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JH31-63机械压力机设计(含源文件),jh31,63,机械,压力机,设计,源文件
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徐州工程学院 毕业设计任务书 机电工程 学院 机械设计制造及其自动化 专业 设计题目 械压力机 的设计 F 学 生 姓 名 吴长芳 班 级 06 机本（ 4）班 起 止 日 期 指 导 教 师 张元越 教研室主任 李清伟 发任务书日期 2010 年 04 月 12 日 1. 毕业设计的背景： 随着机械工业的快速发展，对钣金件的冲压要求越来越高。所以锻压设 备需要更高的公称压力及精度 论文 )的内容和要求： 设计的内容为：根据已知的参数设计出一种上述的高性能，高功率的机械 压力机。 已知参数为： 1：工程压力为： 63 吨 2：滑 块行程为： 400：公称力行程： 15：行程次数： 60 次 /求设计出 纸 1机械设计 第 11 版， 2006 2作模 机械原理 第 6 版， 2000 3主编 ） . 4主编 第 3 版， 2006 5主编 机械工业出版社 版， 2003 6颖怀，张亚非主编 中国矿业大学出版社 版 2003 7主编 8工程机械设计 京科学出版社， 2003 9公差配合与技术测量 . 北京：机械工业出版社， 2004 10炳权 应用基础与实例教程 子工业出版社 11械设计手册 学工业出版社， 2003 12达昌，朱信等箱形梁筋板上的孔对其强度的影响 M锻压机 械， 1997(5) 13国锻压机械的现状与展望 J锻压机械， 1988(1) 14. 1). 15代机械设备设计手册（ 2） M械工业出版社， 1996 16 曲柄压力机译文集 M机械工业出版社 ,1996 17 现代锻压机械 机械工业出版社 ,18誉 . 曲柄压力机 机械工业出版社 ,1981 19 机械压力机的基础知识 20仲权 论文 )进度计划 (以周为单位 )： 起 止 日 期 工 作 内 容 备 注 1 3 5 7 9 11 13 周 选择设计题目，查外文资料，选一与本设计相关专业的英文（ 4000 词左右） 查阅资料，对机械压力 机的工作原理大致的了解 ， 选择 主要的工 作元件 由 已知的参数，进而计算出 齿轮 、 传动轴 等主要元件的参数 绘制零件图 绘制装配图 写说明书 系统复习一下资料，准备答辩 教研室审查意见： 室主任 年 月 日 学院审查意见： 教学院长 年 月 日 附录 英文翻译 is a 500 t, 600 t, 800 t, 1300 t, 2000 t on an is s is in of as do in on is to As if on In as of is of of to of to to to of a (1) of to (2), 1.9 (3) in 00 kg on to In in 00 kg t, (4) of is a (5) of of on in is a in of as to is a in In is of of by a of on in is by so to by in a of or a in of a in a of to n is a of is an of of of on of of of of of a a of as of in as to at of of of In to to be of 0 is an is to to of an of in as s as as in of of of of a of or on to (1). at of is at of be to a is in of at of to be so in in of (2)of is in to of In to of to to of a a so of to of s is a of a of or to a is be to of if 5 to in is is of AD to of EI is a of a of to of of in B in on to up to of B in to be of in of so in to to to in be a to to to of D is of up to by at of of to on of is in be LC at of at of It is in as is of in if is of is is of A is he of is is of or of of of is of of be on to be in of it to so to be by to is in a to as so be on of in is to 1 / 6000 - 1 / 8000) L. in so do a in (1) of as (2) of to (3) up (4) up of of by (5) to of of to in 中文翻译 杠杆体是 500 t, 600 t, 800 t, 1300 t, 2000 t 机械压力机上模具夹紧机构的重要组成零件，是公司试制攻关项目。目前，在国外制造杠杆体是在模锻锤上成形，锻件内部质量及外观质量均较优良。