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目 錄 1 緒論 1 1.1閉式壓力機的國內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1 1.2 壓力機簡介 3 1.2.1 壓力機的特點和用途 3 1.2.2 通用曲柄壓力機的型號和技術參數(shù) 4 1.2.3 曲柄壓力機的基本參數(shù) 5 1.3 壓力機工作原理 6 2 JH31-315壓力機簡介 8 2.1 JH31-315壓力機結構特點 8 2.2 JH31-315壓力機用途與結構性能 8 2.3 JH31-315壓力機壓力性能介紹 9 3 滑塊的設計 11 3.1 滑塊的結構特點 11 3.2 滑塊動作說明 12 3.3 調節(jié)機構的特點 13 3.4 液壓過載保護裝置 14 4 電動機的選擇 16 4.1電動機類型的選擇 16 4.2 功率的計算 16 4.2.1調節(jié)機構（連接器）傳動效率 17 4.2.2電動機額定功率計算 17 4.3 確定電動機型號 18 5 蝸輪蝸桿減速器設計 23 5.1計算傳動裝置的運動參數(shù) 23 5.2蝸輪蝸桿的設計 25 5.2.1第一級蝸輪蝸桿的設計和計算 25 5.2.2第二級蝸輪蝸桿的設計和計算 29 5.3蝸桿軸分析與強度校核 33 5.3.1 蝸桿的設計和強度計算 33 5.3.2 軸徑的校核 36 6 軸承和鍵的選用和計算 38 6.1軸承的選用和強度的校核 38 6.2鍵的選擇和強度計算 41 結論 42 1 緒論 鍛壓生產在工業(yè)生產中占有重要的地位。采用鍛壓工藝生產工件具有效率高、所量好，重量輕和成本低的特點。所以，工業(yè)先進的國家愈來愈多地采用鍛壓工藝代替切削工藝和其他工藝。鍛壓機械在機床中所占的比重也愈來愈大。近年來，鍛壓機械的擁有量日本為34%，美國為32.4%。在鍛壓機械中．又以曲柄壓力機最多，占一半以上。用曲柄壓力機可以進行沖壓、模鍛等工藝，廣泛用于汽車、農業(yè)機械、電器儀表、國防工業(yè)以及日用品等生產部門。隨著工業(yè)的發(fā)展，曲柄壓力機的品種和數(shù)量愈來愈多，質量要求愈來愈顯著，壓力愈來愈大。它在機械制造工業(yè)以及其他工業(yè)的鍛壓生產中的作用愈來愈顯著。例如，在汽車 拖拉機工廠中，用熱模鍛壓力機代替模鍛錘生產模鍛件已經(jīng)成為一個發(fā)展的檔勢。日本已有四條熱模鍛壓力機生產線，其中一條110000千牛熱模鍛壓力機自動生產線是在1971年建成的，可以生產重達1400牛，長達1.3米的曲軸以及重達1000牛，長達2米的汽車前梁生產效率為60件/時。從揀料預熱、剪切、鍛造、檢驗到包裝發(fā)送全部自動進行，全線僅用24人．比模鍛錘的生產效率高得多，勞動條件大為改善。西德已經(jīng)制造了五條120000千牛熱模鍛匠力機自動生產線，供應世界各國。又如，在日用品生產中，如果不采用高速沖壓自動機，那么產品的成本與質量在國際市場上將失去競爭能力。因此大量制造和使用曲柄壓力機，已經(jīng)成為工業(yè)先進國家的發(fā)展方向之一。 我國在解放以前，曲柄壓力機的生產非常落后，只能制造一些手動沖床。解放以后，才有了飛速的發(fā)展，到目前為止，我們已經(jīng)制造了80000千牛的熱模鍛壓力機，40000千牛的雙點壓力機以及其他各種型號的壓力機。但是，與工業(yè)先進的國家比較，我國的曲柄壓力機制造業(yè)還很落后，主要表現(xiàn)在質量不高、數(shù)量不足．品種不全等幾個方面特別是缺乏大型高效的設備。因此，必須大力發(fā)展曲柄壓力機，以滿足四個現(xiàn)代化的需要。 1.1閉式壓力機的國內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 鍛壓生產已有悠久的歷史，但是，采用鍛壓機械進行鍛壓生產卻只有百余年的歷史，十九世紀三十年代，世界上山現(xiàn)了第一臺簡易的平鍛機和蒸汽錘。六十年代生產了一些沖壓用的液壓機。直到十九世紀末期，才出現(xiàn)相當規(guī)模的曲柄壓力機和鍛造用的液壓機。二十世紀前期，由于汽車工業(yè)的興起，曲柄壓力機以及其他鍛壓設備得到了迅速發(fā)展。眾所周知，由于采用現(xiàn)代化的鍛壓工藝生產工件具有效率高、質量好、能量省和成本低的特點。所以，工業(yè)先進的國家越來越多地采用鍛壓工藝代替切削工藝和其他工藝。鍛壓生產在工業(yè)生產中的地位越來越重要，鍛壓機械在機床中所占的比重也越來越大。 近年來，鍛壓機械的擁有量日本為34％，美國為32．4％。在鍛壓機械中，又以曲柄壓力機最多，占一半以上。用曲柄壓力機可以進行沖壓和模鍛等工藝生產，它廣泛用于汽車、農業(yè)機械、電器儀表、國防工業(yè)以及日用品等生產部門。隨著工業(yè)的發(fā)展，曲柄壓力機的品種和數(shù)量越來越多，質量要求越來越高，壓力越來越大。它在機械制造工業(yè)以及其他工業(yè)的鍛壓生產中的作用越來越顯著。例如，在汽車拖拉機工廠中，用熱模鍛壓力機代替模鍛錘生產模鍛件已經(jīng)成為一個發(fā)展趨勢。日本已有數(shù)條熱模鍛壓力機生產線，其少一條110000kN熱模鍛壓力機生產線是在197l年建成的，可以生產重達140kg，長達1.3m的曲軸以及重達100kg，長達2m的汽車前梁，生產效率為每小時60件。從裝料、預熱、剪切、鍛造、檢驗到包裝、發(fā)送全部自動進行。