jh31-315机械压力机滑块部分的设计及有限元分析

PAGEII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。关键词机械压力机；有限元分析；滑块AbstractThroughtothemechanicalpressdomesticandforeigndevelopedpresentsituationanalysis,andlookupthedesignofJH31-315,Ihaddeterminedthistopicmaindesigncontent.AfterIhaddeterminedthemechanicalpresspreliminarydesignplan,decidedusesthetraditionaltheorymethodtocarryonthedesign,thecomputation,theintensityexaminationtotheJH31-315mechanicalpressfuselagesstructure,andusethesoftwareofthefiniteelementanalysistochecktheresultofthedesign,andthenusingAutoCADdesignsoftwaretothemainraverse,underthecrossbeam,movesslide,themastercylinder,goesagainstthecylinder,thecolumn,thefinalassemblydrawinghascarriedontheprojectcartography,meanwhilehascarriedonthemappingtothemastercylinder;Ihasreferredtofourcolumnsmechanicalpressesslidewhichsomecompanyproducesaswellashasconsultedmassivelyaftertheslidedesignbooks,thedefinitemechanicalsystemdesignproposal,hasdrawnuptheslideschematicdiagram,hasproducedtheslideworkinginstructions,andhascarriedonthefeasibilityanalysistoit,finallycarriesonthesystemanalysistotheentiredesign,obtainstheentiredesigntobepracticalandfeasible.KeywordsmechanicalpressthefiniteelementanalysisslidePAGE56目录1绪论 11.1曲柄压力机的发展概况 11.2压力机简介 31.2.1压力机的特点和用途 31.2.2通用曲柄压力机的型号和技术参数 31.2.3曲柄压力机的基本参数 41.3压力机工作原理 52JH31-315压力机简介 72.1JH31-315压力机结构特点 72.2JH31-315压力机用途与结构性能 72.3JH31-315压力机压力性能介绍 83滑块的说明 103.1滑块的结构特点 103.2滑块动作说明 103.3调节机构的特点 113.4液压过载保护装置 124电动机的选择 144.1电动机类型的选择 144.2功率的计算 144.2.1调节机构（连接器）传动效率 144.2.2电动机额定功率计算 154.3确定电动机型号 155蜗轮蜗杆减速器设计 205.1计算传动装置的运动参数 205.2蜗轮蜗杆的设计 215.2.1第一级蜗轮蜗杆的设计和计算 215.2.2第二级蜗轮蜗杆的设计和计算 245.3蜗杆轴分析与强度校核 275.3.1蜗杆的设计和强度计算 275.3.2轴径的校核 296轴承和键的选用和计算 316.1轴承的选用和强度的校核 316.2键的选择和强度计算 327有限元分析 347.1有限元简介 347.1.1有限元法基本定义 347.1.2有限元法的发展 347.1.3CosmosWorks（有限元分析软件）介绍 357.2滑块体的有限元分析 367.3球头螺杆的有限元分析 38结论 41致谢 42附录 441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／min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25000kN，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，刚度已达到同规格的通用压力机的2—3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85—90dB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JB／GQ2003—84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JA31—l60B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160t，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ω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。2JH31-315压力机简介2.1JH31-315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5～10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2.2JH31-315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NominalPressure千牛KN3150公称力行程NominalPressureStroke毫米mm10.5滑块行程StrokeLength毫米mm315行程次数No.ofStrokesperminute次/分SPM20最大装模高度Max.DieHeight毫米mm490装模高度调节量DieHeightAdjustment毫米mm200工作台板尺寸BolsterSurface左右L.R.