卧式冷镦螺钉头的传动机构课程设计.docx
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卧式冷镦螺钉头的传动机构课程设计.docx
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卧式冷镦螺钉头的传动机构课程设计
设计题目:
卧式冷镦螺钉头的传动机构
1设计要求
设计的传动机构要完成整个冷镦螺钉头的工艺,包括送料、顶镦、终镦等工序。
1.1要求完成的动作
(1)自动送料棒料经校直后,自动间歇送料。
(2)截料并运料送料停止后,切刀动作,将料切下,随之将料送至顶镦工位处。
(3)顶镦和终镦冲架上带顶镦和终镦冲头,冲架向前运动时,两冲头分别完成顶镦和终镦。
(4)顶料将终镦后的成品顶出。
(5)冲模转动顶料后,使冲模转过180°后停歇,把顶镦过的工件带到终镦工位处。
再重复上述动作,完成下一个循环。
1.2已知数据
制件杆部最大直径4mm,最大长度32mm,最小长度6mm;毛抷料最大长度48mm,最小长度12mm;生产率150个/min,行程56mm,电动机功率3kw,转速1430r/min。
1.3设计任务
(1)进行机构选型,选择合适机构,实现各个动作。
(2)作出运动循环图(如图1)。
(3)拟定传动方案,并画在图纸上。
(4)确定执行机构参数。
图1
2功能分解
为完成做要求完成的运动,需要实现下列运动功能要求:
2.1在自动送料的过程中,切刃应间歇
2.2送料应为间歇运动
2.3在送料过程中冲头应上抬,冲模应间歇
2.4冲压过程中冲模应间歇
2.5冲模旋转过程中,冲头应处于上抬
3驱动方式
采用电动机驱动,型号:
Y100L2-4,功率3kw,转速1430/min,效率82.5%,功率因数0.81
4机构选用
4.1自动送料机构
方案1:
槽轮
槽轮机构的结构简单,外形尺寸小,机械效率高,并能较平稳地、间歇地进行转位。
槽轮机构并未直接接到摩擦轮,而是接到齿轮,可以通过齿轮的一套替换可以实现不同的传动比,从而使摩擦轮的转速可调,使送丝长度可以变化。
方案2:
棘轮机构(自动送料机构)
棘轮机构的结构简单、制造方便、运动可靠;而且棘轮轴每次转过角度的大小可以在较大的范围内调节。
但是工作时有较大的冲击和噪声,而且运动精度较差。
所以对于送料机构我们选用槽轮机构。
4.2截料并运料机构
方案一:
不完全齿轮与齿条机构
结构简单,制造容易,工作可靠,动停时间比可在较大范围内变化,但在从动轮的运动始末有刚性冲击。
方案二:
此机构虽然不能和方案一中的一样可以在较大范围能变动,但也可以满足运动要求,而且也解决了方案一中有较大冲击的确定,可以运动过程中平稳的运动。
4.3冲头冲压机构
方案一:
方案二:
此方案采用曲柄摇杆机构。
此机构不但能够满足运动要求,而且能够提供较大的冲击力。
4.4冲模转动机构
方案一:
不完全齿轮机构
方案二:
此方案是利用冲模旋转,冲头旋转并上下运动来实现冷镦。
其优点是,可以省去顶料机构,当冲模旋转到一定角度,螺钉头将自动落下。
截料机构可以变为上下运动,可以防止由于截料而造成的冲料变形。
其右侧进料,上方冲压,左侧出料。
但我们在设计过程中发现要实现此方案,则冲头的机构将十分复杂。
故整体机构采用方案一中的机构。
4.5顶料机构
此机构采用滑块机构来实现其动作。
4.6机构组合
下图即为我们最后所采用机构的运动简图。
图中:
1电动机,2三角带,3带轮(兼飞轮),4、27凸轮,5曲轴,6、26连杆,7滑板,8切刀,9冲模座,10原料,11夹轮,12、18齿轮,13槽轮14、15、16锥形轮,17不完全齿轮,19推杆,20导杆,21顶杆,23终冲头,24预冲头,25冲头,28冲模
5传动方案及其评估
电动机通过带轮带动三角带连接主传动轴,带动机械运动。
送料机构:
通过锥齿轮改变传动方向,带动槽轮使其进行间歇运动而后带动夹轮运动进行间歇送料。
在槽轮的设计中我们采用了槽轮带动齿轮从而和夹轮非直接的传动。
此设计的优点在于可以通过调节齿轮的传动比进而有效的改变每次送料的长度。
截料并运料机构:
通过主轴带动凸轮转动进而实现刀具的切削运动。
由于刀具头的特殊结构设计而实现了送料的同时一并能夹紧毛坯,使其准确的进入冲模。
冲头冲压机构:
通过主轴带动凸轮,从而使冲头实现上下运动。
两个凸轮的设计可以有效的保证冲头运动的平稳性。
冲模机构的间歇转动是通过不完全齿轮机构来实现的。
顶料机构:
是通过曲柄连杆机构来实现的。
在摆杆上安装一滑块即可实现顶杆的上下运动,从而达到顶料的目的。
在各机构的功能协调上是当夹轮送料到固定位置时,夹轮间歇停止运动。
