【正文】 緒論 螺旋壓力機概述 螺旋壓力機（Screw Press），是指通過使一組以上的外螺栓與內螺栓在框架內旋轉產(chǎn)生加壓力形式的壓力機械的總稱。螺旋壓力機起源于公元15世紀的德國，有個叫約翰唐地貝格的人發(fā)明了一種活字印刷機，涂上油墨的活字板通過螺旋裝置被壓摁在紙上。這種機器被當作榨葡萄和橄欖油的木制螺栓壓榨機來使用，可以說是所有壓力機械的起源。它采用的是逐步花時間壓縮的施加靜壓方式。在歐洲的博物館中，同樣陳列有通過靜壓進行熱鍛造的螺旋壓力機。據(jù)推測是在中世紀，用于制造城市及教會的鋼制門窗及五金部件的。 螺旋壓機的發(fā)展史 最早用于現(xiàn)代工業(yè)化大生產(chǎn)的螺旋壓力機靠摩擦盤傳遞動力，簡稱摩擦壓力機，它在19世紀初開始使用，1877年德國公布了摩擦壓力機的首個專利。由于結構簡單，工作可靠，摩擦壓力機至今仍在廣泛應用。其最大的缺點是摩擦傳動效率低，約為50%55%，其總效率僅為20%至25%。近百年來，人們一直在尋求改進的方法，主要目標是:①提高傳動效率，降低能耗。②加大設備噸位，提高工作能力。③提高打擊能量的控制精度和操作的自動化程度。20世紀是螺旋壓力機大發(fā)展的時期，20年代，人們開始研制液壓螺旋壓力機，40年代末期投入工業(yè)應用。30年代，前蘇聯(lián)開始電動螺旋壓力機研制，50年代末期德國開始生產(chǎn)，到70年代末，德國辛佩坎公司研制成功離合器式螺旋壓力機。20世紀末期，日本Enomoto公司開發(fā)研制成功伺服驅動電動螺旋壓力機。進入21世紀，螺旋壓力機這一古老的成形設備仍在蓬勃發(fā)展，已經(jīng)形成品種多樣，規(guī)格齊全，自動化程度高的特色，為人類文明的發(fā)展繼續(xù)作出貢獻。 螺旋壓力機的特點 螺旋壓力機在鍛壓生產(chǎn)中的應用已有近二百年的歷史。這種古老的鍛壓設備，結構經(jīng)不斷改進，使用性能日益完善，獲得越來越廣泛的應用，特別是近二十年來發(fā)展很快。螺旋壓力機能夠得到發(fā)展，主要由于具有以下特點:①工藝適應性好，萬能性強。②下死點不固定，機器受力件的彈性變形不會影響工件精度。導向精度好。由于可以裝頂出器，鍛件拔模斜度小，因此最適用于作精鍛。③模具安裝和調整方便，模具材料消耗低。④機器結構簡單，成本低，基建投資費用少，動力消耗和維修費用低。⑤有較高的生產(chǎn)率。⑥勞動條件好，對環(huán)境危害小。 螺旋壓力機不足之處是:行程次數(shù)低，模鍛時制坯不便，往往要配備制還設備，承受偏載能力較差，生產(chǎn)率較低。 螺旋壓力機發(fā)展趨向1. 基本參數(shù)系列化 目前很多國家或公司都制訂了螺旋壓力機的系列參數(shù)標準。一般情況按系列生產(chǎn)，但也為滿足用戶要求，提供變型或專用產(chǎn)品。西德是世界上制造螺旋壓力機品種數(shù)量最多的國家，其驅動型式多樣，性能結構先進，工藝用途廣泛我國目前已制訂了雙盤摩擦壓力機參數(shù)標準J B 779和液動螺旋壓力機參數(shù)標準JB2474790。隨著航空、交通和電力等工業(yè)的發(fā)展，需要大型螺旋壓力機。目前常用規(guī)格為40008000噸。我國正在研制40006300噸液動螺旋壓力機。 工業(yè)的發(fā)展，需要研制技術經(jīng)濟指標高，工藝用途廣泛的螺旋壓力機。國外除通用型外，還按照體積模鍛、精鍛、壓印和拉伸等不同工藝，發(fā)展各種類型的機器。目前我國產(chǎn)品系列單一，與工業(yè)發(fā)展不適應。需盡快發(fā)展餐具、醫(yī)療器具和壓制耐火材料生產(chǎn)所急需的品種系列。，提高打擊速度近代化工業(yè)生產(chǎn)要求螺旋壓力機加快行程次數(shù)，提高打擊速度。所得效果為:生產(chǎn)率提高，可與其他鍛壓設備配套組織機械化及自動化生產(chǎn)，模鍛充填效果好，模具壽命提高，大噸位設備減輕機重顯著。近年來在螺旋壓力機上裝設了更換模具機構，實現(xiàn)了自動化操縱，打擊力能自動控制，模具的自動冷卻、潤滑及清除氧化皮等。在一些中小件的大批量生產(chǎn)過程中，螺旋壓力機也能夠排入一線中參加自動化生產(chǎn)。隨著科技發(fā)展，變頻技術和電子數(shù)控技術的不斷提高，電動螺旋壓力機的開發(fā)創(chuàng)新、生產(chǎn)制造已全面展開，電動螺旋壓力機已成為目前最具生命力的螺旋壓力機產(chǎn)品。 