成型设备第2章

第二章 曲柄压力机 23 第二章第二章曲柄压力机曲柄压力机 也称通用压力机 电机将电能变为回转机械能 通过曲柄连杆机构变为 直线往复运动 带动模具 制成所需工件 是材料成形 塑性成形 中广泛应 用的设备可以进行冲压 挤压 锻造等工艺 第一节第一节曲柄压力机的工作原理与分类曲柄压力机的工作原理与分类 一 通用压力机的工作原理和结构组成 1 工作原理 电机 曲柄滑块 工件 传动系统 模 具 第二章 曲柄压力机 24 工作原理工作原理 电动机 1 通过 V 带把运动传递给大带轮 3 在经过小齿轮 4 和大齿轮 5 的啮合传动 将运动传递给曲柄 从而通过连杆带动滑块做上下 往复直线运动 2 曲柄压力机的组成 1 工作机构工作机构 曲柄 连杆 滑块 作用 将旋转运动转换为往复直线运动 2 传动系统传动系统 齿轮 带传动 作用 将电动机能量传输至工作机构 在传输过程中 实现转速的逐 级递减 转矩的逐渐增加 3 操纵系统操纵系统 离合器 制动器及相应的电气系统 作用 在电动机启动后 控制工作机构的运行状态 实现工作系统的 间歇或连续工作 4 能源系统能源系统 电机 飞轮 作用 机器运行的能量由电动机直接提供 开机后电动机对飞轮进行 加速 压力机短时工作能量则由飞轮提供 飞轮起储存和释放能量的作用 5 支承部件支承部件 机身 工作台和紧固件等 作用 把压力机的所用零件联结成一个整体 6 辅助系统辅助系统 润滑系统 过载保护 气垫 气路系统 打料装置等 作用 提高压力的安全性和操作方便性 第二章 曲柄压力机 25 第二章第二章曲柄压力机曲柄压力机 第一节第一节曲柄压力机的工作原理与分类曲柄压力机的工作原理与分类 三 曲柄压力机的分类和特点 一 机身类型 1 开式 左右 前面敞开 三方向能接近模具 操作方便 刚度 差 有角变形存在 影响精度 适用于 1000KN 以下的小型压 力机 2 闭式 机身左右封闭 只能前后接运模具 操作不太方便 但 刚度好 压机精度高 适用于中大型曲柄压力机 二 曲柄形式 1 曲轴式 2 偏心式 3 曲拐轴式 4 偏心齿轮式 三 滑块数 1 单动 2 双动 3 三动 有一下滑块 完成相反方向拉 深 四 连杆数 1 单点 2 双点 3 四点 用于大中型 五 工作台特点 固定台 活动台 可倾 升降 可移 回转 六 按工艺用途分 1 板料冲压压力机 1 通用压力机 冲裁 落料 弯曲 线拉伸 2 拉深压力机 拉深 3 板冲高速自动机 连续进送料的自动冲压工艺 4 板冲多工位自动机 连续传送工件的自动冲压工艺 2 体积横锻压力机 第二章 曲柄压力机 26 1 挤压机 冷压机 2 热模锻压机 3 精压机 平面精压 体积精压 及表面压印 4 平锻机 5 冷墩自动机 制螺钉 螺母等标准件 6 精锻机 精锻各种轴类工件 3 剪切机 1 板料剪切机 2 棒料剪切机 第二章 曲柄压力机 27 第二章 曲柄压力机 28 第二章 曲柄压力机 29 四 曲柄压力机型号表示 根据 JB T9965 1999 的规定 曲柄压力机型号由汉语拼音 英文字母和 数字表示 表示方法如下 J 1 2 3 4 5 6 7 1 位为类代号 以汉语拼音首起字母代替 如 J 表示机械压力机 Y 表 示液压机 2 位为变形设计代号 以英文字母表示次要参数在基本型号上所作的改 进 依次为 A B C 3 位为压力机组别 以数字表示 例如 2 组为开式曲柄压力机 3 组为 闭式曲柄压力机 第二章 曲柄压力机 30 4 位为压力机型别 以数字表示 如 1 型为固定台式曲柄压力机 2 型 为活动台式曲柄压力机 5 位为分隔符 以横线表示 6 位为设备的工作能力 以数字表示 如 160 表示 1600kN 7 位为改进设计代号 以英文字母表示 对设备的结构和性能所作的改 进 依次以 A