第二章 通用压力机-曲柄滑块机构.ppt

冲压与塑压设备,通用压力机,通用压力机,第一节概述,第二节曲柄滑块机构,第四节辅助装置,第五节压力机的选择、使用与维修,第三节离合器、制动器、电动机及飞轮,一、曲柄滑块机构的结构二、滑块许用负荷曲线三、连杆及装模高度调节机构四、滑块、导轨及机身,第二节曲柄滑块机构,（一）曲柄滑块机构的结构分析（二）曲柄滑块机构的运动分析,一、曲柄滑块机构的结构,曲柄滑块机构的结构分析,图2-10JB2363压力机曲柄滑块机构结构图1连杆体2轴瓦3曲轴4打料横杆5滑块6调节螺杆7下支承座8保护装置9锁紧螺钉10锁紧块11模具夹持块,当曲轴旋转时，带动连杆作摆动和上下往复运动，连杆带动滑块沿导轨槽作上下往复直线运动。调节螺杆6和连杆体合起来叫连杆，调节螺杆可以改变连杆的长度，这种连杆称为长度可变连杆，借此调节压力机的装模高度。调节螺杆的下端是球头，它放在滑块内的球面下支承座7上，用球面压环压住，球面压环与滑块之间用螺钉连接。压力机工作时，连杆与滑块之间的作用力通过球面传递，这种连杆传力机构又称为球面传力机构。,曲柄滑块机构的结构分析,连杆长度调好后，通过锁紧螺钉9、锁紧块10(C-C剖面)锁紧，在连杆外端有两个紧定螺钉将锁紧块压紧，以保证压力机在工作过程中震动时，不使连杆长度发生变化。锁紧块由两件组成，为左、右螺纹，与锁紧螺杆9相连，转动锁紧螺杆使两件锁紧或者松开。冲压时制件的变形抗力通过滑块5、保护装置8和下支承座7传递到连杆上，如果变形抗力超过了压力机的允许负荷，压塌块会被压坏，而使压力机得到保护。,曲柄滑块机构的结构分析,滑块底部和模具夹持块11有模柄孔，安装模具时，将上模模柄插入模柄孔内，先拧紧模具夹持块上的两侧螺栓，再拧紧模具夹持块中间的螺钉，将模具固定在滑块上。对于大中型压力机，在滑块底平面开有T形槽，用T形螺钉及压板将上模固定在滑块的下底面上。,曲柄滑块机构的结构分析,在滑块的下部有一横孔，内装打料横杆4。冲压时冲压件或废料被卡在模具上模内，上模里的打料杆等和滑块内的打料横杆被冲压件或废料顶起；当滑块回程到一定高度时，打料横杆被机身上限位装置限死，而滑块继续回程，打料横杆通过模具的打料装置将冲压件或废料打出。,曲柄滑块机构的结构分析,曲拐轴驱动的曲柄滑块机构结构分析,JB21100压力机曲柄滑块机构结构图1偏心套2曲拐轴3连杆4滑块,主要由曲拐轴2、连杆3和滑块4组成。在曲拐上装有行程调节装置，即偏心套1，连杆套在偏心套的外面。曲柄半径由两部分组成，即曲拐的偏心距和偏心套的偏心距。改变偏心套的位置，即改变偏心套偏心距和曲拐偏心距的相对位置，从而达到调节工作行程的目的。,曲拐轴驱动的曲柄滑块机构结构分析,曲拐轴驱动的曲柄滑块机构结构分析,JB21100压力机工作行程调节示意图O-主轴中心，A-偏心轴中心，M-偏心套中心,这种结构的优点是结构简单，制造容易，适用于小行程开式单柱压力机。通常曲拐轴垂直安放，压力机宽度尺寸小。缺点是刚度差。还有一种曲拐轴驱动的行程调节装置，采用偏心套内的花键与曲拐轴连接，改变偏心套的相对位置达到调节行程。