壓力機(jī),壓力機(jī) 第1章 緒論 1.1 壓力機(jī)形勢(shì)背景 在過去，我國(guó)壓力機(jī)技術(shù)發(fā)展仍存在缺陷，其中，材料、技術(shù)工藝等方面不過關(guān)，特別是在電控方面，我國(guó)的技術(shù)非常薄弱。雖然我們可以購買國(guó)外的電控壓力機(jī)，但是電控方面的技術(shù)是其核心，難以掌握，所以加強(qiáng)對(duì)電控壓力機(jī)技術(shù)方面的掌握是勢(shì)在必行的事情。 經(jīng)過幾十年的高速發(fā)展，我國(guó)壓力機(jī)技術(shù)發(fā)展日漸精益。已經(jīng)涌現(xiàn)出一大群技術(shù)過硬的制造商，在液壓對(duì)高車、液壓搬運(yùn)車的技術(shù)方面逐漸成熟，而且具備了給國(guó)際知名品牌制造商做貼牌的能力，從中可以看出，我國(guó)壓力機(jī)的技術(shù)發(fā)展已經(jīng)成熟。這一進(jìn)步在壓力機(jī)行業(yè)領(lǐng)域中具有突破性的時(shí)代意義。 長(zhǎng)久以來，我國(guó)壓力機(jī)的發(fā)展雖然非?？焖?，但是擁有尖端科技的制造商少之又少，部分的中文合資或者是國(guó)外的知名制造商已經(jīng)占領(lǐng)了我國(guó)的高端壓力機(jī)市場(chǎng)，而且高端的的技術(shù)主要體現(xiàn)在智能化、自動(dòng)化和信息化方面，相比之下，我國(guó)制造商絕大部分處于中低端的消費(fèi)市場(chǎng)。目前國(guó)內(nèi)的企業(yè)在中端市場(chǎng)激烈的競(jìng)爭(zhēng)，也有少部分的制造商向高端壓力機(jī)的市場(chǎng)挺進(jìn)。而外資壓力機(jī)的制造商已從高端市場(chǎng)向中端市場(chǎng)覆蓋。 從出口國(guó)來看，我國(guó)壓力機(jī)的出口已從歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家向發(fā)展中國(guó)家轉(zhuǎn)移。2013年向發(fā)展中國(guó)家出口壓力機(jī)仍然是我國(guó)壓力機(jī)出口的主要目標(biāo)，因?yàn)閲?guó)內(nèi)的中低端的壓力機(jī)發(fā)展適合發(fā)展中國(guó)家的行情，銷量比較好。在技術(shù)方面，我相信在電控方面的技術(shù)會(huì)得到突破性的發(fā)展，中低端的壓力機(jī)制造商會(huì)更多的向高端市場(chǎng)挺進(jìn)。2013年也將會(huì)對(duì)壓力機(jī)行業(yè)進(jìn)行產(chǎn)能調(diào)整，解決某些壓力機(jī)的產(chǎn)能過剩的問題。 我國(guó)壓力機(jī)行業(yè)的發(fā)展會(huì)越來越好，不斷的向高端市場(chǎng)挺進(jìn)，三洋機(jī)床廠成都分公司正在不斷的改進(jìn)技術(shù)，生產(chǎn)的壓力機(jī)高效、節(jié)能、靈活方便等優(yōu)點(diǎn)，并努力尋求進(jìn)軍高端市場(chǎng)的機(jī)會(huì)。 現(xiàn)代世界各國(guó)間的競(jìng)爭(zhēng)主要表現(xiàn)為綜合國(guó)力的競(jìng)爭(zhēng)。要提高我國(guó)的綜合國(guó)力，就要在一切生產(chǎn)部門實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，這就需要?jiǎng)?chuàng)造出大量的、種類繁多的、新穎優(yōu)良的機(jī)械來裝備各行各業(yè)，為各行各業(yè)的高速發(fā)展創(chuàng)造有利條件。 機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)水平是一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)水平的主要標(biāo)志之一。工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化程度都會(huì)通過機(jī)械工業(yè)的發(fā)展程度反映出來。不論是集中進(jìn)行大量生產(chǎn)還是迅速完成多品種、小批量生產(chǎn)，都只有使用機(jī)器才便于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。機(jī)械工業(yè)擔(dān)負(fù)著向國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門提供技術(shù)裝備和促進(jìn)技術(shù)改造的重要任務(wù),在現(xiàn)代建設(shè)的進(jìn)程中起著主導(dǎo)和決定性的作用。