材料成型设备教案

材料成型设备教案第一章绪论第二章曲柄压力机第一节曲柄压力机的工作原理与型号分类一、曲柄压力机的工作原理(1)曲柄压力机工作原理与结构曲柄压力机的工作机构是曲柄连杆滑块机构，所以称曲?柄压力机。现通过国产JB23-63型压力机来说明它的工作原理及结构。图1.2为其外形图，图1.3为运动原理图，图1.4为打料装置结构图。其工作原理如下。电动机1通过三角皮带把运动传给大皮带轮3，再经小齿轮4、大齿轮5传给曲轴7。连杆9上端装在曲轴上，下端与滑块10连接，把曲轴的旋转运动变为滑块的直线往复运动。上模11装在滑块上，下模12装在工作台的垫板13上，因此，当材料放在上下模之间时，即能进行冲裁及其它冲压成形工艺。由于生产工艺的需要，滑块有时运动，有时停止，所以装有离合器6与制动器8，压力机在整个工作周期内进行工艺操作的时间很短，也就是说，有负荷的工作时间很短，大部分时间为无负荷的空闲时间。为了使电动机的负荷均匀，有效地利用能量，因而装有飞轮。大皮带轮3即起飞轮的作用。二、曲柄压力机的组成工作机构:即曲柄滑块机构(或称曲柄连杆机构)。它由曲轴、连杆、滑块等零件组成，其作用是将曲柄的旋转运动转变为滑块的直线往复运动，由滑块带动模具工作。传动系统:包括齿轮传动、带传动等机构，起能量传递作用和速度转换作用。操纵系统:包括离合器、制动器等零部件，用以控制工作机构的工作和停止。能源系统:包括电动机、飞轮。支撑部分:主要指机身，它把压力机所有部分连接成一个整体。除上述基本部分外，还有多种辅助系统和装置，如润滑系统、保护装置及气垫等。三、曲柄压力机的分类根据床身结构分类:开式和闭式曲柄压力机开式曲柄压力机的C形床身三面敞开，特别适用于大张板料边缘的冲压加工。但这种形式的床身结构本身刚性较差，因而所能承受的载荷较小，适用于中小型冲模。闭式曲轴压力机的框架结构受立柱的限制，工作台面积有限，操做空间小，因而对冲压件的周边尺寸有一定的限制。框架形结构床身刚性好，所承受的载荷大而均匀，适用于大中型或精度要求较高的冲模。J31-315闭式压力机工作原理电动机1带动皮带传动系统2，3，将动力传到小齿轮6，通过6和7，8和19两级齿轮减速传到曲柄连杆机构，大齿轮7同时又起飞轮作用。最本级齿轮9制成偏心齿轮结构，它的偏心轮部分就是曲柄，曲柄可以在芯轴10上旋转。连杆12一端连到曲轴偏心轮;另一端与滑块铰接，当偏心齿轮9在与小齿轮8啮合转动时，连杆摆动，将曲轴的旋转运动转变为滑块的往复直线运动。上模装在滑块上，下模固定在垫板上，滑块带动上模相对下模运动，对放在上、下模之间的材料实现冲压。在电动机不切断电源情况下，滑块的动与停是通过操纵脚踏开关控制离合器和制动器实现的。踩下脚踏开关，制动器松闸，离合器结合，将传动系统与曲柄连杆机构连通，动力输入，滑块运动;当需要滑块停止运动时，松开脚踏开关，离合器分离，将传动系统与曲柄连杆机构脱开，同时运动惯性被制动器有效地制动，使滑块运动及时停止。根据一些辅助分类:工艺用途分类:通用曲柄压力机、拉深压力机、板冲高速压力机、热模高速压力机、热模锻压力机、冷挤压机等。滑块数量:单动压力机、双动压力机压力机连杆数量:单点压力机、双点压力机、四点压力机传动系统所在位置:上传压力机、下传压力机四、曲柄压力机型号表示第二节曲柄滑块机构的运动与受力特点一、曲柄滑块机构的运动分析1.滑块位移与曲柄转角的关系2.滑块速度与曲柄转角的关系3.滑块加速度与转角的关系二、曲柄滑块机构受力分析曲线表明随着曲柄转角的变化，滑块上所允许的作用力也随之改变。因此选用压力机时，要严格注意工作角度，工件变形抗力必须位于阴影线之内。第三节通用曲柄压力机主要零部件结构一、曲柄滑块结构1.