B C 表示 例如 JB23 63 为次要参数做了第二次改进的开式双柱可倾曲柄压力机 标称压力 630kN J21 125 为开式固定台曲柄压力机 标称压力为 1250kN 第二节第二节 曲柄滑块机构的运动与受力特点曲柄滑块机构的运动与受力特点 曲柄滑块机构是曲柄压力机的工作机构 也是压力机的核心部分 因此 分析它的运动与受力特点是学习曲柄压力机的的关键 一 曲柄滑块机构的运动分析 1 滑块位移与曲柄转角的关系 令 coscos LRLRs L R 整理得 sin11 1 cos1 22 Rs 将根号内部分采用幂指数展开后取前两项 整理得 2cos1 4 cos1 Rs 式中 为滑块行程 为曲柄转角 曲柄半径 s R 为连杆长度L 2 滑块速度与曲柄转角的关系 图 2 4 曲柄滑块机构简 dt d d ds dt ds dt sRd v 2 图 第二章 曲柄压力机 31 且 dt d 所以 2sin 2 sin Rv 为滑块速度 向下为正 为曲柄角速度 逆行为正 v 3 滑块加速度与曲柄转角的关系 2cos cos 2 R dt d d dv dt dv 为滑块加速度 向下为正a 了解滑块的位移 速度 加速度有利于设备的正确选用 因为不同的成形 工艺和成形材料长要求不同的成行速度和加速度 例如 拉深时需要较慢的 变形速度 第二章 曲柄压力机 32 二 曲柄滑块机构受力分析 一 理想状态下曲柄滑块受力 理想状态即忽略机器在运行时各节点及滑块部分的摩擦力 图 2 6 通用曲柄滑块机构受力简图 1 连杆和导轨受力分析 由几何关系得 cos F FAB tanFQ 一般情况 对应 故上式可以简化为 3 0 95 0 cos FFAB sinFQ 为连杆作用力 为导轨作用力 为工件变形力 为连杆长度系数 AB FQF 为曲柄转角 2 曲轴受扭矩 曲轴所受扭矩ODM ABL F 因为 sincoscossinsin RROD 第二章 曲柄压力机 33 且 1cos F AB F sinsin 所以 2sin 2 sincossinsinRROD 即 2sin 2 sinFRML 上式描述了曲轴受扭矩 工件变形抗力和曲轴转角之间的关系 L MF 当为定值时 曲轴所受扭矩随曲轴转角的值变化 越大 曲轴所受扭矩越F 大 当一定时 压力机所能承受的工件变形抗力随着值的减小而增大 即在较小 L M 的值下能承受的工件变形抗力较大 在满足一定工作行程的情况下 定义一临界角 标称压力角 在此点能承受的工件变形抗力称为标称压力 压力机工作时压力 g g F 都小于 临界点的曲轴所受扭矩为 g F gg L g RM 2sin 2 sinFg 3 压力机许用负荷图 通常情况下可以认为是恒定的 以标称压力点作为计算依据 有 L M L g M 1 2sin 2 sin R M F gL 图 2 10 为理想状态下滑块的许用负荷图 对 限定 g g FF 第二章 曲柄压力机 34 图 2 10 滑块许用负荷曲线 第二章 曲柄压力机 35 二 实际情形下曲柄滑块机构受力与许用负荷图 实际情况下 压力机在工作时各连接节点和滑动处的摩擦都是不可忽略的 曲柄滑块机构内摩擦主要有以下四处 1 滑块与导轨面处 摩擦力与运动方向相反且是单面受力 2 曲轴支撑颈与轴承之间的摩擦 由于摩擦产生阻力力矩 0 d 3 曲柄颈和连杆大端轴承之间的摩擦同曲轴支撑处阻力一样 产生阻力力矩 A d 4 连杆小端与滑块支撑处之间产生的摩擦力矩 由于四处阻力力矩 都会使曲柄连杆系统增加所需的传递扭矩 因此在实际工作状 态下 作用在曲轴上的扭矩应该是工件变形抗力引起的扭矩与摩擦所引起的扭矩之 和 设总扭矩为 由力学推导出 q M qBAq FmdddRFM 0 1 2 1 2sin 2 sin 设定压力机驱动扭矩恒定 