《 冲模设计(第3章)设备.ppt
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- 冲模设计第3章设备 冲模 设计 设备
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1、压力机是用来对放置于模具中的材料进行压压力机是用来对放置于模具中的材料进行压力加工的机械。力加工的机械。冲压生产中常用的设备是冲压生产中常用的设备是机械压力机机械压力机和和液压液压压力机压力机,其中因机械压力机的稳定和高效特点,其中因机械压力机的稳定和高效特点,在冲压设备中占主导地位,新型设备多是以机械在冲压设备中占主导地位,新型设备多是以机械压力机为基础。压力机为基础。常用的机械压力机有曲柄压力机和摩擦压力常用的机械压力机有曲柄压力机和摩擦压力机等。机等。即为即为曲柄连杆机构曲柄连杆机构,由曲轴、连杆、滑块组,由曲轴、连杆、滑块组成,是压力机完成工作的主要机构。冲模的上模固定在成,是压力机完
2、成工作的主要机构。冲模的上模固定在滑块上。滑块上。由曲柄滑块机构将传动系统的旋转运动变为滑由曲柄滑块机构将传动系统的旋转运动变为滑块的往复运动。块的往复运动。包括电动机、带轮传动包括电动机、带轮传动和齿轮传动等机构,其作用是将电和齿轮传动等机构,其作用是将电动机的运动和能量按照一定要求传动机的运动和能量按照一定要求传给工作机构。其中带轮又称给工作机构。其中带轮又称飞轮飞轮,能够使压力机在整个工作周期里负能够使压力机在整个工作周期里负荷均匀,能量得以充分利用。荷均匀,能量得以充分利用。由空气分配系统、制动器、离合器和电气由空气分配系统、制动器、离合器和电气控制箱等组成。压力机的工作是通过操纵机构
3、进行控控制箱等组成。压力机的工作是通过操纵机构进行控制的。制的。包括床身、工作台、拉紧螺栓等部分。床包括床身、工作台、拉紧螺栓等部分。床身是压力机的基础,保证设备所要求的精度、强度和身是压力机的基础,保证设备所要求的精度、强度和刚度。床身上固定有工作台,用于安装冲模的下模。刚度。床身上固定有工作台,用于安装冲模的下模。润滑系统、保护装置、打料装置及气垫等。润滑系统、保护装置、打料装置及气垫等。包括过载保护、气垫、滑块平衡装置、移包括过载保护、气垫、滑块平衡装置、移动工作台、快速换模和监控装置等。动工作台、快速换模和监控装置等。电机通过带轮和齿轮带动曲柄,通过由曲柄机构(曲柄连杆机构,曲柄肘杆机
4、构)产生增力或改变形式,将旋转运动变为旋转运动变为往复直线运动往复直线运动。框架:接受施加压力垫板:固定模具滑块:被装上模具后做功。连杆:联接曲柄轴与滑块联接,传递能量。曲柄轴:将旋转的能量通过连杆转化为直线运动。导向装置:限制滑块的运动。惯性轮离合器通过惯性轮储存能量,通过离合器的接通或中断使滑块产生运动。曲柄压力机是冲压及锻压生产中广泛使用的一种曲柄压力机是冲压及锻压生产中广泛使用的一种压力加工设备。压力加工设备。按照工艺分为:通用压力机,按照工艺分为:通用压力机,专用压力机。专用压力机。通用压力机用于多种工艺用途,如冲裁、弯曲、通用压力机用于多种工艺用途,如冲裁、弯曲、成形、浅拉深等。成
5、形、浅拉深等。专用压力机用途较单一,如拉深压力机、板料弯专用压力机用途较单一,如拉深压力机、板料弯折机、剪切机、挤压机等。折机、剪切机、挤压机等。1、按床身结构分:分为开式压力机和闭式压力机、按床身结构分:分为开式压力机和闭式压力机两种。两种。开式压力机开式压力机 床身前、左床身前、左和右三个方向是敞开的,操作和右三个方向是敞开的,操作和安装模具很方便,便于自动和安装模具很方便,便于自动送料。但由于床身呈送料。但由于床身呈C字型,字型,刚性较差。当冲压力较大时,刚性较差。当冲压力较大时,床身易变形,影响模具寿命,床身易变形,影响模具寿命,因此只适用于中、小型压力机。因此只适用于中、小型压力机。