几种典型曲柄滑块机构(1)曲轴式——曲轴两端有设备床身支撑，当曲轴绕支承轴转动时，滑块在导轨的约束下上下运动，上下位置的差值为2R，此结构应用于较大行程的中小压力机上。(2)偏心齿轮式——偏心齿轮安装在芯轴上并绕芯轴转动，与芯轴的偏心距为R，实现曲柄机构动作，应用于中大型压力机。2.装模高度调节方式(1)调节连杆长度该方法结构紧凑，可降低压力机高度，但连杆与2滑块的铰接处为球头，加工困难，螺杆的抗弯性能不强。(2)调节滑块高度连杆不直接与滑块体相连，而是装配在调节螺杆上，调节螺杆同坐涡轮与滑块体相连接，蜗轮有兼做调节螺母，相对转动的结果使滑块本体上下移动，连杆与滑块的铰接点距滑块上下面的距离发生了变化，从而达到调节装模高度的目的。(3)调节工作台高度多用于小型压力机。3过载保护系统(1)压塌块式过载保护系统此装置结构简单，制造方便;设计时无法考虑疲劳强度极限;只能用于单点压力机，不宜用于多点压力机上。(2)液压式过载包括装置此装置过载临界点可以准确设定;过载后设备恢复容易;广泛用于中大型压力机。4.模具的装夹和上打料机构二、机身(1)开式机身多用于小型压力机(2)闭式机身多用于中大型压力机三、离合器与制动器(一)刚性离合器依靠刚性结合零件使主动部件和从动部件产生连接和分离两种状态，实现曲柄机构的工作和停止。转键式离合器为什么设有两个转键,离合器设有两个转键，一个称工作键(主键)，另一个为副键，副键一方面可以防止滑块的超前运动，另一方面在需要曲轴反向运动时起主键作用。转键式离合器是怎样保证压力机的单次操作,单次行程操作方式是指操作人员发出冲压指令后，仅作一次冲压后即停止的操作方式。一般情形下，脚踏开关在起动后又断开，电磁铁断电，电磁吸力消失，打棒在下部弹簧的作用下回复至上位，关闭器又处于关闭状态，曲轴转一圈后由于关闭器挡住尾板，离合器又自动分离，至此完成一个冲压行程操作。(二)带式制动器(三)摩擦离合器摩擦离合器与刚性离合器的区别是什么,刚性离合器易于制造，运行条件简单，加工、运行、维护成本低，但刚性结合有较大冲击，且启动后一定要运行一个周期而停在上死点，不能紧急制动，安全性不高，无法寸动，模具安装调试不方便。摩擦离合器动作协调，能耗降低，能在任意时刻进行离合操作，实现制动。但结构复杂，加工和运行维护成本相应调，需要压缩空气做动力源。四、动力与传动系统曲柄压力机为何要设计飞轮,为什么要校核设备做功能力,3了解压力机在一个工作周期内的能量消耗是正确选用压力机的前提，由于电力拖动特性，在压力机工作时也可能出现冲压力不过载而做功过载。五、辅助装置(一)气动系统与润滑(二)移动工作台(三)拉深垫作用:对于中大型设备，在工作台下可选配拉深垫。有了拉深垫，可以在模具内增加一个相对动作，完成如冲裁压边、顶料、拉深压边等功能，扩大了压力机的使用范围，简化了模具结构。第四节曲柄压力机主要技术参数与选用一、主要技术参数压力机的技术参数反映一台压力机的工艺能力、所能加工制件的尺寸范围以及有关生产率指标，同时也是选择、使用压力机和设计模具的重要依据。1(公称压力通用压力机的公称压力是指滑块至下止点前，某一特定距离或曲柄旋转到离下止点前某一特定角度时，滑块上所允许承受的最大作用力。2(滑块行程S滑块行程是指压力机滑块从上止点到下止点所经过的距离，它的大小随工艺用途和公称压力的不同而不同。3(滑块行程次数n它是指滑块每分钟从上止点到下止点、然后再回到上止点的往复次数。4(压力机装模高度H和封闭高度压力机装模高度(GB8845-88称为闭合高度)是指压力机滑块处于下止点位置时，滑块下表面到工作垫板上表面的距离。所谓封闭高度是指滑块在下止点时，滑块下表面到工作台上表面的距离，它和装模高度之差恰是垫板的厚度。5(压力机工作台面尺寸及滑块底面尺寸工作台面尺寸A×B与滑块底面尺寸J×K是与模架平面尺寸有关的尺寸。通常对于闭式压力机，这两者尺寸大体相同;而开式压力机则为(J×K),(A×B)。