为 则 gq M 从而获得实际情形下曲柄滑块受力与许用负荷图 从许用负荷图 q gq m M F 上可以得出结论 1 在标称压力行程外 压力机能承受的力达不到标称压力数值 2 在标称压力行程内 模具工艺力也不能大于设备的标称压力 3 为了使用户方便选择 选购合适设备 厂家在设备的说明书上都附有设备的许 用负荷图 第三节通用曲柄压力机主要零部件结构第三节通用曲柄压力机主要零部件结构 一 一 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 曲柄滑块机构是曲柄压力机的一个重要组成部分 它将电动机的旋转运动转变为滑 块的直线往复运动 并给模具提供所需的成形力与位移 同时还提供一些辅助的功能 如装模高度调节 过载保护 顶件 打料等 1 几种典型的曲柄滑块机构 按曲柄形式 曲柄滑块机构主要有 1 曲轴式 曲轴式曲柄滑块机构结构如图 2 10 所示 曲轴两端由设备支撑 当曲 轴绕支撑转动时 滑块在导轨的约束上下运动 上下位置差 滑块行程 为 2R 此结构应 第二章 曲柄压力机 36 用于较大行程的中小压力机上 2 偏心齿轮式 偏心齿轮式曲柄滑块机构如图 2 11 所示 偏心齿轮安装在芯轴上 并绕芯轴转动 通过偏心齿轮与芯轴的偏心距 R 实现曲柄机构动作 多应用于大型压 力机 芯轴仅受弯矩 偏心齿轮受扭矩作用 负荷分配合理 加工制造也方便 但偏心 轴直径较大 磨损功耗较大 2 装模高度调节方式 为了提高设备的适应能力 适应不同闭合高度的模具 压力机的装模高度应能 调节 调节方式有手动调节和机动调节 1 调节连杆长度 通过调节连杆的长度达到调节滑块下平面与工作台之间的距离 即装模高度 如图 2 10 图 2 11 均采用此结构 将连杆分成两部分 连杆体和调节 螺杆 螺纹一般为锯齿形或梯形螺纹 当需调节模具高度时 转动调节螺杆 连杆 的长度发生变化 从而达到调节装模高度的目的 2 调节滑块高度 柱销式连杆采用此种结构 如图 2 12 连杆不直接与滑块相连接 而是装配在调节螺杆上 装模高度调节方法 通过转动蜗杆 5 使蜗轮 4 转动 蜗轮 兼作调节螺母的作用 其转动的结果 使滑块本体上下移动 从而达到调节滑块底 面到压力机工作台面的距离 即装模高度 由于相对于球头式连杆 柱销式连杆的抗弯强度提高了 加工也比较方便 3 调节工作台高度 多用于小型压力机 如下图所示 第二章 曲柄压力机 38 第二章 曲柄压力机 39 第二章 曲柄压力机 40 第二章 曲柄压力机 41 补充内容补充内容 第二章曲柄压力机 第三节曲柄压力机的主要零部件结构 曲轴和连杆的设计计算 曲轴的设计计算 曲轴的材料 要求钢材锻造成形 一般多用材料为碳素钢 45 还有合金钢如 40Cr 等 曲轴的工艺要求 锻造曲轴加工后需要调质处理 大型曲轴和曲柄颈处要钻深孔 处理 以改善淬透性 支撑颈和曲柄颈要求很高的表面质量 各轴颈的圆角处要用磙子碾 压 延长寿命 曲轴的设计过程 利用经验公式进行计算 应用理论公式精确校核 A 集中载荷简支梁法 计算时按弯扭组合进行 计算应力比实际应力大约 50 第二章 曲柄压力机 42 B 弹性基础梁法 该方法假设曲轴支撑在轴承上时好像支撑在弹性基础上 计 算应力比实际应力大 100 C 均布再和简支梁法 计算结果与实测应力相比较为接近 但仍有一定距离 D 纯弯梁法 计算结果与实测应力最为接近 主要介绍纯弯梁法的计算以及曲轴的强度校核 纯弯梁法的简化假设 纯弯梁法的简化假设 齿轮对曲轴的作用力忽略不计 连杆对曲轴的作用力近似看成等于标称压力 pg 并分别以 1 2pg 作用于连杆 轴瓦两侧 纯弯梁法的计算 纯弯梁法的计算 注意 注意 对于标准行程的通用压力机 用公式计算 C C 得到截面的弯曲应力足够 可以忽略扭矩的影响 