材料成形装备及自动化 第3版 课件 第三章 1 曲柄压力机

华中科技大学材料学院材料成形及控制工程专业核心课程华中科技大学精品课及责任教授课程材料成形装备及自动化

EquipmentandAutomationofMaterialsProcess2024-2025学年第二学期EAMP

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2目录第一章

绪

论（2学时）

第二章金属液态成形装备及自动化（10学时）

第三章

金属塑性成形装备及自动化（10学时）第四章

金属连接成形装备及自动化（10学时）

第五章

高分子材料成形设备及自动化（2学时）

第六章

快速成形装备及控制（6学时）第七章

其它材料成形装备（4学时）第八章热处理工业炉及其控制（2学时）第九章材料加工中的环境保护装备（2学时）EAMP

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3第三章

金属塑性成形装备及自动化3.1概述3.2曲柄压力机3.3液压机3.4螺旋压力机3.5伺服压力机3.6其它塑性成形装备3.7塑性加工柔性系统及其数字化工厂

3.1.1金属塑性成形装备在现代工业中的地位金属塑性成形装备是装备制造业的基础之一金属塑性成形装备在冶金、机械、电力、汽车、铁道、航天、航空、造船、石油、兵器、化工、电子、仪表、轻工等工业部门中都占有重要地位。3.1概述EAMP

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53.1概述金属塑性成形装备种类繁多金属塑性成形是基于材料塑性的加工工艺，它是利用材料的塑性，在金属塑性成形装备（装置）上通过模具（工具）改变毛坯的形状与尺寸，并改善性能，从而获得所要求的工件。这种方法能获得强度高、性能好的工件。金属塑性成形装备不断发展金属塑性成形技术已改变传统的提供毛坯，正向着尽量减少切削加工甚至直接生产产品零件的方向发展。采用冷挤、冷镦、精密模锻、特种轧制、精密冲裁、旋压加工、多工位模锻、多工位冲压、级进模高速冲压、粉末锻造、电磁成形、超塑加工及激光加工等先进塑性成形工艺，可加工出精度高、表面粗糙度低的成品零件。目前金属塑性成形装备在全部机床中所占比例在30%以上。金属塑性成形装备的发展水平、拥有量和构成比，不仅对材料加工生产起着关键性的作用，而且在一定程度上还标志着一个国家机械制造工业技术水平。EAMP

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63.1概述1.金属塑性成形装备的数控化与自动化1955年第一台数控(NC)转塔冲床1970年第一台计算机数控(CNC)转塔冲床目前塑性成形装备基本实现数控化各种塑性成形装备的自动生产线不断出现2.高效精密成形装备水平日益提高（1）高速机械压力机1000次/min，对机器本身及外围设备要求高。（2）快速液压机最快1000次/min，普通液压机快下500mm/s，工作速度100mm/s。3.1.2金属塑性成形装备的发展趋势EAMP

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7（3）大型多工位压力机如配有扯垛装置、三坐标传送系统的多工位压力机系统，生产速度16~35件/min，是手工送料流水线的4~5倍，单机连线自动化的2~3倍，生产过程全自动化。（4）激光与等离子切割机械组成复合加工机械，向高功率、高精度、高柔性和多轴发展。（5）近净成形装备快速发展温锻、冷辗扩、热冲压、多向模锻、楔横轧、电磁成形等近净成形工艺技术推动了相应装备的发展。EAMP

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83.1.2金属塑性成形装备的发展趋势（6）重型装备发展迅速核电、造船、大飞机、高速列车、汽车等行业对整体式、高精度、轻量化结构的需要，金属零件进一步向大尺寸、整体结构、复杂曲面等方向发展，特别是钛合金、高温合金、铝合金、镁合金、高强钢、多层板、拼焊板、复合板等新材料的不断应用，促使现代制造装备向大型化、集成化、智能化方向发展。如800MN模锻液压机，680MN挤压机，195MN自由锻造液压机、355MN螺旋压力机，直径10m以上的辗环机。3.伺服主传动成形装备快速发展采用伺服主电机驱动的塑性成形装备越来越多，极大地提高了塑性成形装备的性能和工艺灵活性。除传统的普通冲床走向伺服冲床、相当多的板材加工装备应用伺服驱动技术外，最近又延伸到体积成形设备上。EAMP

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93.1.2金属塑性成形装备的发展趋势我国塑性成形设备分八类，每类分十组，每组又分若干型（1）机械压力机（J）：分手动压力机、单柱压力机、开式压力机、闭式压力机、拉延压力机、螺旋压力机、压制压力机、板料自动压力机、精压挤压压力机和其它压力机。3.1.3金属塑性成形装备分类EAMP

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10大型曲柄压力机3.1.3金属塑性成形装备分类EAMP

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11（2）液压机（Y）：分手动液压机、锻造液压机、冲压液压机、一般用途液压机、校正压装液压机、层压液压机、挤压液压机、压制液压机、打包压块液压机和其它液压机。3.1.3金属塑性成形装备分类EAMP

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12（3）线材成形自动机（Z）：分自动镦锻机、自动切边滚丝机、滚珠钢球自动冷镦机、多工位自动镦锻机、自动制弹簧机、自动制链条机、自动弯曲机和其它自动机。（4）锤（C）：分蒸汽—空气自由锻锤、蒸汽—空气模锻锤、空气锤、落锤、对击式模锻锤和气动液压模锻锤等。3.1.3金属塑性成形装备分类EAMP

