材料成形设备--1绪论、2曲柄压力机.ppt

材料成形设备,第一章绪论,第二章曲柄压力机,第三章液压机,第四章塑料挤出机,第五章塑料注射成型机,第六章压铸机,第七章螺旋压力机、剪板机、折弯机等,第二章曲柄压力机,第一节曲柄压力机的工作原理与型号分类,通过曲柄连杆机构将电动机的旋转运动转换为往复直线运动。,一、工作原理,工作原理,多级减速,离合器,制动器,飞轮,二、曲柄压力机的组成,2、传动系统,3、操作机构,4、能源部分,5、支承部分,6、辅助系统,1、工作机构,三、曲柄压力机分类,1、开式压力机,2、闭式压力机,机身刚度（尤其角刚度）较差，变形后影响制件精度、模具寿命，适合于小型压力机。,机身变形后的垂直变形可通过模具闭合高度调节消除，对制件精度和模具影响小，适合于大中型压力机。,开式压力机,闭式压力机,（1）开式机身,床身呈C形，便于模具安装、调整；,适用于小型压力机,受力易产生垂直位移与角位移；,辅助分类方式,三、曲柄压力机分类,1、按工艺用途,2、按滑块数量,3、压力机连杆数量,4、传动系统位置,通用曲柄压力机、拉深压力机、板冲高速压力机、热模锻压力机、冷挤压机等。,单动压力机、双动压力机,单点压力机、双点压力机,上传动、下传动,四、曲柄压力机型号表示,由汉语拼音、英文字母和数字组成,J31-315,JB2363,J()()()-()()1234567,闭式单点机械压力机标准型，标称压力3150KN。,次要参数进行了二次改进的开式双柱可倾曲柄压力机，标称压力630KN。,曲柄压力机,曲柄压力机基本参数,第二节曲柄滑块机构运动与受力,1、曲柄滑块机构的运动分析,（1）滑块位移与曲柄转角的关系,（2）滑块速度与曲柄转角的关系,（3）滑块加速度与转角的关系,压力机滑块位移、速度和加速度曲线,二、曲柄滑块机构受力分析,1、连杆与导轨受力分析,（2）曲轴受扭矩,二、曲柄滑块机构受力分析,F一定时，曲轴所受扭矩随a值增大而增大；,ML一定时，变形抗力F随a值增大而减小；,临界角（标称压力角）ag,3、压力机许用负荷图,ML恒定,（二）实际情况下曲柄滑块机构受力与许用负荷图,曲柄滑块机构内摩擦,1）滑块与导轨面,2）曲轴支承颈和轴承之间,3）曲柄颈和连杆大端轴承,4）连杆销处连杆小端与滑块支承处,曲柄滑块机构内摩擦,（二）实际情况下曲柄滑块机构受力与许用负荷图,1）标称压力外（a大于标称压力角）,2）标称压力内,模具工艺力不能大于标称压力,第三节通用曲柄压力机主要零部件结构,一、典型曲柄滑块机构,(1)曲轴式,(2)偏心齿轮式,(1)曲轴式,曲轴两端由床身支撑，曲轴转动，滑块上下移动，位置差值2R。,适合于较大行程的中小压力机。,偏心齿轮安装在芯轴上，绕其转动，用于中大型压力机。,(2)偏心齿轮式,负载分配合理，制造方便，但存在磨损功耗。,2、装模高度调节,（1）调节连杆长度,（2）调节滑块高度,装模高度滑块处于下死点时，滑块下表面与压力机工作台上表面的距离。,（1）调节连杆长度,连杆一分为二，转动调节螺杆，从而改变连杆长度。,铰接处为球头，加工困难；螺杆抗弯性能不强。,（2）调节滑块高度,工作原理,蜗轮蜗杆结构,3、过载保护装置,工艺设计不当；设备高度小于模具高度；毛坯位置放置不当；模具内有异物等。,过载原因,过载保护装置,压塌块式液压式,（1）压塌块式过载保护装置,原理：过载时，压塌块被剪断，压塌块高度降低，设备装模高度抬高。,单面剪切,双面剪切,单面剪切,（1）压塌块式过载保护装置,结构简单、制造方便。适合小型压力机,疲劳极限,考虑疲劳极限，初始剪切压塌力标称压力，运行前期保险效果差；,不适合多点压力机。,不考虑疲劳极限，则多次工作后，剪切压塌力顶出力）,单活塞结构,多层气缸,三活塞式气垫结构,三层气缸，三个活塞由一个活塞杆串联，推力相加,拉深垫的其它功能,（1）拉深垫行程调节,（2）拉深垫回程滞后,滑块上行到一定高度后，拉深垫再顶起（拉深垫回程滞后）,解决方法锁紧液压缸,（四）滑块平衡装置,活塞杆与滑块相连，气缸下腔进气，滑块始终受活塞杆向上的拉力作用。