JB23—35A型35吨开式双柱可倾压力机毕业设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 目录 毕业设计任务书 开题报告 指导教师审查意见 X 评阅教师评语 辩会议记录 文摘要 文摘要 业设计正文 1 前言 . 1 2 选題背景 . 2 题来源 . 2 究目的与意义 . 2 内外现状及发展趋势 . 2 内外研究现状 . 2 展趋势 . 4 在主要问题及今后看法 . 5 3 方案论证 . 7 计原理 . 7 动系统的布置方式 . 7 动级数和各速比的分配 . 7 定离合器和制动器的安装位置 . 8 体设计方案的确定 . 8 4 设计过程论述 . 10 力机中主体机构尺寸参数的确定及运动分析 . 10 心曲柄滑块机构的尺寸参数确定及运动分析 . 10 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 置曲柄滑块机构的尺寸参数确定及运动分析 . 14 力机主体机构的选择 . 18 动机的选择 . 20 力机功能组成及总功 . 20 动机型号的选择 . 22 力机传动装置的总体设计 . 22 定传动装置的总传动比和分配传动比 . 22 动装置的运动和动力参数的计算 . 23 力机主要零部件的设计计算 . 24 轮转动惯量的计算 . 24 带轮的设计 . 24 轮的设计计算 . 27 轴尺寸参数的确定及强度校核 . 32 轴轴承的设计计算 . 34 动轴的设计计算 . 35 5 曲轴有限元分析 . 44 型的简化 . 44 型的生成 . 45 元的选择 . 45 格的划分 . 45 束条件 . 47 的施加 . 47 算 结果分析 . 48 6 润滑方式的选择 . 结束语 . 参考文献 . 55 9 附录 . 55 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 35A 型 35 吨开式双柱可倾压力机设计 摘要 曲柄 压力机是以曲柄传动的锻压机械，适用于板料的冲孔、落料弯曲、线拉伸及成型等工作。床身可作适当倾斜，以便于把冲压的成品或铁屑等物，依靠自重滑落，若装上自动送料机 构，则可以推行半自动冲压工作，一般用于农业机械、电气工业、汽车、拖拉机工业等用途较为广泛。 这篇论文介绍了设计压力机的设计过程，从确定传动方案开始，到压力机主体机构的尺寸参数确定和运动分析，在到电动机选择，最后压力机传动系统主要零部件的设计计算。 此次通过对对心、正偏置、负偏置曲柄滑块机构的运动分析及相互之间的比较，选则合适的机构来达到设计目的。电动机的选择采用了比较好的计算方法，通过对计算压力机在一个工作周期所消耗的能量 A 以及各部分能量消耗的组成来选择电动机。由于冲压工件时冲击较大，传动系统中采用了变位齿 轮，提高了齿轮的承载能力和耐磨性能。通过这些前期的设计过程，还有借助 辅助分析软件，就能设计出比较合理的压力机。 关键词 曲柄压力机；冲压；结点偏置；曲柄滑块机构；变位系数；强度校核 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 a so if s a on s s a by in a of A of as as of a 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 1 页 共 51 页 1 前言 曲柄压力机是采用曲柄滑块机构作为工作机构的一类 锻压机器。 开式曲柄压力机是曲柄压力机的一个类别，其特点是具有开式机身（即 C 形机身）。 开式曲柄压力机因具有开式机身，与闭式压力机相比具有其突出的优点，工作台在三个方向是敞开的，装、卸模具和操作都比较方 便，同时为机械化和自动化提供了良好的条件。但是，开式压力机具有其缺点，由于机身呈 C 形，工作时变形较大，刚性较差，这不但会降低制品精度，而且由于机身有角变形会使上模轴心线与工作台面不垂直，以至破坏了上、下模具间隙的均匀性，降低模具的使用寿命。由于开式曲柄压力机使用上最方便，因而被广泛采用。它是板料冲压生产中的主要设备，可由于冲孔、落料、切边、弯曲、浅拉伸和成形等工序，并广泛应用于国防、航空、汽车、拖拉机、电机、电器、轴承、仪表、农机、农具、自行车、缝纫机、医疗器械、日用五金等部门中，开式曲柄压力机的年产量约占整个锻压机械年产量的 而在通用曲柄压力机的生产中，约占 95% 。 众所周知，制造业是一个 国家经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国家的经济实力、科技水平和国防实力。