而容易磨损，因此传递动力不能太大。

④动力部分：通过机构尺寸、工作要求等因素的确定，选择适当的电动机作为动力来源。

⑤辅助部分：送料杆F在冲头到达工作点之前将料送到位，它的运动靠和凸轮的高副作用完成。

2.4结果分析

实验结果：机构运转良好。因此，所有杆，副运动都到位；有一个曲柄存在；实现了急回特性；目测估计,冲压工作行程约为6cm ，最小传动角约为10°；且没有憋劲和锁死现象。

第三部分设计总结

3.1 成果展示

3.2 方案优缺点分析：

创新之处：

1.本方案通过齿轮系机构将送料与冲压机构整合为一体

2.本方案的送料机构部分有效地利用了凸轮机构的间歇运动特性实现了间歇

送料的功能。

3.本方案在凸轮与滚子连接处用橡皮筋代替弹簧机构以实现紧密连接和送料

后机构能收回的功能特性。

不足之处：

本机构设计构建时未充分考虑冲压与送料机构的配合关系，则易出现机械干涉，使冲压与送料过程中产生机构相撞等错误运动过程

3.3 心得体会：

通过对冲压送料机构的设计与组装，在了解其所最终实现功能-----冲压和送料的基础上，加深了对其各个组成构件，如凸轮，齿轮，连杆等机构功能的认知；通过对冲压送料机构的调整与优化，深刻认识到了单独构件对机构整体运转流畅性的影响。并且通过本次设计，让我们意识到知识的衔接与联系。一个冲压送料机构包括了力学，机械基础等基础课程知识。如果再考虑其各部分的质量，受力关系，摩擦，那么就不单单需要我们掌握书本知识，更应运用计算机进行仿真。所以，在以后的学习过程中我们会更加注重这方面能力的培养。

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