材料成形设备简介

1、材料成形设备,第一章 绪论,第二章 曲柄压力机,第三章 液压机,第四章 塑料挤出机,第五章 塑料注射成型机,第六章 压铸机,第七章 螺旋压力机、剪板机、折弯机等,第二章 曲柄压力机,第一节 曲柄压力机的工作原理与型号分类,通过曲柄连杆机构将电动机的旋转运动转换为往复直线运动。,一、工作原理,工作原理,多级减速,离合器,制动器,飞轮,二、曲柄压力机的组成,2、传动系统,3、操作机构,4、能源部分,5、支承部分,6、辅助系统,1、工作机构,三、曲柄压力机分类,1、开式压力机,2、闭式压力机,机身刚度（尤其角刚度）较差，变形后影响制件精度、模具寿命，适合于小型压力机。,机身变形后的垂直变形可通过模具闭合高度调节消除，对制件精度和模具影响小，适合于大中型压力机。,开式压力机,闭式压力机,（1）开式机身,床身呈C形，便于模具安装、调整；,适用于小型压力机,受力易产生垂直位移与角位移；,辅助分类方式,三、曲柄压力机分类,1、按工艺用途,2、按滑块数量,3、压力机连杆数量,4、传动系统位置,通用曲柄压力机、拉深压力机、板冲高速压力机、热模锻压力机、冷挤压机等。,单动压力机、双动压力机,单点压力机、双

2、点压力机,上传动、下传动,四、曲柄压力机型号表示,由汉语拼音、英文字母和数字组成,J31-315,JB2363,J () () () - () () 1 2 3 4 5 6 7,闭式单点机械压力机标准型，标称压力3150KN。,次要参数进行了二次改进的开式双柱可倾曲柄压力机，标称压力630KN。,曲柄压力机,曲柄压力机基本参数,第二节 曲柄滑块机构运动与受力,1、曲柄滑块机构的运动分析,（1）滑块位移与曲柄转角的关系,（2）滑块速度与曲柄转角的关系,（3）滑块加速度与转角的关系,压力机滑块位移、速度和加速度曲线,二、曲柄滑块机构受力分析,1、连杆与导轨受力分析,（2）曲轴受扭矩,二、曲柄滑块机构受力分析,F一定时，曲轴所受扭矩随a值增大而增大；,ML一定时，变形抗力F随a值增大而减小；,临界角（标称压力角）ag,3、压力机许用负荷图,ML恒定,（二）实际情况下曲柄滑块机构受力与许用负荷图,曲柄滑块机构内摩擦,1）滑块与导轨面,2）曲轴支承颈和轴承之间,3）曲柄颈和连杆大端轴承,4）连杆销处连杆小端与滑块支承处,曲柄滑块机构内摩擦,（二）实际情况下曲柄滑块机构受力与许用负荷图,1）标称压

3、力外 （a大于标称压力角）,2）标称压力内,模具工艺力不能大于标称压力,第三节 通用曲柄压力机主要零部件结构,一、典型曲柄滑块机构,(1) 曲轴式,(2) 偏心齿轮式,(1) 曲轴式,曲轴两端由床身支撑，曲轴转动，滑块上下移动，位置差值2R。,适合于较大行程的中小压力机。,偏心齿轮安装在芯轴上，绕其转动，用于中大型压力机。,(2) 偏心齿轮式,负载分配合理，制造方便，但存在磨损功耗。,2、装模高度调节,（1）调节连杆长度,（2）调节滑块高度,装模高度滑块处于下死点时，滑块下表面与压力机工作台上表面的距离。,（1）调节连杆长度,连杆一分为二，转动调节螺杆，从而改变连杆长度。,铰接处为球头，加工困难；螺杆抗弯性能不强。,（2）调节滑块高度,工作原理,蜗轮蜗杆结构,3、过载保护装置,工艺设计不当； 设备高度小于模具高度； 毛坯位置放置不当； 模具内有异物等。,过载原因,过载保护装置,压塌块式 液压式,（1）压塌块式过载保护装置,原理：过载时，压塌块被剪断，压塌块高度降低，设备装模高度抬高。,单面剪切,双面剪切,单面剪切,（1）压塌块式过载保护装置,结构简单、制造方便。 适合小型压力机,疲劳极

