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畢 業(yè) 設(shè) 計 JE25 110開式雙點壓力機傳動系統(tǒng)的設(shè)計 TRANSIMISSION SYSTEM DESIGN OF JE25 110 OPEN TYPE TWO POINT PRESS 摘要 本設(shè)計介紹了機械壓力機的歷史及我國沖壓機械的發(fā)展現(xiàn)狀 對機械壓力機的設(shè)計 方法進行一定的介紹 本設(shè)計主要對 JE25 110 開式雙點曲柄壓力機的傳動部分進行設(shè)計 開式曲柄壓力機主要包括主傳動裝置 操縱系統(tǒng) 潤滑系統(tǒng) 輔助機構(gòu)和床身五部 分 其工作原理為 以曲柄滑塊機構(gòu)作為工作機構(gòu) 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一級帶傳動 帶動飛輪旋轉(zhuǎn) 兩級或三級 等傳動由電機通過一級帶傳動 帶動飛輪旋轉(zhuǎn) 然后通過齒輪傳動 再帶動曲軸旋轉(zhuǎn) 通過連桿機構(gòu)把回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為滑塊的往復直線運動 本設(shè)計主要是傳動部分的設(shè)計 其中包括傳動形式的設(shè)計和傳動部件的設(shè)計 本設(shè) 計使用三相異步電動機 傳動系統(tǒng)為二級傳動系統(tǒng) 電動機通過帶傳動將動力傳遞給主 傳動軸 主傳動軸通過齒輪傳動將動力傳遞給曲軸 兩根曲軸通過兩個相同的齒輪進行 聯(lián)動 從而帶動滑塊在豎直方向做往復運動 傳動部件零件設(shè)計主要包括 電動機的選 擇 飛輪尺寸的設(shè)計和校核 齒輪主要參數(shù)的設(shè)計及齒輪強度的校核 曲柄滑塊機構(gòu)的 設(shè)計等 關(guān)鍵詞 壓力機 傳動 曲柄滑塊 校核 I Abstract This paper mainly was introduced the history of machine press and the actual development of China then introduced the design method of machine press This paper mainly was introduced transmission design of JE25 110 open type two point press open type press mainly consist of main transmission part control system lubrication system complementary unit and the body of press The principle of operation operating mechanism was crank block mechanism slider was constrained motion Transmission system consist of one ratio gear two ratio gear or three ratio gear and so on one ratio gear used electromotor by one ratio belt transmission drive flywheel rotator two ratio gear or three ratio gear and so on used electromotor by one ratio belt transmission drive flywheel rotator then drive crank shaft rotator by gear transmission Putting cornering properties into to and fro translational motion by link mechanism This paper mainly was the transmission design it consist of transmission form design and transmission parts design This paper used triphase asynchronism electromotor transmission system was two ratio gear system electromotor driven the main transmission shaft by belt transmission then main transmission shaft driven shaft rotator by gear transmission Two shaft II rotator linkage by two same gears and driven the slider to and fro translational motion in elevation direction transmission parts design consist of the choose of electromotor design the dimension of flywheel and check it the dimension design of gear wheel and check the intensity of the gear wheel the design of crank block part and so on Keywords machine press transmission crank block check 目 錄 1 緒論 1 1 1 引言 1 1 2 開式曲柄壓力機 5 1 2 1 開式曲柄壓力機工作原理 6 1 2 2 開式曲柄壓力機組成 7 1 2 3 提高開式曲柄壓力機的精度 8 1 3 曲柄壓力機的主要技術(shù)參數(shù) 9 2 壓力機總體設(shè)計 10 2 1 機身設(shè)計 10 2 2 傳動設(shè)計 10 2 3 滑塊設(shè)計 10 2 4 油氣路設(shè)計 10 2 5 壓力機設(shè)計參數(shù) 11 3 傳動設(shè)計 12 3 1 傳動總體設(shè)計 12 3 1 1 傳動總體設(shè)計的方法 12 3 1 2 本設(shè)計思路 13 3 1 3 傳動零件計算特點 14 3 1 4 裝配間隙要求 16 3 2 電動機的選擇和飛輪的設(shè)計 17 3 2 1 壓力機功能的計算 17 3 2 2 電動機功率的計算 18 3 2 3 電動機的選擇 19 3 3 飛輪的設(shè)計 19 3 3 1 飛輪轉(zhuǎn)動慣量計算 20 3 3 2 飛輪尺寸設(shè)計 21 3 3 3 飛輪起動時間核算 23 