曲柄压力机偏心机构设计论文-学位论文.doc
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1、第33页 目 录摘要.前言.第一章 曲柄压力机概论1.1曲柄压力机简介.11.2按机身结构型式的分类.31.2.1开式压力机.31.2.2闭式压力机.41.3曲柄压力机的组成.51.3.1机身.51.3.2动力传动系统.51.3.3工作机构.61.3.4操纵系统.61.4压力机选择.61.4.1压力机类型的选择.61.4.2压力机规格的选择.61.5过载保护装置.91.5.1压塌式过载保护装置.91.6滑块导轨.111.7压力机的精度等级.11第二章 曲柄压力机总体方案的设计2.1曲柄压力机的技术参数.122.2确定传动系统的布置方式.122.3控制的确定.122.4电动机的选择以及传动比的计
2、算与分配.132.4.1电动机功率的确定.132.4.2 传动比的计算与分配.132.5曲柄压力机的主要组成部分.,132.6曲柄压力机传动原理图见下页.,13第三章 曲柄滑块的受力与运动分3.1滑块的位移与曲柄转角的关系.143.2滑块的速度与曲柄转角关系.153.3曲柄、连杆和滑块的受力.163.4曲柄滑块机构中的摩擦.173.4.1滑块导向面与导轨之间的摩擦.173.4.2支承颈与轴承之间的摩擦.173.4.3曲柄颈与连杆大端轴承之间的摩擦.17第四章 小带轮和飞轮设计4.1 小带轮的设计.174.1.1小带轮的尺寸确定.174.1.2飞轮的设计.19第五章 曲柄压力机偏心机构的设计5.
3、1偏心轴的设计.205.1.1偏心轴的结构特点.205.1.2 偏心轴的材料选择.205.1.3 偏心轴的危险面分析以及尺寸设计.20 5.1.4 截面应力校核.21 5.1.5 截面的剪应力计算.22 5.2 齿轮的设计.22 5.2.1 选择齿轮类型、精度等级、材料及其齿轮.22 5.3 连杆的设计. 265.3.1 两种形式的连杆结构特性对照.26 5.3.2 连杆类型的选择.265.3.3 圆球面传力连杆尺寸的设计与计算.265.4 滑块的设计.275.4.1 滑块的作用.275.4.2 滑块的结构.275.4.3 滑块的制造.275.4.4 滑块基本尺寸的确定.27第六章 滑动轴承6
4、.1 轴承的选择与设计.286.1.1 偏心部分的滑动轴承.286.2 偏心轴支承颈的滑动轴承.296.2.1 材料选择及其固定形式.296.2.2轴承润滑.296.2.3 轴承的校核.29结论.31参考文献.32致谢.32附录.33曲柄压力机偏心机构设计摘要中文摘要锻压机械是为实现锻压工艺服务的。随着生产的发展,锻压机械越来越广泛的应用于国民经济部门的工业生产中,除机械制造业本身外,动力机械工业、船舶、电机、电器、汽车、拖拉机、农业机械、机车车辆制造业、航空航天工业,以及与人们日常生活密切相关的家用电器、日用五金等轻工部门,均需要大量锻压机械为之服务;随着科学技术的进步,需要更多、更好的各种
5、锻压机械来进行各种锻压工艺,这就要求我们应用各种现代化的设计理论和计算方法,设计出自重轻、性能好生产率高的各类新型锻压机械,更好地服务于祖国现代化建设中,对现代制造业极具现实意义。本设计锻压机械设备为机械式曲柄压力机(采用偏心轴作为偏心机构)。关键词: 曲柄压力机,曲柄滑块,偏心轴 连杆滑块,滑动轴承Crank Press eccentric designAbstractEnglish summary Forging machinery for the realization of forging technology services. With the development of pro
6、duction, forging machinery increasingly broad sectors of the national economy for the industrial sector, In addition to manufacturing its own machinery, power machinery industry, shipbuilding, electronics,electronics, electrical appliances, cars, tractors, agricultural machinery, vehicle manufacturi
7、ng, aviation and aerospace industry, as well as closely related to peoples daily life of household appliances, daily hardware and other light departments, which need a lot of forging machinery servicing; With scientific and technological progress needs more, better the forging machinery for various
8、forging process, This requires us to the application of modern design theory and the calculation method, from the light weight, The performance of various types of high productivity forging new machinery, to better serve Chinas modernization drive, Modern manufacturing highly realistic significance.
