自動送料沖床機構機械原理課程設計

1、<p><b>　　湖南人文科技學院</b></p><p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　課程名稱： 機械原理課程設計</p><p>　　題 目： 自動送料沖床機構的設計 </p><p>　　系 別： 機電

2、工程系 </p><p>　　專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 </p><p>　　班 級： </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　學 號： &

3、lt;/p><p>　　起止日期： 2014.6.27-7.04 </p><p>　　指導老師： </p><p>　　教研室主任: </p><p><b>　　摘 要</

4、b></p><p>　　在現(xiàn)代化的機加工過程中，消耗于送料的時間損失是組成零件單件加工時間的一部分，它屬于輔助時間。要想提高生產(chǎn)率，減少生產(chǎn)中的輔助時間將是非常重要的一個環(huán)節(jié)。而要想減少輔助時間，就必須提高生產(chǎn)的自動化程度。自動送料機構就是為實現(xiàn)生產(chǎn)中送料工序自動化而設計的一種專用機構。 </p><p>　　自動送料機構可將沖壓料或沖壓件經(jīng)過定向機構，實現(xiàn)定向排列，然后順序地送

5、到機床或工作地點。這在自動化成批大量的生產(chǎn)中顯然是實用的，不但可把操作人員從重復而繁重的勞動中解脫出來，而且對保證安全生產(chǎn)也是一種行之有效的方法。目前，國內(nèi)擁有大量的沖壓機床，如果能把它們改造成半自動或自動機床，將會充分發(fā)揮機床的潛在力量，這是一個具有重大意義的事情，而在機床上安裝自動送料機構，這將大大提高沖壓的生產(chǎn)效率，實現(xiàn)沖壓的完全自動化。</p><p>　　關鍵詞：沖壓； 輔助時間； 送料。</p

6、><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 引言- 1 -</p><p>　　1、本選題的背景- 1 -</p><p>　　2、自我的見解- 1 -</p><p>　　3、課程設計的內(nèi)容和基本要求- 1 -</p><p>　　第二章

7、自動加料機構的總體設計- 3 -</p><p>　　1、沖壓機構方案初步設計- 4 -</p><p>　　2、送料機構方案初步設計- 5 -</p><p>　　第三章 各構件的運動尺寸計算- 7 -</p><p>　　第四章 工作循環(huán)圖與齒輪的計算- 9 -</p><p>　　第五章 滑塊C的

8、運動變化規(guī)律及曲線- 10 -</p><p>　　第六章 電動機的功率、轉速、飛輪轉動慣量和驅動力矩的計算- 11 -</p><p>　　設計總結與致謝- 13 -</p><p>　　參考文獻- 15 -</p><p><b>　　第一章 引言</b></p><p>　　1.

9、1、本選題的背景</p><p>　　沖床自動送料機實質上是上料機械手，適用于軸承行業(yè)、小五金行業(yè)、標準件行業(yè)的沖壓加工。它能自動上料和卸料，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質量，改善工人勞動強度，確保人身安全。本機節(jié)拍與沖床同步，連續(xù)生產(chǎn).總體結構簡單、緊湊，傳動平穩(wěn)，性能可靠，使用安全，操作方便，便于加工、裝拆、調(diào)整、維護、制造經(jīng)濟。在冷擠壓加工行業(yè)特別是軸承沖擠壓加工中有較大的應用前景。 </p&g

10、t;<p>　　自動送料是沖壓加工實現(xiàn)自動化的最基本要求、也是在一套模具上實現(xiàn)多工位沖壓的根本保證。自動送料機構每次送進帶料或條料的距離稱為送料步距，送料步距可根據(jù)沖壓件的形狀尺寸及沖壓工藝的需要設計確定。</p><p><b>　　1.2、自我的見解</b></p><p>　　一般來講，我們要設計一個機構，包括根據(jù)該機構的功能要求選擇機構的類型，即