3 4 帶傳動的設(shè)計 24 3 4 1 帶傳動形式 24 3 4 2 傳送帶的設(shè)計 26 3 4 3 帶輪的設(shè)計 28 3 5 齒輪傳動的設(shè)計 28 3 5 1 齒輪基本參數(shù)設(shè)計 28 I 3 5 2 齒輪強度校核 30 3 6 曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計 32 3 6 1 曲柄滑塊機構(gòu)運動分析 32 3 6 2 曲柄滑塊機構(gòu)受力分析 34 3 6 3 曲軸基本參數(shù)設(shè)計 36 3 6 4 曲軸強度校核 37 結(jié)論 39 致謝 40 參考文獻 41 附錄 42 附錄 1 42 附錄 2 47 0 1 緒論 1 1 引言 鍛壓生產(chǎn)在國防工業(yè)和民用工業(yè)小占有極其重要的地位 采用鍛壓工藝生產(chǎn)零件具 有很多特點 塑性成形肘 移動材料單位體積的速度比切削加工快 生產(chǎn)效率高 不僅 能改善材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和缺陷 而反還能充分利用纖維組織的方向性 尤其是稍密鍛壓 后不加工的零件 沒有外露的端向晶粒 可大大提高零件的機械性能 零件重量輕 材 料利用率高 精密鍛壓顯得更為突出 這在航天和航空工業(yè)中具有及其重要的意義 因 此 鍛壓加工的零件數(shù)量在各行各業(yè)中所占比重很大 航空工業(yè)中占 85 汽車工業(yè)中占 80 電器 儀表工業(yè)中占 90 農(nóng)機 拖拉機工業(yè)中占 70 鍛壓機械是指在鍛壓加工中用于成形和分離的機械設(shè)備 1842 年 英國工程師史密 斯創(chuàng)制第一臺蒸汽錘 開始了蒸汽動力鍛壓機械的時代 1795 年 英國的布拉默發(fā)明水 壓機 但直到 19 世紀中葉 由于大鍛件的需要才應用于鍛造 隨著電動機的發(fā)明 十九 世紀末出現(xiàn)了以電為動力的機械壓力機和空氣錘 并獲得迅速發(fā)展 二十世紀初 鍛壓 機械改變了從 19 世紀開始的向重型和大型方向發(fā)展的趨勢 轉(zhuǎn)而向高速 高效 自動 精密 專用 多品種生產(chǎn)等方向發(fā)展 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 在汽車 航空航天 電子和家用電器領(lǐng)域 需要大量的金屬板殼零件 特別是汽車 行業(yè)要求生產(chǎn)規(guī)?；?車型個性化和覆蓋件大型一體化 進入 21 世紀 我國汽車制造業(yè) 飛速發(fā)展 面對這一形勢 我國的板材加工工藝及相應的沖壓設(shè)備都有了長足的進步 1 我國當前沖壓設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀 1 重型機械壓力機及其覆蓋件生產(chǎn)線 大型多工位壓力機 汽車覆蓋件是標志汽車質(zhì)量的最重要鈑金零件 是大型沖壓件的典型件 其生產(chǎn)目前主 要有兩種方法 一是由多臺大重型機械壓力機配以自動化機械手 組成自動化柔性沖壓 生產(chǎn)線 二是應用大型多工位壓力機生產(chǎn) a 單機連線自動化沖壓生產(chǎn)線 為滿足自動化沖壓生產(chǎn)線的需要 國內(nèi)知名壓力機 生產(chǎn)企業(yè)在 20 世紀末期 就大力進行了高性能單機連線壓力機的研制生產(chǎn) 其中以濟南 二機床集團公司 上海鍛壓機床廠 齊齊哈爾第二機床廠等為代表 先后研制了 J47 1250 2000 型閉式四點雙動拉深壓力機 S3P 630 型閉式四點壓力機 PE4 HH 600 2TS 四點單動壓力機 PD4 HH 800 600 2TS 四點雙動壓力機 30000kN 閉式雙點 汽車大梁壓力機 成系列多連桿傳動單動壓力機及其他規(guī)格的大型雙動拉深壓力機 由 它們組成的自動化沖壓生產(chǎn)線具有大噸位 大行程 大臺面 以及大噸位氣墊 機械手 自動上下料系統(tǒng) 全自動換模系統(tǒng)和功能完善的觸摸屏監(jiān)控系統(tǒng) 生產(chǎn)速度快 精度高 這些單機連線已先后裝備了第一汽車制造廠 重慶長安汽車廠等汽車制造業(yè)的多條大型 1 自動化沖壓生產(chǎn)線 并正在向更多的汽車廠和國外公司擴展 2006 年 8 月 濟南二機床 公司向泰國薩密特公司提供了一條 32000kN 大型沖壓生產(chǎn)線 充分滿足了汽車快速 高 精度及高效的生產(chǎn)要求 這類生產(chǎn)線的典型配置和用途 開式單點壓力機加裝輥輪送料機 或氣動送料機 成線 可作單 多 工序連續(xù)沖壓 操作性良好 開式雙點壓力機加裝多工位送料裝置 開卷裝置和校平裝置 組成多工位連續(xù)沖壓生產(chǎn)線 由于占地少 工序間搬運小 所以 正日益被沖壓生產(chǎn)看好 高速壓力機加裝凸輪分割型送料機 開卷校平裝置成線 沖制 專用零件 如電動機硅鋼片等 b 大型多工位壓力機 在覆蓋件沖壓領(lǐng)域 大型多工位壓力機是最先進 最高效的沖壓設(shè)備 是高自動化 高柔性化的典型代表 通常由拆垛機 大型壓力機 三坐標工件傳送系統(tǒng)和碼垛工位等 組成 生產(chǎn)節(jié)拍可達 16 25 次 min 是手工送料流水線的 4 5 倍 是單機連線自動化 生產(chǎn)線的 2 3 倍 是當今世界汽車制造業(yè)應首選的最先進的沖壓設(shè)備 目前世界上已 能生產(chǎn) 95000kN 的大型多工位壓力機 這類機床過去惟工業(yè)發(fā)達國家獨有 20 世紀末到 21 世紀初我國也已開發(fā)研制 并取 得成功 濟南二機床集團公司于 1999 年與德國萬加頓公司合作制造了兩臺 20000kN 大型 機械多工位壓力機 2005 年初又與世界最大的汽車零部件供應商 美國德納 DANA 公司 簽訂了供貨合同 為其提供一臺 50000kN 重型多工位壓力機 該機采用電控同步 電子 伺服三坐標送料 多連桿 全自動換模 模具保護及現(xiàn)場總線控制等多項國際先進技術(shù) 具有遠程診斷 遠程控制和網(wǎng)絡通信等多種自動化功能 適用于汽車制造中薄板件的拉 深 彎曲 沖裁和成形等冷沖壓工藝 是我國迄今為止出口的噸位最大 技術(shù)含量最高 自動化程度最高的沖壓成套設(shè)備 濟南二機床公司因強大的研發(fā)制造能力和良好的市場 業(yè)績 被國外用戶譽為 世界五大數(shù)控裝備制造商之一 迄今為止 這類多工位壓力機 在國內(nèi)汽車業(yè)尚未廣泛使用 但市場前景十分看好 2 數(shù)控板沖 剪 折機床及柔性加工生產(chǎn)線 我國的數(shù)控沖 剪 折 機床始于 1982 年 經(jīng)過 20 多年的發(fā)展 已經(jīng)到 4 軸控制 輔助功能增多 模位數(shù)增大并帶兩個自轉(zhuǎn)模位 并進一步發(fā)展為液壓驅(qū)動 4 5 