第二章 曲柄压力机,2.1 概述 2.2 曲柄滑块机构 2.3 离合器和制动器 2.4 机身 2.5 传动系统 2.6 辅助装置 2.7 曲柄压力机的选择与使用 2.8 托克斯气液增力缸式冲压设备简介 2.9 伺服压力机,2.1 概述,2.1.1 曲柄压力机的用途和分类 曲柄压力机属机械传动类压力机，它是重要的压力加工设备，主要用于各种冲压工艺，直接生产出半成品或制品。 应用领域：汽车、农用机械、电机电器、仪表、电子、医疗机械、国防、航空航天以及日用品等领域的产品生产。,2.1.1 曲柄压力机的用途和分类,分类方法：通常根据其工艺用途及结构特点进行分类。 按工艺用途分：通用压力机和专用压力 通用压力机：适用于多种工艺，如冲裁、弯曲、成形、浅拉深等。 专用压力机：用途较单一，如拉深压力机、板料折弯机、剪板机、冷镦自动机、高速压力机精压机、热模锻压力机等。,2.1.1 曲柄压力机的用途和分类,按机身结构形式分：开式压力机和闭式压力机 开式压力机又可分为单柱和双柱压力机两种；按工作台结构不同可分为可倾台式（图2-1）、固定台式（图2-2）、升降台式（图2-3）。,2.1.1 曲柄压力机的用途和分类,按运动滑块的数量分：单动、双动和三动压力机。 目前，单动压力机使用最多，双动和三动压力机主要用于拉深工艺。,2.1.1 曲柄压力机的用途和分类,按连接曲柄和滑块的连杆数分：为单点、双点和四点压力机 。 曲柄连杆数的设置主要根据滑块面积的大小和吨位而定。 点数多，滑块承受偏心负荷能力大。,2.1.2 曲柄压力机的工作原理与结构组成,工作原理：将曲轴的旋转运动通过连杆转变为滑块的往复直线运动。 由于工艺需要，曲轴两端分别装有离合器7和制动器10，以实现滑块的间歇运动或连续运动。 压力机在整个工作周期内有负荷的工作时间很短，大部分时间为空程运动。为有效利用能量，使电机的负荷较均匀，因而装有飞轮，起到储能作用。,2.1.2 曲柄压力机的工作原理与结构组成,曲柄压力机的组成： 工作机构 一般为曲柄滑块机构，由曲轴、连杆、滑块、导轨等零件组成。 传动系统 包括带传动和齿轮传动等机构。 操纵系统 如离合器、制动器及其控制装置。 能源系统 如电动机和飞轮。 支承部件 如机身。 此外，还有各种辅助系统和附属装置，如润滑系统、顶件装置、保护装置、滑块平衡装置、安全装置等。,2.1.2 曲柄压力机的工作原理与结构组成,闭式压力机：外形与开式压力机有很大差别，但工作原理和结构组成相同。 与图2-7比较：只是在传动系统中多了一级齿轮传动；工作机构中曲柄的具体形式是偏心齿轮式，而不是曲轴式。 此外，该压力机工作台下装有液压气垫18，用于拉深时压料及顶出工件。,2.1.3 柄压力机的主要技术参数,1.标称压力Fg及标称压力行程Sg 标称压力Fg （或称额定压力）：指滑块所允许承受的最大作用力。 标称压力行程Sg （或额定压力行程）：滑块到达下止点前某一特定距离之内允许承受标称压力，这一特定距离称之。 标称压力角g （或额定压力角）：指标称压力行程所对应的曲柄转角。 标称压力是压力机的主参数，我国压力机标称压力已系列化，如160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1600、2500、3150、4000、6300 kN等。,2.1.3 柄压力机的主要技术参数,2.滑块行程S S等于曲柄半径的2倍。 S大小反映出压力机的工作范围，行程长，则能生产高度较高的零件。,2.1.3 柄压力机的主要技术参数,3. 滑块行程次数n 它是指滑块每分钟往复运动的次数。 一般行程次数越大，生产率就越高。 行程次数超过一定数值后，必须配备自动送料装置，否则不可能实现高生产率。,2.1.3 柄压力机的主要技术参数,4.大装模高度H1及装模高度调节量H1 装模高度：指滑块在下止点时，滑块下表面到工作台垫板上表面的距离。 