第2章 曲柄压力机ppt课件

.,第二章曲柄压力机,.,2,2.1概述,了解通用曲柄压力机的基本构成。学习其工作原理。建立曲柄压力机的整体概念。了解曲柄压力机的主要技术参数和编号规定，为模具设计和压力机的选用打下基础。,.,3,2.2曲柄压力机用途、构成、工作原理及类型,压力机用于对放置于模具中的材料实现压力加工。,一、曲柄压力机的用途,.,4,所应用的加工工艺冲裁、弯曲、成形、浅拉深等加工工艺。所应用的加工领域汽车、拖拉机、电子、医疗机械、动力机械、国防及日用品等领域。,曲柄压力机的用途：,2.2曲柄压力机用途、构成、工作原理及类型,.,5,图JB2363开式曲柄压力机工作原理1电动机2一小带轮3一大带轮4一小齿轮5一大齿轮6一离合器7一曲柄8一制动器10一滑块11一上模12下模13垫板14一工作台15一导轨16一机身,2.2曲柄压力机用途、构成、工作原理及类型,二、曲柄压力机工作原理,.,6,电机通过带轮和齿轮带动曲柄，通过由曲柄机构（曲柄连杆机构）产生增力或改变形式，将旋转运动变为往复直线运动。,曲柄压力机工作原理,2.2曲柄压力机用途、构成、工作原理及类型,上死点下死点,.,7,工作机构：由曲轴、连杆、滑块、导轨等零件组成。将曲柄的旋转运动由滑块带动模具工作往复直线运动。传动系统：由带传动、齿轮传动机构将电动机的运动传递给工作机构。能量传递、速度转换。操纵系统：由离合器、制动器等控制系统构成，控制工作机构的工作和停止。能源系统：电动机飞轮。提供工作所用能量、储能。支撑部分：机身、工作台和紧固件等。把压力机所有部分连接成一个整体。辅助系统和装置：润滑、保护等。,三、曲柄压力机结构组成、功能：,2.2曲柄压力机用途、构成、工作原理及类型,.,8,压力机在整个工作周期内有负荷的工作时间短，大部分时间为空行程。将上模固定在滑块上，下模固定于工作台垫板上，压力机便对置于上、下模间的材料加压，实施压力加工。大带轮和大齿轮也起到飞轮的作用，起到储存和释放能量作用。,工作特点：,2.2曲柄压力机用途、构成、工作原理及类型,.,9,应注意！,曲柄压力机具有短期高峰负荷的特点（工作角度范围2H,.,21,压力机闭合高度(H)是指滑块在下止点时，滑块下表面到工作台上表面的距离。装模高度是指滑块在下止点时，滑块下表面到工作台垫板上表面的距离(H1)。装模高度调节量是装模高度调节装置所能调节的距离（H1）。,主要技术参数(续1),最大装模高度H1（mm）及装模高度调节量H1（mm）,压力机基本参数,理论上为：,Hmin-THHmaxT,模具闭合高度是冲模在最低工作位置时，上模座上平面至下模座下平面之间的距离。,实际上为：,在上下极限位置处留5mm余量,.,22,工作台板及滑块底面尺寸（mm）指压力机工作空间的平面尺寸。工作台板（垫板）的上平面，用“左右前后”的尺寸表示。滑块下平面，也用“左右前后”的尺寸表示。闭式压力机，其滑块尺寸和工作台板的尺寸大致相同，而开式压力机滑块下平面尺寸小于工作台板尺寸。,主要技术参数(续2),工作台孔尺寸（mm）工作台孔尺寸L1B1（左右前后）、D1（直径），用做向下出料或安装顶出装置的空间。,.,23,立柱间距A和喉深C立柱间距是指双柱式压力机立柱内侧面之间的距离。喉深是开式压力机特有的参数，它是指滑块中心线至机身的前后方向的距离。模柄孔尺寸模柄孔尺寸dl是“直径孔深”，冲模模柄尺寸应和模柄孔尺寸相适应。