11、確定機構運動方案的形式，也就是通常所說的機構的型綜合或構型綜合設計；確定機構運動方案之后，我們需要計算它的尺寸參數(shù)，稱為機構的尺寸綜合或運動設計；之后才是機構的力矩、轉動慣量與變化規(guī)律等的設計。 </p><p>　　由于本課題已經(jīng)給出了自動送料沖床機構的運動形式，不必再確定運動簡圖。所以，本設計只需要考慮運動設計。</p><p>　　1.3、課程設計的內(nèi)容和基本要求</p>

12、;<p>　　1.3.1、設計題目</p><p>　　圖1-1 為某沖床機構運動方案示意圖。該沖床用于在板料上沖制電動玩具中需要的薄壁齒輪。電動機通過V帶傳動和單級齒輪傳動（圖中未畫出）帶動曲柄轉動，通過連桿帶動滑塊上下往復運動，實現(xiàn)沖制工藝。</p><p>　　針對圖1-1所示的沖床機構運動方案，進行執(zhí)行機構的綜合與分析，并進行傳動系統(tǒng)結構設計。</p>

13、<p>　　圖1-1 沖床機構運動方案示意圖</p><p>　　1.3.2、設計數(shù)據(jù)與要求</p><p>　　依據(jù)沖床工況條件的限制，預先確定了有關幾何尺寸和力學參數(shù)，如表3所示。要求所設計的沖床結構緊湊，機械效率高。</p><p>　　表1-1 沖床機構設計數(shù)據(jù)（設計數(shù)據(jù)任選一組）</p><p>　　本次課程設計我們選擇

14、第一組數(shù)據(jù)作為例進行設計。</p><p>　　1.3.3、設計任務</p><p>　　圖1-2 沖頭所受阻力曲線</p><p>　　1.繪制沖床機構的工作循環(huán)圖，使送料運動與沖壓運動重疊，以縮短沖床工作周期；</p><p>　　2.針對圖1-1所示的沖床的執(zhí)行機構（沖壓機構和送料機構）方案，依據(jù)設計要求和已知參數(shù)，確定各構件的運動尺寸

15、，繪制機構運動簡圖；</p><p>　　3.假設曲柄等速轉動，畫出滑塊C的位移和速度的變化規(guī)律曲線；</p><p>　　4.在沖床工作過程中，沖頭所受的阻力變化曲線如圖1-2所示，在不考慮各處摩擦、其他構件重力和慣性力的條件下，分析曲柄所需的驅動力矩；</p><p>　　5.取曲柄軸為等效構件，確定應加于曲柄軸上的飛輪轉動慣量；</p><

16、p>　　6.編寫課程設計說明書。</p><p>　　第二章 自動加料機構的總體設計</p><p>　　2.1、沖壓機構方案初步設計</p><p>　　本設計采用一個曲柄滑塊機構進行沖壓機構，其簡易結構如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 曲柄滑塊機構進行沖壓機構方案圖</p><p>　　圖

17、2-1的自由度為：F=3×3-2×4-0=1</p><p>　　電動機通過V帶傳動和齒輪傳動（圖中未畫出）帶動轉動，通過連桿帶動滑塊上下往復運動，實現(xiàn)沖制工藝。</p><p>　　2.2、送料機構方案初步設計</p><p>　　自動送料裝置按送進材料的形式分為送料裝置與上件裝置兩類。本設計屬于送料裝置。常見送料機構形式有以下五種：</

18、p><p><b>　　鉤式送料機構;</b></p><p><b>　　凸輪鉗式送料機構;</b></p><p><b>　　杠桿送料機構;</b></p><p><b>　　夾持送料機構；</b></p><p><b&

19、gt;　　輥軸送料機構。</b></p><p>　　由于本設計所用的毛坯件厚度比較薄，不在前三種送料方案所適用的材料厚度范圍內(nèi)，第四種和第五種方案適用。將第四種與第五種方案進行比較，發(fā)現(xiàn)前者需要采用斜楔帶動加料爪和滑板運動，在送料過程中振動會比較大，從而影響到送料精度；而后者是使用輥軸送料，過程更為平穩(wěn)，因而，送料精度也較有保障。綜合考慮各種因素以后，決定采用雙輥送料機構，如下圖2-2：</p