6(漏料孔尺寸当制件或废料漏料时，工作台或垫板孔(漏料孔)的尺寸应大于制件或废料尺寸。当模具需要装有弹性顶料装置时，弹性顶料装置的外形尺寸应小于漏料孔尺寸。模具下模板的外形尺寸应大于漏料孔尺寸，否则需增加附加垫板。7(模柄孔尺寸当模具需要用模柄与滑块相连时，滑块内模柄孔的直径和深度应与模具模柄尺寸相协调。除上述技术参数外，喉口深度、滑块顶杆过孔、气垫尺寸等也是设计模具所必须考虑的。图8-6是压力机与模具安装有关的结构参数图。4二、曲柄压力机的选用曲柄压力机选择原则:1.根据冲压件的工艺性质、产量大小以及精度要求选择压力机类型;2.在条件允许的情况下，选择相应的专用压力机，在条件不具备的情况下选择通用压力机;3.将冲压力的计算图与设备许用负荷图对比，当冲压力的计算图图形曲线全部落在压力机许用负荷图的安全区内时，即可初选该型压力机。第五节伺服压力机一、伺服压力机技术特点(1)滑块运动可控;(2)制品精度高;(3)提高生产率;(4)噪声低，模具寿命长;(5)简化传动环节，减少维修和节省能源。二、伺服压力机工作原理三、伺服压力机成形工艺举例四、伺服压力机的不足设备成本高，对电网冲击严重。第六节专用曲柄压力机一、拉深压力机二、冷挤压机与热锻相比，冷挤压有着较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度;与切削加工相比，有着较高的材料利用率和产品生产效率。三、热模锻压力机第七节冲压生产附属设备一、自动送料装置辊式送料装置、三向多工位送料装置、半成品送料装置二、冲压机械手三、开卷校平机设备四、冲压生产线5第三章液压机第一节液压机的工作原理、特点及分类一、工作原理液压机是利用液体来传递压力的设备。液体在密闭的容器中传递压力时是遵循帕斯卡定律。液压机的液压传动系统由动力机构、控制机构、执行机构、辅助机构和工作介质组成。液压系统是又泵滤芯管路和各种阀体组成的，最基本的要有一个液压泵提供压力，一个溢流阀防止系统压力过高及时卸荷。换向阀控制液压缸油液的流向来控制液压缸的伸缩。二、液压机的特点及分类特点:易于得到较大的总压力及较大的工作空间;易于得到较大的工作行程;工作平稳、噪音小;调压、调速方便;标准化、系列化程度高。液压机型号:Y——液压机A——第一种变形32——四柱式液压机315——标称压力3150KN。第二节液压机的本体结构一、液压机典型结构1.梁柱组合式;2.单臂式;3.双柱下拉式;4.框架式二、机架部件1.立柱材料:35钢，45钢，40Cr，20MnV等。预紧方式:加热预紧;液压预紧、超压预紧。导向机构:活动横梁和立柱配合处装有导套，可起导向作用。2.横梁包括上横梁、活动横梁和下横梁。上横梁上安装工作缸;活动横梁的上部与柱塞连接，下部安装模具;下横梁也称底座，其上表面安装模具。三、液压缸部件1.液压缸形式柱塞式液压缸、活塞式液压缸、差动柱塞式液压缸2.导套与密封导套——为了保证活塞或柱塞运动方向的正确性，导套在柱塞往复运动时起保护作用。密封——主要是防止液压缸中的高压液体泄漏，以保证液体的压力，同时也可防止外界异物进入。四、附属装置61.顶出装置作用——除顶出工件外，还可以完成浮动压边，浮动压制的功能或作用。2.活动横梁保险装置作用——防止活动横梁在运动过程中出现密封损坏、管路连接松动、背压阀失灵等事故发生，造成活动横梁损坏。3.打料装置作用——从上模中顶出工件，常在活动横梁上装有打料装置。4.冲裁缓冲器作用——有效地减缓断后的弹性能释放，降低设备的震动以扩大液压机的工艺用途。第三节液压系统一、液压系统概述作用——通过各种液压元件来控制液压机及其辅助机构完成各种行程和动作。液压机的饿呀传动系统是以液压变换为主，系统压力高，流量大，功率大。