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1、1.設計任務
1.1設計題目
專用精壓機
1.2工作原理及工藝動作過程
專用精壓機是用于薄壁鋁合金制件的精壓深沖工藝，它是將薄壁鋁板一次沖壓成為深筒形。如圖1.1所示，上模先以比較小的速度接近坯料，然后以勻速進行拉延成形工作，以后，上模繼續(xù)下行將成品推出型腔，最后快速返回。上模退出下模以后，送料機構從側面將坯料送至待加工位置，完成一個工作循環(huán)。
圖1.1
1) 將新坯料送至待加工位置；
2) 下模固定、上模沖壓拉延成形將成品推出膜腔。
1.3原始數(shù)據(jù)和設計要求
1） 動力源是電動機，作轉動；沖壓執(zhí)行構件為上模，作上下往復直移運動，其大致運動規(guī)律如圖1.2所示，具
2、有快速接近工件、等速工作進給和快速返回的特性。
2) 精壓成形制品生產(chǎn)率約每分鐘70件。
3) 上模移動總行程為280 mm，其拉延行程置于總行程的中部，約100 mm。
4) 行程速比系數(shù)K≥1.3。
5) 坯料輸送的最大距離200 mm。
6) 上?；瑝K總質(zhì)量40 kg,最大生產(chǎn)阻力為5000 N，且假定在拉延區(qū)內(nèi)生產(chǎn)阻力均衡；
7) 設最大擺動件的質(zhì)量為40kg/mm，繞質(zhì)心轉動慣量為2 kg??m2/mm，質(zhì)心簡化到桿長的中點。其它構件的質(zhì)量及轉動慣量均忽略不計；
8) 傳動裝置的等效轉動慣量（以曲柄為等效構件，其轉動慣量設為30 kg??m2，機器運轉許用不均勻系數(shù)
3、[δ]為0.05）
1.4設計任務
1）按工藝動作要求擬定動作循環(huán)圖。
2）進行送料機構、沖壓機構的選型。
3）機械運動方案的評價和選擇。
4）按選定的電動機和執(zhí)行機構運動參數(shù)擬定機械傳動方案。
5）進行飛輪設計。
6）畫出機械運動方案簡圖。
7）對傳動機構和執(zhí)行機構進行運動尺寸計算。
2.系統(tǒng)傳動方案設計
2.1原動機類型的選擇
本機構加工的主要是鋁合金制件，且需要一次沖壓成型。故機構需要較大
4、的沖壓力來實現(xiàn)。同時保證其精壓的質(zhì)量，機構需要勻速的沖壓過程，因此我們采用具有較好的傳動性和較高接觸強度的齒輪機構。考慮到工作效率的要求，采用曲柄滑塊機構送料，為了使整個機構能夠快速、緊密、平穩(wěn)地運行，需要機構各個部分必須相互配合，并且足夠穩(wěn)定。
2.2主傳動機構的選擇
（1）、 推板送料 由曲柄—滑塊送料機構的推板將待加工件推至預定的工作位置。
（2）、 上、下模沖壓工件 擺動—導桿沖壓機構在送料機構完成送料回程時已經(jīng)進入沖壓工作階段。上?；瑝K先快速接近工件，接近時在以等速對其進行沖壓，而下模在等速沖壓時恰好達到極限位置，頂住工件實現(xiàn)精壓。
（3）、 上模滑塊急回、下模向上頂出工
5、件 上?；瑝K機構急回向上退回，下?；瑝K則由原本的最低極限位置向上運動，將精壓好的成品向上頂出。
（4）、 推板送料并將成品推至下工作臺 曲柄—滑塊送料機構完成一次送料后再次送料，而此時成品已被下模頂出下一個加工工件恰好將成品推至下工作臺。同時將新工件送至預定加工位置。
3 執(zhí)行機構的選擇與比較
3.1執(zhí)行機構方案的比較
1、 送料機構的選擇
送料機構實現(xiàn)間歇送料可采用凸輪機構、凸輪—連桿組合送料機構、槽輪機構等。
方案一：選用凸輪機構
方案一中，凸輪機構的缺點是凸輪廓線與推桿之間為點接觸，線接觸，易磨損，并且凸輪機構制作比較困難。
方案二：選擇曲柄滑塊機構
6、
方案二中，運動副元素為面接觸，壓力較小，承載能力較大，潤滑好，磨損小，加工制造較容易
2沖壓機構的選擇
沖壓機構為保證等速拉延、回程快速的要求，可采用導桿加搖桿滑塊的六桿機構、鉸鏈四桿加搖桿滑塊的六桿機構、齒輪—連桿沖壓機構等。
方案一：選用曲柄滑塊機構
該方案自由度為一，自由度等于原動件數(shù)，能夠滿足傳動要求，結構簡單，裝配較容易，但一級傳動角較小，機構傳力性能差。
方案二: 四連桿機構+搖桿滑塊機構
該方案自由度等于原動件數(shù)，能夠滿足傳動要求，加壓時間較短，一級傳動角最大，效率高，成本低，工作平穩(wěn)性一般.