20、><p>　　大齒輪做為原動件，帶動小齒輪傳動，以便在上，下輥軸形成間隙，將薄板料從間隙穿過，因為下輥的緣故，輥軸停止不動，接著就是完成沖壓的工序了，當大齒輪再次轉動，照此循環(huán)動作，達到間歇送料的目的了。</p><p>　　圖 2-2 雙輥送料機構簡圖</p><p>　　2.3、整體機構運動方案的改進設計</p><p>　　考慮到實際的工

21、作情況及技術要求，我們對機構作了進一步改進，其運動簡如圖2-3所示：</p><p>　　圖2-3 雙輥送料機構改進后的簡圖</p><p>　　如果采用慣性輪做原動件，齒輪必須作為“搖桿”，通過輥輪進行間歇送料傳動，這樣就增加了設計難度，而且不易控制于計算。采用如圖2-2所示的改進機構，仍以大齒輪為原動件，通過帶動小齒輪及固連在小齒輪上的“帶缺口輥輪”，仍能達到間歇送料沖壓的目的，減小

22、了設計難度。</p><p>　　各構件的運動尺寸計算</p><p>　　圖3-1 各構件尺寸標注圖</p><p>　　由上圖中的幾何關系，可分別列出下列式子：</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p><b>　　由余弦定理：</b></p

23、><p><b>　　(3-2)</b></p><p><b>　　(3-3)</b></p><p><b>　　由正弦定理：</b></p><p><b>　　(3-4)</b></p><p><b>　　(3-5)

24、</b></p><p><b>　　(3-6)</b></p><p><b>　　(3-7)</b></p><p>　　聯(lián)立正弦定理和余弦定理得到的公式得：</p><p><b>　　驗證壓力角α：</b></p><p><b

25、>　　(3-8)</b></p><p><b>　　(3-9)</b></p><p><b>　　(3-10)</b></p><p>　　工作循環(huán)圖與齒輪的計算</p><p><b>　　圖4-1</b></p><p>　　已

26、知：【:生產(chǎn)率 :送料距離 T: 大齒輪轉動周期</p><p>　　部分齒輪每一周傳動k次（即板料沖壓k次），則大齒輪對小齒輪的傳動比為k】</p><p><b>　　設小齒輪半徑為r</b></p><p>　　已知.sn=150mm, n=180件/min,得</p><p>　　=150/k(4-1)

27、 (4-1)</p><p>　　又 sn=2πr/2k(4-2) (4-2) </p><p><b>　　解得：k=1.77</b></p><p>　　K圓整為2，r=75,則部分齒輪的設計如下圖：</p><p><

28、;b>　　缺齒所占的角度</b></p><p>　　θ=(180-180×2sn/2πr)/2= (4-3) T=2×60/n=0.667 (4-4) </p><p><b>　　圖4-2</b></p>

29、<p>　　第五章 滑塊C的運動變化規(guī)律及曲線</p><p>　　下圖5-1、圖5-2是用vb模擬仿真得出的數(shù)據(jù)和曲線：</p><p><b>　　圖5-1</b></p><p><b>　　圖5-2</b></p><p>　　第六章 電動機的功率、轉速、飛輪轉動慣量和驅動力

30、矩的計算</p><p>　　以下公式中各字母的物理意義如下：</p><p>　　: 生產(chǎn)率 : 送料距離 T: 一個周期 </p><p>　　Pr: 等效阻力功率 Pd: 等效輸入功率 Fb: 沖壓板料最大阻力</p><p>　　: 大齒輪的角速度 : 小齒輪的角速度 : 大齒

31、輪的半徑 : 小齒輪的半徑</p><p>　　電動機功率,飛輪轉動慣量，驅動力矩，轉速計算：</p><p>　　根據(jù)滑塊的位移曲線，近似認為下降過程所用時間(1/2)T,上升過程所用時間（1/2）T:</p><p>　　已知： T=0.667 s，H=100 , Fr=2300N, Fb=530N</p><p><b&g