,主要技术参数(续3),压力机基本参数,.,24,.,25,.,26,2.4曲柄压力机的型号,根据JB/T9965-1999规定，曲柄压力机的型号由汉语拼音、英文字母和数字表示方法如下：J()()类变组型标改代形别别称进号设压设计力计例如：JA36-800B，表示闭式双点机械压力机，标称压力为80010kN，字母A表示第一次变形设计，字母B表示经过第二次改进设计,.,27,压力机类代码：J-机械压力机D-锻机Y-液压压力机A-剪切机Z-自动压力机W-弯曲校压机C-锤T-其它,2.4曲柄压力机的型号,.,28,表2-2通用曲柄压力机型号,J31-315,JB23-63,2.4曲柄压力机的型号,.,29,曲柄滑块机构的运动原理曲柄滑块机构是指用曲柄和滑块来实现转动和移动相互转换的平面连杆机构，也称曲柄连杆机构。,曲柄滑块机构,2.5通用曲柄压力机主要零部件结构,曲柄滑块机构,.,30,1、滑块位移与曲柄转角的关系设曲柄半径为R，连杆长度为L，滑块速度v向下为正，s为B点距下死点的距离，有：,令：则有：采用幂级数展开，并取近似得：,曲柄滑块的运动规律,.,31,2、滑块速度与曲柄转角的关系滑块速度：,3、滑块加速度与曲柄转角的加速度（向下为正）：,.,32,滑块的运动速度是变化要求速度恒定的工艺不完全合适,运动原理：Vmax=R=2nR/60=ns/60s-滑块行程,n-转速,R-曲轴半径,.,33,曲轴及偏心齿轮形式1支承颈2曲柄臂3曲柄颈4连杆5曲拐颈6芯轴7偏心齿轮,曲柄滑块机构,.,34,一、曲轴驱动的曲柄滑块机构,工作原理：曲轴旋转时，连杆作摆动和上、下运动，使滑块在导轨中作上、下往复直线运动。特点：曲轴双端支承，受力好；滑块行程较大，行程不可调。大型曲轴锻造困难，受弯、扭作用，制造要求高。适用范围：主要用于较大行程的中小型压力机上。,组成：曲轴，连杆、滑块,.,35,JC23-63压力机的曲柄滑块机构结构图,JC23-63压力机,.,36,二、偏心齿轮驱动的曲柄滑块机构,工作原理：偏心齿轮在芯轴上旋转时，其偏心颈就相当于曲柄在旋转，从而带动连杆使滑块上下运动。特点：偏心齿轮芯轴双端支承，受力好；偏心齿轮只传递扭矩，弯矩由芯轴承受；受力情况比曲轴好，芯轴刚度大。结构相对复杂，但铸造比曲轴锻造容易解决。适用范围：常用于大中型压力机上。,组成：偏心齿轮、轴芯、连杆体、调节螺杆、滑块,.,37,.,38,连杆机构,/装模高度调节机构,调节连杆长度（图2-10、图2-11）调节滑块高度（图2-12）调节工作台高度,1、球头式连杆（连杆）2、柱销式连杆（滑块）3、柱塞导向连杆,.,39,JB23-63压力机的曲轴式曲柄滑块机构结构图,.,40,JA31-160A连杆及装模高度调节装置1导套2调节螺杆3连杆4蜗轮5蜗杆6滑块7顶料杆8连杆销,一般柱销式连杆,.,41,柱塞导向连杆,.,42,连杆常用铸钢ZG270-500、铸铁HT200；球头式连杆中的调节螺杆用45钢锻造，调质处理，球头表面淬火，硬度为42HRC；柱销式连杆中的调节螺杆不受弯矩作用，用球墨铸铁QT600-3或铸铁HT200。,连杆材料,为中碳钢（C含量为万分45），与低碳钢相比，综合力学性能更好。,淬火+高温回火，淬火：C在铁素体的过饱和固溶体，形成马氏体，其硬度高强度高。但是塑性和韧性相对低，有很大的内应力，因此需高温回火，得到综合性能好的索氏体。,内部是索氏体，球头表面耐磨，须对其进行表面淬火，提高硬度和耐磨性。