普通压力机改造为精冲压力机设计

哈尔滨工业大学学士学位论文I摘 要目前的普通压力机存在着加工精度低、震动噪音大等缺点，只能完成一些对精度要求相对来说较低的零件的加工，对于精度要求高的零件不能一次性加工达到要技术要求，必须再辅助于其他的工序才能完成，而精冲压力机其冲压件精度要比普通压力机高，可以减少一些额外工序，提高生产效率，降低生产成本。目前我国的精冲技术研究虽然已经有了一定的基础，但是总体上看，我国的精冲技术与欧美、日本等工业强国还存在着相当大的差距。所以本课题的研究对我国的精冲技术有一定的的推动作用。本课题主要任务是把 J23-16 普通压力机改造为精密压力机，通过对普通压力机与精密压力机的比较，实现普通压力机到精密压力机的改造。本文所设计压力机传动系统采用多楔带传动，由于多楔带薄，弯曲性能好，允许电动机带轮的设计直径可以缩小三分之二左右；在滑块机构的改造方案中，改变滑块机构形状，克服了导轨和滑块之间的空间不恒定和滑块接触面加工不便的缺点；在润滑系统改造中，在曲轴的一端套接柱塞油泵及分油器，向各摩擦副输送润滑油，提高了压力机的使用寿命。关键词：压力机的改造；传动机构；滑块；导轨；减震机构 AbstractCurrently the ordinary press has many shortcomings, such as low machining accuracy, noise, vibration and so on. And only some of the parts with relatively low accuracy requirements can be made. For the high precision machining parts can not be reached to technical requirements one-time, and must be fished in 哈尔滨工业大学学士学位论文IIother auxiliary. The punching accuracy of the fine press is more accurate than the ordinary press, so by fine press relatively high accuracy can be obtained and can improve production efficiency. Also it can reduce the production cost. Now the current technology of fine press research has certain basis, but it is behind many than Europe, Japan and other industrial power, in general. So the research of this topic is helpful for the development of the fine press in china.The main task of the topic is to change J23-16 common press into fine press. By comparing these two kinds of press, the alteration of the common press will be realized.In the topic, the V-ribbed belts are used in the drive system design. Because V-ribbed belts is thin and the bending property is fine, the diameter of the electromotor belt wheel will reduce about two-thirds; In the program of the design of the slider-crank mechanism, the shape of the slider is changed and get over the disadvantages that the space between slide and guide way is non- constant and the processing of slider is inconvenient. In the change of the lubricating system, plunger fuel pump and oil separator are fixed at one end of the crank shaft and they can transport lubricating oil to each friction part. And increase the service