,作用,（1）防止当滑块下行程时，因自重下降速度过快，使传动系统中的零件（如齿轮）反向受力造成撞击和噪声。,（2）消除连杆与滑块的间隙，减少受力零件的冲击。,（3）防止由于制动器失灵、曲轴破坏或连杆折断，导致滑块坠落而引发事故。,滑块平衡装置由气缸、活塞组成，活塞杆与滑块相连，气缸固定在机身上，气缸下腔通入压缩气体。,滑块上行程时，压缩气体进入气缸下腔；滑块下行程时，压缩气体排出气缸。,气缸中的压缩气体项起活塞托住滑块，从而平衡滑块和上模的重量，避免滑块下行程超速。,Gh-滑块部件重量；Gm-上模部件重量；p-压缩气体压力；m-平衡装置个数；K-平衡系数，取K=1.2,对作垂直往复运动的工作部件一般应装设平衡装置；当连杆断裂、供气中断、失压等不正常情况发生时，工作部件（包括模具）应在其行程位置内，被可靠地平衡住，并能持续一定的时间。,第四节曲柄压力机主要技术参数与选用,（1）标称压力Fg(kN),标称压力是指滑块至下止点前，某一特定距离或曲柄旋转到离下止点前某一特定角度时，滑块上所允许承受的最大作用力。,（1）标称压力Fg(kN),图为压力机的滑块许用负荷曲线，该曲线是由压力机零件强度（主要是曲轴强度）确定的，曲线表明随着曲柄转角的变化，滑块上所允许的作用力也随之改变。因此选用压力机时，要严格注意工作角度，工件变形抗力必须位于图的阴影线之内。,第四节曲柄压力机主要技术参数与选用,一、主要技术参数,（1）标称压力Fg(kN),标称压力行程Sg(mm),标称压力角ag(),J23-40（开式可倾机械压力机）,第四节曲柄压力机主要技术参数与选用,（2）滑块行程s(mm),滑块从上死点到下死点的距离，其值为曲柄半径的两倍。,（3）滑块行程次数n,（4）最大装模高度H及装模高度调节量,J31-315（闭式机械单点压力机）,滑块每分钟从上止点到下止点、然后再回到上止点的往复次数。,装模高度是指压力机滑块处于下止点位置时，滑块下表面到工作垫板上表面的距离。封闭高度是指滑块在下止点时，滑块下表面到工作台上表面的距离，它和装模高度之差恰是垫板的厚度。,（5）工作台尺寸,（6）模柄尺寸,曲柄压力机基本参数,二、曲柄压力机的选择,（1）许用载荷图,（2）曲柄压力机能耗分配,（3）冲压力计算,（4）压力机类型选择,（5）初选设备,（6）设备做功校核,安全作用区,根据冲模的闭合高度调整压力机滑块的高度，使滑块在下止点时其底平面与工作台面之间的距离大于冲模的闭合高度。先将滑块升到上止点，冲模放在压力机工作台面规定位置，再将滑块停在下止点，然后调节滑块的高度，使其底平面与冲模座上平面接触。带有模柄的冲模，应使模柄进入模柄孔，并通过滑块上的压块和螺钉将模柄固定住。对于无模柄的大型冲模，一般用螺钉等将上模座紧固在压力机滑块上，并将下模座初步固定在压力机台面上（不拧紧螺钉）。将压力机滑块上调35mm，开动压力机，空行程12次，将滑块停于下止点，固定住下模座。进行试冲，并逐步调整滑块到所需的高度。如上模有顶杆，则应将压力机上的卸料螺栓调整到需要的高度。,模具安装的一般顺序（指带有导柱导向的模具）,视频,冲压事故分析,对冲压安全的措施建议,操纵机构,翻板式安全装置,检测式安全装置,双手操作式安全装置,推手式安全装置,安全装置,滑块平衡装置,第五节专用曲柄压力机,一、拉深压力机,双动拉深压力机两个滑块,外滑块压边，内滑块拉深成形,内滑块运动规律类似于曲柄压力机，外滑块作近似的间歇运动；,工作时，外滑块比内滑块提前1015度压住坯料；,内滑块在a82度开始拉深，a0度拉深结束；,滑块工作循环图,压力机滑块位移、速度和加速度曲线,防止工件卡在凸模上，回程时外滑块比内滑块滞后1015度；,内滑块回到上死点时，外滑块已具导前量，保证工作行程时能提前压毛坯。,气垫安装回程滞后装置，防止1015度范围内气垫将工件顶坏。,滑块工作循环图,双动拉深压力机的工艺特点,（1）稳定可靠的压边力,（2）运行平稳无冲击,（3）易于机械化操作,（4）合适的拉深深度,单动压力机上拉深模,双动压力机上拉深模,1压边圈2导板3凹模4凸模5固定座,1-凹模2压边圈3调整垫4气顶杆5导板6凸模,设置在压料面上的多条筋状结构就是拉深筋。