二、液压元件简介动力元件(液压泵)——将电动机的机械能转换成液体的压力能。动力的来源。执行元件(液压缸)——在压力油的作用下完成对外做功。控制元件(控制阀)——控制液压系统油液的压力、流量及液流方向。辅助元件——油箱、油管、管接头、漏油器等。三、典型液压机液压系统分析第四节液压机的主要技术参数及其选用一、主要技术参数1.标称压力2.最大净空距3.最大行程S4.工作台尺寸5.活动横梁运动速度6.顶出器标称压力和行程二、液压机的选用以设备上进行的主要工艺为依据，确保主要技术参数均满足工艺要求，结合使用条件、投资情况及制造厂的情况综合考虑选用液压机。7第四章塑料挤出机第一节挤出成型工作原理及挤出机组组成一、挤出成型生产工艺过程与挤出机组组成1.工艺过程将塑料从料斗加入料筒中，随着螺杆的转动将其向前输送，塑料在向前移动过程中，受到料筒的加热、螺杆的剪切作用和压缩作用，使塑料由粉状或粒状逐渐熔融塑化为粘流态，塑化后的熔料在压力的作用下，通过分流板和一定形状的口模、成为截面与口模形状相仿的高温连续体，最后冷却定型，得到所需的具有一定强度、刚度、几何形状和尺寸精度的等截面制品。2.组成主机:挤压系统、传动系统、加热冷却系统辅机:机头、定型装置、冷却装置、牵引装置、切割装置、卷取装置。控制系统:电器、仪表和执行机构。二、挤出机的分类与型号表示第二节挤出成型理论简介一、固体输送理论固体输送率铜螺杆表面与物料的摩擦因数、料筒内表面与物料的摩擦因数有关;在固体输送区内尽早建立较大的压力有利于稳定挤出过程;固体输送区的动力主要消耗在料筒上，且转变为摩擦热。二、熔融理论在其他条件不变的情况下，随着挤出量的增加，产品质量变坏;转速增加时，若无背压控制，不利于熔融，若有背压控制，则可控制挤出量的增加，有利于熔融。螺纹与料筒间隙增大将使熔膜厚度加大，不利于传热并降低了剪切速率，不利于熔融。三、熔体输送理论螺槽中熔体的流动分成4中流动:直流、逆流、横流、漏流。熔体在料筒出口处所收压力越大，熔体的粘度越小，则逆流和漏流越大，使生产效率降低;但一定数量的逆流和漏流有利于均化与混合，这就是生产中在机头处放置分流板和过滤网的原因。四、挤出机综合工作点第三节挤出机结构与参数选用一、挤压系统挤压系统由螺杆和料筒组成。1.螺杆普通螺杆的结构及参数(1)螺杆直径——表征挤出机挤出量大小的参数。(2)螺杆的长径比——增大长径比，等于增加螺杆长度，从而使物料在螺杆中停留的时间增长，保证了物料有充分的熔融时间，提高制品质量。8(3)螺杆的分段加料段——输送固态物料给压缩段和均化段。压缩段——物料在这一段得到进一步的压缩，以排除气体并使物料熔融。均化段——使物料熔融，均匀混合。(4)螺杆头部结构球形、圆锥形、扇形、圆柱——锥角等。(5)螺杆材料选择螺杆材料应具有较高的力学性能和较好的切削、热处理性能。常用的有45钢、40Cr、氮化钢、38CrMoAl等。新型螺杆(1)分离型螺杆(2)屏障型螺杆(3)分流型螺杆2.料筒料筒的结构形式:(1)整体式料筒(2)分段式料筒(3)双金属料筒加料口结构形式:圆形、方形、矩形等。加料口的结构必须与物料的形状相适应，应能使物料从料斗顺利地加入到料筒中而不产生架桥现象。料筒材料选择:45钢、40Cr、38CrMoAl、铸钢或球墨铸铁等。3.分流板和过滤网在螺杆头部和口模之间的过渡区经常设置分流板和过滤网，其作用是使物料由螺旋运动变为直线运动，阻止未熔融的粒子和杂质进入口模，滤去金属等杂质，还可以提高熔料压力，使制品比较密实。4.加料装置作用:给挤出机供料。加料方法:重力加料、强制加料上料方法:弹簧自动上料装置、鼓风上料、带有干燥装置的加料斗。二、传动系统作用:驱动螺杆，使螺杆在给定的工艺条件下以所需的转矩和转速均匀地回转，完成对物料的塑化和输送。1.挤出机驱动功率的确定