,.,43,过载保护装置,过载：是曲柄压力机的工作负荷超过许用负荷。引起过载的原因：压力机选用不当模具调整不正确坯料厚度不均匀两个坯料重叠或杂物落入模腔内过载的影响：连杆螺纹破坏螺杆弯曲曲轴弯曲、扭曲或断裂机身变形或开裂,.,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,机械式过载保护装置：,.,45,应用：不适用于双点或四点压力机上,因为过载时不能保证两根或四根连杠下的压塌块零件同时剪断。由于其工艺性要求低、成本低，在中低档压力机产品中还在使用。由于机械式过载保护装置在使用中的局限性，在不少压力机中已经采用液压过载保护装置。,.,46,液压式过载保护装置,用液压垫代替压塌块作为过载保护装置。当压力机出现过载时，液压压力升高自动打开卸荷阀释放压力。一般用在大中型压力机上。优点：非破坏性的，通过调节压力可以获得准确的保护负荷，动作灵敏可靠缺点：制造费用较高，并且溢流阀经常开启，容易损坏。,.,47,.,48,图2-15J39-800型闭式四点压力机液压保护装置原理图1电动机;2高压液压泵;3溢流阀;4限位开关;5卸荷阀;6液压垫;7压力表开关;8压力表;9压力继电器,.,49,顶料装置,作用：使冲压结束后留在模具中的工件能在适当的时候脱离模具，起顶料作用。一般在滑块部件上设置顶料装置，供上模顶料用。,.,50,分类：刚性顶料装置组成:打料横杆+挡头螺钉工作原理当滑块下行冲压时，由于工件的作用，通过上模中的顶杆使打料横杆在滑块中升起。当滑块回程上行接近上止点时，打料横杆两端被机身上的挡头螺钉挡住，滑块继续上升，打料横杆便相对滑块向下移动，推动上模中的顶杆将工件顶出。,.,51,分类：刚性顶料装置特点及注意事项结构简单、动作可靠，应用广泛。顶料力及顶料位置不能任意调节。在更换模具、调节压力机装模高度时，必须相应地调节挡头螺钉的位置。,.,52,分类：气动顶料装置组成及工作原理由双层气缸和一根打料横杆组成。双层气缸与滑块连接在一起，它的活塞杆2和打料横杆的一端铰接。气缸进气时，即可推动打料横杆将工件顶出。气缸的进排气由电磁空气分配阀控制，它可以使顶料动作在回程的任意位置进行。,.,53,分类：气动顶料装置特点及注意事项气动顶料装置的顶料力和顶料行程容易调节，便于使用机械手，易实现冲压机械自动化。结构较为复杂。由于受到气缸尺寸与气压大小的限制，在个别冲压工艺中会出现顶料力不够的现象。,.,54,作用：离合器控制传动系统和工作机构的接合或脱开。当滑块需要运动时，离合器接合，飞轮通过离合器将运动传递给其后的从动部分,使滑块运动。当滑块需要停止在某一位置（行程上止点或行程中的任意位置）时，离合器脱开，飞轮空运转。,制动器对从动部分进行制动。由于惯性作用，离合器脱开后，与飞轮脱离联系的从动部分还会继续运动，引起滑块不能准确停止，而制动器可使滑块立即停止在所需位置上。,离合器与制动器,离合器和制动器不允许有同时接合，一般压力机在不工作时，离合器总是脱开状态，而制动器则总是处于制动状态,.,55,分类,刚性离合器：依靠接合零件把主动部分和从动部分刚性连接起来。摩擦离合制动器：摩擦离合器依靠摩擦力使主动部分与从动部分接合起来，摩擦制动器依靠摩擦传递扭矩并吸收动能。带式制动器：安装在曲轴一端，通常和刚性离合器配合使用。,.,56,转键离合器及其操纵机构,结构组成（半圆形双转键离合器）：主动部分大齿轮、中套、滑动轴承等；从动部分曲轴、内套、外套等；接合件工作键（主键）和副键；操纵机构关闭器等。