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JH31-63機械壓力機的設計
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- JH31-63機械壓力機的設計
設計的內容為：根據已知的參數設計出一種上述的高性能，高功率的機械
壓力機。
已知參數為：1：工程壓力為：63噸
2：滑塊行程為：400mm
3：公稱力行程：15mm
4：行程次數：60次/min
要求設計出3.5張A0圖紙
摘要
通過對機械壓力機的發展現狀的分析，以及參考JH31-63機械壓力機的設計，確定了本課題的主要設計內容。在確定了機械壓力機初步設計方案后，決定采用傳統理論方法對JH31-63機械壓力機傳動系統進行設計、計算、強度校核；采用AutoCAD設計軟件對傳動系統中各主要零部件及總裝圖進行了工程繪圖；在參考了某公司生產的閉式單點機械壓力機傳動系統以及查閱了大量關于傳動系統設計的書籍后，確定傳動系統的設計方案，繪制了傳動系統原理圖，給出了傳動系統的工作說明書，并對其進行了可行性分析，最后對整個設計進行系統分析，得出整個設計切實可行。
關鍵詞 機械壓力機 ；運動及受力分析；傳動系統
Abstract
Through the development of mechanical press on the analysis of current situation and reference for the J31-63 mechanical press design, identified the main design elements of this issue.It is determined that the preliminary design of the mechanical press will be used the traditional mechanical press drive system to design the J31-63 .The decision theory method is used the calculation, strength check and AutoCAD design software on the drive system in all major components and assembly diagram engineering drawing. In reference to a closed two-point produced by mechanical press drive system and a large amount of books on the transmission system after the design to determine the transmission system design, schematic drawing of the transmission system, given the transmission system, job description and analysis of its feasibility, and finally a systematic analysis of the entire design, draw the design is feasible.
keywords Mechanical press Movement and Force Analysis Transmission system
目 錄
1 緒論 1
1．1曲柄壓力機的發展過程 1
1.2 壓力機簡介 3
1.2.1 壓力機的特點和用途 3
1.2.3 曲柄壓力機的基本參數 5
1.3 壓力機工作原理 7
2 曲柄滑塊機構的運動分析與受力分析 9
2.1曲柄滑塊機構的運動分析 9
2.1.1滑塊的位移和曲柄轉角之間的關系 9
2.1.2滑塊的速度和曲柄轉角的關系 10