32、t;　　帶入數(shù)據(jù)參量：</b></p><p>　　曲柄 ，搖桿 =360mm ，</p><p>　　支座 =533mm(x=270mm,y=460mm)</p><p>　　得： =9.42 rad/s (6-1)</p><p&g

33、t;　　=18.84 rad/s (6-2)</p><p>　　小齒輪速度==1413 mm/s</p><p>　　忽略重力所做的功，沖頭上下勻速運動： </p><p><b>　　圖6-1</b></p><p>　　前(3/4)H: ==886.8 W (6-3)</p&g

34、t;<p>　　后（1/4）H: ==1438.5 W (6-4) </p><p><b>　　上升過程：</b></p><p>　　==886.8 W (6-5) </p><p>　　且在一個周期內(nèi)有 </p><p>　　Pd=Pr==

35、955.8 W (6-6) </p><p>　　根據(jù)上式可以畫出如上圖的能量圖，各陰影面積f分別代表的為能量之差</p><p><b>　　=15 J</b></p><p><b>　　=-35 J</b></p><p><b>　　=20 J</

36、b></p><p>　　根據(jù)上式可畫出下圖6-2，計算最大盈虧功</p><p><b>　　=15 J</b></p><p><b>　　圖6-2</b></p><p>　　則飛輪轉動慣量： </p><p>　　=0.8628 (6

37、-7)</p><p><b>　　(6-8) </b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　=101.5 (6-9) </p><p>　　輸入功率： (6-10) &

38、lt;/p><p>　　大齒輪轉速：=90r/min (6-11)</p><p>　　根據(jù)《機械設計課程設計手冊》可選擇查得：</p><p>　　電機型號Y132M1-6,額定功率4KW，轉速960r/min</p><p>　　減速箱總傳動比為:k=960/90=10.67</p>&l

39、t;p>　　根據(jù)平面六桿機構的運動曲線圖，可知：</p><p>　　在0.12秒時，等效構件（零件2-1）有最大角速度 \* MERGEFORMAT ，由圖得v=-0.127m/s, \* MERGEFORMAT =0.1897rad/s, \* MERGEFORMAT =0.2058rad/s, \* MERGEFORMAT =-0.3437rad/s, \* MERGEFORMAT =-0.

40、0269m/s, \* MERGEFORMAT =-0.051m/s, \* MERGEFORMAT =-0.024m/s, \* MERGEFORMAT =-0.088m/s.</p><p>　　在0.66s時，等效構件的角速度可近似為 \* MERGEFORMAT =50r/min=5.233rad/s, 由圖v=-0.094m/s, \* MERGEFORMAT =1.0772rad/s, \

41、* MERGEFORMAT =-0.1221rad/s, \* MERGEFORMAT =-0.2224rad/s，</p><p>　　\* MERGEFORMAT =0.0168m/s, \* MERGEFORMAT =0.031m/s, \* MERGEFORMAT =0.0165m/s, \* MERGEFORMAT =0.0598m/s.</p><p>　　在1.05秒

42、時，等效構件有最小角速度 \* MERGEFORMAT ，由圖得v=0m/s, \* MERGEFORMAT =-2.4095rad/s, \* MERGEFORMAT =-0.0174rad/s, \* MERGEFORMAT =-0.0470rad/s,</p><p>　　\* MERGEFORMAT =0.02829m/s, \* MERGEFORMAT =0.029m/s, \* MERGE

43、FORMAT =0.011m/s, \* MERGEFORMAT =0.000159m/s.</p><p>　　選桿件材料為優(yōu)質碳素結構鋼，其密度ρ=7.85 \* MERGEFORMAT kg/ \* MERGEFORMAT ,又取桿件的截面直徑d=50mm,且轉動慣量 \* MERGEFORMAT =m \* MERGEFORMAT </p><p>　　再根據(jù)運動方程式

