机械基础实践之可倾压力机

1、五邑大学机电工程学院机械实践基础课程报告课题：可倾压力机学院机电工程学院专业机械工程及自动化班级AP10084 班指导教师刘贤坤张祁莉小组成员学号姓名AP1008424陆海坚AP1008425吕飞2013年1月11日曲轴总体三维装配图加工工艺和配合部分1、曲轴(1) 曲轴加工工艺过程曲轴工作时要承受很大的转矩及交变的弯曲应力，容易产生扭断、折断及轴颈磨 损；因此要求用材应有较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性；因为可倾压 力机的曲轴运动不是高速转动，所以材料选用45#钢即可。曲轴的毛坯要根据批量 大小、尺寸、结构及材料品种来决定。批量较大的小型曲轴，采用模锻；单件小 批的中大型曲轴，采用自由

2、锻造；而对于 45#钢材料则采用模锻毛坯。加工过程如 下：1、模锻 锻造时为了节省切削量应该锻出曲拐，且保证各处切削余量尽可能相等。2、热处理正火3、车两端端面 总长为415mm且两端端面粗糙度为Ra6.3 车床4、 车连杆轴颈的两偏心轮外圆直径70mm,表面粗糙度Ra6.3 车床5、 粗车连杆轴颈留余量2mm 车床6、 半精车连杆轴颈留余量0.5 mm 车床7、 粗车各处外圆留余量2mm 车床8 半精车各处外圆留余量0.5 mm 车床9、 精车连杆轴颈外圆直径56mm，表面粗糙度Ra1.6 车床10、精车 直径40mm外圆 车床11、 粗车制动轮轴颈留余量2mm 车床12、半精车制动轮轴颈

3、留余量0.5 mm 车床13、 精车制动轮轴颈直径30mm，表面粗糙度Ra1.6 车床14、 铣键槽工作面粗糙度Ra3.2，非工作面粗糙度Ra12.5 铣床15、 钻工作键槽表面粗糙度Ra3.2 钻床16、倒角为1mm 车床17、 去毛刺钳工台18、最后检验(2) 曲轴的配合制及配合要求因为曲轴属于一轴多孔且有不同的配合性质，估采用基轴制配合。1、曲轴与制动轮的配合：没有精度的要求以及为了安装的方便，采用间隙配合并 遵循工艺等价性原则，配合代号是 F8/h7。2、曲轴与两支承端衬套的配合：因为曲轴工作时需要转动但速度并不高，为了保证曲轴能正常工作又避免震动过大，应采用较小间隙配合，配合代号是G

4、8/h7。3、曲轴与连杆的滑动轴承配合：连杆的轴承瓦与曲轴的运动是相对转动，要保证滑块运动的准确性，应采用较小间隙配合，配合代号是G8/h7。4、曲轴与凸轮的配合：没有精度的要求以及为了安装的方便，故采用间隙配合， 配合代号 是 F8/h7。5、 曲轴与内套的配合：为了方便安装应采用间隙配合，配合代号是F8/h7 o6、曲轴和中套的配合：为了工作键能正常工作，保证离合器功能的实现，应采用 较大间隙配合，配合代号是 C8/h7。7、 曲轴与外套的配合：为了安装方便应才用间隙配合，配合代号是F8/h7 o2、中套(1) 中套加工工艺过程毛坯要根据批量大小、尺寸、结构及材料品种来决定，压力机的生产应

5、该是成批 生产的，故其零件也应该是成批大量生产的，考虑到生产成本和效率问题，所以 中套的毛坯我们选择金属型铸造。工艺路线如下：1、 车两端端面表面粗糙度Ra6.3 车床2、 车外圆直径80，表面粗糙度Ra1.6 车床3、 加工内表面表面粗糙度Ra1.6 拉床4、 铣键槽 工作面表面粗糙度 Ra3.2，非工作面表面粗糙度 Ra12.5 铣床(2) 中套的配合制及配合要求与曲轴的配合采用基轴制，为了工作键能正常工作，保证离合器功能的实现，应 采用较大间隙配合，配合代号是 C8/h7;与飞轮的配合采用基孔制，为了安装的方 便和减少震动的影响，选择间隙配合，配合代号是H8/f73、凸轮(1) 凸轮加工

6、工艺过程基于凸轮的力学性能和精度要求都不是很高，毛坯件我们选择砂型铸造。加工路线如下：1、 加工内圆表面表面粗糙度Ra1.6 车床2、插键槽 工作面表面粗糙度Ra3.2，非工作面表面粗糙度 Ra12.5 插床两端面和外表面由于没有要求，故不需要对其进行加工(2) 凸轮配合制和配合要求凸轮与曲轴的配合选择基轴制配合，为了安装的方便，故才用间隙配合，配合代号是F8/h7 o4、工作键(1) 工作键加工工艺过程工作键的毛坯我们选择砂型铸造，加工路线如下：1、 车右端端面表面粗糙度Ra6.3车床2、车外圆 表面粗糙度Ra1.6 车床3、 加工凹槽表面表面粗糙度Ra6.3 铣床4、 加工尾板表面表面粗糙

