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文档内容摘要
ppt 第一节 冲压设备的工作原理 及主要结构,冲压设备都是压力机械,通过滑块带动上模相 对下 模作往复运动,克服工件变形阻 力,完成 冲压。 常用的冲压设备有:剪板机、弯曲机、液压机、双盘 摩擦压力机和曲柄机械压力机。 其中曲柄机械压力机应用最广。 曲柄机械压力机又称冲床。它是一种使旋转运动变为 直线往复运动的机械。可进行冲载、拉延、弯曲、 冲孔、成形、翻边及整形等各种工序。,曲柄压力机的结构及工作原理,曲柄压力机一般包括以下几个主要的机构: 1.工作机构: 把旋转运动变为直线往复运动。由曲 轴、 连杆、滑块等组成。 2.传动系统: 传递动力并改变转速。包括:电动机、 飞轮、皮带传动、齿轮传动等。 3.操纵系统: 控制压力机滑块的运动。包括:空气 分配系统、离合器、制动器、电控箱等。 4.支承系统: 支承全部零、部件。包括:床身、工 作台、导轨、拉紧螺栓等。 5.辅助系统: 如润滑系统、保护装置以及气垫、顶 件装置、滑块平衡装置等,一.曲柄压力机工作机构的运动和受力特点 (一) 曲轴、连杆和滑块的运动 曲轴、连杆和滑块的运动是刚性的。所以在使用时绝对不能超载使用。绝不能使模具刚性接触,否则会造成设备及模具的损坏。 (二) 机构的强度 在曲轴处于不同转角进,滑块能克服的变形阻力值是不同的。因为在曲轴不同的转角处,构件的受力的大小是不同的,在强度及刚度的允许范围内,其所能提供的工作力也不同。 压力机的标称压力(或称额定压力)就是滑块处于下止点附近所能承受的最大工作负荷。,(三) 滑块的位移及速度曲线 上图为滑块位移曲线及速度曲线 从图中可看出: 1.滑块的位移量在不同的曲轴转角条件下有不同的值,曲轴,,转过相同的角度,滑块不能获得相同的位移。 2.曲轴处于上、下止点时,滑块的速度值为零,下 止 点冲压可近似看成静载加工;曲轴位于90、270度时滑 块速度值最大; 3.滑块在不同位置制动时,所消耗的能量不同,上、 下止点制动时,滑块下滑量较小;90度制动时滑块下 滑的距离较大。,(四) 机构的受力 曲柄压力机在冲压形成一个封闭的受力系统除了设备本身的重量及运转系统不平衡引起的振动以外,曲轴压力机对外界没有其他力的作用。 在此封闭和受力系统中,机身的受力为最大。,二. 压力机的结构、类型及用途,二. 压力机的结构、类型及用途 (一)按机身结构分类 压力机按机身的不同可分为开式压力机和闭式压力机两大类。 开式压力机的机身呈“C”形,工作台有左、右、前三个敞开的工作面,操作比较方便。承载时发生角变形,使工作台面前倾,导轨偏离铅垂线方向,模具的工作面不能保持平行。 这类压力机的吨位都比较小,一般在200吨以下。 闭式压力机的机身呈“Π”形,常用组合式结构。用四根拉紧螺栓将上横梁、两侧立柱和底座组成一个框架式的机身。这类压力机可用于大、中型压力机。250吨以上的压力机都采用此种结构。,(二)按曲轴结构分类 压力机按曲轴结构不同可分为双柱曲轴压力机、单柱偏心压力机和齿轮偏心压力机三大类。 双柱曲轴压力机的连杆装在两个轴承之间,是最常见的一种结构,左端安装制动器,右端安装大齿轮及离合器。一般来说不能制成大型号的。其曲拐与主轴颈的距离,就是滑块行程的一半。 单柱偏心压力机的曲轴连杆装在两个轴承的同侧,连杆不是直接套在曲拐处,而是装在一个偏心圆盘上,偏心圆盘用花键联接在曲拐处。这种结构主要用于小型压力机上。 齿轮偏心压力机中没有“曲轴”这个零件,而用一个偏心齿轮和一根芯轴取代曲轴。