西南交通大学机械原理课程设计计算说明书设计题目：自动冲压送料机构学生姓名：学生学号：所在班级：指导老师：谢进2013年06月目录1选题背景 (3)1.1问题的提出 (3)1.2研究现状 (3)1.3设计的技术要求及指标 (3)2机构选型 (4)2.1设计方案的提出 (4)2.2设计方案的确定 (6)3尺度设计 (6)3.1机构尺寸计算 (6)4机构运动分析 ...................................................... 错误!未定义书签。
4.1机构的运动分析 (11)5机构动力分析 (23)5.1机构运动简图及尺寸标注 (23)5.2机构关键构件静力分析 (24)6机构仿真 (29)6.1机构仿真包络图 (29)6.2机构构件轨迹曲线 (32)6.3机构装配图 (33)7设计总结 (34)8收获及体会 (34)9致谢 (34)1选题背景1.1 问题的提出随着科学技术和工业生产的飞跃发展，国民经济各个部门迫切需要各种各样质量优、性能好、效率高、能耗低、价格廉的机械产品。
要使我国从制造大国走向制造强国的关键之处是要设计出有自主知识产权的产品，特别是机械产品。
冲压成形作为一门古老而又年轻的制造技术，几乎渗透到国民经济的每一个部门。
在许多发达国家从作为支柱产业之一的汽车制造业到农业机械、动力机械、建筑机械、化工机械、精密机械、仪器仪表、医疗器械、日用五金等等，直到航空航天、军事兵器各个门类，冲压制件都占据着相当重要的地位。
随着我国工业的发展，冲压制件类型、工艺的复杂化以及人性化生产要求，手工送料的冲压加工生产由于存在着效率、速度、精度、安全等方面的一系列问题，冲压生产的手工送料已逐步由自动送料机构所取代，从而进一步满足了冲压生产自动化，大幅度提高生产节拍、生产质量等的要求。
冲压生产自动化主要是指包括材料供给、制品及废料的排出、模具更换、冲床的调整与运转、冲压过程异常状况的监视等作业过程自动化，将这些技术应用到冲压生产流水线的相应环节从而实现冲压生产过程的自动化。
自动送料机构作为冲压加工生产实现自动化的最基本的要求，是在一套模具上实现多工位冲压的根本保证，它的自动化程度高低，直接影响着冲压生产效率、生产节拍以及冲压生产整体自动本次设计旨在设计一款薄壁零件的冲压机构及其相配合的送料机构1.2 研究现状本次设计的冲压送料机构属于普通压力机构，而普通压力机上的送料机构根据送料动力的不同可分为机械、液压、气动三大类，在冲压加工中以机械与气动二类应用较多。
机械送料机构尽管调整相对困难且机构较大，但具有送料准确可靠、机构冲击与振动少、噪声低、稳定性好等优点，仍是目前冲压加工中最常用的自动送料方式。
送料机构的性能高低直接影响着生产线的推广应用，因此，针对冲压制件的工艺要求、生产的实际情况等的不同来选择不同的送料机构是十分必要的1.3 设计的技术要求及指标冲床的执行机构主要包括冲压机构和送料机构，冲头先以较大速度接近工件，然后以匀速进行拉延成型工作，接着冲头继续下行将工件压缩成型，最后快速返回。
冲头退回以后，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。
设计要求1.动力源是电动机，作转动；从动件（执行构件）为冲头，作往复直线运动，具有快速下沉、等速工作进给和快速返回的特性。
2.构件具有较好的传动性能，特别是工作段的压力角α应尽可小；传动角γ大于或等于许用传动角。
3.冲头到达工作段之前，送料机构已将坯料送至待加工位置。
4.执行构件的工作长度 l=50 100mm,对应曲柄转角 =（1/3 1/2）π。
5.行程速度变化系数 K≥1.5。
6.许用传动角[ ]=40。
7.送料距离H=60-250mm。