最大装模高度：指装模高度调节装置将滑块调整到最高位置时，对应的装模高度。 最小装模高度：滑块调整到最低位置时的装模高度。 封闭高度：指滑块在下止点时，滑块下表面到工作台上表面的距离，它和装模高度之差等于工作台垫板的厚度T 。,2.1.3 柄压力机的主要技术参数,4.大装模高度H1及装模高度调节量H1 装模高度和封闭高度均表示压力机所能使用的模具高度。 模具的闭合高度应小于压力机的最大装模高度或最大封闭高度。 装模高度调节量H1：指装模高度调节装置所能调节的距离。,2.1.3 柄压力机的主要技术参数,5.工作台板及滑块底面尺寸 它是指压力机工作空间的平面尺寸。 工作台板（垫板）的上平面，用“左右前后”的尺寸表示，即图2-9中的 LB 。 滑块下平面，也用“左右前后”的尺寸表示，即图2-9中的ab。 开式压力机所用模具的上模外形尺寸不宜大于滑块下平面尺寸。,2.1.3 柄压力机的主要技术参数,6.工作台孔尺寸 工作台孔尺寸L1B1（左右前后）、D1（直径），如图2-9所示。 工作台孔主要用作向下出料或安装顶出装置的空间。,2.1.3 柄压力机的主要技术参数,7.立柱间距A和喉深C 立柱间距：指双柱式压力机立柱内侧面之间的距离。 喉深是开式压力机特有的参数，它指滑块中心线至机身的前后方向的距离C。 喉深直接限制加工件的尺寸，也与压力机机身的刚度有关。,2.1.3 柄压力机的主要技术参数,8.模柄孔尺寸 模柄孔尺寸dl是“直径孔深”，冲模模柄尺寸应和模柄孔尺寸相适应。 表2-1、表2-2是我国生产的部分通用压力机的技术参数。,2.1.4 曲柄压力机的型号,按照锻压机械型号编制方法（JB/GQ2003-84）的规定，曲柄压力机的型号用汉语拼音字母、英文字母和数字表示。,2.1.4 曲柄压力机的型号,有些锻压设备紧接组、型代号后面还有一个字母，代表设备的通用特性，例如J21G-200中的“G”代表“高速”；J92K-250中的“K”代表“数控”。,2.2 曲柄滑块机构,2.2.1 曲柄滑块机构的运动规律 结点偏置机构主要用于改善压力机的受力状态和运动特性，以适应工艺要求。 负偏置机构：滑块有急回特性，其工作行程速度较小，回程速度较大，有利于冷挤压工艺，常在冷挤压机中采用。 正偏置机构：滑块有急进特性，常在平锻机中采用。,2.2.1 曲柄滑块机构的运动规律,结点正置的曲柄滑块机构的运动规律 当曲柄以角速度等速转动时，滑块的位移S、速度、加速度是随曲柄的转角的变化而改变的。 滑块位移S与曲柄转角之间的关系： 整理得,2.2.1 曲柄滑块机构的运动规律,一般R/L1/3，对于通用压力机，R/L一般在0.10.2范围内，则 则有 对S求导，得滑块速度公式,2.2.1 曲柄滑块机构的运动规律,对求导，得滑块加速度公式 式中，是滑块加速度，向下方向为正（m/s2）。,2.2.1 曲柄滑块机构的运动规律,根据上述公式可作出滑块的位移S、速度、加速度a随曲柄转角变化的曲线，称为曲柄滑块机构的运动线图。,2.2.1 曲柄滑块机构的运动规律,滑块的速度直接影响加工的变形速度和生产率，因而它也受工艺的合理速度的限制。,2.2.2 曲柄压力机滑块许用负荷图,为了不使压力机超载，规定了曲柄压力机滑块许用负荷图，它表明压力机在满足强度要求的前提下，滑块允许承受的载荷与行程s（或曲柄转角）之间的关系。,2.2.3 曲柄滑块机构的结构,1.曲柄滑块机构的驱动形式 曲轴式 曲拐式 偏心齿轮式,2.2.3 曲柄滑块机构的结构,（1）曲轴驱动的曲柄滑块机构,机构组成：由曲轴9、连杆（连杆体7和调节螺杆6）和滑块2组成。 特点： 曲柄半径一般为定值，滑块行程不可调。 曲轴既受弯矩，又受扭矩作用，且不断变化。 大型曲轴锻造加工难，在大型压力机上应用受限。,2.2.3 曲柄滑块机构的结构,（2）曲拐驱动的曲柄滑块机构,机构组成：由曲拐轴5、偏心套6、调节螺杆2、连杆体3和滑块1组成。 