机械压力机PPT课件.ppt

开题报告 课题名称 机械压力机指导老师 学生姓名 班级 目录 一 曲柄压力机的现状和原理二 曲柄压力机的设计和相关计算三 相关文献 课题题目 J23 100机械压力机的设计主要参数公称压力 1000KN公称压力行程 10mm滑块行程 140mm滑块行程调整量 16mm行程次数 45次 分最大封闭高度 400mm滑块中心到机身的距离 320mm最大可倾角 30 曲柄压力机的现状和原理 原理机械压力机有以下几部分组成 工作机构 一般为曲柄滑块机构传动机构 包括齿轮传动和皮带传动操纵机构 离合器和制动器能源机构 电动机和飞轮支撑机构 机身 曲柄压力机的现状和原理 原理工作机构的运动规律影响压力机的压力性能 其受力状况是压力机强度和刚度设计的基础 传动机构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工作的关键 电机和飞轮的正确选择与合理设计是获得足够能量的基础 机身的合理设计将降低机身的重量 提高压力机的刚度 曲柄压力机的现状和原理 原理电动机通过三角带 将运动传给大皮带轮 从而通过齿轮把运动传给曲轴 连杆套在曲轴上 下端与滑快铰接 因此就将齿轮的旋转运动转换为滑快的往复运动 凸模装在滑快上 凹模装在工作平台上 当材料放在凹凸模之间时 即能进行冲裁工艺 制成工件 压力机在整个工作周期内 大部分时间为无负荷的空程 为了使电动机的负荷均匀 有效的利用能量 因而装有飞轮 大皮带轮即起飞轮的作用 曲柄压力机的设计和相关计算 传动方案设计1传动系统的布置方式传动系统的布置方式包括两种 上传动和下传动下传动的优点 1 压力机重心低 运转平稳 能减少震动和噪声 劳动条件较好 2 压力机地面高度较少 适宜于高度较矮的厂房 3 从结构上看 有增加滑块高度和导轨长度的空间 因而易于提高滑块的运动精度 延长模具的寿命 改善工件质量 4 润滑系统布置于工作台下 润滑油不会沾到工件上 其缺点是 1 压力机平面尺寸较大 而总高度和上传动相差不多 故压力机总重量比上传动的约大10 20 曲柄压力机的设计和相关计算 传动方案设计 2 检修传动部件时不便于使用车间内的吊车 3 放置传动部件的地坑深 地基庞大 总体造价较高 目前市场上已上传动压力机居多 但下传动压力机在个别领域仍占有优势 如食品 橡胶等行业 因此我选择下传动2曲轴放置方式压力机传动系统的曲轴平行于压力机正面的为曲轴横放 垂直于正面的为曲轴纵放 一般在中大型压力机上采取曲轴纵放 偏心齿轮结构 甚至在个别小型压力机上也采取这种型式 曲轴横放主要适用于大台面压力机 通常为双点压力机 采取曲轴纵放和横放没有严格的要求 要综合考虑零件的冲压工艺 成本等因素来选择 我所涉及的压力机属于小型压力机 故我选曲轴纵放 曲柄压力机的设计和相关计算 传动方案设计3传动级数和各速比的分配压力机的传动级数与电动机的的转速和滑块每分钟的行程次数有关 行程次数越低 总速比大 传动级数就应多些否则每级的速比过大 结构不紧凑 行程次数高 总速比小 传动级数可少些 现有压力机传动系统的级数一般不超过四级 各传动级数的速比分配要恰当 通常三角皮带传动的速比不超过6 8 齿轮传动部超过7 9 速比分配时 要保证飞轮有适当的转速 也要注意布置得尽可能紧凑 美观和长 宽 高尺寸比例适当 由此可得 我所设计的压力机可选为三级传动4确定离合器和制动器的安装位置摩擦离合器的合理位置应视机器的具体情况而定 一般来说 行程次数较高的压力机 如模锻压力机 离合器最好安装在曲轴上 因为这样可以利用大齿轮的飞轮作用 能量损失小 离合器工作条件也较好 行程次数 曲柄压力机的设计和相关计算 传动方案设计较低的压力机 由于曲轴转速低 最后一级大齿轮的飞轮作用已不显著为了缩小离合器尺寸 降低其制造成本 并且由于结构布置的要求 离合器多置于转速较高的传动轴上 一般是飞轮轴 制动器的位置则随离合器位置而定 因为传动轴上制动力矩较小 可缩小制动器的结构尺寸 因此我将离合器安装在传动轴上5传动方案由以上内容可得 曲柄压力机传动系统选择3级传动 一级带传动 大带轮兼做飞轮用 二级齿轮传动 齿轮悬臂放置 摩擦离合器和制动器均在传动轴上 