軸控制 現(xiàn)在又已出現(xiàn)網(wǎng)絡式數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床 生產(chǎn)企業(yè)由最早的濟南鑄造鍛壓機械研究所發(fā)展到 多家公司 頗有實力的有濟南捷邁數(shù)控工程公司 齊齊哈爾二機床集團公司 江蘇亞威 公司 江蘇揚力集團公司 湖北三環(huán)集團公司和江蘇金方圓公司等 a 數(shù)控沖床 目前 許多用戶都趨向使用數(shù)控復合沖剪機 可組成數(shù)控沖剪復合柔性加工線 但 數(shù)控沖床單機的市場仍舊很大 數(shù)控沖床的先進特點有 采用高性能伺服液壓驅(qū)動的專 用液壓系統(tǒng) 步?jīng)_次數(shù)高 步距 0 5mm 時 頻率 600 1000 次 min 沖壓穩(wěn)定性好 采 用智能夾鉗減小沖裁死區(qū) 采用毛刷型工作臺確保板材表面質(zhì)量 工作臺移動速度高 軸 2 向 80m min 合成 120m min 設(shè)有 2 4 個自動分度工位 大直徑模設(shè)置其上 減小轉(zhuǎn)塔 換模慣性 采用開放式數(shù)控系統(tǒng) 用戶界面友好 可擴展性高 并配有高效自動編程軟 件 主要用于帶多種尺寸規(guī)格孔型的板沖件加工 在大型電氣控制柜加工行業(yè)有著廣泛 的市場 也可用于其他大批量板沖件的加工 b 數(shù)控沖剪復合機及柔性加工線 數(shù)控沖剪復合機是由數(shù)控沖和數(shù)控角剪集合而成 板料的沖孔 成形和剪切可在其 上一次完成 最適合后序有彎折工序的板件加工 多工序共用一套數(shù)控系統(tǒng) 液壓系統(tǒng) 和送料機械手 與數(shù)控沖和角剪機單機連線比較 不僅可以降低設(shè)備投資 節(jié)省占地面 積 減少故障率 而且還可以作為主機組成沖剪復合柔性加工線 國產(chǎn)的先進數(shù)控沖剪復合柔性加工線有 濟南捷邁數(shù)控公司制造的 CI 型柔性加工線 它由 PS31250 型數(shù)控沖剪復合機 板材立體倉庫 吸盤式送料機 碼垛分選裝置及控制 系統(tǒng)組成 復合機公稱力 沖 剪 300 280kN 加工板材尺寸 1250mm 5000mm 機器 5 軸 控制 整線生產(chǎn)率 鋼板 8 張 h 江蘇金方圓公司制造的 APSS 型柔性加工線 由一臺沖 剪復合機 定位臺和自動上料機械手組成 公稱力 300kN 加工板材尺寸 1250mm 2500mm 上述兩線均達到國際先進水平 c 數(shù)控折彎機 數(shù)控板料折彎機普遍選用 BOSCH HOERBIGER 等公司的數(shù)字閉路液壓系統(tǒng)和 DELEM CYBELEC 等公司的專用數(shù)控系統(tǒng) 成熟的工藝軟件 自動編程功能及彩屏顯示 可實現(xiàn)多種折彎工件的工藝存儲及輪番生產(chǎn) 采用動態(tài)壓力補償系統(tǒng) 側(cè)梁變形補償系 統(tǒng) 厚度及反彈在線檢測及修正系統(tǒng) 溫度補償系統(tǒng) 提高了工作臺與滑塊的相對位置 的精確性 采用數(shù)控軸數(shù) 4 6 8 軸后定位機構(gòu) 保證了板料的精確送進 滑塊的空程 速度為 100mm s 工作速度為 10mm s 重復定位精度 0 01mm 左右 可加工各種帶有多規(guī)格彎曲角度的復雜盒形零件 國內(nèi)有代表性的產(chǎn)品 湖北三環(huán) 的 PPH35 13 型 350kN 數(shù)控板料折彎機 江蘇揚力的 EB3512 型數(shù)控板料折彎機 上海沖 剪機床廠的 ME50 2550 型機械電子伺服數(shù)控板料折彎機 江蘇金方圓的 PR6C225 3100 型 2250kN 數(shù)控板料折彎機和天水鍛壓機床廠的 2000 30000kN 大型數(shù)控板料折彎機等 d 數(shù)控框架 板料沖壓液壓機 在常規(guī)結(jié)構(gòu)液壓機的基礎(chǔ)上 匯聚了觸摸 調(diào)控 彩色顯示屏 二通邏輯插裝閥 可 編程序控制器 高靈敏度壓力傳感器 微米級磁柵尺和無級調(diào)控比例控制閥等多項先進 技術(shù) 機器設(shè)有調(diào)整 無壓力下行與半自動工作方式 還配有自驅(qū)動移動工作臺 液壓 大打料缸 電液連鎖雙安全栓 溫控液壓油冷卻系統(tǒng) 程控 16 點導軌潤滑系統(tǒng) 雙側(cè)緩 沖液壓缸和電動同步螺桿調(diào)程機構(gòu) 機器滑塊不僅能實施壓力成形及沖裁工藝的定壓定 程 而且液壓墊可在拉深工藝的行程內(nèi)設(shè)置分段調(diào)壓 機器具有薄板沖裁落料 彎曲翻 邊及拉深成形等多種功能 這類機器的代表有合肥鍛壓機床公司的 RZU500HD 框架式快 速薄板深拉深液壓機及徐州壓力機股份公司的 20MN 彩屏框架式液壓機 3 3 無模多點 成形壓力機 多點成形是將柔性成形技術(shù)和計算機技術(shù)結(jié)合為一體的先進技術(shù) 它利用多點成形 裝備的柔性與數(shù)字化制造特點 無需換模就可完成板材不同曲面的成形 從而實現(xiàn)無模 快速和低成本生產(chǎn) 該工藝目前已在高速列車流線型車頭制作 船舶外板成形 建筑物 內(nèi)外飾板成形及醫(yī)學工程等領(lǐng)域得到廣泛應用 多點成形壓力機按沖頭基本體調(diào)形分有 逐點調(diào)形式和快速調(diào)形式 按機架形式分有開式 三梁四柱式和框架式 按加工板材有 厚板和薄板之分 目前 有代表性的產(chǎn)品主要是吉林大學輥鍛研究所開發(fā)的 2000kN 逐點 調(diào)形式多點成形壓力機 200kN 快速調(diào)形式多點成形壓力機及 YAM 系列薄板用多點成形 壓力機 a 高速壓力機 隨著電子工業(yè)的發(fā)展 小型電子零件的需求日趨高漲 促進了高精度 高效率的高 速壓力機的發(fā)展 目前日本已成為高速壓力機技術(shù)的領(lǐng)軍 在 100kN 壓力 8mm 沖程下 滑塊速度可達 4000 次 min 我國金豐 江蘇揚鍛 高將精機 江蘇揚力 徐鍛和西安通 力等公司都有高速壓力機產(chǎn)品 2004 年已開發(fā)出了速度達 1200 次 min 的 SH 系列 SH 25 開式高速精密壓力機 其他還有 VH 開式 JF75G 閉式系列高速壓力機 這些壓力機廣泛 應用于電子和微電子行業(yè) 全面提高了行業(yè)技術(shù)裝備水平 替代了大量的進口機床 b 數(shù)控激光切割機 激光切割加工的成本主要有 氣體 電力損耗和設(shè)備折舊維修費 它不需要模具 適 合小批量 復雜零件生產(chǎn)中替代沖壓加工 其運轉(zhuǎn)成本低于數(shù)控沖床 當今的數(shù)控激光 切割機普遍采用全飛行光路技術(shù) 動態(tài)加速性能優(yōu)良 高性能數(shù)控系統(tǒng)和內(nèi)置激光切割 專用工藝軟件 機床自動處于最佳運行狀態(tài) 