通過大量的設(shè)計(jì)、制造和廣泛使用各種先進(jìn)的機(jī)器,就能大大的加強(qiáng)促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的力度,加速我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)。 沖壓機(jī)械是為實(shí)現(xiàn)沖壓工藝服務(wù)的。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，沖壓機(jī)械已越來越廣泛的應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門的工業(yè)生產(chǎn)中，除機(jī)械制造業(yè)本身外，動(dòng)力機(jī)械工業(yè)、船舶、電機(jī)、電器、機(jī)車車輛制造業(yè)、航空航天工業(yè)，以及人們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)的家用電器、日用五金等輕工業(yè)部門，均需要大量的沖壓機(jī)械為之服務(wù)；隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，需要更多的、更好的各種沖壓機(jī)械來進(jìn)行各種沖壓工藝，這就需要我們?cè)O(shè)計(jì)出各類新型沖壓機(jī)械。 性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件。目前主要是從兩個(gè)方面予以研究和發(fā)展：一是對(duì)目前我國(guó)大量使用的普通沖壓設(shè)備加以改進(jìn)，即在普通壓力機(jī)的基礎(chǔ)上加上送料機(jī)構(gòu)和檢測(cè)裝置，以實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化或全自動(dòng)化生產(chǎn)，改進(jìn)沖壓設(shè)備結(jié)構(gòu)，保證必要的剛度和精度，提高其工藝性能，以提高沖壓工件精度，延長(zhǎng)沖模使用壽命；二是積極發(fā)展高速壓力機(jī)，沖壓柔性制造系統(tǒng)及各種專用壓力機(jī)，以滿足大批量生產(chǎn)的需要。 1.2 機(jī)械式壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)與優(yōu)點(diǎn) 機(jī)械式壓力機(jī)一般按照機(jī)身結(jié)構(gòu)型式分為開式和閉式。 本設(shè)計(jì)采用開式壓力機(jī)原理設(shè)計(jì)壓力機(jī)，開式壓力機(jī)也稱為沖床，應(yīng)用最為廣泛，適用于40-4000千牛的中小型壓力機(jī)。開式壓力機(jī)多為立式，機(jī)身呈C形，前、左、右三面敞開，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、機(jī)身可傾斜某一角度，以便于沖好的工件滑下落入料斗，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 本設(shè)計(jì)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是曲柄連桿機(jī)構(gòu)，其工作原理是將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過連桿變成滑塊的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)放置于模具中的材料實(shí)現(xiàn)壓力加工。本壓力機(jī)工作特點(diǎn)是沖擊性載荷，大部分時(shí)間為空行程；在傳動(dòng)系統(tǒng)中都設(shè)置有飛輪，其中大帶輪和大齒輪也起到飛輪的作用；壓力機(jī)上的離合器于制動(dòng)器之間設(shè)有機(jī)械或電氣連鎖；滑塊的行程長(zhǎng)度不變，但其底面與工作臺(tái)面之間的距離可以通過螺桿調(diào)節(jié)；生產(chǎn)中為保證設(shè)備安全，常在壓力機(jī)上裝設(shè)過載保護(hù)裝置。 本設(shè)計(jì)的壓力機(jī)為開式機(jī)身壓力機(jī)，相比閉式壓力機(jī)具有突出的優(yōu)點(diǎn)，其工作臺(tái)從三個(gè)方向敞開，裝載模具和實(shí)際生產(chǎn)操作較為方便，同時(shí)為機(jī)械化和自動(dòng)化提供了良好的條件。但是開式壓力機(jī)也有其不足之處，由于機(jī)身呈現(xiàn)C形，實(shí)際工作時(shí)，其變形量較大，剛性較差的缺點(diǎn)影響著制品的精度，而且由于機(jī)身有角度變形，會(huì)使得上模軸心線于工作臺(tái)面不垂直，容易破壞上、下模具間隙的均勻性，從而降低了模具的使用壽命。 