6、闭式压力机闭式压力机 床身两侧封闭,只能前后送料,操床身两侧封闭,只能前后送料,操作不如开式的方便。作不如开式的方便。机身形状对称,机床机身形状对称,机床刚性较好,精度好,刚性较好,精度好,能承受较大的冲压力,能承受较大的冲压力,适用于一般要求的大、适用于一般要求的大、中型压力机和精度要中型压力机和精度要求较高的轻型压力机。求较高的轻型压力机。2、按连杆的数目分、按连杆的数目分 可分为单点、双点和四可分为单点、双点和四点压力机。点压力机。单单点点压压力力机机双双点点压压力力机机四点压力机四点压力机、按滑块数目分、按滑块数目分 可分为单动、双动、三动压力机。可分为单动、双动、三动压力机。、按传动
7、方式分、按传动方式分 可分为上传动和下传动压力机。可分为上传动和下传动压力机。、按工作台结构分、按工作台结构分 可分为可倾式、固可分为可倾式、固定式和升降台式。定式和升降台式。右图右图J23-40B压力机压力机,连杆滑块机构由曲轴、连杆、连杆滑块机构由曲轴、连杆、调节螺杆、滑块组成,是压调节螺杆、滑块组成,是压力机完成工作的主要机构。力机完成工作的主要机构。其中滑块用来安装上模。其中滑块用来安装上模。(1)连杆的调整连杆的调整 开式压力机连开式压力机连杆由连杆体和调节杆由连杆体和调节螺杆组成,通过调螺杆组成,通过调整整调节螺杆调节螺杆可改变可改变连杆的长度,进而连杆的长度,进而改变压力机的工作
8、改变压力机的工作空间。空间。J31-315 压力机曲柄滑块机构结构示意图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(2)连杆连接球头式连杆 连杆连接连杆连接连杆连接(3)滑块与导轨结构滑块与导轨结构滑块滑块形式特征:形式特征:一个箱形结构,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。运动特征:运动特征: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作负荷。导轨导轨分类:分类:矩形导轨、矩形导轨、V形导形导轨、八面平导轨等。轨、八面平导轨等。矩形导轨特点:矩形导轨特点:导向精度导
9、向精度高但导轨间隙调整比高但导轨间隙调整比V形导轨形导轨困难;高性能压力机均采用矩困难;高性能压力机均采用矩形导轨结构。形导轨结构。V形导轨特点:形导轨特点:导向精度导向精度较高,导轨间隙可单独调整,较高,导轨间隙可单独调整,但调节较困难;闭式压力机常但调节较困难;闭式压力机常用。用。八面平导轨特点:八面平导轨特点:导向精导向精度高,导轨间隙可单独调整,度高,导轨间隙可单独调整,且调节方便;高速压力机滚针且调节方便;高速压力机滚针+预压负载结构,消除了间隙。预压负载结构,消除了间隙。滑块、导轨形式滑块、导轨形式工作要求工作要求滑块的导向面必须与底平面垂直。滑块的高度要足够高。滑块还应有足够的强
10、度。导轨和滑块的导向面应保持一定的间隙,导向间隙必须可调。导轨间隙调节结构导轨间隙调节结构1、滑块 2,9、推拉螺钉组 3,10、固定挡块 4,6,7,8、固定螺钉组 5、调整块 11、导轨 12,13、导向面镶条 14、机身立柱曲柄滑块机构的驱动形式曲柄滑块机构的驱动形式1 支承颈;2 曲柄臂;3曲柄颈;4 连杆;5曲拐颈;6 心轴;7偏心齿轮(1)(纯)曲轴驱动式组成:曲轴,连杆、滑块特点:a、可设计成较大的曲柄半径,但曲柄半径一般是固定,即行程不可调。b、曲轴在工作中既受弯矩,又受扭矩,且所受力不断变化,故对曲轴的加工要求较高。c、大型曲轴的锻造困难,故曲轴式的曲柄滑块机构在大型压力机上