压力机是机械制造业的基础设备。随 着社会需求和科学技术的发展，对机床设计要求越来越高。尤其是模具制造的飞速出现，使机床向高速、精确，智能化的方向发展。因此，对压力机的精度和生产率等各方面的要求也就越来越高。 有必要对压力机进行进行优化设计，例如对压力机主体机构尺寸参数、运动分析 、传动系统等进行优化，设计出低成本、高精度、高效率、节能的曲柄压力机，这些都是我们值得探讨的。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 2 页 共 51 页 2 选題背景 题来源 生产实际 究目的与意义 曲柄压力机是以曲柄传动的锻压机械，适用于板料的冲孔、落料弯曲、线拉伸及成型等工作，床身可作适当倾斜，以便于把冲压的成品或铁屑等物，依靠自重滑落、若装上自动送料机构、则可以推行半自动冲压工作，一般用于农业机械、电气工业、汽车、拖拉机工业等用途较为广泛。 为了满足小批量和单件生产经济上的合理性 ，要求生产具有更大的柔性、工艺设备具有万能性。近 10 15 年内，曲柄压力机仍是大批量或大量生产的企业体积模锻和板冲车间的主要设备，但在总台数中的相对数量未必会增加。设备的改进，设备的性能（包括生产率）的改善，以及设备价格的提高，但是仍然要用不同的方法加以改进。 所以提高生产率，改进冲压件质量（首先是他的形状和尺寸精度），实现自动化，以及根本改善操纵条件和工作地点的舒适性等都是需要研究和优化的。 内外现状及发展趋势 内外研究现状 国内目前现状，机械压力机的正规专业和兼业生产厂 共 23 个， 1978 年机械压力机品种（只包括一机械系统的正式产品）共 30 个系列达 160 余种，产量占整个锻压机械年产量的 49%，其中开式压力机占 70%，大、重型机械压力机占 3%。在这期间，上海锻压机床厂、上海第二锻压机床厂、济南第二机床厂及徐州锻压机床厂等机械压力机制造厂进行了技术改造和扩建，生产能大大提高。设计科研队伍日益扩大，开展了机械压力机的三化及科研工作，老产品亦不断进行更新换代。例如，济南第二机床厂对 13 中产品至今共进行了 23 次更新，有的产品以前后更新多次，如 160 吨闭式双点压力机共更新了三次，产品性能及质量精益求买 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 3 页 共 51 页 精。现在已具备各有设计和制造大型复杂机械压力机的能力， 某些产品以接近或赶上世界先进水平。 在汽车、航空航天、电子和家用电器领域，需要大量的金属板壳零件，特别是汽车行业要求生产规模化、车型个性化和覆盖件大型一体化。进入 21 世纪，我国汽 车制造 业飞速发展，面对这一形势，我国的板材加工工艺及相应的冲压设备都有了长足的进步。 汽车覆盖件是标志汽车质量的最重要钣金零件，是大型冲压件的典型件，其生产目前主要有两种方法：一是由多台大重型机械压力机配以自动化机械手，组成自动化柔性冲压生产线；二是应用大型多工位压力机生产 。 单机连线自动化冲压生产线 为满足自动化冲压生产线的需要， 国内知名压力机生产企业在 20 世纪末期，就大力进行了高性能单机连线压力机的研制生产。其中以济南二机床集团公司、上海锻压机床厂、齐齐哈尔第二机床厂等为代表，先后研制了 1250/2000 型闭式四点双动拉深压力机、 630 型闭式四点压力机、 00 - 2点单动压力机、 H - 800/ 600 - 2点双动压力机、 30000式双点汽车大梁压力机、成系列多连杆传动单动压力机及其他规格的大型双 动拉深压力机。由它们组成的自动化冲压生产线具有大吨位、大行 程、大台面，以及大吨位气垫、机械手自动上下料系统、全自动换模系统和功能完善的触摸屏监控系统，生产速度快、精度高。这些单机连线已先后装备了第一汽车制造厂、重庆长安汽车厂等汽车制造业的多条大型自动化冲压生产线，并正在向更多 的汽车厂和国外公司扩展。 2006 年 8 月，济南二机床公司向泰国萨密特公司提供了一条 32000型冲压生产线，充分满足了汽车快速、高精度及高效的生产要求 。 这类生产线的典型配置和用途：开式单点压力机加装辊轮送料机( 或气动送料机 ) 成线，可作单 ( 多 ) 工序连续冲压，操作性良好；开式双点压力机加 装多工位送料装置、开卷装置和校平装置，组成多工位连续冲压生产线。由于占地少、工序间搬运小，所以正日益被冲压生产看好；高速压力机加装凸轮分割型送料机、开卷校平装置成线，冲制专用零件，如电动机硅钢片等。 大型多工位压力机 在覆盖件冲压领域，大型多工位压力机是最先进、最高效的冲压设备，是高自动化、高柔性化的典型代表。