jh31-315机械压力机滑块部分的设计及有限元分析

-3151-315Solidworks用AutoCAD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。Throughtothemechanicalpressdomesticandforeigndevelopedpresentsituationysis,andlookupthedesignofJH31-315,Ihaddeterminedthistopicmaindesigncontent.AfterIhaddeterminedthemechanicalpresspreliminarydesignplan,decidedusesthetraditionaltheorymethodtocarryonthedesign,thecomputation,theintensityexaminationtotheJH31-315mechanicalpressfuselagesstructure,andusethesoftwareofthefiniteelement ysistochecktheresultofthedesign,andthenusingAutoCADdesignsoftwaretothemainraverse,underthecrossbeam,movesslide,themastercylinder,goesagainstthecylinder,thecolumn,thefinalassemblydrawinghascarriedontheprojectcartography,meanwhilehascarriedonthemaptothemastercylinder;Ihasreferredtofourcolumnsmechanicalpressesslidewhichsomecompanyproducesaswellashasconsultedmassivelyaftertheslidedesignbooks,thedefinitemechanicalsystemdesignproposal,hasdrawnuptheslideschematicdiagram,hasproducedtheslideworkinginstructions,andhascarriedonthefeasibilityysistoit,finallycarriesonthe ysistotheentiredesign,obtainstheentiredesigntobepracticalandfeasible.mechanical thefinite 绪 曲柄压力机的发展概 压力机简 压力机的特点和用 通用曲柄压力机的型号和技术参 曲柄压力机的基本参 压力机工作原 JH31-315压力机简 JH31-315压力机结构特 JH31-315压力机用途与结构性 JH31-315压力机压力性能介 滑块的说 滑块的结构特 滑块动作说 调节机构的特 过载保护装 电动机的选 电动机类型的选 功率的计 调节机构（连接器）传动效 电动机额定功率计 确定电动机型 蜗轮蜗杆器设 计算传动装置的运动参 蜗轮蜗杆的设 第一级蜗轮蜗杆的设计和计 第二级蜗轮蜗杆的设计和计 蜗杆轴分析与强度校 蜗杆的设计和强度计 轴径的校 轴承和键的选用和计 轴承的选用和强度的校 键的选择和强度计 有限元分 有限元简 有限元法基本定 有限元法的发 CosmosWorks（有限元分析软件）介 滑块体的有限元分 球头螺杆的有限元分 结 致 附 其他工艺。锻压机械在机床中所占的也愈来愈大。近年来，锻压机械的拥有量为34%，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1100006024120000我国在解放以前，曲柄压力机的生产非常，只能制造一些手动冲床。解放以后，8000040000压力机制造业还很，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。六十年产了一些冲压用的机。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机。二业生产中的地位越来越重要，锻压机械在机床中所占的也越来越大。近年来，锻压机械的拥有量为34％，为32．4％。在锻压机械中，又以曲柄替模锻锤生产模锻件已经成为一个发展趋势已有数条热模锻压力机生产线其少一110000kN197l140kg1.3m100kg，2m6024120000kN20-30mm0.015mm使用。大大提高了生产率，并节约了原材料。，。司已生产250kN2000次／min的速压力机国民(National)公司发展了新系列的高速冷墩机，M12250，。精密冲裁的压力机己发展到25000kN，可冲裁的最厚已达25mm，加工的零件周边89°30′。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2—31982年在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34．5％，可以人机，编成十分方便。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Eumuco）国际标准化组（ISO规定在85—90dB的连续噪音下工作时间过8h,和规定为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。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，和人们的生活关。在家手上带的手表、用的钢笔、女的金属发卡和钮扣，人们上班骑的自行车，午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，再机床中所占的也越来越大。而在锻压机械中，又以曲柄压力机最多，占一半以上。JB／GQ2003—84JA31—l60BJ表示，线材成形自动机、锻机、剪切机和弯曲校正分别用Z、D、QW表示。第三四个数字为组型代号在型谱中每类锻压设备分为10每组分为10，10160160t101600kN。表数控，G代表高速等。至工作台面（去掉工作台垫板）（JE系列为最大装模高度I，装模高度指调节立柱间距离：是指双柱压力机的立柱间距离，是后方向送料时决定排出工（或废料） 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，ABOA以角速度ω作旋转运动时，Bv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。1-1所示。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。压力机工作时，除JH31-315JH31-315（工作台通过4根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。T5～10（要用于连线块的运行次数，调整模具更为方便。气垫采用可调式纯气气垫或气垫，并带有滞后锁紧机构和行程调节机构，根据用压力机还可配置减震器，以提高压力机及模具的使用高强度结构机身，刚性好，精度高，可以完成落料、冲孔、弯曲、成型、校正、进口过载保护，元件反应灵敏，复位快PLC可实现制动角、油压、润滑故障、过载保护等整机自动联锁及2-1JH31-315单位JH31-Nominal千牛NominalPressure毫米Stroke毫米NoofStrokesper次/分Max.Die毫米DieHeight毫米Bolster左右毫米前后毫米Thicknessof毫米Slide左右毫米前后毫米AirPressingForce/Return千牛数量个1行程毫米MainMotor千瓦Heightabove毫米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3150kN，7mm(对应的偏心齿轮转角约2-3P=L×t×σb P——冲裁 单位吨（1吨=10000牛L——冲裁工件周边周长 单位毫米mmT——冲裁零件厚 单位毫米σb——材料的抗拉强 单位牛/毫米2 牛/毫米2 牛/毫米2 牛/毫米245Mn(薄板 牛/毫米2 300-400牛/2软 80-110牛/毫米2滑块的结构特