全線僅用24人，比模鍛錘的生產效率高得多，勞動條件大為改善。德國已經(jīng)制造了若干條120000kN的熱模鍛壓力機自動生產線，供應世界各國。我國也購置—條，對汽車鍛件的生產起著良好的作用。又如，冷擠壓工藝是—項新興的工藝，用冷擠壓生產的零件表面粗糙度小，尺寸精度高，直徑為20-30mm的零件其公差范圍可控制在0.015mm以內，因此，所生產的零件不需進行或少量進行切削加工即可使用。大大提高了生產率，并節(jié)約了原材料。 隨著冷擠壓工藝的發(fā)展，各種類型的擠壓機應運而生，正在使加工行業(yè)產生巨大的變化。再如，在日用品及家用電器生產中，如果不采用高速沖壓自動機，產品的成本與質量在國際市場上將失去競爭能力。因此大量制造和使用曲柄壓力機，已成為工業(yè)先進國家的發(fā)展方向之—。 近年來，曲柄壓力機正向著高速度和高精度的方向發(fā)展，并努力降低噪音．提高安全性，擴大自動化程度，改善勞動條件。特別是采用微型計算機控制的曲柄壓力機，更具有先進的水平。 例如，行程次數(shù)500次／min左右的高速壓力機已普遍應用，美國明斯恃(Minster)公司已生產250kN2000次／mi n的超高速壓力機。美國國民(National)公司發(fā)展了新系列的高速冷墩機，M12四工位螺母冷墩機生產率為每分鐘250件。 精密沖裁的壓力機己發(fā)展到25000 kN，可沖裁的最大板厚已達25mm，加工的零件周邊的表面粗糙度很小，尺寸精度很高，沖切面的垂直度可達89°30′。 擠壓機己發(fā)展到50000kN，多工位擠壓機已發(fā)展到45000kN，機器精度不斷提高，剛度已達到同規(guī)格的通用壓力機的2—3倍。 1982年在日本大阪國際機床展覽會上展出了55臺鍛壓設備，其中采用數(shù)控的占34．5％，可以人機對話，編成十分方便。日本會田公司制造的2000KN“沖壓中心”，采用微型計算機控制，自動換模、換料和調整工藝參數(shù)，全部時間只需5min。德國奧穆科（Eumuco）公司近年來制造的熱模鍛壓力機和平鍛機，都已采用微機巡回檢測各軸承的溫度，顯示工藝力，對壓力機的安全運轉起著重要作用。 國際標準化組織（ISO）規(guī)定，在85—90dB的連續(xù)噪音下，工作時間不能超過8h, 而美國和瑞士規(guī)定為85dB?，F(xiàn)在德國舒勒（Sehuler）公司制造的開式壓力機已為75dB。還有一些公司正在研制低噪音（75dB）的折彎機和冷墩自動機。 1.2 壓力機簡介 1.2.1 壓力機的特點和用途 壓力機在機械行業(yè)中占有重要位置，對國民經(jīng)濟發(fā)揮重要作用，和人們的生活息息相關。在家手上帶的手表、用的鋼筆、女同志的金屬發(fā)卡和鈕扣，人們上班騎的自行車，午餐的飯盒，晚上回家聽收音機、看電視或用縫紉機做新穎的時裝，還有大家出差乘做的飛機、火車、汽車、輪船等等，這些工具都有壓力機的一份功勞。 壓力機少切削，無切削，節(jié)約原材料，提高勞動效率，增加經(jīng)濟效益，因而被廣泛采用。鍛壓機械的比例越來越大，它是衡量一個國家機械工業(yè)先進程度的重要標志。 曲柄壓力機是壓力機的一個類別，是采用曲柄滑塊機構作為工作機構的一類鍛壓機器。它是板料沖壓生產的主要設備，可用于沖孔、落料、切邊、彎曲、淺拉伸和成形等工序，并廣泛應用于國防、航空、汽車、拖拉機、電機、電器、軸承、儀表、農機、農具、自行車、手表、縫紉機、醫(yī)療器械、日用五金等部門中。 采用鍛壓工藝生產工件具有效率高、質量好、重量輕和成本低的特點。目前鍛壓機械再機床中所占的比重也越來越大。而在鍛壓機械中，又以曲柄壓力機最多，占一半以上。因此，發(fā)展前景廣闊。 曲柄壓力機的類型很多，按照工藝用途分類如下： 一、板料沖壓壓力機 通用壓力機，用來進行沖裁、落料、彎曲、成形和淺拉延等工藝。 拉延壓力機，用來進行拉延工藝。 板沖高速壓力機，適用于連續(xù)級進送料的自動沖壓工藝。 板沖多工位自動機，適用于連續(xù)傳送工件的自動沖壓工藝。 二、體積模鍛壓力機 冷擠壓機，用來進行冷擠壓工藝。 熱模鍛壓力機，用來進行熱模鍛工藝。 精壓機，用來進行平面精壓、體積精壓和表面壓印等工藝。 平鍛機，用來進行平鍛工藝。 冷鐓自動機，用于制造如螺釘螺母等各種標準件。 精鍛機，用來精鍛各種軸類工件。 三、剪切機 板料剪切機，用于裁剪板料。 棒料剪切機，用于裁截棒料。 1.2.2 通用曲柄壓力機的型號和技術參數(shù) 曲柄壓力機的型號 按照JB／GQ2003—84型譜，曲柄壓力機的型號用漢語拼音字母、英文字母和數(shù)字表示，例如JA31—l 60B型號的意義是： 現(xiàn)將型號的表示方法敘述如下： 第一個字母為類代號，代表八類鍛壓設備中某類設備。在八類鍛壓設備中，與曲柄壓力機有關的有五類。機械壓力機用拼音字母J表示，線材成形自動機、鍛機、剪切機和彎曲校正分別用Z、D、Q和W表示。 第二個字母代表同一型號產品的變型順序號，凡主參數(shù)與基本型號相同，但其他某些基本參數(shù)與基本型號不同的，稱為變型，用字母A、B、C……表示第一、第二、第三……種變型產品。 第三、四個數(shù)字為組、型代號。在型譜中，每類鍛壓設備分為10組，每組分為10型．第一個數(shù)字代表“組”，第二個代表“型”?！?1”在型譜中查得為“閉式單點壓力機”。 橫線后面的數(shù)字代表主參數(shù)。一般用壓力機的公稱壓力(見下面敘述)作為主參數(shù)。型譜中的公稱壓力用工程單位制的“噸”表示，故轉化為法定單位制的“千?！