这种结构用铸钢制坯,能制成大型压力机。,(三)按滑块数量分类 可分为单动压力机和双动压力机两大类。 单动压力机 就是一般的冲床,只有一个滑块,用于冲裁、弯曲和浅拉延等工序。 双动压力机 有内外两层滑块,内滑块与单动压力机相同;外滑块是一个矩形套,套在内滑块的外面。 两个滑块都由同一个电机带动。 双动压力机是用于深拉延的专用压力机。 内、外滑块的运动顺序有严格的要求:外滑块先于内滑块运行至下止点;外滑块在下止点处保持一段静止的时间(此时内滑块仍作向下的运动);外滑块后于内滑块向上回程。,(四)按连杆数量分类 压力机按连杆数量多少可分为单点、双点和四点三种。 双点或四点压力机有两根或四根连杆,驱动一个较大尺寸的滑块。可冲压大型薄板零件。 多工位压力机也是一种多点压力机,其连杆数可达6至8个,每个连杆驱动一个滑块,每个滑块上法装一套模具,由一根多拐曲轴驱动许多连杆同时运动,完成多工序制作的冲压。 剪板机、弯曲机也可以看成是由两个连杆驱动一个滑块运动的压力机,只不过它们的滑块尺寸狭长,安装了剪刀片的弯曲凸模,成为专用设备。,三.压力机的型号及技术参数 (一)曲柄压力机的型号 △ △ □ △ — □ △ △——表示汉语拼音字母 □——表示阿拉伯数字,类代号:用“机、自、锻、切、弯”的拼音的第一个字母J、Z、 D、Q、W分别表示机械压力机、自动锻压机、锻面、剪 切机和弯曲校正机 。 系列或产品重大结构变化代号 :用正楷大字字母A、B、 C……区别产品重大结构变化的主要结构不同者 。 组、型(系列)代号用二个数字来表示:如:04——台式压 力机;21——开式固定台压力机;22——开式活动台 压力机;23——开式可倾台压力机;29——开式底传 动压力机;31——闭式单点压力机等。 通用特性代号:用字母表示 。K——数控压力机;Z——自 动压力机;G——高速压力机;Y——液压机; Q——气动压力机;M——精密压力机。 主参数:采用实际数值或实际数值的十分之一表示。 产品重要基本参数变化代号:凡是主参数相同而重要的基本 参数不同都用A、B、C……区别。,举例 JC23G-63A J 表示为机械压力机;C 代表经过三次重大结构变化;23 表示是工作台可倾的开式压力机;G 表示是高速压力机;63 表示公称压力为630千牛;A 表示重要基本参数作过变更。 概括起来即为: 开式可倾台机械压力机,经过三次重大结构变化,公称(额定)压力为630千牛,基本参数也与基本型不同。,(二)曲柄压力机的技术参数 技术参数是反映压力机的工作能力、加工范围、生产效率、能量消耗、占用面积等技术数据。 主要有:公称压力、滑块行程长度、滑块行程次数、装模高度、工作台尺寸等。 其中与操作及人身安全有关的有:滑块行程长度、行程次数、工作台的高度和尺寸、装模高度等 1.滑块行程长度(单位:mm)。 滑块从上止点到下止点所经过的直线距离即为行程长度。 2.滑块行程次数(单位:次/分)。滑块在连续运动时每分种的往复次数称为行程次数。 在单件坯料手工送入模内操作的各种冲压作业中,如果在滑块连续运行条件下工作,人手就要准确而有节奏地配合滑块的动作,此时很容易引起疲劳而出现误操作。因此,凡需要手入模内操作的各种冲压作业,原则上都应采用单次行程规范。,对于开式压力机而言,因行程次数高,故凡手入模内的操作作业必须采用单次行程规范。只有滑块停止在上止点时手入模内操作才是安全。 对于闭式压力机而言,只有在模具即将闭合的一段时间才是危险区间,而在滑块回程和下行的初期,可认为是安全区间。在滑块向上运动是,模具逐渐张开,操作者可以利用这段时间取出模内的工件。 