特点： 便于调节行程且结构较简单，但由于曲柄悬伸，受力情况较差。 主要在中、小型机械压力机上应用。,2.2.3 曲柄滑块机构的结构,（3）偏心齿轮驱动的曲柄滑块机构,机构组成：由偏心齿轮9、芯轴10、调节螺杆7、连杆体8和滑块6组成。 特点： 芯轴只承受弯矩，受力比曲轴好，且刚度较大。 偏心齿轮的铸造比曲轴锻造容易解决。 偏心齿轮机构常用于大中型压力机。,2.2.3 曲柄滑块机构的结构,2连杆结构及装模高度调节机构,为适应不同闭合高度模具的安装，一般通过连杆长度或连杆与滑块的连接件的调节，以达到调节装模高度的目的。 调节方式分为手动调节和机动调节两种。手动调节适用于小型压力机，大、中型压力机则采用机动调节。,2.2.3 曲柄滑块机构的结构,2连杆结构及装模高度调节机构,（1）球头式连杆 连杆由连杆体7和调节螺杆6组成，用扳手转动调节螺杆，即可调节连杆长度。 为了防止装模高度在冲压过程中因松动而改变，设有锁紧装置。,2.2.3 曲柄滑块机构的结构,2连杆结构及装模高度调节机构,（1）球头式连杆 图2-19所示也是球头连杆，与图2-16不同的是，它的装模高度采用机动调节。 球头式连杆结构较紧凑，压力机高度可以降低，但连杆的调节螺杆容易弯曲，且球头加工也较困难。,2.2.3 曲柄滑块机构的结构,2连杆结构及装模高度调节机构,（2）柱销式连杆 如图2-20所示，连杆3是个整体，其长度不可调节。 当驱动蜗杆蜗轮转动时，滑块即可相对调节螺杆上下移动，达到调节装模高度的作用。 柱销式连杆结构没有球头式紧凑，但加工较容易。柱销承受很大的弯矩和剪切力，大型压力机不宜采用柱销式连杆结构。,2.2.3 曲柄滑块机构的结构,2连杆结构及装模高度调节机构,（3）柱面式连杆 工作行程时，连杆端部柱面与滑块接触，传递载荷；销子只在回程时承受滑块的重量和脱模力，大大减轻了销的负荷，销的直径可以减小许多。,2.2.3 曲柄滑块机构的结构,2连杆结构及装模高度调节机构,（4）三点传力柱销式连杆 在调节螺杆与柱销配合面上多了一个中间支点，工作载荷通过三个支点传给柱销，再传给连杆，柱销的弯矩和剪切力大为减小。 三点传力柱销式连杆既保持了柱销式连杆加工容易的优点，又解决了柱销受力状态恶劣的问题，便于在中、大型压力机上应用。,2.2.3 曲柄滑块机构的结构,2连杆结构及装模高度调节机构,（4）柱塞导向连杆 连杆不直接与滑块连接，而是通过一个导向柱塞5及调节螺杆6与滑块连接。 优点： 偏心齿轮可被密封在机身的上梁中浸油润滑，减少齿轮的磨损、降低传动噪声。 导向柱塞在导向套筒4内滑动，相当于加长了滑块的导向长度，提高了压力机的运动精度。 广泛应用于大中型压力机。,2.2.3 曲柄滑块机构的结构,3滑块与导轨结构,压力机的滑块是一个箱形结构，它的上部与连杆连接，下面开有“T”型槽（图2-19）或模柄孔（图2-16），用以安装模具的上模。,为保证滑块的运动精度，滑块的导向面应尽量长，即滑块的高度要足够高，滑块高度与宽度的比值，在闭式单点压力机上约1.081.32，在开式压力机上则高达1.7左右。,除了增大导向长度来保证滑块的运动精度外，导轨的形式也是影响滑块运动精度的一个重要因素。,在开式压力机上，目前绝大多数采用成双对称布置的90V形导轨（图2-16）。,2.2.3 曲柄滑块机构的结构,3滑块与导轨结构,矩形导轨，其导向精度高，而摩擦损失小，但间隙调整比V形导轨困难。 国内外高性能压力机均采用这一形式。,2.2.3 曲柄滑块机构的结构,3滑块与导轨结构,在闭式压力机上，大多数采用四面斜导轨。 其四个导轨均可通过各自的一组推拉螺钉进行单独调整，因而能提高滑块运动精度，但调节困难。,2.2.3 曲柄滑块机构的结构,3滑块与导轨结构,八面平导轨：八个导轨面可以单独调节，每个调节面都有一组推拉螺钉。这种结构导向精度高，调节又方便。 高速压力机上滑块导向还有采用滚针加预压负载的结构，消除了间隙，可以保证滑块进行高速精密运转。,