睍r，應把此數(shù)字乘以10。例如此處160代表160 t，乘以10即為1600kN。 最后一個字母代表產品的重大改進順序號，凡型號已確定的鍛壓機械，若結構和性能上與原產品有顯著不同，則稱為改進，用字母A、B、C代表第一、第二、第三……次改進。有些鍛壓設備，緊接組、型代號的后面還有一個字母，代表設備的通用特性，如字母K代表數(shù)控，G代表高速等。 1.2.3 曲柄壓力機的基本參數(shù) 曲柄壓力機的基本參數(shù)，決定了它的工藝性能和應用范圍，也是購置何種型號壓力機的重要依據(jù)?，F(xiàn)將開式壓力機基本參數(shù)分別敘述如下： 公稱力：是指滑塊離下死點前某一特定距離（公稱壓力行程）時，滑塊上所允許的最大作用力。公稱壓力是壓力機的主參數(shù)。 滑塊行程：系指滑塊由上死點到下死點所走過的路程。 公稱力行程：是壓力機強度允許發(fā)生公稱壓力的一段滑塊行程。 滑塊行程次數(shù)：指連續(xù)行程時滑塊每分鐘的行程次數(shù)。 最大封閉高度：指封閉高度調節(jié)機構處于上極限位置和滑塊處于下死點時，滑塊底面至工作臺面（去掉工作臺墊板）之間的距離。（JE系列為最大裝模高度I，裝模高度指調節(jié)機構處于上極限位置和滑塊處于下死點時，滑塊底面至工作臺板面（不是到機身工作臺面）之間的距離） 封閉高度調節(jié)量：是擴大壓力機封閉高度使用范圍的一個主要參數(shù)，在該調節(jié)量的范圍內調節(jié)壓力機封閉高度與模具閉合高度相適應。 工作臺板厚度：工作臺板也具有調節(jié)壓力機封閉高度使用范圍的作用，同時還具有便于安裝底面較小的模具和保護工作臺面的作用。 工作臺孔：工作臺孔用于落料或安裝氣墊裝置。 立柱間距離：是指雙柱壓力機的立柱間距離，是在前后方向送料時決定排出工件（或廢料）最大尺寸的一個參數(shù)。 傾斜角：是指可傾壓力機工作臺面的傾斜角度，也就是機身后傾的角度。利用這個傾斜角使沖壓后的工件（或廢料）能借其自重或其他因素通過兩立柱中間從壓力機后方排出。 工作臺墊板面積和喉口深度：滑塊中心到機身間的距離叫做喉口深度。喉口深度和工作臺墊板面積是關系到模具的最大平面尺寸的重要參數(shù)。 1.3 壓力機工作原理 壓力機是采用機械傳動的鍛壓機器，通過傳動系統(tǒng)把電機的運動和能量傳給工作機構，從而使坯料獲得預期的變形，制成所需的工件；具體的說：是以曲柄連桿機構作為工作機構，滑塊是強制運動的，傳動系統(tǒng)為一級、兩級或三級等傳動，一級傳動由電機通過三角皮帶傳動，帶動飛輪旋轉，通過控制離合器接合，經(jīng)過齒輪傳動，再帶動曲軸旋轉，通過連桿機構把回轉運動轉化為滑塊的往復直線運動。 工作機構：曲柄滑塊機構。 傳動系統(tǒng)：皮帶傳動和齒輪傳動。 操縱系統(tǒng)：離合器—制動器。 能源系統(tǒng)：電動機和飛輪。 支承部件：機身。 附屬裝置和輔助系統(tǒng)。 運動方式：電動機----皮帶輪----飛輪---齒輪傳動----曲柄連桿。 曲柄滑塊機構的運動簡圖如圖所示。O點表示曲軸的旋轉中心，A點表示連桿與曲柄的連結點，B點表示連桿與滑塊的連結點，OA表示曲柄半徑，AB表示連桿長度。當OA以角速度ω作旋轉運動時，B點則以速度v作直線運動。 曲柄滑塊機構可分為結點正置與節(jié)點偏置，JH31-315壓力機采用單邊節(jié)點偏置結構。運動簡圖可簡化如圖1-1所示。 曲柄壓力機的工作機構代表壓力機的工作特征，其運動規(guī)律將影響壓力機的工作性能，而其受力狀況則是壓力機強度和剛度設計的基礎。壓力機的傳動系統(tǒng)將影響壓力機的整體布置、外形尺寸、美觀以及重量和成本。離合器和制動器是壓力機能否正常穩(wěn)定工作的關鍵，它們的正確設計與使用將會大大提高壓力機的工作可靠性和壽命。壓力機工作時，除需要其有足夠的壓力外，還需要具有足夠的能量。 圖1-1 曲柄滑塊機構運動簡圖 電動機和飛輪的正確選用與合理設計是獲得足夠能量的基礎，同時也給節(jié)約能量提供了途徑。所有的部件和零件都支承在機身上，機身的合理設計將降低壓力機的重量，提高壓力機的剛度。壓力機的輔助裝置與系統(tǒng)將使壓力機獲得必要的輔助功能，使其安全運轉，是提高壓力機使用效率不可缺少的組成部分，其設計好壞在一定程度上標志著壓力機的先進與否。 2 JH31-315壓力機簡介 2.1 JH31-315壓力機結構特點 JH31-315機械壓力機機身采用鋼板焊接組合式結構，橫梁、左右立柱和底座（工作臺）通過4根液壓拉緊螺栓預緊而組成一體，采用電子計算機優(yōu)化設計，從而保證了機身的強度、剛性、精度等各種性能要求。 為保證壓力機滑塊的導向精度，采用導柱導套結構8條長導軌導向，主傳動高速級采用人字齒輪 ，離合器--制動器采用干式（或混式）片狀（或塊狀）低慣量結構。 壓力機的工作臺可選用固定式或向前開出、向后開出、左右開出和“T”型移動等形式，用戶可根據(jù)設備布置、單機或連線等具體狀況自行選定。移動工作臺更換模具方便、迅速，可使換模時間減少5～10倍。固定工作臺也可以配置快速換模裝置，一種是換模小車（主要用于連線）；另外一種是在工作臺上設置下模夾緊器、升降導軌和前導軌架，在滑塊上設置上模夾緊器，即可方便迅速的將模具放進、移出。壓力機還設置有微調機構，可減低滑塊的運行次數(shù)，調整模具更為方便。 氣墊采用可調式純氣氣墊或液壓氣墊，并帶有滯后鎖緊機構和行程調節(jié)機構，根據(jù)用戶的使用要求，還可在滑塊內設置氣囊式拉伸氣墊。 　