而对结果影响很小 对于大行程的 大工作角的压力机 拉深 需要考虑扭矩的影响 需进 一步计算扭矩 大行程大压力角压力机扭矩的计算大行程大压力角压力机扭矩的计算 曲轴的强度校核 曲轴的强度校核 设计时使计算的弯曲应力和剪应力分别小于或等于许用的弯曲 应力 第二章 曲柄压力机 43 许用应力推荐如下 许用应力推荐如下 说明 说明 连连杆的杆的设计计设计计算算 连杆的材料 主要由铸钢 ZG35 和铸铁 HT20 40 球头式连杆中的调节螺杆常 用 45 钢锻造 并调制处理 球头表面淬火 硬度 HRC42 柱销式连杆中的调节螺杆 因不受弯矩 故一般可以用球铁 QT45 5 QT60 2 或铸铁 HT20 40 制造 连杆及调节螺杆的强度校核 调节螺杆最大压缩应力校核 传动压力机工作时连杆受压 由于调节螺杆截面较小 故一般校核调节螺杆的 压缩应力即可 许用应力建议 调节螺纹的强度校核 由于螺母的材料一般比调节螺杆的差 因此 校验螺母上的螺纹强度即可 应应使 使 3 过载保护装置 由于曲柄压力机机构为刚性连接 滑块有固定的上下死点 若在工作中由于种 第二章 曲柄压力机 44 种原因使滑块下行受阻 致使连杆受力上升 并超过压力机的标称压力 AB F 引起设备或模具损坏 因此为了防止过载事故的发生 设备上设计了相应的过 载保护装置 常用的有安装压塌块式和液压式保护装置 1 压塌块式过载保护装置 如图 2 10 2 11 中 在球头座下设置一个压塌块 工作时连杆通过压塌块 间接地将力传递给滑块 当压机过载时 压塌块相应 的断面被剪断 使压塌块的高度降低 相应的滑块下死点位置升高 间接地使 设备的装模高度增加 消除了设备的过载 压塌块保护装置的优缺点 优点 压塌块式过载保护装置结构简单 制造方便 缺点 设计时无法考虑它的疲劳强度极限 如果考虑 初始的剪切压塌力将超 过标称压力而起不到过载保护的作用 如果不考虑 新压塌块在工作次数累计 到一定数量时 压塌块的临界剪切力会小于标称压力 而提前剪断 使压力机 的设备能力不能全部发挥 另外 此类型过载保护装置只能应用于单点压力机 因为多点压力机 不能保 证各个铰接处上的承载均匀 偏载时会引起某一个压塌块首先剪切断裂 而此 时设备总的压力并没有过载 限制了设备能力的稳定发挥 双面剪切型压塌块 单双面剪切型压塌块 压塌块安装示意图 2 液压式过载保护装置 多点和大型压力机多采用液压过载保护装置 其工作原 理是在原来安装压塌块的位置安装一个液压缸 称为液压垫 每个液压垫都设 第二章 曲柄压力机 45 有相应的卸荷阀 其中一个还设有限位开关 工作时通过高压液压泵向每个液 压垫打入液压油 液压垫活塞上升 液压垫内有一定预压力 正常工作时 连 杆的作用力通过液压垫内的液压油传递给滑块 当出现过载时 液压垫内的油 压急剧升高而引起卸荷阀卸荷 液压垫内的油压流回油箱 使滑块的下死点位 置上升 装模高度增大 起到保护模具和设备的作用 卸荷同时 限位开关发 出信号 压力机急停 待故障清除后 再次开机时 液压泵启动 液压垫活塞 抬高 压力机恢复正常工作 见课本 24 页 多次工作后 系统内油压可能有泄露 致使液压垫内的油压降低 通过压力继电器 来控制液压泵的开启和停止 完成对系统油液进行补充和保持一定的初始油压 保证压 力机正常工作 液压垫过载保护装置优缺点 优点 液压式过载保护装置过载临界点可以准确的设定 且过载后设备容易恢复正 常 因此广泛应用于多点和中大型液压机中 4 模具的装夹和打料装置 1 模具的装夹 对于小型模具 上模的装夹是利用滑块上的模具装夹持紧块来夹紧模具的模柄 如 下图所示 液压式保护装置原理图 第二章 曲柄压力机 46 模具夹持块夹紧装置剖视图 模具示意图 相应的模具上也应该设计出压力机模柄孔相对应的模柄装置 应用模具滑块上的模 