【文章內容簡介】 2F 等多個系列的大型伺服壓力機產品。分別采用伺服電機經帶輪、齒輪或螺桿驅動的六連桿肘桿機構進行工作。其中 H1F 伺服壓力機的沖壓能力規(guī)格在 350kN2022kN 之間，H2F 伺服壓力機有沖壓能力規(guī)格 2022kN,3000kN等產品。還可根據客戶需要提供 8000kN ,10000kN 等更高規(guī)格的伺服壓力機產品。日本網野公司自 1995 年開始研制大型伺服壓力機，采用交流伺服電機作為驅動源，通過減速器驅動特殊螺桿，進而驅動對稱六連桿肘桿機構，再帶動沖頭滑塊運動。該公司 2022 年開發(fā)出世界上最大的大型伺服壓力機，沖壓能力高達 25000kN。目前公司根據各種生產需求，已經生產出機械連桿伺服壓力機、曲柄多連桿伺服壓力機、液壓式伺服壓力機等多種類型的伺服壓力機。此外，還有日本天田(AMADA)公司的 SDH 系列伺服壓力機，以及山田(YAMADA DOBBY)公司的 SVO 系列伺服壓力機產品。新型 125 噸深喉頸曲柄壓力機結構優(yōu)化設計3圖 11 AMINO 公司生產的 1300 噸大型鈑金加工伺服壓力機歐洲一些壓力機廠商也加入到這一行列中，如德國凱撒(KAIBER}、舒勒(SCHULER)，其中德國 SCHULER 公司在 2022 年北京國際機床展 (CIMT07)上推出了 25003600kN 的一系列壓力機產品。2022 年，舒勒推出了新一代伺服驅動機械壓力機。這種新的落料與成型壓力機用途相當廣泛。集合了所有壓力機特點的可編程伺服直接驅動技術 SDT 確保了如此廣泛的應用。這種新的壓力機配備指定的模具和自動化概念可被設計為多工位或者級進模壓力機。這類新型壓力機配備高性能扭矩電機，既沒有飛輪，也沒有離合器和剎車，因此靈活度很高。這種新的沖壓和成型伺服壓力機公稱力范圍從 250030000kN。 國內伺服壓力機發(fā)展現狀我國壓力機制造企業(yè)自 80 年代開始，通過技術引進，合作制造和自主創(chuàng)新等模式積極吸收、消化國外機械壓力機先進設計及制造技術，目前已經完全掌握機械壓力機設計和制造技術。如今，隨著我國經濟的快速增長，對高精度、高效率的大型伺服壓力機的需求不斷增加。以占行業(yè)總銷售額 68%的汽車沖壓件為例，正以每年 25%的速度增長。但國產高端產品和技術與國際存在差距、尤其是自主知識產權設備和技術的匾乏，已遠遠滿足不了我國國民經濟發(fā)展的需要，更難以應對日益激烈的國際競爭。近年來，國家開始重視伺服壓力機研究與開發(fā)工作，在國家數控重大專項立項。大型伺服壓機等先進裝備具有廣闊的市場前景和市場空間，也給傳統(tǒng)壓機制造企業(yè)帶來巨大的生存壓力，我國壓力機行業(yè)必須迎接挑戰(zhàn)，變被動為主動，開發(fā)新型伺服壓力機，占領廣闊的市場。隨著我國經濟的快速增長，對高精度、高效率的大型壓力機的需求不斷增加。目前，國內對壓力加工設備的需求主要在以下幾個領域:①傳統(tǒng)機械、電力工業(yè)，約占總需求的 50%。②汽車制造業(yè)，約占總需的 30%。③軍工產業(yè)，約占總需求的%。④高新技術產業(yè)，約占總需求的 % ,而且隨著我國高新技術的發(fā)展，這一比重將越來越高。很顯然，在這些高速發(fā)展的領域內，蘊藏著巨大的市場和商機。以占行業(yè)總江南大學學士學位論文4銷售額 68%的汽車沖壓件為例，正以每年 25%的速度增長，大型壓力機等制造裝備需求量大。我國目前還沒有自己成熟的大型伺服壓力機產品，濟南二機床 2022 年 10 月剛剛研制出我國第一臺大型伺服壓力機試驗樣機，沖壓力為 10000kN，該類型伺服壓力機在空載階段采用交流伺服電機調速來提高滑塊運行速度、負載階段仍然通過飛輪速降來釋放能量的模式進行工作，保留了飛輪和離合器等耗能部件。