,.,57,工作原理,离合器分离中套、曲轴不同步,离合器结合中套、曲轴同步,关闭器,.,58,双转键离合器主键和副键的作用双转键：一个主键、一个副键主键的作用：传递工作载荷和能量副键的作用：主要是避免“超前运动”从动件运动速度比主动件还快！,在滑块下行时，防止因曲柄滑块机构自重，造成曲柄转动超前于大齿轮而造成工作键与大齿轮冲击；可防止滑块回程时，由于拉深垫或弹性压边圈的回弹力而引起超前；,.,59,离合器的灵敏度注意：图中的四个槽两个槽时：最长需要等飞轮转过一周，曲轴和飞轮才能接合。四个槽时：最长需要等飞轮转过1/4周，曲轴和飞轮就能接合。,.,60,转键离合器操纵机构：,踩踏板，电磁铁6通电，衔铁7上吸，摆杆逆时针转，拉杆、打棒下移，齿轮转动，关闭器转动打开尾板，离合器结合。,电磁铁断电，弹簧作用使拉杆、打棒上移，关闭器复位挡住尾板，离合器分离。,.,61,转键式离合器的特点结构简单，易于制造刚性结合，冲击较大不能寸动不能紧急停车，只能停在上死点，安全性不高。该种离合器多用于小型压力机。目前已较少使用，不够安全。,.,62,带式制动器,作用：吸收从动部分的动能，让滑块及时停止在相应的位置上。（1）偏心带式制动器,结构简单，制动可靠，but增加了压力机的能耗，摩擦材料的磨损很严重。通常在小型压力机上与刚性离合器配套。,偏心制动轮安在曲轴一端，外包制动带。制动带一端与机身铰接，另一端用制动弹簧2张紧。曲轴位于上死点，制动力矩最大(大于从动部分惯性）,.,63,（2）凸轮带式制动器凸轮带式制动器的张紧依靠弹簧，松开依靠凸轮和杠杆。（3）气动带式制动器气动带式制动器的张紧和松开依靠弹簧和气缸，能量损耗小，但结构较复杂，需用气源。,.,64,摩擦离合器-制动器,工作原理：通过摩擦盘使主动、从动和静止产生结合与分离状态。,常态下弹簧力使离合器摩擦盘分开、制动器中摩擦盘压紧（红色）；,工作时离合器中摩擦盘压紧、制动器中摩擦盘分开（蓝色）。,10,1,6,7,8,11,2,.,摩擦离合器-制动器结构复杂，制造成本高，需要气源，应用上受到一定的限制。摩擦离合器-制动器必须安全、可靠，制动时间短，制动器工作温度低，通常摩擦离合器和制动器的工作温度不得超过70，最高不得超过100。用推杆刚性连锁。,摩擦离合器,.,66,摩擦离合器,内齿圈,外齿圈,内齿圈,外齿圈,制动结合,制动摩擦片压紧离合器主动、从动摩擦片分离,.,67,摩擦离合器的特点优点：结合平稳，无冲击，噪声小能在任意时刻进行离合，较为安全可寸动（与制动器配合可随时进行紧急刹车）缺点：结构复杂，成本高需要压缩空气作动力源,.,68,摩擦离合器与刚性离合器的比较,.,69,2.5.7辅助装置,为了使压力机正常运转，提高生产率，扩大工艺范围，确保压力机安全，在压力机中常附加各种辅助装置。1、工作台2、过载保护装置3、拉深垫4、滑块平衡装置5、推料装置,.,第一种为左右移出，压力机有两个移动工作台，可以向两侧分别移出，第一个移动工作台在压力机内进行冲压工作，第二个移动工作台在压力机外预先安装好模具。待第一套模具冲压完毕后，第一个移动工作台从压力机内移出，预先安装好模具的第二个移动工作台移入压力机内进行冲压工作，从而缩短了停机装拆模具的时间。这种左右移出的形式，占地面积较大。,工作台,.,第二种形式是向前移出，压力机只有一个移动工作台，这种形式占地面积较小，但装模与拆模不能同时进行，故只对拆模方便,对换模时间的缩短并不显著。