30T高速冲压机机架设计 设计论文(华罗军)

分 类 号 密 级 宁波大红鹰学院本科毕业设计(论文)30T高速冲压机机架设计 所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日诚 信 承 诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文30T高速冲压机机架设计均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 年 月 日摘 要冲压机机架采用三梁四柱结构，上下各一个固定横梁，横梁用四个立柱支撑，一个活动梁（滑块）沿四个立柱移动，在活动梁（滑块）和一个上下梁之间有上下加热板和模具。被加工的物料放在上下模具之间冲压成型。为了增加产量，提高生产效率，主机采用双机组结构。 四柱式机构为冲压机常见的结构形式之一，机身是典型的三梁四柱结构。主缸布置在上横梁中心。活动横梁与主缸活塞刚性连结并由主缸活塞驱动。由四柱导向完成压制和回程动作。控制箱安装在主机右前侧，各控制按钮和压力表，调压阀等，均布置在箱体面板上，因此工作者在控制箱前即可集中操纵和调整。上滑块行程限位装置则布置于机身右前侧。可以调整活动横梁上限，减速和下限位置。动力机构布置于主机右侧并由管路系统与主机连接起来。关键词：冲压机、三梁四柱、横梁 ABSTRACT Punch machine hosts a three-beam four-column structure, a fixed upper and lower beams, beams with four columns support an active beam (slider) moves along the four columns, beams in the activity (slider) and a between the upper and lower beam there are upper and lower heating plate and the mold. Material to be machined on the heat and pressure between the upper and lower mold forming. In order to increase production, improve production efficiency, host dual unit structure.Four-column hydraulic press agency as one of the common structure, the body is a typical three-beam four-post structure. Master cylinder arranged in the beam center. Centers are arranged in a table top of the cylinder. Activities rigid beam link with the main cylinder piston driven by the master cylinder piston. Suppressed by the four-post and return to complete the action-oriented. Right front control box installed on the host side, the control buttons and pressure gauge, regulator, etc., are arranged in the cabinet panel, so workers can focus on the control box before the manipulation and adjustment. On the slide stroke limit device is arranged in the front right side of the fuselage. Activities can be adjusted ceiling beams, slow down and lower position. Arranged in the power sector by the pipeline system with the right host the host to connect.Keywords: Punch machine, three beam four-poster，beam目 录摘 要1ABSTRACT2目 录1第一章 绪论11.1课题的来源11.3冲压机发展趋势21.4冲压机机架的结构形式2第二章 冲压机机架结构设计42.1上横梁结构42.2滑块结构52.3下横梁结构72.4立柱结构82.6底座结构10第三章 结构计算及校核103.1上横梁103.2滑块133.3下横梁133.4立柱16总 结17谢 辞18参考文献19第1章 绪论1.1课题的来源 30T高速冲孔机本课题来源于企业实际需求，江苏太仓法孚低温设备有限公司需一种冲压3003铝材，材料厚度0.20.6、材料宽度600，冲压速度在300次/分钟的高速冲孔机。