冲压与塑料成型设备(模具设计方向)

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根据上述公式可作出滑块的位移S、速度υ、加速度a随曲 柄转角α变化的曲线，称为曲柄滑块机构的运动线图 曲柄滑块机构的运动线图。 曲柄滑块机构的运动线图
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滑块的速度直接影响加工的变形速度和生产率， 因而它也受工艺的合理速度的限制。
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2.2.2 曲柄压力机滑块许用负荷图
S = R + L − OB
R sin α 2 S = R (1 − cos α ) + L 1 − 1 − ( ) L
整理得
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一般R/L≤1/3，对于通用压力机，R/L一 般在0.1~0.2范围内，则
1− ( R sin α 2 1 R sin α 2 ) ≈ 1− ( ) L 2 L
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4. 最大装模高度 1及装模高度 大装模高度H 调节量∆H 调节量 1
装模高度：指滑块在下止点时， 装模高度 滑块下表面到工作台垫板上表 面的距离。 最大装模高度：指装模高度调 最大装模高度 节装置将滑块调整到最高位置 时，对应的装模高度。 最小装模高度：滑块调整到最 最小装模高度 低位置时的装模高度。 封闭高度：指滑块在下止点时， 封闭高度 滑块下表面到工作台上表面的 距离，它和装模高度之差等于 工作台垫板的厚度T 。
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结点正置的曲柄滑块机构的运动规律 当曲柄以角速度ω等速转动时，滑块的 位移S、速度υ、加速度α是随曲柄的转 角α的变化而改变的。 滑块位移S与曲柄转角α之间的关系：
OB = OC + CB = R cos α + L2 − ( R sin α ) 2 = R cos α + L 1 − ( R sin α 2 ) L
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8. 模柄孔尺寸
模柄孔尺寸d×l是“直径×孔 模柄孔 深”，冲模模柄尺寸应和模柄 孔尺寸相适应。 表2-1、表2-2是我国生产的部 分通用压力机的技术参数。
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2.1.4 曲柄压力机的型号 按照锻压机械型号编制方法（JB/GQ2003-84）的 用汉语拼音字母、 规定，曲柄压力机的型号用汉语拼音字母、英文 用汉语拼音字母 字母和数字表示。 字母和数字表示
R sin 2α ) 2L
式中速度v向下为正。
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对υ求导，得滑块加速度公式
a= dυ dυ dα d = ⋅ =− dt dα dt dα R ωR (sin α + sin 2α )ω 2L
a = −ω 2 R (cos α +
R cos 2α ) L
式中，α是滑块加速度，向下方向为 正（m/s2）。
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（2）曲拐驱动的曲柄滑块机构
机构组成：由曲拐轴5、偏心套6、 调节螺杆2、连杆体3和滑块1组成。 特点： 便于调节行程且结构较简单，但由 于曲柄悬伸，受力情况较差。 主要在中、小型机械压力机上应用。
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（3）偏心齿轮驱动的曲 柄滑块机构
机构组成：由偏心齿轮9、 芯轴10、调节螺杆7、连 杆体8和滑块6组成。 特点： 芯轴只承受弯矩，受力比 曲轴好，且刚度较大。 偏心齿轮的铸造比曲轴锻 造容易解决。 偏心齿轮机构常用于大中 型压力机。
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2.4.2 机身变形对冲压工艺的影响
冲压件精度取决于模具、冲压设备的精度和冲压工艺环境 的好坏。 压力机的精度和工作时的变形直接影响被加工工件的精度 及模具的寿命。
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矩形导轨，其导向精度高，而摩擦损失小，但间隙调整 比V形导轨困难。 国内外高性能压力机均采用这一形式。
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在闭式压力机上，大多 数采用四面斜导轨。 其四个导轨均可通过各 自的一组推拉螺钉进行 单独调整，因而能提高 滑块运动精度，但调节 困难。
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八面平导轨：八个导轨面可以单独调节，每个调节面都有 一组推拉螺钉。这种结构导向精度高，调节又方便。 高速压力机上滑块导向还有采用滚针加预压负载的结构， 消除了间隙，可以保证滑块进行高速精密运转。
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图2-19所示也是球头连杆， 与图2-16不同的是，它的 装模高度采用机动调节。 球头式连杆结构较紧凑， 压力机高度可以降低，但 连杆的调节螺杆容易弯曲， 且球头加工也较困难。
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（2）柱销式连杆
如图2-20所示，连杆3是个 整体，其长度不可调节。 当驱动蜗杆蜗轮转动时， 滑块即可相对调节螺杆上 下移动，达到调节装模高 度的作用。 柱销式连杆结构没有球头 式紧凑，但加工较容易。 柱销承受很大的弯矩和剪 切力，大型压力机不宜采 用柱销式连杆结构。
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6. 工作台孔尺寸
工作台孔尺寸L1×B1（左右 工作台孔 ×前后）、D1（直径），如 图2-9所示。 工作台孔主要用作向下出料或 安装顶出装置的空间。
