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I 摘要 通過(guò)對(duì)機(jī)械壓力機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀的分析 以及參考雙點(diǎn)機(jī)械壓力機(jī)的設(shè)計(jì) 確定了本 課題的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 在確定了機(jī)械壓力機(jī)初步設(shè)計(jì)方案后 決定采用傳統(tǒng)理論方法對(duì) JH36 400 機(jī)械壓力機(jī)機(jī)身部件進(jìn)行設(shè)計(jì) 計(jì)算 強(qiáng)度校核和對(duì)壓力機(jī)上橫梁加工工藝的 設(shè)計(jì)及其計(jì)算 采用 AUTO CAD 設(shè)計(jì)軟件對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)中各主要零部件及總裝圖進(jìn)行了工程 繪圖 在參考了某公司生產(chǎn)的閉式雙點(diǎn)機(jī)械壓力機(jī)機(jī)身部件以及查閱了大量關(guān)于機(jī)身部 件設(shè)計(jì)的書(shū)籍后 確定機(jī)身部件的設(shè)計(jì)方案 并對(duì)其進(jìn)行了可行性分析 最后對(duì)整個(gè)設(shè) 計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)分析 得出整個(gè)設(shè)計(jì)切實(shí)可行 關(guān)鍵詞 機(jī)械壓力機(jī) 機(jī)身部件 加工工藝 II Abstract Through to the mechanical press s development present situation s analysis as well as refers to the JH36 400 mechanical press s design has determined this topic main design content After having determined mechanical press preliminary design plan decided that uses the traditional theory method to carry on the design the computation the intensity examination to the JH36 400 mechanical pressure fuselag epartes system Used the AUTO CAD design software each main spare part and the final assembly drawing has carried on the project cartography to the fuselag epartes system in In referred to some company to have produced the closed two point mechanical pressure engine drive system which as well as has consulted massively after the transmission system design books the definite fuselag epartes system s design proposal has drawn up the transmission system schematic diagram has given fuselag epartes system s working instructions and has carried on the feasibility analysis to it finally carried on the system analysis to the entire design obtained the entire design to be practical and feasible Keywords mechanical press epartes of body processing I 目 錄 1 概述 1 1 1 緒論 1 1 2 曲柄壓力機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)組成 2 1 3 曲柄壓力機(jī)的發(fā)展概況 4 1 4 通用曲柄壓力機(jī)的型號(hào)和技術(shù)參數(shù) 6 1 4 1 曲柄壓力機(jī)的型號(hào) 6 1 4 2 通用曲柄壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù) 8 2 機(jī)身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 9 2 1 機(jī)身類(lèi)型 9 2 2 機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 2 2 1 機(jī)身設(shè)計(jì) 10 3 機(jī)身強(qiáng)度計(jì)算 12 3 1 立柱和拉緊螺栓計(jì)算 12 3 1 1 立柱和拉緊螺栓的受力和變形情況 12 3 1 2 立柱強(qiáng)度驗(yàn)算 14 3 1 3 拉緊螺栓的強(qiáng)度驗(yàn)算 14 3 2 上橫量和底座的計(jì)算 18 3 2 1 上橫量和底座的受力分析 18 3 2 2 上橫梁的計(jì)算 19 3 3 壓力機(jī)底座的計(jì)算 23 4 閉式組合機(jī)身變形計(jì)算 26 4 1 雙點(diǎn)壓力機(jī)底座變形計(jì)算公式 26 4 1 1 底座變形計(jì)算公式 26 4 1 2 壓力機(jī)底座變形計(jì)算 27 4 2 雙點(diǎn)壓力機(jī)上橫梁變形計(jì)算 27 4 2 1 上橫梁變形計(jì)算公式 27 4 2 2 上橫梁變形計(jì)算 28 5 機(jī)身的緊固 29 5 1 緊固的方法分類(lèi) 29 5 2 緊固的方法選擇 30 6 上橫梁加工工藝設(shè)計(jì) 31 6 1 上橫梁的作用 31 6 2 上橫梁的工藝分析 31 6 2 1 技術(shù)要求分析 31 II 6 2 2 加工方法 32 6 3 上橫梁工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 32 6 3 1 零件的生產(chǎn)類(lèi)型 32 6 3 2 零件各表面加工順序的確定 33 6 3 3 切削用量的選擇 33 6 3 4 數(shù)據(jù)計(jì)算 34 總結(jié) 43 致謝 44 參考文獻(xiàn) 45 附 錄 46 附錄一 46 附錄二 65 1 1 概述 1 1 緒論 鍛壓生產(chǎn)在工業(yè)生產(chǎn)中占有重要的地位 采用鍛壓工藝生產(chǎn)工件具有效率高 所量 好 重量輕和成本低的特點(diǎn) 所以 工業(yè)先進(jìn)的國(guó)家愈來(lái)愈多地采用鍛壓工藝代替切削 工藝和其他工藝 鍛壓機(jī)械在機(jī)床中所占的比重也愈來(lái)愈大 近年來(lái) 鍛壓機(jī)械的擁有 量日本為 34 美國(guó)為 32 4 在鍛壓機(jī)械中 又以曲柄壓力機(jī)最多 占一半以上 用曲柄壓力機(jī)可以進(jìn)行沖壓 模鍛等工藝 廣泛用于汽車(chē) 農(nóng)業(yè)機(jī)械 電器儀表 國(guó)防工業(yè)以及日用品等生產(chǎn)部門(mén) 隨著工業(yè)的發(fā)展 曲柄壓力機(jī)的品種和數(shù)量愈來(lái)愈多 質(zhì)量要求愈來(lái)愈顯著 壓力愈來(lái)愈大 它在機(jī)械制造工業(yè)以及其他工業(yè)的鍛壓生產(chǎn)中的 作用愈來(lái)愈顯著 例如 在汽車(chē) 拖拉機(jī)工廠中 用熱模鍛壓力機(jī)代替模鍛錘生產(chǎn)模鍛件 已經(jīng)成為一個(gè)發(fā)展的檔勢(shì) 日本已有四條熱模鍛壓力機(jī)生產(chǎn)線 其中一條 110000 千牛熱 模鍛壓力機(jī)自動(dòng)生產(chǎn)線是在 1971 年建成的 可以生產(chǎn)重達(dá) 1400 