由于该需求的冲孔机有一定的企业实际生产需求的特殊性，目前该设备国内外没有，所以需要我们重新设计来满足该企业的实际需求。本冲床采用的结构形式：四柱式闭式冲床，主机采用四柱式结构，运动模板采用四个高精度导套来保证模板上下运动的高精度。运动模板下部带有四个平衡弹簧，用以平衡运动模板及模具的自重，来保证设备运动的平稳性。主轴采用偏心轮机构来转换主轴的旋转运动为运动模板的上下垂直运动，偏心距3mm。设备上部带有液压保压调节系统，该系统的主要作用：1、冲压时保压及吸振作用。2、液压系统通过油缸的上下运动来调整设备的闭合高度。1.2冲压机的特点采用进口油压缸及控压系统，压力平稳，无噪音。1.2.1冲压成型的优点冲压成型是一种常见的机械加工方法，冲压加工所生产出来的冲压个，应用领域可说是包罗万象，比如：消费电子产品、机械、五金、运输工具等产业均少不了它的存在。冲压件具有下列的主要特性，相对于其它加工方法可说具有不可取代的地位，主要特性包括： 1、可得到轻量、高刚性之制品。 2、生产性良好，适合大量生产、成本代。 3、可得到品质均一的制品。， 4、材料利用率高、剪切性及回收性良好 。 冲压即能够制造尺寸很小的仪表零件，又能够制造诸如汽车大梁，压力容器封头一类的大型零件；能 够制造一般尺寸公差等级和形状的零件，又能够制造精精密（公差在微米级）和复杂形状的零件。占全世界钢产60%-70%以上的板材、管材及其它型材，其中 大部分经冲压制成成品。冲压在汽车、机械、家用电器、电机、仪表、航天、武器制造中，具有十分重要的地位。 冲压件的重量轻、厚度薄、刚性好。它的尺寸公差取决于模具，所以质量稳定，一般不需要再经机械切削即可使用。冷冲压件的金属组织与力学性能优于原始胚料，表面光滑美观。冷冲压件的公差等级和表面状态优于热冲压件。1.2.2冲压成型的缺点 1. 冲压成型工作环境温度较高 2. 不能做复杂和深度拉伸的成型效果 3. 薄膜厚度改变，模具要作稍微调整1.3冲压机发展趋势冲压机适用于橡胶、塑料行业之聚合物如PVC、色母粒等化工原料的混炼加工、配料试验，以检测是否达到所要求的颜色和质量，可作为工厂批量生产前配料的依据。将塑料或橡胶原料放于模具内，夹于上、下电热板之间，在电热板智能恒温下施以压力，使原料成型。 1. 高速化，高效化，低能耗。提高冲压机的工作效率，降低生产成本。 2. 机电液一体化。充分合理利用机械和电子方面的先进技术促进整个液压系统的完善。 3. 自动化、智能化。微电子技术的告诉发展为冲压机的自动化和智能化提供了充分的条件。自动化不仅仅体现的在加工，应能够实现对系统的自动诊断和调整，具有故障预处理的功能。 4. 液压元件集成化，标准化。集成的液压系统减少了管路连接，有效地防止泄露和污染。标准化的元件为机器的维修带来方便。1.4冲压机机架的结构形式 冲压机机架的结构设计主要有这几种结构形式：整体框架式结构、双柱拉杆式、单立柱结构、复合式结构和四柱式结构。以下着重介绍四柱式结构。 四柱式机构为冲压机常见的结构形式之一，机身是典型的三梁四柱结构。主缸布置在上横梁中心。在工作台中心则布置了顶出缸。活动横梁与主缸活塞刚性连结并由主缸活塞驱动。由四柱导向完成压制和回程动作。控制箱安装在主机右前侧，各控制按钮和压力表，调压阀等，均布置在箱体面板上，因此工作者在控制箱前即可集中操纵和调整。上滑块行程限位装置则布置于机身右前侧。可以调整活动横梁上限，减速和下限位置。动力机构布置于主机右侧并由管路系统与主机连接起来。四柱式结构最显著的特点是工作空间宽敞，便于四面观察和接近模具。整机结构简单，工艺性较好，但立柱需要大型圆钢或锻件。最大的缺点是承受偏心载荷的能力较差，在偏载喜爱活动横梁与工作台间易产生倾斜和水平位移；同时立柱导向面磨损后不能调整和补偿。这些缺点在一定程度上限制了他的应用范围。为了提高零件压制精度，提高模具的使用寿命，除了机身和各梁应具有必须的刚度外，各滑块应具有较高的运动精度，能承受在压制不对称零件或多工位冲压中产生的偏心载荷，并在冲压过程中保持必须的精度。