燕山大学机械课件-成形设备及自动化-曲柄压力机

曲柄压力机成形设备及自动化曲柄压力机是一种常见的机械加工设备，用于对金属板材进行冲压、弯曲、拉伸等成形加工。它具有结构简单、操作方便、效率高等优点，广泛应用于汽车、航空、电子等多个领域。本课件将介绍曲柄压力机的结构、工作原理、自动化应用及常见故障分析等内容，帮助你更好地了解和使用该设备。课程大纲1曲柄压力机基本结构介绍曲柄压力机的基本组成部分，包括机架、曲柄连杆机构、传动系统、液压系统等。2曲柄连杆机构运动分析讲解曲柄连杆机构的运动规律，包括速度、加速度等，以及对压力机工作的影响。3压力机传动系统分析压力机常用的电机传动、液压传动和气动传动系统，并比较其优缺点。4压力机自动化控制系统介绍压力机自动化控制系统的基本原理，包括控制回路、传感器、执行机构等。曲柄压力机基本结构曲柄压力机主要由机架、曲柄滑块机构、传动系统、工作台、安全防护装置等组成。机架是整个压力机的骨架，承担着压力机的全部载荷。曲柄滑块机构是压力机的核心部件，负责将旋转运动转换为直线运动，完成冲压工作。传动系统将电机动力传递到曲柄滑块机构，通常采用齿轮传动和液压传动两种方式。工作台是放置工件的平台，需要具有足够的刚度和强度，以承受冲击载荷。安全防护装置是保证操作人员安全的关键，包括安全围栏、光幕等，能够有效防止意外事故发生。曲柄连杆机构曲柄连杆机构是曲柄压力机的核心部件。曲柄连杆机构将电机或液压系统的旋转运动转换为压力机的往复运动。曲柄连杆机构由曲柄、连杆、滑块等部件组成。曲柄的旋转运动带动连杆的往复运动，从而推动滑块上下运动。曲柄连杆机构运动分析运动轨迹分析曲柄、连杆和滑块的运动轨迹，确定其位置、速度和加速度随时间的变化规律。力学分析研究曲柄连杆机构中各部件的受力情况，确定其受力大小和方向。动态特性分析曲柄连杆机构的动态特性，例如振动、冲击和噪声，以优化其性能。运动仿真利用计算机软件对曲柄连杆机构进行运动仿真，验证理论分析结果并优化其设计。压力机基本运动规律曲柄滑块机构运动规律压力机主要采用曲柄滑块机构，曲柄旋转带动滑块作往复直线运动，实现冲压成型。滑块运动分为上升、下降和停止三个阶段，每个阶段都有不同的速度和加速度。工作行程滑块下降到最低点，完成冲压成型过程，称为工作行程。工作行程速度较慢，保证良好的成型质量，并降低冲击。压力机电机传动系统电机类型压力机通常采用异步电机，根据功率和转速要求选择合适电机。减速装置减速装置将电机高速旋转转换为压力机所需的低速高扭矩。传动方式齿轮传动方式效率高，结构紧凑，适用于压力机传动。联轴器联轴器连接电机和减速器，实现两者的同步运行。压力机液压传动系统液压传动系统是压力机的重要组成部分，它利用液压油作为工作介质，将液压泵产生的能量传递给液压缸，驱动压力机执行工作动作。液压系统可以实现压力机的快速启动、平稳运行和精确控制，并能有效地保护机械部件免受过载和冲击。压力机液压系统组成液压泵提供系统工作所需的液压能液压阀控制液压油的流动方向、压力和流量液压缸将液压能转换为机械能，产生压力液压蓄能器储存液压能，确保系统稳定运行压力机气动传动系统气动传动系统主要由气源、气动元件和气动控制系统组成。气源通常由空气压缩机提供，气动元件包括气缸、气动阀门、气动马达等。气动控制系统通过气动控制阀控制气动元件的运行，实现压力机的自动化控制。气动传动系统具有结构简单、成本低廉、操作方便、安全可靠等优点，在压力机中得到广泛应用，特别适用于轻载、高速、频繁启停的场合。气动传动系统可以通过气动控制阀实现精确控制，可以根据需要进行速度、压力等方面的调整。压力机自动送料机构自动送料机构种类常见自动送料机构包括振动送料器、滚筒送料器、气动送料器、机械手送料等。送料机构选择选择送料机构需考虑材料性质、形状、尺寸、精度、产量等因素。自动送料作用提高生产效率减轻工人劳动强度提高产品质量稳定性自动送料设计设计合理的自动送料机构是保证生产顺利进行的关键。压力机加工工艺1工艺准备制定工艺方案，选择合适的工具2工件定位准确定位工件，保证加工精度3冲压成型利用压力机进行冲压，获得所需形状4检验与修整对加工结果进行检验，修整不合格的零件压力机加工工艺是将金属板材、片材或其他材料，通过压力机进行冲压，使材料发生塑性变形，从而获得所需形状的零件的工艺过程。压力机工艺参数设计冲压速度冲压速度直接影响冲压件的成形质量。速度过快可能导致材料变形过快，而速度过慢可能导致成形时间过长。模具尺寸模具尺寸决定了冲压件的尺寸和形状。模具尺寸需要根据冲压件的设计要求进行精确设计。压力压力是影响冲压件成形质量的关键参数。压力过低可能导致冲压件变形不足，而压力过高可能导致材料断裂或变形过度。材料选择材料的选择取决于冲压件的尺寸、形状、精度要求以及使用环境。材料的性能将直接影响冲压件的质量。压力机自动化控制系统可编程逻辑控制器（PLC）PLC是压力机自动化控制的核心，负责执行控制逻辑，管理输入输出，并进行数据处理。人机界面（HMI）HMI提供友好的用户界面，方便操作人员监控和控制压力机，并显示运行状态和数据。