封閉式防護艙防止輻射泄漏 機床安全性 強 造型宜人化 用戶界面人性化 體現(xiàn)了以人為本 機床采用網(wǎng)絡連接控制技術(shù) 國 內(nèi)有代表性的生產(chǎn)企業(yè)是濟南捷邁數(shù)控公司 除上述多種多類的高端板材沖壓加工設(shè)備 外 目前 在各工業(yè)領(lǐng)域較大量使用的普通沖壓設(shè)備還有通用中小規(guī)格的油壓機 通用 曲柄壓力機 卷板機和剪板機等 隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展 以及其他工業(yè)產(chǎn)品高 質(zhì)量規(guī)模化生產(chǎn)的到來 先進的沖壓設(shè)備必將逐步進入更多的企業(yè) 2 壓力機發(fā)展展望 進入 21 世紀以來 中國鍛壓機床行業(yè)經(jīng)過技術(shù)引進 合作生產(chǎn)及合資等多種方式的 運作 快速地提升了我國沖壓設(shè)備整體水平 近年設(shè)計制造的許多產(chǎn)品 其技術(shù)性能指 標已經(jīng)接近或達到世界先進水平 在宜人性方面也取得了長足進步 但由于大家都在進 步 所以國內(nèi)產(chǎn)品與國外名牌產(chǎn)品的差距并無明顯縮短 因此 我國沖壓設(shè)備行業(yè)和企 業(yè)需以戰(zhàn)略的思路和有效的措施應對當前的機遇和挑戰(zhàn) 1 轉(zhuǎn)變經(jīng)營理念 培育知名品牌 當前 中國市場的競爭日趨國際化 國際知名沖壓機床廠商的大舉進入 導致國內(nèi) 沖壓機床市場高端失守 低端混戰(zhàn) 因此 政府和企業(yè)界必須盡力消除內(nèi)部惡性競爭 4 并充分利用我國作為世界第一大機床消費市場的優(yōu)勢 從企業(yè)體制創(chuàng)新 產(chǎn)品優(yōu)化 品 牌再塑造入手 逐步培育出一批國際知名的沖壓機床 2 分析技術(shù)上的差距 制定有效措施 a 加速沖壓機床的數(shù)控化和柔性化 我國沖壓機床的數(shù)控化程度較之發(fā)達國家低 而且數(shù)控系統(tǒng)主要依靠進口 因此 若要真正提高機床的數(shù)控化和柔性化 就要大力研 發(fā)自己的數(shù)控系統(tǒng) 以滿足國產(chǎn)機床數(shù)控化的需要 b 依托汽車 電子工業(yè) 促進高技術(shù)沖壓裝備的研發(fā)應用 目前 我國汽車工業(yè)如 日中天 發(fā)展勢頭強勁 加上新興的電子工業(yè) 電訊 數(shù)據(jù)處理 自動控制 家電 為 沖壓機床的發(fā)展提供了廣闊的戰(zhàn)場 高速沖壓裝備 高速壓力機及配套自動化 大型多 工位壓力機及產(chǎn)品一次成形的多技術(shù)復合加工單元 激光切割與數(shù)控沖床及自動上下料的 復合 開卷校平與激光切割的復合 需要加大發(fā)展 c 專機和配套件的生產(chǎn) 隨著電力 交通和城市建設(shè)的發(fā)展 各類型材加工需求日 益凸顯 因此 型材加工專機的研發(fā) 鋼結(jié)構(gòu)成套加工 空調(diào)通風圓管成套加工等 將大 有前途 d 大力生產(chǎn) 綠色環(huán)保 沖壓機床 為了人身安全和無污染環(huán)境 研發(fā)沖壓機床時需 做到 五綠 綠色設(shè)計 綠色材料 綠色工藝 綠色包裝和綠色處理 未來鍛壓工藝將向提高鍛壓件的內(nèi)在質(zhì)量 發(fā)展精密鍛造和精密沖壓技術(shù) 研制生 產(chǎn)率和自動化程度更高的鍛壓設(shè)備和鍛壓生產(chǎn)線 發(fā)展柔性鍛壓成形系統(tǒng) 發(fā)展新型鍛 壓材料和鍛壓加工方法等方面發(fā)展 提高鍛壓件的內(nèi)在質(zhì)量 主要是提高它們的機械性能 強度 塑性 韌性 疲勞強度 和可靠度 這需要更好地應用金屬塑性變形理論 應用內(nèi)在質(zhì)量更好的材料 正確進行 鍛前加熱和鍛造熱處理 更嚴格和更廣泛地對鍛壓件進行無損探傷 少 無切削加工是機械工業(yè)提高材料利用率 提高勞動生產(chǎn)率和降低能源消耗的最 重要的措施和方向 鍛坯少 無氧化加熱 以及高硬 耐磨 長壽模具材料和表面處理 方法的發(fā)展 將有利于精密鍛造 精密沖壓的擴大應用 我國沖壓機床的市場極具潛力 應用前景看好 但前提是縮短與工業(yè)發(fā)達國家沖壓 機床技術(shù)生產(chǎn)水平的差距 也惟有如此 才能擁有國內(nèi)的大部分市場 并爭取相應的國 際市場 1 2 開式曲柄壓力機 開式壓力機在機械行業(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(guān) 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 開式曲柄壓力機是壓力機的一個類別 其特點是有開式機身 即 C 型機身 是采用 5 曲柄滑塊機構(gòu)作為工作機構(gòu)的一類鍛壓機器 它是板料沖壓生產(chǎn)的主要設(shè)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(nóng)機 農(nóng)具 自行車 手表 縫紉機 醫(yī)療器械 日用 五金等部門中 開式壓力機因為具有開式機身 與閉式壓力機相比有其突出的優(yōu)點 工作臺在三個 方向都是敞開的 裝 卸模具和操作都比較方便 同時為機械化和自動化提供了良好的 條件 但是 開式壓力機也有其缺點 由于機身呈 C 形 工作時變形較大 剛性較差 這不但會降低制品精度 而且由于機身有角變形會使模具軸心線與工作面不垂直 以至 破壞了上下模具間隙的均勻性 降低模具的使用壽命 目前 曲柄壓力機幾乎應用于國民經(jīng)濟的所有部門 它的產(chǎn)量在上升 它在機床中 所占的比重在增加 對曲柄壓力機提出的主要要求是 制造出來的工件在形狀和尺寸方 面接近成品零件 金屬壓力加工的工藝方法所能達到的精度水平的數(shù)據(jù) 與車削相比較 列 于 圖 1 1 圖 1 1 金屬壓力加工的工藝方法所能達到的精度水平的數(shù)據(jù) 1 2 1 開式曲柄壓力機工作原理 曲柄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(gòu) 從而使坯料獲得預期的變形 制成所需的工件 具體地說 是以曲柄滑塊機構(gòu) 作為工作機構(gòu) 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 電機通過一級帶傳動 帶動飛輪旋轉(zhuǎn) 兩級或三級等傳動由電機通過一級帶傳動 帶動 飛輪旋轉(zhuǎn) 然后通過齒輪傳動 再帶動曲軸旋轉(zhuǎn) 通過連桿機構(gòu)把回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為滑塊 的往復直線運動 工作機構(gòu) 曲柄滑塊機構(gòu) 6 