【正文】 的電動機啟動后，飛輪運轉(zhuǎn)至額定轉(zhuǎn)速，積蓄動能[23]。 曲柄壓力機的載荷是具有沖擊性的，即在一個工作周期內(nèi)，沖壓鍛造工作的時間周期是非常短的。有些大工作面的機械壓力機為了使滑塊的底面受力更加地均勻和運動平穩(wěn)，通常會采用雙點或四點的，也就是說會采用兩個或是四個曲柄滑塊機構(gòu)。 在曲柄壓力機中，可以認為每個曲柄滑塊機構(gòu)稱為一個“點”。 （5）支撐部件：如機身。 （4）能源裝置：如電動機和飛輪[飛輪可使電動機的負荷均勻，有效利用能量。 （2）傳動機構(gòu)：包括齒輪傳動和皮帶傳動等機構(gòu)。壓力機在整個工作周期內(nèi)進行工藝操作的時間很短，也就是說，有負荷的工作時間很短，大部分時間為無負荷的空程時間[4]。當材料放到上下模之間時，即能進行沖裁或其他變形工藝，制成工件。 曲柄壓力機的結(jié)構(gòu)原理與技術(shù)參數(shù) 曲柄壓力機是以機械傳動方式的鍛壓機械，以J31315壓力機為例來描述曲柄壓力機的結(jié)構(gòu)組成如下圖1左和工作運功原理圖如下圖1右，其工作原理是電動機1通過三角帶把運動傳給大皮帶輪3，從而通過齒輪8把運動傳給偏心齒輪9和連桿12的上端套在偏心齒輪的上，下端與滑塊13用鉸鏈連接，因此，就將齒輪的旋轉(zhuǎn)運動變成滑塊的往復(fù)運動。并且向著高精度和高速度的方向發(fā)展，例如美國明斯特公司已生產(chǎn)了250kN2000次/min的超高速壓力機[19]、[20]。在這期間，上海鍛壓機床廠、上海第二鍛壓機床廠等機械壓力機制造廠改善了生產(chǎn)環(huán)境，并采用較高新的技術(shù)，從而大大提高鍛壓機械的生產(chǎn)能大大提高，也促進科研部門對曲柄壓力機的科研進程，提高了我國的曲柄壓力機的技術(shù)含量，到目前為止，我國已經(jīng)擁有了80000kN的熱模鍛壓力機和40000kN的雙點壓力機等新式壓力機，并且在研究水平也達到了一個嶄新的科技水平高度，但是由于我國曲柄壓力機制造業(yè)仍屬落后，主要展現(xiàn)在質(zhì)量不高、工作性能差、可靠性差以及品種不全等方面[3]。由于其節(jié)約材料或浪費材料很少即可得到成品，并且生產(chǎn)效率高，容易實現(xiàn)半自動化甚至全自動化，因此發(fā)展制造及大量投入使用壓力機已成為工業(yè)發(fā)展先進國家的發(fā)展方向之一[2]。曲柄壓力機因此被廣泛應(yīng)用于日用品、汽車、農(nóng)業(yè)機械、電氣儀表及國防工業(yè)等生產(chǎn)部門。因此，鍛壓機械在這種形勢下得到了各個國家的足夠的重視，再由于二十世紀前期，汽車工業(yè)的崛起，曲柄壓力機及其他鍛壓設(shè)備得到了迅速的發(fā)展，鍛壓生產(chǎn)在工業(yè)生產(chǎn)中的地位越來越重要，鍛壓機械在機床中所占比重也越來越大[1]。J2380壓力機曲柄滑塊機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計畢業(yè)論文第1章 緒論 曲柄壓力機的研究背景 近些年來，鍛壓機械采用了現(xiàn)代化的加工工藝進行生產(chǎn)所需部件，由于它具有效率高、質(zhì)量好、能量省和成本低的特點。所以越來越多的工業(yè)發(fā)達的國家開始采用鍛壓工藝代替切削工藝和其他工藝，從而達到提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本以及更加合理進行資源配置的目的。 在鍛壓機械之中，又以曲柄壓力機最多，占到了半數(shù)以上。在工業(yè)不斷發(fā)展的形勢下，曲柄壓力機的品種和數(shù)量越來越多，壓力越來越大，質(zhì)量及可靠性要求也越來越高。 國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 目前國內(nèi)現(xiàn)狀，1978年機械壓力機品種共30個系列達160余種產(chǎn)品，產(chǎn)量占整個鍛壓機械年產(chǎn)量的49%，其中開式壓力機占70%，大、重型機械壓力機占3%。 目前國外的現(xiàn)狀，由于汽車工業(yè)的迅速興起，曲柄壓力機以及其它制造設(shè)備也隨之蓬勃發(fā)展，并且逐漸融入新的技術(shù)，新的材料之后，從而加推動并加快對曲柄壓力機的改良與研發(fā)。