44、 \* MERGEFORMAT = \* MERGEFORMAT 可得:</p><p>　　\* MERGEFORMAT =0.05679kg· \* MERGEFORMAT ， \* MERGEFORMAT =0.3283rad/s, \* MERGEFORMAT =5.9351rad/s.</p><p>　　? \* MERGEFORMAT = \* MERG

45、EFORMAT =0.9970 J </p><p>　　\* MERGEFORMAT = \* MERGEFORMAT =3.29585rad/s</p><p>　　\* MERGEFORMAT ≥? \* MERGEFORMAT /( \* MERGEFORMAT [δ]) \* MERGEFORMAT \* MERGEFORMAT =0.58567 kg

46、3; \* MERGEFORMAT ，( [δ]= \* MERGEFORMAT ),取 \* MERGEFORMAT =0.58567kg· \* MERGEFORMAT </p><p>　　由 \* MERGEFORMAT =4g \* MERGEFORMAT ，取D=0.3m，則 \* MERGEFORMAT =260.2978N，又由 \* MERGEFORMAT =πDHbγ

47、，可取H=b=0.03m，則γ=76756.83N/ \* MERGEFORMAT .</p><p>　　第七章 設計總結與致謝</p><p>　　時間過得真快，兩年的時間很快就過去了，作為機械設計制造的一名學生，總以為機械都是操作機械設備之類的，但是今天通過完成了這次機械原理的課程設計，讓我明白了我們機械領域還有很多領域我并不了解，我覺得這次的課程設計是十分有意義。</p&

48、gt;<p>　　雖然兩年的時間里，我們學習了很多專業(yè)基礎課程，但是真正參與這次課程設計，才發(fā)現(xiàn)自己所學習的知識遠遠不夠，而且課堂上我們學習的僅僅是專業(yè)知識的理論面，我們應該如果沒有對現(xiàn)實中各種機械設計的問題，如果將我們學習到的東西用于實踐的生產(chǎn)中，我想這次課程設計真正地給我們提供了一個良好的實踐平臺</p><p>　　在這次課程設計中，我們查閱了很多的圖書資料和網(wǎng)絡資源，同時與同學們進行了深度的

49、交流，通過方案的設計、模塊的分工、課程設計書的編寫、設計的稿件的修改、指導老師的審定等程序，真正了解到設計一個機械機構非常的不簡單，需要積累很多的知識和經(jīng)驗。</p><p>　　這次課程設計是我們第3組通過團結協(xié)作完成的，各有各的收獲，都了解到自己學到的東西太少了，以后還得好好努力。這次的課程設計的指導老師我***老師，***老師教學嚴謹，指導我們也是一樣，對課程設計的每一個內(nèi)容都有把好關，同時又不斷發(fā)散我們的

50、思維，讓我們在最短的時間內(nèi)做出了最優(yōu)秀的作品，衷心謝謝我們***老師。</p><p><b>　　第八章 參考文獻</b></p><p>　　[1] 謝 進 《反平行鉸鏈四桿機構的連桿曲線方程》[M] 西南交通大學學報.第18卷4期. </p><p>　　[2] 張新華 《沖床自動送料機的原理與設計》 []M鍛壓技術.1993年. &

51、lt;/p><p>　　[3] 謝泗淮 《機械原理》 [M]北京 中國鐵道出版社.2001年. [4] 曹惟慶 《平面連桿機構分析與綜合》[M] 北京科學出版社.1989年.</p><p>　　[5]孫恒，陳作模，葛文杰 《機械原理》 [M]西南交通大學出版社.2005年. </p><p>　　[6] 張 鋒 《機械設計課程設計手冊》 [M]北京 高等教育出版社

52、 2010年. </p><p>　　[7] 胡家秀 《簡明機械零件設計實用手冊》[M] 北京 機械工業(yè)出版社 2006年.</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　后文：</b></p><p>　　因為word文檔涉及到格式要求，請大家不要直接復制下載，同時也珍重