由于国内不具备国外锻造厂制造条件，只能在自由锻锤上成形，质量难以符合设计要求。由于杠杆体零件曲面较多，如果完全依靠加工成形，不仅加工难度大，而目材 料浪费严重，加工周期长，成本高 ;此外，由于杠杆体所受工作载荷较大，对材料的机械性能要求较高。而加工成形的杠杆体，其环部纤维极不合理，难以保证杠杆体的工作质量。因此，根据现有技术条件确定采用胎膜锻造方案进行制造，并确定采用局部模锻与自由锻相结合的方法进行锻造成形。 采用此种锻造工艺具有以下优点： （ 1） 采用局部模锻后杠杆体环部纤维分布合理，保证了锻件质量； （ 2） 与整体模锻相比，模具长度缩短了 ，模块体积小、费用低； （ 3） 杠杆体可以在 400 气锤上直接成型，提高工作效率。相比而言，整体模锻击在 400 上预锻，在 3t 空气锤上成型，模块大，劳动强度高，工作效率低； （ 4） 采用局部模锻加自由锻成形工艺，生产准备周期短，能较快地形成生产能力； （ 5） 降低冷加工难度，缩短加工周期，节约加工成本 . 因此，采用局部模锻加自由锻的工艺方案不但可以保证锻件质量，而目生产效率高，具有成本优势，。但此工艺方法对下料及制坯要求比较严格，经过批量试验，最终在实际生产中获得了成功。 冲压设备是关系国计民生、国防尖端建设、特别是汽车工业等的基础币要装备和战略性产业。齿轮传动系统是冲压设备特别是机械压力机中的重要 部件。在机械压力机中，冲击载荷是其主要的负荷形式，这对于齿轮传动系统强度有重要的影响。因此，冲击载荷下的齿轮啮合力受到了广泛的关注。 机械压力机主要通过机械传动对金属进行压力加工。而在金属的机械加土过程中往往都伴随着压力的激烈变化，使传动系统承受冲击载荷。机械压力机的传动系统大部分都是由齿轮组成。在机械压力机承担的各种加工中，加土压力随着行程增加或者一减少，在部分工作区域也会维持一定的压力。其中剪切加土中的加工压力变化最为剧烈，利用实验中测量出的一系列测量点，以 n 次拉格朗日插值多项式进行曲线拟合。 冲击载荷 是冲压设备中所受的主要载荷形式，是影响齿轮传动系统的重要因素。文中分析了冲压设备载荷的形式，并通过曲线拟合建立了冲击载荷表达式。随后以 性碰撞理论为基础，建立了冲击载荷条件下的齿轮啮合力仿真模型，仿真计算出齿轮啮合力，并对不同峰值的冲击载荷作用下的啮合力进行了研究，并对仿真结果进行分析。仿真结果表明，冲击载荷对齿轮啮合力有着很大影响。其中，平稳载荷呈现了周期性振荡特征，而冲击载荷作用形式会影响齿轮啮合力的形式，并日随着载荷的增大，振幅在峰值段快速衰减，衰减速度随着载荷峰值的增大而加快。同时，齿轮啮 合力在进入和退出工作区域阶段中呈现了振荡峰值的变化。这些振荡压力特征对于齿轮强度有较大的影响。在齿轮设计过程中，可根据上述仿真结果，结合动载荷计算方法，能够较精细地估算齿轮动载系数、使用系数等齿轮强度计算中的关键参数，因而对十齿轮强度设计有很重要的参考价值。这对于类似于机械压力机的以冲击载荷为主的齿轮传动系统而言，对改进传动系统的设计有着重要的参考。 尽管日前国内机械压力机产品的结构设计已经相对比较成热，但在其设计与开发中，由于设计人员的疏忽和误解，以及对产品使用过程中的工艺要求与特点理解小透、认识不足，往 往还会出现一此考虑上的欠缺或错误并最终导致压力机发生质量问题。 设计缺陷与改进措施： （ 1） 原设计中曲轴两端都被支撑固定。 附图 1 改进措施：常规设计中，一般的轴与其轴承的支撑要考虑发热后轴能自由膨胀。因此，一个轴承是固定的，另一个轴承必须在轴向有伸缩的可能。同样对于曲轴，因为温度的关系也只能在一端曲轴轴承处限定位置，其他轴承的轴向都要留有问隙，使曲轴能够在压力机长期工作温升过高后自由伸缩。 （ 2） 设计中曲轴结构应力集中十分严重，特别 在曲柄与曲轴迁接的两侧处对曲轴承受疲劳交变载荷极为不利。 附图 2 改进措施：对于传递较大功率的曲轴来说，承受的载荷多属疲劳交变载荷。为了提高曲轴的疲劳强度，减轻小必要的自身重量和减小其旋转惯性力，一般曲轴设计小宜取实心结构。改进后，采用中空结构形式，这种结构小但可使原应力集中区的应力分布均匀，使圆角过渡部分的应力平坦，而且有利于后序热处理工艺所引发的残余应力的消除。 我国的压力机生产制造正在快速向前发展。现在，国内的压力机种类繁多，品种齐全，下面介绍典型产品用途和结构性能： 列 开式可倾压力机 用途与结构性能： 该系列压力机机身为可倾式铸造结构，倾斜时便于冲压件或废料从模具上滑下。采用刚性转键离合器，具有单次和连续操作规范。使用带式制动器，滑块装有压塌式保险器，超载时保险器被压塌，从而保证整机不受损坏。本机具有通用性强，精度高，性能可靠，便于操作的优点。配备自动送料装置可实现半自动冲压作业。 25 吨以上机床可选配紧急制动装置。 式高性能固定台压力机 用途与结构性能： 通用型高性能压力机，广泛适用于航空、汽车、农机、电机、电器、仪器仪表、医疗器矩形六面体导轨，导向长、耐磨损、精度稳定性好 进口液压过载保护装置，反应灵敏、动作可靠，可有效保护模具 湿式离合器，结合平稳，噪声小，长期免维护 闭式斜齿传动，浸油润滑，传动平稳，噪声小，滑块装有气动平衡装置，消除间隙，提高平稳性和精度，定时、定点、定量自动润滑，润滑充分，可靠，寿命常采用无级调速装置，调模方便采用 气控制系统，安全可靠 可选配气垫、光电保护、自动送料和快速换模装置。 列超高速压力机 用途与结构性能 ： 该系列压力机采用三维 计，经有限元受力分析、模态分析，达到国际水准。