牛 長(zhǎng)達(dá) 1 3 米的曲軸以 及重達(dá) 1000 牛 長(zhǎng)達(dá) 2 米的汽車(chē)前梁生產(chǎn)效率為 60 件 時(shí) 從揀料預(yù)熱 剪切 鍛造 檢驗(yàn)到包裝發(fā)送全部自動(dòng)進(jìn)行 全線僅用 24 人 比模鍛錘的生產(chǎn)效率高得多 勞動(dòng)條件 大為改善 西德已經(jīng)制造了五條 120000 千牛熱模鍛匠力機(jī)自動(dòng)生產(chǎn)線 供應(yīng)世界各國(guó) 又如 在日用品生產(chǎn)中 如果不采用高速?zèng)_壓自動(dòng)機(jī) 那么產(chǎn)品的成本與質(zhì)量在國(guó)際市 場(chǎng)上將失去競(jìng)爭(zhēng)能力 因此大量制造和使用曲柄壓力機(jī) 已經(jīng)成為工業(yè)先進(jìn)國(guó)家的發(fā)展 方向之一 我國(guó)在解放以前 曲柄壓力機(jī)的生產(chǎn)非常落后 只能制造一些手動(dòng)沖床 解放以后 才有了飛速的發(fā)展 到目前為止 我們已經(jīng)制造了 80000 千牛的熱模鍛壓力機(jī) 40000 千 牛的雙點(diǎn)壓力機(jī)以及其他各種型號(hào)的壓力機(jī) 但是 與工業(yè)先進(jìn)的國(guó)家比較 我國(guó)的曲 柄壓力機(jī)制造業(yè)還很落后 主要表現(xiàn)在質(zhì)量不高 數(shù)量不足 品種不全等幾個(gè)方面特別 是缺乏大型高效的設(shè)備 因此 必須大力發(fā)展曲柄壓力機(jī) 以滿(mǎn)足四個(gè)現(xiàn)代化的需要 曲柄壓力機(jī)的類(lèi)型很多 按照工藝用途分類(lèi)如下 1 板料沖壓壓力機(jī) 1 通用壓力機(jī) 用來(lái)進(jìn)行沖裁 落料 彎曲 成形和淺拉廷等工藝 2 拉延壓力機(jī) 用來(lái)進(jìn)行拉延工藝 3 板沖高速自動(dòng)機(jī) 適用于連續(xù)級(jí)進(jìn)送料的自動(dòng)沖壓工藝 4 板沖多工位自動(dòng)機(jī) 適用于連續(xù)傳送工件的自動(dòng)沖壓工藝 2 2 體積模鍛壓力機(jī) 1 冷擠壓機(jī) 用來(lái)進(jìn)行冷擠壓工藝 2 熱模鍛壓力機(jī) 用來(lái)進(jìn)行熱模鍛工藝 3 精壓機(jī) 用來(lái)進(jìn)行平面精壓 體積精壓和表面壓印等工藝 4 平鍛機(jī) 用來(lái)進(jìn)行平鍛工藝 5 冷墩自動(dòng)機(jī) 用于制造如螺釘螺母等各種標(biāo)準(zhǔn)件 6 精鍛機(jī) 用來(lái)精鍛各種軸類(lèi)工件 3 剪切機(jī) 1 板料剪切機(jī) 用于裁剪板料 2 棒料剪切機(jī) 用于截裁棒料 1 2 曲柄壓力機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)組成 曲柄壓力機(jī)是采用機(jī)械傳動(dòng)的鍛壓機(jī)器 通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)把電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和能量傳給 工作機(jī)構(gòu) 從而使坯料獲得確定的變形 制版所需的工件 圖 1 1 圖 1 2 分別是曲柄壓力機(jī)的外形圖和運(yùn)動(dòng)原理圖 其工作原理如下 電動(dòng) 機(jī)通過(guò)三角皮帶將運(yùn)功傳給大皮帶輪 1 從而通過(guò)齒輪 2 3 4 把運(yùn)動(dòng)傳給偏心齒輪 5 連扦 6 的上端套在偏心齒輪上 下端與滑塊 7 用鉸鏈連接 因此 就將齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 變成滑塊的往復(fù)運(yùn)功 上模裝在滑決上 下模裝在工作臺(tái)上 當(dāng)材料放在上下模之間時(shí) 即能進(jìn)行沖裁或其他變形工藝 制成工件 氣墊 18 是用來(lái)頂出工件或在拉伸時(shí)作壓邊用 由于工藝操作的需要 滑塊時(shí)而運(yùn)動(dòng) 時(shí)而停止 因此裝有離合器 5 和制動(dòng)器 4 壓力機(jī) 在整個(gè)工作周期內(nèi)進(jìn)行工藝操作的時(shí)間很短 即有負(fù)荷的工作時(shí)間很短 大部分時(shí)間為 無(wú)負(fù)荷的空程 為了使電機(jī)的負(fù)荷均勻 有效地利用能量 因而裝有飛輪 大皮帶輪即 起飛輪作用 3 圖 1 1 閉式壓力機(jī)機(jī)身 圖 1 2 壓力機(jī)傳動(dòng)原理圖 4 從上述的工作原理可以看出 曲柄壓力機(jī)一般由下面幾部分組成 1 工作機(jī)構(gòu) 一般為曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 由曲軸 連桿和滑塊等零件組成 2 傳動(dòng)系統(tǒng) 包括齒輪傳動(dòng)和皮帶傳動(dòng)等機(jī)構(gòu) 3 操縱系統(tǒng) 如離合器和制動(dòng)器 4 能源系統(tǒng) 如電動(dòng)機(jī)和飛輪 5 支承部件 如機(jī)身 除上述基本部分以外 還有多種輔助系統(tǒng)與附屬裝置 如潤(rùn)滑系統(tǒng) 保護(hù)裝置以及 氣墊等 曲柄壓力機(jī)的工作機(jī)構(gòu)代表壓力機(jī)的工作特征 其運(yùn)動(dòng)規(guī)律將影響壓力機(jī)的工作性 能 而其受力狀況則是壓力機(jī)強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)的基礎(chǔ) 壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)將影響壓力機(jī) 的整體布置 外形尺寸 美觀以及重量和成本 離合器和制動(dòng)器是壓力機(jī)能否正常穩(wěn)定 工作的關(guān)鍵 它們的正確設(shè)計(jì)與使用將會(huì)大大提高壓力機(jī)的工作可靠性和壽命 壓力機(jī) 工作時(shí) 除需要其有足夠的壓力外 還需要具有足夠的能量 電動(dòng)機(jī)和飛輪的正確選用 與合理設(shè)計(jì)是獲得足夠能量的基礎(chǔ) 同時(shí)也給節(jié)約能量提供了途徑 所有的部件和零件 都支承在機(jī)身上 機(jī)身的合理設(shè)計(jì)將降低壓力機(jī)的重量 提高壓力機(jī)的剛度 壓力機(jī)的 輔助裝置與系統(tǒng)將使壓力機(jī)獲得必要的輔助功能 使其安全運(yùn)轉(zhuǎn) 是提高壓力機(jī)使用效 率不可缺少的組成部分 其設(shè)計(jì)好壞在一定程度上標(biāo)志著壓力機(jī)的先進(jìn)與否 1 3 曲柄壓力機(jī)的發(fā)展概況 鍛壓生產(chǎn)已有悠久的歷史 但是 采用鍛壓機(jī)械進(jìn)行鍛壓生產(chǎn)卻只有百余年的歷史 十九世紀(jì)三十年代 世界上山現(xiàn)了第一臺(tái)簡(jiǎn)易的平鍛機(jī)和蒸汽錘 六十年代生產(chǎn)了一些 沖壓用的液壓機(jī) 直到十九世紀(jì)末期 才出現(xiàn)相當(dāng)規(guī)模的曲柄壓力機(jī)和鍛造用的液壓機(jī) 二十世紀(jì)前期 由于汽車(chē)工業(yè)的興起 曲柄壓力機(jī)以及其他鍛壓設(shè)備得到了迅速發(fā)展 眾所周知 由于采用現(xiàn)代化的鍛壓工藝生產(chǎn)工件具有效率高 質(zhì)量好 能量省和成本低 的特點(diǎn) 所以 工業(yè)先進(jìn)的國(guó)家越來(lái)越多地采用鍛壓工藝代替切削工藝和其他工藝 鍛 壓生產(chǎn)在工業(yè)生產(chǎn)中的地位越來(lái)越重要 鍛壓機(jī)械在機(jī)床中所占的比重也越來(lái)越大 近 年來(lái) 鍛壓機(jī)械的擁有量日本為 34 美國(guó)為 32 4 在鍛壓機(jī)械中 又以曲柄壓力 機(jī)最多 占一半以上 用曲柄壓力機(jī)可以進(jìn)行沖壓和模鍛等工藝生產(chǎn) 它廣泛用于汽車(chē) 農(nóng)業(yè)機(jī)械 電器儀表 國(guó)防工業(yè)以及日用品等生產(chǎn)部門(mén) 隨著工業(yè)的發(fā)展 曲柄壓力機(jī) 的品種和數(shù)量越來(lái)越多 質(zhì)量要求越來(lái)越高 