聯(lián)邦德國奧穆科公司近年來制造的平鍛機和熱模鍛壓力機，都已經(jīng)采用微型計算機巡回檢測各軸承的溫度，顯示工藝力，對壓力機的安全運轉(zhuǎn)有著非常重要的作用[21]、[22]。上模14裝在滑塊上，下模16裝在工作臺17上。由于工藝的需要，滑塊有時運動，有時停止，所以裝有離合器和制動器。1電動機 2小皮帶輪 3大皮帶輪 4制動器 5離合器 6小齒輪 7大齒輪 8小齒輪 9偏心齒輪 10芯軸 11機身 12連桿 13滑塊 14上模 15下模 16墊板 17工作臺 18液壓氣墊圖11 J31315壓力機的運功原理圖 從工作原理上可以看出，曲柄壓力機一般包括以下幾部分: （1）工作機構(gòu):一般為曲柄滑塊機構(gòu)，由曲軸、連桿和滑塊等零件組成。 （3）操縱機構(gòu)：如離合器和制動器。]。 （6）多種輔助系統(tǒng)和附屬裝置：潤滑系統(tǒng)、保護裝置以及氣墊等。最簡單的機械壓力機采用單點式，即只有一個曲柄滑塊機構(gòu)。而本次設(shè)計的J2380曲柄式壓力機就屬于開式單點壓力機，采用一個曲柄滑塊機構(gòu)[5]。短時間內(nèi)的最大的功率比平均的功率要大十幾倍以上，因此在傳動系統(tǒng)中都設(shè)置有飛輪，能使運動更加平穩(wěn)，而且飛輪具有蓄能的作用。凸模接觸坯料開始鍛壓工作后，電動機的驅(qū)動功率小于載荷，轉(zhuǎn)速降低，飛輪釋放出積蓄的動能進行補償。 機械壓力機上的離合器與制動器之間設(shè)有機械或電氣連鎖,以保證離合器接合前制動器一定松開,制動器制動前離合器一定脫開。滑塊的行程長度不變，但其底面與工作臺面之間的距離（稱為封密高度），可以通過螺桿調(diào)節(jié)。為保證設(shè)備安全，常在壓力機上裝設(shè)過載保護裝置。 一般來說，曲柄壓力機設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)都在反映著設(shè)備的工藝能力、加工零件的范圍、生產(chǎn)效率以及可靠性等指標，如下進行分別講述[7]：1. 通用壓力機的主要參數(shù) （1）公稱壓力Pg及公稱壓力行程Sg 曲柄壓力機的公稱壓力（或稱額定壓力）是指滑塊離下死點前某一特定距離（此特定距離稱為公稱壓力行程或額定壓力行程）或曲柄旋轉(zhuǎn)到離下死點前的某一個特定的角度（此特定的角度我們稱之為公稱壓力角或額定壓力角）時，滑塊所容許承受的最大的作用力。這個系列是從生產(chǎn)實踐中，結(jié)合優(yōu)先數(shù)系進行歸納整理總結(jié)后制訂的產(chǎn)品規(guī)格，它既能滿足生產(chǎn)需要，又不會導(dǎo)致曲柄壓力機的品種規(guī)格出現(xiàn)繁多，給生產(chǎn)制造曲柄壓力機帶來麻煩和困難。 （2）滑塊行程S滑塊從上死點到下死點所經(jīng)過的距離。如果行程比較長的話，則能生產(chǎn)高度較高的零件，曲柄壓力機的通用性就會比較大。 （3）滑塊行程次數(shù)n 滑塊每分鐘從上死點到下死點，然后再回到上死點所往復(fù)的次數(shù)。 （4）最大裝模高度H1及裝模高度調(diào)節(jié)量ΔH1 裝模高度是指滑塊在下死點時，滑塊下表面到工作臺板上表面的距離。裝模高度調(diào)節(jié)裝置所能調(diào)節(jié)的距離，稱為裝模高度調(diào)節(jié)量。它的大小直接影響所安裝的模具的平面尺寸以及壓力機平面輪廓的大小。尺寸選得太小，則加工的零件尺寸受到限制。：一般來說，按機身結(jié)構(gòu)型式和應(yīng)用特點來進行分類。 1）開式壓力機：也稱沖床，應(yīng)用最為廣泛。機身呈C形，前、左、右三面敞開,結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、機身可傾斜某一角度,以便沖好的工件滑下落入料斗,易于實現(xiàn)自動化。 2）閉式壓力機：機身呈框架形，機身前后敞開，剛性好，精度高，工作臺面的尺寸較大，適用于壓制大型零件，公稱壓力可達到160～6000噸。 （2）按應(yīng)用特點分：有雙動拉深壓力機、多工位自動壓力機、回轉(zhuǎn)頭壓力機、熱模鍛壓力機和冷擠壓機。拉深前外滑塊首先壓緊板料外緣，然后內(nèi)滑塊帶動凸模拉深杯體，以防板坯外緣起皺。