3.工作台的高度和尺寸。工作台面距地面的高度为工作台的高度。而工作台面的前后、左右的大小为工作台面尺寸 4.曲柄压力机的装模高度又称闭合高度。指滑块处于下止点时,滑块的下表面到工作台面之间的距离。 5.闭合高度调节量。是指闭合高度从最大到最小可以调节的范围。 6.标称压力行程。 指压力机产生标称压力时,滑块距下止点的距离。,四.曲柄压力机的传动系统,五.曲柄压力机的离合器和制动器 离合器和制动器是曲柄压力机上的重要部件用以控制滑块和启动和停止。 离合器、制动器的种类很多,开式压力机普遍采用刚性离合器及带式制动器;闭式压力机普遍采用气动摩擦离合器和盘式或块式制动器。 (一)刚性离合器 利用刚性构件传递扭矩的离合器称为刚性离合器,常见结构有两类:转键离合器和滑销离合器。 1.转键离合器。利用可旋动的键轴使曲轴分离和结合的离合器称为转键离合器。,转键离合器结构示意图,离合器处于分离和结合位置时,转键位置。左图为分离状态。右图为结合状态。,转键离合器的特性。 缺点: 1)工作条件较差。 2)会因构件突然损坏,发生滑块运动失控和连车现 象,造成事故。 3)滑块只能处于上止点时才能控制其启动和制动, 而在其它位置无法控制。 优点: 1)结构简单。 2)操纵方便。 3)价格低。 4)体积小。,2.滑销离合器。 它是利用一根可在曲轴轴向滑动的轴销来完成曲轴与大齿轮的结合和分离。 刚性离合器的特点: 总的来说,刚性离合器结构简单,操纵方便,价格低廉。 不足的是不能中途分离,不利于采取安全防护装置;工作条件较差,有较大的冲击作用,容易突然损坏,操作危险性大。,(二)气动摩擦离合器 目前,大中型曲柄压力机都采用气动摩擦离合器。其特点是传递扭矩较大,传动平稳,操纵方便,噪音小,可靠性高。 气动摩擦离合器的优点:启动时没有冲击和噪音;构件不会突然损坏失效;可用电磁气阀操纵;可使滑块在任意位置停车;便于采用安全装置。 不足的是:结构复杂,造价较高,使用进必须备有压缩空气,维护和检修比较复杂和严格。宜用于大中型压力机。 常用的结构 :有浮动镶块结构 和盘式结构。 下面简单的介绍一下 。 1.浮动镶块结构。 它的结构示意如下图所示。,2.盘式结构 盘式结构的摩擦件为主动摩擦片和从动摩擦片。主动摩擦片外圆开齿槽,与制成内齿的飞轮轴孔相配;从动摩擦片内圆开有齿槽,与外圆开齿槽的传动轴相配。一般主从动均采用多片的形式。 这种结构的离合器,摩擦面积大,直径较大,散热条件较好,磨损小,过去的压力机几乎都为此种结构。当这种结构的离合器,制动时耗能较多,而且主、从摩擦片,内齿飞轮,外齿圈等零件制造都较复杂、造价高。现代的压力机已不用此种结构 (三) 带式制动器 曲轴的左端设有制动轮,与曲轴一起运转。轮外有摩擦带,摩擦带外包有一层钢带,钢带固定在机身上,由弹簧力作用,使其处于紧张状态,用来制动曲轴。,带式制动器可分为以下几种类型: 1.经常作用(连续作用)的带式制动器。 此种制动器,对摩擦轮施加固定不变的力矩。 2.周期作用的偏心轮带式制动器。 制动轮的外圆与内孔不同心,由于偏心作用,曲轴于上止点附近时有较大的制动力矩,其他位置时力矩很小,减小了曲轴运动时的能量消耗。 3.凸轮控制的带式制动器。 制动轮的内孔和外圆同心,轮的外侧设有一块夹板凸轮。当曲轴旋转时,凸轮板推动滚轮和杠杆,控制钢带的张紧力,从而达到在上止点附近制动力矩较大,其他位置力矩很小的目的,(四)闸瓦式制动器 此种制动器与带式制动器基本一致,不同处在于用钢瓦替代钢带。它也有连续式、偏心轮式、凸轮式三种结构。 