進一步提高螺旋壓力機的自動化程度，使打擊力、速度、位置等參數(shù)的控制更加準確、方便、將是螺旋壓力機今后繼續(xù)發(fā)展的方向。 本設計的主要內容和步驟 本設計介紹了螺旋壓力機的發(fā)展狀況，經(jīng)過與摩擦螺旋壓力機、離合器式螺旋壓力機、液壓式螺旋壓力機進行對比，突出體現(xiàn)了電動螺旋壓力機獨特的性能優(yōu)勢和結構特點。主要思路如下：1. 通過對幾種典型的螺旋壓力機的對比，確定螺旋壓力機的驅動類型為電動機驅動；2. 電動螺旋壓力機螺旋傳動類型的選擇及傳動裝置的計算；3. 本設計所采用的開關磁阻電動機的概述及功率選擇；4. 電動螺旋壓力機的結構設計。第二章 螺旋壓力機驅動類型選擇 螺旋壓力機是最古老的成形設備之一，具有十分悠久的發(fā)展歷史。很久以前，歐洲就有木制螺旋壓力機，用以壓制葡萄汁和橄欖油。15世紀德國人Johann Gensleisch （14001468)在木制螺旋壓力機的基礎上制成了螺旋印刷機，它可以說是螺旋壓力機和其他機械壓力機的老祖宗。16世紀初，意大利人采用螺旋壓力機壓制金屬藝術品和硬幣。直到19世紀中葉才出現(xiàn)了由蒸氣驅動的機械壓力機。下面這里介紹幾種典型的螺旋壓力機。 摩擦螺旋壓力機摩擦壓力機是現(xiàn)代工業(yè)最早出現(xiàn)的螺旋壓力機，它具有結構簡單，價格低廉的優(yōu)點，迄今已有近二百年的歷史并仍在廣泛使用。除了在鍛壓行業(yè)外亦用于建材行業(yè)。摩擦壓力機的主要問題是電機需帶動摩擦盤始終高速旋轉，而飛輪在一個循環(huán)中還需改變旋轉方向，在換向時飛輪和摩擦盤產(chǎn)生嚴重打滑。這不但降低了傳動效率，也加劇了摩擦帶的磨損。為解決這一問題，上世紀就有人進行了改進，先后開發(fā)了三盤式和雙電機獨立驅動的摩擦壓力機。由于摩擦盤和飛輪間相對滑動速度得以降低，設備性能得到一定改善。但是由于增加了結構和操作的復雜性，從而增加了制造和維修費用，未能得到廣泛應用。 壓力機效率低，打擊力控制不精確，不適于大噸位。但由于造價方面的優(yōu)勢，中小噸位，尤其小噸位螺旋壓力機目前仍以摩擦壓力機為主。目前，這類螺旋壓力機的發(fā)展主要方向有:①提高控制水平。一些先進的摩擦壓力機甚至裝有碼盤檢測飛輪速度。②提高自動化程度。 摩擦壓力機雖然能耗高，控制精度不高，但具有結構簡單，價格低廉的優(yōu)點，在我國應用十分廣泛，而且仍具有很大的市場。但從節(jié)能考慮，其發(fā)展應得到一定控制，尤其應當限制大噸位的摩擦壓力機的發(fā)展。 液壓螺旋壓力機與摩擦傳動相比，液壓傳動有更高的效率。油泵的總效率在70%80%左右，而柱塞泵更可達到90%以上，還可利用蓄能器儲存減速制動時的能量。 液壓螺旋壓力機按驅動方式有兩種：液壓缸驅動(推缸式)和液壓馬達驅動(副螺桿式)。液壓螺旋壓力機的效率大大提高，其加速傳動效率可達60%70%。此外，系統(tǒng)工作壽命大大提高， 液壓螺旋壓力機性能優(yōu)于摩擦壓力機，但是存在以下問題：1　 液壓系統(tǒng)復雜，管道敷設工作量大，液壓泄漏對環(huán)境有污染；2　 維修技術水平要求高，一般鍛造工廠維修困難；3　 價格遠高于摩擦壓力機且結構復雜，維修成本也更高些。 離合器式螺旋壓力機具有很大慣性飛輪的頻繁正反轉是螺旋壓力機效率不高的主要原因，因為在加速減速及制動過程中會消耗大量能量。如果能像曲柄壓力機一樣，飛輪無需換向，效率就可以大大提高了。離合器式螺旋壓力機中（），在飛輪與螺桿之間靠離合器來連接，與曲柄壓力機相似。飛輪在工作過程中始終向一個方向旋轉，無須停止和反向，其尺寸和轉動慣量可遠大于普通摩擦壓力機。當需打擊時，離合器結合，由于離合器靠螺桿一邊的部件轉動慣量極小(只有飛輪的10% }，在極短的時間(約全程的5% )即可達到額定速度。成形過程中，和曲柄壓力機類似，靠飛輪減速釋放能量，直至離合器打滑，然后離合器迅速脫開，油缸推動滑塊—螺桿快速上升返同原位，打擊力和能量由離合器控制。%即可達到最大打擊力。 離合器式螺旋壓力機具有效率高、打擊能量大、控制精度高等一系列優(yōu)點，是當前螺旋壓力機尤其是大噸位螺旋壓力機的發(fā)展方向，但還是存在以下問題：1　 機器結構十分復雜，既有機械離合器傳動，又有用于滑塊回程的液壓傳動。2　 常用的滑塊回程方式是采用液壓缸推動滑塊，同時使螺桿作反向運動。在鍛擊和回程時，主螺桿和螺母的螺牙為同一受力面，潤滑液不易補充，導致螺母螺牙容易損壞。 離合器式螺旋壓力機結構原理圖 電動螺旋壓力機 電