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 曲柄滑塊 當飛輪裝在主軸上和主軸一起旋轉(zhuǎn)時 曲柄壓力機在一次行程內(nèi)的整個工作循環(huán)是 由飛輪在二次接通之間的空轉(zhuǎn) 滑塊直接向前行程和滑塊回程所組成 在這種情況下 工作循環(huán)可以分為以下幾個主要階段 接通 曲釉和滑塊起動 模具和毛坯接觸以前的 滑塊行程 靠近空行程 原始毛坯變形 滑塊工作行程 滑塊回程 返回空行程 制動 也就是滑塊停止 當壓力機以單次行程工作時 才有第一個和最后一個階段 1 2 2 開式曲柄壓力機組成 圖 1 2 開式曲柄壓力機系統(tǒng)組成簡圖 開式曲柄壓力機主要包括 主傳動裝置 操縱系統(tǒng) 潤滑系統(tǒng) 輔助機構(gòu)和床身五 部分 如圖 1 2 示 1 主傳動裝置 主傳動裝置是從電動機開始到執(zhí)行機構(gòu)為止的機械系統(tǒng) 它用來將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械 能 然后將機械能傳遞到執(zhí)行機構(gòu)的輸入構(gòu)件 一般情況下 曲柄壓力機的主傳動裝置包 括有交流電動機 積聚動能的飛輪 將能量傳遞到執(zhí)行機構(gòu)的傳動系統(tǒng) 這包括三角皮 帶傳動 齒輪傳動或蝸輪傳動 2 操縱系統(tǒng) 操縱系統(tǒng)是幾個機構(gòu)和部件的總成 它用來啟動和停止所有的電動機和輔助傳動機 構(gòu) 使它們按照規(guī)定的程序工作 并啟動和斷開執(zhí)行機構(gòu) 曲柄壓力機是一種間歇作用 7 的不可逆轉(zhuǎn)的機器 在進行一次工作行程或按自動工作規(guī)范進行一次行程時 壓力機的 執(zhí)行機構(gòu)必須接承當工藝工序完成以后 又必須斷開 現(xiàn)代化壓力機的接通頻率達到 80 120 次 分 3 潤滑系統(tǒng) 潤滑系統(tǒng)應保證壓力機上各個部件和機構(gòu)的滑動零件能正常工作 4 輔助機構(gòu) 輔助機構(gòu)是壓力機幾個部件的組合 用于擴大設(shè)備的工藝可能性 減輕和加快壓力 機與模具的調(diào)整工作 提高設(shè)備的使用可壞性 5 床身 床身用來將壓力機所有主要零部件安裝和固定在規(guī)定的位置 床身并且是承受變形 力的封閉構(gòu)件 床身的工作和計算都與壓力機的基礎(chǔ)有直接關(guān)系 1 2 3 提高開式曲柄壓力機的精度 提高曲柄壓力機的精度指標可以采用以下幾種方法 研制新型的曲柄壓力機 改進 現(xiàn)有的曲柄壓力機 并對影響精度的主要因索進行理論和實驗研究 對曲柄壓力機提出的重要的求是 在最好的模具壽命的情況下提高生產(chǎn)率 許多工藝 工序的模具壽命取決于壓力機的速度特性 例如 拉探 彎曲 冷擠壓都要求限制滑塊 的速度 相反 熱模鍛工序則要求提高滑塊的速度 提高滑塊的公稱行程次數(shù)和行程次 數(shù)的利用率 減少調(diào)整和更換模具的時間損失 都可以提高曲柄壓力機的生產(chǎn)率 為此 曲柄壓力機裝備了更完善的機械化和自動化工具 改變壓力機的某些參數(shù) 例如 研制帶 有直流電動機的同步型自動化成套設(shè)備在自動機和通用壓力機上擴大額定旋轉(zhuǎn)頻率的調(diào) 節(jié)范圍 研制專用的鍛壓壓力機 當改用程序控制方法時 采用更為完善的更換和調(diào)整 模具的系統(tǒng) 例如 專用的沖裁和彎曲壓力機 使曲柄壓力機進一步專門化 也就是不加 大滑塊行程和模具空間尺寸 不需要過多的調(diào)整等等 在提高曲柄壓力機生產(chǎn)率的情況下 提高曲柄壓力機的可靠性及其部件的耐久性的要 求具有特殊的現(xiàn)實意義 現(xiàn)代化的曲柄壓力機都裝備有動作可靠的力和扭矩的保險裝置 補償裝置 平衡裝置和潤滑泊供給指示器等等 越來越廣泛地采用了有效監(jiān)督和檢查壓 力機工作的各種儀器 例如 力和轉(zhuǎn)速的指示器 熱電偶 噪聲計 壓力機進一步專門 化也促使其可靠性提高 并導致需要科學地有理論根據(jù)地選擇壓力機的基本參數(shù) 因此 在現(xiàn)代情況下 壓力機動力學的研究 參數(shù)的分析等等都得到了日益廣泛的實際應用 對現(xiàn)代化的曲柄壓力機所提出的必要要求是符合安全技術(shù)和工業(yè)美學的要求 曲柄壓 力機作為滑塊在高速移動下產(chǎn)生巨大作用力的設(shè)備來說 是一種危險性很大的機器 也就是 說 不正確操作曲柄壓力機 就會使操作人員發(fā)生重大的工傷事故 所以 在每一個工 業(yè)發(fā)達的國家 部匯編了專門的安全技術(shù)規(guī)程 這對于曲柄壓力機的設(shè)計師來說是必須遵 守的 工業(yè)美學的要求所涉及的問題是表示壓力機及其各個部件外形的完美程度 表示 8 便于操作和維修的人體工程學條件的遵守情況 應當指出 設(shè)計時要同時實現(xiàn)所有這些 要求是不可能的 因其中某些要求對壓力機的參數(shù)有著相反的影晚所以 只能力求達到 為具體工藝過程和生產(chǎn)形式所確定的一定效果 從上述情況可以看出 僅僅根據(jù)個別的優(yōu)點來判斷一臺曲柄壓力機 就不可能正確評 價整個這臺壓力機的完美程度 因此要成功地設(shè)計生產(chǎn)率高的曲柄壓力機 就必須全面 地研究它的使用特性 這種研究正在逐年發(fā)展 設(shè)計新的曲柄壓力機時 采用摹擬理論 和相似理論來 再現(xiàn) 這些特性是重要的 這一點也日益得到了重視 1 3 曲柄壓力機的主要技術(shù)參數(shù) 1 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) 2 滑塊行程 系指滑塊由上死點到下死點所走過的路程 3 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 4 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) 5 最大封閉高度 指封閉高度調(diào)節(jié)機構(gòu)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(diào)節(jié)機構(gòu)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 6 封閉高度調(diào)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(diào)節(jié)量 的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)壓力機封閉高度與模具閉合高度相適應 7 工作臺板厚度 工作臺板也具有調(diào)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 8 工作臺孔 