闸瓦式制动器的结构比较大,工作时摩擦带的散热条件较差,但是由于钢瓦比较坚固,不容易发生突然断裂的现象。 (五)气动摩擦制动器。 气动制动器的结构有三种:浮动镶块式、盘式及带式。 1.浮动镶块式结构。原理基本上与气动式离合器相同。 2.盘式结构。盘式制动器和盘式离合器配合使用。 3.气动带式结构。闭式压力机的带式制动器原理和开式压力机相同,只是操纵方式为气动。,气动摩擦离合器、制动器的特点: 气动摩擦离合器、制动器能控制滑块在任意位置制动,操纵比较方便,很少因构件突然损坏而失;传递扭矩较大,传动平稳,操纵方便,噪音小,可靠性高。 但如果摩擦件的动作过于频繁,或者因制动弹簧力量太小使摩擦件相对滑动过大,摩擦件就会过热被烧焦,制动器也会失效。这是使用中应该注意的。 造成摩擦制动器和离合器的早其磨损的另一个原因是两组摩擦片的运动发生干涉。在正常情况下,必须离合器和制动器的动作顺序符合下述要求: 离合器结合前,制动器必须预先松脱;制动器制动前,离合器则必须先行分离。,六. 曲柄压力机的操纵系统 操纵系统是控制离合器和制动器动作的系统,包括机械构件和电器元件。它对人身安全有直接影响: 其一,操纵系统是操作者经常操作的器械。其使用方便与否,直接影响生产效率和人身安全。如操纵不便,操作费力,不能准确和及时控制滑块的运动,就会使操作紊乱,甚至造成事故; 其二,操纵系统会发生故障,如果故障导致了滑块的连冲,也可能引起事故。 (一)开式压力机的操纵系统 开式压力机的操作器一般为脚踏启动器。脚踏操纵系统分为两类:一类是脚踏板直接驱动的杠杆系统;另一类是脚踏开关控制牵引电磁铁驱动的杠杆系统。,1. 用于转键离合器的脚踏杠杆操纵器。这里的档铁是控制转键分离或结合的执行元件,它由脚踏板通过杠杆系统去操纵。,2.用于滑销离合器的脚踏杠杆式操纵机构。 滑销离合器是一种老式结构,其滑销可在曲轴的轴向滑动。弹簧有推动滑销插入大齿轮钢套端面孔内的趋势(结合状态),而滑销尾部又受到操纵器的楔铁控制,楔铁楔入滑销尾部时便能将滑销拉出齿轮的钢套孔(分离状态)。 3.电磁铁控制的操纵系统。 牵引电磁铁代替人力驱动拉杆,可以减轻操作者的劳动强度,也可以利用电器去隔离单次行程和连续行程,具有很多优点。目前,较大吨位的开式压力面已经普遍采用。 电磁铁控制的操纵系统中,因动作频繁,其中牵引电磁铁是最易损坏的器件 。从安全技术角度分析,牵引电磁铁作为操纵压力机的执行元件是不理 想的。,(二)闭式压力机的操纵系统 闭式压力机采用气动摩擦离合器和制动器,可以实现电气操纵。操作者通过电钮发出信号,由继电器控制电磁气阀动作,再由气阀控制离合器或制动器的气缸进气或排气,使滑块启动或制动。 在气动离合器和气动制动器无法实现刚性联锁的结构中,必须采用两个互相联锁的电磁气阀。其原理如下图。,七. 曲柄压力的辅助装置 (一) 曲柄压力机的过载保护装置 压力机一般都设有过载保护装置,常见的结构有两种。 1.压塌块式过载保护装置 压塌式过载保护装置是利用压塌块在压力机过载时的断裂,发出信号使压力机停机,或者造成滑块下行时无法承载而起到保护作用的。压塌块一般装在连杆球部和滑块联接处。 2.液压过载保护装置 液压过载保护装置是在过载时,只要油缸内的压力超过了气动卸载阀的调定值,油液便能排出,使柱塞向下位移一段距离。同时切断压力机的启动电源,保护了压力机。,(二)拉延垫 是在拉延时,对四周压紧,以避免工件出现皱折的一种压料装置。 一般大中型压力机一般在工作台下部设气缸或液压缸,作为一种通用的附件配备在机床上,满足压紧工件或顶出工件的需要 。 延垫可分为两种: 1.纯气垫 纯气