沖壓機構(gòu)及傳動系統(tǒng)設(shè)計課件

1、沖壓機構(gòu)及傳動系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計者：指導老師：課題研究的意義在工業(yè)生產(chǎn)中，成形生產(chǎn)－以模具為基本工具使制件獲得所需的尺寸和形狀－已成為工業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。作為成形生產(chǎn)的兩大主體之一，成型設(shè)備是為各類成形工藝服務的，通過它為模具和被加工材料提供運動、能量、外力、控制等來完成成形生產(chǎn)。但是隨著生產(chǎn)的發(fā)展和各種新材料的不斷涌現(xiàn)，新的成形工藝與成形技術(shù)也層出不窮，這就對成形設(shè)備提出了更高的要求，促使成形設(shè)備不斷發(fā)展與完善。成形設(shè)備的發(fā)展水平

2、、擁有量及構(gòu)成比例不僅對成形生產(chǎn)起著關(guān)鍵的作用，在一定的程度上還標志著一個國家的工業(yè)基礎(chǔ)和技術(shù)水平。課題研究的主要內(nèi)容沖壓機床的機構(gòu)及工作原理沖壓機床的工藝過程曲柄壓力機曲柄壓力機的主要結(jié)構(gòu)形式本課題的選型方案傳動系統(tǒng)的設(shè)計伺服電機的選用傳動系統(tǒng)三維造型的設(shè)計一沖壓機床的結(jié)構(gòu)與工作原理沖壓機床的結(jié)構(gòu)由機床本體、傳動系統(tǒng)、動力源、控制系統(tǒng)等組成。其中傳動系統(tǒng)又由伺服電機、減速機、齒輪傳動、曲軸傳動、連桿等組成。沖壓機構(gòu)及其相配合的送料機構(gòu)

3、，上模先以比較大的速度接近坯料然后以近似勻速進行拉延成形工作以后上模繼續(xù)下行將成品快速推出型腔最后快速返回.上模退出下模以后送料機構(gòu)從側(cè)面將坯料送至待加工位置完成一個工作循環(huán)。傳統(tǒng)沖壓機床工作原理圖該類機床驅(qū)動結(jié)構(gòu)上仍是落后的飛輪、離合器－制動器組合模式，結(jié)構(gòu)復雜、臃腫，多環(huán)節(jié)傳動精度差，噪音大；該壓力機雖然采用了流行的PLC控制，但主要集中在電氣、電機的起停、油路、氣路上，控制動作多為開關(guān)量，而對于滑塊的位置速度無法做到有效的控制，對

4、不同工件的沖裁適應性差，尤其是可塑性差、易脆裂等難加工材料制品的沖裁和拉深加工；同時，加工過程中壓力機狀態(tài)采用指示燈顯示，缺乏直觀的狀態(tài)與故障監(jiān)控，生產(chǎn)及工藝管理也無從談起。1－電動機，2－小皮帶輪，3－大皮帶輪，4－制動器，5－離合器6、8－小齒輪，7－大齒輪，9－偏心齒輪，10－芯軸，11－機身，12－連桿13－滑塊，14－凸模，15－凹模，16－墊板，17－工作臺，18－液壓氣墊二沖壓機床的工藝過程利用成形板料自動輸送機構(gòu)或機械手

5、自動上料，上料到位后，輸送機構(gòu)迅速返回原位，停歇等待下一循環(huán)沖頭往下作直線運動，對坯料沖壓成形。沖頭（上模）繼續(xù)下行將成品推出型腔，進行脫模，最后快速直線返回。將成形脫模后的薄壁零件在輸送帶上送出。上模退出下模后，送料機構(gòu)從側(cè)面將坯料送至待加工位置，完成一個工作循環(huán)。三曲柄壓力機曲柄壓力機是材料成型（塑性成型）中廣泛應用的設(shè)備，通過曲軸連桿機構(gòu)獲得材料成形時所需的力和直線位移，可進行沖壓、擠壓、鍛造等工藝，廣泛應用與汽車工業(yè)、航空工業(yè)、

6、電子儀表工業(yè)、五金輕工業(yè)領(lǐng)域。曲柄壓力機的結(jié)構(gòu)工作機構(gòu)設(shè)備的工作執(zhí)行機構(gòu)由曲柄連桿，滑塊組成，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成往復直線運動。傳動系統(tǒng)由帶傳動和齒輪傳動組成，將電動機能量傳輸至工作機構(gòu)，在傳輸過程中，轉(zhuǎn)速逐漸降低，轉(zhuǎn)矩逐漸增加。操作機構(gòu)主要由離合器，制動器以及相應電氣系統(tǒng)組成，在電動機運動后，控制工作機構(gòu)的運行狀態(tài)，使其能間歇或連續(xù)工作。能源部分由電動機和飛輪組成。機器運行的能源由電動機提供，開機后電動機對飛輪進行加速，壓力機短時工作能量