2.1.3滑塊的加速度和曲柄轉角的關系 11
2.2曲柄滑塊機構的受力分析 11
3 曲軸受力分析 13
3.1理想扭矩 13
3.2摩擦扭矩 15
4 芯軸設計計算 17
5 傳動系統的布置與設計 25
5.1傳動系統的布置 25
5.2傳動級數和各級速比分配 27
6 傳動零件的設計計算 29
6.1齒輪 29
6.2傳動軸 31
7 電動機的選擇與飛輪設計 36
7.1功能組成 36
7.2 飛輪轉動慣量計算及尺寸確定 37
結論 40
致謝 41
參考文獻 42
附錄 43
1 緒論
機械壓力機屬于機械工業重點產品，是機械工業中量大面廣的工作母機，廣泛用于沖裁、落料、彎曲、折邊、淺拉伸及其他冷沖壓工序，是汽車、家用電器、儀器儀表、摩托車、輕工、拖拉機、國防工業、化工容器、電子等行業必備的關鍵設備。機械壓力機常用于由鋼毛坯或工件生產沖壓的汽車零件。通常，壓力機驅動裝置和動力傳遞系統或運動部件經由飛輪驅動。
據統計，全國目前機械壓力機的產量約6萬臺，使用壽命約15年，社會保有量約100萬臺。目前，國內生產的機械壓力機普遍沒有配置齊全的安全裝置，且在設計和制造過程中沒有充分考慮機器在使用過程中出現的危險；同時由于我國目前的沖壓工藝及裝備水平還比較低，隨機附帶的自動送料裝置很少，工件的送料、卸料基本上都是由操作者手工進行，而機械壓力機的工作頻率又比較高，操作工人在高頻次的重復緊張工作中，便存在安全隱患。國外常規鍛壓機械的品種早已發展齊全，規格完備，結構成熟，輔機完整。在這些方面多少年來不見有多大變化。
1．1曲柄壓力機的發展過程
在鍛壓機械中，機械壓力機是一種品種多、產量大的設備，廣泛地用于航空、汽車、拖拉機、造船、電機電器、無線電、輕工業等部門。據有關資料介紹，用機械壓力機生產的零件，在汽車行業中，對卡車占總零件數的45～55%多，對轎車、大卡車為60～76%，在電機電器行業中占60～80 %，在無線電行業中占85%，在日用制品行業中占98%。隨著新工藝新設備的不斷出現，一些形狀復雜的特殊零件可以直接成形。用機械壓力機加工的板料沖壓件代替的鑄件和鍛件，根據零件結構和形狀的不同，其生產成本可降低50～70%，零件重量減輕30～50%，材料消耗量減少30～60%。但是在解放前，只有上海、天津、營口等地幾個小廠生產小噸位的手動和腳踏式的開式壓力機，結構陳舊，沒有專業生產廠，而且生產也極不固定，生產技術極端落后，全是手工修配作業。
鍛壓機械行業從無到有，從小到大迅速發展。條件最好的上海地區利用原有幾個小廠的設備能力，陸續生產了36噸、60式噸可傾壓力機、60～150噸單柱固定臺壓力機等，由于當時制造廠零星分散，設備簡陋，場地狹小，各廠僅有機械加工及裝配，鑄鍛件及熱處理均需依靠外包協作，再加上技術力量薄弱，產品質量不保證，無條件制造較大型機械壓力機。通過對企業進行社會主義改造，建立了以專業分工的機械壓力機制造廠—上海鍛壓機床廠及上海第二鍛壓機床廠，擴充了生產能力，工廠生產組織逐步健全，為生產大型機械壓力機創造了條件，至一九五九年已為國家生產了20余個品種的機械壓力機。營口鍛壓機床廠是一九四九年建立發展起來的，以生產開式壓力機為主。濟南第二機床廠是在一九五五年開始生產機械壓力機的兼業生產廠，由于該廠設備能力強，以生產閉式壓力機為主。JA36-160型160噸閉式雙點壓力機為該廠一九五九年試制成功的我國第一臺自行設計的寬臺面壓力機。通過試制，對以后設計和試制寬臺面壓力機積累了經驗，至一九五九年該廠已生產各種機械壓力機近10個品種，其中包括250噸閉式雙點壓力機及700噸精壓機。
通過十年的努力，各機械壓力機制造廠相繼建立，初具規模并形成生產能力，設計隊伍日益壯大。五十年代初期產品大多為測繪仿制國外三十、四十年代產品，結構陳舊，機器笨重，使用性能差，生產效率低。至五十年代后期產品由測繪仿制逐步進入改進設計階段。一九五九年機械壓力機品種為50余個，且建立了近10個以生產機械壓力機產品為主的兼業和專業制造廠，但是，由于鍛壓機械行業仍很年輕，在產品品種及產量上仍遠遠跟不上國家建設的需要。