壓力越來(lái)越大 它在機(jī)械制造工業(yè)以及其 他工業(yè)的鍛壓生產(chǎn)中的作用越來(lái)越顯著 例如 在汽車(chē)拖拉機(jī)工廠中 用熱模鍛壓力機(jī) 代替模鍛錘生產(chǎn)模鍛件已經(jīng)成為一個(gè)發(fā)展趨勢(shì) 日本已有數(shù)條熱模鍛壓力機(jī)生產(chǎn)線 其 少一條 110000kN 熱模鍛壓力機(jī)生產(chǎn)線是在 197l 年建成的 可以生產(chǎn)重達(dá) 140kg 長(zhǎng)達(dá) 1 3m 的曲軸以及重達(dá) 100kg 長(zhǎng)達(dá) 2m 的汽車(chē)前梁 生產(chǎn)效率為每小時(shí) 60 件 從裝料 預(yù)熱 剪切 鍛造 檢驗(yàn)到包裝 發(fā)送全部自動(dòng)進(jìn)行 全線僅用 24 人 比模鍛錘的生產(chǎn) 5 效率高得多 勞動(dòng)條件大為改善 德國(guó)已經(jīng)制造了若干條 120000kN 的熱模鍛壓力機(jī)自動(dòng) 生產(chǎn)線 供應(yīng)世界各國(guó) 我國(guó)也購(gòu)置 條 對(duì)汽車(chē)鍛件的生產(chǎn)起著良好的作用 又如 冷擠壓工藝是 項(xiàng)新興的工藝 用冷擠壓生產(chǎn)的零件表面粗糙度小 尺寸精度高 直徑 為 20 一 30mm 的零件其公差范圍可控制在 0 015m m 以?xún)?nèi) 因此 所生產(chǎn)的零件不需進(jìn)行 或少量進(jìn)行切削加工即可使用 大大提高了生產(chǎn)率 并節(jié)約了原材料 隨著冷擠壓工藝的發(fā)展 各種類(lèi)型的擠壓機(jī)應(yīng)運(yùn)而生 正在使加工行業(yè)產(chǎn)生巨大的 變化 再如 在日用品及家用電器生產(chǎn)中 如果不采用高速?zèng)_壓自動(dòng)機(jī) 產(chǎn)品的成本與 質(zhì)量在國(guó)際市場(chǎng)上將失去競(jìng)爭(zhēng)能力 因此大量制造和使用曲柄壓力機(jī) 已成為工業(yè)先進(jìn) 國(guó)家的發(fā)展方向之 近年來(lái) 曲柄壓力機(jī)正向著高速度和高精度的方向發(fā)展 并努力降低噪音 提高安 全 性 擴(kuò)大自動(dòng)化程度 改善勞動(dòng)條件 特別是采用微型計(jì)算機(jī)控制的曲柄壓力機(jī) 更具 有先進(jìn)的水平 例如 行程次數(shù) 500 次 min 左右的高速壓力機(jī)已普遍應(yīng)用 美國(guó)明斯恃 Minster 公司已生產(chǎn) 250kN2000 次 min 的超高速壓力機(jī) 美國(guó)國(guó)民 National 公司發(fā)展了新系列 的高速冷墩機(jī) M12 四工位螺母冷墩機(jī)生產(chǎn)率為每分鐘 250 件 精密沖裁的壓力機(jī)己發(fā)展到 25000 kN 可沖裁的最大板厚已達(dá) 25mm 加工的零件周 邊的表面粗糙度很小 尺寸精度很高 沖切面的垂直度可達(dá) 89 30 擠壓機(jī)己發(fā)展到 50000kN 多工位擠壓機(jī)已發(fā)展到 45000kN 機(jī)器精度不斷提高 剛 度已達(dá)到同規(guī)格的通用壓力機(jī)的 2 3 倍 1982 年在日本大阪國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上展出了 55 臺(tái)鍛壓設(shè)備 其中采用數(shù)控的占 34 5 可以人機(jī)對(duì)話 編成十分方便 日本會(huì)田公司制造的 2000KN 沖壓中心 采 用微型計(jì)算機(jī)控制 自動(dòng)換模 換料和調(diào)整工藝參數(shù) 全部時(shí)間只需 5min 德國(guó)奧穆科 Eumuco 公司近年來(lái)制造的熱模鍛壓力機(jī)和平鍛機(jī) 都已采用微機(jī)巡回檢測(cè)各軸承的 溫度 顯示工藝力 對(duì)壓力機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)起著重要作用 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO 規(guī)定 在 85 90dB 的連續(xù)噪音下 工作時(shí)間不能超過(guò) 8h 而美國(guó)和瑞士規(guī)定為 85dB 現(xiàn)在德國(guó)舒勒 Sehuler 公司制造的開(kāi)式壓力機(jī)已為 75dB 還有一些公司正在研制低噪音 75dB 的折彎?rùn)C(jī)和冷墩自動(dòng)機(jī) 我國(guó)解放以前 曲柄壓力機(jī)的生產(chǎn)非常落后 只能制造一些手動(dòng)沖床 解放以后才 有了飛速的發(fā)展 到目前為止 我們已經(jīng)制造了 80000kN 的熱模鍛壓力機(jī) 40000kN 的雙 點(diǎn)壓力機(jī)以及其他各種型號(hào)的壓力機(jī) 近年來(lái) 由于自行研究和引進(jìn)技術(shù) 研制水平達(dá) 到了一個(gè)新的高度 我國(guó)的汽車(chē)制造廠 電機(jī)電器制造廠以及有關(guān)的工廠都裝備著不少 新型的曲柄鍛壓機(jī)械 但是 與工業(yè)先進(jìn)的國(guó)家比較 我們的曲柄壓力機(jī)制造業(yè)仍屬落 后 主要表現(xiàn)在質(zhì)量不高 性能不好和品種不全等方面 特別缺乏大型高效的設(shè)備 因 此 必需大力發(fā)展曲柄壓力機(jī) 以滿(mǎn)足現(xiàn)代的需要 6 1 4 通用曲柄壓力機(jī)的型號(hào)和技術(shù)參數(shù) 1 4 1 曲柄壓力機(jī)的型號(hào) 按照 JB GQ2003 84 型譜 曲柄壓力機(jī)的型號(hào)用漢語(yǔ)拼音字母 英文字母和數(shù)字表 示 例如 JA31 l 60B 型號(hào)的意義是 圖 1 3 機(jī)床型號(hào) 現(xiàn)將型號(hào)的表示方法敘述如下 第一個(gè)字母為類(lèi)代號(hào) 代表八類(lèi)鍛壓設(shè)備中某類(lèi)設(shè)備 在八類(lèi)鍛壓設(shè)備中 與曲 柄壓力機(jī)有關(guān)的有五類(lèi) 機(jī)械壓力機(jī)用拼音字母 J 表示 線材成形自動(dòng)機(jī) 鍛機(jī) 剪 切機(jī)和彎曲校正分別用 Z D Q 和 W 表示 第二個(gè)字母代表同一型號(hào)產(chǎn)品的變型順序號(hào) 凡主參數(shù)與基本型號(hào)相同 但其他 某些基本參數(shù)與基本型號(hào)不同的 稱(chēng)為變型 用字母 A B C 表示第一 第二 第三 種變型產(chǎn)品 第三 四個(gè)數(shù)字為組 型代號(hào) 在型譜中 每類(lèi)鍛壓設(shè)備分為 10 組 每組分為 10 型 第一個(gè)數(shù)字代表 組 第二個(gè)代表 型 31 在型譜中查得為 閉式單點(diǎn) 壓力機(jī) 橫線后面的數(shù)字代表主參數(shù) 一般用壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力 見(jiàn)下面敘述 作為主參數(shù) 型譜中的公稱(chēng)壓力用工程單位制的 噸 表示 故轉(zhuǎn)化為法定單位制的 千牛 時(shí) 應(yīng)把此數(shù)字乘以 10 例如此處 160 代表 160 t 乘以 10 即為 1600kN 最后一個(gè)字母代表產(chǎn)品的重大改進(jìn)順序號(hào) 凡型號(hào)已確定的鍛壓機(jī)械 若結(jié)構(gòu)和 性能上與原產(chǎn)品有顯著不同 則稱(chēng)為改進(jìn) 用字母 A B C 代表第一 第二 第 三 次改進(jìn) 有些鍛壓設(shè)備 緊接組 型代號(hào)的后面還有一個(gè)字母 代表設(shè)備的通 用特性 如字母 K 代表數(shù)控 G 代表高速等 7 表 1 1 通用壓力機(jī)型號(hào) 8 1 4 2 通用曲柄壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù) 曲柄壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù)反映了壓力機(jī)的工藝能力 加工零件的尺寸范圍以及有關(guān)生 