工作臺孔用于落料或安裝氣墊裝置 9 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) 10 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 11 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(guān)系到模具的最大平面尺寸的重要參數(shù) 9 2 壓力機總體設(shè)計 2 1 機身設(shè)計 本開式曲柄壓力機采用開式焊接機身 機身三面敞開 操作方便 材料為 A3 板 鋼 板焊接機身 剛度明顯優(yōu)于一般機床適用于中小型壓力機 機身結(jié)構(gòu)設(shè)計應滿足下列要求 1 機身在滿足強度 剛度的條件下 力求重量輕 節(jié)約金屬 2 結(jié)構(gòu)力求簡求 并使裝于其上的所有部件 零件容易安裝 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計應便于鑄造或焊接和機加工 4 必須布足夠的底面積 保證壓力機的穩(wěn)定性 5 結(jié)構(gòu)設(shè)計應力求減少振動和噪音 6 結(jié)構(gòu)設(shè)計力求外形美觀 2 2 傳動設(shè)計 本設(shè)計使用三相異步電動機 根據(jù)功率及轉(zhuǎn)速選取適合的型號 成本較低 傳動系 統(tǒng)為二級傳動系統(tǒng) 電動機通過帶傳動將動力傳遞給主傳動軸 住傳動軸通過齒輪傳動 將動力傳遞給曲軸 兩根曲軸通過兩個相同的齒輪進行聯(lián)動 從而帶動曲軸在豎直方向 做往復運動 由于曲軸及齒輪誤差 就會使兩根曲軸發(fā)生不同步的情況 使得滑塊在左 右方向發(fā)生傾斜 影響滑塊的垂直度 因此在壓力機裝配過程中應對兩大齒輪進行校同 步 所以大齒輪 2 設(shè)計為齒圈 便于校同步 齒輪采用斜齒圓柱齒輪傳動 齒輪浸在油池中 這樣有利于減少齒輪傳動時發(fā)出的 噪音 2 3 滑塊設(shè)計 滑塊采用焊接結(jié)構(gòu) 可以提高滑塊剛度 便于加工 連桿采用球頭螺桿 可以通過 渦輪 蝸桿機構(gòu)由滑塊電機帶動進行高度調(diào)節(jié) 滑塊采用六面矩形導軌 導向精度高 可通過機身上的頂絲調(diào)節(jié)滑塊的垂直度 2 4 油氣路設(shè)計 曲柄壓力機的離合器和平衡缸主要靠氣動控制 氣壓為 0 5MP 因此氣路主要分離合 器氣路和平衡缸氣路 它們分別由兩個氣包提供氣源 外接氣源接入壓力機后通過分氣 塊經(jīng)過減壓分到離合器氣包和平衡缸氣包 再由這兩個氣包分別供給離合器和平衡缸 設(shè)計時注意設(shè)計氣包排水閥 10 曲柄壓力機工作時需要潤滑的部位有前導軌 中導軌 后導軌 曲軸前支承 曲軸 后支承 曲軸軸頸等部位 使用稀有潤滑 由電動泵將潤滑油通過油管經(jīng)過濾油 濾脂 器過濾后打到各個需要潤滑的部位 2 5 壓力機設(shè)計參數(shù) 本壓力機設(shè)計參數(shù)如表 2 1 2 1 壓力機設(shè)計參數(shù)表 技術(shù)參數(shù) Specification 項目名稱 Item 單位 Unit JE25 110 公稱力 Nominal Pressure 千牛 kN 1100 公稱力行程 Nominal Pressure Stroke 毫米 mm 5 滑塊行程 Stroke Length 毫米 mm 160 行程次數(shù) 固定 fixed 次 分 SPM 50 No of strokes per minute 可調(diào) variable 次 分 SPM 35 65 最大裝模高度 Max Die Height 毫米 mm 400 裝模高度調(diào)節(jié)量 Die Height Adjustment 毫米 mm 90 喉口深度 Throat Depth 毫米 mm 350 工作臺板尺 寸 前后 F B 毫米 mm 680 Slide Surface 左右 F B 毫米 mm 1880 滑塊底面尺 寸 前后 F B 毫米 mm 520 Slide Surface 左右 F B 毫米 mm 1450 模柄孔尺寸 Stemhole 毫米 mm 50X80 立柱間距離 Distance between Uprights 毫米 mm 1520 墊板厚度 Thickness of Bolster 毫米 mm 150 氣墊壓力 Pressure of Cushion 千牛 kN 60X2 氣墊行程 Stroke of Air Cushion 毫米 mm 50 主電機 型號 Model Y160M 4 Main Motor 功率 Power 千瓦 kW 11 滑塊電機 型號 Model YPE1500 4Z Slide Motor 功率 Power 千瓦 kW 1 5 前后 F B 毫米 mm 1900 左右 L R 毫米 mm 1990外型尺寸 Overall Dimension 高度 Height 毫米 mm 3275 重量 Weight 千克 kg 16000 11 3 傳動設(shè)計 3 1 傳動總體設(shè)計 3 1 1傳動總體設(shè)計的方法 1 傳動系統(tǒng)的布置方式 傳動系統(tǒng)的布置方式包括三方面 1 采用上傳動 還是采用下傳動 2 主軸相傳動 軸垂直于壓力機正面 還是平行于正面 3 齒輪放在機身之內(nèi)還是放在機身之外 單邊驅(qū) 動還是雙邊驅(qū)動分述如下 1 壓力機的傳動系統(tǒng)可置于工作臺之上 也可且于工作臺之下 前者叫上傳動 后 者叫下傳動 2 壓力機傳動系統(tǒng)的安放型式有垂直于壓力機正而的 也有平行于壓力機正面的 舊式通用壓力機多采用平行于壓力機正面的安放形式 這種布置 曲軸和傳動軸比較長 受力點與文承軸承的距離比較大 受力條件惡化 爪力機平面尺寸較大 外形不夠美觀 近代中大型通用壓力機愈來愈多地采用垂直于壓力機正面安放的形式 特別是廣泛采用偏 心齒輪結(jié)構(gòu)之后 甚至有些小型開式壓力機也改用這種結(jié)構(gòu) 3 齒輪可以放在機身之外 也可以放在機身之內(nèi) 前一種形式 齒輪工作條件較差 機器外形不美觀 但安裝維修方便 后一種形式 齒輪的工作條件較好 外形較美觀 如將齒輪浸入油池中 則大大降低齒輪傳動的噪音 但安裝維修較困難 近年來 許多 壓力機制造廠都傾向后一種形式 齒輪傳動也可設(shè)計成單邊傳動或雙邊傳動 采用后一種形式 可以縮小齒輪的尺寸 但加工裝配比較困難 兩邊的齒輪必需精確加工 裝配時要保證對稱 否則可能發(fā)生運動 不同步的情形 2 傳動級數(shù)和各級速比分配 壓力機的傳動級數(shù)與電動機的轉(zhuǎn)速和滑塊每分鐘的行程次數(shù)有關(guān) 行程 次數(shù)低 總速比大 傳動級數(shù)就應多些 否則每級的速比過大 結(jié)構(gòu)不緊湊 行程次數(shù)高 總速 比小 傳動級數(shù)可少些 現(xiàn)有壓力機傳動系統(tǒng)的級數(shù)一般不超過四級 