7、則由飛輪提供，飛輪起著儲存和釋放能量的作用。支承部分由機身，工作臺和緊固件等組成。它把壓力機所有零部件連成一個整體。輔助系統(tǒng)包括氣路系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)，過載保護裝置，氣墊快換模，打料裝置，監(jiān)控裝置等。它提供高壓力計的安全性和操作方便性。對新型壓力機，此系統(tǒng)成本所占比例有提升趨勢。四曲柄壓力機傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式曲柄滑塊機構(gòu)是曲柄壓力機的工作機構(gòu)，亦是壓力機的核心部分，它將電動機的旋轉(zhuǎn)動作轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的直線上下運動，提供給磨具工作所需的成形力和位移

8、，同時提供一些輔助功能，如裝模高度調(diào)節(jié)，過載保護頂件等。按曲柄形式，曲柄滑塊機構(gòu)主要有曲軸式、偏心齒輪式五本課題的選型方案針對傳統(tǒng)壓力機存在的不足，參照第三代壓力機的技術(shù)特點，提出設(shè)計目標為：摒棄傳統(tǒng)的飛輪、離合器－制動器，以大功率交流伺服電機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的交流異步電機，通過一級齒輪減速機構(gòu)，驅(qū)動曲柄滑塊機構(gòu)動作。曲軸縱放、開式傳動齒輪、上傳動機構(gòu)與單邊傳動的曲軸式曲柄壓力機。六傳動系統(tǒng)的設(shè)計曲軸的確定齒輪的計算球頭螺桿尺寸的確定滑塊的確定

9、（1）曲軸的確定曲柄滑塊機構(gòu)是曲柄壓力機的工作機構(gòu)，亦是壓力機的核心部分，分析它的運動與受力特點是設(shè)計曲柄壓力機的關(guān)鍵。其主要計算Sα曲線的繪制，滑塊速度的計算，曲軸公稱轉(zhuǎn)角的計算，曲軸尺寸的確定及曲軸扭矩與強度的計算。根據(jù)主要設(shè)計參數(shù)計算最終確定曲軸尺寸如圖所示（2）齒輪的計算齒輪傳動是機械傳動中最重要的傳動之一，形式很多，應用廣泛。齒輪材料的種類很多，在選擇時應考慮的因素很多，類如必需滿足工作條件的要求，應考慮齒輪尺寸的大小，毛坯成

10、形方法及熱處理和制造工藝等。齒輪傳動需要很大的力與扭矩，因此需要進行齒輪強度的計算與校核。大齒輪的彎曲強度計算：式中，取1，取1.3，=18360NM，，將數(shù)據(jù)帶入式中求得小齒輪的彎曲強度計算：式中，取1取1.3，=18360NM，，將數(shù)據(jù)帶入式中得綜合上面有關(guān)大齒輪與小齒輪的彎曲強度計算與接觸強度的計算與校核，得出的結(jié)果為符合該設(shè)計方案的要求。（3）球頭螺桿尺寸的確定球頭式連桿如圖所示由上表可得球頭螺桿各尺寸：取120mm取90mm取

11、80mm取120mm取150mm取200mm最終連桿尺寸的確定如圖所示：（4）滑塊的確定對于普通的型的開式壓力機，滑塊導向長度與寬度之比為LB=1.31.6，滑塊導向長度與滑塊行程有關(guān)，行程越大，導向長度越長，一般取L=（5.57）S，則取900mm因為LB=1.31.6取1.4則B=640mm滑塊尺寸圖如圖所示七伺服電機的選用壓力機加工具有負載大、沖擊強的特征，直接驅(qū)動用伺服電機與傳統(tǒng)壓力機用電機相比，需要輸出更大的扭矩，具備更強的抗

12、擾動能力。因此，有必要對直接驅(qū)動用伺服電機選型進行分析。電機兩個主要選型參數(shù)為額定功率和額定輸出扭矩，其中電機功率計算除了分析壓力機一個工作周期所消耗的能量，還應考慮加減速動態(tài)過程。功率計算本項目中計算伺服電機功率時，應考慮兩部分:首先是恒速驅(qū)動時一個工作周期所消耗的能量其次是加速時消耗的能量。(1)恒速驅(qū)動下電機功率計算(2)電機加速或減速時電機功率計算電機轉(zhuǎn)矩計算(1)電機負載轉(zhuǎn)矩(2)電機摩擦轉(zhuǎn)矩以滿足工作最大力矩的條件選擇伺服電