life of the press.Keywords: The reconstruction of the press；Transmission mechanism；Slide block；Guide； Damping institutions目 录摘 要.Abstract哈尔滨工业大学学士学位论文III1 绪论.11.1 国外精冲技术发展现状.21.2 国内精冲技术发展现状.41.3 本课题的任务及意义.72 J23-16 普通压力机到精冲压力机的改造方案.92.1 传动机构的改造.92.1.1 J23-16 压力机传动原理.92.1.2 传动带的选用.102.1.3 多楔带的计算.112.2 滑块导轨的改造设计.132.2.1 滑块导轨的设计.132.2.2 滑块连杆.212.3 润滑系统.222.4 减震措施.252.4.1 机械震动噪声的组成分类.252.4.2 减小震动的措施.302.5 反顶机构.332.5.1 无毛刺冲裁工艺.332.5.2 反顶机构的设计.332.5.3 参数要求 353 总结.37参考文献.39致谢30哈尔滨工业大学学士学位论文IV附录41哈尔滨工业大学学士学位论文11 绪论精冲是一种先进的精密成形塑性加工技术，它是通过精冲模具，在专用压力机或改装的通用压力机上，以获得断面光洁、垂直、平整度好、精度高的板状精密轮廓零件。表 1-1 现阶段精冲件精度哈尔滨工业大学学士学位论文21.1 国外精冲技术发展现状从 1923 年德国人 F.Schiess 通过试验研究获得了精冲工艺的技术专利始，到 20 世纪 70 年代末，国际上已累计制造精冲压力机约 2000 台，其中德国 290 台，前苏联 215 台，美国 185 台，日本 180 台，英国 100 台。他们的研究和科研成果的商业转化速度非常快，并已形成了一整套的完备的技术研究和商业运作系统，这也是他们发展迅速的主要的原因。精冲工艺在世界上日益成为一种重要的少无切削工艺。目前，掌握了先进精冲技术的欧洲和日本，在市场竞争中已处于有利的地位。为了扩大精冲的应用范围，满足装配或产品性能的要求，他们已将精冲加工工艺扩展到弯曲、冷挤压、拉伸、压印、局部成形等工序，取代了切削加工及其他工艺（如铸造、粉末冶金和需要后续加工的工序） 。由于精冲原材料的软化（退火）处理技术（特别是高碳、高合金钢的碳化物 Fe3C、合金碳化物的球化退火工艺）的提高，已能获得适合精冲的高碳、高合金球化金相组织，因此，目前已能精冲强度高达700MPa800MPa 的合金工具钢、高碳钢、轴承钢等材料。世界发达国家精冲技术的优势，表现在以下几方面：（1） 精冲工艺精冲工艺目前可以达到的技术水平为：精冲剪切表面粗糙度Ra=1.50.3m；超精冲的剪切表面粗糙度 Ra=0.20.1m；尺寸精度：毛刺小于 0.03mm，塌角深度：10%25%料厚；剪切面垂直度：89.5；表面不平度：一般不需要校平即可使用；最小孔径：0.30.7t （当材料=150MPa时取上限，当材料 =450MPa时取下限） 。精冲件的最大厚度：瑞士为 15mm，美国为 22mm，日本最大的精冲件是用于推土机上的一个零件，厚 7mm，其上有 52 个孔，内外轮廓冲裁长度达 600mm。哈尔滨工业大学学士学位论文3(2)精冲材料精冲材料不仅是保证实现精冲的重要条件，而且是提高产品质量，降低生产成本，扩大精冲应用范围的重要需要，因此，开发研究精冲材料越来越受到各国的重视。目前，已经有一些专门用于精冲的新材料，如西欧的高强度微量合金细晶粒钢 UQ38、UQ550；日本的SCr22、Scm22 、SNCM21,合金钢等。为了改善材料的精冲性能，国外还研究了贝氏体钢的精冲工艺和不需要热处理的超级贝氏体钢。（3）精冲模具精冲模具结构（图 1-1）有以下特点：大型精冲模具的数量增多，最大精冲模具尺寸已达 1250*1250，重量 6.3t。精冲连续模的比重增加。固定凸模式精冲模的比重增加，占 80%左右（这是因为大型精冲件和连续模适合采用固定凸模式结构） 。发展了增加精冲模架导向刚度的结构，设计将原模架的钢球滚动导向结构的点接触改为异形滚针滚动结构的线接触，提高了模具对侧向力的承载能力。精冲模具目前已经实现标准化，并且为了适应批量生产，采用了快速更换通用模架系统。图 1-1 瑞士 Feintool 公司精冲模发达国家的精冲凸、凹模用材一般为高铬合金工具钢，冲孔凸模用高速钢，一次刃磨寿命在 15000 次左右。各国还研制了许多新的精冲模具用哈尔滨工业大学学士学位论文4钢，如 HSR.ASP23 和 ESR 钢等。ASP23 钢为粉末冶金高速钢、偏析小细晶粒钢，耐磨性好，如冲 80x4mm 热车 L 板，其模具寿命为 Cr12MoV 的 5 倍以上。（4）精冲设备精冲设备的开发和拥有程度是实现精冲工艺水平能力的重要标志。世界上生产精冲机、精冲压力机的制造商有二十几家，主要集中在瑞士（图1-2） 、德国、日本等地。