曲柄滑块机构的结构[专业知识]

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• 曲拐轴式曲柄滑块机构便 于实现可调行程且结构较 简单，但由于曲柄悬伸， 受力情况较差，因此主要 在中、小型机械压力机上 应用。
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• 偏心齿轮工作时只传递扭矩，弯 矩由芯轴承受，因此偏心齿轮的 受力比曲轴简单些，芯轴只承受 弯矩，受力情况也比曲轴好，且 刚度较大。此外，偏心齿轮的铸 造比曲轴锻造容易解决，但总体 结构相对复杂些。所以，偏心齿 轮驱动的曲柄及滑块机构常用于 大中型压力机。
• 大型压力机的滑块一般用Ｑ２３５钢板焊 成，焊后进行退火处理。导轨滑动面的材 料一般用ＨＴ２００制造。速度高、偏心 载荷大的则用铸造青铜ＺＣｕＳｎ６Ｚｎ ６Ｐｂ３或铸造黄铜ＺＣｕＺｎ３８Ｍｎ ２Ｐｂ２制造。
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• 导轨和滑块的导向面应保持一定的间隙， 间隙大了无法保证滑块的运动精度，影响 上下模对中，承受偏心载荷时滑块会产生 较大的偏转；间隙太小润滑条件太差，摩 擦阻力大，会加剧磨损，增加能量损失， 降低传动效率。因此，导向间隙必须是可 调的，这也便于导轨滑块导向面磨损后调 整间隙。
• 而滑块在行程中点（α＝７５°～９０°和 α＝２７０°～２８５°）时，其运动速度 为最大，近似取α＝９０°和α＝２７０° 时的滑块速度作为滑块的最大速度
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节点偏置机构主要 用于改善压力机的 受力状态和运动特 性，从而适应工艺 要求。如负偏置机 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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曲柄滑块机构的受力分析
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曲柄滑块机构的结构
驱动形式： 主要为曲轴式、曲拐式和偏心齿轮式。 a、曲轴式：
曲柄半径是固定的，曲柄行程不可调。 b、曲拐式：
行程可调，但悬臂结构使受力情况较差。 c、偏心齿轮式：
受力状况较好，刚度较大，适用于大、中型压 力机。
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• 为了保证滑块的运动精度，滑块的导向面应尽量长， 因而滑块的高度要足够高，滑块高度与宽度的比值，
在闭式单点压力机上约为１．０８～１．３２，在 开式压力机上则高达１．７左右。
• 滑块还应该越轻越好，质量轻的滑块上升时消耗的 能量小，可以减少滑块停止在上止点位置时的制动 力。
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• 滑块还应有足够的强度，小型压力机的滑 块常用ＨＴ２００铸造。中型压力机的滑 块常用ＨＴ２００或稀土球铁铸造，或用 Ｑ２３５钢板焊接而成。
• 曲轴式结构可以设计成较大的曲柄半 径，但曲柄半径一般是一定的，故行
程不可调。作为压力机的主要零件之
一，曲轴的工作条件比较复杂，它在
工作中，既承受弯矩，又承受扭矩，
而且所受的力是不断变化的，所以加
工技术要求较高。由于大型曲轴的锻
造困难，因此，曲轴式的曲柄滑块机 构在大型压力机上的应用受到限制。
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滑块与导轨结构
• 压力机上的滑块是一个箱形结构，它的上 部与连杆连接，下面开有“Ｔ”形槽或模 柄孔，用以安装模具的上模。
• 滑块在曲柄连杆的驱动下，沿机身导轨上 下往复运动，并直接承受上模传来的工艺 反力。
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• 为了保证滑块底平面和工作台上平面的平行度，保 证滑块运动方向与工作台面的垂直度，滑块的导向 面必须与底平面垂直。(下平面的平面度，导向面的 平面度，下平面对导向面的垂直度，导向面对母线 的直线度）
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• 除了增大导向长度来保证滑块的运动精度外， 导轨的形式也是影响滑块运动精度的一个重要 因素。导轨的形式有多种。在开式压力机上， 目前绝大多数采用成双对称布置的９０°Ｖ形 导轨。
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如下图所示的矩形导轨是开式压力机上较理 想的形式，其导向精度高，而摩擦损失小， 只是间隙调整比Ｖ形导轨难些。目前，国内 外高性能压力机均采用这一形式。
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• 近年来，在一些通用压力机上采用八面平导轨， 如下图所示，８个导轨面可以单独调节，每个调 节面都有一组推拉螺钉。这种结构导向精度既高， 调节又方便。此外，滑块导向还有利用滚针加预 压负载，消除间隙，从而进行高速精密运转的形 式，一般用于高速压力机。
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机身
• 机身是压力机的一个基本部件。压力机所有的零 部件都安装在机身上（某些下传动压力机除外）。 机身不仅要承受压力机工作时全部的变形力，还 要承受各种装置和各个部件的重力。另外，机身 上的导轨为滑块提供导向，保证滑块的运动精度。 机身的强度和刚度对压力机的质量影响很大，而 且影响冲压制件质量和模具寿命。
• 单柱固定台式机身承载能力相对较大，所 以，一般用于标称压力较大的压力机。
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• 闭式机身有整体式和组合式两种。闭式机身承 载能力大，刚度较好。所以，从小型精密压力 机到超大型压力机大都采用这种形式。
• 组合式（见图ｂ）机身是用拉紧螺栓将上梁、 立柱和底座拉紧，紧固成为一体的，加工和运 输比较方便，大中型压力机应用较广。
曲柄滑块机构的运动分析
S
R 1
cos
2
sin 2
V Rsin sin 2
2
a 2Rcos cos 2
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• 由图可以看出，尽管曲柄作匀速转动，但 滑块在其行程中各点的运动速度是不相同 的。滑块在上止点（α＝１８０°）和下止 点（α＝０°）时，其运动速度为零，即ｖ ＝０；
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• 不同形式的机身承载能力有差异，工艺用 途也不一样。
• 双柱可倾式机身便于从机身背部卸料，有 利于冲压工作的机械化与自动化。但随着 压力机速度的提高和气动顶推装置的普及， 可倾式机身的作用将逐渐变小。
• 升降台式机身可以在较大范围内改变压力 机的装模高度，运用工艺范围较广，但其 承载能力较小。
• 压力机的机身按照结构形式不同分为开式机身和 闭式机身两大类。
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• 机身的结构形式有：铸造式、焊接式、铸 焊组合式三大类。
• 常用材料有：HT200、球铁、和铸钢 ZG270-500，Q235、Q345等。
• 铸造或焊接后进行人工时效处理，消除内 应力。
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