冲压与塑料成型设备(模具设计方向)

材料成型设备第2章曲柄压力机材料成型设备2.1概述2.1.3曲柄压力机的用途和分类1.标称压力Fg及标称压力行程Sg标称压力Fg（或额定压力）：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）：指滑块到达下止点前某一特定距离之内允许承受标称压力，这一特定距离称为标称压力行程。标称压力角αg（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、6300kN等。材料成型设备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。材料成型设备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。材料成型设备4.最大装模高度H1及装模高度调节量ΔH1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。材料成型设备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ΔH1：指装模高度调节装置所能调节的距离。材料成型设备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L×B。滑块下平面，也用“左右×前后”的尺寸表示，即图2-9中的a×b。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。材料成型设备6.工作台孔尺寸工作台孔尺寸L1×B1（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。材料成型设备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。材料成型设备8.模柄孔尺寸模柄孔尺寸d×l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。材料成型设备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。材料成型设备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”。材料成型设备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。材料成型设备结点正置的曲柄滑块机构的运动规律当曲柄以角速度ω等速转动时，滑块的位移S、速度υ、加速度α是随曲柄的转角α的变化而改变的。滑块位移S与曲柄转角α之间的关系：整理得222)sin(1cos)sin(cosLRLRRLRCBOCOBOBLRS2)sin(11)cos1(LRLRS材料成型设备一般R/L≤1/3，对于通用压力机，R/L一般在0.1~0.2范围内，则则有对S求导，得滑块速度公式22)sin(211)sin(1LRLR)sin2cos1(2LRRSdtdLRRdddtdddsdtsRd)sin2cos1()2(2dtd)2sin2(sinLRR式中速度v向下为正。材料成型设备对υ求导，得滑块加速度公式式中，α是滑块加速度，向下方向为正（m/s2）。)2sin2(sinLRRdddtddddtda)2cos(cos2LRRa材料成型设备根据上述公式可作出滑块的位移S、速度υ、加速度a随曲柄转角α变化的曲线，称为曲柄滑块机构的运动线图。材料成型设备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。材料成型设备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α）之间的关系。材料成型设备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偏心齿轮式材料成型设备（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。材料成型设备（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。材料成型设备（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。材料成型设备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。材料成型设备（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。材料成型设备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。材料成型设备（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。材料成型设备（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。材料成型设备（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。材料成型设备（5）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。材料成型设备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1.08~1.32，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90°V形导轨（图2-16）。材料成型设备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。材料成型设备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。材料成型设备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。材料成型设备2.4机身2.4.1机身的结构形式机身结构：分开式机身和闭式机身两类，它决定于使用时的工艺要求和自身的承载能力。材料成型设备闭式机身：有整体式和组合式两种。其承载能力大，刚度较好。从小型精密压力机到超大型压力机大都采用这种形式。整体式机身一般被限制在3000kN以下的压力机上应用。材料成型设备2.4.2机身变形对冲压工艺的影响冲压件精度取决于模具、冲压设备的精度和冲压工艺环境的好坏。压力机的精度和工作时的变形直接影响被加工工件的精度及模具的寿命。材料成型设备