曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 2coscos 2sin2sin sin2cos1 2 2 Ra RV RS 由圖可以看出，盡管曲柄作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，但滑塊在其行程中各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度是不相同的。滑塊在上止點(diǎn)（）和下止點(diǎn)（）時(shí)，其運(yùn)動(dòng)速度為零，即；而滑塊在行程中點(diǎn)（和）時(shí)，其運(yùn)動(dòng)速度為最大，近似取和時(shí)的滑塊速度作為滑塊的最大速度 節(jié)點(diǎn)偏置機(jī)構(gòu)主要用于改善壓力機(jī)的受力狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)特性，從而適應(yīng)工藝要求。如負(fù)偏置機(jī)構(gòu)，滑塊有急回特性，其工作行程速度較小，回程速度較大，有利于冷擠壓工藝，常在冷擠壓機(jī)中采用；正偏置機(jī)構(gòu)，滑塊有急進(jìn)特性，常在平鍛機(jī)中采用。 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的受力分析 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)形式：主要為曲軸式、曲拐式和偏心齒輪式。a、曲軸式： 曲柄半徑是固定的，曲柄行程不可調(diào)。b、曲拐式： 行程可調(diào)，但懸臂結(jié)構(gòu)使受力情況較差。c、偏心齒輪式： 受力狀況較好，剛度較大，適用于大、中型壓力機(jī)。 曲軸式結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)成較大的曲柄半徑，但曲柄半徑一般是一定的，故行程不可調(diào)。作為壓力機(jī)的主要零件之一，曲軸的工作條件比較復(fù)雜，它在工作中，既承受彎矩，又承受扭矩，而且所受的力是不斷變化的，所以加工技術(shù)要求較高。由于大型曲軸的鍛造困難，因此，曲軸式的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在大型壓力機(jī)上的應(yīng)用受到限制。 曲拐軸式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)便于實(shí)現(xiàn)可調(diào)行程且結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但由于曲柄懸伸，受力情況較差，因此主要在中、小型機(jī)械壓力機(jī)上應(yīng)用。 偏心齒輪工作時(shí)只傳遞扭矩，彎矩由芯軸承受，因此偏心齒輪的受力比曲軸簡(jiǎn)單些，芯軸只承受彎矩，受力情況也比曲軸好，且剛度較大。此外，偏心齒輪的鑄造比曲軸鍛造容易解決，但總體結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜些。所以，偏心齒輪驅(qū)動(dòng)的曲柄及滑塊機(jī)構(gòu)常用于大中型壓力機(jī)。 滑塊與導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)壓力機(jī)上的滑塊是一個(gè)箱形結(jié)構(gòu)，它的上部與連桿連接，下面開有“”形槽或模柄孔，用以安裝模具的上模?；瑝K在曲柄連桿的驅(qū)動(dòng)下，沿機(jī)身導(dǎo)軌上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并直接承受上模傳來的工藝反力。 為了保證滑塊底平面和工作臺(tái)上平面的平行度，保證滑塊運(yùn)動(dòng)方向與工作臺(tái)面的垂直度，滑塊的導(dǎo)向面必須與底平面垂直。