壓力機的潤滑系統(tǒng)采用自動定點、定量、定時的稀油循環(huán)潤滑系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)均采用可編程序控制（PLC）系統(tǒng)。 壓力機還可配置減震器，以提高壓力機及模具的使用壽命 2.2 JH31-315壓力機用途與結構性能 高強度全鋼結構機身，剛性好，精度高，可以完成落料、沖孔、彎曲、成型、校正、淺拉伸及鍛造熱切邊等沖壓工作。廣泛適用于汽車、拖拉機、農機、電器、儀表、軸承、輕工、紡織、機械、航空、兵工等工業(yè)部門。 ◆ 機身、滑塊均采用鋼板焊接； ◆ 采用人字齒輪傳動； ◆ 采用干式氣動摩擦離合器； ◆ 滑塊四角八面導向，導柱導套結構，導向精度高，精度保持性好； ◆ 進口雙聯(lián)安全閥，確保機床使用安全可靠； ◆ 進口液壓過載保護，元件反應靈敏，復位快； ◆ 機動調整封閉高度，使用方便，自鎖性強，便于維修； ◆ PLC控制，雙回路電器系統(tǒng)； ◆ 標準純氣式氣墊； ◆ 液壓、電氣、氣動等控制元件采用優(yōu)質名牌產品，保證設備的低故障率； ◆ 機動稀油潤滑，定點、定時、安全、省力； ◆ 可實現(xiàn)制動角、油壓、潤滑故障、液壓過載保護等整機自動聯(lián)鎖及監(jiān)控。 表2-1 JH31-315主要技術參數(shù) 項目名稱 Item 單位 Unit JH31-315 公稱力 Nominal Pressure 千牛 KN 3150 公稱力行程 Nominal Pressure Stroke 毫米 mm 10.5 滑塊行程 Stroke Length 毫米 mm 315 行程次數(shù) No. of Strokes per minute 次 / 分 SPM 20 最大裝模高度 Max. Die Height 毫米 mm 490 裝模高度調節(jié)量 Die Height Adjustment 毫米 mm 200 工作臺板尺寸 Bolster Surface 左右 L.R. 毫米 mm 1100 前后 F.B. 毫米 mm 1100 工作臺板厚度 Thickness of Bolster 毫米 mm 140 滑塊底面尺寸 Slide Surface 左右 F.B. 毫米 mm 1070 前后 L.R. 毫米 mm 960 氣墊 Air Cushion 壓緊力 / 退出力 ( 單個 ) Pressing Force/Return Force 千牛 KN 500/76 數(shù)量 Number 個 1 行程 Stroke 毫米 mm 160 主電機功率 Main Motor Power 千瓦 KW 30 壓力機地面以上高度 Height above Ground 毫米 mm 6240 2.3 JH31-315壓力機壓力性能介紹 JH31-315型3150千牛閉式單點壓力機，采用主軸縱放、偏心齒輪、連桿機構作為工作機構，由電機經(jīng)三級減速傳動使偏心齒輪旋轉，再由連桿機構驅動使滑塊在導軌中作往復運動，傳動系統(tǒng)全封閉。 本壓力機采用了氣動干式摩擦離合器--制動器，所以工作時結合平穩(wěn)，并可以使滑塊停止在任何位置。 本壓力機適用于薄板件的淺拉伸、成型、彎曲、校正、沖裁等各種冷沖壓工藝，可廣泛用于汽車、拖拉機、電器及國防等工業(yè)行業(yè)。 本壓力機公稱壓力為3150kN，公稱壓力發(fā)生在下死點前7mm(對應的偏心齒輪轉角約16.06°)。過載保護裝置僅是防止誤沖時產生的超載現(xiàn)象，或者在沖壓過程中由于板料厚度不均而引起的的超載現(xiàn)象。隨意超載使用壓力機，是錯誤的。用戶應根據(jù)下面曲線圖來選用。選用時工藝力與對應的偏心齒輪轉角的交點，必須在強度范圍以內，否則要造成零件損壞。 圖2-3 壓力曲線圖 沖裁力的計算說明 P=L×t×σb /10000 噸 P —— 沖裁力 單位 噸（1噸=10000牛） L ——沖裁工件周邊周長 單位 毫米mm T ——沖裁零件厚度 單位 毫米mm σb——材料的抗拉強度 單位 牛/毫米2 Mpa 常用材料的抗拉強度 Q235 420 牛/毫米2 Mpa 45 600 牛/毫米2 Mpa 65Mn 750 牛/毫米2 Mpa 45Mn (薄板) 800 牛/毫米2 Mpa H62\H68 300-400牛/毫米2 Mpa 軟 鋁 80-110牛/毫米2 Mpa 3 滑塊的設計 3.1 滑塊的結構特點 滑塊是—個箱形結構，它的上端與連桿連接，下部安裝模具的上模，并在機身的導軌內上下運動。為了保證滑塊底平面和工作臺上平面的平行度，保征沿塊運動方向與工作臺的垂直度，因此，沿塊的導向面必須與底乎面垂免導軌和滑塊的導向面應保持一定的間隙，而且能進行調整。八個導軌均能單獨調節(jié)。它是靠一組推拉螺釘來實現(xiàn)的。這種四面八角調節(jié)的導軌能提高壓力機的精度。有些壓力機的導軌做成兩個是固定的，兩個是可調的，并使固定的導軌承受滑塊側向力，調節(jié)較容易，但精度受到一定影響。 為了安裝模A，滑塊的底平面開有“T”型槽。 小型壓力機的滑塊常用鑄鐵HT200—400制造。中型壓力機的滑塊常用鑄鐵HT200—400和稀土球鐵制造，或用Q235-A鋼板焊接面成。大型壓力機的滑塊一般用Q235-A鋼板焊接。焊后進行退火處處理。為了提高滑塊的耐磨性，有些壓力及的導向面上鑲有酚醛層壓布板。導軌滑動面的材料一般用鑄鐵HT200—400制造。速度高、偏心載荷大的則用鑄造青銅ZQZn6-6-3或鑄造黃銅ZHMn58—2—2制造。