第二章 通用压力机-曲柄滑块机构

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• 当α从0˚到90˚变化时，α愈大，mq愈大， [F] 随α的变大而变小。 •
当量力臂
λ 1 mq = R sin α + sin 2α + µ [(1 + λ )d A + λd B + d 0 ] 2 2
连杆及装模高度调节机构
• 连杆是压力机中的重要部件，工作时传递工作负荷，要求 有足够的强度。 • 传动中连杆作平面复合运动，两端分别与曲柄颈和滑块相 连。 • 连杆按连接方式不同，分为球头式连杆、 导柱式连杆、柱 销式连杆。 • 为了适应不同闭合高度的模具，压力机的装模高度要能够 调节，有手动调节和机动调节。
曲柄滑块机构的运动分析
• 结点正置曲柄滑块机构运动简图中， OA 是曲柄，O点是曲柄的旋转中心。 • AB 为连杆，A 点是曲柄和连杆的连结 点。 • • B 点为连杆与滑块的连结点。 曲柄长度为 R，也称为曲柄半径，连 杆长度为 L，λ= R/L 称为连杆系数 连杆系数。 连杆系数 • 对于通用压力机，λ一般为 0.1～0.2。 一般为 ～
曲柄转角和滑块速度的关系
•
此外，结点偏置的曲柄滑块机构，结点偏置后滑块运 动速度不对称，滑块有急回和急进特性。
滑块行程次数和传动级数的关系
• 滑块行程次数与电动机的转速和压力机的传动级数有关； • 当滑块行程次数要求低时，总速比就大，传动级数就多，否 则每级的速比过大，结构不紧凑； • 当滑块行程次数要求高时，总速比就小，传动级数就少。 • 当滑块行程次数大于80次/min时，采用单级传动，能量小； • 滑块行程次数在70~30次/min时，采用两级传动，能量大； • 滑块行程次数在30~10次/min时，采用三级传动，能量相当大 • 滑块行程次数在10次/min以下时，采用四级传动。
s = R[(1 − cos α ) + λ 4 (1 − cos 2α )]
曲柄转角和滑块位移的关系
• 曲轴转角α与滑块行程 s的关系式为
s = R[(1 − cos α ) + λ 4 (1 − cos 2α )]
• 在实际工作中，往往根据工作行程 sP ，求 出相应的曲柄转角αP。
cos α p = 1 − c 1 + λ − cλ
滑块的制造精度 滑块的制造精度
• 为了保证滑块底面和工作台上平面的平行度，一般要求滑块 的制造精度为： • 下平面的平面度 ≤（0.05～0.06）/1000； • 导向面的平面度 ≤（0.03～0.05）/1000； • 下平面对导向面的垂直度 ≤（0.03～0.05）/1000； • 四个导向面对母线的直线度 ≤ 0.04 / 1000。
调节连杆的长度
JB23-63，手动调节螺杆6
J31-315，机动蜗轮蜗杆转动拨块4
JA31-160A压力机连杆机构 压力机连杆机构
JA31-160A，柱销式连杆机构 • 连杆3是一整体，通过连 杆销8、调节螺杆2与滑块6连 接。 • 调节螺杆由蜗轮4、蜗杆5
驱动。 • 转动蜗轮、蜗源自文库、滑块
即可达到调节装模高度的目 的。
曲拐轴驱动的曲柄滑块机构结构分析
JB 21—100压力机工作行程调节示意图 O-主轴中心，A-偏心轴中心，M-偏心套中心
曲拐轴驱动的曲柄滑块机构结构分析
• 这种结构的优点是结构简单，制造容易，适用于小行程开 式单柱压力机。 • 通常曲拐轴垂直安放，压力机宽度尺寸小。 • 缺点是刚度差。 • 还有一种曲拐轴驱动的行程调节装置，采用偏心套内的花 键与曲拐轴连接，改变偏心套的相对位置达到调节行程。
偏心齿轮驱动的曲柄滑块机构结构分析
J 31—315型压力机偏心齿轮驱动的曲柄滑块机构结构图 1-连杆体 2-调节螺杆 3-滑块 4-拨块 5-蜗轮 6-保护装置 7-偏心齿轮 8-心轴 9-电动机 10-蜗杆
偏心齿轮驱动的曲柄滑块机构结构分析