(下平面的平面度，導(dǎo)向面的平面度，下平面對(duì)導(dǎo)向面的垂直度，導(dǎo)向面對(duì)母線的直線度）為了保證滑塊的運(yùn)動(dòng)精度，滑塊的導(dǎo)向面應(yīng)盡量長(zhǎng)，因而滑塊的高度要足夠高，滑塊高度與寬度的比值，在閉式單點(diǎn)壓力機(jī)上約為，在開式壓力機(jī)上則高達(dá)左右?；瑝K還應(yīng)該越輕越好，質(zhì)量輕的滑塊上升時(shí)消耗的能量小，可以減少滑塊停止在上止點(diǎn)位置時(shí)的制動(dòng)力。 滑塊還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，小型壓力機(jī)的滑塊常用鑄造。中型壓力機(jī)的滑塊常用或稀土球鐵鑄造，或用鋼板焊接而成。大型壓力機(jī)的滑塊一般用鋼板焊成，焊后進(jìn)行退火處理。導(dǎo)軌滑動(dòng)面的材料一般用制造。速度高、偏心載荷大的則用鑄造青銅或鑄造黃銅制造。 導(dǎo)軌和滑塊的導(dǎo)向面應(yīng)保持一定的間隙，間隙大了無法保證滑塊的運(yùn)動(dòng)精度，影響上下模對(duì)中，承受偏心載荷時(shí)滑塊會(huì)產(chǎn)生較大的偏轉(zhuǎn)；間隙太小潤(rùn)滑條件太差，摩擦阻力大，會(huì)加劇磨損，增加能量損失，降低傳動(dòng)效率。因此，導(dǎo)向間隙必須是可調(diào)的，這也便于導(dǎo)軌滑塊導(dǎo)向面磨損后調(diào)整間隙。 除了增大導(dǎo)向長(zhǎng)度來保證滑塊的運(yùn)動(dòng)精度外，導(dǎo)軌的形式也是影響滑塊運(yùn)動(dòng)精度的一個(gè)重要因素。導(dǎo)軌的形式有多種。在開式壓力機(jī)上，目前絕大多數(shù)采用成雙對(duì)稱布置的形導(dǎo)軌。 如下圖所示的矩形導(dǎo)軌是開式壓力機(jī)上較理想的形式，其導(dǎo)向精度高，而摩擦損失小，只是間隙調(diào)整比形導(dǎo)軌難些。目前，國(guó)內(nèi)外高性能壓力機(jī)均采用這一形式。 近年來，在一些通用壓力機(jī)上采用八面平導(dǎo)軌，如下圖所示，個(gè)導(dǎo)軌面可以單獨(dú)調(diào)節(jié)，每個(gè)調(diào)節(jié)面都有一組推拉螺釘。這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)向精度既高，調(diào)節(jié)又方便。此外，滑塊導(dǎo)向還有利用滾針加預(yù)壓負(fù)載，消除間隙，從而進(jìn)行高速精密運(yùn)轉(zhuǎn)的形式，一般用于高速壓力機(jī)。 機(jī)身機(jī)身是壓力機(jī)的一個(gè)基本部件。壓力機(jī)所有的零部件都安裝在機(jī)身上（某些下傳動(dòng)壓力機(jī)除外）。機(jī)身不僅要承受壓力機(jī)工作時(shí)全部的變形力，還要承受各種裝置和各個(gè)部件的重力。另外，機(jī)身上的導(dǎo)軌為滑塊提供導(dǎo)向，保證滑塊的運(yùn)動(dòng)精度。機(jī)身的強(qiáng)度和剛度對(duì)壓力機(jī)的質(zhì)量影響很大，而且影響沖壓制件質(zhì)量和模具壽命。壓力機(jī)的機(jī)身按照結(jié)構(gòu)形式不同分為開式機(jī)身和閉式機(jī)身兩大類。 機(jī)身的結(jié)構(gòu)形式有：鑄造式、焊接式、鑄焊組合式三大類。常用材料有：HT200、球鐵、和鑄鋼ZG270-500，Q235、Q345等。鑄造或焊接后進(jìn)行人工時(shí)效處理，消除內(nèi)應(yīng)力。 不同形式的機(jī)身承載能力有差異，工藝用途也不一樣。雙柱可傾式機(jī)身便于從機(jī)身背部卸料，有利于沖壓工作的機(jī)械化與自動(dòng)化。但隨著壓力機(jī)速度的提高和氣動(dòng)頂推裝置的普及，可傾式機(jī)身的作用將逐漸變小。升降臺(tái)式機(jī)身可以在較大范圍內(nèi)改變壓力機(jī)的裝模高度，運(yùn)用工藝范圍較廣，但其承載能力較小。單柱固定臺(tái)式機(jī)身承載能力相對(duì)較大，所以，一般用于標(biāo)稱壓力較大的壓力機(jī)。 