毫米mm1100前后F.B.毫米mm1100工作台板厚度ThicknessofBolster毫米mm140滑块底面尺寸SlideSurface左右F.B.毫米mm1070前后L.R.毫米mm960气垫AirCushion压紧力/退出力(单个)PressingForce/ReturnForce千牛KN500/76数量Number个1行程Stroke毫米mm160主电机功率MainMotorPower千瓦KW30压力机地面以上高度HeightaboveGround毫米mm62402.3JH31-315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°图2-3压力曲线图冲裁力的计算说明P=L×t×σb/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mmT——冲裁零件厚度单位毫米mmσb——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2Mpa45600牛/毫米2Mpa65Mn750牛/毫米2Mpa45Mn(薄板)800牛/毫米2MpaH62\H68300-400牛/毫米2Mpa软铝80-110牛/毫米2Mpa3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HT200—400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HT200—400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ZHMn58—2—2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3-1JH31-315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。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=··…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：==0.99×0.98×0.80×0.98×0.80×0.99=0.50式中，，，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米摩擦阻力为F=Mg×=28505N电动机的工作功率为：式(4.2)球体螺杆的转速为：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，选择一般传动比为10到30，故电动机转速的可选范围为r/min4.3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)JO2JOH80～3550.75～315KW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.JH160～31511～250KW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)H100～2801.5~90KW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)JRO2JR2H132~2804～75KW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)JDO2H80～2800.55～90KW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高转差率三相异步电动机YH(IP44)JHO2H80～2800.55～90KW在Y系列上派生，用转子深槽及高电阻率转子导体结构、堵转转矩大，转差率高，堵转电流小，机械特性软，能承受冲击负载用于传动飞轮力矩较大及不均匀冲击负载，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YCTJZTH112～3350.55～90KW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YEJH80～2250.55～45KW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YAJAO2H80～2800.55～75KW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YBBJO2H80～3150.55～220KW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-WH80～3150.55～160KW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-F13户外防腐型三相异步电动机Y-WFJO2-WF14船用三相异步电动机Y-HJO2-HH80～3150.55～220KW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起重冶金用三相异步电动机YZYZRJZ2JZR2YZ系列：H112～2501.5～30kwYZR系列：H225～4001.5～200KWYZ为笼型转子，YZR为绕线转子，环境温度为40℃时用F级绝缘，为60℃时用H级绝缘，同步转速有1000、750、用于各种起重机械及冶金辅助设备的电力传动上16换向器三相异步电动机JZS2JZSH225～4753/1～160/53.3KW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YLJJLJH63~180输出转矩：IP212～200N·mIP440.3～25N·mYLJ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YTDJTDH200～2500.67～22KW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YJZYZ0激振力各为：1～100KN1～100KN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YZHH145~1552.2~4KW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YGJG2H112～225堵转转矩：16～800N·m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)0.6～180kw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YVPYTP0.55～4.5kw0.75～90kw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150～300mm3～185kw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/minYEJ100L1-22.21420故减速器总的传动比为。