對于高速壓力機，有采用滾針導軌，以便減小摩擦，消除間隙，提高機器的耐用程度和滑塊運動精度。 3.2 滑塊動作說明 滑塊的精度直接影響壓力機的工作精度和幾何精度。連桿和球頭螺絲是把曲軸的旋轉運動變化往復運動的構件。球頭螺絲的下端與滑塊內的球形座接觸。在球形座的下面有過載保護裝置，當壓力機超載時，過載保護裝置起到對機床的保護作用。剛性保護，即壓塌式保險。當過載時，保險器被壓塌，從而保證整臺機器不受損壞。用液壓過載保護裝置，能在過載的狀態(tài)下瞬間緊急停止（1/100秒），復歸時使滑塊自動回復上死點，確保模具及沖床的安全。 JH31-315壓力機滑塊采用四角八面導向，導向長，易調整,動態(tài)精度穩(wěn)定性能好。 滑塊部分由滑塊體、液壓保護部分、聯(lián)接器、蝸輪減速箱、裝模高度指示器、剛性打料等組成。 聯(lián)接器與主傳動的導柱連接，使滑塊在連桿機構的帶動下，沿機身導軌作上下往復運動，滑塊下平面有T型槽，用以固定沖模?；瑝K導軌面上鑲有導軌板，導軌板拉傷和磨損后可即時更換，更換時應注意：使同一導軌上的板厚相等。 裝模高度的調整采用制動電機，通過蝸輪減速箱及支座蝸輪蝸桿副轉動螺桿來實現(xiàn)。調整結束靠電機將蝸輪副鎖緊。裝模高度由裝模高度顯示器顯示出來。 調整裝模高度時，檢查平衡缸氣壓是否合適，導軌間隙是否變化等因素。特別是上模重量變化較大的模具時，更應注意這一點，滑塊的上模具布置，應使兩連桿上的作用力相等，盡量避免偏載使用。 圖3-1 JH31-315滑塊 滑塊與導軌板的之間必須保持合適的間隙,以使滑塊運轉自如、動作穩(wěn)定，必要時須加以適度調整，按合格證明書中規(guī)定的精度要求進行精度調整與檢查。精度調整是一項十分細致的工作，影響的因素是多方面的，往往多次反復調整才達到要求，所以應同經(jīng)驗豐富的專業(yè)人員進行這項工作。 調整后必須檢測以下指標： 機床的精度，可按合格證規(guī)定的檢測標準。 滑塊與導軌的間隙為不大于0.03mm，通常導軌板的上下兩端間隙較大，所以塞尺塞入深度在30mm以上，所測的值才正確。(注：0.03mm塞尺不入。) 3.3 調節(jié)機構的特點 滑塊的運動為上下往復運動，滑塊的條件機構是調節(jié)壓力機的裝模高度的。調節(jié)機構需要能快速停止，正確定位。JH31-315壓力機采用蝸輪蝸桿減速器作為調節(jié)機構的減速器。蝸輪蝸桿減速器由于結構緊湊,效率比高,傳遞運動準確可靠，使用維護簡單，并可成批生產，故在現(xiàn)代機器中應用很廣。 電動機通過聯(lián)軸器和蝸輪蝸桿二級減速器連接。電動機接通后，通過減速器帶動上球頭，上球頭通過一個銷子帶動球頭螺桿轉動。 圖3-2 蝸輪蝸桿二級減速器示意圖 3.4 液壓過載保護裝置 液壓過載保護裝置能自動檢測機床滑塊內部油壓缸的油壓，當油壓不足時，可以快速補足壓力，以保持機床正常工作能力；當機床誤沖時產生的超載現(xiàn)象，或者在沖壓過程中由于板料厚度不均勻而引起的超載現(xiàn)象時，可以瞬間卸荷，以保護機床零件和模具的使用壽命。液壓過載保護器是由增壓缸、壓力卸荷閥、感應開關等三部分組成。 滑塊內部的液壓墊厚度為10mm。 圖3-3 液壓過載示意圖 液壓過載保護裝置運轉前準備 （1）檢查油量，看油泵的油標是否顯示有油，如油量不足，則請打開注油口的螺絲，加油。 （2）確認空氣壓力表的壓力是否正常。 （3）過載保護裝置的電源關、開切換開關，切換到開位置，超載的指示燈點亮。 （4）如滑塊停止上死點，則油泵開始作動，1分鐘內油壓到達設定壓力時，油泵則停止，同時超載指示燈熄滅。 （5）液壓過載保護裝置油壓墊中空氣的排除 油壓墊如有空氣混入，液壓過載保護裝置的功能就無法充分發(fā)揮，甚至于會造成油泵運轉不停。 排除空氣的方法： （1）將滑塊停于上死點位置。 （2）為了安全起見，將主電動機停止，飛輪完全靜止后，將滑塊體后面液壓過載保護裝置的排油孔螺絲用內六角板手逆轉半圈，此時會有油流出來。 （3）查看所流出來的油，若是斷斷續(xù)續(xù)，或混雜泡沫，則表示有空氣混入，請等到所流出來的油不再是斷斷續(xù)續(xù)，或不雜有泡沫時，將排油孔螺絲上緊。檢查泵和油箱端面貼合是否漏氣，檢查進油管是否漏氣。 （4）完成。 圖3-1 過載泵 液壓過載保護裝置過載保護的復位： （1）運轉切換開關切換于“寸動“位置，使滑塊運轉至上死點的位置。 （2）當滑塊上升至上死點位置，大約一分鐘后安全保護裝置復位，油泵補油停止。 4 電動機的選擇 4.1電動機類型的選擇 電動機是常用的原動機，并且是系列化和標準化產品。機械設計中需要根據(jù)工作機的工作情況和運動，動力參數(shù)，合理地選擇電動機類型，結構形式，傳遞的功率和轉速,確定電動機的型號。 電動機有交流電動機和直流電動機之分,工業(yè)上常采用交流電動機。交流電動機有異步電動機和同步電動機兩類，異步電動機又分為籠型和繞線型兩種，其中以普通籠型異步電動機應用最廣泛。如無特殊需要,一般優(yōu)先選用Y系列籠型三相異步電動機，因其具有高效，節(jié)能，噪音小，振動小，安全可靠的特點,且安裝尺寸和功率等級符合國際標準,適用于無特殊要求的各種機械設備。 根據(jù)工作場地的要求:每天三班制工作，載荷中有中度沖擊，工作環(huán)境清潔,室內，三相交流電源。選擇電動機為Y系列380V三相籠型異步電動機。 4.2 功率的計算 電動機的功率選擇是否合適將直接影響到電動機的工作性能和經(jīng)濟性能。