7、度Ra6.3 铣床(2) 工作键的配合制和配合要求为了保证工作键能正常工作，且遵循工艺等价性原则，因此我们选择与曲轴的配 合是基孔制较小间隙配合，配合代号是H8/f7 o5、外套(1) 外套的加工工艺过程如果是成批大量生产，由于零件不是很复杂，可以选择金属型铸造；如果是单件 生产择采用砂型铸造。这里我们假定它是单件生产，所以采用砂型铸造。加工工 艺如下：1、 车端面表面粗糙度Ra6.3车床2、 车外圆表面粗糙度Ra1.6车床3、 加工内表面表面粗糙度Ra1.6 铣床4、 加工键槽工作面表面粗糙度 Ra3.2，非工作面表面粗糙度 Ra12.5 插床(2) 外套配合制和配合要求外套与曲轴的配合：为

8、了安装方便应才用间隙配合，配合代号是F8/h7。外套与青铜衬套的配合：为了减小振动和工作稳定，采用较小间隙配合，配合代 号是G8/h7。6、内套(1) 内套加工工艺假设外套是单件小批量生产，所以我们采用砂型铸造，加工路线如下：1、 车端面表面粗糙度Ra6.3车床2、 车外圆表面粗糙度Ra1.6车床3、 加工内表面表面粗糙度Ra1.6 铣床4、 加工键槽工作面表面粗糙度 Ra3.2，非工作面表面粗糙度 Ra12.5 插床5、 铣工作键尾板限位槽表面粗糙度Ra6.3铣床(2) 内套配合制和配合要求内套与曲轴的配合：为了方便安装应采用间隙配合，配合代号是F8/h7。内套与青铜衬套的配合：为了减小振动

9、和工作稳定，采用较小间隙配合，配合代 号是G8/h7。7、制动轮(1) 制动轮的加工工艺在测绘时由外观就可看出制动轮的毛坯用的是砂型铸造，其加工工艺如下：1、 车皮带槽表面粗糙度Ra3.2车床2、 加工内圆表面粗糙度Ra1.6车床3、 加工键槽工作面表面粗糙度 Ra3.2，非工作面表面粗糙度 Ra12.5 插床4、 加工M12的螺纹孔 钻床其他非工作面均不用加工在车内圆时，以直径 96mm为工序基准。(2) 制动轮的配合制和配合要求没有精度的要求以及为了安装的方便，采用间隙配合并遵循工艺等价性原则，配合代号是F8/h7。8、飞轮(1) 飞轮的加工工艺由外表上看，飞轮的毛坯是用砂型铸造出来的，加

10、工工艺如下：1、 加工内圆表面表面粗糙度Ra3.2镗床2、 加工键槽工作面表面粗糙度 Ra3.2，非工作面表面粗糙度 Ra12.5 插床3、车外圆 表面粗糙度Ra6.3 车床4、 加工皮带槽表面粗糙度Ra6.3 车床加工内圆时以直径350mm内圆作为工序基准，车外圆和加工皮带槽时以内圆 为工序基准。(2) 飞轮的配合制和配合要求飞轮和中套青铜衬套的配合采用基孔制配合且是较小间隙配合，配合代号是H8/g79、连杆(1) 连杆的加工工艺毛坯件为铸件，加工路线如下：1、 加工底面表面粗糙度Ra6.3铣床2、 加工上表面的阶梯面表面粗糙度均为Ra1.6铣床3、 加工内半圆面表面粗糙度Ra1.6 镗床4

11、、 加工横向的孔表面粗糙度Ra1.6镗床5、 加工各个螺纹钻床(2) 连杆的配合和配合要求连杆与轴瓦的配合选用基轴制间隙配合，配合公差是F8/h710、连杆盖(1)连杆盖加工工艺毛坯件为砂型铸造，加工工艺如下：1、铣油孔上端面表面粗糙度Ra6.3铣床2、铣下端阶梯面表面粗糙度Ra1.6铣床3、加工内圆表面表面粗糙度Ra1.6铣床4、加工螺纹孔钻床5、钻油孔钻床(2)连杆盖的配合和配合要求连杆盖与轴瓦的配合选用基轴制间隙配合，配合公差是F8/h711、可调螺杆可调螺杆加工工艺毛坯件采用砂型铸造，加工工艺如下：1、车外圆 直径30mm车床2、车外圆 直径22mm车床3、加工外螺纹车床12、球头压盖