特别适用于生产电器接插件、 芯、马达定转子等小型零件的加工。本机型是一种以连续式高速冲压为目的的自动冲床。滑块运动具有极高的运转精度，既能大批量的生产精度佳、质量优的产品，又能使模具长期保持良好的精度。高强度合金铸造机身，经热时效处理，具有刚性好，减震性好，变形小的优点。滑块导向形式采用的三圆导柱为无间隙的静压结构形式，解决了高速运转时的高精度问题曲轴支撑采用四点组合轴承，既能保证高的速度，又能保证高的承载力。采用动态 平衡装置（ B 型），装在曲轴上的动力反向装置，减少机器运转时的前后、上下的振动力，促使机器的高精度得以长久的维持 循环油冷却装置（ B 型），制冷剂与润滑油在双重管中反向循环适度冷却，以控制油温不会升高，油料不致变质，并籍润滑油的循环控制机器各个活动部位的温升，使机器的热膨胀的变化减至最小，以获得最佳且稳定的下死点精度 液压式滑块调整锁紧装置，在高速冲压作业时，能有高精确的下死点稳定性，使模具寿命与制品的精度得以实现 低惯量离合器结合平稳、制动迅速 大流量强制润滑系统，连续供油、压力检测，确保润滑的 徐州工程学院 毕业设计（论文）开题报告 课 题 名 称： 械压力机的设计 学 生 姓 名： 吴长芳 学号： 20060602402 指 导 教 师： 张元越 职 称： 讲师 所 在 学 院： 机电工程学院 专 业 名 称： 机械设计制造及其自动化 徐州工程学院 2010 年 03 月 04 日 说 明 1根据 徐州 工程学院 毕业设计 (论文 )管理规定 ，学生必须撰写 毕业设计（论文）开题报告 ，由指导教师签署意见、教研室审查， 学 院 教学 院长 批准后实施。 2 开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。 3毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。 4本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，没 有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。 5. 课题类型填：工程设计类；理论研究类；应用（实验）研究类；软件设计类；其它。 6、课题来源填：教师科研；社会生产实践；教学；其它 课题 名称 63 机械压力机的设计 课题来源 社会生产实践 课题类型 工程设计 选题的背景及 意义 机械压力机属于机械工业重点产品，是机械工业中量大面广的工作母机，广泛用于冲裁、落料、弯曲、折边、浅拉伸及其他冷冲压工序，是汽车、家用电器、仪器仪表、摩托车、轻工、拖拉机、国防工业 、化工容器、电子等行业必备的关键设备。机械压力机常用于由钢毛坯或工件生产冲压的汽车零件。通常，压力机驱动装置和动力传递系统或运动部件经由飞轮驱动。 据统计，全国目前机械压力机的产量约 6 万台，使用寿命约 15 年，社会保有量约 100 万台。目前，国内生产的机械压力机普遍没有配置齐全的安全装置，且在设计和制造过程中没有充分考虑机器在使用过程中出现的危险；同时由于我国目前的冲压工艺及装备水平还比较低，随机附带的自动送料装置很少，工件的送料、卸料基本上都是由操作者手工进行，而机械压力机的工作频率又比较高，操作工人在高频次 的重复紧张工作中，便存在安全隐患。国外常规锻压机械的品种早已发展齐全，规格完备，结构成熟，辅机完整。在这些方面多少年来不见有多大变化。 研究 内容里 解决的主要问题 本设计主要解决以下问题： 1、 电动机的功率选取范围 2、 带传动的传动方式及带传动主要几何参数的选取及校核 3、 齿轮传动的主要参数的选取及校核 4、 传动轴强度及刚度计算 5、 构件惯性力的影响，连杆及滑块所产生的惯性力难以用一般平衡方法加以消除，因而连杆运动不适宜高速运动 6、 运动时，运动副两元素间将产生摩擦力，实际机械运动副中的摩擦很大程度上取决于其摩擦表面的 润滑状态 7、 由于连杆机构的运动必须经过中间构件进行传递，因而传动路线较长，易产生较大的误差累积，降低了机械效率 8、 能够独立完成压力机工作原理图的绘制， 各部件的计算机校核 研究方法技术路线 1、本设计是根据提供的主要设计参数，利用 件完成压力机的 2D 总装图及各零部件设计图 。这样改变了传统压力机设计，预测了产品可能存在的问题，为提高产品质量、保证产品精度打下了坚实的基础。 2. 带传动 的 选择因素除了应用场合外，还有带的工作速度一般为 5m/s25m/s，使用高速环形胶带时可达 60m/s； 使用锦纶片复合平带时可高达 80m/s，另外胶帆布平带的传递功率 500通 V 带传递功率 700 3、 市场调研、查阅相关资料、利用三维建模。 研究的总体安排和进度计划 第 1 选择设计题目，查外文资料，选一与本设计相关专业的英文（ 4000 词左右） 第 3 查阅资料，对机械压力 机的工作原理大致的了解 ，选择 主要的工作元件 第 5 由已知的参数，进而计算出齿轮 、 传动轴 等主要元件的参数 第 7 绘制零件图 第 9 绘制装配图 第 11 写说明书 第 13 周 系统复习一下资料，准备答辩 主要参考 文献 1机械设计 第 11 版， 2006 2作模 机械原理 第 6 版， 2000 3主编 ） . 