取。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.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i=30,则。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Ⅰ,Ⅱ轴。i,i——为相邻两轴间的传动比；,——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(N·m)；n,n——为各轴的转速()；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：各轴的输入功率：各轴的输入转矩为：式(5.1)表5-1各轴的相关参数轴功率（KW）转矩（）转速（r/min）传动比电动机2.214.8014201301812.1714.56142021.70344.5747.3331.344862.572.635.2蜗轮蜗杆的设计减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动，蜗轮传动或齿轮-蜗轮传动所组成的独立部件，常在动力机与工作机之间作为减速的传动装置；在少数场合下也用作增速的传动的传动装置。蜗轮蜗杆减速器由于结构紧凑,效率较高,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。减速器类型很多，有圆柱齿轮减速器，圆锥齿轮减速器，蜗杆减速器等。5.2.1第一级蜗轮蜗杆的设计和计算选用蜗轮蜗杆的原因是因为它结构紧凑，工作平稳，无噪声，冲击振动小而且能够得到很大的单级传动比（由于其需要的总传动比为128比较大）选用的是圆柱蜗杆传动。1)选[/a]值当量摩擦系数:假设Vs=4-7m/s查表13.6知取其中间值当量摩擦系数：=0.06当量摩擦角：=3.2选取[/a]值：在图13.11上传动比为20的线上去一点查：导程角：=(z=1)动啮合效率：y=0.82)中心距的计算蜗轮转矩：式(5.2)=344.57使用系数：查表12.9（电动机均匀平稳，工作机轻微冲击）取Ka=1.25弹性系数：根据蜗轮蜗杆副查表13.2得Mpa转速系数Zn==式(5.3)Zn=1.27寿命系数=1.27式(5.4)=1.27接触系数由图13.12I线查得=2.5接触疲劳极限查表13.12I线查得=265MPa接触疲劳最小安全系数自定=1.3中心距式(5.5)=a=100mm3)传动基本尺寸蜗杆头数=式(5.6)=0.21取=1蜗轮齿数式(5.7)=30模数m=(1.4-1.7)×a/=(1.4-1.7)×100/30=5.625式(5.8)取m=5蜗杆分度圆直径=[/a]×a=0.5×100=50根据《机械设计》查表13.4得知取=50蜗轮分度圆直径d(2)=m×Z(2)=5×30=150式(5.9)=150导程角tanΥ=Z(1)×m/d(1)=1×5/50式(5.10)=20蜗轮宽度式(5.11)=50.25取=50蜗杆圆周速度式(5.12)==4.1m/s相对滑动速度式(5.13)==10.05m/s当量摩擦系数由表13.6查得=0.6m/s4)齿面接触疲劳强度计算许用接触应力式(5.14)=1.13×1.27×265/1.3=266.7Mpa=266.7Mpa最大接触应力式(5.15)==247.9Mpa因为合格5)轮齿弯曲疲劳强度齿根弯曲疲劳强度由表13.2查出：=115Mpa弯曲疲劳强度最小安全系数自定=1.3许用弯曲疲劳应力为式(5.16)=115/1.3=88.46Mpa=88.46Mpa轮齿最大弯曲应力式(5.17)=2×1.25×344570/(5×50×150)=38.00=22.97Mpa因为<合格6)蜗杆轴扰度验算轴惯性矩式(5.18)==0.31×I=0.31×允许蜗杆扰度[]=0.004×m=0.004×5=0.02式(5.19)[]=0.02mm蜗杆扰度式(5.20)=0.006850.00775mm因为<[]合格7)温度校核传动啮合效率式(5.21)=0.84=0.84搅油效率自定=0.99轴承效率自定=0.99总效率式(5.22)=0.84×0.99×0.99=0.82=0.82散热面积式(5.23)=0.5179箱体工作温度式(5.24)=1000×2.2×(1-0.82)/(25×0.5179)+20=50.59因为<80(要求具有较好的通风条件)合格5.2.2第二级蜗轮蜗杆的设计和计算1)选[/a]值当量摩擦系数:假设Vs=4-7m/s查表13.6知取其中间值当量摩擦系数：=0.04当量摩擦角：=选取[/a]值：在图13.11上传动比为20的线上去一点查：导程角：=(z=1)动啮合效率：y=0.82)中心距的计算蜗轮转矩：式(5.25)=4862.57使用系数：查表12.9（电动机均匀平稳，工作机轻微冲击）取Ka=1.25弹性系数：根据蜗轮蜗杆副查表13.2得Mpa转速系数Zn==式(5.26)Zn=1.04寿命系数=1.27式(5.27)=1.27接触系数由图13.12I线查得=2.5接触疲劳极限查表13.12I线查得=265MPa接触疲劳最小安全系数自定=1.3中心距式(5.28)=a=255mm3)传动基本尺寸蜗杆头数=式(5.29)=1.38取=1蜗轮齿数式(5.30)=18模数m=(1.4-1.7)×a/=(1.4-1.7)×255/18=5.625式(5.31)取m=6蜗杆分度圆直径=[/a]×a=0.5×255=125.5式(5.32)根据《机械设计》查表13.4得知取=130蜗轮分