毕业论文-j31-4000kn压力机制动器系统设计

青岛理工大学毕业设计题目J314000压力机制动器系统设计学生姓名学生学号院系名称机电工程系专业班级机械设计制造及其自动化083指导教师2012年6月20日摘要压力机是一种结构精巧的通用性压力机。具有用途广泛，生产效率高等特点，压力机可广泛应用于切断、冲孔、落料、弯曲、铆合和成形等工艺。通过对金属坯件施加强大的压力使金属发生塑性变形和断裂来加工成零件。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。曲柄压力机属于机械传动类压力机，是重要的压力加工设备，能进行各种冲压、模锻等工艺，直接生产出半成品或成品。因此，曲柄压力机在汽车、农业机械、电子、医疗机械、国防、航空航天以及日用品等工业部门得到了广泛的应用。随着工业的发展，曲柄压力机的品种和数量愈来愈多，质量要求愈来愈高，压力愈来愈大，他在机械制造工业以及其它工业的锻压生产中的作用愈来愈显著，提高机械的自动化程度，降低工人的劳动强度，改善劳动条件是目前研究的主要课题。本次毕业设计主要分析设计J314000KN压力机制动器的制动方案选择及参数计算和方案设计；曲柄压力机制动器的总体结构设计，绘制总装配图；以及零件的设计及绘制零件图。关键词曲柄压力机,压力机制动器,结构设计,磨损系数，浮动镶块，ABSTRACTPRESSISASTRUCTUREOFEXQUISITEOFUNIVERSALPRESSWITHAWIDERANGEOFUSES,PRODUCTIONEFFICIENCYHIGHERCHARACTERISTIC,PRESSINGMACHINECANBEWIDELYUSEDINCUTOFF,PUNCH,DROPPINGMATERIAL,BENDING,RIVETINGANDFORMING,ETCCRAFTTHROUGHTOTHEMETALDIECASTINGSTRONGPRESSUREONTHEMETALPLASTICDEFORMATIONANDFRACTUREOCCURREDTOPROCESSEDINTOPARTSMECHANICALPRESSWORKBYMOTORTHROUGHTHETRIANGLEDRIVINGBELTPULLEYSBIGUSUALLYCONCURRENTLYFLYWHEEL,AFTERGEARPAIRANDCLUTCHDRIVESLIDERCRANKMECHANISM,MAKETHESLIDERANDTHEPUNCHLINETOTHEDOWNSIDEMECHANICALPRESSINFORGINGPRESSAFTERCOMPLETIONOFWORKTOTHESLIDERUPLINK,AUTOMATICCLUTCHWITHDRAWS,ANDCRANKSHAFTAUTOMATICDEVICECONNECTED,MAKETHESLIDERTOSTOPINUPSTOPERNEARBYCRANKPRESSMACHINEBELONGSTOTHEMECHANICALTRANSMISSIONKINDOFPRESS,ISANIMPORTANTPRESSUREPROCESSINGEQUIPMENT,ITCANCARRYOUTALLTHESTAMPING,DIEFORGINGPROCESS,DIRECTLYPRODUCEDSEMIFINISHEDPRODUCTSORPRODUCTTHEREFORE,CRANKPRESSINCAR,AGRICULTURALMACHINERY,ELECTRONICS,MEDICALMACHINE,NATIONALDEFENSE,AEROSPACEANDDAILYNECESSITIES,ETCINDUSTRIALDEPARTMENTSTOAWIDERANGEOFAPPLICATIONSWITHTHEDEVELOPMENTOFINDUSTRY,CRANKPRESSTHENUMBERANDTHEVARIETYOFMOREANDMORE,MOREANDMOREHIGHQUALITYREQUIREMENTS,STRESSFUL,MACHINERYMANUFACTURINGINDUSTRYINHISANDOTHERINDUSTRIALPRODUCTIONOFTHEROLEOFTHEPRESSISGETTINGMOREANDMORESIGNIFICANT,IMPROVEMECHANICALAUTOMATIONDEGREE,REDUCELABORINTENSITY,ANDIMPROVEWORKINGCONDITIONSISTHESTUDYOFTHEMAINISSUETHEGRADUATIONDESIGNMAINANALYSISANDDESIGNJ314000KNPRESSMACHINEBRAKESBRAKINGSCHEMESELECTIONANDPARAMETERCALCULATIONANDDESIGNCRANKPRESSBRAKETHEGENERALSTRUCTUREOFTHEDESIGN,DRAWTHETOTALASSEMBLYDRAWINGANDTHEDESIGNANDDRAWINGPARTSDRAWINGKEYWORDSCRANKPRESSMACHINE,PRESSMACHINEBRAKES,STRUCTUREDESIGN，WEARCOEFFICIENT,FLOATINGSETPIECE目录摘要IABSTRACTII第1章绪论111压力机发展的概况112压力机工作原理2121压力机功能简介2122压力机的工作原理简介313压力机的分类314压力机的主要参数和型号4第二章压力机制动器设计721离合器与制动器的作用722摩擦离合器与制动器的接合过程723制动器设计的基本要求824解决制动器摩擦过热的主要措施9第三章离合器制动器的结构设计1131离合器制动器的布置1232飞轮布置1233离合器制动器的联锁控制1234制动形式的选择1435气体密封装置1436摩擦盘导向结构1537离合器制动器摩擦副脱开情况下间隙的调整16第四章制动器的计算1741制动扭矩的计算1742摩擦副的选择和平面尺寸的计算2043摩擦副厚度尺寸计算2344制动弹簧设计计算2345气缸活塞的面积计算24第五章工作能力校核2551磨损系数校核2552摩擦元件使用寿命26致谢29参考文献30附录1外文翻译31附录2外文原文45第1章绪论11压力机发展的概况压力机的发展历史只有100年。压力机是伴随着工业革命的的进行而开始发展的，蒸汽机的出现开创了工业革命的时代，传统的锻造工艺和设备逐渐不能满足当时的要求。因此在1839年，第一台蒸汽锤出现了。此后伴随着机械制造业的迅速发展，锻件的尺寸也越来越大，锻锤做到百吨以上，即笨重又不方便。在18591861年维也纳铁路工厂就有了第一批用于金属加工的7000KN、10000KN和12000KN的液压机，1884年英国罗切斯特首先使用了锻造钢锤用的锻造液压机，它与锻锤相比具有很好的优点，因此发展很快，在18871888年制造了一系列锻造液压机，其中包括一台40000KN的大型水压机，1893年建造了当时最大的12000KN的锻造水压机。在第二次世界大战后，为了迅速发展航空业。美国在1955年左右先后制造了两台31500KN和45000KN大型模锻水压机。近二十年来，世界各国在锻造操作机与锻造液压机联动机组，大型模锻液压机，挤压机等各种液压机方面又有了许多新的发展，自动测量和自动控制的新技术在液压机上得到了广泛的应用，机械化和自动化程度有了很大的提高。再来看一下我国的情况，在解放前，我国属于半殖民地半封建社会的国家，没有独立的工业体系，也根本没有液压机的制造工业，只有一些修配用的小型液压机。解放后我国迅速建立独立自主的完整的工业体系，同时仿造并自行设计各种液压机，同时也建立了一批这方面的科研队伍。到了六十年代，我国先后成套设计并制造了一些重型液压机，其中有300000KN的有色金属模锻水压机，120000KN有色金属挤压水压机等。特别是近十年来，又有了一些新的发展。比如，设计并制造了一批较先进的锻造水压机，并已向国外出口，与此相应的，我国也陆续制造了各种液压机的系列及零部件标准。但是，我们也应清楚地意识到我们与发达国家相比还有很大的差距，还不能满足国民经济和国防建设的需要。许多先进的设备和大型机仍需进口，目前应充分发挥我们的优势，加强我国在这方面的竞争力，这不仅是有助于我们从制造业大国向制造业强国的转变也是国家安全的需要。12压力机工作原理121压力机功能简介压力机是利用液压或气压传动技术进行压力加工的设备，广泛用于金属锻压、冷挤压、粉末冶金以及金属、橡胶和塑料等成型制品加工的压力机械，也是最早应用液压技术的机械之一。与其他压力机相比，它具有压力和速度可在大范围内无极调整，可在任意位置输出全部功率和保持所需压力、结构布置灵活，各执行结构可很方便地达到所希望的动作配合等优点。压力机有多种型号规格，其压制力从几十吨到上万吨。按工作介质可分为水压机和油压机两种。用乳化液做介质的液压机，称为水压机，其压制力很大，多用于重型机械厂和造船厂等。用矿物油型液压有做介质的液压机成为油压机，产生的压智力较水压机小，在许多工业部门得到广泛的应用。液压机的类型很多，多为立式,其中四柱式液压机最为典型，应用也最为广泛。其基本结构如图11，图12。图11压力机图12压力机基本结构122压力机的工作原理简介该机的四根立柱上安装有驱动上滑块的液压缸。液压机的压制工艺要求液压缸的工作循环为快速下行慢速加压保压延时快速返回原位停止并且压力速度和保压时间可调节。工艺循环图如图13所示。图13工艺循环图如图13压力机的分类我国的压力机机械分为八大类，分类方法见表11机械压力机共分为九大类。表11压力机械的分类这类压力机可按其结构特点分类。首先按照床身的结构特点分为开式压力机和闭式压力机；然后按照压力机的曲柄数分为单点，双点和四点压力机。开式压力机床身的结构特点是C字形的称为开式压力机。这种压力机一般吨位都比较小（吨位为25400吨）。闭式压力机床身的特点是框架式的称之为闭式压力机。这种压力机的吨位一般为1601600吨。由于压力机工作台面尺寸大小不同，为了保证滑块运动良好，分为一个曲柄，两个曲柄，四个曲柄的压力机。简单称之为单点，双点，四点压力机。14压力机的主要参数和型号（一）主要参数机械压力机主要用来进行薄板零件的落料，冲孔，弯曲，矫正和拉延等工序，技术参数主要是选择压力机完成相应工序的可能性和安装，修理压力机的依据。