通常由拆垛机、大型压力机、买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 4 页 共 51 页 三坐 标工件传送系统和码垛工位等组成。生产节拍可达 16 25 次 /手工送料流水线的 4 5 倍，是单机连线自动化生产线的 2 3 倍。是当今世界汽车制造业应首选的最先进的冲 压设备，目前世界上已能生产 95000大型多工位压力机。这类机床过去惟工业发达国家独有， 20 世纪末到 21 世纪初我国也已开发研制，并取得成功。济南二机床集团公司于 1999 年与德国万加顿公司合作制造了两台 20000型机械多工位压力机， 2005 年初又与世界最大的汽车零部件供应商 美国德纳 (司签订了供货合同，为其提供一台 50000型多工位压力机。该机采用电控同步、电子伺服三坐标送料、多连杆、全自动换模、模具保护及现场总线控制等多项国际先进技术，具有远程诊断、远程控制和网络通信等多种自 动化功能，适用于汽车制造中薄板件的拉深、弯曲、冲裁和成形等冷冲压工艺。是我国迄今为止出口的吨位最大、技术含量最高、自动化程度最高的冲压成套设备。济南二机床公司因强大的研发制造能力和良好的市场业绩，被国外用户誉为 “ 世界五大数控装备制造商之一 ” 。迄今为止，这类多工位压力机在国内汽车业尚未广泛使用，但市场前景十分看好。 国外目前现状，曲柄压力机，近 30 年来主要以批量生产在板冲和模锻中被广泛使用，专门化程度越来越高，朝着高速度、高精度、自动化方向发展，普遍采用 制。但今年，多品种少量生产势头在国外越益强劲，要 满足其经济上的合理性，就要求生产具有更高的柔性，工艺设备具有更大的通用性。在这种背景下，国外压力机设计、制造者们、在传统的机械压力机上经反复各种尝试，最近终于设计制造出一些具有新创见的压力机面市。这些压力机，在结构上各有其独到之处，可适应多变的工艺过程，通用性大，具有更高的柔性。其中机械驱动源的液压化、兼容机械压力机和液压机双方优点，体现了未来压力机的突出特征，例如球头连杆压力机，机械 液压压力机，液压 机械压力机等。 展趋势 在锻压装备中曲柄压力机最多，占全部的 50%以上，是板料冲压生产的主打设备。它们主要用于冲裁、落料、切边、弯曲、拉延和成形等加工工序，在汽车农机、电子。电器仪表、国防工业及日用平等航和有广泛的市场。据有关质料介绍，用机械压力机生产的零件，在汽车行业中，对卡车占总零件数的 45 55%，买 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 5 页 共 51 页 对轿车、大卡车为 60 75%，在电机电器行业中占 60 80%，在无线电行业中占85%，在日用制品行业中占 98%。随着新工艺新设备的不断出现，一些复杂的特殊零件可以直接成形。用机械压力机加工的板料冲压代替的铸件和锻件，根据零件结构和形状的不同，其生产成本可降低 50 70%，零件重量减轻 30 50%， 材料消耗量减少 30 60%。 20 世纪前期，由于汽车工业的兴起，曲柄压力机以及其他锻压设备得到了迅速发展，在逐渐融入新技术、新材料后，更推动了曲柄压力机的发展。传动系统是曲柄压力机的重要组成部分，其作用是将电机的运动和能量按照一定要求传给曲柄滑块机构。 进入 21 世纪以来，中国锻压机床行业经过技术引进、合作生产及合资等多种方式的运作，快速地提升了我国冲压设备整体水平。近年设计制造的许多产品，其技术性能指标已经接近或达到世界先进水平，在宜人性方面也取得了长足进步。但由于大家都在进步，所以国内产品与国外名牌产品的 差距并无明显缩短。因此，我国冲压设备行业和企业需以战略的思路和有效的措施应对当前的机遇和挑战。 在主要问题及今后看法 三十年来，机械压力机行业发展是很快的，但由于原有基础差，再加上工作中存在的缺点，机械压力机在产品品种、产量及技术水平还不能满足国民经济的需要。存在的主要问题有： 键产品产需矛盾大； 套件质量差； 动水平低、成套性差； 根据上述存在的问题及国外机械压力机目前发展动向，对今后工作提出如下看法： 品种，尤其是大、重型机械压力机； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 6 页 共 51 页 高产品的成套性，解决原材料的生产和供应。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 7 页 共 51 页 3 方案论证 计原理 动系统的布置方式 传动系统的布置方式包括两个方面 1， 2： 1上传动 /下传动 传动系统布置在工作台之上称为上传动，反之为下传动。 