閉式機(jī)身有整體式和組合式兩種。閉式機(jī)身承載能力大，剛度較好。所以，從小型精密壓力機(jī)到超大型壓力機(jī)大都采用這種形式。組合式（見圖）機(jī)身是用拉緊螺栓將上梁、立柱和底座拉緊，緊固成為一體的，加工和運(yùn)輸比較方便，大中型壓力機(jī)應(yīng)用較廣。整體式機(jī)身（見圖），有時(shí)為了增強(qiáng)剛性也有使用拉緊螺栓的。雖然整體式機(jī)身加工裝配工作量較小，但需要大型加工設(shè)備，運(yùn)輸也較困難。因此，一般被限制在以下的壓力機(jī)上應(yīng)用。 機(jī)身變形對(duì)沖壓工藝的影響沖壓件的精度取決于模具的精度和沖壓作業(yè)所處的各種環(huán)境狀態(tài)。壓力機(jī)的作業(yè)狀態(tài)便是影響因素之一。壓力機(jī)的精度和作業(yè)時(shí)的變形直接影響被加工工件的精度和模具的壽命。壓力機(jī)的精度可用以下項(xiàng)目來衡量：工作臺(tái)（或墊板）上平面及滑塊下平面的平面度；滑塊的上下運(yùn)動(dòng)軌跡線與工作臺(tái)（或墊板）上平面的垂直度；模柄安裝孔與滑塊下平面的垂直度；各連接點(diǎn)的綜合間隙。 而壓力機(jī)作業(yè)時(shí)的變形決定于壓力機(jī)的剛度，包括機(jī)身剛度、傳動(dòng)剛度和導(dǎo)向剛度部分，只有壓力機(jī)的剛度足夠時(shí)，其靜態(tài)精度（空載時(shí)測(cè)量所得的精度）才能在受工作載荷作用的條件下保持下來（作業(yè)狀態(tài)下所測(cè)的精度，稱為動(dòng)態(tài)精度），否則其靜態(tài)精度也就失去意義了。就機(jī)身而言，若其剛度較差，在承受工作負(fù)荷時(shí)就會(huì)產(chǎn)生較大的變形，直接影響沖壓工藝。 壓力機(jī)的工作臺(tái)、墊板及滑塊，在負(fù)荷狀態(tài)下，如果出現(xiàn)如下圖所示那樣的撓度，平面度就會(huì)被嚴(yán)重破壞，尤其在雙動(dòng)或雙點(diǎn)壓力機(jī)中，這一點(diǎn)特別明顯。這種變形會(huì)造成模具的安裝面和墊板上平面以及滑塊下平面接觸不緊密，引起模具變形。對(duì)于沖裁工藝，在沖裁終了時(shí)，壓力機(jī)各受力部件突然卸載，機(jī)身變形恢復(fù)，會(huì)使凸模以很高的速度沖入凹模刃口內(nèi)較大的深度，結(jié)果加速了模具的磨損，降低了模具壽命和沖裁件質(zhì)量，并且產(chǎn)生較大的振動(dòng)和噪聲。 對(duì)于開式機(jī)身的壓力機(jī)，在負(fù)荷的作用下將形成前開狀態(tài)的變形，如下圖所示，致使平行度和垂直度大大降低。該變形包括使裝模高度產(chǎn)生改變的垂直變形和使滑塊運(yùn)動(dòng)方向產(chǎn)生傾斜的角變形。前者對(duì)沖壓工藝的影響與上述閉式機(jī)身情形相似，而角變形將嚴(yán)重影響工件精度、模具壽命和加速滑塊導(dǎo)向部分的磨損。 開式機(jī)身壓力機(jī)的彈性變形、機(jī)身的角變形使滑塊下平面與墊板（或工作臺(tái)）上平面的平行度下降，引起模具的導(dǎo)柱導(dǎo)套和滑塊導(dǎo)軌過熱，嚴(yán)重磨損，使加工出的零件精度降低，尤其對(duì)壓印加工或整形加工，這種不良影響可以說是致命的缺陷，如后圖所示。 另外，角變形造成滑塊的上下運(yùn)動(dòng)與工作臺(tái)（或墊板）上平面的垂直度的降低，將使沖頭和凹模傾斜一角度，促使模具間隙不均勻，并產(chǎn)生水平方向的側(cè)壓力，不僅影響沖壓件的尺寸精度，而且還會(huì)加速模具的磨損甚至使沖頭折斷，特別是對(duì)薄板沖壓加工工藝影響尤其嚴(yán)重，如后圖、所示。 綜上所述，機(jī)身變形對(duì)沖壓工藝的影響是至關(guān)重要的，必須給予重視。不同剛度的壓力機(jī)，在同樣的工作負(fù)荷下，剛度小的變形大，剛度大的變形小；而對(duì)同一臺(tái)壓力機(jī)，工作負(fù)荷越大，變形也越大。這是在選擇壓力機(jī)時(shí)必須考慮的因素。