机械压力机的主要技术参数是滑块公称压力压下死点前XX毫米（吨）滑块行程长度（毫米）以此一次行程最大功及最大作功的行程利用率滑块行程次数（次/分）名称汉字代号机液自锤锻切弯他名称拼音代号JYZCDQWT类别名称机械压力机液压机自动锻压机锤锻机剪切机弯曲矫正机其他滑块打料行程长度（毫米）最大密封高度（毫米）封闭高度调整量（毫米）立柱间距（毫米）滑块底面尺寸（前后X左右）（毫米）工作台垫板尺寸（前后X左右X厚度）（毫米）气垫压紧力（吨）相应气压（公斤/厘米）2气垫推出力（吨）相应气压（公斤/厘米）2气垫行程（毫米）气垫个数（个）离合器气压，平衡器气压（公斤/厘米）2压力机平面尺寸（前后X左右）（毫米）压力机地面以上高度（毫米）（二）压力机型号1锻压机械的基本型号由一个汉语拼音字母和几个阿拉伯数字组成，汉语拼音字母代表锻压机械的大类成为类别。同一锻压机械中分为基干列，成为列别，由第一个阿拉伯数字代表。同一列锻压机械中分为若干组，成为组别。由第二个阿拉伯数字代表，第二个阿拉伯数字后的阿拉伯数字，代表锻压机械的主要参数，并一律用实际数字表示。之间用“”隔开。汉语拼音字母一律用大写。统一名称是闭式单点压力机主要参数是滑块公称压力250吨2类，列，组和主要参数完全相同，只是次要参数与基本型不同之锻压机械，均按变型处理。对型号已确定的锻压机械如在结构上和性能上有所改进时，均按改进型处理。（1）变型例如JA31400（2）改进例如J31400A3专用锻压机械的型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。汉语拼音为工厂代号。阿拉伯数字为专用锻压机械产品设计的品种顺序号（从001开始）汉语拼音字母和阿拉伯数字之间用短横“”隔开。专用锻压机械不分类别，列别和组别。例如第二章压力机制动器设计21压力机制动器的作用由于当前闭式单点和双点压力机大部分是在单次行程下工作，并且需要寸动行程调整模具，因此必须在压力机传动系统中设置摩擦离合器与制动器。压力机传动系统可分为能源部分（电动机与飞轮）和从动部分（离合器轴与中间轴的传动齿轮，曲轴和连杆滑块等）。离合器的作用是使传动系统的从动部分与能源部分结合或断开。制动器的作用在从动件与能源脱开后将前者迅速制动。为保证压力机的正常工作，离合器与制动器必须保持一定的结核和脱开顺序。在压力机启动时，制动器必须首先脱开，然后离合器才能结合；在压力机停车时，离合器必须首先脱开，然后结合制动器。我国闭式单点，双点压力机多采用气电操纵的摩擦离合器与制动器。采用摩擦离合器与制动器的主要优点是在调整模具时能实现寸动行程，是滑块在任何行程位置，都能启动与制动，因而满足了在危机情况下，迅速制动的需求，保证安全生产。生产实践证明，离合器与制动器是在压力机中的最重要部件之一，它的性能好坏直接关系到压力机生产能力能否充分发挥，对提高劳动生产率，人身与设备安全和便于维修保养等方面有着极大的影响。22摩擦离合器与制动器的接合过程图21为压力机实测电机起动，离合器接合，冲裁和离合器脱开过程中转数的变化。离合器接合前，电动机与飞轮处于旋转状态，飞轮以及固定在飞轮上的离合器主动件以角速度旋转，而从动件处于停转状态。离合器和接合过程可分为三个阶段即空滑阶段，工作阶段和离合器主动部分与从动部分共同旋转升速至稳定转速阶段。自主动与从动摩擦面开始接触至从动件开始运动之前为空滑阶段。当上述摩擦力矩稍大于从动部分的阻力矩时，从动件部分便开始运动，工作阶段开始。在空滑阶段和工作滑动阶段，由于主动部分和从动部分的角速度不同，因此主，从摩擦面有相对位移和摩擦功损耗。摩擦功几乎全部转变为热能，使摩擦件的温度升高。制动器结合前，从动部分以角速度旋转，制动器结合后，从动部分由角速度变为零。制动过程中两摩擦面有相对的位移和摩擦功损耗，与离合器一样摩擦功几乎全部变为热能，使制动器零件大的温度升高。当离合器与制动器存在的主要问题是单次结合时摩擦件的过热与制动角的过大。图图21压力机实测各工作时间电动机轴转数T1电动机启动；T2空滑阶段；T3工作滑动阶段；T4主动部分与从动部分共同旋转升速至稳定转速阶段；T5冲裁23制动器设计的基本要求一,提高离合器和制动器的使用质量（1）采用多种方法，降低离合器制动器的稳定工作温度和采用新型耐热摩擦材料，解决离合器制动器工作中摩擦件的过热，使压力机的生产率得到充分发挥。（2）离合器制动器的联锁控制系统应确保二者接合和脱离的动作顺序，动作灵敏可靠，单次行程与寸动行程时的实际制动角应小于30，设计制动角应小于5。联锁装置的可靠工作，对人身及设备安全具有极其重要的意义。（3）提高易损件的寿命，结构要便于装卸。易于更换易损件（摩擦块，密封件，轴承，制动弹簧）。二，提高零部件的制造工艺性，减少零件的种树和件数，结构稳定定型，实际离合器制动器部件的通用化和系列化，对提高制造工艺水平降低成本和维护修理具有重大的意义。24解决制动器摩擦过热的主要措施国内外生产实践证明，离合器制动器存在的主要问题是摩擦件过热和寿命太短。离合器制动器在接合过程中的过热严重压力机的生产，其危害具体表现为一，摩擦件的过热温度超过了摩擦材料的允许使用温度，降低了摩擦系数，增加了摩擦块磨损，增加了设备维修工作量和维修费用，影响压力机生产。二，摩擦件的过热，使离合器制动器的稳定工作温度升高，超过了轴承使用允许的正常工作温度，轴承膨胀正常工作间隙消除甚至造成卡死。三，过热使主动摩擦盘产生翘曲变形，摩擦表面接触不良，摩擦件的磨损更加剧烈。