生产的精冲机中，10004000kN 的占 80%左右，最大吨位的精冲压力机由瑞士的 Feintool 公司制造，可冲板料的厚度已达 30mm，实现了单机自动、卷料自动、增加滑块刚性、导轨滚动结构（不过，目前有利用精密滑动导轨取代滚动导轨来提高刚性的趋势）等。图 1-2 瑞士 Feintool 公司精冲机1.2 国内精冲技术发展现状从 1976 年中国与 Feintool 公司开始精冲技术交流，开始了我国引进哈尔滨工业大学学士学位论文5精冲机的历史到目前，精冲技术已从最初的手表、相机行业逐渐扩大到机械制造业。20 世纪 90 年代精冲技术开始在汽车行业推广应用。北京机电研究所从事精冲工艺技术开发已有 20 余年，在精冲工艺、材料、精冲压力机、模架、模具、润滑等方面取得了一系列科研成果，1994 年联合国援建我国的精冲技术中心就设在该所。此外为加深推广精冲技术的应用，该所先后制订并经国家批准颁布了五种精冲工艺部颁标准。 济南铸造锻压机械研究所、西安交通大学和西安仪表厂等单位开展了不同程度的研究和应用。重庆工学院模具重庆市级重点实验室也把该技术列为其科研方向之一，并在经济型精冲以及复合精冲领域有多年研究，取得了氮气弹簧式精冲模架专利。广州精冲件制造公司是一家专业性的精冲厂家。另外，二汽冲模厂、上海星火模具厂、武汉长江有线电厂等也设有精冲生产点。精冲工艺技术及设备、模具的研制在我国已经起步，其应用范围也扩展到汽车、摩托车、工量具、工程机械等领域并取得可喜成果和效益。零件的冲裁厚度也从 4mm 增加到 8mm；金属材料从有色金属冲裁扩展到黑色金属的冲裁（钢材主要是容易冷挤压成形的低碳钢、低合金钢和不锈钢，冲裁厚度以 12mm 以下为宜；有色合金主要是铝合金和铜合金，冲裁厚度以 18mm 以下为宜；也有一些中碳钢和高碳钢可在球化处理后用于精冲生产；随着模具材料及处理方法的发展以及被冲板材球化处理工艺的进一步完善与普及，一些较硬的高碳钢和高合金钢以及其他低韧性的材料诸哈尔滨工业大学学士学位论文6如镍基或钴基合金材料等也会用于生产精冲零件） 。总体状况主要表现在以下几方面：（1） 精冲压力机它是实现精冲零件生产的主要设备，具有刚性好、导轨精度高、送出料自动化、行程节拍高、换模方便、价格较低等特点。20 世纪 80 年代末，北京机电所与四川内江锻压机床厂合作，推出了我国第一台 6300kN.精冲液压机。目前，北京机电所己开发出 Y26 系列精密冲裁压力机，其中Y26-630A 型已经投入使用。（2） 精冲件生产状况随着精冲技术的发展，国内已有不少企业从事精冲件的生产。北京机电研究所生产的精冲零件主要有：汽车座椅调节器、汽车门锁、汽车变速箱拨叉、摩托车制动器钳架、摩托车链轮、手动葫芦墙板、卡尺尺框、纺织机三角底板等。兵器工业五九所属万友康达精锻公司从事精冲件开发生产已有十余年，已成功生产了数十种精冲零件（图 1-3） 。武汉泛洲公司于 1995 年开始研制生产具有高技术含量的中厚板精冲拨叉零件，于 1996 年获德国大众公司和一汽大众汽车有限公司的认可，现已开始为捷达轿车批量供货，年产 100 万精冲件。此外，还有武汉华夏精冲技术公司也是一家由十余名资深精密成形技术专家发起组建的精冲专业有限责任公司。哈尔滨工业大学学士学位论文7图 1-3 精冲零件随着精冲技术研究和开发的不断深入，精冲技术必将得到更大程度的推广应用，从而充分发挥其效率高、产品互换性好、加工成本低的优势，促进汽车、摩托车及其他产业的零部件的生产效率，带动我国制造业跨上一个新的台阶。1.3 本课题的任务及意义本次毕业设计主要任务是将 J23-16 普通压力机，改装为精冲压力机，为实现这一目的，要通过查阅资料文献等方式找出普通压力机与精冲压力机的不同之处，然后比较分析，在 J23-16 普通压力机的基础上对其相应的机构不见进行改装设计，使其最终实现精冲压力机的功能。通过比较分析，需要改造设计的机构主要有以下几方面：电动机到飞轮轴的传动机构、导轨滑块的配合形状、润滑系统、减震机构以及实现对工件的反顶装置设计。哈尔滨工业大学学士学位论文8这次毕业设计，把 J23-16 普通压力机改造为精冲压力机，通过对普通压力机与精冲压力机的比较完成设计，实现普通压力机到精冲压力机的改造。鉴于我国精冲技术的发展现状，本课题的研究对我国的精冲技术有一定的的推动作用。哈尔滨工业大学学士学位论文92 J23-16 普通压力机到精冲压力机改造方案2.1 传动机构的改造2.1.1 J23-16 压力机传动原机械压力机工作时由电动机通过三角皮带驱动大皮带轮(通常兼作飞轮),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。机械压力机在锻压工作完成后滑块程上行,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即只有一个曲柄滑块机构。有的大工作面机械压力机,是为了使滑块底面受力均匀和运动平稳而迅速。