開式曲柄壓力機(jī)在機(jī)械制造業(yè)中運(yùn)用最為廣泛也是其具備的優(yōu)點(diǎn)之一，主要原因是它在板料沖壓生產(chǎn)中作為主要設(shè)備的地位，其結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡(jiǎn)單，深受機(jī)械制造商的喜愛和青睞。 1.3 本論文研究?jī)?nèi)容及設(shè)計(jì)任務(wù) 第2章 16噸機(jī)械式雙柱可傾壓力機(jī)總體設(shè)計(jì) 2.1 16噸機(jī)械式雙柱可傾壓力機(jī)基本參數(shù) 開式曲柄壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù)，反映了它的工藝性能和應(yīng)用范圍，且所能加工制件的尺寸范圍以及有關(guān)生產(chǎn)率指標(biāo)，同時(shí)也是選擇、使用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)。 1.公稱壓力F：公稱壓力是壓力機(jī)的主參數(shù)，是指滑塊離下止點(diǎn)前，某一特定距離或曲柄轉(zhuǎn)角時(shí)，滑塊允許的最大作用力。F=160KN 2.滑塊行程S：滑塊行程是指滑塊從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所經(jīng)過的距離，它是曲柄半徑或是偏心齒輪、偏心軸偏心距的兩倍，其大小隨壓力機(jī)工藝用途和公稱壓力的不同而不同。S=70mm 3.滑塊行程次數(shù)n：它是指滑塊經(jīng)從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)，再回到上止點(diǎn)為一次動(dòng)作行程的每分鐘往復(fù)運(yùn)動(dòng)次數(shù)?；瑝K行程次數(shù)的高低反映了壓力機(jī)沖壓的生產(chǎn)效率。 n=120次/min 4.壓力機(jī)裝模高度H和封閉高度H1：壓力機(jī)裝模高度是指壓力機(jī)滑塊處于下止點(diǎn)位置時(shí)，滑塊下表面到工作墊板上表面的距離。當(dāng)裝模高度經(jīng)由高度調(diào)節(jié)裝置將滑塊調(diào)整到最高位置時(shí)，裝模高度達(dá)到最大值，稱為最大裝模高度。將滑塊調(diào)整到最低位置時(shí)，裝模高度達(dá)到最小值，稱為最小裝模高度。壓力機(jī)裝模高度調(diào)節(jié)裝置所能調(diào)節(jié)的距離，稱為裝模高度調(diào)節(jié)量（△H）。有了裝模高度調(diào)節(jié)量，就可以滿足不同閉合高度模具安裝的需要。模具的閉合高度應(yīng)該介于壓力機(jī)的最大裝模高度和最小裝模高度之間。 封閉高度H1是指滑塊在上止點(diǎn)時(shí)滑塊下表面到工作臺(tái)上表面的距離。它和裝模高度之差恰好是工作臺(tái)墊板的厚度T。 J23-16壓力機(jī)最大封閉高度HMAX為220mm；封閉高度調(diào)節(jié)量△H為60mm。 5.壓力機(jī)工作臺(tái)面尺寸及滑塊底面尺寸：壓力機(jī)工作臺(tái)面尺寸L×B及滑塊底面尺寸 a×b是與模座平面尺寸有關(guān)的工藝尺寸，它反映了壓力機(jī)工作臺(tái)面與滑塊底面的長(zhǎng)度和寬度尺寸，表示壓力機(jī)允許安裝模具的水平尺寸大小。 J23-16壓力機(jī)的工作臺(tái)尺寸：左右為L(zhǎng)=450mm,前后為B=300mm； J23-16壓力機(jī)滑塊底面尺寸：左右為a=220mm,前后為b=190mm。 6.喉口深度C：滑塊中心線至床身的距離叫做喉口深度。喉口深度和工作臺(tái)墊板面積是關(guān)系到模具的最大平面尺寸的重要參數(shù) J23-16壓力機(jī)的喉口深度為160mm。 7.工作臺(tái)孔尺寸：工作臺(tái)孔用于落料或安裝氣墊裝置。工作臺(tái)孔尺寸L1×B1、D1直徑。 J23-16壓力機(jī)的工作臺(tái)孔尺寸：前后為B1=110mm，左右為L(zhǎng)1=220mm，圓孔直徑為D1=160mm。 8.模柄孔尺寸（d×l）：中小型壓力機(jī)的滑塊底面都設(shè)有模柄孔，它是用于安裝固定上模和確定模具壓力中心的。當(dāng)模具用模柄與滑塊相連時(shí)，滑塊模柄孔的直徑和深度應(yīng)與模具模柄尺寸相協(xié)調(diào)。中小型壓力機(jī)模柄孔的形狀有圓柱形和方柱形。 J23-16壓力機(jī)的模柄孔尺寸：直徑d=40mm深度為l=60mm。 9.立柱間距離A：立柱間距離是指雙柱式壓力機(jī)兩個(gè)立柱內(nèi)側(cè)表面的距離。