4主编 第 3 版， 2006 5主编 机械工业出版社 版， 2003 6颖怀，张亚非主编 中国矿业大学出版社 版2003 7主编 8工程机械设计 京科学出版社， 2003 9公差配合与技术测量 . 北京：机械工业出版社， 2004 10炳权 应用基础与实例教程 子工业出版社 11械设计手册 学工业出版社， 2003 12达昌，朱信等箱形梁筋板上的孔对其强度的影响 M锻压机械， 1997(5) 13国锻压机械的现状与展望 J锻压机械， 1988(1) 14. 1). 15代机械设备设计手册（ 2） M械工业出版社，1996 16 曲柄压力机译文集 M机械工业出版社 ,1996 17 现代锻压机械 机械工业出版社 ,18 曲柄压力机 机械工业出版社 ,1981 19 机械压力机的基础知识 20仲权 导教师 意 见 指导教师签名： 年 月 日 教研室意见 学院 意见 教研室 主任签名： 年 月 日 教学 院 长 签名： 年 月 日 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) I 图 书 分类号： 密 级： 摘要 通过对机械压力机的发展现状的分析，以及参考 械压力机的设计， 确定了本课题的主要设计内容。在确定了机械压力机初步设计方案后，决定采用传统理论方法对械压力机传动系统进行设计、计算、强度校核；采用 计软件对传动系统中各主要零部件及总装图进行了工程绘图；在参考了某公司生产的闭式单点机械压力机传动系统以及查阅了大量关于传动系统设计的书籍后，确定传动系统的设计方案，绘制了传动系统原理图，给出了传动系统的工作说明书，并对其进行了 可行性分析，最后对整个设计进行系统分析，得出整个设计切实可行。 关键词 机械压力机 ；运动及受力分析；传动系统 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) of on of 31of is of be to 31is on in In to a by a of on to of of a of is 州工程学院毕业设计 (论文 ) 录 1 绪论 . 1 1 1 曲柄压力机的发展过程 . 1 力机简介 . 3 力机的特点和用途 . 3 柄压力机的基本参数 . 5 力机工作原理 . 7 2 曲柄滑块机构的运动分析与受力分析 . 9 柄滑块机构的运动分析 . 9 块的位移和曲柄转角之间的关系 . 9 块的速度和曲柄转角的关系 . 10 块的加速度和曲柄转角的关系 . 11 柄滑块机构的受力分析 . 11 3 曲 轴受力分析 . 13 想扭矩 . 13 擦扭矩 . 15 4 芯轴设计计算 . 17 5 传动系统的布置与设计 . 25 动系统的布置 . 25 动级数和各级速比分配 . 27 6 传动零件的设计计算 . 29 轮 . 29 动轴 . 31 7 电动机的选择与飞轮设计 . 36 能组成 . 36 轮转动惯量计算及尺寸确定 . 37 结论 . 40 致谢 . 41 参考文献 . 42 附录 . 43 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 州工程学院毕业设计 (论文 ) 1 1 绪论 机械压力机属于机械工业重点产品，是机械工业中量大面广的工作母机，广泛用于冲裁、落料、弯 曲、折边、浅拉伸及其他冷冲压工序，是汽车、家用电器、仪器仪表、摩托车、轻工、拖拉机、国防工业、化工容器、电子等行业必备的关键设备。机械压力机常用于由钢毛坯或工件生产冲压的汽车零件。通常，压力机驱动装置和动力传递系统或运动部件经由飞轮驱动。 据统计，全国目前机械压力机的产量约 6 万台，使用寿命约 15 年，社会保有量约 100万台。目前，国内生产的机械压力机普遍没有配置齐全的安全装置，且在设计和制造过程中没有充分考虑机器在使用过程中出现的危险；同时由于我国目前的冲压工艺及装备水平还比较低，随机附带的自动送料装置很少， 工件的送料、卸料基本上都是由操作者手工进行，而机械压力机的工作频率又比较高，操作工人在高频次的重复紧张工作中，便存在安全隐患。国外常规锻压机械的品种早已发展齐全，规格完备，结构成熟，辅机完整。在这些方面多少年来不见有多大变化。 1 1 曲柄压力机的发展过程 在锻压机械中，机械压力机是一种品种多、产量大的设备，广泛地用于航空、汽车、拖拉机、造船、电机电器、无线电、轻工业等部门。据有关资料介绍，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%多，对轿车、大卡车为 60 76%，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，一些形状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件代替的铸件和锻件，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%。但是在解放前，只有上海、天津、营口等地几个小厂生产小吨位的手动和脚踏式的开式压力机，结构陈旧，没有专业生产厂，而且生产也极不固定，生产技术极端落后，全是手工修配作业。 锻压机械行业从无到有，从小到大迅速发展。