2.1.2 传动带的选用图 2-1 传动原理图哈尔滨工业大学学士学位论文10现在的普通压力机中电动机带轮与飞轮的传动方式多数是采用三角带连接传动，按计规范、动机轮与压力机飞轮的两外径和两轮的中心距，选择带的长度，两轮的直径应达到转动速度比的要求，其中飞轮的外径必须同时满足转动惯量的要求，电动机飞轮的包角 不应小于 120。对于50kN 以下的台式机一般为一级传动，当行程次数要求 200 次分，飞轮转速也应为 200 转分，在单向四极电动机转速为 1200 转分情况下，若采用 O 型三角带，按设计规范要求，电动机带轮最小直径不小于 70mm，飞轮外径应为 490mm、而台式压力机体积小、结构紧凑、对如此大的设计空间是绝不允许的。为此，目前都采用缩小电动机带轮外径的方法来解决设计空间与传动速比的矛盾，其结果是牺牲三角带的寿命或者功率传递中的功率损耗。为了解决和弥补台式压力机中电动机带与飞轮传动中的上述难题和缺陷，采用多楔带传递功率方式的一种传动装置，在有限的设计空间范围内实现了设计规范要求。采用多楔带传动，由于多楔带薄，弯曲性能好，允许电动机带轮的设计直径，在实现飞轮同样传速比的情况下，可以缩小三分之二左右，解决了常规设计出现的台式压力机体积大、三角带寿命多的致命缺陷，而且保证了传动功率的最佳状态。在曲柄压力机的飞轮和电动机带轮之间多楔带传动，带动飞轮旋转，在飞轮和电动机带轮的外表面由于多楔带楔形牙匹配的楔形槽，如在 50千牛以下的台式压力机中选用 J 型多楔带，厚度为 4mm。根据台式压力机的功力大小，采用不同的多楔带，其厚度可选配 3-100mm 范围内。哈尔滨工业大学学士学位论文11图 2-2 多楔带2.1.3 多楔带的计算工况系数： =1.3， = P=1.95kw （2-1） =1440 , 1 /根据小带轮转速选取 PJ 型多楔带。n1=1440r/min, n2=120r/min传动速比 i=12小带轮有效直径：de1=50mm， e=1.2大带轮有效直径：de2=12(de1+2 e)- 2 e=626.4mm （2-2） 带速： v = （2-3）106ndpdp1=de1+2 e=52.4mm （2-4）得 v=3.95m/s初定中心距 ：00.7（de1+de2） 2（de1+de2） （2-5）0即： 473.48 1352.80取 =500mm0哈尔滨工业大学学士学位论文12带的有效长度：L =2 + （de1+de2 ）+ （2-6）0 02 （ de1de2） 240=2500+ 676.4+ 2 5.62=2255mmLe 取 2300mm实际中心距：a= + =522.5mm （2-7）0L02中心距调整量： = 13mm, =14mm （2-8） 小带轮包角 = - （2-9）118021 57.3=116.791传动带每楔所传递的基本额定功率P1=0.14 kW传动带每楔所传递的基本额定功率增量 =0.01 kW1带的楔数：z = （2-10）11kdp）（包角修正系数： =0.84带长修正系数： =1.01由此算出：z=26有效圆周力： = （2-11）1 103=1623N。1带的松边拉力： =452N2哈尔滨工业大学学士学位论文13作用在轴上的力： =（ ） =1767.2N （2-12） 1+2 sin12有效直径偏差 de=0.15+0.005（z-10）=0.23径向圆跳动：0.25+0.0004（de-250）=0.39断面圆跳动：0.002de=1.25轮槽工作面粗糙度：Ra=3.2 2.2 滑块导轨的改造设计2.2.1 滑块与导轨的改造在常规的曲柄压力机中，滑件在导轨上进行竖直的往复运动。然而，这种方式导致一些问题，其中之一为在导轨和滑件之间的空间不恒定，另一为与导轨接合的滑件接触面的加工十分不便。 常规的具有如此问题的曲柄压力机在图 2-3 至图 2-5 中示出。图 2-3 普通压力机滑块与导轨哈尔滨工业大学学士学位论文14图 2-4 普通压力机滑块加工图图 2-5 普通压力机导轨图 2-3 为一剖面图，示出装在常规曲柄压力机上的滑件和导引滑件路线的导轨。如图 2-3 所示，该曲柄压力机具有一对导轨 G，每根导轨均沿长度方向竖直装配在其相应边框 2 一侧上。滑件 S导轨 G接合并在导轨 G之间移动。在常规曲柄压力机中，每根导轨均呈长杆状，并固定在曲柄压力机边框 2 的上部。导轨四个表面中与滑件接触的表面具有一缩进的形状，例如V 形，而滑件具有反 V 形突出部 107 与每根导轨的缩进 V 形面相对应。用于辅助滑件 S常规曲柄压力机上竖直往复运动。在导轨 G滑件 S之间不允许有空隙。如果两者之间有空隙存在，曲柄压力机则不能进行精确的冲压操作。为了消除空隙，一根导轨不可移动地固定在边框上，而其相对的安装在另一个边框上的导轨具有一个插入哈尔滨工业大学学士学位论文15边框上一个通孔的可调节螺钉 110，该导轨可轻微移动，以此调整导轨G和滑件 S之间的空隙。可移动导轨的一个表面缩进为 V 形，而其相对面为平面。通过将可调节螺钉 110 插入通孔，推出所述的可移动导轨的平面。以此方式，介于两根导轨和滑件之间的空隙不再存在。