四，离合器制动器稳定工作温度的提高还影响到气缸密封等的工作性能。解决离合器制动器过热的主要措施如下一，减少从动件部分零件的转动惯量，合理选择离合器轴的转数，离合器制动器在接合过程中消耗的摩擦功计算公式A1/2J212式中A启动和制动过程中的摩擦功损耗（公斤米）J折合到离合器轴从动的总转动惯量（公斤米秒）2离合器轴旋转角速度（弧度/秒）N离合器轴每秒钟转数30从上式可以看减少发热应尽量减小从动件的转动惯量与离合器轴的转数，离合器周到额转数减小，导致飞轮，离合器轴零件尺寸的增大，因而从动系统的合理布置考虑，N值不可能减少很多。J314000KN压力机转速等参数见表22当前，减少从动件的转动惯量J是解决离合器制动器过热的主要方法。转动惯量与零件的重量和直径的平方成正比，而从动件的直径受传递扭矩的限制不能有大的减小，因此，必须力求减少从动件的数量来减少总转动惯量。二，采用耐热耐磨的新摩擦材料。旧离合器制动器结构采用石棉铜丝板摩擦材料，当温度超过150后，其摩擦系数不稳定，并急剧降低，甚至可降至01以下。由于许用比压较低，为传递必需的扭矩，离合器制动器不得不采用多盘摩擦结构，使从动部分惯量增加，离合器制动器过热。且其寿命较低，经常更换增加了越厉害停机维修时间。石棉塑料新型摩擦材料的问世解决了这一问题。石棉塑料摩擦材料能在高温下工作，允许比压较高，寿命较长，允许离合器制动器采用单盘结构，消除了离合器制动器过热打下了基础。J314000KN压力机采用这种新型石棉塑料摩擦材料Z64。各类摩擦材料的性能参数见表21，J31400KN压力机制动器参数见（表22）表21各类摩擦材料的性能参数材料名称参数摩擦系数许用压比Q公斤/厘米2磨损系数分厘米米公斤允许工作温度T寿命单位成本单位密度克/厘米3布氏硬度抗压强度公斤/厘米剪切强度公斤/厘米冲击强度公斤米/厘米2Z64石棉塑料03035101530351504612236441300480912石棉铜丝030351357130121259铜基粉末冶金040451015218表22J314000KN压力机制动器参数表制动器压力机型号离合器轴转速N（R/MIN）1从动部分转动惯量J（KGM）C2摩擦材料制动力矩ZMNM制动角（RAD）Q压强Q（110）PA5磨损系数KMIN/2CJJ3140034989铜基粉末0191J31400460232石棉塑料8600014068212三，改善离合器与制动器的散热对于制动器来说，若使制动角满足设计要求，必须有一定的制动力矩，而制动力矩的大小主要有摩擦系数，平均摩擦半径和正压力来决定。摩擦副的材质一定且稳定工作温度在一定范围内，可把摩擦系数视为常量。可见保持制动力矩一定时，平均摩擦半径与正压力成反比关系。实践证明适当增大制动器的平均摩擦半径，减小正压力，可以降低其稳定工作温度和摩擦表面的瞬时温度。对于J314000KN压力机，制动器稳定工作温度的高低，可以用摩擦盘的温升系数K表示KC公斤米/厘米分（22）PPFAH22式中HA一次制动功公斤米；C每分钟制动次数（一般为滑块连续行程次数的5060）；F摩擦盘的有效环形面积厘米。2F（R）（R）厘米（23）CP2LCPL2式中R平均摩擦半径，厘米；CPL摩擦块在镶盘上的径向尺寸厘米。为使制动器稳定工作温度在一定范围内，对J314000KN压力机的离合器制动器，温升系数K不超过7公斤米/厘米分。同时为使摩擦表面的瞬时温度不至过高而引P2起冒烟，对一次制动时的K/C应予以控制，一般，对J314000KN压力机K/C取PP091。四，提高离合器制动器联锁操纵系统工作的可靠性。离合器接合前制动器不能完全脱开，或者在制动接合前离合器不能完全脱开，必然引起离合器制动器过热，电动机超载和设备人身事故。J314000KN压力机联锁操纵系统采用非刚性联锁中的气阀联锁。第三章离合器制动器的结构设计31离合器制动器的布置离合器制动器的布置可分为三类（1）离合器制动器均置于双支撑之间。主要缺点是更换易损件包括摩擦片，气缸密封和三角皮带等时需要拆卸离合器制动器的较多零件，维修工作量大。（2）离合器制动器悬臂安放。此种结构离合器轴受力与变形较小，更换易损件方便，主要问题是需要附加支撑飞轮的刚性套，要采用较大的滚动轴承。悬臂安放的结构，在安置模具时影响到行车对压力机的接近。悬臂离合器结构简单，不用轴进气密封结构。（3）离合器置于双支撑间，而制动器悬于压力机后方。J314000KN压力机采用此种结构。（图31浮动镶块式摩擦离合器制动器）32飞轮布置我国与国外大部分单，双点压力机。飞轮布置于离合器轴上，电动机与飞轮间采用三角皮带传动。33离合器制动器的联锁控制所谓离合器与制动器的联锁控制是指离合器与制动器的正常接合顺序，当离合器接合时，制动器首先脱开，而当制动时则应先脱开离合器。如果联锁失灵，则会引起离合器制动器的发热并加快摩擦副磨损，甚至还可以造成设备与人身事故。联锁操纵装置的灵敏性，影响到用寸动行程调整模具时和生产事故时的急速制动。离合器制动器的操纵系统应能保证实际制动角30。当前离合器制动器联锁操纵装置可分为两类刚性联锁主要优点是工作可靠，操作系统简单，实际制动角小。当前悬臂离合器制动器的刚性联锁机构工作情况不好。离合器制动器位于支撑之间，气缸为主动件（与飞轮一起旋转）的刚性联锁装置，尚无成熟结构。