条件最好的 上海地区利用原有几个小厂的设备能力，陆续生产了 36 吨、 60 式吨可倾压力机、 60 150 吨单柱固定台压力机等，由于当时制造厂零星分散，设备简陋，场地狭小，各厂仅有机械加工及装配，铸锻件及热处理均需依靠外包协作，再加上技术力量薄弱，产品质量不保证，无条件制造较大型机械压力机。通过对企业进行社会主义改造，建立了以专业分工的机械压力机制造厂 上海锻压机床厂及上海第二锻压机床厂，扩充了生产能力，工厂生产组织逐步健全，为生产大型机械压力机创造了条件，至一九五九年已为国家生产了 20 余个品种的机械压力机。营口锻压机床厂是一 九四九年建立发展起来的，以生产开式压力机为主。济南第二机床厂是在一九五五年开始生产机械压力机的兼业生产厂，由于该厂设备能力强，以生产闭式压力机徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 2 为主。 160 吨闭式双点压力机为该厂一九五九年试制成功的我国第一台自行设计的宽台面压力机。通过试制，对以后设计和试制宽台面压力机积累了经验，至一九五九年该厂已生产各种机械压力机近 10 个品种，其中包括 250 吨闭式双点压力机及 700 吨精压机。 通过十年的努力，各机械压力机制造厂相继建立，初具规模并形成生产能力，设计队伍日益壮大。五十年代初期产品大多为测绘仿 制国外三十、四十年代产品，结构陈旧，机器笨重，使用性能差，生产效率低。至五十年代后期产品由测绘仿制逐步进入改进设计阶段。一九五九年机械压力机品种为 50 余个，且建立了近 10 个以生产机械压力机产品为主的兼业和专业制造厂，但是，由于锻压机械行业仍很年轻，在产品品种及产量上仍远远跟不上国家建设的需要。 踏入六十年代，我国遭受了三年特大自然灾害，再加上苏修背信弃义，给我们造成了很大困难。在党的奋发图强，自力更生方针指引下，通过调整、巩固、充实、提高，又以新的步伐向前迈进了。各机械压力机制造厂一方面积极发展 新品种，另一方面不断改革老产品。一九五九年以上海机械制造工艺研究所为主，对量大面广的开式双柱可倾式压力机进行了系列设计，产品的性能有了较大提高，外形美观，这是第一欢尝试，对开展锻压机械行业的三化工作起了积极的推动作用。 25 吨开式双柱可倾式压力机，为系列设计产品，一九六一年由上海第二锻压厂试制成功。一九六三年后发展速度迅速，上海、济南、营口、内江、徐州等地均试制了不少机械压力机新品种。至六十年代末，十年来共发展通用机械压力机新品种近 80 个，仅济南第二机床厂就试制了 20 余个。新品种中有 80%为自行 设计，产品水平有较大提高，其中开式压力机占 30%，此外还包括不少大、重型机械压力机。例如： 1250 吨闭式单点压力机、 200 吨肘杆式金属挤压机、 2000 吨精压机等，填补了空白，对支援社会主义建设做出了贡献。 1250 吨闭式单点压力机为济南第二机床厂于 1964 年试制成功的，该机构紧凑，采用了阀门控制联锁的摩擦离合器制动，结构简单，维修方便。 200 吨肘杆式金属挤压机为上海锻压机床厂一九六四年试制成功的，这是我国试制的第一台冷 挤压设备，带自动送料装置，生产率高，用于无线电、电讯、电气、仪器制造及日用品等工业。 2000 吨精压机是济南第二机床厂一九六五年试制成功的，该压力机力量大，刚性好，精度高，速度高，用于冷精压、压印、波形冲压及冲压后的校平等。压力机床身采用铸铁组合式结构，连杆式受拉型式，滑块在下死点位置有一段保压时间，采用稀油循环润滑及浓油手动泵集中润滑，离合器结构作了改进，性能提高，维修方便，曲柄肘杆机构中的轴瓦采用特殊青铜，消除了肘轴挤伤现象，机器刚性亦由 /毫米提高至 /毫米。 十 年来，除致力于自行设计和制造新型的机械压力机外，还引进了国外名牌样机，通过仿制及改进设计，发展成我国自己的系列。六十年代初期，我们开始了试验研究工作，材料及 石棉塑料摩擦材料；单圆盘镶块式小惯量摩擦离合器 制动器；多种方案的徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 3 摩擦离合器、摩擦材料及滑块液压超负荷保险装置等进行了试验，研制了铜基粉末摩擦材料及 石棉塑料摩擦材料；单圆盘镶块式小惯量摩擦离合器 制动器；多种方案的滑块液压超负荷保险装置，科研成果很快得到推广应用，提高了产品性能，解决了离合器发热等关键问题。 力机简介 力机的特点和用途 压力机在机械行业中占有重要位置，对国民经济发挥重要作用，和人们的生活息息相关。手上带的手表、用的钢笔、金属发卡和钮扣、人们骑的自行车、听的收音机、看电视或用缝纫机，还有大家乘做的飞机、火车、汽车、轮船等等，这些工具都有压力机的一份功劳。 压力机少切削，无切削，节约原材料，提高劳动效率，增加经济效益，因而被广泛采用。锻压机械的比例越来越大，它是衡量一个国家机械工业先进程度的重要标志。 曲柄压力机是压力机的一个类别，是采用曲柄滑块机构作为工作机构的一类锻压机器。它是板料冲压生产的主要设 备，可用于冲孔、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、手表、缝纫机、医疗器械、日用五金等部门中。 采用锻压工艺生产工件具有效率高、质量好、重量轻和成本低的特点。目前锻压机械再机床中所占的比重也越来越大。而在锻压机械中，又以曲柄压力机最多，占一半以上。因此，发展前景广阔。 现就不同类型的机械压力机分述如下： 开式压力机品种很多，产量极大，但技术参数杂乱，结构陈旧，性能差，三化水平低，没有无级调速装置、自动 送料装置和安全保护装置，噪音振动大。