下传动的优点： （ 1）压力机重心低，运转平稳，能减少震动和噪声，劳动条件较好； （ 2）压力机地面高度较少，适宜于高度较矮的厂房； （ 3）从结构上看，有增加滑块高度和导轨长度 的空间，因而易于提高滑块的运动 精度，延长模具的寿命，改善工件质量； （ 4）润滑系统布置于工作台下，润滑油不会沾到工件上。 其缺点是： （ 1）压力机平面尺寸较大，而总高度和上传动相差不多，故压力机总重量比上传动的约大 10 20%； （ 2）检修传动部件时不便于使用车间内的吊车； （ 3）放置传动部件的地坑深，地基庞大；总体造价较高。 目前市场上已上传动压力机居多，但下传动压力机在个别领域仍占有优势，如食品、橡胶等行业。 2曲轴横放 /纵放 压力机传动系统的曲轴平行于压力机正面的为曲轴横放，垂直于正面的 为曲轴纵放，一般在中大型压力机上采取曲轴纵放（偏心齿轮结构），甚至在个别小型压力机上也采取这种型式。曲轴横放主要适用于大台面压力机（通常为双点压力机）。 采取曲轴纵放和横放没有严格的要求，要综合考虑零件的冲压工艺，成本等因素来选择。 动级数和各速比的分配 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 8 页 共 51 页 压力机的传动级数与电动机的的转速和滑块每分钟的行程次数有关。行程次数越低，总速比大，传动级数就应多些否则每级的速比过大，结构不紧凑；行程次数高，总速比小，传动级数可少些，现有压力机传动系统的级数一般不超过四级。行程次数在 70 次 /上的用单 级传动， 70 30 次 /用两级传动，30 10次 /用三级传动， 10 次 /下的用四级传动 1。 各传动级数的速比分配要恰当。通常三角皮带传动的速比不超过 6 8，齿轮传动部超过 7 9。速比分配时，要保证飞轮有适当的转速，也要注意布置得尽可能紧凑、美观和长、宽、高尺寸比例适当。 定离合器和制动器的安装位置 单级传动压力机的离合器和制动器只能置于曲轴上 2。 采用刚性离合器的压力机，离合器应置于曲轴上，这是因为刚性离合器不宜在高速下工作，而曲轴的转速较低，故离合器置于曲轴上比较合 适。在此情况下，制动器必然也置于曲轴上。 采用摩擦离合器时，对于具有两级和两级以上传动的压力机，离合器可置于转速较低的曲轴上，也可置于中间传动轴上。当摩擦离合器安装在低速轴上时，加速压力机从动部分所需要的功和离合器结合时所消耗的摩擦功都比较小，因而能量消耗较少，离合器工作条件也比较好。但是低速轴上的离合器需要传递较大的扭矩，因而结构尺寸较大。 因此，摩擦离合器的合理位置应视机器的具体情况而定。一般来说，行程次数较高的压力机（如模锻压力机）离合器最好安装在曲轴上，因为这样可以利用大齿轮的飞轮作用，能量损失小， 离合器工作条件也较好。行程次数较低的压力机（如中大型通用压力机），由于曲轴转速低，最后一级大齿轮的飞轮作用已不显著为了缩小离合器尺寸，降低其制造成本，并且由于结构布置的要求，离合器多置于转速较高的传动轴上，一般是飞轮轴。制动器的位置则随离合器位置而定。因为传动轴上制动力矩较小，可缩小制动器的结构尺寸。 体设计方案的确定 根据以上设计原理及此次设计原始数据综合考虑，曲柄压力机传动系统选择买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 9 页 共 51 页 2 级传动，一级带传动，大带轮兼做飞轮用，一级齿轮传动，齿轮悬臂放置，刚性离合器和制动器均在曲轴上，曲轴横放，大带轮兼 做飞轮用，齿轮悬臂放置。总体传动方案如图 1 所示。 图 1 曲柄压力机总体传动方案 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 10 页 共 51 页 4 设计过程论述 力机中主体机构尺寸参数的确定及运动分析 设计原始数据：滑块行程 H=100块行程次数 n=48 次 /分。 压力机主体结构 曲柄滑块机构是曲柄压力机工作机构中的主要类型，这种机构将旋转运动变为往复直线运动运动，实现各种冲压加工工艺，并直接承受工件变形力。同时，机构具有放大作用（即工作载荷大于传动系统输入的作用力），满足压力机瞬时峰值力的要求。曲柄滑块机构代表曲柄压力机的 主要特征，它的运动分析是设计和强度校核的基础，也是静力学分析的基础。曲柄滑块机构根据运动机构的布置特征，一般分为对心、正偏置、负偏置曲柄滑块机构。这三种不同的结构类型，由于其具有不同的运动速度特征，而分别应用于不同的压力机中。 曲柄滑块机构的运动简图如图 2 所示， 0 点表示曲轴的旋转中心， A 点表示连杆与曲柄的连接点， B 点表示连杆与滑块的连接点， 示曲柄半径 R， 示连杆长度。