图31浮动镶块式摩擦离合器制动器1导向销2制动器气缸3,18制动盘4,15垫片5，13浮动镶块6制动弹簧7,9活塞8大皮带轮10脱开弹簧11主动摩擦盘12从动盘14从动轴16旋转密封17螺栓（1）非刚性连锁非刚性连锁的方法很多，但目前较普遍使用的是气阀联锁。J314000KN压力机联锁操纵系统采用此种气阀联锁。由于联锁操作系统中电器的的收发信号，阀的动作，气体沿管道的流动，气缸活塞运动等均需要时间，所以压力机的单次行程工作时间滑块每分钟行程数，总是小于压力机连续运动的行程数。34制动形式的选择当前制动器的制动形式有气制动与弹簧制动。制动可靠应该作为选择制动形式的主要依据。（一）气制动结构简单；气缸布置不受制动弹簧的影响；调整方便，通过改变气压即可调整制动力矩，为防止直立式压路机在没有压缩空气的情况下因滑块自重下落而造成意外人身事故，应增设辅助制动装置。与弹簧制动比较，气制动的工作可靠性较差。大吨位及卧式压力机采用气制动比较适宜。J314000KN压力机采用气制动。（二）弹簧制动的最大优点是制动可靠。设计中的问题有气缸的布置受弹簧尺寸与布置的的影响，脱开制动器需要的力较气制动大，各弹簧需要仔细调整。防止弹簧力不均匀造成气缸歪斜；大尺寸的螺旋弹簧的性能不能保证，当前中等吨位，直立式压路机广泛选择螺旋弹簧制动。弹簧制动的结构形式有圆柱螺旋弹簧和蝶簧。蝶簧具有以小变形承受高负荷的特点，结构比较紧凑，单个蝶簧的允许变形较小，使用中应按负荷大小和制动器脱开行程的大小，采用组合蝶簧，蝶簧组数与行程大小有关。制动气缸面积与气压，应根据脱开制动弹簧所需之最大力计算。弹簧分可调整与不可调整式，当弹簧工艺能保证各弹簧的尺寸与机械性能均匀一致时，可采用不可调式，它的结构简单。35气体密封装置气体密封装置可分为气缸密封和轴进气密封。（1）轴进气密封离合器气缸与飞轮一起转动，压缩空气经离合器轴中心孔和飞轮与轴的相对转动面引入气缸。在离合器接合之前和接合过程中，飞轮相对于离合器轴转动。为防止压缩空气从相对转动面泄露，并提高相对转动密封的摩擦寿命。可采用锥面密封与端面密封装置。（二）气缸密封气缸密封采用定型密封圈有O型V型和L型密封圈和薄膜密封。耐油橡胶L型密封固定压盖的螺丝拧紧程度不易掌控，拧得太近，胶圈受压膨胀，紧贴气缸，增加摩擦阻力，甚至拧死，拧得太松了压盖螺丝处漏气。L型密封圈定心困难，造成周边摩擦阻力与密封的情况不一。V型密封圈是较常用的密封圈。为便于安装，环形气缸密封圈的内外沟槽在活塞高度方向上应当错开10毫米左右，如图32，密封应当放在二配合件的轴上。V型密封靠压缩空气自封，必须将压缩空气引与密封圈上部。沟槽的结构和尺寸应防止密封圈在工作中翻转的可能性。J314000KN压力机采用V型密封圈密封图32V型密封圈36摩擦盘导向结构摩擦盘导向结构有三种齿导向，销导向，键导向。（1）齿导向一般多用于摩擦盘的离合器制动器结构。其中包括主动盘与固定在飞轮上的内齿套和从动盘与轴套的导向。（2）销导向单盘离合器制动器主动盘与制动器的导向采用销导向，六销式导向加工工艺差，摩擦盘受热膨胀后容易在导向配合处卡死。三销式导向，由于成120布置，导向间隙受摩擦盘径向尺寸增加的影响较小。（3）键式导向结构简单，其工艺性能和使用性能比较好。J314000KN压力机采用此种结构（图31）。37离合器制动器摩擦副脱开情况下间隙的调整由于摩擦件的磨损，摩擦副在脱开情况下的间隙不断增大，为减轻接合时冲击，需要调整间隙。间隙调整方法有三种（1）螺纹调节，此种结构可以细调。（2）垫片组调整。垫片组形式三毫米三片组合或1,2,3,4毫米四片组合，后者能细调。J314000KN压力机采用垫片组调整。（3）台阶垫块式，可将垫块反转调节二次。第四章制动器的计算摩擦制动器的设计计算主要为1）确定制动扭矩；2）确定摩擦副的平面尺寸；3）确定摩擦负的厚度尺寸；4）设计制动弹簧；5）确定气缸面积；6）核算工作能力。41制动扭矩的计算设计制动器的出发点是使制动力矩所做的功足以吸收离合器脱开后从动系统的动能，即在规定的制动角下使滑块停止运动。AE41ZC式中A制动力矩所做的功；ZE从动系统的动能。C经理论推导和实验证明，在制动过程中，由于受到排气系统反压力的影响，制动力矩不是常数，而是变数，如图41所示，因此制动功为AZZM0D图41制动力矩变化曲线如果用最大的制动力矩表示，则A（4ZZZK12）式中Z最大制动力矩；Z为制动器轴上的制动角；ZK力矩增大系数，既比力矩按常数变化时的制动力矩增大的系数。显然，Z的大小与M的函数形式有关，即与整个排气系统的参数有关。在正常的排气系统下，Z值可按表41查取。表41力矩增大系数ZKMIN/次Q1/151/21/251/31/351/4ZK117125133143155170注曲轴上制动角Q滑块行程次数N从动系统动能为EI43式C212中I从动系统当量转动惯量；制动器轴角速度。C由式（41）（43）得ZZK（42CI4）一般，制动角多采用曲轴上的制动角，则式（44）变为ZZK（4IIQC25）式中I制动器轴至曲轴速比；Q曲轴制动角。对通用压力机，一般取510，滑块行程次数低的去下限，高的取上限。J314000KN压力机曲轴制动角取5。