2机构选型2.1 设计方案的提出根据目前市场上已经出现的机构方案，我们做了相应的改进和设计，设计方案如下方案一图2—1 肘杆增力机构该机构由曲柄与肘节组成，曲柄可用偏心轮代替，偏心轮可减小机构尺寸，提高强度。
肘节可产生增力效果，当杆作用一较小的力时，滑块就会产生很大的力，且增力效果非常明显。
自由度F=5×3-2×7=1方案二图2—2 凸轮滑块——插齿机构该机构以凸轮为原动件，带动插齿机CDEFG实现往复运动，同时带动偏心滑块机构实现送料动作,但是该机构的送料机构本身存在动力特性不足的缺点。
自由度F=3×7-2×10-0=1方案三图2—3 摆动导杆——推送机构冲压机构为摆动倒杆机构，曲柄AB为主动件，整周回转，滑块在导杆上滑动，带动导杆往复摆动，当曲柄与导杆相互垂直时导杆达到极限位置，机构传动角为90°，具有良好的传力特性，并具有急回特性。
，运动中无死点，送料机构采用了曲柄摇杆机构摇杆最大摆角与曲柄长度有关，当曲柄长度加大时，从动角摆角也随之增大，且也有急回特性。
自由度F=3×9-2×13-0=1方案四图2—4 摆动导杆——滑块机构该机构为摆动导杆滑块机构，ABC为摆动导杆机构，曲柄AB的长度应小于机架长，曲柄AB匀速转动时，导杆BC作往复运动，行程速比系数K>1，摆动导杆机构本身具有急回特性，增大r/l的值，摆角增大，可使K增大，急回特性更显著，但空回行程速度变化剧烈自由度F=3×7-2×10=12.2 设计方案的确定我们小组通过对以上构件的基本性能作出分析后，考虑到机构的简洁性，以及网上的很多重复的且复杂的齿轮－连杆冲压机构和凸轮－连杆送料机构等，我们小组选择了方案三，摆动导杆——推送机构方案四摆动导杆——滑块机构3尺寸设计3.1 机构尺寸计算3.1.1方案三进行关键尺寸分析⑴冲压机构为ABCDE,送料机构为ABFGIJ①冲压机构尺寸分析图3—2 冲压机构设AB>AC,则可得极位夹角()12cos /AC AB θ-= （3-1）同时需满足急回特性180 1.5180k θθ+=≥- （3-2）取急回特性值K=2，则有θ ≧ 60° 故由（3-1）式可得cos 300.866ACAB== （3-3）取AC=25mm ， 则有AB=25\0.866=28.8675mm② 根据尺寸进行可行性分析设A （0、0）,C(25、0)于是很容易得到冲头近程点和远程点的坐标分别为E ′(25、1E y ),E ′(25、2E y )考虑到当上模DE 到达工作段之前，送料机构已将坯料送至待加工位置，故需要确定上模DE 和往复直线运动和曲柄AB 的关系，同时还需要兼顾曲柄AB 转动和送料机构HI 的关系。
先建立B 点和E 点的坐标关系式 位移矩阵方程对点Bcos sin 11Bi AB Bi AB x l y l φφ⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦ （3-4）连杆ED l 错误!未找到引用源。
约束方程为222225()(y )100Ei Ei Di Ei Di ED x x x y l =⎧⎪⎨-+-==⎪⎩ （3-5） CD l 约束方程为22i 900D Di X Y += （3-6）BD l 约束方程为Di Bi Di Bi x y y x ⨯=⨯（3-7）由（3-4）式至（3-7式可得2i i i i i i (2)(2)100900E E Di E E Di D B Di Bix x x y y y x y y x ⎛-+-=-=⎝ （3-8） 此外0.86ACAB< 取行程s=60mm （3-9）联立式（3-4）（3-9）可得DE=103.21mm CD=30.3mm由于冲压条件的限制，需要对送料机构尺寸进行分析 ⑵送料机构的结构简图如下图3—3 送料机构尺寸分析如图图3—3，需使连杆ABFG 为曲柄摇杆机构，连架杆AB 为曲柄，FG 为摆杆 由四杆机构曲柄摇杆存在条件，有AB 为最短杆，即min max l l P Q +≤+ （3-9）取BG 为最长杆，AB=30mm 为最短杆。