曲轴纵放 总体传动方案如图1所示 曲柄压力机的设计和相关计算 传动方案设计 曲柄压力机的设计和相关计算 曲柄滑块机构的尺寸参数设计曲柄滑块机构有正偏置和负偏置之分节点偏置这种机构主要用于改善压力机的受力状态和运动特性 从而提高压力机的精度 适应工艺的要求 正偏置 该机构有急进特性 常用在平锻机等机械设备中负偏置 该机构有急回特性 常用在挤压机等机械设备中我设计的是通用压力机 选择无偏置结构 曲柄压力机的设计和相关计算 曲柄滑块机构的尺寸参数设计右图为对心的曲柄滑块机构的运动关系简图 所谓对心 是指滑块和连杆的连结点B的运动轨迹位于曲柄旋转中心O和连结点的连线上 1 滑块的位移和曲柄转角之间的关系可表达为而令而整理得 曲柄压力机的设计和相关计算 曲柄滑块机构的尺寸参数设计可简化为 2 滑块速度 3 滑块加速度 曲柄压力机的设计和相关计算 曲柄滑块机构的尺寸参数设计 4 参数确定结合运动简图得 50mm一般小于0 3 对于通用压力机 一般在0 1 0 2范围内可取为1 5由可得L 476mm 取整得L 500mm可得 0 14公称压力角可求得 曲柄压力机的设计和相关计算 曲柄滑块机构的尺寸参数设计 5 连杆受力分析如果不考虑摩擦 在连杆力的作用下 曲轴上所受理想扭矩曲柄压力机在工作时 在曲柄滑块机构各运动副之间是有摩擦存在的 由此而增加的摩擦扭矩是不可忽略的 曲轴上的摩擦扭矩为 曲柄压力机的设计和相关计算 曲轴的相关设计常见的曲轴有三种型式 即曲轴 曲拐轴和偏心轴 曲轴为压力机的重要部件 受力复杂 故制造条件要求较高 一般用45号钢锻制而成 1 曲轴式在支承颈与曲柄颈之间的曲柄臂 曲柄半径R较大 适用于较大行程的压力机 按曲柄数目又可分为单曲柄和双曲柄 后者适用于工作台面较大的压力机 纯曲轴毛坯为锻件 机械加工比较困难 2 偏心轴曲轴颈粗而短 支承座间距小 结构紧凑 刚性好 缺点是偏心直径大 摩擦耗损多 制造困难 适用于行程小的压力机 3 曲拐轴曲拐颈在轴的一端 行程悬臂 刚性较差 随着曲柄半径的增加 轴颈d02增加 摩擦耗损也增大 因此曲柄半径R不能取得太大 但其结构简单 制造方便 若设偏心套行程可以调节 适用于开式单柱压力机我选择的曲轴为偏心轴 曲柄压力机的设计和相关计算 曲轴的相关设计 a 曲轴 b 偏心轴 c 曲拐轴 d 偏心齿轮 曲柄压力机的设计和相关计算 曲轴的相关设计由经验公式得 大支撑端 取整为190mm小支撑端 取为105mm曲颈 取为135mm其长度尺寸有相关配合件与机身结构和自身强度条件来确定其大致图形为 曲柄压力机的设计和相关计算 曲轴的相关设计曲轴材料的选择曲轴材料采用优质炭素结构钢或合金结构钢 如45 40CR等 要求使用锻造毛坯 粗加工后调质处理 重要的曲轴和芯轴要在毛坯端部取式样做力学性能检测 表面粗糙度要求达到Ra 0 08 0 10 微米 各圆角半径要严格保证圆样尺寸和表面质量 最后采用滚压强化表面以提高疲劳寿命 我选择的材料是45号钢 曲轴加工后进行调制处理 曲轴的支撑颈和曲柄颈处精车 在曲柄各处特别是圆角处用滚子碾压强化 拐轴行程调节装置为了适应不同的冲压工艺要求 许多开式压力机行程的大小是可以调节的 如拐轴行程调节装置 如下图所示 偏心套相对于曲拐轴的曲拐颈有一偏心距 而连杆套在偏心套上 因此 转动偏心套 即能调整行程的大小 偏心套的端面开有沟槽 与调节套端面的沟槽相互咬合 曲柄压力机的设计和相关计算 曲轴的相关设计当调节行程时 松开锁紧套 使沟槽脱开 此时即可利用偏心套圆周上的扳手孔旋转调节套来调节转动偏心套至所需位置 然后按相反方向转动锁紧套 使调节套与偏心套的端面沟槽重新咬合 曲柄压力机的设计和相关计算 连杆的相关设计连杆是曲柄滑块机构中的重要构件 将曲柄和滑块连在一起 并通过其运动将曲柄旋转运动转换为滑块的往复直线运动 在这个过程中 连杆相对于曲柄转动而相对滑块摆动 因此 连杆和曲柄及滑块都必须是铰接 常用的连杆有球头式连杆 柱销式连杆 柱面式连杆 三点传力柱销式连杆 柱塞导向连杆等 我选用球头式连杆 曲柄压力机的设计和相关计算 连杆的相关设计由经验公式得球头直径取 120mm连杆螺纹直径取 80mm连杆最小直径取 