自動機械設(shè)計課程設(shè)計設(shè)計題目：自動孔成型機課題負(fù)責(zé)人：所在學(xué)院：機電工程學(xué)院班級：學(xué)號：指導(dǎo)教師：彭用新聯(lián)系電話昆明理工大學(xué)機電工程學(xué)院制目錄一、設(shè)計任務(wù)分析 3二、原理方案設(shè)計 5設(shè)計任務(wù)抽象化 5功能結(jié)構(gòu)分解 5三、確定設(shè)計方案 61尋求功能解 62功能載體組合 7四、方案比較 7孔成型方式的選擇： 7原動機的選擇： 8定位夾緊方式 8給料機構(gòu)的設(shè)計： 8下料方式： 9五、工藝方案設(shè)計： 10工藝原理方案設(shè)計 10工藝流程設(shè)計 10六、自動機械循環(huán)圖的設(shè)計 11送料直線運動機構(gòu)運動循環(huán) 12執(zhí)行機構(gòu)運動循環(huán)的時間同步化設(shè)計 13七、自動機械傳動系統(tǒng)的設(shè)計 14沖壓力的計算： 14傳動方案布置 15八、自動機械總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 16九、設(shè)計心得 17課程設(shè)計任務(wù)書機電工程學(xué)院學(xué)生姓名設(shè)計題目：設(shè)計一臺生產(chǎn)率為10片/min的方板自動打孔機，方板尺寸為1材料為Q235設(shè)計資金：30萬完成期限：2013年1月18日設(shè)計主要內(nèi)容：1．功能結(jié)構(gòu)圖1張2．運動循環(huán)圖1張3．工藝原理圖1張4．傳動原理圖1張5．總體布局圖1張設(shè)計指導(dǎo)教師彭用新2012年12月一、設(shè)計任務(wù)分析主要任務(wù)：熟悉設(shè)計任務(wù)書，功能原理方案設(shè)計，確定工藝方案，繪制工藝原理圖。設(shè)計任務(wù)要求設(shè)計內(nèi)容、要求 設(shè)計指標(biāo)能在方板上沖孔材料尺寸：孔直徑：材料：Q235（件）生產(chǎn)率：年產(chǎn)量：（件）具有一定的定位精度要求能自動上、下料設(shè)計資金30萬拆卸維修方便設(shè)計中隱含的要求：運動平穩(wěn)性；足夠的剛、強度和運動精度。可靠性；設(shè)備在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)完成或保持其規(guī)定的工作能力。產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性；使用維修方便，操作簡便安全。結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，成本低；生產(chǎn)率高、效率高，能耗少；節(jié)約材料，貴金和稀有金屬。分析設(shè)計要求加工對象的材料：Q235普通碳素工具鋼根據(jù)GB/T

700-2006碳素拉伸強度結(jié)構(gòu)鋼取為,根據(jù)材料力學(xué)（《材料力學(xué)》候作富武漢理工大學(xué)出版社P39）經(jīng)驗公式折算：塑性材料，系數(shù)選為0.7，計算得到:=315每年產(chǎn)量：（片）根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》確定為大批量生產(chǎn)二、原理方案設(shè)計原理方案設(shè)計按照設(shè)計活動自身的內(nèi)在規(guī)律進行，提倡發(fā)散式的、以功能設(shè)計為主的思維，尋求各種可行方案，全面系統(tǒng)地確定設(shè)計的起始條件和最佳結(jié)果，強調(diào)抽象的設(shè)計構(gòu)思，防止過早地進入實體結(jié)果分析。功能分析設(shè)計方法的基本思想是：先避開具體的結(jié)構(gòu)方案，將設(shè)計任務(wù)及要求抽象為功能，通過功能分解(便于得到功能解)、分功能求解、功能解組合、方案評價等設(shè)計步驟，求得最佳設(shè)計結(jié)果，設(shè)計任務(wù)抽象化本設(shè)計任務(wù)比較簡明易懂，采用黑想法分析可知驅(qū)動能驅(qū)動能方板黑箱廢料孔板經(jīng)過功能分析，可講設(shè)計任務(wù)抽象為，在方板上除圓柱形料的的自動裝置。功能結(jié)構(gòu)分解因為自動成孔機，不是一個最基本的功能元，沒有直接的功能解。所以使用功能分解的方法對設(shè)計進行分析。 三、確定設(shè)計方案1尋求功能解確定各功能元可能用到的原理解，尋找各個功能解的功能載體。