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文档简介

1、16吨机械式双柱压力机CONTENTS目 录PART 01 研究背景及意义PART 02 研究内容及方法PART 03 研究过程及难点PART 04 研究结论及不足PART 01 研究背景及意义PART 01 研究背景及意义目前国外现状,曲柄压力机,近30年来主要以批量生产在板冲和模锻中被广泛使用,专门化程度越来越高,朝着高速度、高精度、自动化方向发展,普遍采用CNC控制。在过去,我国压力机技术的发展还存在着很大的缺陷,其中包括材料和技术工艺都存在不合格的现象,尤其是在电控领域当中,我国掌握的技术还十分得薄弱。在经过了压力机行业几十年的快速发展之后,我国压力机技术也呈现出日益成熟的趋势。国外现

2、状国内现状PART 01 研究背景及意义123研究意义压力机在国防和民用领域中占有着举足轻重的地位。它将能推动国家经济社会体系现代化建设的步伐,促进我国的社会主义现代化。中国机械设备工业的发达程度是反映中国经济社会发达程度的一项主要标志。随着当今科技工业的快速发展需要更多、更好的冲压设备来实现不同的冲压加工。PART 02 研究内容及方法PART 02 研究内容及方法1确定总体传动方案,执行机构的方案确定、传动方案的确定执行机构的设计,执行机构的运动分析和受力分析、电动机的确定传动装置的设计与计算,包括带传动的设计与计算及带轮的设计等完成凸轮轴、带轮的有限元仿真分析234PART 02 研究内

3、容及方法文献研究法通过查阅相关文献,根据给定参数要求,确定总体传动方案和执行机构方案及对带轮、凸轮轴进行设计计算及校核。信息研究法通过对机械式双柱压力机的信息的收集和整理,利用 CAD 软件绘制压力机部分机构的图纸。有限元分析法对带轮、凸轮轴进行静力学分析,分析应力应变产生情况,是否发生变形,解决实际遇到的一些问题。 PART 03 研究过程及难点PART 03 研究过程及难点对比以上两个方案:方案一的缺点是凸轮的几何形状不容易加工,凸轮与连杆是点接触,所以压应力很大,凸轮容易磨损,连杆可能因应力过大而断裂或变形,但与现在许多中小型压力机设计中广泛使用的对心曲柄滑块机构相比,这些缺点并不明显,

4、这项技术相对来说比较成熟完善。 对上述机构进行比较研究后,选择对心曲柄滑块机构。PART 03 研究过程及难点执行机构的方案确定 方案一:采用凸轮连杆机构为执行机构如图 2-1。方案二:采用对心曲柄滑块机构为执行机构如图 2-2。 图 2-1 凸轮连杆机构 图 2-2 对心曲柄滑块机构 带传动通过使用皮带作为两个或多个带轮之间的柔性牵引元件,通过这些部件之间的摩擦(或粘附)传递运动或动力。PART 03 研究过程及难点首先定V带型号和带轮直径,选用C型带 带根数z=3 大带轮直径为630mm 小带轮为240mm,材料选择为铸铁,并且大带轮在本设计中兼有飞轮的作用。带轮结构图由设计参数知滑块行程

5、:70mm,工程压力:160kN,生产率:120次/分,冲压角=30。工作台尺寸L=510mm,B=490mm。首先,考虑到工艺、安装和移动工具时的安全以及使用的方便性,工作台表面到底座的距离被设定为l=860mm。根据运动的最高点H=350mm和最低点H=490mm,考虑到最大装载高度H=350mm和70mm的调整公差,工作台的高度设置为68mm,电机被安装在床身的后侧。对于V型带传动,可以通过带轮的中心距a=630mm和小带轮的包角=105来确定大带轮的位置,小带轮的位置可以通过齿轮传动中大齿轮和小齿轮的中心距和大带轮的安装位置来进行确定。最后确定机身总高度:L1850mm,压力机机身如图

6、5-1所示。PART 03 研究过程及难点图5-1压力机机身 机身的设计PART 03 研究过程及难点离合器和制动器都是用于电动机和带轮在不停运转的情况下,使得压力机的曲柄连杆机构运动或者停止下来。本次设计采用双转键离合器和带式凸轮制动器。双转键离合器中,转键之一是主键用以传递工作扭矩,转键之二是副键用以防止曲轴对飞轮或传动齿轮的超前,以及调整模具时可使曲轴反转。双转键离合器带式凸轮制动器带轮和凸轮轴的静力学分析PART 03 研究过程及难点带轮和凸轮轴的几何模型带轮和凸轮轴网格划分图带轮的网格节点数和单元数目分别为150244、96529;凸轮轴的网格节点数和单元数目分别为96507、608

7、08。带轮的单元质量普遍分布在0.78914到0.99992之间,凸轮轴的翘曲系数最大值为0.021242说明网格质量都较好。PART 03 研究过程及难点带轮和凸轮轴总变形结果通过总变形分布云图显示,在带轮转动时,带轮两侧总变形量最大,其仿真数值为0.3149mm,变形数值较小,对带轮传动影响不大;当对凸轮轴进行仿真加载时,输入端施加力矩,右端简化为固定约束,其仿真结果显示,最大变形量为0.061685mm,运转时影响较小,能够安全稳定运行。PART 03 研究过程及难点带轮和凸轮轴等效压力结果根据等效应力分布云图显示,在带轮转动时,带轮内侧等效应力最大,其数值为83.73MPa,小于铸铁的

8、许用应力175MPa,满足设计使用条件;当凸轮轴运转时,其最大等效应力发生在轴的直径突变处,其值为47.297MPa,小于40Cr的许用应力211.1MPa,满足设计要求。PART 04 研究结论及不足PART 04 研究结论及不足首先对16吨机械式双柱压力机的总体传动方案进行确定,包括对其的执行机构的方案确定以及传动方案的确定,选用对心曲柄滑块机构为本次设计的执行机构。对压力机的执行机构进行设计与计算,即对执行机构进行运动分析和受力分析,还对连杆进行了设计计算,并选用三相交流电机。压力机传动装置的设计与计算包括带传动的设计与计算及带轮的设计,分别对直轴和曲轴进行设计计算及校核可知满足所需的设计条件,在满足高强度要求还需要实用节约材料的情况下对机身进行设计对离合器、制动器进行了选择,选用双转键离合器和带式凸轮制动器。对部分关键部件进行了有限元仿真分析,选取了凸轮轴、带轮两个关键零件进行了三维建模、对零件进行合理的网格划分,输出了几个结构的变形情况和应力结果。通过分析,零件上危险部位的变形都符合要求,能够保证这些零件在对应机器的位置进行正常的运行,满足要求,不会发生强度破坏。PART 04 研究结论及不足01020304设计可调节机身方便工人进行升降调节至适合工作的高度。过载保护装置在压力机过载时,保护装

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