行程次數(shù)在 70 次 分以上的用單級傳動 70 30 次 分的用兩級傳動 30 10 次 分的用三級傳動 10 分 次以下的用四級傳動 采用低速電動機可以減少總速比和傳動級數(shù) 但這類電動機的外形尺寸較大 成本 較高 與同功率的高速電動機比較 因此不一定適合 通常兩級和兩級以上的傳動系統(tǒng) 采用同步轉(zhuǎn)速為 1500 或 1000 轉(zhuǎn) 分的電動機 單級傳動系統(tǒng)一般采用 1000 轉(zhuǎn) 分的電 12 動機行程次數(shù)小于 80 次 分的單級傳動才采用 7506 轉(zhuǎn) 分的電動機 各傳動級的速比分配要恰當 通常三角皮帶傳動的速比不超過 6 8 齒輪傳動不超 過 7 9 速比分配時 要保證飛輪有適當?shù)霓D(zhuǎn)速 也要注意布置得盡可能緊湊 美觀和 長 寬 高尺寸比例恰當 通用壓力機的飛輪轉(zhuǎn)速常取 300 400 轉(zhuǎn) 分左右 因為轉(zhuǎn)速 太低 會使飛輪作用大大削弱 轉(zhuǎn)速太高會使飛輪軸上的離合器發(fā)熱嚴重 造成離臺器 和軸承的損壞 3 確定離合器和制動器的安裝位置 單級傳動壓力機的離合器和制動器只能置于曲軸上 采用剛性離合器的壓力機 離 合器應置于曲軸上 這是因為剛性離合器不宜在高速下工作 而曲軸的轉(zhuǎn)速鉸低 故離 合器置于曲鉑上比較合適 在此情況下 制動器必然也置于曲上 采用摩擦離合器時 對于具有兩級和兩級以上傳動的壓力機 離合器可置于轉(zhuǎn)速較 低的曲鈾上 也可置于中間傳動軸上 從壓力機能量消耗來看 當摩擦離合器安裝在低 速軸上時 加速壓力機從動部分所需的功和離合器接合時所消耗的摩擦功都比較小 因 而能量消耗較小 從離合工作條件來看 低速鈾上的離合器的磨損系數(shù)較小 故離合器 工作條件較好 但是低速鈾上的離合器需要傳遞較大扭矩 因而結(jié)構(gòu)尺寸餃大 此外 從傳動系統(tǒng)布置來看 閉式通用壓力機的傳動系統(tǒng)近年來多封閉在機身之內(nèi) 井用偏心 齒輪 致使離合器不便安裝在曲鈾 偏心齒輪軸 上 通常只好置于轉(zhuǎn)速較高的傳動軸上 因此 摩擦離合器的合理位置應視機器的具體情況而定 一般來說 行程次數(shù)較高 的壓力機 如熱模鍛壓力機 離合器最好安裝在曲軸上 因為這樣可以利用大齒輪的飛輪作 用 能量損失小 離合器工作條件也較好 行程次數(shù)較低的壓力機 如中大型通用壓力機 由于曲軸轉(zhuǎn)速低 最后一級大齒輪的飛輪作用已不顯著 為了縮小離合器尺寸 降低其 制造成本 并且由于結(jié)構(gòu)布置的要求 離合器多置于轉(zhuǎn)速較高的傳動鈾上 一般是在飛 輪軸上 制動器的位置則隨離合器位置而定 因為傳動鈾上制動力矩較小 可縮小制動 器的結(jié)構(gòu)尺寸 但是必需指出 摩擦離合器的布置位置隨著生產(chǎn)的發(fā)展也在不斷變化 近年來 國外一些工廠為了提高摩擦離合器的壽命 在通用壓力機上 又將離合器制動 器從飛輪軸上移至中間軸上甚至移至曲軸上 3 1 2 本設(shè)計思路 13 1 電動機 2 小帶輪 3 傳動軸 4 曲軸 5 大齒輪 6 飛輪 7 離合器 圖 3 1 傳動簡圖 如圖 3 1 本開式曲柄壓力機采用上傳動 采用二級傳動 第一級傳動為 電動機通過 帶傳動傳遞給飛輪 第二級傳動為傳動軸通過齒輪傳動傳遞給曲軸 曲軸帶動滑塊在豎 直方向做往復運動 離合器采用氣動摩擦離合器 安裝在主傳動軸上的飛輪后側(cè) 3 1 3 傳動零件計算特點 1 齒輪 m 1 3 1 6 毫米 式 3 1 式中 大齒輪所需傳遞的扭矩 牛 米 對雙點壓力機 沒有過載保護裝置時 0 6 有過載保護裝置時 0 5 齒寬系數(shù) B m B 為齒寬 目前國產(chǎn)壓力機 可取 8 18 對一級齒輪傳動 可取 13 15 對一級齒輪傳動可取 10 13 對人字齒輪可取 17 22 大齒輪齒數(shù) 上式的系數(shù)在一般情況下可取 1 55 在齒輪材料及熱處理條件較好的情況下可 取 1 3 在條件允許時可取 1 6 對于斜齒輪 按式 3 1 算得的模數(shù)是端面模數(shù) m 需換算成法向模數(shù) cos f 為螺旋角 再選取模數(shù)標準值 對于開式傳動的齒輪 一般核算其彎曲強度即可 其計算公式為 帕 式 3 2 齒輪齒根處彎曲應力 帕 小齒輪所受扭矩 牛 米 i 傳動速比 14 彎曲應力系數(shù) 小齒輪齒數(shù) 齒輪壓力角 20 時 可查機械手冊 對斜齒圓柱齒輪 可查圖相應螺旋 角的曲線 Y 齒形系數(shù)對于直齒輪 可直接在機械設(shè)計手冊中查取 對于斜齒輪 則需按當 量齒數(shù)來查 當量齒數(shù)為 螺旋角 m 齒輪模數(shù) 米 當為斜齒輪時 用法向模數(shù) B 齒寬 載荷集中系數(shù) 動載系數(shù) 許用彎曲應力 帕 按輪齒不產(chǎn)生塑性變形或破壞的最大彎曲應力選取 在閉式傳 動中的齒輪 除了核算彎曲強度以外 有時還需核算接觸強度 特別是對那些軟齒面 的閉式傳動齒輪容易產(chǎn)生點蝕破壞 齒輪輪齒表面的接觸強度公式為 a 帕 式中 B 齒寬 米 A 兩齒輪中心距 米 接觸應力系數(shù) 當齒輪壓力角 20 當量彈性模量 2 15 N 時 可直接查圖 若 2 15 N 即不是鍛鋼與鍛鋼接觸時 查出后 還 需乘以如下系數(shù) 與鑄鋼接觸時乘以 0 944 與球墨鑄鐵接觸時乘以 0 915 與鑄鐵 接觸時乘以 0 858 a 齒輪型式系數(shù) 直齒圓柱齒輪 a 1 斜齒圓柱齒輪 a 0 88 0 93 對應 于螺旋角 20 6 計算接觸應力 帕 許用接觸應力 帕 可按輪齒表面不發(fā)生塑性交形的許用最大接觸應力選 取 2 傳動軸 開始設(shè)計時 可按扭矩預選傳動軸的直徑 其公式為 d 米 式 3 3 式中 作用在軸上的最大扭矩 牛 米 許用剪應力 參考資料 6 取如下數(shù)值 45 鋼調(diào)質(zhì) 500 x 帕 15 40Cr 調(diào)質(zhì) 630 x 帕 然后按彎扭聯(lián)合作用核驗綜合應力 帕 式 3 4 式中 危險截面彎矩 牛 米 危險截面扭矩 牛 米 d 危險截面直徑 米 許用彎曲應力 建議按如下數(shù)值選取 s 材料屈服極限 帕 3 連接件 對于標準平鍵 只須核驗擠壓應力即可 其公式為 式中 傳遞扭矩 牛 米 h 鍵的高度 米 l 鍵的工作長度 不計及圓弧部分 米 d 軸的直徑 鍵的數(shù)目 許用擠壓應力 帕 3 1 4 裝配間隙要求 1 球頭間隙 0 07mm 0 12mm 2 主軸與主軸瓦的間隙 雙面 允差間隙為 0 08mm 0 15mm 3 JE 系列及其變型產(chǎn)品的滑塊與導軌的間隙 允差間隙為 0 03mm 0 05mm 但前后 二接觸面間隙的總允許值為 0 04mm 0 08mm 之間 通常導軌板的上下二端間隙較大 所 以用塞尺入 30mm 以上 所測的值才正確 注 0 03mm 塞尺入 