如果選用額定功率小于工作機所要求的功率,就不能保證工作機正常工作,甚至使電動機長期過載而過早損壞,如果選用額定功率大于工作機所需要的功率,則電動機價格高,功率未得到充分的利用,從而增加電能的消耗,造成浪費。 在設計過程中,由于滑塊調節(jié)機構一般為偶爾運轉,載荷不變或很少變化的,并且傳遞功率較小，故只需使電動機的額定功率等于或大于電動機的實際輸出功率,即。這樣電動機在工作時就不會過熱,一般不需要對電動機進行熱平衡計算和校核啟動力矩。 4.2.1調節(jié)機構（連接器）傳動效率 傳動裝置的總效率應為組成傳動裝置的各部分運動副效率之乘積,即 =··… 式(4.1) 其中:分別為每一傳動副,每對軸承,每個連軸器的效率.傳動副的效率數(shù)值可按下列選取,軸承及連軸器效率的概略值為: 滾動軸承 0.98-0.995 滑動軸承 0.97-0.99 彈性連軸器 0.99-0.995 齒輪連軸器 0.99 萬向連軸器 0.97-0.98 整個機構的傳動效率為： ==0.99×0.98×0.80×0.98×0.80×0.99=0.50 式中 ，，，分別為聯(lián)軸器，軸承，蝸桿蝸輪傳動和上球碗對球頭螺桿的傳動效率。 4.2.2電動機額定功率計算 合理地確定電動機的功率，即可以充分發(fā)揮電動機的能力，又可以節(jié)約電能。 鼠籠式電動機的過載系數(shù)為K=1.8-2。為了不使電動機經(jīng)常出現(xiàn)悶車，在功率計算中，取K=1.36。 圖4-1 鼠籠電動機機械特性 滑塊的運動為上下往復運動，滑塊調節(jié)機構是調節(jié)壓力機的裝模高度的。調節(jié)機構需要能快速停止，準確定位。根據(jù)資料，滑塊設計重量為5701Kg，球頭螺桿線轉速為0.03米/秒，閉式蝸輪蝸桿傳動。螺桿在轉動時受到摩擦阻力，由于滑塊兩端有平衡缸提起，蝸輪箱內潤滑良好，查閱相關資料知道。 摩擦阻力為F=Mg×=28505N 電動機的工作功率為： 式(4.2) 球體螺桿的轉速為： 式(4.3) 蝸輪蝸桿的一般傳動比為10-80，考慮到閉式和工作載荷，選擇一般傳動比為10到30，故電動機轉速的可選范圍為 r/min 4.3 確定電動機型號 容量相同的同類電動機,有幾種不同的轉速系列供使用者選擇,如三相異步電動機常用的有四種同步轉速,即3000,1500,1000,750r/min(相應的電動機定子繞組的極對數(shù)為2,4,6,8)。同步轉速為由電流頻率與極對數(shù)而定的磁場轉速,電動機空轉時才可能達到同步轉速,負載時的轉速都低于同步轉速。 為了合理的設計傳動裝置，根據(jù)工作機的主軸轉速要求和各傳動比范圍，可推算出電動機裝速的可選范圍，其中包括電動機可選轉速范圍，傳動裝置總傳動比的合理范圍，以及工作機主軸轉速。 選定電動機類型,結構,對電動機可選的轉速進行比較,選定電動機轉速并計算出所需容量后,即可在電動機產品目錄中查出所要的電動機。 我國電機產品型號的編制方法是按國家標準GB4831-84《電機產品型號編制方法》實施的，即有漢語拼音字母及國際通用符號和阿拉伯數(shù)字組成。 三相異步電動一般為系列產品，其系列、品種、規(guī)格繁多，因而分類也較繁多。 表4-1常用三相異步電動機產品型號、結構特點及應用場合 序號 名稱 型號 機座號與功率范圍 結構特點 應用場合 新 老 1 小型三相異步電動機（封閉式） Y2 (IP55) Y(IP44) JO2 JO H80～355 0.75～315KW 外殼為封閉式，可防止灰塵、水滴浸入。Y2為F級絕緣，Y為B級絕緣，JO2為E級絕緣 用于無特殊要求的各種機械設備,如:金屬切削機床、水泵、鼓風機、運輸機械等 2 小型三項異步電動機（防護式） Y (IP23) J2.J H160～315 11～250KW 外殼為防護式，能防止直徑大于12mm的雜物或水滴與垂直線成60°角進入電動機 適用于運行時間長、負荷率較高的各種機械設備 3 高效三相異步電動機 YX (IP44) H100～280 1.5~90KW 用冷軋硅鋼片及新工藝降低電動機損耗，效率較Y基本系列平均高3% 適用于重載啟動的場合,如起重設備、卷揚機、壓縮機、泵類等 4 繞線型三相異步電動機 YR(IP44) (IP23) JRO2 JR2 H132~280 4～75KW 轉子為繞線型，可通過轉子外接電阻獲得大的啟動轉矩及在一定范圍內分級調節(jié)電動機轉速 5 變頻多速三相異步電動機 YD (IP44) JDO2 H80～280 0.55～90KW 在Y基本系列上派生，利用多套定子繞組接法來達到電動機的變速 適合于萬能、組合、專用切削機床及需多級調速的傳動機構 6 高轉差率三相異步電動機 YH (IP44) JHO2 H80～280 0.55～90KW 在Y系列上派生，用轉子深槽及高電阻率轉子導體結構、堵轉轉矩大，轉差率高，堵轉電流小，機械特性軟，能承受沖擊負載 用于傳動飛輪力矩較大及不均勻沖擊負載，如錘擊機、剪切機、沖壓機、鍛冶機等 7 電磁調速三相異步電動機 YCT JZT H112～335 0.55～90KW 由Y系列電動機與電磁離合器組合而成。為恒轉矩無級調速電動機 用于恒轉速無級調速場合，尤適用于風機、水泵等負載 8 電磁制動三相異步電動機 YEJ H80～225 0.55～45KW 在Y系列電動機一端加直流圓盤制動器組合而成，能快速停止，正確定位 用于升降機械、運輸、包裝、建筑、食品、木工機械等 9 增安型三相異步電動機 YA JAO2 H80～280 0.55～75KW 在Y基本系列上對結構及防護上加強措施 適用于有爆炸危險的場合 10 隔爆型三相異步電動機 YB BJO2 H80～315 0.55～220KW 在Y基本系列上派生，按隔爆標準規(guī)定生產 用于煤礦及有可燃性氣體的工廠 11 戶外型三相異步電動機 Y-W JO2-W H80～315 0.55～160KW 在Y基本系列上派生，采取加強結構密封和材料、工藝防腐措施。