9、 Forging the design of mechanical equipment for mechanical crank press (using the eccentric shaft as eccentric institutions). Keywords: Crank Press,Crank Slider,Eccentric shaft Linkage slider,Sliding Bearings 前言 曲柄压力机偏心机构的设计是曲柄压力机机设计中的核心部分,要实现曲柄压力机的正常、高效工作和应用广泛,对偏心机构的研究与设计显然具有很重要的意义。实现偏心,目前有三种形式,即:曲
10、轴式的偏心,曲拐轴式的偏心以及偏心轴式的偏心。一般地,曲轴式和曲拐轴式的偏心压力机主要应用于中型、大型吨位上,而在不需要压力很大的锻压成型工艺中,无须使用大吨位的、且结构复杂的曲轴式或曲拐轴式压力设备。在本设计中设计任务是偏心轴式的曲柄压力机偏心机构的设计,设计思想是,连杆大端与偏心轴偏心部分联结,另一端与滑块联结,当偏心轴作圆周旋转运动时,连杆和滑块一起上下往复直线运动。纵观过内外同类型号的锻压设备情况,由于使用偏心轴式作为偏心机构,其偏心部分的轴径较大,应用范围仅仅局限于小吨位的锻压成型工艺中。本设计主要研究的是如何实现轴的偏心,如何实现连杆滑块按即定要求直线往复运动第一章 曲柄压力机概论
11、11压力机发展简介 金属板材成形设备(如各种压力机、剪板机、折弯机等)是汽车、电子信息、家用电器和仪表等行业最主要的工艺装备之一,在制造业发挥着重要的作用。其技术水平很大程度上决定了制件的质量和成本。 随着汽车工业的成长,金属板材成形设备在20世纪得到了全面的发展,形成了较完备的体系,并达到了较高的技术水平。进入新世纪后,不仅汽车工业持续发展,电子信息、家用电器和医疗器械等行业也如雨后春笋,蓬勃发展。它们对制造技术提出了更新、更高的要求,推动了包括金属板材成形设备在内的制造装备的持续向前发展。金属板材成形设备的范围很广。 为进一步提高工作性能,高速精密压力机技术近年来取得了一系列新的进展,包括
12、: (1)采用新材料、新结构,尽量减少运动部件的质量。如KYORI公司Mach系列超高速精密压力机,滑块采用了陶瓷铝合金复合材料,使惯性力下降了40;将封闭高度调节机构置于横梁部位,不但使调节范围加大,而且使运动部件的质量得到进一步降低。 (2)采取有效措施,减少温度对运动精度的影响,显著改善滑块的运动特性。日本KYORI公司Beat ANEX系列高速压力机采用对称曲柄肘杆机构,使连杆和肘杆的热变形互相抵消,不但减少了热变形对滑块运动位置精度的影响,而且降低了滑块在下死点附近的速度,提高了加工性能。 由于采用了热平衡设计和结构上的其他措施。日本KYORI的高速精密压力机,运转8h内下死点位置的
13、变化以及速度调节后,下死点位置的变化均能控制在0.01mm左右。瑞士BRUDERER公司的产品则设有油-水冷却器,以控制温度的变化,确保工作精度。 (3)改善滑块导向,提高运动精度。瑞士BRUDERER公司的压力机,其导向轴承可自动补偿热变形,导向元件与条料位于同一平面,以确保冲裁时的导向精度。日本KYORI公司Mach系列产品则采用了新型的动静压混合导向机构,以提高导向精度(该机构已经申报了专利)。 (4)进一步提高自动化水平和工作可靠性。瑞士BRUDERER产品采用计算机控制,图形显示、滑块位置、送料长度均能实现实时检测和控制,采用人机对话可存储500套模具参数,大大节省了换模调节时间。选
14、择适当的总线系统还可以实现数据的集中管理。此外,数控压力机因加工的万能性和高度的自动化,一直受到厂家的关注,成为现代化冲压设备的主力之一,其地位可与切削加工中的加工中心媲美。 数控压力机的发展已经有数十年的历史,技术已经比较成熟。进入新世纪后,仍然有新的发展,并不断完善。曲柄压力机是使用比较广泛的一种锻压设备,结构形式也比较多。普通曲柄压力机主要用于生产冲压件;热模锻曲柄压力机用于生产热模锻件;手锻机用于长杆类锻件的局部镦粗和圆环类零件的镦粗和冲孔;冷镦自动机用于各冷镦标准件的加工;拉深压力机用于板材的拉延;冷挤压力机用于各种冷挤压零件;精压机用于高精度零件的加工。曲柄压力机的主要参数是公称压
15、力,表示滑块上所容许的最大作用力. 通过曲柄滑块机构将电动机的旋转运动转换为滑块的直线往复运动,对坯料动作平稳,工作可靠,广泛 用于冲压进行成形加工的锻压机械 。机械压力机、挤压、模锻和粉末冶金等工艺。机械压力机在数量上约占各类锻压机械总数的一半以上。机械压力机的规格用公称工作力(千牛)表示,它是以滑块运动到距行程的下止点约1015毫米处(或从下止点算起曲柄转角 约为1530时)为计算基设计的最大工作力(图1.1曲柄滑块机构运动简图)。 图1.1 工作原理机械压力机工作时(机械压力机工作图由电动机通过三角皮带驱动大皮带(通常兼作飞轮),经过齿轮副和离合器带动曲柄滑块机构,使滑块和凸模直线下行。
16、锻压工作完成后滑块回程上行,离合器自动脱开,同时曲柄轴上的自动器接通,使滑块停止在上止点附近。 每个曲柄滑块机构称为一个“点”。最简单的机械压力机采用单点式,即只有一个曲柄滑块机构。有的大工作面机械压力机,为使滑块底面受力均匀和运动平稳而采用双点或四点的。 机械压力机的载荷是冲击性的,即在一个工作周期内锻压工作的时间很短。短时的最大功率比平均功率大十几倍以上,因此在传动系统中都设置有飞轮。按平均功率选用的电动机启动后,飞轮运转至额定转速,积蓄动能。凸模接触坯料开始锻压工作后,电动机的驱动功率小于载荷,转速降低,飞轮释放出积蓄的动能进行补偿。锻压工作完成后,飞轮再次加速积蓄动能,以备下次使用。
17、机械压力机上的离合器与制动器之间设有机械或电气连锁,以保证离合器接合前制动器一定松开,制动器制动前离合器一定脱开。机械压力机的操作分为连续、单次行程和寸动(微动),大多数是通过控制离合器和制动器来实现的。滑块的行程长度不变,但其底面与工作台面之间的距离(称为封密高度),可以通过螺杆调节。 生产中,有可能发生超过压力机公称工作力的现象。为保证设备安全,常在压力机上装设过载保护装置。为了保证操作者人身安全,压力机上面装有光电式或双手操作式人身保护装置。 1.2 按机身结构型式的分类。 1.2.1开式压力机:也称冲床,应用最为广泛。开式压力机多为立式,图3(开式压力机冲床)。(图1.2) 机身呈C形
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