對(duì)于開式壓力機(jī)，立柱間距離尺寸直徑影響由前向后送料時(shí)條料的寬度，以及沖壓接料機(jī)構(gòu)的尺寸和安裝位置。 J23-16壓力機(jī)的立柱間距離A為230mm。 10.傾斜角θ：傾斜角是指可傾式壓力機(jī)工作臺(tái)面的傾斜角度，也就是機(jī)身后傾的角度。利用這個(gè)傾斜角使沖壓后IDE工件（或廢料）能借其自重或其他因素通過兩立柱中間壓力機(jī)后方排除。 J23-16壓力機(jī)機(jī)身最大可傾角為30°。 2.2 系統(tǒng)控制流程圖 2.3 確定總體傳動(dòng)方案 2.3.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方案確定 方案一:采用凸輪連桿機(jī)構(gòu)為執(zhí)行機(jī)構(gòu) 圖2-1 凸輪連桿機(jī)構(gòu) 方案二:采用對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)為執(zhí)行機(jī)構(gòu) 圖2-2 對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 對(duì)以上兩種方案進(jìn)行比較：凸輪輪廓線不易加工，且凸輪和連桿間為點(diǎn)接觸，承受的壓應(yīng)力很大，凸輪容易磨損，連桿的也會(huì)因應(yīng)力過大，而壞掉；而對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與之比較，在這方面的缺點(diǎn)不是很明顯而且對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)已在目前中小型壓力機(jī)廣泛采用，技術(shù)比較成熟。 經(jīng)過以上比較，選對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)為本設(shè)計(jì)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 2.3.2 傳動(dòng)方案確定 合理的傳動(dòng)方案首先要滿足工作機(jī)的性能要求,適應(yīng)工作條件,工作可靠,此外還應(yīng)使傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,尺寸緊湊,加工方便,成本低廉,傳動(dòng)效率高和使用維修方便。 目前,沖壓機(jī)的傳動(dòng)方式很多。按傳動(dòng)級(jí)數(shù)有一級(jí)傳動(dòng)和二級(jí)傳動(dòng)；按傳動(dòng)方式有液壓、氣壓、機(jī)械等傳動(dòng)。雖然液壓、氣壓傳動(dòng)精度高,但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高，而機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方面,雖然效率不高,但成本低,適合現(xiàn)在大多數(shù)企業(yè)的需求,所以選用機(jī)械傳動(dòng)。 本設(shè)計(jì)采用一級(jí)傳動(dòng)。第3章 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)與受力分析 3.1.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析與計(jì)算 設(shè)計(jì)參數(shù):滑塊行程:120mm，工程壓力:600KN，生產(chǎn)率:50次/分，沖壓角α=30°。 如圖4-1所示為曲柄滑快機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,O點(diǎn)為曲柄的旋轉(zhuǎn)中心。曲柄OA轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從上死點(diǎn)A1轉(zhuǎn)到下死點(diǎn)A0，滑塊從B1降到B0，全行程S0=2R。為了計(jì)算方便，確定曲柄轉(zhuǎn)到下死點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)角為零度，曲柄逆運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)到上死點(diǎn)時(shí)曲柄轉(zhuǎn)角α=180°，連桿中心線與滑快運(yùn)動(dòng)方向的夾角為β，曲柄轉(zhuǎn)角α與滑快行程S的關(guān)系表達(dá)如下： S=OB0-OB =（L+R）-（Rcosα+ Lcosβ） =L（1-cosβ）+R（1-cosα） (3-1） 圖3-1 曲柄滑快機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 由于曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，曲柄轉(zhuǎn)角α變化，β也隨之變化。