12、球头压盖加工工艺毛坯件采用砂型铸造，加工工艺如下：1加工下端面阶梯面表面粗糙度Ra3.2 铣床2、钻孔钻床13、衬套(1) 衬套加工工艺衬套的作用是保证曲轴能顺利安装，毛坯件用金属型铸造，加工工艺如下：1车端面 长度54mm表面粗糙度Ra3.2 车床2、车外圆直径150mm表面粗糙度Ra3.2车床3、车外圆直径120mm表面粗糙度Ra3.2车床4、车内圆 直径53mm 表面粗糙度Ra1.6 车床车外圆都以内圆作为工序基准，车内圆时用互为基准原则，以120mm的外圆作为工序基准。(2) 衬套配合制和配合要求为了机械的运动平稳，衬套和机架的配合用基孔制较小过盈配合，配合代号是 H8/k7 ;衬套与

13、轴套的配合也用基孔制较小过盈配合，配合代号是H8/k7。14、轴套(1) 轴套加工工艺轴套的主要作用是更换方便，防止曲轴与机架直接摩擦而致使更换整个机架，所 以要求轴套要有一定的硬度和耐磨性，内槽的作用是储备润滑油，减少内圆表面 与轴的接触面积，保证配合的紧密性；故毛坯件采用金属型铸造。加工工艺如下：1、车端面表面粗糙度Ra3.2车床2、车外圆直径64mm车床3、车外圆直径53mm表面粗糙度Ra1.6车床4、车内圆直径40mm表面粗糙度Ra1.6车床5、热处理6、 磨内圆表面粗糙度Ra0.8 磨床(2) 轴套的配合制和配合要求轴套与曲轴的配合：为了运动的平稳性，采用基轴制较小间隙配合，配合代号

14、是 G8/h7。机械原理部分一、电动机和飞轮在整个机构的作用组合分析1、电动机的功能是为压力机提供原始能量和转速。2、曲柄压力机的负载属于冲击负载，即在一个工作周期的较短时间内承受工 作负载，而较长的时间是空程运转，若依此短暂的工作时间来选择电动机的功率， 则其功率将会很大。3、当滑块不动时，电动机带动飞轮旋转，使其储备动能，而在冲压工件的瞬 时，主要靠飞轮释放能量。4、工件冲压完毕后负载减小，于是电动机带动飞轮加速旋转，使其在冲压下 一个工件前恢复到原来的角速度。这样，冲压工件所需的能量，不是直接由电动 机供给，而是主要由飞轮供给，所以电动机所需的功率便可大大减小。5、飞轮的机械调速作用是用

15、来保证压力机在高峰负荷期间，电动机不致超出 允许转差率范围，同时由于其巨大的惯性力释放出的能量，使压力机的工作机构 能够提供制件冲压所需的变形力。另外，在冲压工作行程中，飞轮释放能量使其转速有所下降，而在压力机空 程运转时电动机能使飞轮的转速迅速升高，恢复能量。由于电动机的功率小于压力机工作行程的瞬时功率，在压力机进入工作行程 时，工作机构受到很大的阻力，电动机的负载增大，转差率随之增大。一旦电动机瞬时转差率大于电动机临界转差率，电动机转矩反而下降，甚至 迅速停止转动，这种现象称为电动机颠覆。电动机在超载条件下运行会严重发热。6给电动机配置一个飞轮，相当于增大了电动机转子的转动惯量。在曲柄压力

16、机传动中，飞轮的惯性拖动的扭矩占总扭矩的85%以上，故没有飞轮电动机就不能正常工作。7、飞轮是储存能量的，它的尺寸、质量和转速对能量有很大影响。飞轮材料常采用铸铁或铸钢。由于飞轮转速过高会使飞轮破裂，因此铸铁飞轮圆转速应小于或等于25 m/s，最高不超过30 m/ s；铸钢飞轮圆转速小于或等于 40 m/s，最高不超过 50 m/ s。使用飞轮时还应注意两点：在下一个工作周期开始工作之前，电动机应能使飞轮恢复到应有的转速；电 动机带动飞轮起动的时间不得超过 20 s。否则，如果时间太长，由于电动机电流 过大，线圈过热将加速绝缘老化，缩短电动机使用寿命，甚至会引起电动机的烧 毁或跳闸。、开式可倾

17、压力机传动分析567891-电动机2-小带轮3-飞轮4-离合器5-制动器6-曲轴7-连杆8-滑块9-工作台1、工作原理分析电动机的旋转运动，最终转化为滑块的往复直线运动。电动机1通过键连接带动小带轮2，小带轮通过带连接将运动传递给飞轮 3， 飞轮通过离合器5作用将运动传递给曲轴6,进而将曲轴的旋转运动转化为滑块 8 的往复直线运动，作用于工作台面。主要用于锻压生产，可以完成冲压、模锻、挤压、精压和粉末冶金工艺。2、可倾压力机的组成工作机构，刚性传动能够使传动更加精确 传动系统是通过带传动来完成有电动机到飞轮之间的传动。带传动优缺点分析：优点：（1）适合传动中心距较大的场合，（2）带具有弹性，可