产品相当于国外四十年代的水平，个别的还只是三十年代水平，应尽快进行更新换代，淘汰陈旧产品。开式压力机系列设计规定可倾式压力机从 4 160 吨共 11 个品种，其中 4 100 吨为曲轴横放结构，采用刚性离合器， 25 160 吨为曲轴纵放结构，采用摩擦离合器。固定台压力机从 4 400吨共 15 个品种，其中 4 100 吨为曲轴横放结构，采用刚性离合器， 25 200 吨为曲轴纵放结构，采用摩擦离合器。产品结构紧凑，性能良好，外形美观，相当于国外六十年代水平，通过试制证明系列设计是成功的，能 满足国内需要，应组织推广应用，提出相应措施，更换现有落后产品。另外，为适应开式压力机的使用特点，还需继续进行通用性高的自动化送料装置的研制，包括开卷、校平在内的一次送料装置和适用于各种坯料的二次送料装置，组织专业生产。对现有产品要提高压力机刚性，采用钢板焊接床身，提高刚性离合器的动作可靠性，防止连冲，提高制造质量，解决转键断裂问题 ;继续研制刚性离合器的寸动，提高 要研制连杆和滑块采用柱塞连接的高精度高速压力机，提高 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 4 压力机的生产效牢。 目前生产的闭式单、双点 压力机使用性能较差，生产效率较低，相当于国外六十年代初期水平，由于制造质量及装配质量不过关，影响用户使用性能，为此必须提高制造装配技术，建立严格的科学管理制度，与此同时还必须继续对关键部件进行研制，以提高使用性能。应进行新型摩擦材料的研究，提高摩擦块的使用寿命。液压超负荷保险装置国内很多制造厂已研制过，但动作不稳定，还须进行总结提高。大、重型闭式压力机的振动和刚度问题要进行研究，这是保证压力机正常使用的关键之一，通过研究寻找提高刚度的合理途径，减低动力载荷，研制理想的减振装置。另外根据闭式单、双点压力机的生 产情况，应组织进行系列设计，以提高产品的三化程度。 现有多工位自动压力机品种少，质量未过关，结构陈旧，自动送料装置的送料精度不补定，缺乏可靠的自动检测和安全保护装置。多工位自动压力机小型和大、重型尚缺门，应优先发展。多工位自动压力机价格昂贵，工艺用途狭窄，应解决扩大机器的万能性问题。采用移动工作台及模具快速夹紧装置 ;采用双列卷料架，落料滑块能作交错落料 ;工位间距可变 ;配置附件进行横向加工等。应研究适用于多工位压力机及模具的保险机构、动作检测装置及报警信号系统等，以提高压 力机的可靠性及安全性。要对夹板纵向送料装置的传动型式进行研究，提高其运动精度及平稳性。要发展三座标夹板送料装置的多工位自动压力机。 冷挤压工艺是少无切削先进工艺之一，但还未完全推广应用，冷挤压压力机无论在品种和数量上均不能满足需要，且产品参数混乱，使用性能差，没有自动化送料装置。产品结构型式很多，应尽快组织制订冷挤压压力机的系列参数及产品的定型工作。对现有缓冲装置及超负荷保险装置的结构要进行改进，使其动作稳定可靠 ;应研制新的传动系统，使滑块的运动曲线更符合冷挤压工艺的要求 ;为提高压 力机的利用率，应配置通用性高的自动送、卸料装置。多工位冷挤压压力机由于模具简单、结构紧凑、易实现自动化、不需中间退火、生产率高，应组织研制，大力发展。温挤工艺出现后，引起了普遍重视，应研制带自动送料装置、加热设备、润滑和冷却装置的多工位温挤压力机。 在滑块与工作台之间设有可装置数十组模具的回转头，可按需要选用模具。坯料放在模具上而不再移动。每次行程完毕，回转头转动一个位置，完成一道工序。这种压力机定位精度高，便于调整产品，一机多用，多用于冲制仪器底板和面板等。回转头压力机可配上数控系统， 根据编好的指令选用模具和板材成形部位，自动完成复杂的冲压工作。 用于模锻件生产。机身刚度大，导向面长 ,承受偏载能力强。过去多用曲柄连杆机构 , 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 5 为提高刚性多已改用双滑块式和楔式。双滑块式结构较简单，重量轻；楔式结构支承面积大，但传动效率低。模锻时滑块在下止点附近容易卡死（俗称闷车），所以设有脱出装置。机械中有上下顶出装置，能实现多模膛锻造 ,锻件精度较高，适于大批量生产。最大规格为 160 兆牛。 用曲柄压力机的型号和技术参数 曲柄压力机的型号 （如表 1 按照 84 型谱，曲柄压力机的型号用汉语拼音字母、英文字母和数字表示，例如 l 60B 型号的意义是： 现将型号的表示方法叙述如下： 第一个字母为类代号，代表八类锻压设备中某类设备。在八类锻压设备中，与曲柄压力机有关的有五类。机械压力机用拼音字母 J 表示，线材成形自动机、锻机、剪切机和弯曲校正分别用 Z、 D、 Q 和 W 表示。 第二个字母代表同一型号产品的变型顺序号，凡主参数与基本型号相同，但其他某些基本参数与基本型号不同的，称为变型，用字母 A、 B、 C 表示第一、第二、第三 种变型产品。 第三、四个数字为组、型代号。在型谱中，每类锻压设备分为 10 组，每组分为 10 型第一个数字代表“组”，第二个代表“型”。“ 31”在型谱中查得为“闭式单点压力机”。 横线后面的数字代表主参数。一般用压力机的公称压力 (见下面叙述 )作为主参数。型谱中的公称压力用工程单位制的“吨”表示，故转化为法定单位制的“千牛”时，应把此数字乘以 10。