Y-W用于戶外機械，Y-F用于有化學腐蝕介質的機械，Y-WF用于戶外有化學腐蝕的各種機械 用于石油、化工、化肥、制藥、印染等企業(yè)用水泵、油泵、鼓風機、排風扇等機械設備上 12 防護型三相異步電動機 Y-F JO2-F 13 戶外防腐型三相異步電動機 Y-WF JO2-WF 14 船用三相異步電動機 Y-H JO2-H H80～315 0.55～220KW 在Y基本系列上派生，按船上使用特點制造 用于海洋、江河船舶上的各種機械，如泵、通風機、分離器、液壓機械等 15 起重冶金用三相異步電動機 YZ YZR JZ2 JZR2 YZ系列： H112～250 1.5～30kw YZR系列： H225～400 1.5～200KW YZ為籠型轉子，YZR為繞線轉子，環(huán)境溫度為40℃時用F級絕緣，為60℃時用H級絕緣，同步轉速有1000、750、600r/min三種，工作制為S3~S5 用于各種起重機械及冶金輔助設備的電力傳動上 16 換向器三相異步電動機 JZS2 JZS H225～475 3/1～160/53.3KW 為恒轉矩交流調速電動機，調速比通常為3：1.本系列電動機效率高、功率因數(shù)較高，無級調速 用于印染、印刷、造紙、橡膠、制糖、制塑機械及試驗設備機械中 17 力矩三相異步電動機 YLJ JLJ H63~180 輸出轉矩： IP21 2～200N·m IP44 0.3～25 N·m YLJ系列電動機的機械特性是通過增加轉子電阻來實現(xiàn)的。其中IP44防護結構加裝離心鼓風機進行強迫通風 用于造紙、電線電纜、印染、橡膠等部門作卷繞、開卷、堵轉和調速等設備的動力 18 電梯用三相異步電動機 YTD JTD H200～250 0.67～22KW 籠型轉子，定子繞組有兩套，分別為6極和24極 用于交流客、貨電梯及其他升降機械 19 激振三相異步電動機 YJZ YZ0 激振力各為： 1～100KN 1～100KN 通過安裝在轉軸兩側的偏心塊在旋轉時產生離心力做激振源 用于各類振動機械 20 夯實三相異步電動機 YZH H145~155 2.2~4KW 與可逆式電動振動實現(xiàn)夯實機配套使用 用于建筑行業(yè)及其他夯實作業(yè)上 21 輥道用三相異步電動機 YG JG2 H112～225 堵轉轉矩： 16～800 N·m 為IP54防護，采用H級絕緣 用于冶金工業(yè)的工作輥道驅動 22 制冷用耐氟里昂三相異步電動機 YSR(三相) YLRB(單相) 0.6～180kw 電機絕緣材料及絕緣結構能保證在制冷機和冷凍機的混合物中安全可靠地使用 供全封閉和半封閉制冷壓縮機特殊配套用 23 交流變頻調速三相異步電動機 YVP YTP 0.55～4.5kw 0.75～90kw 籠型轉子帶軸流風機低速時能輸出恒轉矩，調速效果好，節(jié)能效果明顯 用于恒轉矩調速和驅動風機、水泵等遞減轉矩場合 24 船用起重三相異步電動機 YZ-H 分單速、雙速、三速等 機殼由鋼板焊成，采用ZYZ型直流圓盤式電磁制動器 用于各類船舶作短時定額的甲板機械電力拖動，如錨機、絞盤機、絞車等 25 井用潛水三相異步電動機 YQS2 JQS 進徑 150～300mm 3～185kw 充水式密封結構，與潛水泵組合，立式運行，電動機外徑尺寸小，細長 專用于驅動井下水泵，可潛入井下水中工作，汲取地下水 考慮到滑塊的調節(jié)機構要求能快速停止，正確定位等特點，故選擇YEJ電磁制動三相異步電動機。它在Y系列電動機一端加直流圓盤制動器組合而成，能快速停止，正確定位，非常符合本次設計的要求。 綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸，重量，價格等等，所選電機的型號和性能見下表。 表4-2 所選電機的型號和性能 型號 額定功率KW 轉速r/min YEJ100L1-2 2.2 1420 故減速器總的傳動比為。 取。 5 蝸輪蝸桿減速器設計 5.1計算傳動裝置的運動參數(shù) 因為總的.而減速器按照蝸輪蝸桿閉式傳動布置，考慮潤滑條件,由蝸輪蝸桿二級減速器傳動比分配資料查得i=30,則。 為進行傳動件的設計計算,要推算出各軸的轉速和轉矩(或功率)。如將傳動裝置各軸由高速至低速依次定為Ⅰ,Ⅱ軸。 i, i——為相鄰兩軸間的傳動比； ,——為相鄰兩軸間的傳動效率； P,P——為各軸的輸入功率(KW)； T,T——為各軸的輸入轉矩(N·m)； n,n——為各軸的轉速()； 則可按電動機至工作機運動傳遞路線推算,得到各軸的運動和動力參數(shù)。 圖5-1 連接器結構示意圖 各軸的轉速： 各軸的輸入功率： 各軸的輸入轉矩為： 式(5.1) 表 5-1 各軸的相關參數(shù) 軸 功率（KW） 轉矩（） 轉速（r/min） 傳動比 電動機 2.2 14.80 1420 1 30 18 1 2.17 14.56 1420 2 1.70 344.57 47.33 3 1.34 4862.57 2.63 5.2蝸輪蝸桿的設計 減速器是一種由封閉在剛性殼體內的齒輪傳動，蝸輪傳動或齒輪-蝸輪傳動所組成的獨立部件，常在動力機與工作機之間作為減速的傳動裝置；在少數(shù)場合下也用作增速的傳動的傳動裝置。