先通过试凑法来大概确定构件尺寸，取BG=82mm ，FG=61mm ，AF=60mm ，由此可分析出此曲柄摇杆四杆机构的急回特性和极位夹角作图分析由图3—4说明图3—4 极位夹角分析由图3—4可知极位夹角 θ=41.82°故有其急回特性 K=错误!未找到引用源。
=1.605 满足要求延伸FG 到GH 使得GH=48mm ，另外取HI=95mm 联立上面各式，可将最终尺寸确定如下AC=25mm AB=28.8675mm CD=30.3mm DE=103.21mm BG=82mm AF=60mm FG=61mm GH=48mm HI=95mm AI=135mm3.1.2现在对方案四进行关键尺寸分析 机构简图如图3—5图3—5 摆动导杆——滑块机构冲压机构为ABCDE,送料机构为ABCFG设置要求如下，K=1.55，冲压机构的行程1S =280mm ，送料机构的行程2S =160mm 取机架AC=300mm.铰链A 到两滑动轨道的的距离分别是1l =200mm, 2l =450mm,DC 垂直于CF由180 1.55180k θθ+==- （3-10）可推得 38.934θ= 故导杆处于极限位置时， ＜CAB=70.53故 cos70.533000.333899.99AB AC ==⨯=mm 分析该机构可知，当导杆CD 处于两极限位置时，D 点的X 轴方向水平位移即为滑块E 的行程1S =280mm同时机构满足110.5S CDAB AC= （3-11）⇒ 430CD =mm根据设计的一般要求，需传动角[]γγ≥ 这里取[]γ=40（3-12）对于冲压滑块，需要承受短暂高峰载荷且传动机构功率较大，所以去较大的传动值。
取 65γ= 即 1111arccosD E C E γ= （3-13） 故 DE=198.26mm对于送料装置，要求不高，传动角γ可取小一些的值，取γ=40，则 cos19.47cos 41450CF FG += （3-14） 又 2S =160mm⇒ 10.580sin19.34S CF CF==（3-15） 由上两式可得 CF =237.15mmFG =301.22mm联立上面各式，可将最终尺寸确定如下铰链点A 到冲压轨道的距离1l =200mm 铰链点A 到送料轨道的距离2l =450mmAB =99.99mm AC =300mm CD =430mm DE =198.26mm CF =237.15mm FG =301.22mm4 机构运动分析4.1 机构的运动分析⑴方案三我们主要通过建模模拟仿真对其进行运动分析 已知各杆长及A 点坐标A （0,0），C 点坐标C （25.0），F 点坐标（-60,0）杆AB 的角速度1ω=36rad/s ，角加速度0ε=通过PRO/E 的初步建模和运动分析 ①机构模型图为图4—1 摆动导杆—— 推送机构模型图运动仿真中可以看到，该机构的最大优点是冲压机构的急回特性很好，冲压过程的力作用很大②冲压机构E 和送料机构I 的运动参数分析如图4—2和图4—3所示图4—2 滑块I的速度加速度分析送料机构在送料过程中，运动平稳，速度波动较小，能够使工件安全的送到冲压区域，回程时，速度和加速度都发生很大变化，使得送料机构能快速返回，以便冲头进行冲压图4—3 滑块E的速度加速度分析冲头在进给过程中，由图可以得知运动很平缓，速度波动不大，在回程的过程，加速度比较大，回程速度迅速，能够在短时间内回到起点，满足设计要求。