0 05mm 塞尺不入 4 V 導軌的滑塊與導軌的間隙 允差間隙為 0 03 mm 0 05 mm 注 0 03mm 塞 尺入 0 05mm 塞尺不入 對角測量 5 重要的固定結(jié)合面應緊密貼合 用 0 05mm 塞尺進行檢驗 只許塞尺局部插入 插入深度不得大于 20mm 其可插入部分累計不大于可檢長度 10 如 導軌 工作臺 板 操縱器座 上球碗蓋板等等 6 嚙合齒輪的接觸情況 齒面不少于 60 齒高不少于 40 7 主軸瓦 連桿瓦與主軸接觸 導軌與滑塊導軌筋接觸 用涂色檢查 接觸均勻 接觸面積在軸向長度和導軌的全長上不少于 70 導軌寬度上不少于 50 8 球頭螺桿與上下球碗的接觸均勻 其接觸面積不少于 50 9 主軸錐度部分與大齒輪錐孔配合的接觸面積 接觸面積不少于 60 10 檢查蝸輪和蝸桿的接觸情況 齒面不少于 60 齒高不少于 40 3 2 電動機的選擇和飛輪的設(shè)計 16 3 2 1 壓力機功能的計算 壓力機功能的計算公式推導見附錄 1 壓力機公稱壓力 1100 千牛 滑塊行程長度 180 毫米 公稱壓力角 30 行程次數(shù) n 50 次 分 摩擦當量力臂 26 毫米 帶液壓氣墊 2 1 工件變形功 0 315 0 4 0 4 13 毫米 0 315 1100 103 13 10 3 4500 焦 2 拉延墊工作功 1100 0 315 36 5500 焦 3 工作行程摩擦功 0 0087 0 0087 0 026 1100 103 30 740 焦 4 彈性變形功 2 75 毫米 1100 103 2 75 10 3 1500 焦 5 滑塊空程功 查圖 7 6 得 2150 焦 6 飛輪空轉(zhuǎn)功 1000 t 查圖 7 7 得 1 12 千瓦 t 查表 4 5 0 5 1 2 秒 t 2 4 秒 1000 1 12 2 4 1 2 1340 焦 7 離合器接合功 0 2A 8 總功 A A 4500 5500 740 1500 2150 1340 0 2A A 19700 焦 3 2 2 電動機功率的計算 若按一循環(huán)的平均能量來選擇電動機 見圖 3 2 其功率為 17 圖 3 2 電動機功率消耗圖 千瓦 式 3 5 式中 平均功率 千瓦 A 工作循環(huán)所需的總能量 焦 t 工作循環(huán)時間 秒 t 秒 式 3 6 式中 n 壓力機滑塊行程次數(shù)次 分 壓力機行程利用系數(shù) 采用手工送料時值見表 4 6 2 采用自動化送料時 1 由于生產(chǎn)不斷發(fā)展 為了提高生產(chǎn)牢 小型壓力機均裝置自動化送料裝置 因此 對于 800 千牛及 800 千牛以下的壓力機建議按自動化送料設(shè)計電動機容量及飛輪慣量 為使飛輪尺寸不致過大 以及電動機安全運轉(zhuǎn)等因素 故帶將電動機的功率選得比 平均功率大一些 即 N k 式 3 7 k 一般為 1 2 1 6 行程次數(shù)較低的壓力機取下限 較高的取上限詳 行程次數(shù)較高的壓力機選用較大的 k 值 系因此種壓力機一般為單級傳功 此時飛 輪轉(zhuǎn)速較低 100 轉(zhuǎn) 分左右 在一定的能量條件下 飛輪尺寸就要較大 為了使機器緊 湊 因此選用較大功率的電動機 以式 3 5 代入式 3 7 得 N 式 3 8 由式 3 8 即可算出所需的電動機功率 然后查電動機手冊 選出與 N 值相近額定功 率為值的電動機 根據(jù)選定的 重新計算實際的 k 值 以便作為計算飛輪使用 k 式中 電動機額定功率 千瓦 平均功率 千瓦 由式 3 5 算出 8 19 千瓦 18 N k 查表 7 1 選 k 1 3 N 1 3 8 19 10 7 千瓦 選用 Y160M 4 電動機 N 11 千瓦 n 1460 轉(zhuǎn) 分 3 2 3 電動機的選擇 由前面的計算可知所需電動機的最大功率為 10 7 千瓦 從機械設(shè)計手冊查得可選用 Y160M 4 三相異步電動機 具體參數(shù)如表 3 1 表 3 1 電動機參數(shù)表 滿載時型號 額定工率 kW 轉(zhuǎn)速 r min 電流 A 效率 功率因數(shù) Y160M 4 11 1460 22 6 88 0 84 噪聲 Db A 堵轉(zhuǎn)電流 額定電流 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 1 級 2 級 飛輪力矩 N m 2 重量 kg 7 2 2 2 3 75 85 0 747 123 3 3 飛輪的設(shè)計 曲柄壓力機的負載屬于沖擊負載 即在一個工作周期內(nèi)只在較短的時間內(nèi)承受工作 負荷 而較長的時間是空程運轉(zhuǎn) 若依此短暫的工作時間來選擇電動機的功率 則電動 機的功率將會很大 為減小電動機功率 在傳動系統(tǒng)中設(shè)置了飛輪 這樣電動機功率可以大為減小 傳 動系統(tǒng)中采用飛輪后 當滑塊不動時 電動機帶動飛輪旋轉(zhuǎn) 使其儲備動抵而在沖壓工 件的瞬時內(nèi) 主要靠飛輪釋放能量 工件沖壓后 負裁減小 于是電動機帶動飛輪加速 旋轉(zhuǎn) 使其在沖壓下一個工件前恢復到原來的角速度 這化沖壓工件時所得的能量 不 是直接由電動機供免而是主要由飛輪供給 所以電動機功率使可大大減小 綜上所述 飛輪起著儲存和釋放能量的作用 圖 3 3 一循環(huán)所需功率圖 19 圖 3 3 中的曲線 a 為沒有飛輪時所需功率的變化曲線 曲線所包含的面積即為 工作 循環(huán)所需的能量 A 若按直線 b 選擇曲柄壓力機的電動機功率 則而積 A0 的不足能量應 由飛輪補償也就是說 如按一循環(huán)的平均能量或者大于平均能量的某一能量選擇好電動 機的功率以后 即可設(shè)計適當?shù)娘w輪 而且可以看到 如果選擇的電動機功率較大 例 如在直線 c 那么 需要飛輪補充的能量就較小 因而也就只需要較小的飛輪 所以曲柄 壓力機的電動機功率和飛輪能量是互相依存的 電動機功率大一點 飛輪能量就可以小 一點 反之亦然 實際上 曲柄壓力機裝置飛輪后 電動機的輸出功率或輸出扭矩不可能是不變的 即 不可能是一直線 而是按曲線變化 詳見附錄 因此 電動機的能量大小與飛輪的能量大 小亦非成線性的比例關(guān)系 當電動機的功率小到一定程度后 飛輪的能量就將急劇增加 3 3 1 飛輪轉(zhuǎn)動慣量計算 千克 式中 工件變形功 焦 拉延墊工作功 焦 飛輪平均角速度 弧度 秒 可近似按電動機額定轉(zhuǎn)速下的飛輪角速度 計 算 即 電動機額定轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn) 分 i 電動機軸至飛輪軸速比 在工作行程中壓力機效率 飛輪不均勻系數(shù) 計算過程如下 1 工件變形功 4500 焦 2 拉延墊工作功 5500 焦 3 飛輪平均角速度 弧度 秒 可近似按電動機額定轉(zhuǎn)速下的飛輪角速度 計算 即 1 電動機額定轉(zhuǎn)速 1460 轉(zhuǎn) 分 2 電動機軸至飛輪軸速比