例如此处 160 代表 160 t，乘以 10 即为 1600 最后一个字母代表产品的重大改进顺序号，凡型号已确定的锻压机械，若结构和性能上 与原产品有显著不同，则称为改进，用字母 A、 B、 C 代表第一、第二、第三次改进。有些锻压设备，紧接组、型代号的后面还有一个字母，代表设备的通用特性，如字母K 代表数控， G 代表高速等。 柄压力机的基本参数 曲柄压力机的基本参数，决定了它的工艺性能和应用范围，也是购置何种型号压力机的重要依据。现将开式压力机基本参数分别叙述如下： 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 6 公称力：是指滑块离下死点前某一特定距离（公称压力行程）时，滑块上所允许的最大作用力。公称压力是压力机的主参数。 滑块行程：系指滑块由上死点到下死点所走过的路程。 公称力行程 ：是压力机强度允许发生公称压力的一段滑块行程。 滑块行程次数：指连续行程时滑块每分钟的行程次数。我国机械部颁布的标准中是以为标准的，开式压力机 16式压力机 3 最大封闭高度：指封闭高度调节机构处于上极限位置和滑块处于下死点时，滑块底面至工作台面（去掉工作台垫板）之间的距离。（ 列为最大装模高度 I，装模高度指调节机构处于上极限位置和滑块处于下死点时，滑块底面至工作台板面（不是到机身工作台面）之间的距离） 封闭高度调节量：是扩大压力机封闭高度使用范围的一个主要参数，在该调 节量的范围内调节压力机封闭高度与模具闭合高度相适应。 工作台板厚度：工作台板也具有调节压力机封闭高度使用范围的作用，同时还具有便于安装底面较小的模具和保护工作台面的作用。 工作台孔：工作台孔用于落料或安装气垫装置。 立柱间距离：是指双柱压力机的立柱间距离，是在前后方向送料时决定排出工件（或废料）最大尺寸的一个参数。 倾斜角：是指可倾压力机工作台面的倾斜角度，也就是机身后倾的角度。利用这个倾斜角使冲压后的工件（或废料）能借其自重或其他因素通过两立柱中间从压力机后方排出。 工作台垫板面积和喉口深度：滑块中心到机 身间的距离叫做喉口深度。喉口深度和工作台垫板面积是关系到模具的最大平面尺寸的重要参数。 表 1要技术参数 项目名称 符号 单位 称 压 力 Pg t 630 公称 压 力行程 Sp 5 滑块行程 S 00 滑块行程次数 n 次 /0 最大装模高度 H1 00 装模高度调节量 H1 00 导轨间距离 A 480 滑块底面尺寸 Bl 300 工作台板尺寸 左右 L 400 前后 B 00 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 7 表 1用曲柄压力机型号 组 型 锻压机械名称 单柱压力机 11 单柱固定台压力机 12 单柱活动台压力机 13 单柱柱形台压力机 开式压力机 21 开式固定台压力机 22 开式活动台压力机 23 开式可倾压力机 24 开式转台压力机 25 开式双点压力机 28 开式柱形台压力机 29 开式底传动压力机 闭式压力机 31 闭式单点压力机 32 闭式单点切边压力机 33 闭式侧滑块压力机 36 闭式双点压力机 37 闭式双点切边 压力机 39 闭式四点压力机 力机工作原理 压力机是采用机械传动的锻压机器，通过传动系统把电机的运动和能量传给工作机构，从而使坯料获得预期的变形，制成所需的工件。具体的说：是以曲柄连杆机构作为工作机构，滑块是强制运动的，传动系统为一级、两级或三级等传动，一级传动由电机通过三角皮带传动，带动飞轮旋转，通过控制离合器接合，经过齿轮传动，再带动曲轴旋转，通过连杆机构把回转运动转化为滑块的往复直线运动。 机械压力机工作时， 由电动机通过三角皮带驱动大皮带轮，经过齿轮副和离合器带动曲柄滑块机构 ,使滑 块和凸模直线下行。锻压工作完成后滑块回程上行 ,离合器自动脱开，同时曲柄轴上的自动器接通，使滑块停止在上止点附近。 每个曲柄滑块机构称为一个“点”。最简单的机械压力机采用单点式，即只有一个曲柄滑块机构，有的大工作面机械压力机，为使滑块底面受力均匀和运动平稳而采用双点或四点的。 机械压力机的载荷是冲击性的，即在一个工作周期内锻压工作的时间很短。短时的最大功率比平均功率大十几倍以上，因此在传动系统中都设置有飞轮。按平均功率选用的电徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 8 动机启动后，飞轮运转至额定转速，积蓄动能。凸模接触坯料开始锻压工作后，电动机的驱 动功率小于载荷，转速降低，飞轮释放出积蓄的动能进行补偿。锻压工作完成后，飞轮再次加速积蓄动能，以备下次使用。 工作机构：曲柄滑块机构。 传动系统：皮带传动和齿轮传动。 操纵系统：离合器 制动器。 能源系统：电动机和飞轮。 支承部件：机身。 附属装置和辅助系统。 运动方式：电动机 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 9 2 曲柄滑块机构的运动分析与受力分析 柄滑块机构的运动分析 曲柄滑块机构的运动简图如图 2O 点表示曲 轴的旋转中心， B 点表示连杆与滑块的连结点， 示曲柄半径， 示连杆长度当 B 点则以速度 v 作直线运动。今讨论滑块的位移、速度和加速度与曲柄转角之间的关系。 曲柄滑块机构可分为节点正置与节点偏置， 力机采用单边节点偏置结构。运动简图可简化如下图 2示。 