方案三：四桿機構+曲柄滑塊機構
方案
7、一、二、三都能實現(xiàn)急回運動，綜合考慮機構的力學性能和制作成本，選用方案三。
2、 頂桿機構的選擇—凸輪機構
設計頂桿機構的目的為了使成品推出型腔，選用下圖的凸輪機構，能夠滿足條件。
3.2執(zhí)行機構方案的確定
在所有方案全部提出后，小組進行了對比。各個方案都由不同的基礎機構組合而成，且基本都可完成設計要求的運動。但是考慮到后期的建模，分析等的方便，最后小組經(jīng)過討論，決定送料機構選擇方案一，沖壓機構選擇方案三，頂桿機構選擇凸輪機構。
4.系統(tǒng)總體運動方案的比較分析確定
4
1
電動機
5
主滑塊
2
飛輪
6
凸模
3
帶輪傳動
7
凹模
4
8、齒輪
8
坯料
5.擬定工作循環(huán)圖
從循環(huán)圖看出，推桿和上模正行程同時開始，但推桿送料時間短，在開始沖壓前送料已經(jīng)完畢，同時在上模回程一小段時間后頂桿開始頂出成型品，在下一個運動周期開始時頂桿完成正行程。
機構運動尺寸計算
1、 沖壓機構
1> 傳動四桿機構的尺寸計算
按照設計要求，擺桿質(zhì)量為40kg/m，繞質(zhì)心轉動轉動慣量為2kg m2 ,所以根據(jù)計算式
1／12 40 c3 = 2
C ≈ 0.843 m
取K=1.4 ,設計擺桿擺腳為ψ = 60。 ,由課本P120圖8-20 查得此
9、時最小傳動角最大取值maxγmin ≈ 33。 ,β≈46。。 參考課本p136式8-25則
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> 沖模連桿滑塊機構尺寸計算
在剛結束沖壓時（圖中粗實線所示），OA與水平夾角為30。 ，并且
10、沖塊和連桿在一條直線上。 回程結束時（圖中虛線所示）OA極限位置在OA‘處，AB處于A’B‘處。由幾何關系可知：
AB = 140 + OAsin30。
AB2= OA2+ OA2cos30。2
解得
OA = 170.135mm
AB = 225.067mm
3> 傳動機構運動分析
設計要求精壓機生產(chǎn)效率為70件/min ，則曲柄轉動周期為T=0.857s ，曲柄平均角速度 ω=7.33 rad/s 。
沖塊正行程時間：
t =T（180 +θ）/360。= 0.5s
回程時間：
t = T – t = 0.357s
2、 送料機構
1> 送料機構
11、尺寸
由設計要求坯料輸送距離需達到200mm，所以
2a = 200mm
a = 100mm
b桿長選取為200mm
2> 運動分析
為保證送料和沖模運動一致，其周期也應為
T = 0.857s
3、 頂桿機構
頂桿機構采用凸輪傳動，凸輪推程角為80。，推程時間為
t = 80。/360。= 0.19s
回程角設計為60。，時間約為0.143s ，使其能快速回程，避免和沖塊,送料機構碰撞。
工作廓線的設計
由課本P163式9-17得
X，= x-rrcosθ y， = y-rrsinθ
其中：
sinθ=（dx/dδ）√（dx/dδ）2
12、+(dy/dδ)2
cosθ=-（dy/dδ）√（dx/dδ）2+(dy/dδ)2
推程段 δ1=[0，80.]
dx/dδ=(ds/ dδ)sinδ1 +(r0+s)cosδ1
={(2h/π)[1-cos4δ1]}sinδ1+(r0+s)cosδ1
dy/dδ=(ds/ dδ)cosδ1-(r0+s)sinδ1
={(2h/π)[1-cos4δ1]} cosδ1+(r0+s) sinδ1
遠休止 δ2=[0，10.]
dx/dδ=（r0+s）cos(π/2+δ2)
dy/dδ=-（r0+s）sin(π/2+δ2)
回程階段δ3=[0，60.]
dx/dδ=(ds/ dδ)sin（δ3+π）+(r0+s)cos(δ3+π)
=（810hδ32/π3-4860 hδ33/π4+7290 hδ34/π5）sin(δ+ π)+ (r0+s) cos(δ3+π)
dy/dδ=（810hδ32/π3-4860 hδ33/π4+7290 hδ34/π5）cos(δ3+ π- (r0+s)cos(δ3+π)
近休止 δ4=[0，210.]
dx/dδ=（r0+s）cos(4π/3+δ4)
dy/dδ=-（r0+s）sin(4π/3+δ4)
通過計算得出凸輪工作廓線各點坐標得出凸輪廓線。
專用精壓機課程設計標準