如上所述，尽管可调节螺钉 110 用于穿过边框 2，但该可调节螺钉110 的螺钉头暴露在外且向外突出。可以通过旋拧螺钉头来旋转并向内移动可调节螺钉 110。螺钉头的旋转需要在导轨 G和滑件 S之间的空隙消除点停止。这样，可调节螺钉在其所余头部暴露在外的情况下被固定。而且，该暴露的头部可能受到误旋拧，从而使可调节螺钉松开。图 2-4 示出了与安装在常规曲柄压力机上的导轨对应接合的滑件加工方法。在常规曲柄压力机的情况下，滑件 s具有反 v 形突出部 107 以与导轨 G接合。此方式带有很大程度的不准确性，因此要求经常的修正以确保四个滑件表面相互平行。滑件 S突出部 170 的滑动表面可通过仅采用刨刀 13 来加工。然而，为了加工滑件 S突出部分 170 中如图中与导轨 G接合的滑动面，需要四次切割操作，并且四个滑动表面加工的误差修正也是必需的。所有这些都很繁琐。而且，如本领域的普通技术人员所公知的，为了切割滑件 S突出部分 170 的滑动表面，在铣刀 13 上下左右移动时需要固定滑件 S。因为滑动表面倾斜，沿倾斜表面移动铣刀 13 并进行切割十分困难。同样，在每个滑件表面重复上述操作是很耗时的。还有，重复操作产生一些曲线，由于这些曲线则不可能在滑件上形成一均匀表面。从而需要附加的修正，带来进一步的不便。图 2-5 为一安装在常规曲柄压力机上的导轨的立体图。导轨表面缩进为 V 形以与滑件表面具有一通孔， S的反 V 形突出部 107 接合。与缩进表面竖直的两个通过通孔导轨可紧固在边框上。哈尔滨工业大学学士学位论文16总之，常规曲柄压力机上的导轨 G、滑件 S及其附件具有很多不利之处。它们的加工过程复杂且繁琐，曲柄压力机有很大程度的不准确性，并且在曲柄压力机上保持一精确的空隙非常困难，特别是在导轨和滑件之间。因此，本次设计设计的滑块导轨结构中不存在沿导轨和滑件之间用于进行冲压操作的行程的空隙，用于进行竖直往复运动的导轨和滑件可通过与常规方式不同的方法容易的加工出，而且与导轨接合的滑件可以在没有间隙的情况下平滑地在导轨上滑动。结合附图，本设计的上述目的和优势在下面的优选实施方式说明中显现，其中:图 2-3 为与图 2-9 对应的剖面图，示出常规曲柄压力机上的滑件;图 2-4 示出了与安装在常规曲柄压力机上的导轨相应接合的滑件的加工方法;图 2-5 为一安装在常规曲柄压力机上导轨的立体图；图 2-6 普通压力机前视图哈尔滨工业大学学士学位论文17图 2-7 普通压力机侧视图图 2-6 为本发明曲柄压力机的前视图;图 2-7 为图 2-6 中曲柄压力机的侧视图;图 2-8 为本发明安装在曲柄压力机上的导轨的立体图;图 2-9 为沿图 2-6 中 IV IV 线的剖面图;图 2-10 示出本发明与安装在曲柄压力机上的导轨相应接合的滑件的制造方法。图 2-6 和图 2-7 示出一包含本设计导轨的曲柄压力机。滑件 S 置于两边框 2 之间，用于上下往复运动，即滑块 S 沿着由边框竖直固定的导轨导引的方向。安装在与旋转齿轮接合的曲柄轴下侧的滑件 S 通过曲柄轴的旋转而上下运动，以此压下位于包含冲模的台垫上的工件。这样，曲柄压力机运用附于滑件下部的冲头进行冲压操作和多种作业以形成所需产品。如上所述，竖直往复的滑件 S 用于由固定于边框 2 上的导轨 G1, G2导引沿行程运动。此方式要求在导轨 G 1, G2 与滑件 S 之间没有空隙。换句话说，滑件 S 必须在无空隙的情况下沿导轨 G 1, G2 平滑滑动，从而哈尔滨工业大学学士学位论文18使冲压操作良好的进行。如果导轨 Gl、G2 与滑件 S 间存在间隙，滑件 S在降下的过程中会抖动，导致损坏工件和冲模。为使滑件 S 可以沿无空隙的导轨 Gl, G2 的行程往复，滑件 S 缩进部分中的四个表面(见图 2-9)必须对称且相互平行。图 2-8 为本发明安装在曲柄压力机上的导轨的立体图。长的导轨(G1或 G2)沿曲柄压力机的边框 2 竖直安装。导轨 Gl 或 G2 在一侧突出为反 V形，具体来说是 G1，并且在另一侧设有至少一个孔 6，可调节螺钉 10 可插入孔 6。可调节螺钉 10 和孔 6 的必要性将参照图 2-9 在后详细解释。固定在其相应边框 2 上的导轨 G1,G2 根据操作在结构上有一些不同。导引滑件行程的导轨 G1 设有至少一个螺纹孔 6，其中可以插入可调节螺钉 10，如上述所解释。这样更进一步的调整了导轨 G1 和其相应边框 2 间的空间。相对的安装于另一个边框 2 上的导轨 G2 用作滑件 S 的路径。导轨 G1, G2 都还设有若干通孔 8，这些通孔 8 穿过导轨余下的表面。这些通孔用于将每根导轨 G 1, G2 固定至其相应边框 2。图 2-9 为沿图 2-6 中 IV IV 线的剖面图。图中示出导轨 Gl , G2 与滑件S 相互接触以完成冲压操作的状态，冲压操作为曲柄压力机的主要功能。根据本次设计，滑件 S 具有缩进部分 7 以容纳导轨 G 1, G2 的突出部分，且滑件 S 沿两导轨 G 1, G2 竖直往复。