產(chǎn)率等指標(biāo) 現(xiàn)分述如 下 1 公稱(chēng)壓力 P 及公稱(chēng)壓力行程 S 曲柄壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力 或稱(chēng)額定壓力 是指滑塊離下死點(diǎn)前某一特定距離 此特定距 離稱(chēng)為公稱(chēng)壓力行程或額定壓力行程 或曲柄旋轉(zhuǎn)到離下死點(diǎn)前某一特定角度 此特定角 度稱(chēng)為公稱(chēng)壓力角或額定壓力角 時(shí) 滑塊所容許承受的最大作用力 例如 630 1000 1600 2500 3150 4000 6300kN 這個(gè)系列是從生產(chǎn)實(shí)踐中歸納整理 后制訂的 既能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要 又不致使曲柄壓力機(jī)的規(guī)格過(guò)多 繪制造帶來(lái)困難 當(dāng) 然專(zhuān)為實(shí)現(xiàn)某工藝的壓力機(jī)也可以按實(shí)際需要的工藝力來(lái)確定公稱(chēng)壓力 在型譜中 通 用壓力機(jī)一般以公稱(chēng)壓力作為主參數(shù) 其他技術(shù)參數(shù)稱(chēng)為基本參數(shù) 2 滑塊行程 S 它是指滑塊從上死點(diǎn)到下死點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的距離 它的大小將反映壓力機(jī)的工作范圍 行程較長(zhǎng) 則能生產(chǎn)高度較高的零件 通用性較大 但壓力機(jī)的曲柄尺寸要加大 隨之 而來(lái)的是齒輪模數(shù)和離合器尺才均要增大 壓力機(jī)造價(jià)增加 而且模具的導(dǎo)柱導(dǎo)套可能 脫離 影響工件精度和模具壽命 此外 滑塊的速度也要加大 所以 應(yīng)該適當(dāng)選擇行 程長(zhǎng)度 3 滑塊行程次數(shù) n 它是指滑塊每分鐘從上死點(diǎn)到下死點(diǎn) 然后再回到上死點(diǎn)所往復(fù)的次數(shù) 行程次數(shù) 越高 生產(chǎn)率越高 但次數(shù)超過(guò)一定數(shù)值以后 必需配備機(jī)械化自動(dòng)化送料裝置 否則 不可能實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)率 行程次數(shù)提高以后 機(jī)器的振動(dòng)和噪音也將增加 現(xiàn)代的壓力機(jī) 有提高行程次數(shù)的趨勢(shì) 4 最大裝模高度 H 及裝模高度調(diào)節(jié)量 H 裝模高度是指滑塊在下死點(diǎn)時(shí) 滑塊下定向到工作臺(tái)板上表面的距離 當(dāng)裝模高度 調(diào)節(jié)裝置將滑塊調(diào)整到最上位置時(shí) 裝模高度達(dá)最大值 稱(chēng)為最大裝模高度 上下模的 閉合高度應(yīng)小于壓力機(jī)的最大裝模高度 裝模高度調(diào)節(jié)裝置所能調(diào)節(jié)的距離 稱(chēng)為裝模 高度調(diào)節(jié)量 與裝模高度并行的標(biāo)準(zhǔn)尚有封閉高度 所謂封閉高度是指滑塊在下死點(diǎn)時(shí) 滑塊下表面到工作臺(tái)上表面的距離 它和裝模高度之差恰是工作臺(tái)板的厚度 裝模高度 及其調(diào)節(jié)量必需適當(dāng) 增大其數(shù)值固然能安裝閉合高度較大的模具 適應(yīng)性較大 但若 安裝高度較小的模具時(shí) 則需增添附加墊板 給工作帶來(lái)不便 而且 壓力機(jī)的高度也 相應(yīng)增加 5 工作臺(tái)板及滑塊底面尺寸 它是指壓力機(jī)工作中間的平面尺寸 它的大小直接影響所安裝的模具的平面尺寸以 及壓力機(jī)平面輪廓的大小 9 2 機(jī)身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 機(jī)身是壓力機(jī)的一個(gè)基本部件 所有零部件都裝在機(jī)身上面 工作時(shí)要承受全部工 作變形力 某些下傳動(dòng)壓力機(jī)除外 因此機(jī)身的合理設(shè)計(jì)對(duì)減輕壓力機(jī)重量 提高壓力 機(jī)剛度 以及減少制造工時(shí) 都具有直接的影響 2 1 機(jī)身類(lèi)型 機(jī)身分為兩大類(lèi)型即開(kāi)式機(jī)身和閉式機(jī)身 前者三面敞開(kāi) 操作方便 但剛度較差 適用于中小型壓力機(jī) 后者兩側(cè)封閉 剛度較好但操作不如開(kāi)式的方便 適用于中大型 壓力機(jī)以及某些精度要求較高的小型壓力機(jī) 開(kāi)式機(jī)身常見(jiàn)類(lèi)型如圖 2 l 所示 按機(jī)身背部有無(wú)開(kāi)口可分為雙柱機(jī)身 如圖中 a 和 單柱機(jī)身 如圖中 b c 按機(jī)身是否可以?xún)A斜分為可傾機(jī)身 如圖中 a 和不可傾機(jī)身 如 圖中 b c 按機(jī)身的工作臺(tái)是否可以移動(dòng)分為固定臺(tái) 如圖中 b 和活動(dòng)臺(tái) 如圖中 c 此外尚分柱形臺(tái) 轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)等 不同的機(jī)身型式有不同的用途 雙柱可傾機(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 活動(dòng)臺(tái)機(jī)身可以在較大范圍內(nèi)改變壓力 機(jī)的裝模高度 適用工藝范圍較廣 單柱固定臺(tái)機(jī)身一般用于公稱(chēng)壓力較大的開(kāi)式壓力 機(jī) a b c 圖 2 1 開(kāi)式機(jī)身類(lèi)型 a 雙柱可傾機(jī)身 b 單柱固定臺(tái)機(jī)身 c 單柱活動(dòng)臺(tái)機(jī)身 閉式機(jī)身常見(jiàn)類(lèi)型如圖 2 2 所示 整體閉式機(jī)身加工裝配工作量較少 但需要大型 加工設(shè)備 運(yùn)輸也較困難 組合閉式機(jī)身 如圖中所示 是由上梁 立柱 底座和拉緊螺 栓組而成 因此 加工運(yùn)輸比較方便 在大中型壓力機(jī)里此種機(jī)身應(yīng)用較多 10 圖 2 2 組合式機(jī)身 2 2 機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 2 1 機(jī)身設(shè)計(jì) 機(jī)身作為壓力機(jī)的主要零件 大部分零部件都安裝固定在上面 機(jī)身由全鋼焊接的 上橫梁 底座和立柱組成 通過(guò)四根拉桿螺栓預(yù)緊形成整體框架 三件間通過(guò)定位套定 位 此三件為壓力機(jī)的主受力件 采用全鋼焊接 并進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力處理 具有高的強(qiáng) 度和剛度 同時(shí)用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工 保證高的加工精度 機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足下列要求 1 機(jī)身在滿(mǎn)足強(qiáng)度 剛度的條件下 力求重量輕 節(jié)約金屬 2 結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單 并便裝于其上的所有部件 零件容易安裝 調(diào)整 修理和更換 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)便于鑄造或烽接和機(jī)加工 4 必須有足夠的底面積 保證壓力機(jī)的穩(wěn)定性 5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)力求減少振動(dòng)和噪音 6 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)力求外形美觀 機(jī)身結(jié)構(gòu)分為鑄造結(jié)構(gòu)和焊接結(jié)構(gòu)兩種 鑄造結(jié)構(gòu)使用材料有 HT20 40 鑄鐵 QT42 10 球鐵和 ZG35 鑄鋼等 