具装夹持紧块来固定上模安全性差 仅仅应用于小型 滑块速度较慢的情况 对于大中 型模具 上模多用压板压紧方式或螺钉紧固方式 如下图所示 第二章 曲柄压力机 47 上模采用螺钉紧固方式 2 打料机构 打料装置又称顶料装置 滑块上的顶料装置有刚性和气动之分 1 刚性顶定料装置 刚性顶料装置 1 挡头螺钉 2 挡头座 3 机身 4 打料杆 5 挡销 6 滑块 第二章 曲柄压力机 48 必须注意 由于是刚性打料 因此必须在模具安装时就应该调好挡头螺钉的位置 否则会出现事故 调节方法 先将挡头螺钉松开 将压力机滑块调至上死点位置 然后将当头螺钉下调与 打料杆接触 最后将挡头螺钉紧死 这种打料方式属于刚性打料 结构简单动作可靠 但是刚性打料一般产生很多大的噪音 并且模具打料部分容易疲劳损坏 2 气动顶料 气动顶料是由一对气缸代替挡头螺钉 即打料杆的两端都铰接在两个气缸的活塞杆 上 气缸安装在滑块上 需要顶料时气缸进气使打料杆产生打料动作 从而使工件从模 具中顶出 气动顶料对工件的冲击力较小 且可以在上行时任意时刻顶料 便于实现自动化操 作 但可靠性没有刚性顶料高 并且需要增加控制系统在顶出动作失效时紧急停机 二 滑块 导轨和机身 滑块 小型压力机铸铁 HT200 中型压力机采用铸铁或焊接 大型压力机焊接成箱 体 滑块上端与连杆连接 下部安装上模具 在机身导轨内上下运动 底平面与导向面 垂直 并开有 T 型槽和模柄孔 导轨和滑块的导向面应保持一定的间隙且能调节 机身作为载体连接固定所有零部件 保证它们的相对位置和运动关系 工作时承受 全部变形力 强度和刚度是机身设计的重要指标 按结构分开式和闭式 按工艺分铸造 和焊接等 1 开式机身 第二章 曲柄压力机 49 a 开式可倾式 b 开式固定台式 c 开式活动台式 图 2 16 曲柄压力机开式机身 第二章 曲柄压力机 50 图 2 17 开式压力机弹性变形 由于开式压力机 操作空间三面敞开 工作台面不受导轨间距的限制 安装 调整 模具有较大的操作空间 与自动送料装置连接也很方便 但是由于床身近似 C 形 在受 力变形时产生垂直位移和角位移 尤其角位移影响模具刃口的磨损和冲压件的质量 严 重时甚至有可能折断冲头 因此角变形是压力机机身设计必须考虑的重要因素 开 式压力机多用于小型压力机 3 闭式机身 闭式机身形成一个对称的封闭框形结构 在压力机受力后仅产生垂直变形 刚性比 开式机身好 故广泛应用于中大型压力机中 压力机前后敞开 安装调试模具 进行生 产操作只能在前后两面操作 操作不太方便 第二章 曲柄压力机 51 图 2 18 曲柄压力机闭式机身 三 离合器和制动器 压力机的离合器由主动部分 从动部分 连接零件及操纵机 构组成 常用的离合器可分刚性和摩擦离合器两类 刚性离合器 靠刚性连接零件把主动零件和从动零件产生 连接和分离两种状态 根据连接件的结构形 式分 滑销式 转键式 牙嵌式 滚柱式 常见的为转键式离合器 摩擦离合器 其接合件是主动摩擦片和从动摩擦片 依靠 摩擦力连接 按工作情况分为干式和湿式 按摩擦面的形状分圆盘式 浮动镶块式和圆 第二章 曲柄压力机 52 锥式 一 刚性离合器 1 抽键式刚性离合器 由踏板带动操纵机构 使闸叉 5 下移 抽键 4 因弹簧 7 的作用而 前移 抽键插入飞轮 2 的月牙凹槽 3 内 因离合器体 9 是用平键 8 和 曲轴 1 连接的 故飞轮 2 带动离合 器体旋转时 曲轴 1 也旋转 当松 开踏板时 闸叉 5 的斜楔作用 将 抽键从月牙凹槽 3 内抽出 使离合 器体分离 飞轮空转 曲轴和滑块 停止工作 第二章 曲柄压力机 53 2 转键式刚性离合器 有半圆形转键 矩形转键 第二章 曲柄压力机 54 第二章 曲柄压力机 55 第二章 曲柄压力机 56 二 摩擦离合器 注意联锁 用于中 