当 角速度作旋转运动时， B 点则以速度 V 作直线运动。 心曲柄滑块机构的尺寸参数确定及运动分析 图 3 为对心 的曲柄滑块机构的运动关系简图。（所谓对心，是指滑块和连杆的连结点 B 的运动轨迹位于曲柄旋转中心 O 和连结点的连线上。）滑块的位移和曲柄转 角之间的关系可表达为 ( ) ( c o s c o s )s R L R L 而 s L 令 而 2c o s 1 s i n 整理得 221 ( 1 c o s ) ( 1 1 s i n ) （ 1） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 11 页 共 51 页 由于 一般小于 于通用压力机， 一般在 围内，故公式（ 1）可进行简化。根号部分可用泰勒级数展开略去高阶项得 2 2 2 211 s i n 1 s i 公式（ 1）变为 ( 1 c o s ) ( 1 c o s 2 ) 4 （ 2） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 12 页 共 51 页 图 2 曲柄滑块机构运动简图 图 3 对心曲柄滑块机构的运动关系简图 式中 s 滑块位移，从下死点算起，向上方向为正，以下均相同； R 曲柄半径； 曲柄转角，从下死点算起，与曲柄旋转方向相反为正，以下均相同； 连杆系数 。（ ， 其中 L 是连杆长度，当连杆长度可调时，取最短时数值 。） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 13 页 共 51 页 2 滑块速度 1 ( s i n s i n 2 )2 （ 3） 式中 v 滑块速度，向下方向为正；下同。 曲柄角速度； 2 n n 曲柄转速，亦即滑块行程次数。 3 滑块加速度 （ 4） 式中 滑块加速度，向下方向为正，下 同。 由上述分析，结合运动关系简图 可知， 当 00 s= 0 时 ； 0180 时 s=2R ； 250 取 则 50 4 6 2 . 1 0 7 20 . 1 0 8 2 详细分析数据见附件 2。 曲柄旋转一周的过程中，从 0开始每增加 15，由公式（ 2）（ 4）得，位移S，速度 V，加速度随角度变化的情况，如图 4 所示。 2 1 ( c o s c o s 2 ) 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 14 页 共 51 页 图 4 对心曲柄滑块机构滑块位移速度及加速度曲线 置曲柄滑块机构的尺寸参数确定及运动分析 图 5、 6 分别为正偏置、负偏置曲柄滑块机构的运动简图 ， 1）正偏置情况图 5 所示： 滑块位移 ： 2 1 ( 1 c o s ) ( s i n ) 2 （ 5） 滑块速度： 1 1( s i n s i n 2 c o s )2 （ 6） 滑块加速度： 1 ( c o s 2 s i n ) c o （ 7） 2)负偏置情况如图 6所示： 只需把上述三式 e 换成 入 即得 滑块位移 ： 2 1 ( 1 c o s ) ( s i n ) 2 （ 8） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 15 页 共 51 页 滑块速度： 1 1( s i n s i n 2 c o s )2 （ 9） 滑块加速度： （ 10） 在（ 5） （ 10）中 结点偏置率（ ）； e 结点偏置值。 顺便指出，当曲柄转角等于零度时，滑块位移和速度并不等于零。结点偏置后， 滑块的速度曲线就不对称，具有急回或急进特性。 1 ( c o s 2 s i n ) c o s 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 16 页 共 51 页 例如，采用负偏置的挤压机，滑 图 5 正偏置的曲柄滑块机构运动简图 图 6 负偏置的曲柄滑块机构运动简图 块就有急回特性。其工作行程速度较小，有利于冷挤压工艺。 2曲柄连杆机构尺寸参数的确定 以正偏置为例计算尺寸参数。 图 7 所示 ，曲柄与连杆重合的两极限位置， 原动件 于两极限位置之间的夹角为极位夹角。通过 寸 分析，见附件 1，行程速度变化系数 K 值优解为 应于。 在中 =100=，。由余弦定理： 化简得 222 (1 ) (1 ) c o （ 11） 由勾股定理： 2 2 2 2 2( ( ) ) ( )L R e H e L R （ 12） 化简得 2224( ) ( )2H R （ 13） 由（ 11）（ 13）解得 : L=整为 460 R= 圆整为 50