查表42可知N20则ZK（）/（次/MIN）（4QMIN205次416）Z17又I1717506KGM86KGM（47）C0I22查表42可知II2352,13,22235492/S（4NIIN20次8）ZZK863NMIIQC252318049MKG672S310式中选取的制动角为理论值，而从按电钮到滑块完全停止，曲轴上所转过转过的角度，要比理论值Q大。这是由于操纵电路上的继电器动作及管路系统中的分配0阀排气均需要时间。因此对应时间曲轴转过的角度为2T22025（49）式,QN,20中T继电器及分配阀动作时间，取为02S。,这样曲轴实际制动角为30（410）0Q,表42J31400KN压力机主传动参数42摩擦副的选择和平面尺寸的计算摩擦块形状的选择浮动柱塞式摩擦块的形状有以下几种见图42。图42浮动镶块形状浮动镶块形状的选择原则（1）传递扭矩较大，即摩擦面积较大，当量摩擦半径较大。（2）制动器内盘上的窗孔易于加工。（3）镶块侧向压强小。在制动器工作扭矩，平均半径和摩擦块相当情况下，B，F形摩擦块工作时侧向压力小，散热情况好。J314000KN压力机采用B椭圆形浮动镶块。椭圆形浮动镶块各尺寸关系如图43第一级传动（皮带传动）第二级传动（齿轮传动）第三级传动（齿轮传动）压力机型号电动机转速（R/MIN）每分钟行程次数N总速比传动级数速比速比1Z2速比1Z2J3140014402072330340618735791481图43浮动镶块尺寸计算图（1）摩擦半径（411）RQZFMIZ2或R（412）34QBCZ式中B摩擦环半径宽度；C重叠系数。表43曲柄压力机上常用摩擦材料的性能料材性能石棉塑料Z64铜基粉末冶金石棉铜干式0305030403035摩擦系数湿式016016离合器1015101535许用压强Q（）PA510制动器61061013离合器150许用磨损系数KMIN/2CJ制动器1205070摩擦面允许温度（）450350750100查表43，可知Q610PA，03；又取B055，C0555R023M34BCMZ353106508N（2）摩擦环宽度及镶块排列方式B（4B13）则BBR0550230127M查表44选取长圆形浮动镶块，相关尺寸为R45CM，L15CM，H135CM，F773CMI212（414）LB1LRCM51472因此选用单行排列，实际摩擦环宽度B105CM,L12LR表44长圆形浮动镶块尺寸参数R（CM）1L（CM）H（CM）IF（CM）ZR92302102351027025028045153577312300（3）镶块数目Z108（4IFCBR,2375012CM15）选Z104修正有关参数由于实际摩擦环宽度变小，镶块数目选少B，C值改变较多，故需要修正，并重算Q值。B045,RB,CM23510（416）C051（4,2BRZFICM510237217）Q7910PA（4,CB51046518）43摩擦副厚度尺寸计算（1）从动摩擦盘厚度H119CM（4P1ZLRMZ112ZRLRPACMN53102056819）式中摩擦材料的许用挤压应力，对于Z64取30PA。15选H15CMP（2）镶块厚度考虑足够的磨损量，按下述经验公式选取H25CM（460P5120）按照工厂标准，镶块厚度选取35CM。44制动弹簧设计计算（1）每个弹簧最小工作载荷（41PZQ21）Q611；（4IZFQ,2537097CMAN41022）式中Z弹簧个数，取Z10，11则P6721Q0165PAN310（2）最大工作载荷773（4N31217265323）（3）弹簧压缩变化量（即P到P时弹簧压缩量的大小）12（4MCF35024）式中每摩擦副的间隙；0C摩擦副数目。M45气缸活塞的面积计算对气动联锁的离合器制动器，其气缸活塞的作用力只需推开制动弹簧即可，所以气缸活塞的面积为（425）PPZF21式中空气压力，选4。PA510则253107MPNFZ第五章工作能力校核按照上述的设计计算能够保证制动器在工作扭矩下制动，但是制动器接合过程中，由于主动圆盘和从动圆盘之间存在相对滑动，因而造成发热和磨损，为了保证制动器不产生发热破坏，并且保证有足够的工作寿命，需要对制动器的工作能力进行核算。51磨损系数校核磨损系数，即限制制动器单位时间单位面积所消耗的摩擦功,其表达式为（5NCFAK1）式中A制动器结合一次所消耗的摩擦功；5221CI式中制动器轴的角速度，公式48；总摩擦面面积（5FIZF3）滑块行程利用系数，见表51，对于J314000KN压力机选取NC表51压力机行程利用系数NC压力机每分钟行程次数N（次/MIN）行程利用系数NC150850702040065050407005504570100045035200500040020104J22149681SMKGA40256370CMZFI则NCKIN/870IN215462JCJ次查表43，MI/1202CJ,合适。52摩擦元件使用寿命为了保证稳定生产，减少维修次数，有必要对摩擦元件的使用寿命进行核算。通常希望在六个月以上才换掉摩擦元件一次。摩擦元件使用寿命可按下式计算54FACDN0式中摩擦材料每接合一次的体积磨损量，见表51，取。8105/3MNC表51摩擦材料每接合一次的体积磨损量/3CM材料名称制造厂家接合一次体积磨损量石棉塑料，Z64南京石棉厂8105石棉塑料，805南京石棉厂92铜基粉末冶金106石棉铜73摩擦材料的容许磨损量。