大型压力机 圆盘式离合器和制动器 是将粉末冶金材料烧结在从动盘 上 或做成扇面小块铆接在从动盘上 浮动镶块式离合器和制动器 是用石棉塑料做成一定形状 镶装在从动盘的窗孔中 摩擦离合器和制动器与刚性离合器相比 具有以下特点 摩擦离合器和制动器动作协调 离合器能随时接合与 脱开 因此容易实现寸动行程 便于调整模具 接合平稳 能在较高转速下工作 能传递的扭矩和产生的制动力矩大 但其结构较复杂 外形尺寸大 制造困难 成本较高 接合 和制动时摩擦面间有相对滑动 摩擦材料发热 加速其磨损 第二章 曲柄压力机 57 第二章 曲柄压力机 58 第二章 曲柄压力机 59 二 制动器 制动器分为圆盘式 带式和闸瓦式 闸瓦式应用不多 带式分为偏心式 凸轮式和气动式 第二章 曲柄压力机 60 三 电机及飞轮 曲柄压力机的负载为短时冲击负荷 若依短时工作选择电机 功率 将会很大 如 J31 315 压力机冲 100 t23 的 Q235 钢板工 件变形力 3150KN 变形功 22800J 冲制工件时间 0 2 秒 机械效 率为 0 25 则所需功率 456KW 而安置飞轮后电机功率 30KW 为不用飞轮时的 7 曲线 a 为无飞轮所需功率变化曲线 曲线 b 为电机功率 阴影为由飞轮提供飞轮 与电机补充 飞轮与电机一个大些 则另一个可小些 电机功率Pe K Pm Pm 周期平均平均功率 系数 K 1 2 1 6 常用 1 2 1 4 中小型压力机电机采用普遍转差率电机 大中型采用高转差 第二章 曲柄压力机 61 率电机 高转差率电机转速恢复时间长 故对行程次数较高的压力机 不宜采用 第二章 曲柄压力机 62 第二章 曲柄压力机 63 第二章 曲柄压力机 64 第二章 曲柄压力机 65 三 技术参数 技术参数反映了压力机的工艺能力 加工零件的尺寸范 围及生产率等指标 同时也是选用压力机 设计模具的重要依 据 2 公称压力 指滑块至下死点前某一特定距离或曲柄旋转到离下死点 前某一特定角度时 滑块上容许承受的最大作用力 该特定距 离称公称压力行程 该特定角度称公称压力角 3 滑块行程 指滑块从上死点到下死点的距离 为曲柄半径 2 倍 4 滑块行程次数 滑块每分钟从上死点到下死点 又回到上死点的往复次 数 5 装模高度和封闭高度 下死点时 滑块下表面到工作垫板上表面的距离称装模 高度 其距离的调节量称装模高度调节量 封闭高度指此时滑 块下表面到工作台上表面 6 工作台面尺寸及滑块底面尺寸 与机器平面尺寸和模具有关系 第二章 曲柄压力机 66 7 漏料口尺寸 8 模柄孔尺寸 9 喉口深度 开式压力机滑块中心线至机身的距离 第二节第二节曲柄滑块机构曲柄滑块机构 一 曲柄滑块机构的结构 第二章 曲柄压力机 67 见图 2 10 连杆的连联 双头螺栓 连杆点 调节螺杆与滑块连 接 模具夹持装置 压塌块过载保护 曲拐 偏心套 调整 改变行程 平衡滑块重量气 缸 第二章 曲柄压力机 68 第二章 曲柄压力机 69 第二章 曲柄压力机 70 二 滑块许用负荷图 第二章 曲柄压力机 71 滑块许用负荷曲线是由压力机的曲轴 齿轮等传动零件强度 所决定的 压力机工作时 滑块受工件变形抗力 F 的作用 经连杆 传给曲轴等条件 因此强度决定滑块允许承载的大小 考虑力及各处摩擦 曲轴上扭矩 qq mFM 当量力臂 OBAq dddSinRm 1 2 1 2sin 2 其中 工件变形抗力 g FF 连杆系数 LR 摩擦系数 各支承铰接点直径 A d B d O d 从上可知 曲轴扭矩随角度 变化 左右最大 故在 90 较大曲柄转角下工作时 工件变形力应减小为防破坏 曲轴除受 扭矩外 还承受工件变形力产生的弯矩 g aq w F rll M 4 8 在 C C 截面 弯矩影响较扭矩大得多 忽略扭矩 W Mw g