壓力機(jī)
壓力機(jī),壓力機(jī)
第1章 緒論1.1 壓力機(jī)形勢背景在過去,我國壓力機(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,我國的技術(shù)非常薄弱。雖然我們可以購買國外的電控壓力機(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)方面的掌握是勢在必行的事情。經(jīng)過幾十年的高速發(fā)展,我國壓力機(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,而且具備了給國際知名品牌制造商做貼牌的能力,從中可以看出,我國壓力機(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。長久以來,我國壓力機(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外的知名制造商已經(jīng)占領(lǐng)了我國的高端壓力機(jī)市場,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,我國制造商絕大部分處于中低端的消費(fèi)市場。目前國內(nèi)的企業(yè)在中端市場激烈的競爭,也有少部分的制造商向高端壓力機(jī)的市場挺進(jìn)。而外資壓力機(jī)的制造商已從高端市場向中端市場覆蓋。從出口國來看,我國壓力機(jī)的出口已從歐洲發(fā)達(dá)國家向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移。2013年向發(fā)展中國家出口壓力機(jī)仍然是我國壓力機(jī)出口的主要目標(biāo),因?yàn)閲鴥?nèi)的中低端的壓力機(jī)發(fā)展適合發(fā)展中國家的行情,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)軍高端市場的機(jī)會(huì)。現(xiàn)代世界各國間的競爭主要表現(xiàn)為綜合國力的競爭。要提高我國的綜合國力,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)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的力度,加速我國社會(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,這就需要我們設(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,操作簡單,深受機(jī)械制造商的喜愛和青睞。1.3 本論文研究內(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=160KN2.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)。滑塊行程次數(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LB及滑塊底面尺寸ab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=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L1B1、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L1=220mm,圓孔直徑為D1=160mm。8.模柄孔尺寸(dl):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: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=30。如圖4-1所示為曲柄滑快機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖,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=180,連桿中心線與滑快運(yùn)動(dòng)方向的夾角為,曲柄轉(zhuǎn)角與滑快行程S的關(guān)系表達(dá)如下:S=OB0-OB=(L+R)-(Rcos+ Lcos)=L(1-cos)+R(1-cos) (3-1)圖3-1 曲柄滑快機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖由于曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),曲柄轉(zhuǎn)角變化,也隨之變化。它們之間的關(guān)系是:Rsin=Lsinsin=(R/L)sin令=R/L,則sin=sin (3-2)所以 cos= (3-3)把式(4-2)代入式(4-1)得S=R(1-cos)+(1-)/ (3-4)根據(jù)泰勒級(jí)數(shù)展開并取前二項(xiàng),則cos=1-2sin2/2把上式代入式(4-3),得S=R(1-cos+sin2/2) = R(1-cos)+ (1-cos2)/4 (3-5)式中 S滑快位移,從上死點(diǎn)算起,向上方向?yàn)檎?;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;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)一般在0.1到0.2之間,即L=600到300之間。初取L=550mm,則=R/L=0.11。當(dāng)=p=30時(shí),其對(duì)應(yīng)的板厚為Sp。把=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-cos)+(1-cos2)因?yàn)?=W所以V=WR(sin+sin2) (3-6)式中 V滑塊速度;W曲柄角速度,W=2n/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/cos由式(3-2)有:sin=sin當(dāng)=p=30時(shí), =atcsinsin=3.15PAB=P/cos=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)sinPAB =(550+60-8.865)10-3sin3.15600.9103=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)
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