蝸輪蝸桿減速器由于結構緊湊,效率較高,傳遞運動準確可靠，使用維護簡單，并可成批生產，故在現(xiàn)代機器中應用很廣。減速器類型很多，有圓柱齒輪減速器，圓錐齒輪減速器，蝸桿減速器等。 5.2.1第一級蝸輪蝸桿的設計和計算 選用蝸輪蝸桿的原因是因為它結構緊湊，工作平穩(wěn)，無噪聲，沖擊振動小而且能夠得到很大的單級傳動比（由于其需要的總傳動比為128比較大）選用的是圓柱蝸桿傳動。 1)選[/a]值 當量摩擦系數(shù): 假設Vs=4-7m/s 查表13.6知 取其中間值 當量摩擦系數(shù)： =0.06 當量摩擦角： =3.2 選取[/a]值： 在圖13.11上傳動比為20的線上去一點查： 導程角： =(z=1) 動嚙合效率：y=0.8 2)中心距的計算 蝸輪轉矩： 式(5.2) =344.57 使用系數(shù)： 查表12.9（電動機均勻平穩(wěn)，工作機輕微沖擊） 取Ka=1.25 彈性系數(shù)： 根據(jù)蝸輪蝸桿副查表13.2得 Mpa 轉速系數(shù) Zn== 式(5.3) Zn=1.27 壽命系數(shù) =1.27 式(5.4) =1.27 接觸系數(shù) 由圖13.12I線查得 =2.5 接觸疲勞極限 查表13.12I線查得 =265MPa 接觸疲勞最小安全系數(shù) 自定 =1.3 中心距 式(5.5) = a=100mm 3)傳動基本尺寸 蝸桿頭數(shù) = 式(5.6) =0.21 取=1 蝸輪齒數(shù) 式(5.7) =30 模數(shù) m=(1.4-1.7)×a/ =(1.4-1.7)×100/30=5.625 式(5.8) 取m=5 蝸桿分度圓直徑 =[ /a]×a=0.5×100=50 根據(jù)《機械設計》 查表13.4得知 取 =50 蝸輪分度圓直徑 d(2)=m×Z(2)=5×30=150 式(5.9) =150 導程角 tanΥ=Z(1)×m/d(1)=1×5/50 式(5.10) =20 蝸輪寬度 式(5.11) =50.25 取=50 蝸桿圓周速度 式(5.12) = =4.1m/s 相對滑動速度 式(5.13) = =10.05m/s 當量摩擦系數(shù) 由表13.6查得 =0.6m/s 4)齒面接觸疲勞強度計算 許用接觸應力 式(5.14) =1.13×1.27×265/1.3=266.7Mpa =266.7Mpa 最大接觸應力 式(5.15) = =247.9Mpa 因為 合格 5)輪齒彎曲疲勞強度 齒根彎曲疲勞強度由表13.2查出： =115Mpa 彎曲疲勞強度最小安全系數(shù) 自定 =1.3 許用彎曲疲勞應力為 式(5.16) =115/1.3 =88.46Mpa =88.46Mpa 輪齒最大彎曲應力 式(5.17) =2×1.25×344570/(5×50×150) =38.00 =22.97Mpa 因為< 合格 6)蝸桿軸擾度驗算 軸慣性矩 式(5.18) ==0.31× I=0.31× 允許蝸桿擾度 []=0.004×m=0.004×5=0.02 式(5.19) []=0.02mm 蝸桿擾度 式(5.20) =0.00685 0.00775mm 因為 <[] 合格 7)溫度校核 傳動嚙合效率 式(5.21) =0.84 =0.84 攪油效率 自定 =0.99 軸承效率 自定 =0.99 總效率 式(5.22) =0.84×0.99×0.99 =0.82 =0.82 散熱面積 式(5.23) =0.5179 箱體工作溫度 式(5.24) =1000×2.2×(1-0.82)/(25×0.5179)+20 =50.59 因為<80 (要求具有較好的通風條件) 合格 5.2.2第二級蝸輪蝸桿的設計和計算 1)選[/a]值 當量摩擦系數(shù): 假設Vs=4-7m/s 查表13.6知 取其中間值 當量摩擦系數(shù)： =0.04 當量摩擦角： = 選取[/a]值： 在圖13.11上傳動比為20的線上去一點查： 導程角： =(z=1) 動嚙合效率：y=0.8 2)中心距的計算 蝸輪轉矩： 式(5.25) =4862.57 使用系數(shù)： 查表12.9（電動機均勻平穩(wěn)，工作機輕微沖擊） 取Ka=1.25 彈性系數(shù)： 根據(jù)蝸輪蝸桿副查表13.2得 Mpa 轉速系數(shù) Zn== 式(5.26) Zn=1.04 壽命系數(shù) =1.27 式(5.27) =1.27 接觸系數(shù) 由圖13.12I線查得 =2.5 接觸疲勞極限 查表13.12I線查得 =265MPa 接觸疲勞最小安全系數(shù) 自定 =1.3 中心距 式(5.28) = a=255mm 3)傳動基本尺寸 蝸桿頭數(shù) = 式(5.29) =1.38 取=1 蝸輪齒數(shù) 式(5.30) =18 模數(shù) m=(1.4-1.7)×a/ =(1.4-1.7)×255/18=5.625 式(5.31) 取m=6 蝸桿分度圓直徑 =[ /a]×a=0.5×255=125.5 式(5.32) 根據(jù)《機械設計》 查表13.4得知 取 =130 蝸輪分度圓直徑 d(2)=m×Z(2)=6×18=128 式(5.33) 取=130 導程角 tanΥ=Z(1)×m/d(1)=18×6/130 式(5.34) = 蝸輪寬度 式(5.35) =155.63 取=155 蝸桿圓周速度 式(5.36) = =0.27m/s 相對滑動速度 式(5.37) = =0.35m/s 當量摩擦系數(shù) 由表13.6查得