如上所说明的，导轨 G1 具有至少一个可插入可调节螺钉 10 的孔 6，以调整导轨 G1 与滑件 S 之间的空隙。可调整导轨 Gl 与滑件 S 之间的空隙的可调节螺钉 10 定位在并插入到边框 2 中。可以通过顺时针或逆时针旋转调节螺钉 10 来调整导轨 GI 与滑件 S 之间的空隙。而且，插入边框 2 中的调节螺钉 10 的螺钉头必须防止误旋拧。如果误旋拧发生，导轨 G1 与滑件 S 之间的空隙消除的状态仍会得以保持。调节螺钉 10 为一称为NYLOCK 的特殊螺钉，其在受冲击和振动时不会松开，以此方式导轨 Gl哈尔滨工业大学学士学位论文19与滑件 S 之间的接触可以稳定地保持。如上所述，调节螺钉 10 插入到边框 2 中以防止其受到误旋拧。同时，支承导轨 G1 的边框 2 具有空间 3 以允许扳手到达调节螺钉 10 的螺钉头，从而，可以通过旋拧调节螺钉 10 来调整及卸下导轨 Gl 和滑件 S。通过导轨 G 1, G2 的上、下倾斜面(即两个滑动表面)形感的角与和导轨对应接合的滑件缩进部分 7 的内角相等。而且，两根导勒 G 1, G2 各自形成的滑动表面相互对称平行，从而滑件 S 与导轨接合并司以平滑地沿导轨在没有间隙的情况下滑动。图 2-10 示出根据本发明与安装在曲柄压力机上两导轨对应接合的滑件的制造方法。如图中所示，滑件 S 的缩进部分 7 通过切削形成，优选的应用立铣刀。如果采用立铣刀，切削可以在工件两侧平行且平衡的进行，而且可以精确地形成缩进部分 7。这样，与两导轨进入接触的两个缩进部分7 的内角彼此相等。同时，没有必要再修正缩进部分的表面，其可以同时形成缩进部分中与导轨的滑动表面接触的两个表面，从而减少加工次数。更进一步地，立铣刀在所余静止部分上旋转，同时要用此立铣刀加工的滑件线性往复。以此方式，不仅可同时切削与导轨 G 1, G2 的滑动表面接触的表面，而且可以避免产生曲线，充分降低误差。图 2-8 本课题导轨哈尔滨工业大学学士学位论文20图 2-9 本课题滑块与导轨图 2-10 本课题导轨加工方法根据本设计，在没有空隙的情况下，曲柄压力机的滑件和导轨可以良好的相互接合，从而冲压操作可以较好进行。本发明提供一种带有与常规导轨形状不同的导轨的曲柄压力机，且其可由不同方式加工制造。因此，本发明的曲柄压力机易于实现加工过程，提高加工精度并减少加工次数。2.2.2 滑块连杆滑块传动连杆与滑块的连接采用球头连杆连接，在滑块上有相应的球做，采用球头连接(如图 2-11)可以避免压力机在下死点出现“闷车”现象。哈尔滨工业大学学士学位论文21图 2-11 连杆与滑块连接2.3 润滑系统目前，广泛使用的各种类型的压力机，都是靠人工在开机之前对压力机的转动部位进行单点加油润滑，由于操作者的不负责性及压力机内部结构的限制，使得压力机内得不到良好的润滑，故轴瓦、铜套与轴之间，滑块与左右导轨之间等很容易磨损、发热、松动，甚至产生咬死现象，从而影响压力机的正常运转，降低冲件精度，缩短冲模及压力机的使用寿命。本次设计的润滑系统的目的是提供一种能全自动、全过程地对压力机哈尔滨工业大学学士学位论文22的各磨擦副进行充分的润滑，且结构简单、使用方便，并能延长冲模及压力机使用寿命的开式可倾精密压力机。为实现上述目的，本次润滑系统设计采取以下设计方案:一种开式可倾精密压力机，由飞轮、曲轴、连杆、滑块、机身等组成，其特征在于:在曲轴的一端套接有柱塞油泵，该柱塞油泵固定在机身上；在机身内上部安装有分油器;在轴承铜套内端及轴瓦的两端外圆上开槽安装有接油盒 ;在滑块下部安装有集油板，在机身内下部安装有储液箱。在轴承铜套的外端设有 O 型密封圈。使用时，在曲轴的偏心轮作用下，带动柱塞油泵，柱塞油泵从储液箱吸油经分油器供应给各摩擦副润滑后，由接油盒、集油板将多余的油导入储液箱。本实用新型的优点是:由于安装了柱塞油泵及分油器，分油器可向各摩擦副输送润滑油，使各摩擦副润滑充分，并使之冷却，磨损减少，并可长时间地连续工作，所以提高了压力机的使用寿命，一般比已有的压力机可提高使用年限 3 倍以上。下面结合附图对本实用新型作进一步说明：图 2-12 为本实用新型结构示意图，图 2-13 为曲轴上铜套、轴瓦、接油盒结构示意图，图 2-14 为全自动润滑油路连接示意图。哈尔滨工业大学学士学位论文23图 2-12 结构示意图如图 2-12、图 2-13、图 2-14 所示:一种开式可倾精密压力机，由飞轮13、曲轴 12、连杆 11、滑块 6、机身 10 等组成，在曲轴 12 的一端套接有柱塞油泵 4,该柱塞油泵 4 固定在机身 10 上;在机身 10 内上部安装有分油器I;在轴承铜套 18 内端及轴瓦 15 的两端外圆上开槽 20 安装有接油盒 17;在哈尔滨工业大学学士学位论文24滑块 6 下部安装有集油板 7，在机身 10 内下部安装有储液箱 9.在轴承铜套 18 的外端设有“O”型密封圈 16。