11、受到限制。JC23-63压力机的曲柄滑块机构结构图压力机的曲柄滑块机构结构图1、打料横梁 2、滑块 3、压塌块 4、支承座 5、盖板 6、调节螺杆 7、连杆体 8、轴瓦 9、曲轴 10、锁紧螺钉 11、锁紧块 12、模具夹持块JC23-63压力机压力机(2)偏心轴驱动式曲柄颈短而粗,支座间距小,结构紧凑,刚性好。缺点是偏心直径大,摩擦损耗多,制造困难,适用于行程小的压力机。(3)曲曲拐驱动式拐驱动式组成:曲拐轴、偏心套、调节螺杆、连杆体、滑块组成:曲拐轴、偏心套、调节螺杆、连杆体、滑块特点:特点:a、通过改变偏心套在曲拐轴颈上的相对位置,改变曲柄半径、通过改变偏心套在曲拐轴颈上的相对位置,改变
12、曲柄半径的大小,从而调节行程。的大小,从而调节行程。b、曲拐轴式曲柄滑块机构便于调节行程,结构简单,但由于、曲拐轴式曲柄滑块机构便于调节行程,结构简单,但由于曲柄旋伸,受力情况较差,主要在中、小型压力机上应用。曲柄旋伸,受力情况较差,主要在中、小型压力机上应用。曲拐颈在轴的一端,形成悬臂,刚性较差。适用于开式曲拐颈在轴的一端,形成悬臂,刚性较差。适用于开式单柱压力机。单柱压力机。用偏心套调节行程示意图用偏心套调节行程示意图O-主轴中心 A-偏心轴销中心 M-偏心套外圆中心JB21-100压力机的曲柄滑块机构压力机的曲柄滑块机构结构图结构图1、滑块 2、调节螺杆 3、连杆体 4、压板 5、曲拐轴
13、 6、偏心套JB21-100压力机压力机(4)偏心齿轮驱动式组成:偏心齿轮、轴芯、连杆体、调节螺杆、滑块特点:a、偏心齿轮的偏心颈相对于芯轴有偏心距,相当于曲柄半径。b、偏心齿轮在工作时只传递扭矩,弯矩由芯轴承受,因此偏心齿轮和芯轴的受力情况比曲轴好,且芯轴刚度较大,偏心齿轮的锻造比曲轴锻造容易,故偏心齿轮驱动的方式常用于大、中型压力机。芯轴仅受弯矩,偏心齿轮受扭矩作用,负荷分配合理,加工制造也方便,但偏心轴直径大,有一 定磨损功耗。(1 1)模柄夹持机构)模柄夹持机构滑块上设置滑块上设置模柄夹持机构模柄夹持机构用来用来安装上模,通过安装上模,通过锁紧螺钉将上模锁紧固定。锁紧螺钉将上模锁紧固定
14、。(2 2)保险块)保险块连杆和滑块体通过连杆和滑块体通过保险块保险块连接,可预防因冲压连接,可预防因冲压过程中意外的负荷过载而导致设备或模具的损坏。过程中意外的负荷过载而导致设备或模具的损坏。曲柄滑块机构的运动简图曲柄滑块机构的运动简图 压力机中曲柄滑块机构动作示意压力机中曲柄滑块机构动作示意 压力机工作时,由电动机通过三角皮带驱动大皮带轮(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。锻压工作完成后滑块迴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。工作过程:工作过程:图图2-20 2-20 曲柄滑块机构的分类及各自特点曲柄滑块机构的分类及各自
15、特点离合器离合器控制传动系统和工作机构的接合或脱控制传动系统和工作机构的接合或脱开。开。当滑块需要运动时,离合器接合,飞轮通过离合器将运动传递给其后的从动部分(传动系统和工作机构),使滑块运动。当滑块需要停止在某一位置(行程上止点或行程中的任意位置)时,离合器脱开,飞轮空运转。制动器制动器对从动部分进行制动。对从动部分进行制动。由于惯性作用,离合器脱开后,与飞轮脱离联系的从动部分还会继续运动,引起滑块不能准确停止,而制动器可使滑块立即停止在所需位置上。分类:分类:离合器刚性离合器、摩擦离合器。制动器圆盘式、带式。工作要求:工作要求:离合器、制动器必须密切配合和协调工作,否则很容易出现故障,影响