焊接結(jié)構(gòu)使用材料多為 鋼板 也有用 16Mn 鋼板 鑄造3A 結(jié)構(gòu)的材料比較容易供應(yīng) 消震性能較好 但重量較重 剛度較差 目前 較適合于成 批生產(chǎn) 焊接結(jié)構(gòu)與之相反 重量較輕 剛度較好 外形比較美觀 但消震性能較差 11 當(dāng)前我國(guó)鋼板材料供應(yīng)不足 焊接技術(shù)和工藝裝備有待于進(jìn)一步提高與充實(shí) 因此 只 適合于單件小批生產(chǎn) 對(duì)于采用鑄造還是焊接結(jié)構(gòu) 須視各廠具體條件而定 隨著工業(yè) 的發(fā)展 焊接結(jié)構(gòu)必然將更廣泛采用 鑄造結(jié)構(gòu)盡量使壁厚不要有突然變化 適當(dāng)加大過(guò)渡圓角 減少應(yīng)力集中 結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)需使鑄造和加工方便 焊接結(jié)構(gòu)盡量設(shè)計(jì)成具有對(duì)稱(chēng)性的截面相對(duì)稱(chēng)性的焊縫位置 以減少焊接變形 特別是扭曲變形 要合理布置筋板 數(shù)量不宜過(guò)多 焊縫應(yīng)盡量遠(yuǎn)離 應(yīng)力集中區(qū)域 盡量避免用焊縫直接承受主要工作載荷 焊縫避免交叉與聚集 并考慮 焊接施工方便 總結(jié)以上敘述 以及參考 JH36 400 機(jī)械壓力機(jī)的機(jī)身設(shè)計(jì) 確定了以焊接結(jié)構(gòu)作為 此次機(jī)身設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 具體的材料和機(jī)身各部分的尺寸 可查看具體的零件圖 12 3 機(jī)身強(qiáng)度計(jì)算 機(jī)械零件因強(qiáng)度不足 會(huì)發(fā)生材料斷裂 變形等情況 從而造成機(jī)械零件喪失工作 能力或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的性能 3 1 立柱和拉緊螺栓計(jì)算 3 1 1 立柱和拉緊螺栓的受力和變形情況 a b c 圖 3 1 螺栓和立柱變形示意圖 由圖 3 1 如設(shè) 預(yù)緊后拉緊螺栓伸長(zhǎng)量 l 預(yù)緊后立柱壓縮量 z 工作十拉緊螺栓的伸長(zhǎng)量 l 工作時(shí)立柱殘余壓縮量 z 則拉緊螺栓在壓力機(jī)工作時(shí)比預(yù)緊時(shí)所增加的伸長(zhǎng)量為 l ll 立柱在壓力機(jī)工作時(shí)比預(yù)緊時(shí)所減少的壓縮量為 z z l 式 3 1 z z 因?yàn)樵趶椥苑秶鷥?nèi) 螺栓和立柱的受力和變形都是線性關(guān)系 所以可以用圖 3 2 表示 a b c d 13 a 預(yù)緊后螺栓的力的變形圖 b 預(yù)緊后立柱的力的變形圖 c 第 a 和 b 種情況的合并 d 預(yù)緊后和工作時(shí)螺栓和立柱的力的變形圖 圖 3 2 力的變形圖 由圖可知 P P Plgz 若將工作壓力增至 ZP Z 稱(chēng)為預(yù)緊系數(shù) 則立柱的變形量為零 即 0g z 所以 式 3 1 成為 式 3 1a llz 米 lFLEZPgn 米 lly 米 zm 式 3 2 FLEZPglnlyEzFPL 式中 P 公稱(chēng)壓力 牛 g P 預(yù)緊力 牛 y Z 預(yù)緊系數(shù) 對(duì)通用壓力機(jī)取 1 5 L L 螺栓和立柱工作長(zhǎng)度 米 lz E E 螺栓和立柱彈性模量 牛 米 2 n m 螺栓和立柱數(shù)目 通常 n 4 m 2 由式 3 2 可得預(yù)緊力 Py Py 式 3 3 zllzgKFZP2 其中 Kl Kz lElL 由于沿立柱長(zhǎng)度方向截面不等 當(dāng)截面相差比較懸殊時(shí)應(yīng)采用當(dāng)量截面積 F 代替式zd 3 3 中的 Fz F 按下式計(jì)算 zd F 米 式 3 4 zdnFLFL 21 iiFL2 式中 F F F 立柱各段不同截面面積 米 12n 2 L L L 立柱相應(yīng)于不同截面的各段長(zhǎng)度 米 14 3 1 2 立柱強(qiáng)度驗(yàn)算 立柱強(qiáng)度驗(yàn)算公式 帕 式zmin2yFPz 3 5 式中 Py 預(yù)緊力 F 立柱最小截面積 米 minz 2 立柱許用應(yīng)力 對(duì)鑄鐵取 350 10 帕 對(duì)鋼板取 600 800 10 帕 5 5 表 3 1 立柱最小截面積 雙點(diǎn)通用壓力機(jī)壓力機(jī)型號(hào) 立柱材料 單點(diǎn)通用壓力機(jī) 曲軸平行與正面 曲軸垂直與正面 鑄 鐵 0 19P g0 2P g0 2P g 鋼 板 0 095P 0 1P 0 105P 注 Pg 壓力機(jī)公稱(chēng)壓力 千牛 3 1 3 拉緊螺栓的強(qiáng)度驗(yàn)算 拉緊螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算公式 帕 式 3 6 lmin4lgFzPl 式中 Z 預(yù)緊系數(shù) 取 1 5 F 拉緊螺栓最小截面積 米 minz 2 拉緊螺栓許用應(yīng)力 參照現(xiàn)行壓力機(jī) 取為 1300 1500 10 帕 l 5 拉緊螺栓預(yù)緊一般采用加熱方法 即先把螺母用扳手預(yù)檸緊 然后在螺栓和螺母上 各畫(huà)一直線 A 并在螺母旋轉(zhuǎn)的反方向畫(huà)另一條直線 B 見(jiàn)圖 3 3 這 A B 兩線之間的夾角為 即為加熱后螺母需要的回轉(zhuǎn)角 螺栓加熱伸長(zhǎng)后 轉(zhuǎn)動(dòng)螺 母 使螺母上的 B 線和螺栓上的 A 線對(duì)準(zhǔn) 這樣螺栓冷卻后 機(jī)身即被預(yù)緊 AB 螺 母 旋 轉(zhuǎn) 方 向 圖 3 3 回轉(zhuǎn)角圖 15 螺母的回轉(zhuǎn)角 可按下式確定 360 式Szl 3 7 式中 S 拉緊螺栓螺距 米 拉緊螺栓和立柱預(yù)緊時(shí)的伸長(zhǎng)和壓縮 米 1 z ELllz 式 3 8 lzl ll LL07 6 10 2 5 3 5 式中 L 拉緊螺栓工作長(zhǎng)度 l 拉緊螺栓應(yīng)變 3034040930 401753503 1603 30 530465 153085 7253071016160 185 230 6 17901 a 立柱簡(jiǎn)圖 16 b 拉緊螺栓簡(jiǎn)圖 圖 3 4 雙點(diǎn)壓力機(jī)立柱和拉緊螺栓簡(jiǎn)圖 17 由圖 3 4 可的立柱各部分截面面積及其長(zhǎng)度 表 3 2 立柱各部分截面面積及其長(zhǎng)度數(shù)據(jù) 面積 平方厘米 長(zhǎng)度 厘米 1254 11 2296 143 5 324 9 744 46 5 1392 87 384 11 5 預(yù)緊力 Py zllKFzZPg2 令 43 01 91 lE 5 6832lzL 2204 4mFl F zdnFLFL 21 2845 139745 6395 408 1080 厘米 0 108 米22 Py N5 6 0 51 0 4 018 8 立柱的強(qiáng)度為 Pazmin2yFP5 56932 600 800 10 Paz 5 安全z 螺栓強(qiáng)度 Palmin4lgFzP5 3108 2701 45 1300 1500 10 Pal 5 安全ll 18 預(yù)緊時(shí)螺母轉(zhuǎn)角 360 Szl 令 mnFELPlyl 37 201 41 28603 zdlyz 5 9 S 4 8mm 2 37065248 若按經(jīng)驗(yàn)公式 04827lLS 3 2 上橫量和底座的計(jì)算 3 2 1 上橫量和底座的受力分析 a 機(jī)身簡(jiǎn)圖 b 上橫梁受力簡(jiǎn)圖 c 底座受力簡(jiǎn)圖 圖 3 5 雙點(diǎn)壓力機(jī)上橫梁和底座的受力簡(jiǎn)圖 19 圖 3 5 為雙點(diǎn)壓力機(jī)上橫梁和底座的受力簡(jiǎn)圖 一般把上橫梁和底座看成一簡(jiǎn)支梁 其跨度等于拉緊螺栓之間的距離 L 上橫梁的載荷是通過(guò)芯軸傳遞的 雙點(diǎn)壓力機(jī)的載荷 可看成集中作用在兩個(gè)壓力點(diǎn)上 作用力為公稱(chēng)壓力的二分之一 即為 