为了安装模A，滑块的底平面开有“THT200—400HT200—400Q235-AQ235-A钢板压布板。导轨滑动面的材料一般用铸铁HT200—400制造。速度高、偏心载荷大的则用铸ZQZn6-6-3ZHMn58—2—2制造。对于高速压力机，有采用滚针导轨，滑块动作式保险。当过载时，保险器被压塌，从而保证整台机器不受损坏。用过载保护装置，能在过载的状态下瞬间紧急停止（1/100秒JH31-315滑块部分由滑块体、保护部分、联接器、蜗轮箱、装模高度指示器、刚性打动，滑块下平面有T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，通过蜗轮箱及支座蜗轮蜗杆副转动螺杆来实现。3-1JH31-31530mm：0.03mm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器作为调节机构的速器。蜗轮蜗杆器由于结构紧凑,效率比高,传递运动准确可靠，使用简单，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器连接。电动机接通后，通过器带动上图3- 的使用。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。滑块内部的垫厚度为10mm

图3- 油压垫空气混入 过载保护装置的功能就无法充分发挥，甚至于会造成3-1

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Y于无特殊要求的各种机械设备。相交流电源。选择电动机为Y380V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。PedPd。这调节机构（连接器）传动=1·2·3…

式其中: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0.98-0.97-0.99-0.97-=22

式 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电动机额定功率计K=1.8-2。为了不使电动机经常出现闷车，在功率计算K=1.36。4-1F=Mg×f

0.005P

式n601000v6010000.032.19r

式 10-80，考虑到闭式和工作载荷，选择一般传动比i1030，ndi'(1030)(2191971)3000,1500,1000,750r/min(相应的电动机定子绕组的极对数为 我国电机产品型号的编制方法是按GB4831-84《电机产品型号编制方法》实新老1尘、水滴浸入。Y2F绝缘，YB，JO2E风机、机等2机（式径大于12mm的杂物或水滴60°角进入电3Y3%456Y系列上派生，用转子等78Y系列电动机一端加直9适用于有危Y-JO2-Y工艺防腐措施。Y-W外机械，Y-F蚀介质的机械，Y-WFY-JO2-Y-JO2-Y-JO2-YZYZ为笼型转子，YZR为绕时用F缘，为60℃时、、r/min：1.IP4425IP44624IP54HYSR(YLRB(用机合YZ-取相异步电动机。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4-2额定功率 器总的传动比为 1420548.4。取

540 蜗轮蜗杆器设因为总的i总540.而器按照蜗轮蜗杆闭式传动布置，考虑润滑条件,由蜗轮蜗杆二级器传动比分配资料查得i1=30,则i218。i0i101,12——为相邻两轴间的传动效P,P——为各轴的输入功率T,T——为各轴的输入转矩n,n

5-1n2

n1=

n3

n2=

P1P电动01=2.20.99=2.17KWP2P112=2.170.980.80=P3P223=1.700.980.80=T电动机

=9550

式T1T电动i1T2T1i2T3T2i3表5-1轴功率转矩（Nm转速23器，圆锥齿轮器，蜗杆器等第一级蜗轮蜗杆的设计和得到很大的单级传动比（128）选用的是圆柱蜗杆传d1/a]当量摩擦系数 假设Vs=4- 查表13.6知取其中间当量摩擦角d1/a]13.1120

导程角： =1118'动啮合效率

T2T1i212=14.56300.980.8=344.57N 式T2=344.57N使用系数 查表12.9（电动机均匀平稳，工作机轻微冲击弹性系数 根据蜗轮蜗杆副查表13.2

8(47.33/88(47.33/88(n2/88(n2/8

式系 ZhZh 接触疲劳极 查表13.12I线查接触疲劳最小安全系 自

ZpHlim3(KaT3(KaT2(zZeSlim/ZnZhHlim)23(1.2534457014721.131.27)=

S

式

Z1(7

a)/

=(72.4

100)

式

Z2Z1i1130

取Z1

Z2

式模 m=(1.4-1.7)×a/Z

=(1.4-1.7)×100/30=5.625式

d1=[d

Hlim13.4

取d

蜗轮分度圆直径 式d2导程 式

b22m(0.5

d11)25(0.5 d1

式

取b2

V1d160601000

V1

式

Vs=V1cos 式当量摩擦系 由表13.6查

Vsuv

[h]ZnZhHSh[h]

