沖壓機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)課件

1、沖壓機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)者：指導(dǎo)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(wù)的，通過(guò)它為模具和被加工材料提供運(yùn)動(dòng)、能量、外力、控制等來(lái)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(duì)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(duì)成形生產(chǎn)起著關(guān)鍵的作用，在一定的程度上還標(biāo)志著一個(gè)國(guó)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(jī)床的機(jī)構(gòu)及工作原理沖壓機(jī)床的工藝過(guò)程曲柄壓力機(jī)曲柄壓力機(jī)的主要結(jié)構(gòu)形式本課題的選型方案?jìng)鲃?dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)伺服電機(jī)的選用傳動(dòng)系統(tǒng)三維造型的設(shè)計(jì)一沖壓機(jī)床的結(jié)構(gòu)與工作原理沖壓機(jī)床的結(jié)構(gòu)由機(jī)床本體、傳動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力源、控制系統(tǒng)等組成。其中傳動(dòng)系統(tǒng)又由伺服電機(jī)、減速機(jī)、齒輪傳動(dòng)、曲軸傳動(dòng)、連桿等組成。沖壓機(jī)構(gòu)及其相配合的送料機(jī)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(jìn)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(jī)構(gòu)從側(cè)面將坯料送至待加工位置完成一個(gè)工作循環(huán)。傳統(tǒng)沖壓機(jī)床工作原理圖該類機(jī)床驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)上仍是落后的飛輪、離合器－制動(dòng)器組合模式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、臃腫，多環(huán)節(jié)傳動(dòng)精度差，噪音大；該壓力機(jī)雖然采用了流行的PLC控制，但主要集中在電氣、電機(jī)的起停、油路、氣路上，控制動(dòng)作多為開(kāi)關(guān)量，而對(duì)于滑塊的位置速度無(wú)法做到有效的控制，對(duì)

4、不同工件的沖裁適應(yīng)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(shí)，加工過(guò)程中壓力機(jī)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(wú)從談起。1－電動(dòng)機(jī)，2－小皮帶輪，3－大皮帶輪，4－制動(dòng)器，5－離合器6、8－小齒輪，7－大齒輪，9－偏心齒輪，10－芯軸，11－機(jī)身，12－連桿13－滑塊，14－凸模，15－凹模，16－墊板，17－工作臺(tái)，18－液壓氣墊二沖壓機(jī)床的工藝過(guò)程利用成形板料自動(dòng)輸送機(jī)構(gòu)或機(jī)械手

5、自動(dòng)上料，上料到位后，輸送機(jī)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(yùn)動(dòng)，對(duì)坯料沖壓成形。沖頭（上模）繼續(xù)下行將成品推出型腔，進(jìn)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(jī)構(gòu)從側(cè)面將坯料送至待加工位置，完成一個(gè)工作循環(huán)。三曲柄壓力機(jī)曲柄壓力機(jī)是材料成型（塑性成型）中廣泛應(yīng)用的設(shè)備，通過(guò)曲軸連桿機(jī)構(gòu)獲得材料成形時(shí)所需的力和直線位移，可進(jìn)行沖壓、擠壓、鍛造等工藝，廣泛應(yīng)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(jī)的結(jié)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)設(shè)備的工作執(zhí)行機(jī)構(gòu)由曲柄連桿，滑塊組成，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。傳動(dòng)系統(tǒng)由帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)組成，將電動(dòng)機(jī)能量傳輸至工作機(jī)構(gòu)，在傳輸過(guò)程中，轉(zhuǎn)速逐漸降低，轉(zhuǎn)矩逐漸增加。操作機(jī)構(gòu)主要由離合器，制動(dòng)器以及相應(yīng)電氣系統(tǒng)組成，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)后，控制工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)，使其能間歇或連續(xù)工作。能源部分由電動(dòng)機(jī)和飛輪組成。機(jī)器運(yùn)行的能源由電動(dòng)機(jī)提供，開(kāi)機(jī)后電動(dòng)機(jī)對(duì)飛輪進(jìn)行加速，壓力機(jī)短時(shí)工作能量

