目录
概述 ............................................. 2 机构功能的简单分析 ............................... 4 工艺流程分析 ..................................... 5 执行机构的选择与比较 ............................. 7 运动循环图 ...................................... 12 机构运动尺寸计算 ................................ 13 机械运动方案简图 ................................ 19 设计心得与体会 .................................. 21 参考文献 ........................................ 21
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概述
1、
工作原理
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臵，完成一个工作循环。
图1.1
2、 工艺动作流程
1) 将新坯料送至待加工位臵；
2) 下模固定、上模冲压拉延成形将成品推出膜腔。 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。
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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，其拉延行程臵于总行程的中部，
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
kgּm2/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) 传动装臵的等效转动惯量（以曲柄为等效构件，其转动惯
量设为30 kgּm2，机器运转许用不均匀系数[δ]为0.05）
9) 机构应具有较好的传力性能，特别是工作段的压力角应
尽可能小，传动角大于或等于许用传动角[]40。
图1.2
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机构功能的简单分析
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。
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工艺流程分析
（1）、 推板送料 由曲柄——滑块送料机构的推板将待加工工件推至预定的工作位臵。
（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臵，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臵向上运动，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臵。
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执行机构的选择与比较
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
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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—
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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
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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
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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。
3、 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。
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运动循环图
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。
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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〃 m ,所以根据计算式
1／12 × 40 × c = 2 C ≈ 0.843 m
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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=sin30sin(15+46)/cos(30-15) = 0.4527 b/d= sin30sin(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极限位臵在OA’处，AB处于A’B’处。由几何关系可知： AB = 140 + OAsin30
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AB= OA+ OAcos30 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：
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t =T×（180 +θ)/360= 0.5s 回程时间：
t = T – t = 0.357s
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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
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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
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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-rrcosθ y= y-rrsinθ 其中：
sinθ=（dx/dδ）√（dx/dδ）+(dy/dδ)
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cosθ=-（dy/dδ）√（dx/dδ）+(dy/dδ)推程段 δ1=[0，80]
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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) sinδ
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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) =（810hδ/π-4860 hδ3/π+7290 hδ3/
π）sin(δ+ π)+ (r0+s) cos(δ3+π)
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dy/dδ=（810hδ3/π-4860 hδ3/π+7290 hδ3/π）
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。
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机械运动方案简图
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电动机 飞轮 带轮传动 齿轮
5 6 7 8 主滑块 凸模 凹模 坯料
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设计心得与体会
首先,对机械原理这门课程有了更深入的了解.平时的只停
留在一个初等的感性认识水平,没有真正的理解透所学的具体原理的应用问题,但在自己做设计过程中老在问为什么,如何解决,通过这样的想法,是自己对自己所学的理论有了深入的理解.在设计过程中,如何才能把所学的理论运用到实际中,这才是我们学以所获,学以致用的真正宗旨,这也是当我们从这个专业毕业后所必需具有的能力,这也更是从学到时间的过程,才能为自己在以后的工作中游刃有余,才能为机械工业的发展尽绵薄之力.
其次对所学的专业课产生了很大的兴趣.在做设计的过程中,发现机械的很多东西渗透在我们生活的方方面面,小到钟表,大到航天器，都用到了机械的相关内容。这也给自己很大的学习范围和任务，更给了自己很大的发展空间和兴趣的培养。
最后对团队的合作有了更深的体会。每个人不可能方方面面都会，这就需要团队组员各自发挥自己的优点，说出各自的想法，取长补短，这样才能从别人身上学到自己所缺的能力和品质，在现代的企业合作中，团队合作精神是很重要的，各个产品的开发都需要很多人倾注心血，这样才能是企业有长远的发展。
虽然这次设计已告一段落，但是我知道学海无涯、学无止境，这是一个结尾，同时也只是一个开始。今后，我会以更饱满的热情投入到今后的学习生活中，做一个不断探索，勇于创新的大学生。
参考文献
[1] 孙桓，陈作模， 葛文杰．机械原理[M]．北京：高等教育出版社，2006
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