曲柄压力机课程设计侯浩

第四章 传动系统
4.1 传动系统布置及设计......................27 4.2 齿轮传动设计...........................28
2
J23-25KN 型开式可倾曲柄压力机设计分析
第五章 离合器和制动器
5.1 键式离合器的设计.......................29 5.2 摩擦制动器的设计.......................30
为简化工程计算， 将上式中根号内的部分采用幂级数展开后取前两项近似值，从 而有：
式中，s 为滑块行程；α 为曲柄转角；R 为曲柄半径；L
10
J23-25KN 型开式可倾曲柄压力机设计分析
在利用微分方程求速度时，s 应为质点所走过的路程，有：
将（2）代入（3）中，又由于上述相同原理,将上式整理得：
将（4）式对时间求导的滑块加速度 a
5
J23-25KN 型开式可倾曲柄压力机设计分析
合器控制设备的运行和停止。其具有滑块工作特性固定，无法调节，压力不易控 制，工作适应性差，缺乏“柔性”等缺点，已经无法满足冲压生产日益提高的加 工技术要求。 伺服压力机是在摒弃传统机械压力机的飞轮和离合器等耗能部件的 基础上， 采用计算机控制的交流伺服电动机直接作为压力机的动力源， 通过螺旋、 曲柄连杆、肘杆等执行机构将电动机的旋转运动转化为滑块的直线运动。 与现有设备相比，开关磁阻调速式曲柄压力机将带来的变革为： (1) 提高了压力机智能化程度：微机智能控制的变速功能使滑块运动曲线不 再仅仅是正弦曲线，而是可根据工艺要求进行优化设计的任意设定曲线。例如， 可以预存适于冲裁、拉深、压印和弯曲等工艺以及不同材料的特性曲线。不同工 艺、不同材料可调用不同的曲线，这就大大提高了压力机的加工性能，扩大了加 工范围，其加工性能可以与液压机相媲美。 (2) 提高了生产率：由于保留了曲柄压力机的所有优点，尤其是生产率远高 于液压机，体现了“液压机的加工质量，机械压力机的生产效率”。不仅如此， 开关磁阻调速式曲柄压力机还可以根据工件的不同，调整滑块行程次数，可缩短 和数控循环时间。 (3) 节能：由于电机在工作时才旋转，使普通曲柄压力机飞轮空转的耗能得 以节省。又由于没有了离合器与制动器，省下了该部分的能耗。加之压力机大部 分时间工作在额定状态以下， 开关磁阻调速电机比一般电机节能明显，预计该压 力机较常规曲柄压力机可节能 35 ％ 以上。 (4) 减少噪声：可以设计特殊的工作特性曲线，控制工作时滑块的速度，从 而减少振动和噪声， 提高模具使用寿命。开关磁阻调速式曲柄压力机的噪声可较 常规曲柄压力机降低。 曲柄压力机滑块运动曲线可数字化设置，不但缩短了工作 行程，提高了工作效率，而且可实现低噪声。 (5)微机智能存储处理数据：工艺曲线、时间、产量、耗电量等数据可由微 机能存储和处理， 可实现制造过程信息化管理的目标。随着制造业国际竞争日益 激烈，高效率制造高精度、高品质产品的伺服压力机的需求越来越强烈。 伺服压力机的发展具有以下特点：
第八章 压力机操作规程..................37 结束语.................................39 参考文献...............................40
3
J23-25KN 型开式可倾曲柄压力机设计分析
前言
锻压生产已有悠久的历史， 但是采用锻压机械生产却只有一百多年历史。19 世纪三十年代， 世界上出现了第一台简易的平锻机。六十年代生产了冲压用的液 压机。直到十九世纪末才出现相当规模的曲柄压力机。前期二十世纪末，由于汽 车工业的兴起，曲柄压力机以及其他锻压设备得到了迅速的发展。 冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分 离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。在冲压零件的生产中， 合理的冲压成形工艺、 先进的模具和高效的冲压设备是必不可少的三要素。冲压 生产具有生产率高、 材料利用率高、 零件精度高、 复杂程度高、 一致性高等优点， 因此，在批量生产中得到广泛的应用，在现代工业生产中占有十分重要的地位， 是国防及民用工业生产中必不可少的加工方法。 常用的冲压加工设备有机械压力 机和液压机。曲柄压力机在锻压装备中最多，占到全部的 50%以上，是板料冲压 生产的主打设备。它们主要用于冲裁、落料、切边、弯曲、拉延和成形等加工工 序，在汽车、农机、电子、电器仪表、国防工业及日用品等行业有广泛的市场。 20 世纪前期， 由于汽车工业的兴起，曲柄压力机以及其他锻压设备得到了迅 速发展，在逐渐融入新技术、新材料后，更推动了曲柄压力机的发展。传动系统 是曲柄压力机的重要组成部分， 其作用是将电动机的运动和能量按照一定要求传 给曲柄滑块机构。 传统的曲柄压力机均以交流感应电动机为动力，靠飞轮储存和释放能量，离 合器控制设备的运行和停止。其具有滑块工作特性固定，无法调节，压力不易控 制，工作适应性差，缺乏“柔性”等缺点，已经无法满足冲压生产日益提高的加 工技术要求。 伺服压力机是在摒弃传统机械压力机的飞轮和离合器等耗能部件的 基础上， 采用计算机控制的交流伺服电动机直接作为压力机的动力源， 通过螺旋、 曲柄连杆、肘杆等执行机构将电动机的旋转运动转化为滑块的直线运动。
J23-25KN 型开式可倾曲柄压力机设计分析
曲柄压力机课程设计 —J23-25kN 型开式可倾曲柄压力机 的设计