臺灣金豐企業(yè)開發(fā)了 CM1 型伺服壓力機，該型壓力機可提供的沖壓能力在 8002600kN 之間。廣州鍛壓機床廠先開展了伺服壓力機的研究，先后開發(fā)了多種傳動結構的伺服壓力機，其在 2022 年與華南理工大學聯合設計制造的 GDKS 系類肘桿伺服壓力機，通過連桿、混合肘桿增力機構驅動滑塊運動，最大規(guī)格為 6300kN。齊二機床為了進一步提高壓力機技術水平，縮短與國外先進技術的差距，企業(yè)近年來又先后引進了瑞典 APT 研配試沖液壓機技術，與上海交通大學合作成功研制了伺服壓力機技術。2022 年，企業(yè)又與掌握著當今世界最高水平的大型數控多工位壓力機核心技術的德國漢克自動化公司簽訂引進技術協議。2022 年齊二機床廠與上海交通大學采用冗余容錯技術聯合開發(fā)成功了 2022kN 對稱肘桿伺服壓力機。在 2022 年中國國際博覽會上，齊齊哈爾第二機床集團展出完全自主研究的第一臺全數控伺服壓力機，突破伺服電機技術，打破了國外大型伺服電機對中國市場的壟斷，經濟價值巨大。 中國一重依托國家數控機床重大專項，研究開發(fā)大型伺服閉式四點壓力機，主要用于汽車外覆蓋件的沖壓，該伺服壓力機最大公稱壓力為 25000kN，其研制開發(fā)將推動并提升我國大型伺服壓力機的整體水平。 深喉壓力機的優(yōu)點深喉沖床是沖床的一種，一般用在板料沖孔方面，如大型電氣箱電器柜中間開的百葉窗，防盜門門中間開的貓眼，因料孔距離板邊距離通常在 300mm 以上或更多，而普通沖床喉深只有 180230 左右，板料放進去沖床后墻板擋抵住了板料，無法實現料孔距板邊300 或 500 的距離，這就需要用深喉沖床來實現。深喉沖床大大的提高了板料的利用率，擴大了可加工產品的范圍。圖 12 為國內知名鍛壓企業(yè)揚鍛的深喉沖床。新型 125 噸深喉頸曲柄壓力機結構優(yōu)化設計5圖 12 JB21S 系列開式深頸固定臺式壓力機 本課題研究的主要內容本課題是對 125 噸深喉伺服曲柄壓力機的結構優(yōu)化設計。首先對壓力機進行總體設計：擬定傳動方案，根據技術參數設計主要零部件。然后進行三維實體建模，對床身進行有限元分析并且進行優(yōu)化。具體研究內容包括：（1） ．分析伺服壓力機的工作原理。（2） ．對壓力機進行總體設計。（3） ．通過 UG 進行各零部件及機身的三維建模，并進行裝配，得到實體模型。對機身進行有限元分析并優(yōu)化。江南大學學士學位論文6新型 125 噸深喉頸曲柄壓力機結構優(yōu)化設計7第 2 章 曲柄滑塊機構的設計計算 曲軸的設計與計算 曲軸的設計曲軸為壓力機重要零件，受力復雜，故制造要求較高，此壓力機我選用 40Cr 鍛制而成。圖 21 曲軸相關尺寸支承頸直徑為： gPd)54.(0??， 為公稱壓力，為 1250KN，取 。md160?其他各部分尺寸見下表。曲軸各部分尺寸名稱 代號 經驗數值 取值(mm)曲柄頸直徑 Ad0)(d?200支承頸長度 0l 25300曲柄兩臂外側面間的長度 q 0).3(440曲柄頸長度 al 71d?240圓角半徑 r0).8( 14曲柄臂的寬度（或直徑） 3250曲柄臂的高度 h 355表 21 曲軸有關尺寸經驗公式及取值江南大學學士學位論文8 根據經驗公式建立的曲軸的設計模型圖及主要尺寸如圖所示。圖 22 曲軸尺寸取值 曲軸的強度計算圖 23 曲軸強度計算簡圖 曲軸的危險截面為曲柄頸中央的 BB 截面和支承頸端部的 CC 截面。BB 截面為彎扭聯合作用，單由于彎矩比扭矩大得多，故忽略扭矩計算出來的應力與考慮扭矩的差不多。彎矩：mNPrLMgaqw ????????? 975012482048彎曲應力及強度條件： ??aaAgaq MPdr )(.0)( 933 ?????CC 截面為彎扭聯合作用，單扭矩比彎矩大得多，故可以只計算扭矩的作用。