专用精压机教学规划标准规定

1.设计任务
1.1设计题目
专用精压机
1.2工作原理及工艺动作过程
专用精压机是用于薄壁铝合金制件的精压深冲工艺，它是将薄壁铝板一次冲压成为深筒形。

如图1.1所示，上模先以比较小的速度接近坯料，然后以匀速进行拉延成形工作，以后，上模继续下行将成品推出型腔，最后快速返回。

上模退出下模以后，送料机构从侧面将坯料送至待加工位置，完成一个工作循环。

图1.1
1)将新坯料送至待加工位置；
2)下模固定、上模冲压拉延成形将成品推出膜腔。

1.3原始数据和设计要求
1）动力源是电动机，作转动；冲压执行构件为上模，作上下往复直移运动，其大致运动规律如图1.2所示，具有快速接近工件、等速
工作进给和快速返回的特性。

2) 精压成形制品生产率约每分钟70件。

3)上模移动总行程为280 mm，其拉延行程置于总行程的中部，
约100 mm。

4)行程速比系数K≥1.3。

5)坯料输送的最大距离200 mm。

6)上模滑块总质量40 kg,最大生产阻力为5000 N，且假定在拉延
区内生产阻力均衡；
7)设最大摆动件的质量为40kg/mm，绕质心转动惯量为2
k gּm2/mm，质心简化到杆长的中点。

其它构件的质量及转动惯量均忽略不计；
8)传动装置的等效转动惯量（以曲柄为等效构件，其转动惯量设为
30 k gּm2，机器运转许用不均匀系数[δ]为0.05）
1.4设计任务
1）按工艺动作要求拟定动作循环图。

2）进行送料机构、冲压机构的选型。

3）机械运动方案的评价和选择。

4）按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案。

5）进行飞轮设计。

6）画出机械运动方案简图。

7）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

2.系统传动方案设计
2.1原动机类型的选择
本机构加工的主要是铝合金制件，且需要一次冲压成型。

故机构需要较大的冲压力来实现。

同时保证其精压的质量，机构需要匀速的冲压过程，因此我们采用具有较好的传动性和较高接触强度的齿轮机构。

考虑到工作效率的要求，采用曲柄滑块机构送料，为了使整个机构能够快速、紧密、平稳地运行，需要机构各个部分必须相互配合，并且足够稳定。

2.2主传动机构的选择
（1）、推板送料由曲柄—滑块送料机构的推板将待加工件推至预定的工作位置。

（2）、上、下模冲压工件摆动—导杆冲压机构在送料机构完成送料回程时已经进入冲压工作阶段。

上模滑块先快速接近工件，接近时在以等速对其进行冲压，而下模在等速冲压时恰好达到极限位置，顶住工件实现精压。

（3）、上模滑块急回、下模向上顶出工件上模滑块机构急回向上
退回，下模滑块则由原本的最低极限位置向上运动，将精压好的成品向上顶出。

（4）、推板送料并将成品推至下工作台曲柄—滑块送料机构完成一次送料后再次送料，而此时成品已被下模顶出下一个加工工件恰好将成品推至下工作台。

同时将新工件送至预定加工位置。

3执行机构的选择与比较
3.1执行机构方案的比较
1、送料机构的选择
送料机构实现间歇送料可采用凸轮机构、凸轮—连杆组合送料机构、槽轮机构等。

方案一：选用凸轮机构
方案一中，凸轮机构的缺点是凸轮廓线与推杆之间为点接触，线接
触，易磨损，并且凸轮机构制作比较困难。

方案二：选择曲柄滑块机构
方案二中，运动副元素为面接触，压力较小，承载能力较大，润滑好，磨损小，加工制造较容易
2冲压机构的选择
冲压机构为保证等速拉延、回程快速的要求，可采用导杆加摇杆滑块的六杆机构、铰链四杆加摇杆滑块的六杆机构、齿轮—连杆冲压机构等。

方案一：选用曲柄滑块机构
该方案自由度为一，自由度等于原动件数，能够满足传动要求，结构简单，装配较容易，但一级传动角较小，机构传力性能差。

方案二: 四连杆机构+摇杆滑块机构
该方案自由度等于原动件数，能够满足传动要求，加压时间较短，
一级传动角最大，效率高，成本低，工作平稳性一般.
方案三：四杆机构+曲柄滑块机构
方案一、二、三都能实现急回运动，综合考虑机构的力学性能和制作成本，选用方案三。

2、顶杆机构的选择—凸轮机构
设计顶杆机构的目的为了使成品推出型腔，选用下图的凸轮机构，能够满足条件。

3.2执行机构方案的确定
在所有方案全部提出后，小组进行了对比。

各个方案都由不同的基础机构组合而成，且基本都可完成设计要求的运动。

但是考虑到后期的建模，分析等的方便，最后小组经过讨论，决定送料机构选择方案一，冲压机构选择方案三，顶杆机构选择凸轮机构。

4.系统总体运动方案的比较分析确定
4
1 电动机 5 主滑块
2 飞轮 6 凸模
3 带轮传动7 凹模
4 齿轮8 坯料
5.拟定工作循环图
从循环图看出，推杆和上模正行程同时开始，但推杆送料时间短，在开始冲压前送料已经完毕，同时在上模回程一小段时间后顶杆开始顶出成型品，在下一个运动周期开始时顶杆完成正行程。

机构运动尺寸计算
1、冲压机构
1> 传动四杆机构的尺寸计算
按照设计要求，摆杆质量为40kg/m，绕质心转动转动惯量为2kg·m2 ,所以根据计算式
1／12 ×40 ×c3= 2
C ≈0.843 m
取K=1.4 ,设计摆杆摆脚为ψ= 60。

,由课本P120图8-20 查得此时最小传动角最大取值maxγmin ≈33。

,β≈46。

参考课本p136式8-25则
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> 冲模连杆滑块机构尺寸计算
在刚结束冲压时（图中粗实线所示），OA与水平夹角为30。

，并且冲块和连杆在一条直线上。

回程结束时（图中虚线所示）OA极限位置在OA‘处，AB处于A’B‘处。

由几何关系可知：AB = 140 + OAsin30。

AB2= OA2+ OA2cos30。

2
解得
OA = 170.135mm
AB = 225.067mm
3> 传动机构运动分析
设计要求精压机生产效率为70件/min ，则曲柄转动周期为T=0.857s ，曲柄平均角速度ω=7.33 rad/s 。

冲块正行程时间：
t =T×（180 +θ）/360。

= 0.5s
回程时间：
t = T –t = 0.357s
2、送料机构
1>送料机构尺寸
由设计要求坯料输送距离需达到200mm，所以2a = 200mm
a = 100mm
b杆长选取为200mm
2>运动分析
为保证送料和冲模运动一致，其周期也应为
T = 0.857s
3、顶杆机构
顶杆机构采用凸轮传动，凸轮推程角为80。

，推程时间为t = 80。

/360。

= 0.19s
回程角设计为60。

，时间约为0.143s ，使其能快速回程，避免和冲块,送料机构碰撞。

工作廓线的设计
由课本P163式9-17得
X，= x-r r cosθy，= y-r r sinθ
其中：
sinθ=（dx/dδ）√（dx/dδ）2+(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
远休止δ2=[0，10.]
dx/dδ=（r0+s）cos(π/2+δ2)
dy/dδ=-（r0+s）sin(π/2+δ2)
回程阶段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)
通过计算得出凸轮工作廓线各点坐标得出凸轮廓线。