刀具开始进行剪切运动,并送料至冲模,接着刀具回程。
此时冲头开始和冲模接触,并开始冲压。
当顶镦结束,冲头开始上抬,当冲头离开冲模后,冲模由不完全齿轮带动开始转动,转过180度后,冲模间歇停止。
此时冲头开始第二次冲压,冲压结束后冲头上抬。
顶料机构开始动作,由曲柄连杆机构带动顶头工件顶出。
完成一个循环的运动。
在冲头第二次下降时,送料机构和截料机构也先后动作,进行第二次送料和截料。
6机构参数
1.带轮的传动比k
要求每份钟生产150个零件,主轴每旋转一周生产一个零件。
电动机的规格1430r/min。
即150=1430/k,得:
k≈9.5,带轮的传动比为9.5:
1
2.切刀的运动
当主轴转过60度的过程中,切刀不动,而此时夹轮机构送料长度可控制在12mm~48mm之间。
切刀具有送料、切料功能,同时在预镦位置,起始位置处均有暂停现象。
现对切刀处于起始位置(设为1位置),剪切中点位置(设为2位置),运料位置(设为3位置)分别计算v,a轮廓线与垂直方向角度为α。
当切刀处于位置1时,V=0,a=0,s=0。
(V表示切刀的速度)
当切刀处于位置2时,V=vtanα,A=atanα。
(A表示切刀的加速度)
当切刀处于位置3时,V=0,A=0,S为最大值。
(S表示切刀的位移)
由上述车刀的三个位置的关系式可得知:
切刀的速度,加速度也为变量,随旋转角度、连杆长度、连杆角度以及轮廓槽倾斜角度有关系。
3.冲头的运动
当主轴转过120度时冲头首次开始冲压,其运动范围为56mm。
4.冲模的运动
当主轴转过200度后,冲模即可旋转,一次由不完全齿轮带动转动180度。
5.送料
当锥齿轮转过一周带动槽轮转过角度为θ,而此时齿轮也分别转过角度为θ,设每次送料最大长度为L
即,L=Rθ。
6.零件的最大长度L
曲轴旋转半径R,协调主轴冲模。
当主轴旋转30度时,开始顶料,旋转90度时完成顶料。
此时冲头口上升距离H=h-√(h-R)2-R2冲模的厚度为L2,需要保证L<H=h-√(h-R)2-R2。
导杆距冲模的高度h1√L21-R21=h1+l2+h。
曲轴的旋转半径R,推杆的长度L1导杆的传动比R1=32/25。
当曲轴旋转60度时,导杆下降约为√3/2R1.。
而此时,顶杆上升距离约为L=16√3/25<H=h-√(h-R)2-R2。
7、各齿轮参数
利用公式:
分度圆直径d=mz
齿名
模数
齿数
分度圆直径d
锥齿轮(6个)
10
25
250
夹轮(2个)
——
——
100
槽轮
——
——
-----
不完全圆柱齿轮
10
30
600
完全圆柱齿轮
10
60
600
大齿轮
10
80
800
小齿轮
10
20
200
7机构三维立体图
7.1整体机构
7.2刀具采用特殊的结构
7.3切刀回程时借助于弹簧的拉力
7.4冲头机构的上下运动采用双凸轮
7.5顶杆采用曲柄连杆机构
7.6送料机构采用槽轮与齿轮结合
8小结
这次设计经历了一个多星期,在这段时间里我各个方面都得到了训练,对机械原理了解的更深入了,使我的阅历增加了很多。
摆脱了我们以往只能在书本上学习的范畴而是自己亲手设计实验出来。
这次设计使我们明白想要做好课程设计必须要有深厚的基础。
设计刚开始时因为基础不牢固我们走了很多弯路。
这次设计让我明白干任何事情都要有耐心,要仔细。
经过这几天设计的学习,让我们初步了解了机械设计的全过程,可以初步的进行机构选型组合和确定运动方案;使我们将机械原理课程各章的理论和方法融会贯通起来,进一步巩固和加深了所学的理论知识;并对动力分析与设计有了一个较为完整的概念;特别是提高了运用计算机绘图的能力。
参考文献
[1]苏和平.机械原理课程设计指导书.内蒙古民族大学机械工程学院
[2]葛文杰,孙恒,陈作模.机械原理[M]第七版.西安:
高等教育出版社,2006.
致谢
在本课程设计完成之际,我要对我的老师表示衷心的感谢!
本文是在苏和平老师的悉心指导下完成的。
苏老师渊博的学识、严谨务实的治学态度和宽厚的为人使学生受益匪浅。
老师平易近人,虚怀若谷,教导之时,睿智风趣,旁征博引,令学生深受教诲。
谨此深深感谢苏老师在学习和生活上给予的关心、指导与教诲。
在我进行课程设计期间还得到了赵利忠同学的热心帮助,对此表
示感谢!
感谢所有同学对我的帮助,感谢大家使我度过快乐而充实的两个星期。
我一定会记住老师与同学对于我的指导与鞭策,在今后的学习生活中,
我会更加努力。
最后,感谢评委老师在百忙中对我的课程设计说明书进行评审和参加答辩!
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- 关 键 词:
- 卧式 螺钉 传动 机构 课程设计