底座的載荷2gP 是通過(guò)墊板均勻作用在底板上 可看成 3 4 的長(zhǎng)度上均布載荷 q 作用 q 值為 式LPqg324 3 9 3 2 2 上橫梁的計(jì)算 如圖 3 5b 圖 上橫梁的最大彎矩為 N m 式 3 10 2maxlPMg 強(qiáng)度計(jì)算公式為 axlclJyH myy 式中 上橫梁中央截面的最大拉應(yīng)力 Pa l 上橫梁中央截面的最大壓應(yīng)力 Pa y 上橫梁中央截面形心至上橫梁底面距離 m c H 上橫梁中央截面高度 m J 上橫梁中央截面慣性矩 m 4 上橫梁許用拉應(yīng)力 材料為 Q235 時(shí) 315 390 10 Pa 材料為 l l 5 鋼板時(shí) 400 500 10 Pa nM16 l 5 上橫梁許用壓應(yīng)力 材料為 Q235 時(shí) 350 10 Pa y y5 按照上述細(xì)長(zhǎng)梁的計(jì)算方法計(jì)算上橫梁的應(yīng)力與實(shí)測(cè)應(yīng)力有較大出入 例如 北京 第二輕工機(jī)械廠生產(chǎn)的 JB31 160 壓力機(jī)上橫梁最大拉應(yīng)力按上法計(jì)算時(shí)為 142 10 Pa 5 而靜態(tài)實(shí)測(cè)應(yīng)力為 209 10 Pa 實(shí)測(cè)應(yīng)力比計(jì)算的大 47 動(dòng)態(tài)實(shí)測(cè)應(yīng)力為5 247 10 Pa 比靜態(tài)的又增大了 18 因此 按細(xì)長(zhǎng)梁的計(jì)算方法計(jì)算不太合適 而從應(yīng)5 力分布規(guī)律分析 則近似于高粱 又有上海鍛壓機(jī)床廠生產(chǎn)的 5000 千牛的雙點(diǎn)壓力機(jī) 上橫梁計(jì)算的最大拉應(yīng)力和靜態(tài)實(shí)測(cè)的分別為 150 10 Pa 和 320 10 Pa 也有類(lèi)似的情55 況 20 5353406471071071074538040833536476329507 32 a 橫梁中央危險(xiǎn)截面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 129486239107134616186yyyy2 5 5390780 b 上橫梁中央危險(xiǎn)截面形心簡(jiǎn)圖 圖 3 6 上橫梁中央危險(xiǎn)截面簡(jiǎn)圖 21 圖 3 6 是此次設(shè)計(jì)的壓力機(jī)上橫梁中央危險(xiǎn)截面的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及計(jì)算形心時(shí)的簡(jiǎn)化圖 1 由圖 a 可的危險(xiǎn)截面的面積為 A 1294 53 68582mm12 A 186 826 153636 mm2 A 1346 107 144022 mm3 2 A 1346 107 144022 mm4 A 186 907 168702 mm5 2 A 1666 80 133280 mm6 F A A A A A A 8122cm1234562 2 計(jì)算危險(xiǎn)截面的形心 組合圖形形心坐標(biāo)的計(jì)算公式為 式 nii iAy1 niiiAz1 3 11 由圖 b 可得 危險(xiǎn)截面形心 y 為 c my7 641 3 92cm 67 cy3 95 cmy3 86 由式 3 11 得 y c 654321 AAyy 705 5mm 3 計(jì)算危險(xiǎn)截面慣性矩 J zyO y d 圖 3 7 危險(xiǎn)截面慣性矩坐標(biāo)圖 任意平面圖形如上圖所示 其面積為 A y 軸和 z 軸為圖形所在平面內(nèi)的坐標(biāo)軸 在 坐標(biāo) y z 處取微積分 dA 遍及整個(gè)圖形面積 A 的積分 22 yI Adz2zI Ady2 分別定義為圖形對(duì) y 軸和 z 軸的慣性矩 以 表示微面積 dA 到坐標(biāo)原點(diǎn) O 的距離 下列積分 ApI2 因?yàn)?于是有 2 2zy J 式 ApdIAdzy 22dy2yIz 3 12 若圖形為高為 h 寬為 b 的矩形 則 式y(tǒng)I123hzI3b 3 13 所以 壓力機(jī)上橫梁危險(xiǎn)截面慣性矩 J 可用式 3 12 和 3 13 計(jì)算 1605 4 cm 956968 1 cm1yI23 549 41zI24 93 53 4 10575 3 cm 44293 2 cm26 82z6 8 13740 9 cm 2174391 3 cm3yI17 04343zI1 47 034 13740 9 cm 2174391 3 cm42 6 4z26 1156521 1 cm 48636 8 cm5yI17 908345zI1 879034 7108 3 cm 3082717 5 cm62 6z2 1203292 cmyI1y3I4y5I6y4 10481398 2 cmz2zzz 危險(xiǎn)截面慣性矩 J J 1203292 10481398 2yIz 11684690 2 1168 5 10 cm4 所以由 1 2 3 中的數(shù)據(jù) 可計(jì)算 危險(xiǎn)截面最大彎矩為 3 5 10 N m2maxlPMg 79 1043 6 危險(xiǎn)截面最大應(yīng)力為 1685 02 7 3 5 ax JyHcl 23 253 6 10 Pa5 105 7 10 Pa168 02735 3max JyMcy 5 安全 ll y 3 3 壓力機(jī)底座的計(jì)算 7273053079 a 底座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖104155079870665123yyy124 b 計(jì)算形心時(shí)簡(jiǎn)化圖 圖 3 8 底座簡(jiǎn)圖 24 由圖 3 8 b 可得 cmy5 271 y82cm9 73 64 cy395 由式 3 11 得危險(xiǎn)截面形心 y c y c 54321AAy 29 4cm 壓力機(jī)底座危險(xiǎn)截面慣性矩 J 的計(jì)算為 yI123bhzI3 990cm 13864 5cm1yI2653 41z56 4 34133cm 1333333cm202zI03 3657cm 2218666 7cm3yI15 689343z18 59 64 5956cm 5976cm42 4zI2 3 4 175 5cm 118638cm5yI178345z178 44911 5cmyI12y3I4yI4 3690478 2cmzzz5 危險(xiǎn)截面慣性矩 J J yIz 44911 5 3690478 2 3735389 7 373 5 10 cm4 底座最大彎矩為 N m 式325maxLPMg 3 14 式中 L 兩邊立柱拉緊螺栓中心距離 米 強(qiáng)度計(jì)算公式為 式 maxycyJH 3 15 25 式 maxlclJyM 3 16 式中 底座中央截面的最大拉應(yīng)力 Pa l 底座中央截面的最大壓應(yīng)力 Pa y 所以 底座危險(xiǎn)截面的最大彎矩為 8 44 10 Pa325maxLPMg 325 104 5 底座危險(xiǎn)截面的最大應(yīng)力為 288 3 10 Pa0375 94 1 4 8 y 5 66 4 10 Pa 2l 安全 ll y 按照上述計(jì)算方法計(jì)算 JB31 160 壓力機(jī)底座的最大拉應(yīng)力為 151 10 Pa 最大壓5 應(yīng)力為 142 10 Pa 而靜態(tài)實(shí)測(cè)分別為 170 10 Pa 及 108 10 Pa 因此 如果考慮高5 55 梁的影響 上述的載荷簡(jiǎn)化是比較符合實(shí)際的 26 4 閉式組合機(jī)身變形計(jì)算 組合式機(jī)身變形應(yīng)包括底座 上橫梁和立柱的變形 機(jī)身變形影響機(jī)床工件的加工 精度和機(jī)床的使用壽命 由于模具裝在底座或墊板上 因此 底座的變形直接影響工件 的精度和使用壽命 一般計(jì)算底座的變形即可 只是在必要時(shí)再計(jì)算上橫梁和立柱的變 形 4 1 雙點(diǎn)壓力機(jī)底座變形計(jì)算公式 4 1 1 底座變形計(jì)算公式 雙點(diǎn)壓力機(jī)底座受力簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 3 5 c 其彎曲正應(yīng)力的變形 