式

hZeZ 式KaKaT313.2弯曲疲劳强度最小安全系 自

hh<[FlimSFlim

F2KaTmb2d

[F]

式式因为F<[F

1Id4/1=504/64=0.31×106

F

式I=0.31×106Ftl48EFtl48E3(tan202tan2蜗杆扰

式2 1448E

2tan2(1118'因 <[7)1tan/tan(v)tan20/tan(20式12312式A910(5)a1式

=0.5179mt11000P1(1)w=1000×2.2×(1-

式因为t1<80 (要求具有较好的通风条件 合第二级蜗轮蜗杆的设计和d1/a]当量摩擦系数 假设Vs=4- 查表13.6知取其中间当量摩擦角d1/a]13.1120

=

导程角： 动啮合效率T2T1i223=344.57180.980.8=4862.57N 式T2=4862.57N使用系数 查表12.9（电动机均匀平稳，工作机轻微冲击弹性系数 根据蜗轮蜗杆副查表13.28(2.63/88(2.63/88(n2/88(n2/8

系 Zh 接触疲劳极 查表13.12I线查接触疲劳最小安全系 自

ZhZpHlim3(KaT3(KaT2(zZe3 4862570(147=

S

式

Z1(7

a)/

=(7

255)/

式

Z2Z1i1118

取Z1

Z2

式模 m=(1.4-1.7)×a/Z

=(1.4- 式

d1=[d

Hlim

式13.4

取d

蜗轮分度圆直径d(2)=m×Z(2)=6×18=128 取d2=130导程 式

b22m(0.5

d11) 式m

V1d160601000

取b2V1

式

Vs=V1cos 式Vs当量摩擦系 由表13.6查

uv

[h]ZnZhHSh

式

[h]KaThZeKaT

=147

1.251.25h<[13.2弯曲疲劳强度最小安全系 自

FlimSFlim

F2KaTmb2d

式[F]式 因为F<[F

1Id4/1=1304/64=14.02×106

FI=14.02×106mm4Ftl48EFtl48E3(tan202tan2(

2 13048E

式因 <[

1tan/tan(v)

式搅油效 自轴承效 自

123

12A910(5)a1=3.0098mt11000P1(1)w=1000×1.7×(1-

式式式因为t1<80 (要求具有较好的通风条件 合蜗杆的设计和强度计(a)（b）

5-2(C)

5-35-4Ft1Fa2Ft2tan(2T2tanv

式=d=2×344570×tan1438'Ft1Fa1Ft22TdFt194Fa

式FaFR1 式 Ft91.25Fa

FR1FR2 式=(12101.6×94-=-FR2

5-5M1FR1=693780.16NM2M1Far=693780.16-4594.27×50=-44606.67N

式式

5-6FR1FR2Ft

式FR1FR2式FR1FR2

5-7=836.09×94=78592.46N

式M2=78592.46NM=

5-8MM1M22 .53N

式M .53N44606.6744606.67

MM1M22 .58N

式轴径的

.58N对称循环应力б[-1b]90Mpa。

df1d12(hac)=50-M30.1M30.1[

df1

式式30.130.1因为df1>D因 合3；60mm，所以其12 6-1外形尺寸dDTBeYY130307322061)Fs

2

式FS1 式Fs2

Fr2

Fr1

式FR1FR1'2FR1

Fs2 式FR2'2FR2'2FR2

Fr2

式Fs1FaFs22Fa2Fs1Fa1Fs1。fdFa/18.7式Fa2/Fr218.7P1fd(xFr1yFa1)16670(Cr/L10h 式n

L10h

16670(Cr/n2)Fs

2

式FS1 式Fs2

Fr2

Fr1

式FR1FR1'2FR1

Fr2

Fs2 式FR2FR2'2FR2fdFa/18.7式Fa2/Fr2式18.7P1fd(xFr1yFa1)式

P2fd(xFr2yFa

式16670(Cr/L10h 式n

16670(Cr/L10h 式n=

322068d=4065b=16h=10l=45键的接触长度为l=l-b=45-16=29毫米。由表7.1取铸钢的许用挤压应力为[p]=120Mpa(7.1T=h×l×d×[p]/4=10×29×55×120/4=478.50NTFtd=4954.27×55×103/2=136.24N2B16×45GB1096-2003

式式有限元法基本定学、流体力学、热传导等领域。有限元法是40年代就有人提出，60年代以来发展起来的分析的重要。70设计产生性的变化，理论设计代替了经验类比设计。目前，有限元法仍在不断发有限元法的发在牛顿之后约一百年，著名数学家高斯提出了余值法及线性代数方程组的解181920法，该方法被广泛地用于有限元。1943片地使用展开函数来表达其上的未知函数。这实际上就是有限元的做法。2050问题。波音公司的一个技术小组，首先将连续体的机翼离散为三角形板块的集合来进行应力分析，经过一番波折后获得前述的两个离散的成功。2050机投入了解算大