18、减缓吸振，传动平稳，（3）过载会出现打滑，能够起到过载保护作用 4结构简单，成本低廉。 缺点：（1）有弹性滑动，传动比不稳定，（2）不宜高温、易腐蚀环境，带的 寿命较短，传动效率较低，（3）传动的外轮廓尺寸较大；需要张紧装置对轴压力 比较大，由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比。3、操作系统是由脚踏板来控制离合器的离和合1-脚踏板 2、3、4连杆5-打棒6-齿条杆7-齿轮8-关闭器9-尾板10-凸轮单次行程：预先用销子将拉杆4与右边的打棒5连接起来，形成单次行程工 作状态。工作时踩下踏板1,拉杆4向下拉打棒5,由于打棒的台阶面压在齿条杆 6上 面，于是齿条也跟着向下，齿条带动齿轮7和关闭器8

19、转过一定角度，尾板 8与转键便在拉簧的作用下转动，离合器接合，曲轴旋转，滑块向下运动。如果持 续踩住脚踏板1,在曲轴旋转一周之前，随曲轴一起旋转的凸轮 10将撞开打棒5, 齿条杆6与打棒5脱离，并在下端弹簧的作用下向上运动，经齿轮7带动关闭器8 回到原位置，离合器脱开，曲轴在制动器作用下停止转动，滑块完成单次行程。若要再次进行单次行程，必须先松开脚踏，1，让打棒在它下面的弹簧作用下复位， 并重新压住齿条，才能实现再次行程。连续行程：先用销子将拉杆4与左边齿条杆6连接起来，形成连续行程工作 状态。工作时踩下脚踏板1，拉杆4向下拉齿条杆6，经齿轮带动关闭器10转过一定角度，离合器接合，曲轴旋转。凸

20、轮 10和打棒5已不起作用，如果持续踩住脚 踏板，滑块便作连续行程。要使离合器脱开和曲轴停止转动，必须松开踏板切断 电磁铁的电源，齿条才能在它下面弹簧的作用下向上移动，经齿轮使关闭器10复位并挡住尾板。4、离合器的工作过程研究压力机的离合器由主动部分、从动部分、连接零件以及操纵机构组成。该压力机的离合器为转键式刚性离合器。当需要离合器接合时，就使关闭器转动，让开尾板，尾板连同工作键在弹簧的作用下，有向反时针方向旋转的趋势。最多旋转90°,只要中套上的半圆形槽与曲轴上的半圆形槽对正，工作键便 立即向反时针方向转过一个角度，离合器完成接合，大齿轮则经过中套和工作键 的中部带动曲轴向反时针

21、方向旋转。当需要离合器脱开时，操纵机构的复位弹簧使关闭器返回原位，挡住尾板迫 使尾板连同工作键向顺时针方向转至原位。转键式离合器的特点：1、结构简单，易于制造2、运行条件简单，加工、运行，维护成本低3、但是由于它是刚性结合，有较大的冲击，且启动后一定要运行一个周期而 停在上死点位置，不能紧急刹车，安全性不高。5、曲柄滑块机构的运动分析与受力特点机构自由度的计算：机构中有n=3个构件，Pl=4（3个转动副，一个滑动副）F=3Xi-2沪l=3X3-2M=1 （机构自由度与原动件数目相同，具有稳定的运动） 如图所示，L为连杆长度；R为曲柄半径；S为滑块全行程；SB为滑块的唯 一,由滑块的下死点算起；

22、a为曲柄转角，由曲柄轴颈最低位置沿曲柄旋转的相 反方向算起。从图中的几何关系可以得出滑块的180°1、位移的计算公式:Sb=(R+L)- ( Rcosa +Lcos ®令QR/L，为连杆系数，结合RXsina =L >sin 一：，代入上式，得:整理得Sr. = R (l-coscz) + (1- cos2trL42、滑块速度与曲柄的转角关系：假设曲柄的角速度'，则二沁SB 二 R (1 - co st)- (1-co© t)Sb( Rcos t)-( cos (2 t)4'v = SBR( sinsin2)23、滑块加速度与转角之间的关系： 对上式v求导即得滑块的加速度' 2a = v =国 R( cos + 几 sin)4、曲柄滑块受力分析：假设为理想状态下连杆的受力为 F,导轨摩擦力忽略不计，曲柄所受摩 擦力矩不计5 、导轨受力分析：Q 二 F * sinrF*( r*血厂 F*sin6曲轴受力矩分析：M 二 F * Rcos(90° - )Y =。+ 0 (丫为传动角)，代入上式得M = F* Rco