4、限,考虑疲劳极限，初始剪切压塌力标称压力，运行前期保险效果差；,不适合多点压力机。,不考虑疲劳极限，则多次工作后，剪切压塌力标称压力，设备使用效率降低。,过载临界点设置方便、容易控制，适合多点、大型压力机。,过载时,正常工作时,应用场合,（2）液压式过载保护装置,4、模具的装夹和上打料机构,（1）模具的装夹,小型模具上模,大中型模具,对快速上下模设备,上模 气动快速夹持器,下模 压板,使用压板,模具夹持块夹紧模柄,模具夹持块,1.上模板 2.导套 3.垫板 4.固定板 5.模柄 6.顶杆 7.打料杆8.打料板 9.冲孔凸模 10.卸料器 11.落料凹模 12.导柱13.冲孔、成形凸凹模 14.卸料板 15.聚氨酯块 16.下模板,整个模具工作过程是：坯料置于模具适当位置，冲床滑块开始下移，落料凹模11与卸料板14共同将坯料压紧，随着冲床滑块的下移，落料凹模11与冲孔、成形凸凹模13作用，当滑块再下移3mm后，零件外形冲出，此时，卸料器10顶部刚好与固定板4底端接触，当滑块继续下移1.5mm, 卸料器10、冲孔凸模9与冲孔、成形凸凹模13共同作用，完成中部四个凸台的成形及中间20mm孔的

5、冲裁。至此，零件内、外形及凸台完全成形。,（2）打料机构（顶料装置）,1）刚性顶料装置,2）气动顶料装置,1）刚性顶料装置,滑块上移，打料杆7与压力机打料横杆相撞，卸料力经打料杆7传于打料板8，再经顶杆6传至卸料器10，由卸料器10将加工好的零件推出落料凹模11型腔，与此同时，冲裁完外形的条料经卸料板14作用，完成顶料，余料转入下一工作循环。,二、机身,强度和刚度,（1）开式机身,（2）闭式机身,（1）开式机身,床身呈C形，便于模具安装、调整；,适用于小型压力机,受力易产生垂直位移与角位移；,（2）闭式机身,框形结构，模具等只能前后面安装；,适用于大中型压力机,仅产生垂直变形，刚度较好;,整体机身 加工、运输困难；,组合机身,预紧方法,步骤：安装拧紧加热电阻丝螺杆受热伸长转动螺母断电冷却螺杆缩短预紧,电加热法,三、离合器与制动器,离合器： 刚性离合器、摩擦式离合器,制动器： 摩擦式制动器，有盘式和带式之分,（一）刚性离合器,依靠刚性结合零件使主动部件、从动部件连接或分离，实现曲柄机构的工作或停止。,分类：转键式、滑销式、滚柱式、牙嵌式,（一）刚性离合器,依靠刚性结合零件使主动部件、从动

6、部件连接或分离，实现曲柄机构的工作或停止。,1、转键式离合器结构和工作原理,轴与键,齿轮,工作原理,离合器分离 中套、曲轴不同步,离合器结合 中套、曲轴同步,关闭器,1、转键式离合器 结构和工作原理,内套2、外套6与曲轴3通过键连接，因此内套2、外套6与曲轴3同时转动或停止（同步）；,大齿轮8靠滑动轴承1、5支承在内套2、外套6上，因此大齿轮可自由转动而曲轴不动（不同步）；,中套4用键与大齿轮联接，因此两者同时转动或停止（同步）；,中套与曲轴结合，大齿轮与曲轴同步； 中套与曲轴分离，大齿轮与曲轴不同步；,离合器有两个转键，工作键（主键）、副键，副键转动方向与主键相反。,副键可防止滑块超前，反向运动充当主键作用。,超前指曲轴转速大于驱动齿轮转速（滑块自重、拉深垫的作用等）,2、转键式离合器的操作机构,关闭器转动打开尾板，离合器结合。 关闭器复位挡住尾板，离合器分离。,2、转键式离合器 的操作机构,踩踏板，电磁铁6通电，衔铁7上吸，摆杆逆时针转，拉杆、打棒下移，齿轮转动，关闭器转动打开尾板，离合器结合。,电磁铁断电，弹簧作用使拉杆、打棒上移，关闭器复位挡住尾板，离合器分离。,单次行程,打棒

7、一直处于下位，凸快转动与打棒产生干涉，台阶4松开，齿条复位，关闭器关闭（即曲轴转一圈后自动停止，起保护作用）。,连续行程：用销子固定齿条，关闭器处于常开，连续冲压。,3、转键离合器的特点,结构简单，制造方便，成本低；,不能紧急刹车，不能寸动，安全性不高；,刚性结合，冲击大；,（二）带式制动器,作用 吸收从动部分的能量，让滑块停止,（1）偏心带式制动器,偏心制动轮安在曲轴一端，外包制动带。 制动带一端与机身铰接，另一端用制动弹簧2张紧。,曲轴位于上死点，制动力矩最大 (大于从动部分惯性） 。,（1）偏心带式制动器,制动力矩通过调节螺钉上的螺母进行调节。,能耗与磨损严重，常在小型压力机上与刚性离合器配套使用。,（2）凸轮带式制动器,制动带的张紧程度依靠凸轮突变。,（3）气动带式制动器,通过气缸来控制；,制动位置任意；,常与摩擦离合器配套用于平锻机和热模锻压力机上。,（三）摩擦离合器制动器,依靠摩擦力矩来传递扭矩,分类：干式、湿式。,运动状态：主动、从动、静止。,工作原理：通过摩擦盘使主动、从动和静止产生结合与分离状态。,常态下弹簧力使离合器摩擦盘分开、制动器中摩擦盘压紧（红色）；,工作时离

