由树状功能图，分析找出各功能元所要求的运动形式。选择电动机形式，通过减速或轴 线平移，运动再传递，把转动转换成各功能元所需的运动形式。图 2 即为根据上述分析 所画出的冷镦机脱模装置设计的运动转换功能图。
图 2 冷镦机脱模装置设计的运动转换功能图
四. 冷镦机脱模装置设计的形态学矩阵
表 1 冷镦机脱模装置设计的形态学矩阵
根据加速度曲线图可得，正弦加速度运动规律无刚性冲击也无柔性冲击。适用于中高
速轻载。由表知压力角 αmax=7.18˚，这样 γmin=90˚­7.19˚=82.81˚，满足了 γmin>=40˚~50˚，
而且传动角比较大，机构传力效果好。
图 7 平面凸轮轮廓曲线图
s
图 8 平面凸轮位移曲线图
v
图 9 平面凸轮速度曲线图
圆柱凸轮可以通过设计凸轮廓线使得推杆实现预期的运动规律，而且响应快速，机构 简单紧凑。但是易磨损，制造较困难。
预镦，终镦机构(3)：先由曲柄滑块机构实现运动大小变换功能，再采用摆杆滑块机构 将水平轴运动变换为铅垂方向的往复直线移动并实现运动大小变换功能。
经过两次运动大小变换，具有较大的冲击力，相比方案一中(3)的四杆机构来说，六杆
满足了 γmin>=40˚~50˚，传力性能良好。 根据上表做出圆柱凸轮轮廓曲线展开图。（速度，加速度曲线图与平面凸轮的速度，
s 加速度曲线图作法类似）。
¦Π 图 11 圆柱凸轮轮廓曲线展开图
十一.电动机的选择
曲柄 OA 的角加速度 ω1=2π/T=2π/0.5 =12.566rad/s 转速 n1=60/T=120r/min 因此选择同步转速为 n0=750 r/min(8 级)，50Hz，380V 的电动机即可。这样， 曲柄 OA 每转一周，镦头完成两次镦压(预镦和终镦)；顶料机构转一周顶料一次，ω2=2π/T=2π/0.5 =12.566rad/s 转速 n2=60/T=120r/min，截料与运料机构转一周，完成一次循环，送料一次， ω3=2π/T=2π/0.5 =12.566rad/s 转速 n3=60/T=120r/min，这样使得 n1= n2= n3，传动比 ί=1。 整个系统完成一次循环，生产一件成品。满足了生产率为 120 只/分的要求。
送料机构(1)： 利用凸轮廓线推动滚子推杆，使滚子推杆实现往复直线运动，并且将 水平轴的转动转换为铅垂方向的往复直线移动，且有近修和远修轮廓线，从而完成间歇 送料。
凸轮机构传动精度高，运行可靠。但是制造困难，噪音大且易磨损。 截料，运料机构(2)： 利用凸轮廓线推动滚子推杆，使滚子推杆实现往复直线运动， 并且将水平轴的转动转换为水平往复直线移动，从而完成截料和运料。 凸轮机构传动精度高，运行可靠。但是制造困难，噪音大且易磨损。
a(m/s/s) 0.00 20.89
20.90 0.00
­20.89 ­20.90 ­0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 ­20.89 ­20.90
b(α 压力角/˚) 7.18 7.04 6.30 5.26 4.51 4.16 4.10 4.10 4.10 4.10 4.10 4.15 4.45
棘轮机构具有结构简单，制造方便，运动角可在工作过程中，并可在较大范围内调整 等特点。但是传动精度较差，且棘爪在齿表面滑行时引起噪音，冲击齿尖易磨损而不易 用于高速。
截料，运料机构(2)：采用移动从动件圆柱凸轮机构，通过圆柱凸轮的廓线推动连杆和 刀具实现往复直线运动，并且实现的运动方向转换功能。这样就可以完成截料与运料工 艺动作。
槽轮机构 棘轮摩擦轮机构 移动推杆圆柱凸轮 移动推杆盘形凸轮
蜗杆传动
锥轮传动 单万向连轴节传动 螺旋齿轮传动
齿轮齿条机构 曲柄滑块机构 移动推杆盘形凸轮 移动推杆圆柱凸轮
移动­移动 H
移动汽缸机构 液压传动
双滑块连杆机构 移动推杆移动凸轮
根据树状功能图及运动转换功能框图，已获得各功能元及执行构件所要实现的运动形
十二 脱模机构分类
塑件顶出方法受塑件材料及形状等影响，由于塑件复杂多变，要求不一，导致胶件的脱 模机构也多种多样。
经过一次运动大小变换，可产生较大的反力，而且重量轻，制造简单，结构亦简单。 但是系统的刚度较差。
图 5 所示为方案三的运动示意图。
偏置直动滚子推 杆盘行凸轮机构
镦头
磁铁 刀具
带传动 电动机
偏置直动滚子推 杆盘行凸轮机构
偏置直动滚子推杆盘行凸轮机构
图 5 冷镦机脱模装置设计方案三的运动示意图
六. 方案比较
0.00
0.00
7.18
315
0.00
0.00
0.00
7.18
330
0.00
0.00
0.00
7.18
345
0.00
