〔大学论文〕JH31-315机械压力机滑块部分的设计及有限元分析（含word文档） .pdf

摘要 通过对机械压力机的发展现状的分析， 以及参考 jh31-315 机械压力机的设计， 确定了 本课题的主要设计内容。在确定了机械压力机初步设计方案后，决定采用传统理论方法对 jh31-315 机械压力机滑块部分进行设计、计算、强度校核；并借用 solidworks 软件的先 进运算方式对机械压力机的滑块部分零件进行设计、计算以、强度校核及有限元分析；采 用 autocad 设计软件对滑块部分中各主要零部件及总装图进行了工程绘图；在参考了某公 司生产的闭式单点机械压力机传动系统以及查阅了大量关于滑块部分设计的书籍后，确定 传动滑块部分设计方案，绘制了滑块部分的图纸，给出了滑块部分的工作说明书，并对其 进行了可行性分析，最后对整个设计进行系统分析，得出整个设计切实可行。 关键词关键词机械压力机 ；有限元分析；滑块 abstractabstractabstractabstract through to the mechanical press domestic and foreign developed present situation analysis, and look up the design of jh31-315, i had determined this topic main design content.after i had determined the mechanical press preliminary design plan, decided uses the traditional theory method to carry on the design, the computation, the intensity examination to the jh31-315 mechanical press fuselages structure, and use the software of the finite element analysis to check the result of the design , and then usingautocad design software to the main raverse, under the crossbeam, moves slide, the master cylinder, goes against the cylinder, the column, the final assembly drawing has carried on the project cartography, meanwhile has carried on the mapping to the master cylinder; i has referred to four columns mechanical presses slide which some company produces as well as has consulted massively after the slide design books, the definite mechanical system design proposal, has drawn up the slide schematic diagram, has produced the slide working instructions, and has carried on the feasibility analysis to it, finally carries on the system analysis to the entire design, obtains the entire design to be practical and feasible. keywordskeywordskeywordskeywordsmechanical pressthe finite element analysisslide 目目目目录录录录 1 绪论.1 1.1 曲柄压力机的发展概况.1 1.2 压力机简介3 1.2.1 压力机的特点和用途.3 1.2.2 通用曲柄压力机的型号和技术参数.3 1.2.3 曲柄压力机的基本参数.4 1.3 压力机工作原理5 2 jh31-315 压力机简介7 2.1 jh31-315 压力机结构特点.7 2.2 jh31-315 压力机用途与结构性能.7 2.3 jh31-315 压力机压力性能介绍.8 3 滑块的说明.10 3.1 滑块的结构特点10 3.2 滑块动作说明10 3.3 调节机构的特点 11 3.4 液压过载保护装置12 4 电动机的选择.14 4.1 电动机类型的选择.14 4.2 功率的计算14 4.2.1 调节机构（连接器）传动效率14 4.2.2 电动机额定功率计算15 4.3 确定电动机型号15 5 蜗轮蜗杆减速器设计.20 5.1 计算传动装置的运动参数.20 5.2 蜗轮蜗杆的设计.21 5.2.1 第一级蜗轮蜗杆的设计和计算21 5.2.2 第二级蜗轮蜗杆的设计和计算24 5.3 蜗杆轴分析与强度校核.27 5.3.1 蜗杆的设计和强度计算.27 5.3.2 轴径的校核.29 6 轴承和键的选用和计算.31 6.1 轴承的选用和强度的校核.31 6.2 键的选择和强度计算.32 7 有限元分析.34 7.1 有限元简介.34 7.1.1 有限元法基本定义34 7.1.2 有限元法的发展.34 7.1.3 cosmosworks（有限元分析软件）介绍.35 7.2 滑块体的有限元分析.36 7.3 球头螺杆的有限元分析38 结论.41 致谢.42 附录.44 1 绪论 锻压生产在工业生产中占有重要的地位。 