踏入六十年代，我國遭受了三年特大自然災害，再加上蘇修背信棄義，給我們造成了很大困難。在黨的奮發圖強，自力更生方針指引下，通過調整、鞏固、充實、提高，又以新的步伐向前邁進了。各機械壓力機制造廠一方面積極發展新品種，另一方面不斷改革老產品。一九五九年以上海機械制造工藝研究所為主，對量大面廣的開式雙柱可傾式壓力機進行了系列設計，產品的性能有了較大提高，外形美觀，這是第一歡嘗試，對開展鍛壓機械行業的三化工作起了積極的推動作用。J23-25型25噸開式雙柱可傾式壓力機，為系列設計產品，一九六一年由上海第二鍛壓廠試制成功。一九六三年后發展速度迅速，上海、濟南、營口、內江、徐州等地均試制了不少機械壓力機新品種。至六十年代末，十年來共發展通用機械壓力機新品種近80個，僅濟南第二機床廠就試制了20余個。新品種中有80%為自行設計，產品水平有較大提高，其中開式壓力機占30%，此外還包括不少大、重型機械壓力機。例如：J31-1250型1250噸閉式單點壓力機、JA88-200型200噸肘桿式金屬擠壓機、JA84-2000型2000噸精壓機等，填補了空白，對支援社會主義建設做出了貢獻。J31-1250型1250噸閉式單點壓力機為濟南第二機床廠于1964年試制成功的，該機構緊湊，采用了閥門控制聯鎖的摩擦離合器制動，結構簡單，維修方便。JA88-200型200噸肘桿式金屬擠壓機為上海鍛壓機床廠一九六四年試制成功的，這是我國試制的第一臺冷擠壓設備，帶自動送料裝置，生產率高，用于無線電、電訊、電氣、儀器制造及日用品等工業。JA84-2000型2000噸精壓機是濟南第二機床廠一九六五年試制成功的，該壓力機力量大，剛性好，精度高，速度高，用于冷精壓、壓印、波形沖壓及沖壓后的校平等。壓力機床身采用鑄鐵組合式結構，連桿式受拉型式，滑塊在下死點位置有一段保壓時間，采用稀油循環潤滑及濃油手動泵集中潤滑，離合器結構作了改進，性能提高，維修方便，曲柄肘桿機構中的軸瓦采用特殊青銅，消除了肘軸擠傷現象，機器剛性亦由298.5噸/毫米提高至664.5噸/毫米。
十年來，除致力于自行設計和制造新型的機械壓力機外，還引進了國外名牌樣機，通過仿制及改進設計，發展成我國自己的系列。六十年代初期，我們開始了試驗研究工作，材料及Z-64型石棉塑料摩擦材料；單圓盤鑲塊式小慣量摩擦離合器—制動器；多種方案的摩擦離合器、摩擦材料及滑塊液壓超負荷保險裝置等進行了試驗，研制了銅基粉末摩擦材料及Z-64型石棉塑料摩擦材料；單圓盤鑲塊式小慣量摩擦離合器—制動器；多種方案的滑塊液壓超負荷保險裝置，科研成果很快得到推廣應用，提高了產品性能，解決了離合器發熱等關鍵問題。
1.2 壓力機簡介
1.2.1 壓力機的特點和用途
壓力機在機械行業中占有重要位置，對國民經濟發揮重要作用，和人們的生活息息相關。手上帶的手表、用的鋼筆、金屬發卡和鈕扣、人們騎的自行車、聽的收音機、看電視或用縫紉機，還有大家乘做的飛機、火車、汽車、輪船等等，這些工具都有壓力機的一份功勞。
壓力機少切削，無切削，節約原材料，提高勞動效率，增加經濟效益，因而被廣泛采用。鍛壓機械的比例越來越大，它是衡量一個國家機械工業先進程度的重要標志。
曲柄壓力機是壓力機的一個類別，是采用曲柄滑塊機構作為工作機構的一類鍛壓機器。它是板料沖壓生產的主要設備，可用于沖孔、落料、切邊、彎曲、淺拉伸和成形等工序，并廣泛應用于國防、航空、汽車、拖拉機、電機、電器、軸承、儀表、農機、農具、自行車、手表、縫紉機、醫療器械、日用五金等部門中。
采用鍛壓工藝生產工件具有效率高、質量好、重量輕和成本低的特點。目前鍛壓機械再機床中所占的比重也越來越大。而在鍛壓機械中，又以曲柄壓力機最多，占一半以上。因此，發展前景廣闊。
現就不同類型的機械壓力機分述如下：
1.開式壓力機