安装在曲轴上的柱塞油泵 4 随曲轴 12 转动就开始开作，柱塞油泵 4通过吸油管 8 吸取储液箱 9 内的润滑油，由供油管 2 供给分油器 1，分油器 1 有 4 个分油管 19，其中 3 条分油管 19 分别向左、右轴承铜套 18、连杆上下轴瓦 15 等处供油，由于供油具有一定的压力，润滑油很快从各间隙中定向自动流出，由 4 个接油盒 17 收集后，再供给滑块 6 与左右导轨14 摩擦副润滑，由集油板 7 收集后导入储液箱 9。由于采用压力供油，分流器 1 内设有溢流阀，当压力大于某一值时，溢流伐自动打开，多余的油通过溢流导管 5 流人油箱，柱塞油泵 4 从油箱5 内将已过滤过的油吸进，再供给分油器 1，如此自动循环，不停供油维持压力机不间断正常运转，从而保证压力机连续工作，并大大提高压力机的使用寿命。图 2-13 曲轴上铜套、轴瓦、接油盒结构示意图哈尔滨工业大学学士学位论文25图 2-14 润滑油路连接示意图优点是由于安装了柱塞油泵及分油器，分油器可向各摩擦副输送润滑油，使各摩擦副润滑充分，并使之冷却，磨损减少，并可长时间地连续工作，所以提高了压力机的使用寿命，一般比已有的压力机可提高使用年限3 倍以上。2.4 减震措施2.4.1 机械震动噪声的组成分类机械压力机的噪声主要由机械传动、锻冲和排气噪声三部分组成。频哈尔滨工业大学学士学位论文26谱如图 2-16 所示。图 2-16 频谱图（1）机械传动噪声热模锻压力机、平锻机和棒料剪切机均属于机械压力机，其都依靠电动机驱动、经过齿轮减速传动，带动曲柄连杆滑块工作机构，最后依靠安装在滑块及工作台上的模具完成工件的加工成形。这样其工作时电动机运转、皮带传动、齿轮传动、滑块的上下运动以及轴与轴承的转动都将产生噪声，机械压力机空车不结合时噪声就是由此产生的。由于机械压力机滑块运动速度明显比锤低，并且由于其传递的力很大，所以传动系统零件如齿轮和轴等尺寸很大，固有频率较低，因而由其产生的结构噪声呈现明显的中低频特性。通常仅高速轴才有可能采用滚动轴承，其余传动轴均采用滑动轴承，但其传动轴的转速相对较低，因而在传动系统中由轴承产生的噪声小于其它部分的噪声。机械压力机的电动机及安排在第一级的带传动，哈尔滨工业大学学士学位论文27通常都处于机械压力机的顶部，加之机械压力机通常均为上传动，机身高度很高，所以电动机及皮带传动的噪声对工人的影响小于其它部分的噪声。曲柄连杆滑块机构由于滑块行程次数较低，相对运动的面又保持着良好的润滑，因而其产生的噪声是传动系统中最小的。在机械压力机传动系统中，以齿转啮合产生的噪声为最大，实测表明，机械传动在工作正常时，约小于 82dB。（2）打击噪声机械压力机的负荷特性为短期高峰负荷，这样在工件成形时，有关零部件承受着较大的冲击作用，工作成形突然开始和结束，即高峰负荷突然建立与消失，必然使得工件变形时有关受力零件的弹性势能突然建立和释放，使有关零件产生剧烈地振动而幅射出噪声，这就产生了所谓的打击噪声，打击噪声由加速度噪声和结构噪声组成。加速度噪声的一种典型表现为人手掌相击时产生的拍手掌声，该噪声是一种空气动力性噪声，频率呈现低中频特性。该噪声是由相对接近的两物体之间的空气被高速地从两物体之间排挤出去，使是周围的空气密度剧烈增大，空气产生强烈扰动产生的，两物体相互接近的速度越快，减速时的加速度绝对值越大，则该噪声越大。由此可以看出机械压力机在执行分离工序(诸如板料冲裁或棒料的冷剪和热剪断，热锻件的切飞边等产生的加速度噪声远远大于其它工序的加速度噪声，因为在执行分离工序时，通常，在载荷的突然建立过程，分离工序和别的工序产生的噪声相差甚小，主要在载荷消失时两者相差悬殊，在分离工序中，在被加工的工件即将被分离的瞬时，机器的有关受力零件承受着巨大的负荷并储藏巨大的弹性势能，当工件突然断裂瞬时，由于压力机有关零件刚性很大，这样断裂前储藏在其内的巨大的弹性势能会在瞬间(几百分之一秒内 )突然释放，从而使滑块带动模具突然加速下滑，原来处于上下模具之间的空气微粒被突然加速，高速地从有关面中排挤出去，哈尔滨工业大学学士学位论文28从而产生了加速度噪声。而其它工序如拔长、预锻及终锻等，由于成形时，滑块带动模具以其本身在曲柄驱动下的加速度，将处于上下模具之间的空气低速排挤出去，所以该加速度比上述分离工序时的加速度小得太多，人耳刚刚能听到，而锤在打击工件时打击速度大，这样速度噪声才得以表现出来。结构噪声是由有关受力零件上载荷的突然建立和消失，使得其本身产生振动，辐射出以其本身固有频率及其整数倍频率的噪声。显然，同一机器，负荷越大这一声音越大，载荷突然建立或突然消失的时间越短，则该噪声越大，故热锻或热剪比冷锻或冷剪时的噪声大。所以分离工序比其它工序产生的打击时的结构噪声要大，这一打击噪声是由机器本身结构及完成的工艺决定的。通常不能改变，同一工件的成形工艺，机械压力机这一噪声比锤的为小，这里因为锤速度高，产生的加速度噪声大造成的，但又无法克服这一巨大噪声带来的坏处，所以锤类设备从环保角度注意，应属于淘汰设备，应大力提倡以机械压力机代替锤的思想。在锻造领域中，上述常用的三类设备热锻时打击噪声实测通常为 95100dB 左右，并且频率呈现为明显的低中频特性。