采用锻压工艺生产工件具有效率高、 所量好， 重量轻和成本低的特点。所以，工业先进的国家愈来愈多地采用锻压工艺代替切削工艺和 其他工艺。锻压机械在机床中所占的比重也愈来愈大。近年来，锻压机械的拥有量日本为 34%，美国为 32.4%。在锻压机械中又以曲柄压力机最多，占一半以上。用曲柄压力机可 以进行冲压、模锻等工艺，广泛用于汽车、农业机械、电器仪表、国防工业以及日用品等 生产部门。随着工业的发展，曲柄压力机的品种和数量愈来愈多，质量要求愈来愈显著， 压力愈来愈大。它在机械制造工业以及其他工业的锻压生产中的作用愈来愈显著。例如， 在汽车 拖拉机工厂中，用热模锻压力机代替模锻锤生产模锻件已经成为一个发展的档势。 日本已有四条热模锻压力机生产线，其中一条 110000 千牛热模锻压力机自动生产线是在 1971 年建成的，可以生产重达 1400 牛，长达 1.3 米的曲轴以及重达 1000 牛，长达 2 米的 汽车前梁生产效率为 60 件/时。从拣料预热、剪切、锻造、检验到包装发送全部自动进行， 全线仅用 24 人比模锻锤的生产效率高得多，劳动条件大为改善。西德已经制造了五条 120000 千牛热模锻匠力机自动生产线，供应世界各国。又如，在日用品生产中，如果不采 用高速冲压自动机，那么产品的成本与质量在国际市场上将失去竞争能力。因此大量制造 和使用曲柄压力机，已经成为工业先进国家的发展方向之一。 我国在解放以前，曲柄压力机的生产非常落后，只能制造一些手动冲床。解放以后， 才有了飞速的发展，到目前为止，我们已经制造了 80000 千牛的热模锻压力机，40000 千 牛的双点压力机以及其他各种型号的压力机。但是，与工业先进的国家比较，我国的曲柄 压力机制造业还很落后，主要表现在质量不高、数量不足品种不全等几个方面特别是缺 乏大型高效的设备。因此，必须大力发展曲柄压力机，以满足四个现代化的需要。 1.1 曲柄压力机的发展概况 锻压生产已有悠久的历史，但是，采用锻压机械进行锻压生产却只有百余年的历史， 十九世纪三十年代，世界上山现了第一台简易的平锻机和蒸汽锤。六十年代生产了一些冲 压用的液压机。直到十九世纪末期，才出现相当规模的曲柄压力机和锻造用的液压机。二 十世纪前期，由于汽车工业的兴起，曲柄压力机以及其他锻压设备得到了迅速发展。众所 周知，由于采用现代化的锻压工艺生产工件具有效率高、质量好、能量省和成本低的特点。 所以，工业先进的国家越来越多地采用锻压工艺代替切削工艺和其他工艺。锻压生产在工 业生产中的地位越来越重要，锻压机械在机床中所占的比重也越来越大。 近年来，锻压机械的拥有量日本为 34，美国为 324。在锻压机械中，又以曲柄 压力机最多，占一半以上。用曲柄压力机可以进行冲压和模锻等工艺生产，它广泛用于汽 车、农业机械、电器仪表、国防工业以及日用品等生产部门。随着工业的发展，曲柄压力 机的品种和数量越来越多，质量要求越来越高，压力越来越大。它在机械制造工业以及其 他工业的锻压生产中的作用越来越显著。例如，在汽车拖拉机工厂中，用热模锻压力机代 替模锻锤生产模锻件已经成为一个发展趋势。日本已有数条热模锻压力机生产线，其少一 条 110000kn 热模锻压力机生产线是在 197l 年建成的，可以生产重达 140kg，长达 1.3m 的 曲轴以及重达 100kg，长达 2m 的汽车前梁，生产效率为每小时 60 件。从装料、预热、剪 切、锻造、检验到包装、发送全部自动进行。全线仅用 24 人，比模锻锤的生产效率高得 多，劳动条件大为改善。德国已经制造了若干条 120000kn 的热模锻压力机自动生产线， 供应世界各国。我国也购置条，对汽车锻件的生产起着良好的作用。又如，冷挤压工艺 是项新兴的工艺，用冷挤压生产的零件表面粗糙度小，尺寸精度高，直径为 20-30mm 的 零件其公差范围可控制在 0.015mm 以内，因此，所生产的零件不需进行或少量进行切削加 工即可使用。大大提高了生产率，并节约了原材料。 随着冷挤压工艺的发展，各种类型的挤压机应运而生，正在使加工行业产生巨大的变 化。再如，在日用品及家用电器生产中，如果不采用高速冲压自动机，产品的成本与质量 在国际市场上将失去竞争能力。因此大量制造和使用曲柄压力机，已成为工业先进国家的 发展方向之。 近年来，曲柄压力机正向着高速度和高精度的方向发展，并努力降低噪音提高安全 性，扩大自动化程度，改善劳动条件。特别是采用微型计算机控制的曲柄压力机，更具有 先进的水平。 例如，行程次数 500 次min 左右的高速压力机已普遍应用，美国明斯恃(minster) 公司已生产 250kn2000 次mi n 的超高速压力机。