75mm 曲柄压力机的设计和相关计算 滑块的相关设计滑块是压力机上作往复直线运动的部件 结构比较复杂 精度要求比较高 它的上部安装连杆及调节装置 下部固定模具 中间安装保险装置和顶料器等 压力机上的滑块式一个箱型结构 它的上部与连杆连接 滑块的地面开有T型槽或有模柄孔 用于固定上模 模具上模的模柄安装在滑块的模柄孔中 用压紧螺钉压紧 滑块运动带动上模运动 完成冲压工作 滑块沿着机身上的导轨做上下直线运动 由于导轨的导向作用 使得滑块运动平稳 一般情况下压力机滑块的底平面具有一定的垂直度 为了使滑块在工作不致倾斜 受力状态良好 连杆对滑块的力和滑块中心线是重合的 滑块的精度对冲压件的精度和冲模寿命有很大影响 曲柄压力机的设计和相关计算 电机的相关设计一般按工作时发热条件来确定电动机功率 带飞轮传动的电动机功率计算归结为如何确定折合功率 当机械特性比较平缓或飞轮能量较大时 电动机负载波动下 这时折合功率接近于压力机一个工作周期的平均功率 为折合功率与平均功率之比 为了使飞轮尺寸不致过大 以及使电动机能安全工作 实际电动机功率要大于平均功率 即工作循环总能量 系数一般为 1 2 1 6查表可得 1 3实际电动机功率应为为一个工作循环内的总能量 曲柄压力机的设计和相关计算 电机的相关设计压力机一个周期所消耗的能量为 工件变形功 拉伸垫工作功 工作行程时由于去柄滑块机构的摩擦所消耗的能量 工作行程时由于压力机受力系统的弹性变形所消耗的能量 压力机空程向下和空程向上时所消耗的能量 单次行程时滑块停顿飞轮空转所消耗的能量 单次行程时离合器结合所消耗的能量 曲柄压力机的设计和相关计算 电机的相关设计 1 工件变形功 2 拉伸垫工作功本压力机没有拉伸垫 所以 0 3 工作行程时由于去柄滑块机构的摩擦所消耗的能量摩擦当量力臂 曲柄压力机的设计和相关计算 电机的相关设计 4 工作行程时由于压力机受力系统的弹性变形所消耗的能量 5 压力机空程向下和空程向上时所消耗的能量查表得 2150J 6 单次行程时滑块停顿飞轮空转所消耗的能量 曲柄压力机的设计和相关计算 电机的相关设计查表得 1 12KW 0 45 7 单次行程时离合器结合所消耗的能量查资料得代入公式得 曲柄压力机的设计和相关计算 电机的相关设计由以上计算可得可选择Y160 6型电动机 额定功率为7 5KW 额定转速为1440r min 曲柄压力机的设计和相关计算 确定传动装置的总传动比和分配传动比电机型号为Y132M型 额定转速为1440r min总传动比前面传动方案已确定 采用三级传动 一级带传动 二级齿轮传动通用压力机的飞轮转速常取300 400转 分左右 但为了使飞轮的尺寸不至过大初步定为如下传动比第一级传动 皮带传动 3第二级传动 齿轮传动 2 5第三级传动 齿轮传动 4 267 曲柄压力机的设计和相关计算 飞轮的设计计算由以上计算可求得飞轮的转动惯量为了减轻重量将飞轮设计为有图样式经计算可得D 750mmd 130mmB 120mm 曲柄压力机的设计和相关计算 离合器的设计计算离合器我选用浮动镶块式摩擦离合器经过计算可得摩擦半径镶块单排排布镶块数目为10摩擦盘厚度为12mm 曲柄压力机的设计和相关计算 制动器的设计计算制动器我选用的是与浮动镶块式离合器相适应的浮动镶块式摩擦制动器 经过相关的设计计算和其他结构的限制 最终其大致图形如右图所示摩擦半径为0 15m镶块单排排布镶块数目10镶块厚度20mm 曲柄压力机的设计和相关计算 传动轴设计计算一级传动轴设计经过相关计算可得其长度尺寸由相关配合件来确定 曲柄压力机的设计和相关计算 传动轴设计计算二级传动轴设计经过计算可得其长度尺寸由相关配合件来确定 曲柄压力机的设计和相关计算 齿轮设计计算一级传动齿轮法面模数端面模数小齿轮齿数17大齿轮齿数43小齿轮分度圆直径140mm大齿轮分度圆直径350mm螺旋角 14压力角 20 曲柄压力机的设计和相关计算 齿轮设计计算小齿轮大齿轮 曲柄压力机的设计和相关计算 齿轮设计计算二级传动齿轮法面模数端面模数小齿轮齿数17大齿轮齿数72小齿轮分度圆直径180mm大齿轮分度圆直径890mm螺旋角 14压力角 20 曲柄压力机的设计和相关计算 齿轮设计