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133.1.3金属塑性成形装备分类EAMP

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14（5）锻机（D）：分平锻机、热模锻压力机、辊锻横轧机、辗环机、径向锻造机和其它锻机等。（6）剪切机（Q）：分手动剪切机、板料手动剪切机、板料曲线剪切机、联合冲剪机、型材棒料剪断机和其它剪切机等。3.1.3金属塑性成形装备分类EAMP

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15（7）弯曲校正机（W）：分板料弯曲机、型材弯曲机、校正弯曲机、板料校平机、型材校直机、板料折压机、旋压机和其它弯曲校正机等。3.1.3金属塑性成形装备分类EAMP

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16（8）其它锻压设备（T）：分轧制机、冷拔机、锻造操作机、板料自动送卸料装置和专门用途的设备等。3.1.3金属塑性成形装备分类EAMP

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173.2曲柄压力机3.2.1曲柄压力机工作原理及组成曲柄压力机是采用曲柄滑块机构进行运动、能量转换，是机械压力机的主要传动形式，可完成板料冲压、模锻、挤压、精压和粉末冶金等多种成形工艺EAMP

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18曲柄压力机一般由以下基本部分组成：（1）工作机构：工作机构是曲柄压力机的工作执行机构，一般为曲柄滑块机构，由曲轴、连杆、滑块等零件组成。（2）传动系统：传动系统按一定的要求将电功机的运动和能量传递给工作机构。由带传动和齿轮传动等机构组成。（3）支承部件：如机身等。支承部件连接和固定所有零部件，保证它们的相对位置和运动关系。工作时机身要承受全部工艺力。（4）能源系统：包括电动机和飞轮。电动机提供动力源，飞轮起着储存和释放能量的作用。（5）操纵与控制系统：主要包括离合器、制动器、电气控制装置等。（6）辅助系统及附属装置：包括气路系统、润滑系统、保护装置、气垫、快速换模装置等。3.2.1曲柄压力机工作原理及组成EAMP

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19曲柄压力机具有如下特点：（1）曲柄滑块机构为刚性连接，滑块具有强制运动性质。即曲柄滑块机构的几何尺寸一经确定，滑块运动的上下极限位置（上、下止点）、行程大小、封闭高度则确定。（2）工作时机身组成一个封闭的受力系统，工艺力不传给基础，只有少量的惯性冲击、振动传给基础，不会引起基础的强烈震动动系统。（3）利用飞轮储存空载时电动机的能量，在压力机短时高峰负荷的瞬间将部分能量释放。电动机的功率按一个工作周期的平均功率选取。EAMP

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203.2.1曲柄压力机工作原理及组成主要技术参数：（1）公称压力及公称压力行程滑块离下止点前某一特定距离时（此特定距离称为公称压力行程）或曲柄旋转到离下止点前某一特定角度（此特定角度称为公称压力角）时，滑块所容许承受的最大作用力。通用曲柄压力机以公称压力为主参数，其它技术参数称为基本参数。（2）滑块行程滑块从上止点到下止点之间的距离。它表示压力机的工艺空间参数。（3）滑块行程次数滑块每分钟从上止点到下止点，然后再回到上止点所往复的次数，是表示压力机生产效率的参数（4）最大装模高度及装模高度调节量（5）工作台板及滑块底面尺寸EAMP

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213.2.1曲柄压力机工作原理及组成开式与闭式分类：EAMP

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223.2.1曲柄压力机工作原理及组成开式与闭式单点、双点与四点EAMP

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233.2.1曲柄压力机工作原理及组成单动与双动EAMP

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243.2.1曲柄压力机工作原理及组成3.2.2曲柄滑块机构的工作特性EAMP

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25曲柄滑块机构承受全部的工艺力，是主要的受力机构之一。对此机构所承受的作用力和曲柄扭矩的计算是设计曲柄滑块机构和传动系统的基础EAMP

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263.2.2曲柄滑块机构的工作特性1.通用压力机的曲柄滑块机构通用压力机的曲柄滑块机构主要由曲轴、连杆和滑块组成压力机的工作机构。曲轴旋转时，连杆作摆动和上下运动，滑块沿导轨作上下往复直线运功。除此之外，曲柄滑块机构中还设有装模高度调节装置、超载保护装置、顶件装置等。主要有三种结构形式：（1）曲轴驱动的曲柄滑块结构3.2.3通用曲柄压力机EAMP

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27（2）曲拐轴驱动的曲柄滑块机构EAMP

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283.2.3通用曲柄压力机（3）偏心齿轮驱动的曲柄滑块机构EAMP

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293.2.3通用曲柄压力机2.通用压力机的离合器与制动器

离合器使工作机构与传动系统接合或分离

制动器使滑块迅速停止运动并支承滑块的自重（1）刚性离合器刚性离合器是靠接合零件把主动部分和从动部分刚性连接起来。这类离合器根据接合零件的结构可分为转键式、滑销式、滚柱式和牙嵌式，应用最多的是转键离合器双转键式离合器的结构和工作原理EAMP

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303.2.3通用曲柄压力机双转键式离合器的操纵装置EAMP

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313.2.3通用曲柄压力机带式制动器EAMP

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323.2.3通用曲柄压力机2.摩擦离合器—制动器摩擦离合器主要用于大中型压力机。有圆盘式和嵌块式两