美国国民(national)公司发展了新系列 的高速冷墩机，m12 四工位螺母冷墩机生产率为每分钟 250 件。 精密冲裁的压力机己发展到 25000 kn，可冲裁的最大板厚已达 25mm，加工的零件周 边的表面粗糙度很小，尺寸精度很高，冲切面的垂直度可达 8930。 挤压机己发展到 50000kn，多工位挤压机已发展到 45000kn，机器精度不断提高，刚 度已达到同规格的通用压力机的 23 倍。 1982 年在日本大阪国际机床展览会上展出了 55 台锻压设备，其中采用数控的占 34 5，可以人机对话，编成十分方便。日本会田公司制造的 2000kn“冲压中心” ，采用微型 计算机控制，自动换模、换料和调整工艺参数，全部时间只需 5min。德国奥穆科（eumuco） 公司近年来制造的热模锻压力机和平锻机，都已采用微机巡回检测各轴承的温度，显示工 艺力，对压力机的安全运转起着重要作用。 国际标准化组织（iso）规定，在 8590db 的连续噪音下，工作时间不能超过 8h, 而 美国和瑞士规定为 85db。现在德国舒勒（sehuler）公司制造的开式压力机已为 75db。还 有一些公司正在研制低噪音（75db）的折弯机和冷墩自动机。 1.2 压力机简介 1.2.1 压力机的特点和用途 压力机在机械行业中占有重要位置，对国民经济发挥重要作用，和人们的生活息息相 关。在家手上带的手表、用的钢笔、女同志的金属发卡和钮扣，人们上班骑的自行车，午 餐的饭盒，晚上回家听收音机、看电视或用缝纫机做新颖的时装，还有大家出差乘做的飞 机、火车、汽车、轮船等等，这些工具都有压力机的一份功劳。 压力机少切削，无切削，节约原材料，提高劳动效率，增加经济效益，因而被广泛采 用。锻压机械的比例越来越大，它是衡量一个国家机械工业先进程度的重要标志。 曲柄压力机是压力机的一个类别，是采用曲柄滑块机构作为工作机构的一类锻压机 器。它是板料冲压生产的主要设备，可用于冲孔、落料、切边、弯曲、浅拉伸和成形等工 序，并广泛应用于国防、航空、汽车、拖拉机、电机、电器、轴承、仪表、农机、农具、 自行车、手表、缝纫机、医疗器械、日用五金等部门中。 采用锻压工艺生产工件具有效率高、质量好、重量轻和成本低的特点。目前锻压机械 再机床中所占的比重也越来越大。而在锻压机械中，又以曲柄压力机最多，占一半以上。 因此，发展前景广阔。 曲柄压力机的类型很多，按照工艺用途分类如下： 一、板料冲压压力机 通用压力机，用来进行冲裁、落料、弯曲、成形和浅拉延等工艺。 拉延压力机，用来进行拉延工艺。 板冲高速压力机，适用于连续级进送料的自动冲压工艺。 板冲多工位自动机，适用于连续传送工件的自动冲压工艺。 二、体积模锻压力机 冷挤压机，用来进行冷挤压工艺。 热模锻压力机，用来进行热模锻工艺。 精压机，用来进行平面精压、体积精压和表面压印等工艺。 平锻机，用来进行平锻工艺。 冷镦自动机，用于制造如螺钉螺母等各种标准件。 精锻机，用来精锻各种轴类工件。 三、剪切机 板料剪切机，用于裁剪板料。 棒料剪切机，用于裁截棒料。 1.2.2 通用曲柄压力机的型号和技术参数 曲柄压力机的型号 按照 jbgq200384 型谱，曲柄压力机的型号用汉语拼音字母、英文字母和数字表 示，例如 ja31l 60b 型号的意义是： 现将型号的表示方法叙述如下： 第一个字母为类代号，代表八类锻压设备中某类设备。在八类锻压设备中，与曲柄压 力机有关的有五类。机械压力机用拼音字母 j 表示，线材成形自动机、锻机、剪切机和弯 曲校正分别用 z、d、q 和 w 表示。 第二个字母代表同一型号产品的变型顺序号，凡主参数与基本型号相同，但其他某些 基本参数与基本型号不同的，称为变型，用字母 a、b、c表示第一、第二、第三 种变型产品。 第三、四个数字为组、型代号。在型谱中，每类锻压设备分为 10 组，每组分为 10 型 第一个数字代表“组” ，第二个代表“型” 。 “31”在型谱中查得为“闭式单点压力机” 。 横线后面的数字代表主参数。一般用压力机的公称压力(见下面叙述)作为主参数。型 谱中的公称压力用工程单位制的“吨”表示，故转化为法定单位制的“千牛”时，应把此 数字乘以 10。例如此处 160 代表 160 t，乘以 10 即为 1600kn。 最后一个字母代表产品的重大改进顺序号，凡型号已确定的锻压机械，若结构和性能 上与原产品有显著不同，则称为改进，用字母 a、b、c 代表第一、第二、第三次改 进。有些锻压设备，紧接组、型代号的后面还有一个字母，代表设备的通用特性，如字母 k 代表数控，g 代表高速等。 1.2.3 曲柄压力机的基本参数 曲柄压力机的基本参数，决定了它的工艺性能和应用范围，也是购置何种型号压力机 的重要依据。现将开式压力机基本参数分别叙述如下： 公称力：是指滑块离下死点前某一特定距离（公称压力行程）时，滑块上所允许的最 大作用力。公称压力是压力机的主参数。 滑块行程：系指滑块由上死点到下死点所走过的路程。 公称力行程：是压力机强度允许发生公称压力的一段滑块行程。 滑块行程次数：指连续行程时滑块每分钟的行程次数。 最大封闭高度：指封闭高度调节机构处于上极限位置和滑块处于下死点时，滑块底面 至工作台面（去掉工作台垫板）之间的距离。 （je 系列为最大装模高度 i，装模高度指调节 机构处于上极限位置和滑块处于下死点时， 滑块底面至工作台板面 （不是到机身工作台面） 之间的距离） 封闭高度调节量：是扩大压力机封闭高度使用范围的一个主要参数，在该调节量的范 围内调节压力机封闭高度与模具闭合高度相适应。 工作台板厚度：工作台板也具有调节压力机封闭高度使用范围的作用，同时还具有便 于安装底面较小的模具和保护工作台面的作用。 工作台孔：工作台孔用于落料或安装气垫装置。 立柱间距离：是指双柱压力机的立柱间距离，是在前后方向送料时决定排出工件（或 废料）最大尺寸的一个参数。 倾斜角：是指可倾压力机工作台面的倾斜角度，也就是机身后倾的角度。利用这个倾 斜角使冲压后的工件 （或废料） 能借其自重或其他因素通过两立柱中间从压力机后方排出。 工作台垫板面积和喉口深度：滑块中心到机身间的距离叫做喉口深度。喉口深度和工 作台垫板面积是关系到模具的最大平面尺寸的重要参数。 1.3 压力机工作原理 压力机是采用机械传动的锻压机器，通过传动系统把电机的运动和能量传给工作机 构，从而使坯料获得预期的变形，制成所需的工件；具体的说：是以曲柄连杆机构作为工 作机构，滑块是强制运动的，传动系统为一级、两级或三级等传动，一级传动由电机通过 三角皮带传动，带动飞轮旋转，通过控制离合器接合，经过齿轮传动，再带动曲轴旋转， 通过连杆机构把回转运动转化为滑块的往复直线运动。 工作机构：曲柄滑块机构。 传动系统：皮带传动和齿轮传动。 操纵系统：离合器制动器。 能源系统：电动机和飞轮。 支承部件：机身。 附属装置和辅助系统。 运动方式：电动机-皮带轮-飞轮-齿轮传动-曲柄连杆。 曲柄滑块机构的运动简图如图所示。o 点表示曲轴的旋转中心，a 点表示连杆与曲柄 的连结点，b 点表示连杆与滑块的连结点，oa 表示曲柄半径，ab 表示连杆长度。当 oa 以角速度作旋转运动时，b 点则以速度 v 作直线运动。 曲柄滑块机构可分为结点正置与节点偏置，jh31-315 压力机采用单边节点偏置结构。 运动简图可简化如图 1-1 所示。 曲柄压力机的工作机构代表压力机的工作特征，其运动规律将影响压力机的工作性 能，而其受力状况则是压力机强度和刚度设计的基础。压力机的传动系统将影响压力机的 整体布置、外形尺寸、美观以及重量和成本。离合器和制动器是压力机能否正常稳定工作 的关键， 它们的正确设计与使用将会大大提高压力机的工作可靠性和寿命。 压力机工作时， 除需要其有足够的压力外，还需要具有足够的能量。 图 1-1 曲柄滑块机构运动简图 电动机和飞轮的正确选用与合理设计是获得足够能量的基础，同时也给节约能量提供 了途径。所有的部件和零件都支承在机身上，机身的合理设计将降低压力机的重量，提高 压力机的刚度。 压力机的辅助装置与系统将使压力机获得必要的辅助功能， 使其安全运转， 是提高压力机使用效率不可缺少的组成部分，其设计好坏在一定程度上标志着压力机的先 进与否。 2 jh31-315 压力机简介 2.1 jh31-315 压力机结构特点 jh31-315 机械压力机机身采用钢板焊接组合式结构， 横梁、 左右立柱和底座 （工作台） 通过 4 根液压拉紧螺栓预紧而组成一体，采用电子计算机优化设计，从而保证了机身的强 度、刚性、精度等各种性能要求。 为保证压力机滑块的导向精度，采用导柱导套结构 8 条长导轨导向，主传动高速级采 用人字齿轮 ，离合器-制动器采用干式（或混式）片状（或块状）低惯量结构。 压力机的工作台可选用固定式或向前开出、向后开出、左右开出和“t”型移动等形 式，用户可根据设备布置、单机或连线等具体状况自行选定。移动工作台更换模具方便、 迅速，可使换模时间减少 510 倍。固定工作台也可以配置快速换模装置，一种是换模小 车（主要用于连线） ；另外一种是在工作台上设置下模夹紧器、升降导轨和前导轨架，在 滑块上设置上模夹紧器，即可方便迅速的将模具放进、移出。压力机还设置有微调机构， 可减低滑块的运行次数，调整模具更为方便。 气垫采用可调式纯气气垫或液压气垫，并带有滞后锁紧机构和行程调节机构，根据用 户的使用要求，还可在滑块内设置气囊式拉伸气垫。 压力机的润滑系统采用自动定点、定量、定时的稀油循环润滑系统，电气控制系统均 采用可编程序控制（plc）系统。 压力机还可配置减震器，以提高压力机及模具的使用寿命 2.2 jh31-315 压力机用途与结构性能 高强度全钢结构机身，刚性好，精度高，可以完成落料、冲孔、弯曲、成型、校正、 浅拉伸及锻造热切边等冲压工作。广泛适用于汽车、拖拉机、农机、电器、仪表、轴承、 轻工、纺织、机械、航空、兵工等工业部门。 机身、滑块均采用钢板焊接； 采用人字齿轮传动； 采用干式气动摩擦离合器； 滑块四角八面导向，导柱导套结构，导向精度高，精度保持性好； 进口双联安全阀，确保机床使用安全可靠； 进口液压过载保护，元件反应灵敏，复位快； 机动调整封闭高度，使用方便，自锁性强，便于维修； plc 控制，双回路电器系统； 标准纯气式气垫； 液压、电气、气动等控制元件采用优质名牌产品，保证设备的低故障率； 机动稀油润滑，定点、定时、安全、省力； 可实现制动角、油压、润滑故障、液压过载保护等整机自动联锁及监控。 