传感器和数据采集系统传感器监测压力机运行参数，如位置、速度、压力，数据采集系统将这些信息传递给PLC进行处理。自动化设备自动化设备，如机器人、自动送料机等，提高生产效率，降低人工成本，提升生产精度。压力机安全防护装置11.安全门防止操作人员意外进入危险区域，保障人身安全。22.光电保护装置当操作人员进入危险区域时，光束被遮挡，立即停止设备运行。33.安全警示装置通过声光报警提示操作人员注意安全，避免事故发生。44.急停按钮紧急情况下，按下急停按钮，立即切断设备电源，防止事故扩大。压力机日常维护保养1清洁定期清理压力机表面和内部的灰尘、油污等杂物，保持机器清洁卫生。2润滑按规定定期给压力机的滑动部位、转动部位和轴承等进行润滑，保证机器的正常运行。3检查定期检查压力机的各个部件，包括电气系统、液压系统、气动系统、机械系统等，及时发现并处理故障隐患。4调整根据使用情况，及时调整压力机的各个部件，确保其工作状态良好。5记录做好压力机日常维护保养记录，包括维护时间、内容、人员等，以便于追溯和分析。压力机故障诊断与维修常见故障压力机常见故障包括机械故障、电气故障、液压故障、气动故障等。机械故障包括滑块、连杆、曲柄等部件的磨损、断裂、变形等。诊断方法采用多种诊断方法，如目视检查、听音诊断、触诊、仪器检测等。根据故障现象和诊断结果，制定相应的维修方案。实例分析-数控冲床成形数控冲床是一种高度自动化的金属加工设备，可以进行各种冲压、剪切、弯曲、成形等操作。数控冲床以其高精度、高效率、高柔性、可编程的特点，在汽车制造、电子设备制造、航空航天等领域得到广泛应用。实例分析-塑料注射成型机塑料注射成型机是利用塑料熔融状态下的流动性，将其注入模具型腔内，冷却固化成型制品的机器。它广泛应用于制造各种塑料制品，例如包装、家电、汽车、电子产品等。实例分析-金属挤压机金属挤压机是一种重要的金属成形设备，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子等领域。金属挤压机通过对金属坯料施加压力，使其通过模具孔口，从而获得所需的形状和尺寸。挤压机主要包括挤压机机架、挤压机缸体、挤压机活塞、挤压机模具等。其中，挤压机模具是挤压成形的重要组成部分，决定了挤压件的形状和尺寸。实例分析-摇臂式压力机坚固的机架结构摇臂式压力机通常采用整体铸造机架，确保了机器的稳定性和刚性，提高了加工精度。工作台尺寸多样摇臂式压力机工作台尺寸灵活可变，满足不同工件的加工需求，提高了生产效率。多种冲压模具摇臂式压力机可使用多种冲压模具，进行冲压、弯曲、拉伸等多种加工，提高了加工能力。先进的自动化控制现代摇臂式压力机配备了先进的自动化控制系统，提高了生产效率，降低了操作难度。实例分析-单柱压力机单柱压力机是一种结构简单的压力机，主要由机架、工作台、滑块、曲柄连杆机构、液压系统等组成。单柱压力机一般适用于小型零件的冲压、弯曲、拉伸等成形加工，其特点是结构简单、操作方便、价格便宜，适用于中小企业和家庭作坊。实例分析-二柱压力机二柱压力机是常见的压力机类型，广泛用于钣金、冲压等行业。这种压力机结构简单，操作方便，价格相对较低，适用于中小型企业。二柱压力机的工作原理是利用液压系统驱动活塞，将压力传递给工作台，从而实现对工件的冲压成形。二柱压力机拥有较高的刚性和稳定性，可用于高精度、高强度、复杂形状的零件加工。同时，二柱压力机也拥有较高的加工效率和精度，满足多种加工需求。实例分析-四柱压力机四柱压力机是利用液压驱动来实现压力成形的设备，广泛应用于金属板材的冲压、弯曲、拉伸等加工工艺。四柱压力机结构特点：四个立柱支承上横梁，横梁上安装滑块，滑块下端连接工作台。四柱压力机具有高刚性、高精度、承载能力大等特点，适用于大型零件的精密加工。实例分析-机械手在压力机中的应用自动抓取机械手可自动抓取、放置工件，提高生产效率，减轻工人劳动强度。精确定位机械手可精确控制工件位置，确保加工精度和产品质量。自动化流程机械手与压力机协同工作，实现自动化生产线，提高生产效率。实例分析-电磁感应加热在压力机中的应用电磁感应加热利用电磁感应原理，使工件快速升温，提高成形效率，降低能耗。模具预热电磁感应加热可快速预热模具，缩短成形周期，提高生产效率。智能控制电磁感应加热系统可与压力机控制系统集成，实现智能控制，优化加热过程。实例分析-先进成形技术在压力机中的应用先进成形技术在压力机中的应用不断发展，提高成形效率和产品质量。例如，激光成形技术、超声波成形技术、电磁成形技术等在压力机中得到广泛应用。这些先进成形技术可以实现复杂形状的零件加工，提高产品精度，降低生产成本。实例分析-工业机器人在压力机中的应用工业机器人在压力机中的应用越来越广泛，主要用于自动化生产线，提升生产效率和产品质量。例如，在汽车制造业中，工业机器人可以完成冲压、焊接、涂装等工序，代替人工进行危险和重复性作业。工业机器人与压力机的集成，需要考虑机器人与压力机的匹配性、安全性和可靠性等因素。此外，还需要开发相应的控制系统，实现机器人的自动控制和人机交互。实例分