上料方式：推板式、摩擦輪式、吸盤式、膠粘式孔成型有以下幾種方法:鉆孔、沖孔、線切割、激光打孔車孔、鏜孔。原動機類型可采用:液壓、電機、柴油機、電磁鐵、氣動等下料：帶傳動、鏈傳動、直線運動、轉(zhuǎn)盤式、翻轉(zhuǎn)式等等。2功能載體組合根據(jù)各個功能解，利用形態(tài)學(xué)矩陣進行組合：功能元123456原動機液壓電機柴油機電磁鐵氣動上料方式推板式摩擦輪式吸盤式膠粘式孔成型鉆孔沖孔線切割激光打孔車孔鏜孔下料帶傳動鏈傳動直線運動轉(zhuǎn)盤式翻轉(zhuǎn)式由形態(tài)學(xué)矩陣可得全部方案數(shù)為:(種)但是由形態(tài)學(xué)矩陣得到的方案中有很多不具有實際意義，而且有些結(jié)構(gòu)元件不恩給你相互匹配和適應(yīng)所以得到的方案還需進一步比較、評價得到最終方案。四、方案比較孔成型方式的選擇：由于激光打孔、線切割的方式設(shè)備昂貴，與本自動沖孔機的開發(fā)資金相沖突，所以首先剔除這兩種方案。下面對鉆孔和沖孔進行比較：沖壓鉆孔加工效率高低表面質(zhì)量較低較高材料利用率高,廢料可用于其他加工低，廢料為切屑沖擊高低機械性能沖壓后通過機械變形提高鉆孔后因為冷作硬化提高材料需要具有一定的塑性無要求沖壓件的精度取決于模具精度，如果零件精度要求過高，用沖壓工藝不能達(dá)到。但是本次設(shè)計的機械對孔加工質(zhì)量為普通要求，用沖壓工藝能達(dá)到；方板材料為Q235，為沖壓常用材料，考慮到效率的要求，最終選用沖壓工藝作為孔成型方法。原動機的選擇：收本次工程設(shè)計造價限制，采用電動機作為原動機。方板厚度較小，沖孔的沖裁力不大，所要求的生產(chǎn)效率較低，電動機足以滿足要求。相應(yīng)的控制方案選為機械凸輪控制。定位夾緊方式工件為方板，工件兩側(cè)采用導(dǎo)軌夾緊，前后靠直線運動送料機構(gòu)前后頂緊給料機構(gòu)的設(shè)計：分析如下兩種方案：二次定向→剔除效率低二次定向→校正薄板對齊的校正困難料倉料道容易堵塞采用新的設(shè)計構(gòu)想：采用采用料斗供料后二次定向采用兩個板同步壓方板毛坯，完成定向速度低兩定位板要求光滑。采用帶傳送考慮到，板片料周邊規(guī)矩，堆疊起來成摞，按照方位要求裝入料斗或斜槽中，所以采用單件物品料倉式供料工料機構(gòu)的供料原理進行供料。但由于這類物品較薄，所以關(guān)鍵是取出和分離問題。常用板片料供料機構(gòu)有推板式、摩擦輪式，吸盤式，和膠粘式。類型適用范圍推板式適用于物品有一定和厚度和硬度時摩擦輪式適合薄而軟物體的給料吸盤式可用于各種板片類物品的給料，但要求物品表面平整膠粘式廣泛應(yīng)用于紙類物品的給料由于設(shè)計材料是碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有一定的厚度和硬度所以初步選用推板式和吸盤式進行作為給料機構(gòu)的方案。推板式供料方案如下圖所示（摘自《自動機械設(shè)計》尚久浩主編中國輕工業(yè)出版社）1料槽2推板3推桿有圖可以看出采用推板式供料方法，推板和零件具有隔料功能，無需再設(shè)計隔料裝置即可，因此采用推板式送料方式進行送料（摘自《供料過程自動化圖集》藤森洋三機械工業(yè)出版社）下料方式：配合給料方式和夾緊方式選擇下料方式，為靠其他方板推動直線運動，靠重力自動落料的方式。五、工藝方案設(shè)計：工藝原理方案設(shè)計因為在上一步原理方案設(shè)計中已經(jīng)完成對工藝方法的選擇這里就不再重復(fù)。工藝流程設(shè)計工藝過程也稱工藝結(jié)構(gòu)性方案，特點是采用相同的物理技術(shù)效應(yīng)，但實施的方式方法不同。對于自動機設(shè)計來講，工藝過程方案設(shè)計主要是解決各個分功能之解的排列和組合的方式方法，或者說，就是安排各個動作的作用幅度和順序等。工藝過程方案設(shè)計的基本依據(jù)是原理方案設(shè)計和工藝性方案設(shè)計中的功能結(jié)構(gòu)關(guān)系。工藝過程常見的工藝路線有直線型、臺階形、回轉(zhuǎn)型和組合型。直線型工藝路線分為垂直和水平型工藝路線，也有傾斜型工藝路線。臺階形工藝路線適合對物品的折疊式包裝。圓盤式工藝路線多為多工位的自動機采用。組合型工藝路線是以上1種或幾種的組合。因為本沖孔機為單工位工作，工藝過程簡單，所以采用直線型工藝路線。根據(jù)沖孔過程的工藝要求，繪制工藝流程圖如下:六、自動機械循環(huán)圖的設(shè)計表示自動機械各執(zhí)行機構(gòu)的運動循環(huán)在自動機械工作循環(huán)內(nèi)相互關(guān)系的示意圖。由循環(huán)圖可看出各執(zhí)行機構(gòu)以怎樣的順序?qū)Ξa(chǎn)品進行加工。