在设计上重点是合理选择导向结构和导向长度，导轨面力求耐磨，磨损后间隙便于调整和修复以提高寿命。面导轨面上的挤压应力值是产生磨损降低寿命的重要因素。因此要仔细分析受力情况，进行必要地计算，使挤压应力不超过规定值，此外还需采取相应的润滑措施，以保证充分润滑。目前四柱式冲压机的滑块均采用固定于机身支柱上的45斜面导轨导向，为了提高耐磨能力和便于维修，通常在滑块导轨面上镶有青铜垫板。机身导轨则采用耐磨铸铁或淬硬钢制造。在精密冲裁和金属挤压冲压机上，为了最大限度的减小导轨间隙，提高刚度和导向精度，近几年来也有采用塑料衬板的导轨或预应力滚动导轨。第2章 冲压机机架结构设计 图2-1 主机结构图 30T冲压机机架采用三梁四柱式结构，其主要特点是加工工艺性较其他类型结构简单。图2-1为立式单缸三梁四柱式结构，他的机身是由上横梁、滑块、下横梁、四根立柱和加热板组成，机身由底座支撑。工作缸安装在上横梁内，活动横梁与工作缸的活塞联接成一整体，以立柱为导向上下运动，并传递工作缸内产生之力量，对磨具进行冲压加工。由于机身联接成一整体框架，故机身承受整个工作力量。活动横梁与工作缸的活塞联接成一整体，以立柱为导向上下运动，并传递工作缸内产生之力量，对磨具进行冲压加工。由于机身联接成一整体框架，故机身承受整个工作力量。2.1上横梁结构2.1.1结构形式上横梁位于立柱上部，用于安装工作缸，承受工作缸的反作用力。亦可安装回程缸及其他辅助装置。由于主机规格是30T，属于小型冲压机，上横梁不设计成上下封闭的厢式结构，直接采用45钢钢板结构，便于加工和生产。2.1.2形状尺寸要求上横梁通过立柱联接成机身上半部，并安装工作油缸。为使其组成的空间合乎要求，以及活塞运行平稳，因此要求上横梁安装油缸孔的轴线与安装油缸的台肩平面应垂直，上横梁与调节螺母接触面与主油缸台肩接触应平行，以及立柱穿过孔的上下平面应平行等等。结合生产情况，具体要求为： 1. 安装主油缸孔的轴线与油缸台肩贴合平面不垂直度允差0.06/1000毫米。 2. 调节螺母接触平面与油缸台肩贴合平面的不平行度允差0.05/1000毫米。 3. 锁紧螺母接触面与调节螺母接触面（立柱穿过孔的上平面与下平面）间不平度允差0.16/1000毫米。 4. 油缸锁紧螺母平面与油缸台肩贴合平面间不平行度允差0.12/1000毫米。 5. 与油缸外圆配合公差为H7/f8. 6. 立柱孔尺寸一般比立柱插入端直径大2-3毫米。2.1.3上横梁与油缸的联接方式 依靠法兰盘固定油缸，如图2-2所示.此方法采用联接零件来固定油缸的位置。当油缸加压时，油缸台肩传递反作用力于横梁，法兰盘不受反作用力的作用，只有当油缸回程工作时，回程力作用于法兰盘上。故法兰盘的强度只需满足回程力要求即可。油缸为柱塞式时，法兰盘仅承受部件的重量。2.2滑块结构 活动横梁的主要作用为：与主油缸活塞杆联接传递冲压机的压力；通过导向套沿立柱导向面上下往复运动；安装与固定模具及工具等。因此需要有较好的强度、刚度及导向结构。 图2-2 用法兰盘固定的结构 2.2.1结构形式 图2-3 滑块结构图 活动横梁选用材料与上横梁、下横梁相同，常采用同样的材料来制造，以使毛坯的制造工艺相类似、便于制造。 活动横梁的结构设计除考虑导向精度要求外，还应根据压制工艺中的承载要求来决定。 根据压制工艺性质，导向部分应有一定的高度，以保证足够的精度。一般情况下，导向部分高度不应小于活塞行程的二分之一。2.2.2形状尺寸要求 活动横梁是冲压机主要运动部件，为保证冲压机符合精度要求，因此，要求四立柱导向套 孔轴线应相互平行，它应与联接活塞杆孔的中心线平行；上述这些孔轴线都应与活动横梁下平面相垂直；与活塞杆接触平面对下平面亦可要求平行等。结合生产情况具体要求为： 1. 联接活塞杆孔轴线与四立柱孔轴应互相平行，其不平度允差0.10/1000毫米。 2. 活动横梁下平面不平直度，按JB1293-73标准允差为0.05/1000毫米。 3. 联接活塞杆孔轴线与四立柱孔轴线对下平面不垂直度允差0.06-0.10/1000毫米。 4. 下平面对上平面（与活塞杆贴合平面）不平行度允差0.05/1000毫米。 5. 四立柱孔中心距公差，前后、左右均为0.02毫米。 6. 四立柱孔与导套外圆配合精度为H7/g8，中心孔与活塞杆外圆配合精度为H7/f8。2.3下横梁结构2.3.1结构形式下横梁是主机的安装基础。台面上固定加热板，工作中承受机器本体的重量及全部载荷。下横梁所选用的材料以及其结构形式与上横梁相同。图2-4为下横梁结构图，材料选用45钢。2.3.2形状尺寸要求 下横梁是整机的基础性零件，是安装加热板的基准。