• 主要由偏心齿轮 7、 心轴 8、 连杆体 1、调节螺杆 2 和 滑块 3 组成。 • 偏心齿轮 7 与心轴 8 同心，心轴两端固定在机身上，偏 心齿轮的偏心颈相对于心轴有一偏心距，相当于曲柄半 径。 • 偏心齿轮在心轴上旋转，就相当于曲柄在旋转，套在偏 心颈上的连杆体 1作摆动，通过连杆使滑块 3 上下运动 。
冲压与塑压设备
通用压力机
通用压力机
第一节 概述
第二节 曲柄滑块机构
第三节 离合器、制动器、电动机及飞轮 离合器、制动器、 第四节 辅助装置 第五节 压力机的选择、使用与维修 压力机的选择、
第二节 曲柄滑块机构
一、曲柄滑块机构的结构 二、滑块许用负荷曲线 三、连杆及装模高度调节机构 四、滑块、导轨及机身
曲柄滑块机构的结构分析
• 连杆长度调好后，通过锁紧螺钉 9、 锁紧块 10 ( C - C 剖面) 锁紧，在连杆外端有两个紧定螺钉将锁紧块压紧，以保证压 力机在工作过程中震动时，不使连杆长度发生变化。 • 锁紧块由两件组成，为左、 右螺纹，与锁紧螺杆 9 相连，转 动锁紧螺杆使两件锁紧或者松开。 • 冲压时制件的变形抗力通过滑块 5、 保护装置 8 和下支承座 7 传递到连杆上，如果变形抗力超过了压力机的允许负荷， 压塌块会被压坏，而使压力机得到保护。
• • •
可以看出，曲轴承受的扭矩Mq是变量； α=0˚时，Mq最小； α=90˚时，Mq最大。
滑块许用负荷曲线-弯矩 滑块许用负荷曲线 弯矩
•
在弯矩的作用下，可看成在距曲柄臂2r处作用着两个 集中力，其大小约为1/2的公称压力，曲轴的支承点
也在此处； • 弯矩
Mw =
lq − la + 8r 4
曲柄滑块机构的结构分析
• 滑块底部和模具夹持块 11 有模柄孔，安装模具时，将上 模模柄插入模柄孔内，先拧紧模具夹持块上的两侧螺栓， 再拧紧模具夹持块中间的螺钉，将模具固定在滑块上。
• 对于大中型压力机，在滑块底平面开有 T 形槽，用 T 形 螺钉及压板将上模固定在滑块的下底面上。
曲柄滑块机构的结构分析
1—偏心齿轮 2—润滑油 3—上横梁 4—导向导套 5—导向柱塞 6—调节螺杆
连杆材料
• 连杆常用铸钢ZG270-500、铸铁HT200； • 球头式连杆中的调节螺杆用45钢锻造，调质处理，球 头表面淬火，硬度为42HRC； • 柱销式连杆中的调节螺杆不受弯矩作用，用球墨铸铁 QT600-3或铸铁HT200。
一、曲柄滑块机构的结构
（一）曲柄滑块机构的结构分析 结构分析 结构 （二）曲柄滑块机构的运动分析 运动分析
曲柄滑块机构的结构分析
图2-10 JB 23—63压力机曲柄滑块机构结构图 1—连杆体 2—轴瓦 3—曲轴 4—打料横杆 5—滑块 6—调节螺杆 7—下支承座 8—保护装置 9—锁紧螺钉 10—锁紧块 11—模具夹持块
偏心齿轮驱动的曲柄滑块机构结构分析
• 结构优点是结构简单、 紧凑、 刚度好，并能安放在机身内 ，改善齿轮工作条件和压力机外观，大型压力机中使用。 • 由于这种大中型压力机滑块质量较大，所以装模高度为机 动调节。 • 机动调节通过A - A 剖视图中的电动机 9、 蜗杆 10 和蜗轮 5 完成。 • 为平衡滑块重量，压力机还装有平衡装置。
曲柄转角和滑块位移的关系
• 当曲柄转动时，从上止点转到下止点， 滑 块从 B′0 点降至 B0点，全行程 s = 2 R。 • 设定曲柄转至下死点时的曲柄转角α为 0° ，曲柄逆时针运动至上死点时曲柄转角α 为180° ，连杆中心线与滑块运动方向的 夹角为β。 • 曲轴转角α与滑块行程 s的关系式为
• 式中，λ-连杆系数； c-滑块行程的1/2。
曲柄转角和滑块速度的关系
• 滑块的运动速度也就是材料的拉深速度。
• 滑块的运动速度 v 和曲柄转角α的关系式为
v = 2πn
(sin α + λ 2 sin 2α ) 60
• 式中，n-曲柄每分钟转速（r/min）。 • 当已知曲柄半径 R 和曲柄转速 n 后，由上 式就可以得到不同曲柄转角α时的滑块运动 速度。
滑块许用负荷曲线-许用负荷 滑块许用负荷曲线 许用负荷
• 在C-C截面的滑块许用负荷[F]：
) • [F] 为一常数，与α无关。
3 0 . 1 d A [σ ] [F ] = 1 4 (l q − l a + 8 r