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7. 立柱间距 和喉深 立柱间距A和喉深 和喉深C
立柱间距：指双柱式压力机立 立柱间距 柱内侧面之间的距离。 喉深是开式压力机特有的参数， 喉深 它指滑块中心线至机身的前后 方向的距离C。 喉深直接限制加工件的尺寸， 也与压力机机身的刚度有关。
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有些锻压设备紧接组、型代号后面还有一个字母， 代表设备的通用特性，例如J21G-200中的“G” 代表“高速”；J92K-250中的“K”代表“数 控”。
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2.2 曲柄滑块机构
2.2.1 曲柄滑块机构的运动规律
结点偏置机构主要用于改善 压力机的受力状态和运动特 性，以适应工艺要求。 负偏置机构：滑块有急回特 性，其工作行程速度较小， 回程速度较大，有利于冷挤 压工艺，常在冷挤压机中采 用。 正偏置机构：滑块有急进特 性，常在平锻机中采用。
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装模高度和封闭高度均表示压 力机所能使用的模具高度。 模具的闭合高度应小于压力机 的最大装模高度或最大封闭高 度。 装模高度调节量∆H1：指装模 装模高度调节量 高度调节装置所能调节的距离。
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5. 工作台板及滑块底面尺寸
它是指压力机工作空间的平面 尺寸。 工作台板（垫板）的上平面， 工作台板 用“左右×前后”的尺寸表示， 即图2-9中的 L×B 。 滑块下平面，也用“左右×前 滑块下平面 后”的尺寸表示，即图2-9中的 a×b。 开式压力机所用模具的上模外 形尺寸不宜大于 不宜大于滑块下平面尺 不宜大于 寸。
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2．连杆结构及装模高度调节机构
为适应不同闭合高度模具 的安装，一般通过连杆长 度或连杆与滑块的连接件 的调节，以达到调节装模 高度的目的。 调节方式分为手动调节和 机动调节两种。手动调节 适用于小型压力机，大、 中型压力机则采用机动调 节。
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（1）球头式连杆
连杆由连杆体7和调节螺 杆6组成，用扳手转动调 节螺杆，即可调节连杆长 度。 为了防止装模高度在冲压 过程中因松动而改变，设 有锁紧装置。
R sin 2 α ) 2L
则有
S = R (1 − cos α +
对S求导，得滑块速度公式
υ=
d (2 R − s) ds dα d =− ⋅ =− dt dα dt dα R dα sin 2 α ) R (1 − cos α + 2L dt
dα = −ω dt
υ = ωR(sin α +
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第2章 曲柄压力机 章
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2.1 概述
2.1.3 曲柄压力机的用途和分类
1. 标称压力 g及标称压力行程Sg 标称压力F 及标称压力行程 标称压力Fg（或额定压力）：指滑块所允许承受的最大 作用力。 标称压力行程Sg（或额定压力行程）：指滑块到达下止 点前某一特定距离之内允许承受标称压力，这一特定距离 称为标称压力行程。 标称压力角αg（或额定压力角）：指标称压力行程所对 应的曲柄转角。 标称压力是压力机的主参数，我国压力机标称压力已系 列化，如160、 200、250、315、400、500、630、800、 1000、1600、2500、3150、4000、6300 kN等。
为了不使压力机超载，规定了曲柄压力机滑块许用负荷图， 它表明压力机在满足强度要求的前提下，滑块允许承受的 载荷与行程s（或曲柄转角α）之间的关系。
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2.2.3 曲柄滑块机构的结构 1. 曲柄滑块机构的驱动形式
曲轴式 曲拐式 偏心齿轮式
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（1）曲轴驱动的曲柄滑块机构
机构组成：由曲轴9、 连杆（连杆体7和调节 螺杆6）和滑块2组成。 特点： 曲柄半径一般为定值， 滑块行程不可调。 曲轴既受弯矩，又受扭 矩作用，且不断变化。 大型曲轴锻造加工难， 在大型压力机上应用受 限。
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2.4 机身
2.4.1 机身的结构形式
机身结构：分开式机身和闭式机身两类，它决定于使用时 的工艺要求和自身的承载能力。
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闭式机身：有整体式和组合 式两种。其承载能力大，刚 度较好。从小型精密压力机 到超大型压力机大都采用这 种形式。 整体式机身一般被限制在 3000kN以下的压力机上应用。
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（3）柱面式连杆
工作行程时，连杆端部柱 面与滑块接触，传递载荷； 销子只在回程时承受滑块 的重量和脱模力，大大减 轻了销的负荷，销的直径 可以减小许多。
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（4）三点传力柱销式连杆
在调节螺杆与柱销配合面上多了 一个中间支点，工作载荷通过三 个支点传给柱销，再传给连杆， 柱销的弯矩和剪切力大为减小。 三点传力柱销式连杆既保持了柱 销式连杆加工容易的优点，又解 决了柱销受力状态恶劣的问题， 便于在中、大型压力机上应用。
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（5）柱塞导向连杆
连杆不直接与滑块连接，而是通 过一个导向柱塞5及调节螺杆6与 滑块连接。 优点： 偏心齿轮可被密封在机身的上梁 中浸油润滑，减少齿轮的磨损、 降低传动噪声。 导向柱塞在导向套筒4内滑动，相 当于加长了滑块的导向长度，提 高了压力机的运动精度。 广泛应用于大中型压力机。