,移动工作台,.,第三种形式是一侧移出，压力机有两个移动工作台，工作台是向一侧移出，然后再向前移动。这样具有前两种的优点，即装拆模具够能同时进行，而且占地面积也较小。冲压时移动工作台上固定着模具,位于压力机底座上。,移动工作台,.,73,拉深垫,拉深垫是大、中型压力机上采用的压料装置，踏在拉深时压住坯料的边缘防止起皱。配用拉深垫可使压力机的工艺范围扩大。单动压力机配装拉深垫具有双动压力机的效果，双动压力机配装拉深垫可作三动压力机使用有气垫和液压气垫两种，安装在压力机底部。,.,74,拉深垫应用简图,上行工作,顶件、推料,下行工作,冲裁压边、拉深压边,.,75,气垫按同一活塞杆上套装的活塞数可分为：单层式双层式三层式层数更多，产生的压力更大。,.,气垫,气缸5进气，推动活塞4、拖板1上移（实线位置），气垫工作。,滑块下压，气垫活塞4与滑块同步下移，压紧毛坯，起拉深压边作用。,滑块到达下死点，冲压完成。,单活塞式气垫原理,.,77,单层活塞式气垫特点优点：使用一个活塞，结构简单，活塞较长，能承受一定的偏心载荷，工作可靠。同时空气容量大，不需要储气罐。价格便宜。缺点：气垫的压紧力和顶出力相等，并等于压缩空气压力乘活塞的有效面积。受到压力机下方安装空间的限制，工作压力有限。,.,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,.,79,2、多层活塞式气垫特点优点：空间需求较小，压紧力为相同界面尺寸的单层气垫的近3倍。缺点：气垫行程和工作容积较小，需要另外配备储气罐以降低压强波动。,.,80,液压气垫,大型单点压力机或多工位压力机等，由于工作台台孔尺寸的限制，使用三层活塞气垫也不能满足要求，则采用液压气垫。优点：结构紧凑，能以较小体积获得较大的压料力。缺点：结构复杂，制造工作量大，压边力的波动比纯气垫大。,.,81,结构分析工作缸工作介质为油，工作缸下端的油路进出口由控制缸中的控制工作阀杆完成开启和关闭。工作缸油来自液气罐。顶出动作压边动作,二、液压气垫工作原理：,油压气压,压力大小取决于工作阀杆直径d0与控制活塞直径d1，d12：d02增压比（5-10）油压是气压的5-10倍，压边力是顶出力5-10倍,.,82,滑块平衡装置,缘由：由于传动系统各连接点都存在间隙，在滑块重力的作用下偏向一侧，在有工作负荷时，工作负荷于滑块重力方向相反，间隙被推向相反的一侧，造成撞击和噪声，并且加快设备的损坏。,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。,.,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。,.,84,2.6专用曲柄压力机,（一）拉深压力机对复杂形状的大型薄板成形件，特别是汽车覆盖件，宜在专用的拉深压力机上进行。（1）双动拉深压力机的工艺特点a.稳定可靠的压边力目的：防止工件起皱控制金属的流动b.运行平稳无冲击c.易于机械化操作d.合适的拉深速度:如低碳钢：400mm/sec不锈钢：180mm/sec,.,85,15,拉深角82,10-15,（1）双动拉深压力机的工艺特点,导前,.,86,（2）双动拉深压力机的结构分析,JB46-315双点双动拉伸压力机结构图1移动工作台2床身3外滑块机构4传动系统5滑块平衡缸6内滑块机构7快速夹紧气缸8导轨9工作台锁紧机构10气垫,1.