• 在B-B截面的滑块许用负荷[F]：
0 . 2 d 03 [ τ [F ] = mq
滑块的许用变形 滑块的许用变形 许用
• 滑块工作时受到压力作用而产生弯曲变形，最大挠度出现在 滑块中间处，因此滑块应该有足够的强度和刚度 强度和刚度，一般滑块 强度和刚度 的许用变形为滑块宽度的1/6000～1/8000。
• 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死点位置时的制动力。
Fg
• 可知，曲轴承受扭矩和弯矩的联合 作用。
滑块许用负荷曲线-危险截面 滑块许用负荷曲线 危险截面
• C-C截面和B-B截面是曲轴的两个危险 截面。 • 在C-C截面，弯矩的影响比扭矩大；
M w 1 4 (lq − la + 8r ) σ= = Fg 3 W 0.1d A
• 在B-B截面，扭矩的影响比弯矩大。 • 通常，按弯矩计算应力设计的通用压 力机是可靠的。
滑块许用负荷曲线
• 滑块许用负荷曲线 滑块许用负荷曲线是由压力 机的曲轴 齿轮 曲轴、齿轮 曲轴 齿轮等传动零件 的强度 强度所决定的。 强度 • 滑块受到工件变形抗力F的 作用，FAB经连杆传给曲轴； • 在FAB、FR1、FR2的作用下， 曲轴受扭矩Mq
滑块许用负荷曲线-扭矩 滑块许用负荷曲线 扭矩
曲柄滑块机构的结构分析
• 当曲轴 曲轴旋转时，带动连杆 连杆作摆动和上下往复运动，连杆带 曲轴 连杆 动滑块 滑块沿导轨槽作上下往复直线运动。 滑块 • 调节螺杆 6 和连杆体合起来叫连杆，调节螺杆可以改变连 杆的长度，这种连杆称为长度可变连杆，借此调节压力机 的装模高度。 • 调节螺杆的下端是球头，它放在滑块内的球面下支承座 7 上，用球面压环压住，球面压环与滑块之间用螺钉连接。 • 压力机工作时，连杆与滑块之间的作用力通过球面传递， 这种连杆传力机构又称为球面传力机构。
柱面连接的连杆滑块结构
• 销子与连杆孔有间隙，工作行程 时，柱面接触，传递载荷。 • 回程时销子承受滑块的重量和脱 模力。 • 柱面加工困难。
三点传力的柱销式连杆结构
• 柱销中部增加了一个支承面， • 柱销的弯矩和剪力减小， • 柱销的直径减小。
柱塞导向的连杆结构
• 连杆通过导向柱塞5与滑块连接； • 偏心齿轮为浸油式润滑，减少齿 轮磨损，降低噪声。 • 加长了滑块的导向长度，提高了 压力机的运动精度。 • 中大型压力机广泛应用。
滑块、导轨与机身 滑块、
• 滑块上端与连杆连接，将连杆的摆动转 变为直线往复运动； • 其下部底面开有 T 形槽和模柄孔，以 便安装模具的上模； • 滑块可在机身的导轨内上下运动，为模 具提供机床导向； • 滑块内设有打料孔，还安装有过载保护 装置等。
J31 - 315 型压力机滑块零件图
滑块的结构与导向面
• 在滑块的下部有一横孔，内装打料横杆 4。 • 冲压时冲压件或废料被卡在模具上模内，上模里的打料杆 等和滑块内的打料横杆被冲压件或废料顶起； • 当滑块回程到一定高度时，打料横杆被机身上限位装置限 死，而滑块继续回程，打料横杆通过模具的打料装置将冲 压件或废料打出。
曲拐轴驱动的曲柄滑块机构结构分析
• 滑块有铸造箱形结构、 铸造整体结构和钢板焊接结构； • 四周设有导向面，为了保证滑块运动方向与工作台的垂直度 ，滑块的导向面必须与底平面垂直。 • 导轨和滑块的导向面应保持一定的间隙，而且能进行调节。 • 为了保证滑块的导向精度，滑块的导向面应该足够长，滑块 高度和宽度的比值，在开式压力机上达1.7左右，在单点闭式 压力机上达 1.08～1.32。
JB 21—100压力机曲柄滑块机构 结构图 1—偏心套 2—曲拐轴 3—连杆 4—滑块
曲拐轴驱动的曲柄滑块机构结构分析
• • 主要由曲拐轴 2、 连杆 3 和滑块 4 组成。 在曲拐上装有行程调节装置，即偏心套 1，连杆套在偏心 套的外面。 • 曲柄半径由两部分组成，即曲拐的偏心距和偏心套的偏 心距。 • 改变偏心套的位置，即改变偏心套偏心距和曲拐偏心距 的相对位置，从而达到调节工作行程的目的。