8、合器中摩擦盘压紧、制动器中摩擦盘分开（蓝色）。,（三）摩擦离合器制动器,1）制动,制动摩擦片压紧 离合器主动、从动摩擦片分离,2）结合,制动摩擦片分离 离合器主动、从动摩擦片结合、压紧,摩擦离合器特点（与刚性离合器比较）,工作协调，能耗低，任意时刻制动，安全性高；,实现寸动，与保护装置配套可紧急刹车 ；,结合平稳，无冲击，噪声小；,结构复杂，需压缩空气作动力源。,（四）动力与传动系统,1、曲柄压力机电力拖动特性,特点：短期负荷，长时间空程运转,缺点：选择电动机若按短时工作负荷选择，则电动机功率过大。,方法：加装飞轮,空转时 飞轮蓄能,冲压时 飞轮释放能量,普通型开式固定台曲柄压力机,飞轮,2、曲柄压力机工作周期内的能量消耗,3、压力机传动系统,（1）布置方式（以压力机工作台面为界）,上传动：传动系统位于压力机工作台面以上,下传动：传动系统位于压力机工作台面以下,安装、维修方便,重心低，运动平稳；需挖地坑，安装维修困难，造价也高。,主轴放置方式,垂直于操作方向、平行于操作方向,大齿轮安置位置,机身外侧,机身内侧,外形不美观，安装、维修方便,工作条件好，但安装、维修困难,（2）传动级数和速

9、比分配,行程次数低，传动级数就多， 反之传动级数就少；,传动级数一般不超过4级；,第一级多采用带传动（缓冲作用）,第一级68；第二级79；飞轮设在300400r/min的轴上,速比分配,五、辅助装置,（一）气动系统与润滑,特点：动作迅速，反应灵敏，使用安全。,（二）移动工作台,（三）拉深垫,（四）滑块平衡装置,JA31-160B 气动系统,气源1阀门2水分滤气器4（空气净化）减压阀5减压；,单向阀12平衡缸储气罐14平衡缸15；,离合器储气罐8油雾器9空气分配阀10离合器气缸11。,压力继电器6 保证系统运行的最低气压值,溢流阀7、13 系统压力过大，减压排气,2、压力机润滑（提高机器寿命，降低能耗）,润滑油种类：稀油润滑、稠油润滑,润滑方式：分散润滑、集中润滑,操作方式：手动、自动,分类方法,（二）移动工作台,侧移式,前移式,侧移分道式,通过锁紧机构联系移动工作台与底座,模具快速装卸,单侧、双侧,单侧移出,（三）拉深垫,冲裁压边、顶料、拉深压边,冲裁压边,单动压力机,顶料,双动压力机,拉深压边,（1）气垫,气缸5进气，推动活塞4、拖板1上移（实线位置），气垫工作。,滑块下压，气垫活塞4与滑块同步下移，压紧毛坯，起拉深压边作用。,滑块到达下死点，冲压完成。,单活塞式气垫,拉深垫工作方式,下行工作,上行工作,冲裁压边、拉深压边,顶件、推料,拉深垫,缺陷,气缸直径做大，气室容积增大；,多层气缸,解决方式,压紧力顶出力,（冲压中，压边力顶出力）,单活塞结构,多层气缸,三活塞式气垫结构,三层气缸，三个活塞由一个活塞杆串联，推力相加,拉深垫的其它功能,（1）拉深垫行程调节,（2）拉深垫回程滞后,滑块上行到一定高度后，拉深垫再顶起（拉深垫回程滞后）,解决方法 锁紧液压缸,（四）滑块平衡装置,活塞杆与滑块相连，气缸下腔进气，滑块始终受活塞杆向上的拉力作用。,作用,（1）防止当滑块下行程时，因自重下降速度过快，使传动系统中的零件（如齿轮）反向受力造成撞击和噪声。,（2）消除连杆与滑块的间隙，减少受力零件的冲击。,（3）防止由于制动器失灵、曲轴破坏或连杆折断，导致滑块坠落而引发事故。,滑块平衡装置由气缸、活塞组成，活塞杆与滑块相连，气缸固定在机

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