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

8、，同時(shí)提供一些輔助功能，如裝模高度調(diào)節(jié)，過(guò)載保護(hù)頂件等。按曲柄形式，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)主要有曲軸式、偏心齒輪式五本課題的選型方案針對(duì)傳統(tǒng)壓力機(jī)存在的不足，參照第三代壓力機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)，提出設(shè)計(jì)目標(biāo)為：摒棄傳統(tǒng)的飛輪、離合器－制動(dòng)器，以大功率交流伺服電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的交流異步電機(jī)，通過(guò)一級(jí)齒輪減速機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)動(dòng)作。曲軸縱放、開(kāi)式傳動(dòng)齒輪、上傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與單邊傳動(dòng)的曲軸式曲柄壓力機(jī)。六傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)曲軸的確定齒輪的計(jì)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(jī)構(gòu)是曲柄壓力機(jī)的工作機(jī)構(gòu)，亦是壓力機(jī)的核心部分，分析它的運(yùn)動(dòng)與受力特點(diǎn)是設(shè)計(jì)曲柄壓力機(jī)的關(guān)鍵。其主要計(jì)算Sα曲線的繪制，滑塊速度的計(jì)算，曲軸公稱轉(zhuǎn)角的計(jì)算，曲軸尺寸的確定及曲軸扭矩與強(qiáng)度的計(jì)算。根據(jù)主要設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算最終確定曲軸尺寸如圖所示（2）齒輪的計(jì)算齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一，形式很多，應(yīng)用廣泛。齒輪材料的種類很多，在選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素很多，類如必需滿足工作條件的要求，應(yīng)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(dòng)需要很大的力與扭矩，因此需要進(jìn)行齒輪強(qiáng)度的計(jì)算與校核。大齒輪的彎曲強(qiáng)度計(jì)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(qiáng)度計(jì)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(qiáng)度計(jì)算與接觸強(qiáng)度的計(jì)算與校核，得出的結(jié)果為符合該設(shè)計(jì)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(duì)于普通的型的開(kāi)式壓力機(jī)，滑塊導(dǎo)向長(zhǎng)度與寬度之比為L(zhǎng)B=1.31.6，滑塊導(dǎo)向長(zhǎng)度與滑塊行程有關(guān)，行程越大，導(dǎo)向長(zhǎng)度越長(zhǎng)，一般取L=（5.57）S，則取900mm因?yàn)長(zhǎng)B=1.31.6取1.4則B=640mm滑塊尺寸圖如圖所示七伺服電機(jī)的選用壓力機(jī)加工具有負(fù)載大、沖擊強(qiáng)的特征，直接驅(qū)動(dòng)用伺服電機(jī)與傳統(tǒng)壓力機(jī)用電機(jī)相比，需要輸出更大的扭矩，具備更強(qiáng)的抗

12、擾動(dòng)能力。因此，有必要對(duì)直接驅(qū)動(dòng)用伺服電機(jī)選型進(jìn)行分析。電機(jī)兩個(gè)主要選型參數(shù)為額定功率和額定輸出扭矩，其中電機(jī)功率計(jì)算除了分析壓力機(jī)一個(gè)工作周期所消耗的能量，還應(yīng)考慮加減速動(dòng)態(tài)過(guò)程。功率計(jì)算本項(xiàng)目中計(jì)算伺服電機(jī)功率時(shí)，應(yīng)考慮兩部分:首先是恒速驅(qū)動(dòng)時(shí)一個(gè)工作周期所消耗的能量其次是加速時(shí)消耗的能量。(1)恒速驅(qū)動(dòng)下電機(jī)功率計(jì)算(2)電機(jī)加速或減速時(shí)電機(jī)功率計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算(1)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩(2)電機(jī)摩擦轉(zhuǎn)矩以滿足工作最大力矩的條件選擇伺服電