A aq F d rll 3 4 0 8 在 B B 截面 扭矩影响较弯矩大得多 忽略弯矩 第二章 曲柄压力机 72 q w W M 3 2 0 Oqg dmF 用许用 代入 得到许用负荷图 F F 三 连杆及装横高度调节机构 为适应不同闭和高度的模具 压力装置高度应能调节 调节 方式有手动调节和机动调节 连杆与滑块联接处有 球头式 柱销式 柱面式及三点传力 式 球头式紧凑 压力高度降低 加工困难 调节螺杆易弯 柱销式随压力机上升 柱销直径上升 结构增大 柱面式工作时柱面接触传力 回程时销子承重量及拨模力 柱面加工困难 三点传力式为克服柱销式和柱面式改进 中 间加个支承点 第二章 曲柄压力机 73 第二章 曲柄压力机 74 四 滑块 导轨及机身 滑块 小型压力机铸铁 HT200 中型压力机铸铁或焊接 大 型压力机焊接成箱体 上端与连杆连接 下部安装上模具 在机 身导轨内上下运动 底平面与导向面垂直 并开有 T 型槽和模柄 孔 第二章 曲柄压力机 75 导轨和滑块的导向面应保持一定的间隙且能调节 机身有开式和闭式 铸造和焊接等 第二章 曲柄压力机 76 第二章 曲柄压力机 77 第二章 曲柄压力机 78 第二章 曲柄压力机 79 第三节第三节离合器 制动器 电动机及飞轮离合器 制动器 电动机及飞轮 一 离合器 压力机的离合器由主动部分 从动部分 连接零件及操纵机 构组成 常用的离合器可分刚性和摩擦离合器两类 刚性离合器 靠接合零件把主动零件和从动零件刚性连接 起来 根据连接件的结构形式分 滑销式 转键式 牙嵌式 滚柱式 摩擦离合器 其接合件是主动摩擦片和从动摩擦片 依靠 摩擦力连接 按工作情况分为干式和湿式 按摩擦面的形 状分圆盘式 浮动镶块式和 圆锥式 一 刚性离合器 3 抽键式刚性离合器 由踏板带动操纵机构 使闸叉 5 下移 抽键 4 因弹簧 7 的作用而 前移 抽键插入飞轮 2 的月牙凹槽 第二章 曲柄压力机 80 3 内 因离合器体 9 是用平键 8 和曲轴 1 连接的 故飞轮 2 带动离 合器体旋转时 曲轴 1 也旋转 当松开踏板时 闸叉 5 的斜楔作 用 将抽键从月牙凹槽 3 内抽出 使离合器体分离 飞轮空转 曲轴和滑块停止工作 第二章 曲柄压力机 81 4 转键式刚性离合器 有半圆形转键 矩形转键 第二章 曲柄压力机 82 第二章 曲柄压力机 83 二 摩擦离合器 注意联锁 用于中 大型压力机 圆盘式离合器和制动器 是将粉末冶金材料烧结在从动盘 上 或做成扇面小块铆接在从动盘上 浮动镶块式离合器和制动器 是用石棉塑料做成一定形状 镶装在从动盘的窗孔中 摩擦离合器和制动器与刚性离合器相比 具有以下特点 摩擦离合器和制动器动作协调 离合器能随时接合与 脱开 因此容易实现寸动行程 便于调整模具 接合平稳 能在较高转速下工作 能传递的扭矩和产生的制动力矩大 第二章 曲柄压力机 84 但其结构较复杂 外形尺寸大 制造困难 成本较高 接合 和制动时摩擦面间有相对滑动 摩擦材料发热 加速其磨损 第二章 曲柄压力机 85 第二章 曲柄压力机 86 第二章 曲柄压力机 87 二 制动器 制动器分为圆盘式 带式和闸瓦式 闸瓦式应用不多 带式分为偏心式 凸轮式和气动式 第二章 曲柄压力机 88 三 电机及飞轮 曲柄压力机的负载为短时冲击负荷 若依短时工作选择电机 功率 将会很大 如 J31 315 压力机冲 100 t23 的 Q235 钢板工 件变形力 3150KN 变形功 22800J 冲制工件时间 0 2 秒 机械效 率为 0 25 则所需功率 456KW 而安置飞轮后电机功率 30KW 为不用飞轮时的 7 曲线 a 为无飞轮所需功率变化曲线 曲线 b 为电机功率 阴影为由飞轮提供飞轮 与电机补充 飞轮与电机一个大些 则另一个可小些 电机功率Pe K