表 2-1jh31-315 主要技术参数 项目名称 item单位 unitjh31-315 公称力 nominal pressure千牛 kn3150 公称力行程 nominal pressure stroke毫米 mm10.5 滑块行程 stroke length毫米 mm315 行程次数 no. of strokes per minute次 / 分 spm20 最大装模高度 max. die height毫米 mm490 装模高度调节量 die height adjustment毫米 mm200 工作台板尺寸 bolster surface 左右 l.r.毫米 mm1100 前后 f.b.毫米 mm1100 工作台板厚度 thickness of bolster毫米 mm140 滑块底面尺寸 slide surface 左右 f.b.毫米 mm1070 前后 l.r.毫米 mm960 气垫 air cushion 压紧力 / 退出力 ( 单个 ) pressing force/return force 千牛 kn500/76 数量 number个1 行程 stroke毫米 mm160 主电机功率 main motor power千瓦 kw30 压力机地面以上高度 height above ground毫米 mm6240 2.3 jh31-315 压力机压力性能介绍 jh31-315 型 3150 千牛闭式单点压力机，采用主轴纵放、偏心齿轮、连杆机构作为工 作机构，由电机经三级减速传动使偏心齿轮旋转，再由连杆机构驱动使滑块在导轨中作往 复运动，传动系统全封闭。 本压力机采用了气动干式摩擦离合器-制动器，所以工作时结合平稳，并可以使滑块 停止在任何位置。 本压力机适用于薄板件的浅拉伸、成型、弯曲、校正、冲裁等各种冷冲压工艺，可广 泛用于汽车、拖拉机、电器及国防等工业行业。 本压力机公称压力为 3150kn，公称压力发生在下死点前 7mm(对应的偏心齿轮转角约 16.06)。过载保护装置仅是防止误冲时产生的超载现象，或者在冲压过程中由于板料厚 度不均而引起的的超载现象。随意超载使用压力机，是错误的。用户应根据下面曲线图来 选用。选用时工艺力与对应的偏心齿轮转角的交点，必须在强度范围以内，否则要造成零 件损坏。 图 2-3 压力曲线图 冲裁力的计算说明 p=ltb/10000吨 p 冲裁力单位 吨（1 吨=10000 牛） l冲裁工件周边周长单位 毫米 mm t 冲裁零件厚度单位 毫米 mm b材料的抗拉强度单位 牛/毫米 2mpa 常用材料的抗拉强度 q235420牛/毫米 2mpa 45600牛/毫米 2mpa 65mn750牛/毫米 2mpa 45mn (薄板)800牛/毫米 2mpa h62h68300-400 牛/毫米 2mpa 软 铝80-110 牛/毫米 2mpa 3 滑块的说明 3.1 滑块的结构特点 滑块是个箱形结构，它的上端与连杆连接，下部安装模具的上模，并在机身的导轨 内上下运动。为了保证滑块底平面和工作台上平面的平行度，保征沿块运动方向与工作台 的垂直度， 因此， 沿块的导向面必须与底乎面垂免导轨和滑块的导向面应保持一定的间隙， 而且能进行调整。八个导轨均能单独调节。它是靠一组推拉螺钉来实现的。这种四面八角 调节的导轨能提高压力机的精度。有些压力机的导轨做成两个是固定的，两个是可调的， 并使固定的导轨承受滑块侧向力，调节较容易，但精度受到一定影响。 为了安装模 a，滑块的底平面开有“t”型槽。 小型压力机的滑块常用铸铁 ht200400 制造。中型压力机的滑块常用铸铁 ht200 400 和稀土球铁制造，或用 q235-a 钢板焊接面成。大型压力机的滑块一般用 q235-a 钢板 焊接。焊后进行退火处处理。为了提高滑块的耐磨性，有些压力及的导向面上镶有酚醛层 压布板。导轨滑动面的材料一般用铸铁 ht200400 制造。速度高、偏心载荷大的则用铸 造青铜 zqzn6-6-3 或铸造黄铜 zhmn5822 制造。对于高速压力机，有采用滚针导轨， 以便减小摩擦，消除间隙，提高机器的耐用程度和滑块运动精度。 3.2 滑块动作说明 滑块的精度直接影响压力机的工作精度和几何精度。连杆和球头螺丝是把曲轴的旋转 运动变化往复运动的构件。球头螺丝的下端与滑块内的球形座接触。在球形座的下面有过 载保护装置，当压力机超载时，过载保护装置起到对机床的保护作用。刚性保护，即压塌 式保险。当过载时，保险器被压塌，从而保证整台机器不受损坏。用液压过载保护装置， 能在过载的状态下瞬间紧急停止（1/100 秒） ，复归时使滑块自动回复上死点，确保模具及 冲床的安全。 jh31-315 压力机滑块采用四角八面导向，导向长，易调整,动态精度稳定性能好。 滑块部分由滑块体、液压保护部分、联接器、蜗轮减速箱、装模高度指示器、刚性打 料等组成。 联接器与主传动的导柱连接，使滑块在连杆机构的带动下，沿机身导轨作上下往复运 动，滑块下平面有 t 型槽，用以固定冲模。滑块导轨面上镶有导轨板，导轨板拉伤和磨损 后可即时更换，更换时应注意：使同一导轨上的板厚相等。 装模高度的调整采用制动电机，通过蜗轮减速箱及支座蜗轮蜗杆副转动螺杆来实现。 调整结束靠电机将蜗轮副锁紧。装模高度由装模高度显示器显示出来。 