進行自動機械循環(huán)圖設(shè)計的優(yōu)點是：①可使各執(zhí)行機構(gòu)按照工藝要求的正確順序和準(zhǔn)確時間進行各種工藝操作和輔助操作；②避免各機構(gòu)之間可能出現(xiàn)的空間干涉；③減少甚至消除機構(gòu)的無用停歇時間；④提高生產(chǎn)率，降低能耗。采用下列步驟進行直角坐標(biāo)式循環(huán)圖設(shè)計：①確定執(zhí)行機構(gòu)的運動循環(huán)；②確定運動循環(huán)的組成區(qū)段；③確定運動循環(huán)內(nèi)各區(qū)段的時間或分配軸轉(zhuǎn)角④繪制執(zhí)機構(gòu)的運動循環(huán)圖沖頭曲柄機構(gòu)運動循環(huán)沖頭曲柄機構(gòu)運動循環(huán)如下：確定執(zhí)行機構(gòu)的運動循環(huán)。若凸輪軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)沖一個孔，則凸輪軸的轉(zhuǎn)速n為：凸輪軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的時間，即是沖壓機構(gòu)的工作循環(huán)時間Tp：確定運動循環(huán)的組成區(qū)段；根據(jù)沖壓工藝，沖頭的循環(huán)由以下四段組成：為沖頭快速接近工件的時間，為沖頭返回的時間，沖頭接觸零件后的沖壓時間。確定運動循環(huán)內(nèi)各區(qū)段的時間或分配軸轉(zhuǎn)角。根據(jù)沖壓工藝初步選定，，。則相應(yīng)的凸輪軸的轉(zhuǎn)角為：，④繪制該機構(gòu)的運動循環(huán)圖：送料直線運動機構(gòu)運動循環(huán)送料直線運動機構(gòu)運動循環(huán)如下：確定執(zhí)行機構(gòu)的運動循環(huán)。該機構(gòu)和曲柄機構(gòu)的運動循環(huán)時間一致，確定運動循環(huán)的組成區(qū)段；根據(jù)沖壓工藝，沖頭的循環(huán)由以下四段組成：為沖頭快速接近工件的時間，為沖頭返回的時間是送料機構(gòu)頂住方板的時間確定運動循環(huán)內(nèi)各區(qū)段的時間或分配軸轉(zhuǎn)角。根據(jù)沖壓工藝初步選定，，。則相應(yīng)的凸輪軸的轉(zhuǎn)角為：，。④繪制該機構(gòu)的運動循環(huán)圖：執(zhí)行機構(gòu)運動循環(huán)的時間同步化設(shè)計由于推送機構(gòu)和沖孔機構(gòu)在空間上沒有發(fā)生干涉，可同時進行。聯(lián)系點由A1和A2兩點決定，推送和沖孔同時到達(dá)加工。使得兩點重合，得到的同步圖如下圖所示：（A1和A2為一對“同步點”）。確定（1s）考慮到如下實際情況：Ⅰ、機構(gòu)運動規(guī)律有誤差；Ⅱ、機構(gòu)運動副有間隙；Ⅲ、機構(gòu)元件有變形；Ⅳ、機構(gòu)的調(diào)整安裝有誤差；Ⅴ、其它因素的運動誤差。知道推送機構(gòu)和沖孔機構(gòu)不可能同時到達(dá)，所以將增加0.2s，同步圖如下圖所示：七、自動機械傳動系統(tǒng)的設(shè)計傳動系統(tǒng)是把原動機產(chǎn)生的機械能傳遞到執(zhí)行機構(gòu)上去的中間裝置。一方面，傳動系統(tǒng)要把原動機輸出的的功率和扭矩傳遞到執(zhí)行機構(gòu)，使之能克服生產(chǎn)阻力而做功；另一方面，傳動系統(tǒng)要實現(xiàn)減速、變速和運動形式的改變，使執(zhí)行機構(gòu)能完成預(yù)定的運動。因此，傳遞動力和實現(xiàn)預(yù)期運動是傳動系統(tǒng)的兩個基本任務(wù)，也是機械傳動系統(tǒng)設(shè)計要解決的主要問題。沖壓力的計算：根據(jù)《沖壓工藝與模具設(shè)計》北京大學(xué)出版社計算沖壓力沖壓力包括沖裁力、卸料力、退料力如下圖所示。沖裁力的計算：式中:F——沖裁力（N）；L——沖裁件周邊長度（mm）計算可得：mmt——材料厚度；——材料抗剪強度；計算傳動方案布置布置原則：使原動件盡量接近執(zhí)行機構(gòu)，對外漏的機構(gòu)，最好將其隱蔽布置，以提高操作的安全性，布置傳動系統(tǒng)盡量，簡化傳動鏈。考慮到采用一個電機傳動傳動軸太長，加工誤差大，剛度有限，影響到機械的精度，所以分為兩個電機進行傳動。送料部分的傳動方案：沖孔部分的傳動方案：電機同步采用兩個電機中間采用“同步控制器”使得兩個三相異步電動機同步工作。八、自動機械總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計