Pm Pm 周期平均平均功率 系数 K 1 2 1 6 常用 1 2 1 4 中小型压力机电机采用普遍转差率电机 大中型采用高转差 第二章 曲柄压力机 89 率电机 高转差率电机转速恢复时间长 故对行程次数较高的压力机 不宜采用 第二章 曲柄压力机 90 第四节第四节辅助装置辅助装置 包括 过载保护装置 拉伸垫 滑块平衡装置 顶料装置 移动工作 台 气路系统和润滑系统 这些辅助 装置在压力机的正常工作中起着重要 作用 可以使压力机安全运转 扩大 工艺范围 提高生产率 降低工人劳动强度 第二章 曲柄压力机 91 一 过 载保护 装置 过 载现象 可能使 压力机 损坏 如连杆 螺纹破 坏 螺 杆弯曲 或折裂 甚至机 身变形 或断裂 1 压塌 块式 第二章 曲柄压力机 92 利用压塌块先破坏 来保护设备 用于单点压力机 2 液压过载保护 正常时 液压垫的油压使卸荷阀中单向阀关闭 进油端油压 及弹簧力之和大于输出端的压力 用于多点压力机 二 拉深垫 板料拉深时 需要压边以防起皱 小型压力机用弹簧 橡皮 等压边装置 压边力不能太大 且随行程增加而增加缺点 因此 大型压力机采用外滑块压边 内滑块拉伸 另一种方法制成一种 压边装置称气垫或液压气垫垫 总称拉伸垫 拉伸垫除用压边外 还可作顶料或作压制底部局部成形用 装有拉伸垫后 扩大压力 机使用范围 通用压力机可作拉伸压力机使用 而双动压力机则 可作三动压力机 液压气垫结构紧凑 小尺寸或大压边力 结构复杂 拉深垫行程调节装置可使固定的拉深垫上限位置可调 用于不 同模具的不同顶杆 拉深垫锁紧调节装置用于需要拉深垫的顶起比滑块回程滞后一 段时间 即滑块从下死点返回到一定高度后 拉深垫再顶起 以 免顶坏制件 第二章 曲柄压力机 93 第二章 曲柄压力机 94 第二章 曲柄压力机 95 三 滑块平衡装置 大型压力机上装平衡装置后 可防止滑块向下运动时 因自重滑 块快速下降 使传动系统中齿轮反 向受力而造成的撞击和噪声 可消 除连杆与滑块间的间隙 减少受力 零件的冲击和磨损 还可防止因制 第二章 曲柄压力机 96 动器失灵或连杆折断时滑块坠落产生事故 汽缸下腔与贮气罐通 四 推料装置 刚性顶料 气动推料 滑块上和气垫 五 移动工作台 为 缩短停 机和拆 装模具 的时间 提高生 产率 在大中 型压力 机上备 有移动工作台 压力机造价高 20 25 高度增加 前后尺寸加 第二章 曲柄压力机 97 大 六 气路 系统 用于摩 擦离合器 和制动器 拉深垫 滑块平衡 缸等 七 润滑 系统 相对运 动部分润 滑 以减 少零件磨 损 提高 第二章 曲柄压力机 98 使用寿命 保持工作精读 降低能耗和维修费用 干油润滑 稀油润滑 第二章 曲柄压力机 99 第二章 曲柄压力机 100 第五节第五节压力机的选择和精度压力机的选择和精度 一 压力机的选择 当我们编制冲压工艺文件及设计模具时 需要选择合适的 压力机 以满足工艺要求 使模具正常工作使用 因此选择合适 的压力机很重要 一 压力机类型的选择 一般冲压加工的设备主要分为通用压力机 专用压力机 液压机等设备 选择压力机的类型主要依据所完成工序的工艺性 质 批量大小 工件的几何尺寸和精度等进行选取 通用压力机 主要适用于冲裁 弯曲 线拉伸等工艺 一般生产 批量 开式压力机刚度弱 精度不高 中小型冲压 件加工 闭式压力机刚度大 适用于大中型和精度 要求高的冲压件生产 专用压力机 适用于生产批量大 如精密冲裁可选用精密冲裁压 力机 大型覆盖件等拉伸件选双动压力机 在室温 下 对钢或有色金属材料进行挤压 压印等体积变 形的冲压工艺用冷挤压压力机 多工位冲压工艺一 般采用多工位压力机 冲压液压机 对于批量小 厚板冲压或工艺力作用下行程大的工 第二章 曲柄压力机 101 件 采用 二 压力机的吨位选定 曲