度圆直径d(2)=m×Z(2)=6×18=128式(5.33)取=130导程角tanΥ=Z(1)×m/d(1)=18×6/130式(5.34)=蜗轮宽度式(5.35)=155.63取=155蜗杆圆周速度式(5.36)==0.27m/s相对滑动速度式(5.37)==0.35m/s当量摩擦系数由表13.6查得=0.4m/s4)齿面接触疲劳强度计算许用接触应力式(5.38)=1.04×1.27×265/1.3=266.7Mpa=269.24Mpa最大接触应力式(5.39)==260.53Mpa因为合格5)轮齿弯曲疲劳强度齿根弯曲疲劳强度由表13.2查出：=115Mpa弯曲疲劳强度最小安全系数自定=1.3许用弯曲疲劳应力为式(5.40)=115/1.3=88.46Mpa=88.46Mpa轮齿最大弯曲应力式(5.41)=2×1.25×4862570/(6×155×130)=10.06=10.06Mpa因为<合格6)蜗杆轴扰度验算轴惯性矩式(5.42)==14.02×I=14.02×允许蜗杆扰度[]=0.004×m=0.004×6=0.02式(5.43)[]=0.024mm蜗杆扰度式(5.44)=0.0180.018mm因为<[]合格7)温度校核传动啮合效率式(5.45)=0.86=0.86搅油效率自定=0.99轴承效率自定=0.99总效率式(5.46)=0.86×0.99×0.99=0.83=0.83散热面积式(5.47)=3.0098箱体工作温度式(5.48)=1000×1.7×(1-0.83)/(25×3.0098)+20=45.36因为<80(要求具有较好的通风条件)合格5.3蜗杆轴分析与强度校核5.3.1蜗杆的设计和强度计算第一级蜗杆轴分析与强度校核：(a)轴结构图图5-2蜗杆结构图（b）轴受力图图5-3蜗杆受力图(C)水平受力图图5-4蜗杆水平受力图式(5.49)==2×344570×tan/150=12101.6N=12101.6N式(5.50)=2×344570/150=4594.27N=4594.27N式(5.51)=(12101.6×94+4594.27×50)/185.25=7380.64N=7380.64N式(5.52)=(12101.6×94-4594.27×50)/185.25=-701.7N=4900.6N(d)水平面弯矩图图5-5蜗杆水平面弯矩图式(5.53)=693780.16式(5.54)=693780.16-4594.27×50=-44606.67(e)垂直面受力图图5-6蜗杆垂直面受力图式(5.55)=4594.27×tan20=1672.18N=1672.18N=1672.18N式(5.56)=1672.18/2=836.09N=836.09N=836.09N(f)垂直面弯矩图图5-7蜗杆垂直面弯矩图式(5.57)=836.09×94=78592.46=78592.46(g)合成弯矩图图5-8蜗杆合成弯矩图式(5.58)==7889808.53=7889808.53式(5.59)==3859372.58=3859372.585.3.2轴径的校核由于所谓的不变的转矩只是只是理论上可以这样这样认为，实际上机器运转不可能完全均匀，而且有扭矩振动的存在，故为安全考虑，常按脉动转矩计算轴选用合金刚，所以对称循环应力б[-1b]为90Mpa。校核轴径蜗杆齿根直径式(5.60)=50-2×(1+0.25)×6=35mm=87mm式(5.61)==30.38mmD=30.28mm因为>D因此合格第二级蜗杆轴分析与强度校核与上面的方法相同，经验算合格。6轴承和键的选用和计算6.1轴承的选用和强度的校核第一级蜗杆轴上轴承的选用和计算由于蜗杆上同时受有轴向力和径向力且机器受有较大的力矩负荷所以选用圆锥滚子轴承其特点为可同时承受以径向符合为主的径向和轴向载荷。不宜用来承受纯轴向负荷。当成对配置使用时，可以承受纯径向负荷，可调整径向和轴向间隙可以限制轴的一个方向的轴向位移。轴承的选择：由于选用圆锥滚子轴承则类型代号为3；轴的直径选用60mm，所以其内径代号为12尺寸系类代号选择由两位数组成分别为宽度（或高度）代号（由于其为向心轴承所以为宽度系类代号）和直径代号根据要求可以选用以下几个轴承:

303113131232012322123231232912表6-1轴承技术参数表轴承代号外形尺寸mm基本额定负荷KN计算系数重量KGdDTBeY303115512029291521880.351.711.9430307358022.752175.282.50.311.91.10.8932206306221.252051.863.80.371.60.90.48322147012533311682380.421.40.81.197首先校核第一级蜗杆上的轴承30307和32206。1)轴承30307式(6.1)30307=7421.21/(2×1.9)=1954.53N式(6.2)=7421.21N式(6.3)式(6.4)30307=4971.41/(2×1.9)=1308.27N式(6.5)=4971.41N式(6.6)由于都大于所以轴承2上的力都为轴承1上的力为。冲击载荷系数的计算：考虑为中等冲击所以冲击系数=1.230307=1954.53/7421.21=0.28<e式(6.7)由表18.7得知X=1Y=030307=4971.41/1308.27=5.7>e由表18.7得知X=0.4Y=1.630307=1.2×7421.21=8905.45N式(6.8)30307=1684h根据上面的计算结果，所选轴承合格。2)轴承32206式(6.8)32206=7924/(2×1.7)=2036.72N式(6.8)=7924N式(6.9)式(6.10)32206=4938.14/(2×1.7)=1157.69N式(6.11)=4938.14N式(6.12)冲击载荷系数的计算：考虑为中等冲击所以冲击系数=1.232206=2036.72/7924=0.29<e式(6.13)由表18.7得知X=1Y=032206=23319.17/4938.14=5.9>e式(6.14)由表18.7得知X=0.4Y=1.632206=1.2×7924=9508.8N式(6.15)32206式(6.16)=46662.15N式(6.17)32206式(6.18)==1448h根据上面的计算结果，所选轴承32206合格。第二级蜗杆轴上轴承的选用和计算方法和步骤和上面类似，经校核全部合格。6.2键的选择和强度计算键和花键的主要作用是用于轴和带毂零件（如齿轮，蜗轮等），实现周向固定