內(nèi)外滑塊公稱工作力之比為（～1）:1。在壓力機的一次行程中，各工位同時進行各道成形工序，制成一個工件。坯料放在模具上而不再移動。這種壓力機定位精度高，便于調(diào)整產(chǎn)品，一機多用，多用于沖制儀器底板和面板等。 4)熱模鍛壓力機：用于模鍛件生產(chǎn)。過去多用曲柄連桿機構(gòu),為提高剛性多已改用雙滑塊式和楔式。 5）冷擠壓機：用于冷、溫態(tài)擠壓金屬零件，如槍彈殼、牙膏管等。第2章 曲柄滑塊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理、運動規(guī)律及受力分析 平面連桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)與變型 在一個平面內(nèi)，平面連桿機構(gòu)的共同特點是原動件的運動都要經(jīng)過一個不與機架直接相連的中間構(gòu)件（稱為連桿）才能傳動從動件，故稱之為平面連桿機構(gòu)。鉸鏈四桿機構(gòu)是平面四桿機構(gòu)的基本形式，其他形式則可認為是其變型。在此機構(gòu)中如下圖21，AD是機架，AB、CD兩桿與機架相連稱之為連架桿，BC為連桿。在曲柄搖桿機構(gòu)中，當以曲柄為原動件時，可實現(xiàn)搖桿往復(fù)的運動；當以搖桿為原動件時，則可實現(xiàn)曲柄的回轉(zhuǎn)運動。圖21 曲柄搖桿機構(gòu)示意圖 如圖22為曲柄滑搖桿機構(gòu)運動時，鉸鏈C將沿圓弧ββ往復(fù)運動。 圖22 曲柄搖桿機構(gòu) 圖23 曲線導(dǎo)軌的曲柄滑塊機構(gòu)若將圖22中的搖桿無限延長至無窮大，又將圖23中的曲線導(dǎo)軌變成直線導(dǎo)軌，于是機構(gòu)又變型為如圖24和圖25的曲柄滑塊機構(gòu)。圖24 曲柄滑塊機構(gòu)偏置圖25 曲柄滑塊機構(gòu)正置在曲柄式壓力機中，曲柄滑塊機構(gòu)通過將能源裝置電動機發(fā)生的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成為滑塊的直線往復(fù)運動，并實現(xiàn)對毛坯材料進行成形加工的鍛造機械。 曲柄壓力機中，當曲軸旋轉(zhuǎn)時，帶動連桿作擺動和上下往復(fù)運動，連桿帶動滑塊沿導(dǎo)軌槽作上下往復(fù)直線運動。調(diào)節(jié)螺桿的下端是球頭，它放在滑塊內(nèi)的球面下支承座上，用球面壓環(huán)壓住，球面壓環(huán)與滑塊之間用螺釘連接。 曲柄壓力機滑塊機構(gòu)的運動規(guī)律分析 設(shè)計的目的壓力機的工作機構(gòu)主要采用的就是曲柄滑塊機構(gòu),其運動簡圖如圖26，其中O 點表示曲軸的旋轉(zhuǎn)中心，A點表示連桿與曲軸的連結(jié)點,B點為連桿與滑塊連結(jié)點,AB表示連桿的長度，OA表示曲柄的半徑。圖24為結(jié)點正置的曲柄滑塊機構(gòu)，那么當結(jié)點正置時，滑塊的位移和曲柄轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系表達為 （21)而 令 則 故 代入式（21）整理得 （22） ，對于通用壓力機而言，～，因此式（22）可進行簡化。（λ=R/L，其中是連桿的長度，當連桿可調(diào)時取最短時數(shù)值。在某些情況下，因為實際需要，還希望求出曲柄轉(zhuǎn)角和滑塊位移的關(guān)系公式，可由圖24并利用余弦定理進行推導(dǎo)得出下述公式 （24）公式中符號意義與公式（23）相同。而 所以化簡得 (25)公式中 v為滑塊速度，向下的方向為正； ω為曲柄角速度。也是滑塊行程次數(shù)。 從公式26中可得出,滑塊的速度是隨曲柄轉(zhuǎn)角α角度變化的。即 （26） 從上面公式可以看出，滑塊的最大速度vmax與曲柄的轉(zhuǎn)速n，曲柄半徑成正比，曲軸的轉(zhuǎn)速n越高，曲軸的R越大，那么滑塊的最大速度vmax也越大。例如，對于拉伸工藝來說，如果滑塊速度過大，會引起工件的破裂破壞，從而造成材料浪費和生產(chǎn)效率低下。表21 拉伸工藝的合理速度范圍 材料選擇鋼不銹鋼鋁硬鋁黃銅銅鋅最大拉伸速度（mm/s）40018089020010207607