设备机构介绍,.,87,压边力由受力杆件的弹性变形产生，故压边力的调整靠调节压边滑块的闭合高度来实现外滑块在压边时并非绝对不动，而是有小量波动，波动值约为0.030.05mm作用有：超载保护（3右移-增加H-5发信号）卸载（3让出B，油进2）回程（4油压，2中油经A进4，1向3通气，使油压升高，恢复保护）稳定和调整压边力(调气压),液压补偿器工作原理图1储气罐2充液罐3增压缸4液压垫5微动开关,2.滑块液压补偿机构,.,88,JB46315压力机加装的低速传动装置简图1离合器轴2主制动器3闸式制动器4电动机5减速器,3.低速传动装置,大型模具安装,降低滑块的速度,加装低速传动装置,1次/min,低速电动机,.,89,（3）双动拉深压力机的参数和选用,表国内外双动拉深压力机技术参数,.,90,表国内外霜冻拉深压力机技术参数,（3）双动拉深压力机的参数和选用,通常情况下，内滑块与外滑块的标称压力之比为1.4-1.7（单点）或1（双点及以上），外滑块与内滑块行程比约为0.6-0.7,.,91,（二）冷挤压机,用途：室温下对钢及有色金属进行挤压、压印等体积成形。冷挤压工艺特点：零件尺寸精度高，表面粗糙度数值小，节省材料，生产率高，零件强度大，硬度高，可成形较复杂形状及其他方法难以加工的零件。冷挤压对设备的要求：刚度要求高；工件变形能量大；设备精度高；合适的挤压速度；可靠的顶料装置；安全可靠的过载保护装置。,.,92,冷挤压机结构分析（1）冷挤压机分类按工作机构分类，曲柄式、肘杆式和拉力肘杆式；按传动系统位置分类，上传动和下传动；按机身放置方向分类，立式和卧式。,.,93,拉力肘杆式冷挤压力机在接近下死点时，行程曲线较平缓，加压时的速度很慢；而曲轴式冷挤压力机在接近下死点时，行程曲线较陡，加压时的速度比其他均快。,.,94,（2）J87-400冷挤压机,结构特点与工作原理：,.,95,缓冲与过载保护,J87400型冷挤压机液气缓冲及过载保护装置工作原理图,1-液压泵2-溢流阀3-压力表4、7、8-单向阀5-充液筒6-截止阀9-节流阀10-电磁换向阀11-过载保护液压缸12-过载保护活塞13-缓冲液压缸14-滑块15-微动开关16-滑块体,15,16,11、13中的压力油由1供给,压缩空气,5中活塞左移，活塞上的顶杆与行程开关相碰，发出讯号，1停止供油,.,96,缓冲工作原理,J87400型冷挤压机液气缓冲及过载保护装置工作原理图,1液压泵2溢流阀3压力表4、7、8单向阀5充液筒6截止阀9节流阀10电磁换向阀11过载保护液压缸12过载保护活塞13缓冲液压缸14滑块15微动开关16滑块体,变形力,油压气压,滑块回程，油液通过8补充13,15,16,.,97,过载保护工作原理,J87400型冷挤压机液气缓冲及过载保护装置工作原理图,1液压泵2溢流阀3压力表4、7、8单向阀5充液筒6截止阀9节流阀10电磁换向阀11过载保护液压缸12过载保护活塞13缓冲液压缸14滑块15微动开关16滑块体,15,16,.,98,冷挤压机的参数选用,冷挤压机型号与参数（1）机械挤压机J87160J:机械挤压机；8：组别（挤压机）；7：型别（曲轴式挤压机）（8为肘杆式，9为其它）160：标称压力。（2）液压压力机Y61160Y:液压挤压机；6：组别，挤压机1：型别（通用挤压机）2为管材3为型材。,.,99,（三）热模锻压力机,热模锻工艺特点及对设备的要求（1）热模锻工艺特