0.00
0.00
7.18
360
0.00
0.00
0.00
7.18
vmax=0.96(最大速度)
amax=24.12（最大加速度）
根据上面的程序可以完成绘制轮廓曲线图，详见程序运行结果。根据上表做出位移， 速度，加速度曲线图。
预镦，终镦机构(3)：曲柄滑块机构实现运动大小变换功能，而且实现了将水平轴运动 变换为铅垂方向的往复直线移动。
经过一次运动大小变换，有一定的冲击力，而且重量轻，制造简单，结构亦简单。但 是系统的刚度较差。
顶料机构(4)： 曲柄滑块机构实现运动大小变换功能，而且实现了将水平轴运动变换 为铅垂方向的往复直线移动，再通过磁铁将螺钉从模中吸出。
图 4 所示为冷镦机脱模装置设计方案二的运动示意图。
镦头 刀具
带传动
电动机
定轴轮系传动
圆柱凸轮
棘轮带动摩擦 轮传动机构
偏置直动滚子推 杆盘行凸轮机构
图 4 冷镦机脱模装置设计方案二的运动示意图
2. 方案二完全由机械执行机构组成，其工作原理及特点如下：
送料机构(1)：棘轮机构与摩擦轮机构共轴，通过棘轮机构实现转动可调，带动摩擦轮 间歇转动。同时摩擦轮采用挂轮，这样可以实现摩擦轮转过的弧长可调，通过棘轮与摩 擦轮二者的可调，从而实现了运送料的长度调节。
A1+B3+ H1+D2+E4+F2+H2 A1+B3+C4+D2+E2+F2+G3 A1+B3+C3+ D2+E4+F2+G3
五. 冷镦机脱模装置设计的运动方案示意图及运动方案的工作原理
和特点
图 3 所示为冷镦机脱模装置设计方案一的运动示意图。
液压 传动
镦头 刀具 齿轮齿条
带传动 电动机 气缸
偏置直动滚子推 杆盘形凸轮机构
上面已经展示了冷镦机脱模装置设计的三种可行方案。方案一以机械执行机构为主， 液气机构辅之， 方案二和方案三完全由机械执行机构组成。其中对镦头来说， 方案二 采用了六杆机构，而方案一和方案三均采用的是四杆机构。 六杆机构相对于四杆机构来 说，受力好，其中的摆杆机构能起到增力的作用，具有很大的机械利益，以满足镦压工 作的需要。 另外，方案二仅需一个电动机，而且各机构之间安装较为紧凑，节约空间。 另外，只有方案二中的间歇送料机构能满足设计的要求­­­运送长度可调，但是需要人工 换摩擦轮，尽管如此， 因为方案二与方案一和方案三相比，实用性与经济性以及可靠性 的要求要要一些，因此，选择方案二为最优方案。
一． 明确设计任务
一、设计要求： 1.原料为成卷铝线，生产率为 100~120 个/min； 2.实心铆钉直径 5mm，长度 20~50mm，材料 ML2；
二、设计内容： 1、选择并设计动力装置；
2、设计脱模装置、支承结构及相应的主要传动装置；
3、撰写有关内容的设计说明书。
二． 冷镦机脱模装置设计的功能分解
顶料
下降 30
240 300 下降 盘行凸轮 150 上升
间歇送料 截料，运料 30 模膛转动
240 270 被切阶段 摩擦轮和棘轮 120
刀具返回 120
刀具前进 330 圆柱凸轮 210
转位 120 转动
240 停止
槽轮
图 6 方案二的运动循环图
P (δ)( ˚) 0 15 30 45 60 75 90
功能元
功能元解(匹配机构或载体)
1
2
3
4
减速 A
带传动
链传动
齿轮传动
摆线针轮传动
减速 B
带传动
链传动
齿轮传动
摆线针轮传动
截料 C 镦头 D
齿轮齿条机构 曲柄滑块机构 移动推杆盘形凸轮 移动推杆圆柱凸轮 齿轮齿条机构 曲柄滑块机构 移动推杆盘形凸轮 移动推杆圆柱凸轮
间歇送料 E 轴线变向 F 顶料 G
a
图 10 平面凸轮加速度曲线图
根据加速度曲线图可得，正弦加速度运动规律(推程)无刚性冲击也无柔性冲击，适用 于中高速轻载。正弦加速度运动规律(回程)加速度有突变，不过这一突变为有限值，因而
引起的冲击很小，为柔性冲击。由表知压力角 αmax=33.69˚所以， γmin=90˚­33.69˚=56.31˚
105 120 135 150 165 180
s (mm) 0.00 1.73 11.73 30.00 48.27 58.27 60.00 60.00 60.00 60.00 60.00 58.27 48.27
v (m/s) 0.00 0.24 0.72 0.96 0.72 0.24 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 ­0.24 ­0.72
机构受力好，其中的摆杆机构能起到增力的作用，具有很大的机械利益，以满足镦压工 作的需要。
顶料机构(4)：利用凸轮廓线推动滚子推杆，使滚子推杆实现往复直线运动， 并且将 水平轴的转动转换为铅垂方向的往复直线移动从而完成顶料。