调整装模高度时，检查平衡缸气压是否合适，导轨间隙是否变化等因素。特别是上模 重量变化较大的模具时，更应注意这一点，滑块的上模具布置，应使两连杆上的作用力相 等，尽量避免偏载使用。 图 3-1 jh31-315 滑块 滑块与导轨板的之间必须保持合适的间隙,以使滑块运转自如、动作稳定，必要时须 加以适度调整，按合格证明书中规定的精度要求进行精度调整与检查。精度调整是一项十 分细致的工作，影响的因素是多方面的，往往多次反复调整才达到要求，所以应同经验丰 富的专业人员进行这项工作。 调整后必须检测以下指标： 机床的精度，可按合格证规定的检测标准。 滑块与导轨的间隙为不大于 0.03mm，通常导轨板的上下两端间隙较大，所以塞尺塞入 深度在 30mm 以上，所测的值才正确。(注：0.03mm 塞尺不入。) 3.3 调节机构的特点 滑块的运动为上下往复运动，滑块的条件机构是调节压力机的装模高度的。调节机构 需要能快速停止， 正确定位。 jh31-315 压力机采用蜗轮蜗杆减速器作为调节机构的减速器。 蜗轮蜗杆减速器由于结构紧凑,效率比高,传递运动准确可靠，使用维护简单，并可成批生 产，故在现代机器中应用很广。 电动机通过联轴器和蜗轮蜗杆二级减速器连接。电动机接通后，通过减速器带动上球 头，上球头通过一个销子带动球头螺杆转动。 图 3-2蜗轮蜗杆二级减速器示意图 3.4 液压过载保护装置 液压过载保护装置能自动检测机床滑块内部油压缸的油压，当油压不足时，可以快速 补足压力，以保持机床正常工作能力；当机床误冲时产生的超载现象，或者在冲压过程中 由于板料厚度不均匀而引起的超载现象时，可以瞬间卸荷，以保护机床零件和模具的使用 寿命。液压过载保护器是由增压缸、压力卸荷阀、感应开关等三部分组成。 滑块内部的液压垫厚度为 10mm。 图 3-3 液压过载示意图 液压过载保护装置运转前准备 （1）检查油量，看油泵的油标是否显示有油，如油量不足，则请打开注油口的螺丝， 加油。 （2）确认空气压力表的压力是否正常。 （3）过载保护装置的电源关、开切换开关，切换到开位置，超载的指示灯点亮。 （4）如滑块停止上死点，则油泵开始作动，1 分钟内油压到达设定压力时，油泵则停 止，同时超载指示灯熄灭。 （5）液压过载保护装置油压垫中空气的排除 油压垫如有空气混入，液压过载保护装置的功能就无法充分发挥，甚至于会造成油泵 运转不停。 排除空气的方法： （1）将滑块停于上死点位置。 （2）为了安全起见，将主电动机停止，飞轮完全静止后，将滑块体后面液压过载保 护装置的排油孔螺丝用内六角板手逆转半圈，此时会有油流出来。 （3）查看所流出来的油，若是断断续续，或混杂泡沫，则表示有空气混入，请等到 所流出来的油不再是断断续续，或不杂有泡沫时，将排油孔螺丝上紧。检查泵和油箱端面 贴合是否漏气，检查进油管是否漏气。 （4）完成。 图 3-1 过载泵 液压过载保护装置过载保护的复位： （1）运转切换开关切换于“寸动“位置，使滑块运转至上死点的位置。 （2）当滑块上升至上死点位置，大约一分钟后安全保护装置复位，油泵补油停止。 4 电动机的选择 4.1 电动机类型的选择 电动机是常用的原动机，并且是系列化和标准化产品。机械设计中需要根据工作机的 工作情况和运动，动力参数，合理地选择电动机类型，结构形式，传递的功率和转速,确 定电动机的型号。 电动机有交流电动机和直流电动机之分,工业上常采用交流电动机。交流电动机有异 步电动机和同步电动机两类，异步电动机又分为笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步 电动机应用最广泛。如无特殊需要,一般优先选用 y 系列笼型三相异步电动机，因其具有 高效，节能，噪音小，振动小，安全可靠的特点,且安装尺寸和功率等级符合国际标准,适 用于无特殊要求的各种机械设备。 根据工作场地的要求:每天三班制工作，载荷中有中度冲击，工作环境清洁,室内，三 相交流电源。选择电动机为 y 系列 380v 三相笼型异步电动机。 4.2 功率的计算 电动机的功率选择是否合适将直接影响到电动机的工作性能和经济性能。如果选用额 定功率小于工作机所要求的功率,就不能保证工作机正常工作,甚至使电动机长期过载而 过早损坏,如果选用额定功率大于工作机所需要的功率,则电动机价格高,功率未得到充分 的利用,从而增加电能的消耗,造成浪费。 在设计过程中,由于滑块调节机构一般为偶尔运转,载荷不变或很少变化的,并且传递 功率较小，故只需使电动机的额定功率等于或大于电动机的实际输出功率,即 ed p d p 。这 样电动机在工作时就不会过热,一般不需要对电动机进行热平衡计算和校核启动力矩。 4.2.1 调节机构（连接器）传动效率 传动装置的总效率应为组成传动装置的各部分运动副效率之乘积,即 = 1 2 3 n 式(4.1) 其中:分别为每一传动副,每对轴承,每个连轴器的效率.传动副的效率数值可按下列 选取,轴承及连轴器效率的概略值为: 滚动轴承0.98-0.995 滑动轴承0.97-0.99 弹性连轴器0.99-0.995 齿轮连轴器0.99 万向连轴器0.97-0.98 整个机构的传动效率为： 总 = 4 2 3 2 21 =0.990.980.800.980.800.99=0.50 式中 1 ， 2 ， 3 ， 4 分别为联轴器，轴承，蜗杆蜗轮传动和上球碗对球头螺杆的 传动效率。 