根据其形状的不同，将拉深筋又分为普通的拉深筋和拉深槛。,什么是拉深筋？,拉深筋的剖面呈半圆弧形状。由于拉深筋比拉深槛在使用数量上、形式上都灵活，故应用比较广泛。但对毛坯变形时的流动阻力不如拉深槛高。,拉深筋,拉深槛的剖面呈梯形，类似门槛，安装于凹模的洞口。它的流动阻力比拉深筋大，主要由于拉深深度浅而外形平滑的零件，这样可减少压边圈下的凸缘宽度及毛坯尺寸。,拉深槛,1、增加进料阻力，使拉深件表面承受足够的拉应力，提高拉深件的刚度和减少由于回弹而产生的凹面、扭曲、松弛和波纹等缺陷；2、调节材料的流动情况，使拉深过程中各部分流动阻力均匀，或使材料流入模具的量适合工件各处的需要，防止“多则皱，少则裂”的现象；3、扩大压边力的调节范围。在双动压力机上，调节外滑块四个角的高低，只能粗略地调节压边力，并不能完全控制各处的进料量正好符合工件的需要，因此还需要靠压边面和拉深筋来辅助控制各处的压力；,覆盖件模具中拉深槛（拉深筋）的作用是什么？,5、纠正材料不平整的缺陷，并可消除产生滑移的可能性。因为当材料在通过拉深筋产生起伏后再向凹模流入的过程中，相当于辊压校平的作用。,4、当具有拉深筋时，有可能降低对压边面的加工粗糙度的要求，这便降低了大型覆盖件拉深模的制造难度；同时。由于拉深筋的存在，增加了上、下压边面之间的间隙，使压边面的磨损减少，提高模具的使用寿命；,双动拉深压力机结构分析,采用多杆机构，内滑块安装在外滑块内，内外滑块均有平衡缸。,多杆机构使内滑块速度特征为下行（拉深）时慢且稳定，上行时较快。,内滑块拉深时，外滑块一直处于下死点不动而压紧毛坯。,3、滑块的压力补偿机构,连杆与内外滑块通过螺旋副连接，调节螺旋副可调节装模高度。,3、滑块的压力补偿机构,外滑块压边力通过调节装模高度来完成，即设备装模高度调节略小于模具闭合高度；,缺点：设备高度方向的变形量而使压边力减小，影响拉深质量。,液压补偿器,液压补偿器,过载保护,调整压边力,稳压,装模高度,（三）双动拉深压力机的参数和选用,1、双动拉深压力机参数,内、外滑块标称压力比为1.41.7（单点）或1（双点及以上）,外滑块、内滑块的行程比为0.60.7,双动拉深压力机名称上的关键词一般指内滑块,2、双动拉深压力机的选用,例：JB46315闭式双点双动拉深压力机,二、冷挤压机,1、冷挤压工艺特点,较高的尺寸精度，较低的表面粗糙度（相对热锻）；材料利用率高，材料具有较好的强度与硬度（相对切削）,冷挤压产品,冷挤压产品,1）刚度要求高,机身采用铸钢或钢板焊接而成；,工作台孔尽量小，工作台垫板采用铸钢件；,曲柄采用刚度大的偏心轴或偏心齿轮结构，不采用调节连杆长度方式来调节装模高度。,2、冷挤压对设备的要求,2）工件变形能量大,冷挤压所选电动机和飞轮较大。,3）设备精度高,加大滑块导轨长宽比，提高导向精度。,2、冷挤压对设备的要求,5）可靠的顶料装置,下模顶出力较大（标称压力的1020）；,上模回程一定距离时才开始顶料；,上模回程至上死点时，顶料动作已完成，顶块回至下位便于放置下一个挤压件毛坯。,6）安全可靠的过载保护装置,过载时，保护和报警及时作用，方便卸载。,2、冷挤压对设备的要求,（二）冷挤压机结构分析,1、冷挤压机分类（结构）,曲柄式肘杆式拉力肘杆式,加压时间,工作力,机构不同，其运行和力能曲线将不相同。,曲柄式肘杆式拉力肘杆式,加一点UG的运动分析以及大吨位锻压机的研发工作,2）按传动系统位置,上传动、下传动,3）按机身放置方向,立式、卧式,立式常作为通用挤压设备，一般单工序使用卧式可用于多工位连续挤压,1、冷挤压机分类,2、J87-400型冷挤压机,液气缓冲工作原理,挤压时,回程时,液气缓冲工作原理,挤压时,回程时,过载保护工作原理,正常工作时,过载时,故障排除后,过载保护工作原理,正常工作时,过载时,故障排除后,过载保护工作原理,正常工作时,过载时,故障排除后,（三）冷挤压机参数与选用,1、冷挤压机型号与参数,机械式冷挤压机,液压式冷挤压机,J8（）（）,Y（）（）,2、冷挤压机主要技术参数,标称压力,滑块行程,最大装模高度,顶出力,工作台尺寸,2、冷挤压机的选用,1）机械式冷挤压机，要使挤压工作行程小于挤压机工作行程；,2）考虑开模后工件的出模空间，校核滑块行程。