有制动器的尺寸参数决定，对浮动镶块式制动器0（）（50HP21C5）从动盘与主动盘或压紧盘的间隙，见图51。通常取0203CM，0121,C1C2C02CM。对于J31400KN压力机02CM，01CM。1C2C（）35CM15CM（02CM01CM）17CM0HP21C式54可表达为（56）KTJD0式中T每班工作小时数，设为7H；J没天工作班数，设为2班；K磨损系数；则KTJD0462DD/2MIN/607I/587/1051238班班CJMNC按每年300工作日计算，大约15年，大于六个月，合适。图51摩擦材料许用磨损量计算图结论本次设计是J314000KN压力机制动器部分。制动器是压力机不可或缺的一部分，其中制动器设计发展到今天，其技术已经成熟，但对于我们还没有踏出校门的学生来说，其中的设计理念还是很值得我们去探讨、学习的。我在浮动镶块式制动器的设计中给予了分块处理制动器作用及技术要求、主要参数的确定、摩擦材料的选择、制动器的结构设计，制动器的计算，镶块的尺寸计算以及校核等。在设计中以制动器的作用和意义为主线，通过查表和资料等来确定较为合理的方案和参数，以使制动器的合理性、经济性、可靠性和安全性得到保证。浮动镶块式制动器的主要优点是1、热稳定性较好。因为制动摩擦衬块的尺寸不长，其工作表面小，故散热性较好。2、耐热性较好。因为制动器镶块采用新型摩擦材料石棉塑料Z64，能够在较高的温度下工作，能成受150以上的高温。3、制动性能好，从按钮到制动结束时间较短，制动性能良好，可靠性高。4、尺寸小，结构较简单。5、使用寿命长，新型材料石棉塑料磨损系数小，设计使用年限15年，使用寿命长，且易于更换。6、制动盘与摩擦衬块间的间隙小005015MM，这就缩短了气缸活塞的操作时间，并使制动驱动机构的力传动比有增大的提高。致谢紧张忙碌的毕业设计已经接近尾声，这次设计是对我大学四年来的学习的一次最综合的检验，也更是一次综合的学习过程。毕业设计不仅使我学习和巩固了专业课知识而且了解了不少相关专业的知识，个人能力得到很大提高。同时也锻炼了与人协作的精神，为以后我踏入社会工作打下了良好的基础。在此感谢李长河教授和李杨老师在设计中给予的辅导与帮助，两位老师在这一次毕业设计中给我传授了许多知识，如何做设计工作，在其过程中应考虑到的指标，如经济性、合理性、可靠性和安全性，查阅那些资料和如何查阅等。在设计过程中李教授及时发现我出现的问题，使我能早早的改正，节省了许多时间和精力，而且给我提供了一些有价值的建议。另外，在大学四年的学习中，我各科的任课老师辛勤的备课，耐心地为我们讲解学术知识，使我学到了许多专业知识，在此向他们表示由衷的感谢在设计中我的同学们提出了许多意见和建议，在此表示谢意但是由于毕业设计时间较短，所以该设计还有许多不尽如人意的地方，比如界面不够美观，数据不够精确完善等问题。望老师多多指正。此外，在此我对在这次设计过程中所引用的众多参考文献的作者表示感谢。参考文献1华中工学院曲柄压力机M1972年2西安交大曲柄压力机M机工出版社1961年3济南第二机床厂等曲柄压力机设计M1973年4济南锻造机械研究所译机械压力机设计计算M1971年5塑性加工研究会压力加工手册M19581972年6上海锻压机床厂压机设计计算M1971年7何德誉等机械压力机制动器摩擦材料性能的研究北京机械工程学会学术年会论文1980年8西安重型研究所等WX82A型铜基粉末冶金摩擦材料摩擦性能试验报告M1982年9哈尔滨工业大学理论力学教研组理论力学上、下册第五版北京高等教育出版社,199710席慧智,谷万里,高玉芳机械工程材料哈尔滨哈尔滨工程大学出版社,200111邓文英金属工艺学上、下册北京高等教育出版社,199112尚久浩自动机械设计第二版北京中国轻工业出版社,200313大连理工大学工程画教研室机械制图第四版北京高等教育出版社,1993152014林景凡,王世刚,李世恒互换性与质量控制基础北京中国科学技术出版社,199215徐灏机械设计手册15册第二版北京机械工业出版社,2002附录1外文翻译带有光学感应器的非圆轮磨的过程控制摘要圆柱形磨床CGM正越来越多地用于生产非圆零件的轮廓。这意味着新的需求来进行生产过程监控和全过程测量以生产这些非圆轮廓。一个新的光学传感器系统集成到这样一个研磨机,使得它可以通过测量来保证质量,研磨过程的最佳化和减少建立和加工的时间。关键词过程测量，光学，磨床1简介圆柱形磨床遭受各种干扰,如刀具磨损、温度漂移、轨迹控制偏差等。这导致生产率下降和工件尺寸偏差。多种监测量具可以帮助提高研磨过程1。测量控制程序可以用于补偿大多数外圆磨削中的干扰。这得益于在磨削过程中的自动测量和定位工具。测量头采用触碰探头。现在这些测量控制被广泛使用并且稳固建立在高精度加工中，他们对高效率、稳固制造工艺是必要。可以预料,智能监测磨削过程中发挥着越来越重要的作用2。大多数的触碰探头只用于坐标测量机床CMMS3他们中的一些也适用于工作母机。今天的现代化圆柱形磨床还可以用于高精度磨削加工非圆轮廓。为此，圆柱形磨床在X轴和C轴的轨迹控制中被持续使用,例如偏心磨削。测量头当受剪切力时受破坏而不能工作4。由于在非圆磨削中不能测量,这一新技术的巨大潜力不能充分利用了。当使用非接触式测量头,没有剪切力。为此,他们在圆磨机床中尤其可用5。