4.2.2 电动机额定功率计算 合理地确定电动机的功率，即可以充分发挥电动机的能力，又可以节约电能。 鼠笼式电动机的过载系数为 k=1.8-2。为了不使电动机经常出现闷车，在功率计算中， 取 k=1.36。 图 4-1 鼠笼电动机机械特性 滑块的运动为上下往复运动，滑块调节机构是调节压力机的装模高度的。调节机构需 要能快速停止，准确定位。根据资料，滑块设计重量为 5701kg，球头螺杆线转速为 0.03 米/秒，闭式蜗轮蜗杆传动。螺杆在转动时受到摩擦阻力，由于滑块两端有平衡缸提起， 蜗 轮箱内润滑良好，查阅相关资料知道005 . 0 = f。 摩擦阻力为 f=mg f=28505n 电动机的工作功率为： 1.71 1000 fv kwp = = 总 式(4.2) 球体螺杆的转速为：min/19 . 2 260 03 . 0 100060100060 r d v n= = = 式(4.3) 蜗轮蜗杆的一般传动比为 10-80，考虑到闭式和工作载荷，选择一般传动比 i为 10 到 30， 故电动机转速的可选范围为 )1971219()3010(=indr/min 4.3 确定电动机型号 容量相同的同类电动机,有几种不同的转速系列供使用者选择,如三相异步电动机常 用的有四种同步转速,即 3000,1500,1000,750r/min(相应的电动机定子绕组的极对数为 2,4,6,8)。同步转速为由电流频率与极对数而定的磁场转速,电动机空转时才可能达到同 步转速,负载时的转速都低于同步转速。 为了合理的设计传动装置，根据工作机的主轴转速要求和各传动比范围，可推算出电 动机装速的可选范围，其中包括电动机可选转速范围，传动装置总传动比的合理范围，以 及工作机主轴转速。 选定电动机类型,结构,对电动机可选的转速进行比较,选定电动机转速并计算出所需 容量后,即可在电动机产品目录中查出所要的电动机。 我国电机产品型号的编制方法是按国家标准 gb4831-84电机产品型号编制方法实 施的，即有汉语拼音字母及国际通用符号和阿拉伯数字组成。 三相异步电动一般为系列产品，其系列、品种、规格繁多，因而分类也较繁多。 表 4-1 常用三相异步电动机产品型号、结构特点及应用场合 序号名称 型号机座号与功 率范围 结构特点应用场合 新老 1 小型三相 异步电动 机（封闭 式） y2 (ip55) y(ip44 ) jo2 jo h80355 0.75315kw 外壳为封闭式，可防止灰 尘、 水滴浸入。 y2 为 f 级绝 缘， y 为 b 级绝缘， jo2 为 e 级绝缘 用于无特殊要求 的各种机械设 备,如:金属切削 机床、水泵、鼓 风机、运输机械 等 2 小型三项 异步电动 机（防护 式） y (ip23) j2.j h160315 11250kw 外壳为防护式，能防止直径 大于 12mm 的杂物或水滴与 垂直线成 60角进入电动 机 适用于运行时间 长、负荷率较高 的各种机械设备 3 高效三相 异步电动 机 yx (ip44) h100280 1.590kw 用冷轧硅钢片及新工艺降 低电动机损耗，效率较 y 基 本系列平均高 3% 适用于重载启动 的场合,如起重 设备、卷扬机、 压缩机、泵类等 4 绕线型三 相异步电 动机 yr(ip44) (ip23) jro2 jr2 h132280 475kw 转子为绕线型，可通过转子 外接电阻获得大的启动转 矩及在一定范围内分级调 节电动机转速 5 变频多速 三相异步 电动机 yd (ip44) jdo2 h80280 0.5590kw 在 y 基本系列上派生，利用 多套定子绕组接法来达到 电动机的变速 适合于万能、组 合、专用切削机 床及需多级调速 的传动机构 6 高转差率 三相异步 yh (ip44) jho2 h80280 0.5590kw 在 y 系列上派生，用转子深 槽及高电阻率转子导体结 用于传动飞轮力 矩较大及不均匀 电动机构、 堵转转矩大， 转差率高， 堵转电流小，机械特性软， 能承受冲击负载 冲击负载，如锤 击机、剪切机、 冲压机、锻冶机 等 7 电磁调速 三相异步 电动机 yctjzt h112335 0.5590kw 由y系列电动机与电磁离合 器组合而成。为恒转矩无级 调速电动机 用于恒转速无级 调速场合，尤适 用于风机、水泵 等负载 8 电磁制动 三相异步 电动机 yej h80225 0.5545kw 在y系列电动机一端加直流 圆盘制动器组合而成，能快 速停止，正确定位 用于升降机械、 运输、包装、建 筑、食品、木工 机械等 9 增安型三 相异步电 动机 yajao2 h80280 0.5575kw 在y基本系列上对结构及防 护上加强措施 适用于有爆炸危 险的场合 10 隔爆型三 相异步电 动机 ybbjo2 h80315 0.55220kw 在 y 基本系列上派生，按隔 爆标准规定生产 用于煤矿及有可 燃性气体的工厂 11 户外型三 相异步电 动机 y-wjo2-w h80315 0.55160kw 在 y 基本系列上派生，采取 加强结构密封和材料、工艺 防腐措施。