图 2柄滑块机构运动简图 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 令 论文 ) 10 则 而 2s o s 所以 22 s i o s 则 )s )c o 22 一般小于 于通用压力机， 一般在 围内，故式子可进行简化。根据二项式定理，取： 2222 s 代入式子，整理得： )2c o )c o 式中 S 滑块行程，从 下死点算起，以下均同； 曲柄转角，从下死点算路与曲柄旋转方向相反者为正； R 曲柄半径； 连杆系数； L 连杆长度 (当连杆长度可调时取最短时数值 )。 因此，已知曲柄半径 R 和连杆系数 时，则可从式中求出对应于不同的 角的 S 值。 块的速度和曲柄转角的关系 求出滑块的位移与曲柄转角的关系后，将位移 S 对时间 t 求导数就可得到滑块的速度 v ，即： s s 2c o )c o 而 s s 式（ 式中 v 滑块速度； 曲柄的角速度。 又 则 )2s i s i 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 11 式中 n 曲柄的每分钟转数，亦即滑块每分钟行程次数。 块的加速度和曲柄转角的关系 对于高速压力机，滑块运动的惯性力必需予以足 够注意。为此，需要求出滑块的加速度和曲柄转角的关系，将上式对时间求导数即得： 式（ = ( s i n s i n ) 2d w R = 2 ( c o s c o s 2 ) 式中 滑块加速度。 由 力机的行程 S=400 杆长度 L=1850 柄转速 n=15 转 / 20024002 代入以上公式，得运动数据如（表 2 表 2块与曲柄的运动数据 0 10 20 30 40 1 ( 1 c o s ) ( 1 c o s 2 )4K 0 S 1s i n s i n 22K 0 0 5v 50 60 70 80 90 1 ( 1 c o s ) ( 1 c o s 2 )4K S 11 2 1s i n s i n 22K 20 5v 15 柄滑块机构的受力分析 图 2结点正置的曲柄滑块机构滑块的受力简图。滑块上受到工件变形抗力 P 的作 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 12 用，在忽略摩擦力的情况下， P 力由连杆上给予滑块的作用力 及导轨给予滑块上的反作用力 Q 相平衡。根据力的平衡原理得： 由前推导得知， ，若 = 时， 0o 。当 ， ，在通常情况下，特别是对通用压力机， 远小于 远小于 由于 角较小，因此，可以认为 1 ， s 故上述二式写成： 图 2点正置的曲柄滑块机构受力简图 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 13 3 曲轴受力分析 想扭矩 图 3曲 轴上受力简图。 连杆给予曲轴上的力。它的大小和 等，但方向相 反。在 用下，曲轴上所受扭矩为： 图 3柄滑块机构受力简图 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 14 图 3块受力简图 图 3心齿轮受力简图 有 )s i nc o sc o s( s i n)s i n ( 1 则 )2s i s i n)c o ss i n( s i n又 所以 )2s i s i 论文 ) 15 此式为理想状态下 (即忽略摩擦时 )曲轴上所受扭矩的公式。从公式可以看出，虽然所受的工件变形力 P 一定，但曲轴所受的扭矩却随曲柄转角 变化而变化， 越大， 大，即在较大的曲柄转角下工作时，曲铀上所受的扭矩较 大。当曲柄转角等于公称压力角即g时，曲轴上所受的理想扭矩称为理想公称扭矩。即 )2s i s i n 式（ 此公称扭矩是设计曲轴、齿轮和离合器的基础。 由公式可计算出 力机在各转角下的理想扭矩 已知： P=630 R=200 =由公式可计算得下表： 表 3力机各转角下的理想扭矩 （度） 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 5/ 10 m 0 （度） 100 110 120 130 140 150 160 170 180 5/ 10 m 擦扭矩 1）、滑块导轨面的摩擦 摩擦力的大小为： 式（ 2）、芯轴支承颈和轴承之间的摩擦 阻力距为： 200 式（ 3）、曲轴颈和连杆大端轴承之间的摩擦 阻力距为： 2AA 式（ 4)、连杆梢与连仟小端轴底之间的摩擦 阻力距为： 2BB 式（ 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 16 图 3颈与轴承的摩擦作用图 因此，摩擦扭矩可用以下公式计算： )1(21 0A 式（ 式中 0d 曲轴支承颈直径； 曲轴曲柄颈直径； 连杆销或球头直径； u 摩擦系数，对开式压力机 u =式压力机 u = 则 力机偏心齿轮上的摩擦力矩为： A1(21 将理想扭矩与摩擦扭矩相加即得总扭矩为： = 550 . 4 7 1 0 0 . 1 6 1 0 = 50 1 0 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 17 4 芯轴设计计算 压力机采
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