開式壓力機品種很多，產量極大，但技術參數雜亂，結構陳舊，性能差，三化水平低，沒有無級調速裝置、自動送料裝置和安全保護裝置，噪音振動大。產品相當于國外四十年代的水平，個別的還只是三十年代水平，應盡快進行更新換代，淘汰陳舊產品。開式壓力機系列設計規定可傾式壓力機從4 ～160噸共11個品種，其中4～100噸為曲軸橫放結構，采用剛性離合器，25～160噸為曲軸縱放結構，采用摩擦離合器。固定臺壓力機從4 ～400噸共15個品種，其中4 ～100噸為曲軸橫放結構，采用剛性離合器，25～200噸為曲軸縱放結構，采用摩擦離合器。產品結構緊湊，性能良好，外形美觀，相當于國外六十年代水平，通過試制證明系列設計是成功的，能滿足國內需要，應組織推廣應用，提出相應措施，更換現有落后產品。另外，為適應開式壓力機的使用特點，還需繼續進行通用性高的自動化送料裝置的研制，包括開卷、校平在內的一次送料裝置和適用于各種坯料的二次送料裝置，組織專業生產。對現有產品要提高壓力機剛性，采用鋼板焊接床身，提高剛性離合器的動作可靠性，防止連沖，提高制造質量，解決轉鍵斷裂問題;繼續研制剛性離合器的寸動，提高 r力機的使用性能;要研制連桿和滑塊采用柱塞連接的高精度高速壓力機，提高
壓力機的生產效牢。
2.閉式壓力機
目前生產的閉式單、雙點壓力機使用性能較差，生產效率較低，相當于國外六十年代初期水平，由于制造質量及裝配質量不過關，影響用戶使用性能，為此必須提高制造裝配技術，建立嚴格的科學管理制度，與此同時還必須繼續對關鍵部件進行研制，以提高使用性能。應進行新型摩擦材料的研究，提高摩擦塊的使用壽命。液壓超負荷保險裝置國內很多制造廠已研制過，但動作不穩定，還須進行總結提高。大、重型閉式壓力機的振動和剛度問題要進行研究，這是保證壓力機正常使用的關鍵之一，通過研究尋找提高剛度的合理途徑，減低動力載荷，研制理想的減振裝置。另外根據閉式單、雙點壓力機的生產情況，應組織進行系列設計，以提高產品的三化程度。
3.多工位自動壓力機
現有多工位自動壓力機品種少，質量未過關，結構陳舊，自動送料裝置的送料精度不補定，缺乏可靠的自動檢測和安全保護裝置。多工位自動壓力機小型和大、重型尚缺門，應優先發展。多工位自動壓力機價格昂貴，工藝用途狹窄，應解決擴大機器的萬能性問題。采用移動工作臺及模具快速夾緊裝置;采用雙列卷料架，落料滑塊能作交錯落料;工位間距可變;配置附件進行橫向加工等。應研究適用于多工位壓力機及模具的保險機構、動作檢測裝置及報警信號系統等，以提高壓力機的可靠性及安全性。要對夾板縱向送料裝置的傳動型式進行研究，提高其運動精度及平穩性。要發展三座標夾板送料裝置的多工位自動壓力機。
4.冷擠壓壓力機
冷擠壓工藝是少無切削先進工藝之一，但還未完全推廣應用，冷擠壓壓力機無論在品種和數量上均不能滿足需要，且產品參數混亂，使用性能差，沒有自動化送料裝置。產品結構型式很多，應盡快組織制訂冷擠壓壓力機的系列參數及產品的定型工作。對現有緩沖裝置及超負荷保險裝置的結構要進行改進，使其動作穩定可靠;應研制新的傳動系統，使滑塊的運動曲線更符合冷擠壓工藝的要求;為提高壓力機的利用率，應配置通用性高的自動送、卸料裝置。多工位冷擠壓壓力機由于模具簡單、結構緊湊、易實現自動化、不需中間退火、生產率高，應組織研制，大力發展。溫擠工藝出現后，引起了普遍重視，應研制帶自動送料裝置、加熱設備、潤滑和冷卻裝置的多工位溫擠壓力機。
5.回轉頭壓力機
在滑塊與工作臺之間設有可裝置數十組模具的回轉頭，可按需要選用模具。坯料放在模具上而不再移動。每次行程完畢，回轉頭轉動一個位置，完成一道工序。這種壓力機定位精度高，便于調整產品，一機多用，多用于沖制儀器底板和面板等。回轉頭壓力機可配上數控系統，根據編好的指令選用模具和板材成形部位，自動完成復雜的沖壓工作。
6.熱模鍛壓力機
用于模鍛件生產。機身剛度大，導向面長,承受偏載能力強。過去多用曲柄連桿機構, 為提高剛性多已改用雙滑塊式和楔式。雙滑塊式結構較簡單，重量輕；楔式結構支承面積大，但傳動效率低。模鍛時滑塊在下止點附近容易卡死（俗稱悶車），所以設有脫出裝置。機械中有上下頂出裝置，能實現多模膛鍛造,鍛件精度較高，適于大批量生產。最大規格為160兆牛 ...
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