,曲拐轴驱动的曲柄滑块机构结构分析,偏心齿轮驱动的曲柄滑块机构结构分析,J31315型压力机偏心齿轮驱动的曲柄滑块机构结构图1-连杆体2-调节螺杆3-滑块4-拨块5-蜗轮6-保护装置7-偏心齿轮8-心轴9-电动机10-蜗杆,主要由偏心齿轮7、心轴8、连杆体1、调节螺杆2和滑块3组成。偏心齿轮7与心轴8同心，心轴两端固定在机身上，偏心齿轮的偏心颈相对于心轴有一偏心距，相当于曲柄半径。偏心齿轮在心轴上旋转，就相当于曲柄在旋转，套在偏心颈上的连杆体1作摆动，通过连杆使滑块3上下运动。,偏心齿轮驱动的曲柄滑块机构结构分析,结构优点是结构简单、紧凑、刚度好，并能安放在机身内，改善齿轮工作条件和压力机外观，大型压力机中使用。由于这种大中型压力机滑块质量较大，所以装模高度为机动调节。机动调节通过A-A剖视图中的电动机9、蜗杆10和蜗轮5完成。为平衡滑块重量，压力机还装有平衡装置。,偏心齿轮驱动的曲柄滑块机构结构分析,曲柄滑块机构的运动分析,结点正置曲柄滑块机构运动简图中，OA是曲柄，O点是曲柄的旋转中心。AB为连杆，A点是曲柄和连杆的连结点。B点为连杆与滑块的连结点。曲柄长度为R，也称为曲柄半径，连杆长度为L，=R/L称为连杆系数。对于通用压力机，一般为0.10.2。,当曲柄转动时，从上止点转到下止点，滑块从B0点降至B0点，全行程s=2R。设定曲柄转至下死点时的曲柄转角为0，曲柄逆时针运动至上死点时曲柄转角为180，连杆中心线与滑块运动方向的夹角为。曲轴转角与滑块行程s的关系式为,曲柄转角和滑块位移的关系,曲轴转角与滑块行程s的关系式为在实际工作中，往往根据工作行程sP，求出相应的曲柄转角P。式中，-连杆系数；c-滑块行程的1/2。,曲柄转角和滑块位移的关系,滑块的运动速度也就是材料的拉深速度。滑块的运动速度v和曲柄转角的关系式为式中，n-曲柄每分钟转速（r/min）。当已知曲柄半径R和曲柄转速n后，由上式就可以得到不同曲柄转角时的滑块运动速度。,曲柄转角和滑块速度的关系,此外，结点偏置的曲柄滑块机构，结点偏置后滑块运动速度不对称，滑块有急回和急进特性。,曲柄转角和滑块速度的关系,滑块行程次数与电动机的转速和压力机的传动级数有关；当滑块行程次数要求低时，总速比就大，传动级数就多，否则每级的速比过大，结构不紧凑；当滑块行程次数要求高时，总速比就小，传动级数就少。当滑块行程次数大于80次/min时，采用单级传动，能量小；滑块行程次数在7030次/min时，采用两级传动，能量大；滑块行程次数在3010次/min时，采用三级传动，能量相当大滑块行程次数在10次/min以下时，采用四级传动。,滑块行程次数和传动级数的关系,滑块许用负荷曲线,滑块许用负荷曲线是由压力机的曲轴、齿轮等传动零件的强度所决定的。滑块受到工件变形抗力F的作用，FAB经连杆传给曲轴；在FAB、FR1、FR2的作用下，曲轴受扭矩Mq,滑块许用负荷曲线-扭矩,可以看出，曲轴承受的扭矩Mq是变量；=0时，Mq最小；=90时，Mq最大。,滑块许用负荷曲线-弯矩,在弯矩的作用下，可看成在距曲柄臂2r处作用着两个集中力，其大小约为1/2的公称压力，曲轴的支承点也在此处；弯矩可知，曲轴承受扭矩和弯矩的联合作用。,滑块许用负荷曲线-危险截面,C-C截面和B-B截面是曲轴的两个危险截面。在C-C截面，弯矩的影响比扭矩大；在B-B截面，扭矩的影响比弯矩大。