彎曲剪應(yīng)力的變形和 總變形為 mEJLPgl 3245769 Jg3016 mFGz m 式 4 1 lzJg 301 FGLPg356 式中 公稱(chēng)壓力 牛 gP L 拉緊螺栓間距 米 E 彈性模量 鑄鐵為 0 9 10 牛 米 12 碳鋼為 2 1 10 牛 米 G 剪切模量 鑄鐵為 4 5 10 牛 米 102 碳鋼為 8 1 10 牛 米 J 底座中央截面慣性矩 米 4 F 底座中央截面面積 米 2 27 最大剪應(yīng)力與平均連盈利的比值 如下圖所示的底座簡(jiǎn)化剖面 為 beHl 圖 4 1 底座簡(jiǎn)化剖面 式 222llleHbJF 4 2 算出的總撓度應(yīng)小于容許撓度 L 式 6018 4 3 由于底座上還有墊板 所以實(shí)際撓度還將有所減小 4 1 2壓力機(jī)底座變形計(jì)算 m 式 lzEJLPg 3016 FGg356 4 4 令 4000 10 牛 L 1 35 米 J 0 03735 米 F 0 37 米 gP3 42 G 4 5 10 牛 米 E 0 9 10 牛 米 10212 由式 4 2 可計(jì)算的 221llleHbJF 2 1 8 60537 9 9 m lzEJLPg016 FGg3 375 9 4 1035 4709 16 0 047 0 091 0 138mm 28 而 L 1350 60186018 0 169 0 225mm 撓度不大 剛度夠 4 2 雙點(diǎn)壓力機(jī)上橫梁變形計(jì)算 4 2 1 上橫梁變形計(jì)算公式 上橫梁受力簡(jiǎn)圖如圖 3 5 b 其彎曲正應(yīng)力的變形 彎曲剪應(yīng)力的變形和總變形為 m 43 82lLEJlPgl 43 08 2lLEJlPg mFGz2 g5 0 m 式 4 6 lz 43 2lJlFGlg 5 0 式中 為上橫梁主軸中心至拉緊螺栓中心的距離 米 l 4 2 2 上橫梁變形計(jì)算 令 4000 10 牛 L 1 666 米 J 0 1168 米 F 0 8122 米 gP3 42 G 4 5 10 牛 米 E 0 9 10 牛 米 10212 4 87 22llleHbJF 653 0 53 86 09 22 lz 7 4 1 09 3548 2 0 165mm0 2 75 L 1350 0 169 0 225mm 601868 撓度不大 剛度夠 29 5 機(jī)身的緊固 四柱式機(jī)械壓力機(jī)機(jī)身必須用鎖緊螺母和可靠的緊固 并具有足夠的預(yù)緊力 否則 在機(jī)械壓力機(jī)加壓時(shí) 立柱臺(tái)肩與工作臺(tái)面 調(diào)節(jié)螺母與上橫梁接觸平面間產(chǎn)生間隙 泄壓換向回程時(shí) 產(chǎn)生振動(dòng) 并使立柱臺(tái)肩和工作臺(tái)接觸平面間產(chǎn)生沖擊載荷 可導(dǎo)致 鎖緊螺母松退 立柱精度因此被破壞 更為嚴(yán)重的是由于立柱臺(tái)肩和工作臺(tái)接觸面積較 小 沖擊載荷會(huì)造成臺(tái)肩局部墩粗 墩傷接觸的工作臺(tái)表面 造成檢修時(shí) 立柱不易從 活動(dòng)橫梁導(dǎo)套孔中抽出 5 1 緊固的方法分類(lèi) 1 普通緊固 鄭重方法是用扳手來(lái)旋緊鎖緊螺母 它所能達(dá)到的預(yù)緊力 受到扳手孔 扳手強(qiáng)度 以及安裝所能施加的旋緊力等限制 力量是較小的 因此 只能用噸位小的機(jī)械壓力機(jī) 的聯(lián)結(jié)裝配中 2 加壓情況下緊固 這種方式利用機(jī)械壓力機(jī)本身加壓后 使立柱承載伸長(zhǎng)時(shí) 用扳手將調(diào)節(jié)螺母旋緊 泄壓后立柱回縮得到緊固連接 其預(yù)緊力的大小主要由機(jī)械壓力機(jī)壓力大小來(lái)決定 通 常取公稱(chēng)壓力的 1 5 2 倍 泄壓時(shí)也需加壓后旋松 此方法緊固較可靠 卸載也較方便 對(duì)于四螺母結(jié)構(gòu)立柱與工作臺(tái)面貼合的四個(gè)調(diào)節(jié)螺母的緊固 采用此方法較為有利 與 上橫梁下平面貼合之四個(gè)調(diào)節(jié)螺母用于調(diào)節(jié)機(jī)器精度 此時(shí) 調(diào)節(jié)精度時(shí)所需加的壓力 要比所經(jīng)力大 對(duì)于三螺母結(jié)構(gòu) 只能做到上橫梁連接部分的預(yù)緊 對(duì)工作臺(tái)連接部分 30 則只能用其他方法預(yù)緊 3 加熱緊固 此方法是靠立柱一端的熱脹 在立柱的一端鉆 40 60mm 直徑的孔 孔的深度要大雨橫梁 高度 孔內(nèi)通過(guò)高壓蒸汽或用火焰加熱 也可采用電加熱法 加熱時(shí)應(yīng)將兩對(duì)角立柱同 時(shí)加熱 立柱伸長(zhǎng)量 為 L cm 式10124PLEF 5 1 式中 立柱和工作臺(tái)材料彈性模量1E2 2 kgfcm 每一立柱預(yù)緊部分截面積而后工作臺(tái)預(yù)緊受壓區(qū)截面積 cmF 預(yù)緊力1P kgf 立柱預(yù)緊部分長(zhǎng)度 cm0L 加熱升高溫度 1 Ltcu 式中 u 每加熱 的線膨脹系數(shù) 1c 對(duì)于鋼材 0 9 u 加熱后立柱溫度 1t 式中 室溫 0t 立柱螺母旋進(jìn)角度 360LS 室中 S 螺距 cm 4 液壓緊固 圖 2 17 液 壓 緊 固 法 31 圖 5 1 液壓緊固工作原理圖 利用液壓油缸加壓來(lái)使立柱伸長(zhǎng)而鎖緊螺母 工作原理見(jiàn)圖 5 1 所示 液壓缸 1 支撐于導(dǎo)套 3 上 活塞 2 及立柱 5 用螺母 4 連接起來(lái) 當(dāng)液壓缸內(nèi)通入高壓油 P 時(shí) 活塞 2 上升將立柱拉長(zhǎng)后即可鎖緊 用此法立柱螺紋部應(yīng)加長(zhǎng) 以保證活塞 2 旋入后有足夠的強(qiáng)度 5 2 緊固的方法選擇 此次機(jī)身設(shè)計(jì)時(shí) 機(jī)身緊固采用液壓裝置預(yù)緊 用四根拉桿螺栓連接上橫梁 立柱 底座 上橫梁 立柱 底座 三件間通過(guò)定位套定位 拉桿上端用閉母鎖緊 然后用液 壓預(yù)緊裝置進(jìn)行預(yù)緊 每根拉桿的預(yù)緊力為 150 1 噸 6 上橫梁加工工藝設(shè)計(jì) 6 1 上橫梁的作用 上橫梁是雙點(diǎn)機(jī)械壓力機(jī)重要的基礎(chǔ)件之一 屬于箱體類(lèi)零件 它支撐和包容著各 類(lèi)傳動(dòng)件 保證其運(yùn)動(dòng)動(dòng)力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和分配 彼此按一定的傳動(dòng)關(guān)系進(jìn)行協(xié)調(diào)的運(yùn)動(dòng) 因此 必須使眾多的軸 套以及齒輪等零件保持其正確的位置關(guān)系 所以 上橫梁加工 質(zhì)量的好壞直接對(duì)整臺(tái)機(jī)器的精度 性能和壽命都有直接的影響 上橫梁的毛坯一般采用鋼板焊接的方法 上橫梁的特點(diǎn)是 梁壁較薄且不均勻 內(nèi)部筋 隔較多且呈腔形 在上橫梁內(nèi) 外 壁上有平面較多的平面和軸承支撐孔及緊固孔等 這些平面和軸承孔的精度和表面粗糙 度都有較高的要求 所以 對(duì)于上橫梁來(lái)說(shuō) 不僅加工的部位較多 而且加工的難度也 較大 為了減輕機(jī)械加工的工作量要求提高毛坯的精度 盡量減少加工余量 特別是減 少孔的加工余量 對(duì)提高加工質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率有著重要的意義 箱體類(lèi)零件加工的工藝方案主要有兩種 一 根據(jù)粗精分開(kāi) 先粗后精的原則 對(duì) 零件的主要孔和平面進(jìn)行預(yù)先加工 然后進(jìn)行時(shí)效處理 再進(jìn)行精加工 這種方案主要 適用于精密 復(fù)雜的 箱體類(lèi)零件 二 是按工藝程序進(jìn)行加工 主要適用于較高精度 的箱體類(lèi)零件加工 6 2 上橫梁的工藝分析 雙點(diǎn)壓力機(jī)上橫梁的視圖 尺寸 公差和技術(shù)要求齊全 正確 零件選用的材料為 32 Q235 該材料能承受較大的應(yīng)力 抗拉強(qiáng)度 375 460MN 6 2 1 技術(shù)要求分析 1 面 1 2 3 4 5 6 8 15 16 表 5 2 各加工加工面的技術(shù)要求 表面粗糙度 um 