学院：机电工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 学生姓名：侯浩 班级：机械 1101 学号：2011010017 指导老师：王科社
2015 年 1 月 5 日
1
J23-25KN 型开式可倾曲柄压力机设计分析
1.4 通用曲柄压力机的型号和技术参数
型号
根据 JB/T9965-1999 的规定， 曲柄压力机型号由汉语拼音、 英文字母和数字表示： J ⑴ (□) □ ⑵ ⑶ □ ⑷ ― ⑸ □ (□) ⑹ ⑺
例如：JA23-63A（若是标准型号，则第 2、7 位无内容） 第 1 位：类代号（J：机械压力机；Y：液压机） 第 2 位：变形设计代号（表示次要参数在基本型号上所
滑块结构
(1)模高度调节装置 (2)顶件装置
1.2 曲柄压力机的主要类型
按床身结构形式的不同，曲柄压力机可分为开式曲柄压力机或闭式曲柄压力机； 按驱动连杆数的不同可分为单点压力机或多点压力机； 按滑块数是一个还是两个可分为单动压力机或双动压力机
1.3 曲柄压力机的发展概况
传统的曲柄压力机均以交流感应电动机为动力，靠飞轮储存和释放能量，离
目录
前言.......................................4 第一章 概述
1.1 曲柄压力机的工作原理与结构组成 ............5 1.2 曲柄压力机的主要类型.....................5 1.3 曲柄压力机的发展概况.....................5 1.4 通用曲柄压力机的型号和技术参数............7 1.5 设计方案...............................8
第六章 电动机选择和飞轮设计
6.1 电动机功率计算.........................31 6.2 动机型号选择及参数修正..................32
第七章 机身
7.1 机身类型..............................32 7.2 机身结构设计..........................33
4
J23-25KN 型开式可倾曲柄压力机设计分析
第一章 概述
1.1 曲柄压力机的工作原理与结构组成 工作原理：通过曲柄连杆机构将电动机的旋转运动转化为滑块的往复直线运
动。
结构组成：
主体结构
(1)工作机构:由曲轴、连杆、滑块等零件组成的曲柄滑块机构。 (2)传动系统:包括齿轮传动、皮带传动等机构。 (3)操作系统:如离合器、制动器。 (4)能源系统:如电动机、飞轮。 . (5)支承部件:如机身。
技术参数
冲压板料时的阻力 Fr=25KN； 冲压滑块行程：H=25mm； 冲床频次 n=150 次/min； 速度不均匀系数δ=0.1； 许用压力角[α]=25 度。 板料厚度 B=1mm。 内容：需要设计的主要零部件结构有曲柄滑块机构、动力与传动系统，涉及的计 算包括曲柄滑块机构的运动分析、受力分析以及动力系统设计和工作结构设计 等。
第二章 曲柄滑块机构的运动分析与受力分析
2.1 曲柄滑块机构的运动分析...................10 2.2 曲柄滑块机构的受力分析...................13
第三章 曲柄滑块机构的设计计算
3.1 曲柄滑块机构的结构......................17 3.2 曲轴设计计算...........................17 3.3 曲柄滑块机构中的滑动轴承.................18 3.4 连杆及装模高度调节机构...................21 3.5 滑块与导轨.............................24
式中，a 为滑块加速度，向下为正
运动分析公式为：
结论： 1 ：在滑块从上止点到下止点运动时，位移逐渐减小；反之，逐渐增加
11
J23-25KN 型开式可倾曲柄压力机设计分析
2 ：滑块从下止点到上止点运动，滑块的加速度由反向最大变为正向最大 3 ：滑块速度和加速度的方向，向下为正 4 ：曲柄转角逆时针转动为正方向
取
R=S/2=25/2=12.5 mm rad/s
6
J23-25KN 型开式可倾曲柄压力机设计分析
(1)柔性化、智能化生产。随着伺服技术的发展，伺服压力机采用可任意调 节的伺服电动机，其自动化、智能化程度提高，可以获得任意的滑块性能，设备 工艺适应性提高。 (2)节能环保。在普通压力机中，飞轮空转耗能占总能耗的 6％～30％．离合 器耗能占总能耗的 20％。伺服电动机取消飞轮和离合器，简化传动系统，节约 能耗与液压机相比． 伺服压力机消除了油液污染， 传动系统简化， 传动噪音减少， 改善了生产环境。 (3)精度高，生产效率提高，模具寿命高。伺服技术、滑块位移检测技术、 滑块行程调节技术等在伺服压力机的应用．使得滑块在任意位置可以准确控制， 提高加工精度。 当前阻碍国内伺服压力机研发的主要原因之一是大功率伺服电机 研制水平较低，与国际水平相比在功率和性能指标上存在较大差距。 伺服压力机在某些发达国家已经普及，但在我国还处在理论研究及研制阶段。伺 服电动机和驱动控制技术、伺服传动系统设计、伺服压力机的成形工艺优化、重 载高效螺旋传动技术、 调速能量的回收，以及伺服压力机使用的功能附件等是今 后需解决的关键技术问题与研究方向。高强度板材、复杂成形工艺的出现及低碳 经济的要求，进一步加快了伺服压力机的研制步伐。