通常，按弯矩计算应力设计的通用压力机是可靠的。,滑块许用负荷曲线-许用负荷,在C-C截面的滑块许用负荷F：F为一常数，与无关。在B-B截面的滑块许用负荷F：当从0到90变化时，愈大，mq愈大，F随的变大而变小。当量力臂,连杆是压力机中的重要部件，工作时传递工作负荷，要求有足够的强度。传动中连杆作平面复合运动，两端分别与曲柄颈和滑块相连。连杆按连接方式不同，分为球头式连杆、导柱式连杆、柱销式连杆。为了适应不同闭合高度的模具，压力机的装模高度要能够调节，有手动调节和机动调节。,连杆及装模高度调节机构,调节连杆的长度,JB23-63，手动调节螺杆6,J31-315，机动蜗轮蜗杆转动拨块4,JA31-160A压力机连杆机构,JA31-160A，柱销式连杆机构连杆3是一整体，通过连杆销8、调节螺杆2与滑块6连接。调节螺杆由蜗轮4、蜗杆5驱动。转动蜗轮、蜗杆、滑块即可达到调节装模高度的目的。,销子与连杆孔有间隙，工作行程时，柱面接触，传递载荷。回程时销子承受滑块的重量和脱模力。柱面加工困难。,柱面连接的连杆滑块结构,柱销中部增加了一个支承面，柱销的弯矩和剪力减小，柱销的直径减小。,三点传力的柱销式连杆结构,连杆通过导向柱塞5与滑块连接；偏心齿轮为浸油式润滑，减少齿轮磨损，降低噪声。加长了滑块的导向长度，提高了压力机的运动精度。中大型压力机广泛应用。,柱塞导向的连杆结构,1偏心齿轮2润滑油3上横梁4导向导套5导向柱塞6调节螺杆,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,滑块上端与连杆连接，将连杆的摆动转变为直线往复运动；其下部底面开有T形槽和模柄孔，以便安装模具的上模；滑块可在机身的导轨内上下运动，为模具提供机床导向；滑块内设有打料孔，还安装有过载保护装置等。,滑块、导轨与机身,J31-315型压力机滑块零件图,滑块有铸造箱形结构、铸造整体结构和钢板焊接结构；四周设有导向面，为了保证滑块运动方向与工作台的垂直度，滑块的导向面必须与底平面垂直。导轨和滑块的导向面应保持一定的间隙，而且能进行调节。为了保证滑块的导向精度，滑块的导向面应该足够长，滑块高度和宽度的比值，在开式压力机上达1.7左右，在单点闭式压力机上达1.081.32。,滑块的结构与导向面,为了保证滑块底面和工作台上平面的平行度，一般要求滑块的制造精度为：下平面的平面度（0.050.06）/1000；导向面的平面度（0.030.05）/1000；下平面对导向面的垂直度（0.030.05）/1000；四个导向面对母线的直线度0.04/1000。,滑块的制造精度,滑块工作时受到压力作用而产生弯曲变形，最大挠度出现在滑块中间处，因此滑块应该有足够的强度和刚度，一般滑块的许用变形为滑块宽度的1/60001/8000。滑块还应该越轻越好，质量轻的滑块上升时消耗的能量小，可以减少滑块停止在上死点位置时的制动力。,滑块的许用变形,滑块的导向面与机身导轨之间，需保持一定的间隙。间隙过小，润滑条件差，摩擦阻力大，会加剧磨损，降低传动效率，增大能量损失。间隙过大，无法保证滑块的运动精度，影响上下模具之间的间隙，承受偏心载荷时滑块会产生倾斜，加剧模具和导向面的磨损。导向间隙应该是可调的，便于滑块导向面与机身导轨磨损后能够调整导向间隙。