（3） 排气噪声机械压力机的排气噪声是指气动摩擦离合器与制动器气缸排气时产生的噪声，该噪声是在排气瞬时(几十分之一秒)产生的，而气缸排气只占压力机一个工作周期(几秒或十分之几秒)的很少一部分，因此排气噪声具有明显的间歇起伏性，而间歇起伏性的噪声对人的危害明显大于稳压气罐排伏性噪声，所以该噪声比黯稳定排气噪声和内燃机与空压机的周期排空周期排气噪声对人及环境的伤害更为严重。机械压力机的离合器与制动器排气时产生的噪声，是一种空气动力性噪声，所以可以用存在气流时的波动力程度来描述。哈尔滨工业大学学士学位论文29（2-13 ）式中 为密度，Tij 为与压力和粘滞力有关的压应力张量，Ft 为单位体积的广义力，Q 为单位时间单位体积源的发射量， Vi 和 Vj 分别为气流在 Xi 和 Xj 方向上的速度，t 为时间。在声场中，只要存在随时间变化的空气流量 Q，即有空气定期地或不定期地被注入静止的流场中，或稳定气流周期性地被截止，必然产生噪声，而该 Q/t产生的噪声为单极子声源，这类似于空压机及内燃机的进排气噪声。由于气流受到别的物体的作用力 Fl，并使 F1 对空间发生了变化，则这一力对气流产生扰动从而形成偶极子源或称力源，这类似风吹电线或鼓风机产生的噪声。最后，由于空气存在粘滞性，使从某一喷口喷出的气流受到粘滞力的作用，即存在 ，即四极子声源。应用上述声学理论及有关声学知识深入分析离合器与制动器的排气过程，可以发现该噪声是由管道噪声，阀门噪声与喷口噪声组成的。管道噪声是由于气体流道增大或减小，管道弯曲等原因，使气流由于粘性的作用而被扰动，产生了噪声，在一般情况下该噪声比阀门噪声小得多，大量现场实例表示，压机排气噪声中管道噪声是很小的(70dB(A)以下)，远小于其余两种噪声。阀门噪声主要反映在阀口及其下游附近，当高速气流流经阀门时，由于阀门截面与管道的不同及气流与阀芯及阀杆的相互作用，形成了偶极子声源，其辐射的噪声与阀上下游的压力差成正比，机械压力机离合器与制动器所采用的空气分配阀，其阀口的过流面积较大，从而保证了排气的快速性，避免了闷车事故的发生，这样阀的上下游出现的压差较小，因而阀口的偶极子声源及其下游的紊流四极子声源是比较弱的，实验研究结果也表明，机械压力机空气分配阀阀口噪声即上游扰动噪声对排气噪声的影响较小。特别在气缸内压力较高时，这一现象更为明显。这样机械压力机排气噪声就以喷口的噪声为主，间歇性的排气会突发哈尔滨工业大学学士学位论文30性地向稳定的空气环境中注入气体质量流，高压喷出的气体微团相互之间及与静止空气之间流速的差异，流体粘性的存在，使得相互之间产生剪切作用，从而形成四极子噪声，该噪声功率的大小与流速的八次方和喷口直径的平方成正比。这种噪声呈现明显的高频性。压力机在进行工作时，由于联锁上的要求，在离合器脱开气缸排气后，制动器气缸才开始排气并产生制动作用，即先是离合器气缸产生排气噪声，后是制动器气缸产生排气噪声，并且制动器气缸产生的排气噪声也达110dB(A)，故两种排气噪声都很大。由于气缸内额定气压的大小对离合器与制动器的工作起着举足轻重的作用，压力越高，制动器脱开得越彻底，离合器所能传递的扭矩越大，但这样会降低离合器与制动器动作的快速灵敏性。所以这一压力不能太高。为此，在实验台上测出了不同压力下的排气噪声曲线如图 2 所示。该排气噪声可达 125dB(A)。由图 2 可以看出，排气噪声以高频为主，而人耳敏感的 2kHz5kHz 频率范围的噪声声压级最高，噪声随压力的升高而增大，并且各个频率的声压级均增大，但噪声峰值频率基本不变，噪声频谱形状也基本无变化。所以从降噪角度考虑，气缸内压力不宜太大，最理想的是在压力机控制系统中装置一种自适应控制系统，该系统会自动地根据某工件变形力所需的离合器传递的扭矩，将气缸内的压力控制在较低的水平，这样一则可降低噪声，二则可增大其动作的快速灵敏性，三则可降低压缩空气的消耗量。总之，机械压力离合器与制动器的排气噪声以喷口的四极子源噪声为主，在进行噪声控制时，主要应以该噪声为控制对象，并且该噪声大小与气缸内气压大小成正比，压力越高，噪声越大，喷口直径越大，噪声值越大，噪声频率呈现明显的高频性。2.4.2 减小震动的措施提高动刚度主要从 4 个方面入手：提高机身大件结构的阻尼；改变整哈尔滨工业大学学士学位论文31机的固有频率；消减振源强度和采用附加减振装置。机身结构的动刚度是重量，阻尼，静刚度，固有频率及负载频率等变量的函数，测量表明,材料的内阻尼只吸收和消耗总能的一小部分(约占5%10%),阻尼主要发生在固定的或可动的连接部位，阻尼比 是振动系统中反映阻尼特性的重要参数,与振幅的衰减比成指数关系试验测得焊缝部分的阻尼比是钢材自身的 10100 倍在保证结构强度的前提下,在非关键部位采取未焊透或间断焊结构,有意识地增加一点柔度,用来吸收大刚度部位出现的振动应力在压力机大件铸造壳体的内腔中,可以填充油脂，型砂，混凝土，有机树脂等阻尼介质,这些材料对于提高结构的阻尼比都有很好的作用图 2-17 油脂，型砂，混凝土填充图另外在机身底座与地面之间采用减震器，进一步减小压力机机身的震动，提高精度，本次设计在机