它們之間的關(guān)系是： Rsinα=Lsinβ sinβ=(R/L)sinα 令λ=R/L，則 sinβ=λsinα (3-2) 所以 cosβ== (3-3) 把式（4-2）代入式（4-1）得 S=R[（1-cosα）+（1-）/λ] (3-4) 根據(jù)泰勒級(jí)數(shù)展開并取前二項(xiàng)，則 cosβ==1-λ2sin2α/2 把上式代入式（4-3），得 S=R(1-cosα+λsin2λ/2) = R[(1-cosα)+ λ（1-cos2α）/4] （3-5） 式中 S——滑快位移，從上死點(diǎn)算起，向上方向?yàn)檎? α——曲柄轉(zhuǎn)角，從下死點(diǎn)算起，與曲柄旋轉(zhuǎn)方向相反為正； R——曲柄半徑； λ——連桿系數(shù)。 為保證所設(shè)計(jì)的沖壓機(jī)能產(chǎn)生所要的公稱壓力，由第九章[6]可知，連桿系數(shù)λ一般在0.1到0.2之間，即L=600到300之間。初取L=550mm，則λ=R/L=0.11。 當(dāng)α=αp=30°時(shí)，其對(duì)應(yīng)的板厚為Sp。 把α=30°代入式（3-5），可算得Sp=8.865mm。 將式（3-4）對(duì)時(shí)間求導(dǎo)數(shù)，可得滑塊速度： V=ds/dt=={R[(1-cosα)+（1-cos2α）]} 因?yàn)? =W 所以 V=WR（sinα+sin2α） （3-6） 式中 V——滑塊速度； W——曲柄角速度，W=2πn/60。 將式（3-6）對(duì)時(shí)間求導(dǎo)數(shù)，可得滑塊加速度： (3-7) 3.1.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的受力分析與計(jì)算 曲柄壓力機(jī)在進(jìn)行工作時(shí)，工件變行抗力P通過上模傳到滑塊上，連桿以推力PAB推動(dòng)，滑塊沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌對(duì)滑塊產(chǎn)生一個(gè)大小為Q的阻力，方向垂直于導(dǎo)軌。作用在滑塊上的力有三個(gè)。拉如圖(3-2)所示. 圖3-2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的受力分析 根據(jù)力平衡原理得出： PAB=P/cosβ 由式（3-2）有： sinβ=λsinα 當(dāng)α=αp=30°時(shí)， β=atcsinλsinα=3.15° PAB==P/cosβ=600.9KN 曲柄的曲柄頸所受的力PAB=PAB 所以：曲柄的曲柄頸所受扭矩為： T=（L+R-SP）sinβPAB =（550+60-8.865）10-3sin3.15°600.9103 =19849.2Nm 在向下沖壓的過程。制動(dòng)器不起制動(dòng)的作用，大齒輪所受的扭矩與曲柄頸所受的扭矩相等，即 T1=T=19849.2Nm 小齒輪所受扭矩為 ： T2=Tr/R （3-8） 3.2 連桿機(jī)構(gòu)的分析計(jì)算 第4章 電動(dòng)機(jī)的確定 4.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇 4.1.1 確定電動(dòng)機(jī)的功率 4.1.2 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速第5章 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)和計(jì)算 5.1 V帶傳動(dòng)系統(tǒng)及帶輪的分析計(jì)算 5.1.1 V帶傳動(dòng)分析計(jì)算 5.1.2 帶輪的分析計(jì)算 5.1.3 離合器與制動(dòng)器的位置 5.2 直軸的分析計(jì)算與校核 5.2.1 軸的設(shè)計(jì) 第6章 壓力機(jī)機(jī)身設(shè)計(jì) 6.1 壓力機(jī)機(jī)身 6.1.1 機(jī)身的結(jié)構(gòu) 6.1.1 機(jī)身的強(qiáng)度計(jì)算 6.2 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 6.3 離合器設(shè)計(jì) 6.4 滑塊設(shè)計(jì) 6.5 制動(dòng)器設(shè)計(jì) 第7章 機(jī)械式壓力機(jī)的潤(rùn)滑 第8章 機(jī)械式壓力機(jī)的日常保養(yǎng)和安全 總結(jié) 參考文獻(xiàn)