新型 125 噸深喉頸曲柄壓力機結構優(yōu)化設計9公稱當量力臂：??0)1(2)sin(si duRmBAggg ????????162.. ?????? =52mm扭矩： 125052=65000Nm?gPM剪切應力及強度條件：??aaag ?????符合要求。 連桿和調節(jié)螺桿的設計與計算 連桿和調節(jié)螺桿的設計（1） ．連桿及調節(jié)螺桿主要尺寸的經驗數據球頭式調節(jié)螺桿主要尺寸經驗公式及取值，如表 22。圖 24（a） 調節(jié)螺桿（b）連桿江南大學學士學位論文10符號 經驗尺寸（mm） 取值（mm）?1600 Bd801102 .11003dB9?1604 180H(螺紋最小工作高度) 321170表 22 調節(jié)螺桿及連桿有關經驗尺寸及取值（2） ．連桿總長度的確定由于 λ 一般小于 ，對于通用壓力機，一般在 ～ 之間，取 λ=，則，所以 。?? mL80minax??（3） ．連桿上的緊固件連桿蓋分為上下兩部分，需用雙頭螺柱連接，我選取 4 個 M20 的雙頭螺柱，因為雙頭螺柱承受的載荷較為復雜，所以我們不予以計算。 調節(jié)螺桿的強度校核上傳動壓力機在工作時連桿受壓力作用由于調節(jié)螺桿截面較小，故一般校核調節(jié)螺桿的壓縮應力即可。 ??yyFP????min0為連桿的作用力，對于單點壓力機： KNg125000P 220min 934dF??因此， ayMP13950126?????。 球頭式連桿的調節(jié)螺桿用 45 號鋼鍛造，調質處理，球頭表面淬火，硬度HRC42。其許用壓縮應力為 ??ay80?， ??yy??。 調節(jié)螺紋的強度校核調節(jié)螺紋一般采用特種止推螺紋或梯形螺紋。因為壓力機是在重載情況下工作，故選用梯形螺紋，尺寸為 M11012。由于螺母的材料一般比調節(jié)螺桿的差，因此，檢驗螺母（即連桿體）上的螺紋強度新型 125 噸深喉頸曲柄壓力機結構優(yōu)化設計11即可。螺紋的破壞有三種可能性：即牙齒根部的彎曲、剪切破壞和牙齒表面的擠壓破壞。由資料分析可知，只需檢驗彎曲強度即可。由于螺紋可以看成是 0P作用在螺紋中徑處的懸臂梁，所以螺母的螺紋壓根處的最大彎曲應力為 WMw??式中 為螺紋根部的彎矩，W 為螺紋根部的截面系數。 421)(100dnPdnw????式中， 0P—連桿上的作用力； —螺紋的外徑； 1—螺紋的內徑； n—螺紋的最少工作圈數： sH，H—螺紋的最小工作高度；s —螺距。 620hdW??， h—螺紋牙根處的高度，對于梯形螺紋 ?。所以，aMPhHdsPhdn )1.(15.)( ???????????連桿體材料選用鑄鋼 ZG35，其許用應力 ??aMP8?， ????，可以使用。 連桿和封閉高度調節(jié)裝置 連桿和封閉高度調節(jié)裝置的結構為了適應不同高度的模具，壓力機的裝模高度需能調節(jié)。我們是用調節(jié)連桿的長度來達到調節(jié)裝模高度的目的。即連桿不是一個整體，而是由連桿體與調節(jié)螺桿用螺紋連接，轉動螺桿使其從連桿體中旋入或旋出，就可改變連桿的長度，也就改變了滑塊的位置，從而達到調節(jié)壓力機封閉高度(裝模高度)的目的。調節(jié)方式分為手動調節(jié)和機動調節(jié)，手動調節(jié)只適合小型壓力機，本次設計選用機動調節(jié)：螺桿球頭的中心鉆出一個通孔，用一根銷軸與撥快固定，撥塊旋轉，螺桿即旋轉，撥塊由蝸輪和蝸桿帶動，蝸桿蝸輪由調節(jié)電機來驅動，所以開動電機即可調節(jié)裝模高度。 蝸輪蝸桿的設計及調節(jié)電機的選取調節(jié)裝置的有關參數參考[1