,滑块的导向间隙,V型导轨四面导轨四面斜导轨八面导轨导轨间隙调节结构图,滑块导向间隙调节,小型压力机的滑块常用铸铁HT200；中型压力机的滑块常用铸铁HT200、稀土球铁、Q235钢板焊接；大型压力机的滑块一般用Q235钢板焊接，焊后退火处理。,滑块材料,常用铸铁HT200；若速度高，偏载大，则采用铸铁锡青铜（ZCuSn6Pb3）或铸造黄铜（ZCuZn38Mn2Pb2）；常采用导轨镶条结构，镶条材料为酚醛树脂压板、锌铝合金、离子硬渗氮钢，以降低摩擦因数。,导轨滑动面的材料,动力传动系统和其他零部件都安装在机身上，工作时承受全部的变形载荷。机身上的导轨为滑块提供导向，保证滑块的运动精度。机身的强度和刚度对压力机的质量影响很大，而且影响冲压制件质量和模具寿命。机身有铸造结构、焊接结构和铸焊组合结构三大类。,压力机机身,铸造机身的材料常用灰铸铁HT200、球墨铸铁和铸钢ZG270-500，焊接钢板的材料用Q235、Q345(16Mn)等。铸造或焊接后进行人工时效处理，消除内应力。对于高速压力机，可采用滚针导轨，以便减小摩擦，消除间隙，提高压力机的耐用度和滑块运动精度。,机身的材料,开式机身工作台的前面、左面和右面三个方向是敞开的，工作台面的面积不受导轨之间距离的限制，模具的安装、调整、操作和自动进料都比较方便。,开式机身,机身背部有开口(如A-A剖视图)，机身上部形成两个侧柱，即开式双柱机身。曲轴支承在两侧柱上，并平行于机身工作台的正面。机身可以沿压力机底架倾斜，以便使冲压好的零件靠机身背部的开口斜面自动滑下，有利于冲压加工。这种机身称为开式可倾机身。,开式机身,单柱固定台机身比双柱机身和升降工作台机身的强度和刚度要高，升降工作台机身可以在较大范围内改变压力机的装模高度。开式机身与闭式机身相比，刚度差，机身受力时易产生较大的角变形，影响冲压制件质量和模具寿命，同时还会产生机身纵向变形，影响压力机的装模高度，常应用于小型压力机。,开式机身的弹性变形,垂直刚度：指压力机的装模高度产生单位垂直变形时，压力机所承受的作用力：式中，F-压力机承受的载荷h-压力机承受F载荷时，装模高度方向产生的垂直变形。角刚度：指压力机的滑块相对于工作台面产生单位角变形时，压力机所承受的作用力：式中，F-压力机承受的载荷-压力机承受F载荷时，使滑块产生倾斜的角度。,开式机身的刚度指标,机身的角变形对模具的影响,a)凸模和材料接触b)冲裁过程中凸模倾斜c)落料后凸模和凹模接触,压力机的总变形包括所有受力零件，即机身、曲轴、连杆、滑块等零件的弹性变形以及它们之间的接触变形；机身变形占20.7%55.0%；曲轴滑块机构的变形占45.0%79.3%。,压力机的总变形,机身变形占20.7%55.0%；曲轴滑块机构的变形占45.0%79.3%。,开式压力机的刚度,要求较高的轻型压力机及中大型压力机，一般都采用闭式机身。闭式机身的刚度好，能保证制件的质量和模具的寿命。,闭式机身,1上横梁2立柱3导轨4工作垫板5定位销6工作台7螺母8拉紧螺栓,闭式机身结构有铸造和焊接两种。铸造结构材料有：HT200、QT450-10、ZG270-500。焊接结构材料有：Q235钢板、16Mn钢板。铸造结构消振性好，但