平行度 mm 垂直度 mm 精度等級(jí) 1 3 2 0 08 9 2 3 2 0 08 9 3 3 2 0 03 8 4 3 2 0 02 8 5 3 2 0 1 8 6 12 6 0 05 10 8 3 2 0 08 7 15 12 5 12 16 12 5 12 2 同軸孔 11 13 12 14 220 和 240 350 和 400 200 和 255 同軸度為 0 02mm 尺寸公差 0 046mm 表面粗糙度為 Ra3 2um 公差等級(jí)為 8 級(jí)加工時(shí)最好在一次裝夾下同時(shí)加工 孔 11 13 距底面尺寸 935mm 不等高允差為 0 1mm 3 軸承孔 7 孔表面粗糙度 Ra3 2um 與孔 14 的同軸度為 0 02mm 尺寸公差 0 049mm 精度等級(jí) 7 級(jí) 4 拉桿安裝孔 9 孔表面粗糙度 Ra12 5um 精度等級(jí) 12 級(jí) 5 導(dǎo)套定位孔 10 孔表面粗糙度 Ra1 6um 與底面的垂直度為 0 02mm 尺寸公差 0 046mm 精度等級(jí) 7 級(jí) 6 2 2 加工方法 1 面 1 2 3 5 8 粗銑 半精銑 精銑 2 面 4 6 15 16 粗銑 精銑 3 同軸孔 11 13 12 14 粗鏜 半精鏜 精鏜 4 軸承孔 7 粗鏜 半精鏜 精鏜 5 拉桿安裝孔 9 粗鏜 精鏜 6 導(dǎo)套定位孔 10 粗鏜 半精鏜 精鏜 金剛鏜 注 各加工部分見(jiàn)上橫梁加工圖 CAD 圖 6 3 上橫梁工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 6 3 1 零件的生產(chǎn)類(lèi)型 33 JH36 400 上橫梁年產(chǎn)量 Q 24 臺(tái) 備品率 2 廢品率 0 3 生產(chǎn)綱領(lǐng) N Qn 1 1 24 1 1 2 1 0 3 24 臺(tái) 查 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 周宏甫 主編 第五頁(yè) 表 0 1 可知該零件為小批生產(chǎn) 1 確定零件毛坯制造形式與選擇 本零件采用的材料是 Q235 根據(jù)以下原則 選取毛坯的制造形式 1 毛坯制造方法應(yīng)與材料的制造工藝性相適應(yīng) Q235 材料適合用于鑄造獲得毛坯 2 毛坯的制造方法應(yīng)與生產(chǎn)類(lèi)型相適應(yīng) 本零件為小批生產(chǎn) 因此不需要準(zhǔn)備模 具 3 上橫梁零件的材料 Q235 屈服點(diǎn) 為 215 225N mm 抗拉強(qiáng)度 375 460 s 2 N mm 毛坯質(zhì)量 16900 生產(chǎn)類(lèi)型為小批生產(chǎn) 鑄件壁厚 30 60 根據(jù)上述資2 kg m 料及加工工藝 分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸如下 鑄件 的基本尺寸長(zhǎng) 3990 寬 1750 高 1860 機(jī)械加工余量鑄為 頂面 底面和mm 側(cè)面為 12 所以毛坯尺寸為 長(zhǎng) 3990 12 2 寬 1750 12 2 高 1860 12 2 2 定位基準(zhǔn)的選擇 1 粗基準(zhǔn)的選擇必須使重要的表面有足夠的且均勻的加工余量 2 粗基準(zhǔn)在同一尺寸方向上只能使用一次 根據(jù)以上原則 選軸承孔的毛坯孔為粗基準(zhǔn) 加工上平面及定位銷(xiāo)孔 精基準(zhǔn)選擇一面兩孔定位 6 3 2 零件各表面加工順序的確定 1 零件各表面加工原則 1 根據(jù) 基準(zhǔn)先行 原則 應(yīng)先加工定位基準(zhǔn) 即上蓋接合面和兩定位孔 2 根據(jù) 先面后孔 先粗后精 原則 應(yīng)把平面加工放在孔加工之前 特別是重 要表面的粗加工 更應(yīng)排在前面 以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)原材料的缺陷防止浪費(fèi)次要表面的加工 工時(shí) 2 加工工藝路線的擬訂 方案一 34 焊接 鉗 時(shí)效 噴丸 漆 劃線 銑鏜 鉗 鏜 劃線 鉆 攻 鉗 庫(kù) 方案二 焊接 鉗 時(shí)效 噴丸 漆 劃線 銑 鉗 鏜 劃線 鉆 攻 鉗 庫(kù) 3 比較加工路線并確定加工方案 兩個(gè)方案的最大區(qū)別為銑鏜床的選用 方案一中 工件在第一次裝夾時(shí) 工人利用 銑鏜床加工零件部分孔 這樣可以縮短被加工件的加工時(shí)間 減少工件裝夾次數(shù) 從而 保證了工件的加工精度 而方案二沒(méi)有利用銑鏜床 所以 選擇方案一 6 3 3 切削用量的選擇 1 切削用量的選擇原則 正確地選擇切削用量 對(duì)提高切削效率 保證必要的刀具耐用度和經(jīng)濟(jì)性 保證加 工質(zhì)量 具有重要作用 1 粗加工切削用量的選擇原則 粗加工時(shí)加工精度和表面粗糙度要求不高 毛坯余量較大 因此 選擇粗加工的切削用 量時(shí) 要盡可能保證較高的單位時(shí)間金屬切除量和必要的刀具耐用度 以提高生產(chǎn)率和 降低加工成本 金屬切除率計(jì)算公式 式10wpzvfa 6 1 式中 單位時(shí)間內(nèi)的金屬切除量 wz 3 ms V 切削速度 s F 進(jìn)給量 mr a 切削深度 p 提高 v f a 都能提高金屬切除率 但這三個(gè)因素影響刀具耐用度最大的是切 削速度其次是進(jìn)給量 影響最小的是切削深度 a 削用量的選擇原則是 首考慮選擇一個(gè)盡可能大的吃刀深度 a 其次是選擇一個(gè)p 大的進(jìn)給量 f 最后確定一個(gè)合適的切削速度 v b 切削深度的選擇原則 在保留半精加工 精加工必要余量的前提下 應(yīng)當(dāng)盡量將 粗加工余量一次切除 只有在總加工余量太大時(shí) 一次切不完時(shí) 才考慮分幾次走刀 進(jìn)給量的選擇原則在工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度好的情況下可選用大一些的進(jìn)給量 剛性強(qiáng) 度較差的情況下 應(yīng)適當(dāng)減小進(jìn)給量 c 切削速度 v的選擇 主要受刀具耐用度和機(jī)床功率的限制 合理的切削速度應(yīng)根 據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)資料確定 2 精加工切削用量選擇 此時(shí)加工精度和表面粗糙度要求較高 加工余量要小且均勻 因此選擇切削用量時(shí) 35 應(yīng)著重考慮加工質(zhì)量 并在此基礎(chǔ)上提高生產(chǎn)率 a 切削深度的選擇 根據(jù)粗加工留下的余量確定 通常加工余量不留得太大 否則 切銷(xiāo) 深度較大時(shí) 切削力增加顯著 影響加工質(zhì)量 b 進(jìn)給量的選擇 限制進(jìn)給量提高的是表面粗糙度 表面粗糙度要求高時(shí)應(yīng)適當(dāng)減 小進(jìn)給量 3 切削速度的選擇 切削速度提高時(shí)切削變形減小 切削力下降 而且不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺 一般選 擇切削性能好的刀具材料和合理的幾何參數(shù) 以盡可能提高切削速度 6 3 4 數(shù)據(jù)計(jì)算 基本時(shí)間 式j(luò)lTnf 6 2 式中 為工件需加工的尺寸 l 輔助時(shí)間 式 0 15 2 f jTT 6 3 服務(wù)時(shí)間 式 7 wjf 6 4 單件時(shí)間 式j(luò)fwT 6 5 根據(jù)工人的熟練程度現(xiàn)取 jfT16 00 5 wjfT 6 3 4 1 粗 半精 精銑面 1 2 3 5 8 1 粗銑 刀具 YG8 硬質(zhì)合金銑刀 直徑 D 400mm 細(xì)齒 Z 36 切削用量 4pam 60 in vms 0 237 zfsr 18 ivnD 基本時(shí)間 min1jTfl1 5274 min2jn 08 min3jfl1 2746 36 min5jTnfl5 27480 min8j 3 輔助時(shí)間 0 16 0 16 5 1 0 82 min 1f1j 0 16 0 16 0 5 0 08 min2fT2j 0 16 0 16 0 11 0 02min3f3j 0 16 0 16 2 24 0 36 min5f5j 0 16 0 16 2 26 0