16、生产的正常进行。压力机的离合器和制动器不允许有同时接合的时刻存在,一般压力机在不工作时,离合器总是脱开状态,而制动器则总是处于制动状态。特点:特点:刚性离合器的主动部分和从动部分接合时是刚性连接的。结构简单,容易制造。工作时有冲击,滑销、转键等接合件容易损坏,噪声较大。只能在上止点附近脱开,不能实现寸动操作及紧急停车,使用的方便性、安全性较差。结构组成(半圆形双转键离合器):结构组成(半圆形双转键离合器):主动部分大齿轮、中套、滑动轴承等;从动部分曲轴、内套、外套等;接合件转键、工作键(主键)和副键;操纵机构关闭器等。图图2-22 双转键离合器双转键离合器1.大齿轮 2、6.滑动轴承 3.内套
17、 4.曲轴(右端)5.中套 7.平键 8.外套 9.端盖 10.副键 11.凸块 12.工作键 13.润滑棉芯 14.弹簧 15.尾板 16.关闭器 17.副键柄 18.拉板 19.工作键柄 构造关系:构造关系:(1)连接关系:中套装在大齿轮内孔中部,用平键与大齿轮连接,跟随大齿轮转动;内套和外套分别用平键与曲轴连接;尾板与主键连接在一起;副键通过装在键尾的四连杆机构跟着工作键转动,但二者转向相反。双转键离合器的构造关系图双转键离合器的构造关系图1、机身立柱 2、曲轴(右端)3、挡圈 4、内套 5、中套 6、外套 7、主键 8、尾板 9、副键(2)开槽设计:中套内孔开有四个缺月形的槽;内、外套
18、的内孔上各加工出两个缺月形的槽;曲轴的右端加工出两个半月形的槽;内、外套内孔上的两个槽分别与曲轴右端上的两个槽组成两个圆孔,主键和副键便装在这两个圆孔中,并可在圆孔中转动。工作原理:工作原理:当转键的半月形截面转入中套缺月形槽内时,则大齿轮带动曲轴一起转动,即离合器接合。当转键的半月形截面完全处于曲轴上的半月形槽内时,则中套便可与大齿轮一起自由转动,即离合器脱开。图图2-24 2-24 转键结构示意图转键结构示意图双转键键柄工作关系图双转键键柄工作关系图1、副键柄 2、主键柄 3、尾板离合器接合与脱开工作过程:离合器接合与脱开工作过程:(1)离合器接合:使关闭器转动,让开尾板,尾板连同工作键在
19、弹簧的作用下,反时针旋转。主键向反时针方向转过一个角度,镶入中套的槽中。与此同时,副键顺时针转动,镶入中套的另一个槽中。大齿轮带动曲轴一起转动,即离合器接合。(2)离合器脱开:将关闭器转动一角度,挡住尾板。曲轴继续旋转,由于相对运动,转键转至分离位置。大齿轮空转,装在曲轴另一端的制动器把曲轴制动。图图2-26 2-26 电磁铁控制的操纵机构电磁铁控制的操纵机构1、拉杆 2.4.9、弹簧 3、销子 5、齿轮 6、关闭器 7、凸块 8、打棒 10、齿条 11、机身 12、电磁铁 13、衔铁 14、摆杆电磁铁控制的操纵机构结构示意图1齿轮;2 凸块;3 打棒;4 台阶面;5 拉杆;6 电磁铁;7 衔
20、铁;8 摆杆;9机身;10关闭器;11 销子;12 齿条;13、14、15 弹簧“超前超前”运动:运动:概念:在滑块的重力作用下,曲柄的旋转速度超过飞轮的转速,或滑块回程时在气垫推力作用下,曲柄转速超过飞轮转速的现象。危害:会引起工作键与中套的撞击。解决方法:副键关闭器控制过程(电磁铁式):关闭器控制过程(电磁铁式):(1)单次行程:用销子连接拉杆与打棒。踩下踏板,电磁铁通电,衔铁上吸,拉杆向下拉打棒。齿条随拉杆向下运动,带动齿轮和关闭器转动。尾板与转键反时针转动,离合器接合,曲轴旋转,滑块向下运动。随曲轴一起旋转的凸块向右撞开打棒,齿条向上运动,经齿轮带动关闭器回到工作位置挡住尾板,离合器脱
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