,三、热模锻压力机,主要用于锻造，其标称压力达到十万KN以上。,MP热模锻压力机,特点：1、上下顶料设计，节约锻材，节约能耗。2、打击速度快，模具热接触时间短，模具使用寿命长。3、机架左右两侧有作业窗，锻件传递方便。4、生产效率高、操作简单、维修方便、生产成本低。5、设有特殊的卡模解放设计，解模迅速，操作简单。6、设有可靠周全的集中润滑系统和手动补充润滑系统，有效降低磨擦损失。,7、采用PLC控制，实现多重安全操作回路系统，确保操作者安全。8、采用美国吨位数控仪直观显示实际锻造压力，并设有超负荷报警装置。,主要与热模锻压力机配套使用，实现锻造过程的机械化和自动化，提高生产率和产品质量。产品可根据生产要求实现35个自由度的运动，还可根据不同的需要提供各种形式的夹钳钳爪。本产品采用微机监控系统，保证动作可靠和准确，调整简便，可广泛地用于大批量的锻造生产过程中。,6300型热模锻压力机机器人,MP热模锻压力机,三、热模锻压力机,1、热模锻工艺特点及对设备的要求,精度比锤上模锻高，节约金属，可实现多模腔锻造，便于实现锻造自动化，生产效率高，但投资成本大。,2、热模锻对设备的要求,1）压力机具有足够的刚度,高刚度一方面提高了锻件精度，也减少了设备能量转变成弹性变形能。结构上采用短而粗的整体连杆、刚度大的偏心轴、优化的床身断面。,2）滑块抗倾斜能力强,多采用象鼻式及长滑块结构，连杆与滑块的支撑刚度采用双支承或大面积的柱形传力方式，或采用锲块结构进行平面支撑。,3）滑块行程次数高,一般35110次/分，比通用曲柄压力机高68倍。锻造变形要求高的变形速率以利于填充，缩短工件与模具的接触时间。一般采用两级传动（总传动比在1020），小型压力机采用一级传动，传动比不超过7。,4）上、下模顶件装置,压力机有上下模顶件装置。滑块回程时，及时将锻件从模具内顶出，下顶出还应在顶出位置保持一段时间以利于夹持操作。,5）应有脱出闷车的装置,闷车指滑块下锻过程中，设备卡死，滑块不能继续下行。发生闷车后，应及时使工作机构卸载。,方法：加大气压打反车,将电动机反转，使飞轮到额定转速后，关闭电动机。用一专用空压机向离合器供气，使离合器强力结合，利用飞轮惯量将滑块退出。,（二）热模锻压力机结构分析,连杆式、双滑块式、楔式、双动式,按压力机工作结构的类型分类：,（1）连杆式热模锻压力机（Mp型压力机）,离合器、制动器采用气动连锁，多采用摩擦片结构；,采用双楔式工作台来调整装模高度。,滑块采用有附加导向的象鼻子结构。,（2）楔式热模锻压力机,滑块由楔块驱动；,通过偏心蜗轮来调节连杆长度，以调节装模高度。,垂直刚度高，且楔块传动，抗倾斜能力强，特别适合多模腔模锻。,（Kp型压力机）,（1）装模高度调节结构,上调节式,下调节式,通过工作结构使滑块下死点位置变化，通常采用偏心销、偏心蜗轮和偏心轴承等结构；,通过楔形工作台调节工作台高度完成；,楔形工作台装模高度调节结构,偏心蜗轮式装模高度调节结构,1）楔形工作台装模高度调节结构,松开调紧螺钉，再调节螺钉6调节工作台左右位置，由于a斜面的作用使装模高度变化。,（2）上顶件机构,上顶件力顶出行程,调节螺钉可调节顶件机构的顶件行程。,工作原理,（3）下顶件机构,调节螺母可改变拉杆长度，从而调节顶出行程；,工作原理,气缸可控制顶杆在最高位置停留一段时间。,机械式、液压式和气动式,调节螺母,气缸,（三）热模锻压力机的主要参数与选择,F（6473）KA,K与锻造材料有关的系数,F所需锻压力,A包括飞边桥部在内的锻件投影面积,热模锻装模高度调节范围小,标称压力,第六节冲压生产附属设备,1、自动送料装置,卷料、条料、板料的自动送料装置及半成品的送料装置,（1）