因此，对工作台面的不平度、各部件安装定位基面均应有必要地技术要求。根据生产情况，具体要求为: 1. 工作台台面不平直度，按JB1293-73标准允差0.05/1000毫米。 2. 立柱锁紧螺母之贴合平面与工作台台面间不平行度允差小于0.16/1000毫米。3. 立柱孔尺寸一般比立柱插入端直径大2-3毫米左右。2.4立柱结构 立柱是四柱式冲压机重要的支撑件和受力件，同时又是活动横梁的导向基准。因此，立柱应有足够的强度与刚度，导向表面应有足够的精度、光洁度和必要地硬度。图2-4 下横梁结构图2.4.1结构形式立柱与上横梁、工作台的联接方式是表明立柱结构的主要特征。在选择立柱结构时，应考虑到它与上横梁、工作台间应可靠预紧、安装方便和便于调整机器的精度。图2-5为立柱结构，两梁都用调节螺母支承，用锁紧螺母上下加以锁紧。四螺母结构组成零件多。由于调节螺母起立柱台肩的支撑作用，且可调整两梁的支撑距离，对立柱有关轴向尺寸要求不严格，紧固较容易。但对立柱螺纹精度（与立柱轴线的平行度）以及调整螺母精度（调节螺母的螺纹对于上下横梁贴合面垂直度）要求较高。机器精度调整较麻烦。2.4.2形状尺寸要求 立柱为冲压机的重要零件，是活动横梁的导向基准。结合生产情况，具体要求为： 1. 立柱导向面轴线不平直度允差0.05/1000毫米。 2. 材料选用45锻钢件。毛坯应正火处理，消除锻造过程的内应力。 3. 立柱导向表面应进行热处理，表面硬度不低于HB235，也可进行表面镀硬铬处理，镀层厚度为0.02-0.04毫米。图2-5 立柱结构图2.6底座结构 底座安装于工作台下部，与基础相联。底座仅承受机器的总重量。底座高度由正常压制制件时人的操作高度来定。底座材料。主要考虑到外形的美观，对精度无要求。如图2-6所示。 图2-6 底座结构图第3章 结构计算及校核3.1上横梁3.1.1受力分析 上横梁可视为受两集中力，两端支承的简支梁。图3-1所示受力图及剪力弯矩图。其中： P公称压力（kgf） P=30010/9.8=30612.24kgf D油缸台肩尺寸（cm） D=17cmB立柱中心距（cm） B=50cm 图3-1 上横梁受力图 图3-2 -截面图 在主截面（I-I）所受弯矩： （3-1） 截面(-)剪力： （3-2）3.1.2截面-强度计算 截面宽度 截面高度 截面积 （3-3） 面积重心至x轴距离 截面对x轴的静面矩 （3-4） 静面矩S与面积重心至x轴距离乘积 （3-5） 各截面积的惯性矩 （3-6） 重心至x轴的惯性矩 截面对x轴的惯性矩 （3-7） 截面对x轴的惯性矩 （3-8） 受压截面和受拉截面弯曲应力相等为 （3-9）由此可得，在截面-上弯曲应力小于许用应力，安全。3.1.2截面-剪切强度计算 由分析得，最大应力在中心横断面及截面-上。 （3-10） 式中： Q截面-剪切力 （3-11） B简化截面宽度 H简化截面高度 代入得： （3-12） 由此可得，在截面-上剪切强度小于许用剪切强度，安全。3.2滑块 从结构上来看，活动横梁行程终止无机械限程，即无限程装置，依靠电气行程开关来限止其运动的上下位置。活动横梁高度较高H=12cm，通过加热板传递压力，故活动横梁仅受挤压和较小的弯曲。因此对活动横梁计算可从略。3.3下横梁3.3.1受力分析 如图3-3所示，下横梁I-I截面受力图及剪力弯矩图。 均布载荷 图3-3 下横梁受力图图3-4 -截面图 在I-I截面上弯矩为： （3-13） 截面(-)剪力： （3-17） 3.3.2截面-强度计算 截面宽度 截面高度 截面积 （3-18） 面积重心至x轴距离 截面对x轴的静面矩 （3-19） 静面矩S与面积重心至x轴距离乘积 （3-20） 各截面积的惯性矩 （3-21） 重心至x轴的惯性矩 截面对x轴的惯性矩 （3-22） 截面对x轴的惯性矩 （3-23） 受压截面和受拉截面弯曲应力相等为 （3-24） 由此可得，在截面-上弯曲应力小于许用应力，安全。3.3.2截面-剪切强度计算 由分析得，最大应力在中心横断面及截面-上。 （3-25） 式中： Q截面-剪切力 B简化截面宽度 H简化截面高度 代入得： （3-26） 由此可得，在截面-上剪切强度小于许用剪切强度，安全。3.4立柱 立柱在中心载荷下的强度计算： P公称压力（kgf） P=16010/9.8=16326.53kgf D立柱最细处直径（cm） D=4cmn立柱数量 n=4 （3-27） 由此可得，应力强度小于许用应力强度，安全。总 结 毕业设计是对毕业生大学生活及学习的一次总结，是对毕业生的一次考核，通过设计的构思，可以 看出一个本科毕业生的能力，同时也是对大学所学专业知识的一次广而深的复习。毕业设计是与实际紧密联系在一起的，是一次理