很长一段时间，高要求,不利的环境条件阻碍了光传感器在圆柱形磨床中的使用。这就是为什么光学测试原理能够测量不同的材料而被用于非圆磨床。2机器概念和光学传感器距离测量传感器被安装在磨床轮上的头部图1。作为替代磨轮的头部,它可以实现自动测量,否则它将被放在机床的背部。圆柱形磨床的测量原理的选择标准是6静态测试,例如,重复性,局部再生性、操上的重复能力/测量范围等。斜度极限,举例来说,点对点的范围内的探测误差。动态测试,例如,扫描探测误差等遵照以下各种测试,彩色共焦距离传感器7被选作测量头。该传感器采用多色点信号源。由于彩色偏差的使用,每一个焦点,或传感器和工件表面之间的距离,相当于一个特定的波长。分光仪用于测量反射光的波长。这种测量原理比其他测量原理最重要的优点是它不受不同表面的影响,它也适合于光滑的表面。由于传感器被安装在磨轮的头部,它像磨轮一样沿X轴移动。在高精度测量中，它仅需要一个为1毫米的小的测量范围就可测量一个大的工作距离。测量头上X轴增量线编码器与传感器信号之间的同步性增加了测量范围并且可以测量的整个X轴。3设计和功能光学传感器是完全集成在圆柱形磨床数控单元中。这允许来自传感器、X轴、C轴和Z轴的信息能够同时地被记录和连接。为了方便检验，基于单个元件与坐标变换之间的通信,对整个系统进行设计,这个系统作为一个模拟装置被开发和使用图2。有了这个模拟器，它就能变得可见并且可以测试圆柱形磨床中传感器的不同分布，类似于一个三维CAD系统。此外,不同的工件轮廓可以被测量并且,虚拟的测量结果能被显示出来。模拟器也可以用来开发校对规程和检查测量功能。校准程序被用来确定圆柱形磨床中传感器的位置与方向。这个信息被储存在系统中,使它可以在高精度要求下连接来自传感器的距离信息和圆柱形磨床各轴的位置信息。这个校准过程可以通过偏心盘来实现图3。这个偏心盘作为校准工具,被安装在圆柱形磨床中并且被测量头测量。使用偏心盘做校准器的好处是在磨床中偏心盘本身就易于校准和测量。所有为传感器的位置和方向设置的三个变量可以通过一次测量中严谨的数据来确定。如果安装是最优的话，测量时会产生一个正弦信号。如果传感器的位置和方向不理想,就会产生偏离的正弦信号。传感器和工件之间的距离T、测量轴和旋转轴之间的垂直距离S和传感器的偏移角U全显示在传感器坐标系统图3中。它们都可以通过这些偏差来确定。测量系统包括以下功能图4；C角测量直径测量轮廓测量在非圆工件的高精度磨削时，圆柱形磨床中工件方向的确定CANGLE能降低调定时间。直径和剖面的确定能优化磨削过程并且确保工件的质量。应该指出的是只有未进行机械加工的零件的测量是有价值的,因为在机加工工件的公差被广泛应用的今天系统不能足够精确地工作。图3。带有偏心盘工具的测量系统校对。图1磨床上轮盘头部光学传感器的分布图4。系统的测量功能光学距离传感器能够实现的根据是大量的测量原理8。每一个测量原理都有其优缺点。当设计测量系统时就要把他们考虑在内它的设计是符合光学传感器接口规范的OSIS9,这个规范使它更容易替代来自不同厂家的传感器并且能使用不同的测量原理图2。配置模拟器,坐标变换和测试。图5。泵部件、典型测量任务表1不确定性因素4实验性和结果41典型工件作测试品测量不确定度总是依据测量任务10。因为这个原因,在1999年以前一个典型的测量任务被定义并且以细化为精确的测量过程为标准11来比较3维坐标测量机械德效率。直到磨床被关注标准才开始变得先进。使用磨床时为了估计测量头的效率,一个典型工件泵部件图5的具体测量任务被确定了。不确定性因素直径（MM）C角剖面（UM）重复性，UR01000304传感器线性度，ULIN_S0202轴线性，ULIN_CGM02000102垂直度，ZUP0703温度，UT2111校准UCAL03000510偏差，DSYS04000509结合标准不确定度，UC23000616扩展不确定度K2，U5002442。测量不确定性项这些任务的测量不确定性项可以被确定。列在表1中的主要因素被考虑在内。个别的主要因素通过测试的方法被确定式确定。重复性的实验用以确定重复性U。该测量数据R也用来确定系统偏差D。圆柱形磨床轴U线性度和传感器线性度U来自制造SYCGMLIN_SLIN商的规范。圆柱形磨床Z轴的垂直度能手动调节。被圆柱形磨床使用者使用的典型的垂直度通过实验确定它被看做标准不确定度值。温度引起工件的热膨胀和整个磨床的变形。圆柱形磨床不是冷却的。周围环境波动18。为评估温度的效果，位置测量在经过较长一段时间后使用激光干涉仪。这个数据被用来确定温度效应U，在两个程序之间三十分钟T被观察到校准间隔。工件在磨床上加工并且反馈给高精度坐标测量机械U，这个工件就CAL用作实验。个别主要因素与误差累加定律的延伸1和计算不确定性（2）的扩展集合在一起。公式12CALTPCGMLINSLINRCUUU2222DKSY图6集成光学传感器和工件的圆柱磨床。图7测量系统的测量结果和坐标测量机械的比43实验结果整个传感器系统整合在一个高精度磨床12并且在制造商的实验性的研磨车间被测试图6。采用各种测试计算测量头和效率的测量头和整个系统的效率（圆柱形磨床和传感器。外圆磨床量方法和高精度坐标测量机床的测量法方法形成对比。3毫米到47毫米之间的尺寸规格的测量方法已经实行。一个最大半径22毫米最小半径17毫米