y-w 用于户外机 械，y-f 用于有化学腐蚀介 质的机械， y-wf 用于户外有 化学腐蚀的各种机械 用于石油、 化工、 化肥、制药、印 染等企业用水 泵、油泵、鼓风 机、排风扇等机 械设备上 12 防护型三 相异步电 动机 y-fjo2-f 13 户外防腐 型三相异 步电动机 y-wfjo2-wf 14 船用三相 异步电动 机 y-hjo2-h h80315 0.55220kw 在 y 基本系列上派生，按船 上使用特点制造 用于海洋、江河 船舶上的各种机 械，如泵、通风 机、分离器、液 压机械等 15 起重冶金 用三相异 yz yzr jz2 jzr2 yz 系列： h112250 yz 为笼型转子，yzr 为绕线 转子， 环境温度为 40时用 用于各种起重机 械及冶金辅助设 步电动机1.530kw yzr 系列： h225400 1.5200kw f 级绝缘，为 60时用 h 级 绝缘，同步转速有 1000、 750、600r/min 三种，工作 制为 s3s5 备的电力传动上 16 换向器三 相异步电 动机 jzs2jzs h225475 3/1 160/53.3kw 为恒转矩交流调速电动机， 调速比通常为 3：1.本系列 电动机效率高、功率因数较 高，无级调速 用于印染、 印刷、 造纸、橡胶、制 糖、制塑机械及 试验设备机械中 17 力矩三相 异步电动 机 yljjlj h63180 输出转矩： ip21 2200nm ip44 0.325 nm ylj 系列电动机的机械特性 是通过增加转子电阻来实 现的。其中 ip44 防护结构 加装离心鼓风机进行强迫 通风 用于造纸、电线 电缆、印染、橡 胶等部门作卷 绕、开卷、堵转 和调速等设备的 动力 18 电梯用三 相异步电 动机 ytdjtd h200250 0.6722kw 笼型转子，定子绕组有两 套，分别为 6 极和 24 极 用于交流客、货 电梯及其他升降 机械 19 激振三相 异步电动 机 yjz yz0 激振力各为： 1100kn 1100kn 通过安装在转轴两侧的偏 心块在旋转时产生离心力 做激振源 用于各类振动机 械 20 夯实三相 异步电动 机 yzh h145155 2.24kw 与可逆式电动振动实现夯 实机配套使用 用于建筑行业及 其他夯实作业上 21 辊道用三 相异步电 动机 ygjg2 h112225 堵转转矩： 16800 nm 为 ip54 防护，采用 h 级绝 缘 用于冶金工业的 工作辊道驱动 22 制冷用耐 氟里昂三 相异步电 动机 ysr(三 相) ylrb(单 相) 0.6180kw 电机绝缘材料及绝缘结构 能保证在制冷机和冷冻机 的混合物中安全可靠地使 用 供全封闭和半封 闭制冷压缩机特 殊配套用 23 交流变频 调速三相 异步电动 机 yvp ytp 0.554.5kw 0.7590kw 笼型转子带轴流风机低速 时能输出恒转矩，调速效果 好，节能效果明显 用于恒转矩调速 和驱动风机、水 泵等递减转矩场 合 24 船用起重 三相异步 电动机 yz-h 分单速、双 速、三速等 机壳由钢板焊成，采用 zyz 型直流圆盘式电磁制动器 用于各类船舶作 短时定额的甲板 机械电力拖动， 如锚机、 绞盘机、 绞车等 25 井用潜水 三相异步 电动机 yqs2jqs 进径 150300mm 3185kw 充水式密封结构，与潜水泵 组合，立式运行，电动机外 径尺寸小，细长 专用于驱动井下 水泵，可潜入井 下水中工作，汲 取地下水 考虑到滑块的调节机构要求能快速停止，正确定位等特点，故选择 yej 电磁制动三相 异步电动机。 它在 y 系列电动机一端加直流圆盘制动器组合而成， 能快速停止， 正确定位， 非常符合本次设计的要求。 综合考虑电动机和传动装置的尺寸，重量，价格等等，所选电机的型号和性能见下表。 表 4-2 所选电机的型号和性能 型号额定功率 kw转速 r/min yej100l1-22.21420 故减速器总的传动比为 4 . 548 19 . 2 1420 = 总 i。取540= 总 i。 5 蜗轮蜗杆减速器设计 5.1 计算传动装置的运动参数 因为总的540= 总 i.而减速器按照蜗轮蜗杆闭式传动布置，考虑润滑条件,由蜗轮蜗杆 二级减速器传动比分配资料查得 i1=30,则18i2=。 为进行传动件的设计计算,要推算出各轴的转速和转矩(或功率)。如将传动装置各轴 由高速至低速依次定为,轴。 i0, i1为相邻两轴间的传动比； 01 , 12 为相邻两轴间的传动效率； p,p为各轴的输入功率(kw)； t,t为各轴的输入转矩(nm)； n,n为各轴的转速(minr)； 则可按电动机至工作机运动传递路线推算,得到各轴的运动和动力参数。 图 5-1连接器结构示意图 各轴的转速： 1 =1420nn=电动机r/min 2 1 = i n n= 11420 =47.33r/min 30 3 2 = i n n= 247.33 =2.63r/min 18 各轴的输入功率： 101=2.2 0.99pp=电动机=2.17kw 212=2.17 0.98 0.80pp=1=1.70kw 323=1.70 0.98 0.80pp=2=1.34kw 各轴的输入转矩为： 95509550 2.2 = 1420 p t n = 电动机 电动机 电动机 =14.80n