曲柄压力机开题报告

一、选题背景及依据制造业的发展是国家经济发展的重要保证，同时又是评判一个国家科技实力和国防实力是否领先的重要标准。在机械制造业中，锻压制造是目前全世界应用最为广泛的制造方法之一。而在锻压机械中，曲柄压力机又占有很大的比重。曲柄压力机主要是通过飞轮将电机的能量存储，在工作的瞬间通过曲轴及与其相连的滑块对特定的模具做功而释放能量。如今，随着汽车工业的兴起，曲柄压力机以及其他锻压设备得到了迅速发展。众所周知，由于采用现代化的锻压工艺生产工件具有效率高，质量好，能量省和成本低的优点。所以，工业先进的国家越来越多地采用锻压工艺代替传统的切削工艺和其他工艺。近年来，机械压力机广泛应用于冲裁，落料，弯曲，折边，浅拉伸及其他冷冲压工序，是汽车，摩托车，家用电器，仪器仪表，轻工，国防工业，化工容器，电子等行业必备的关键设备。伴随着工业的发展，压力机的种类和数量越来越多，质量要求越来越大，能力越来越大，它在机械制造业和其它相关行业中的作用日趋显著。因此对压力机的精度和生产率等的要求也就越来越高，所以对压力机进行优化设计是十分必要的，对压力机的机身结构，传动系统，附属装置以及辅助系统等进行优化，生产出具有高效率，高精度，低成本，自动化等现代化制造特点的压力机，是值得研究和探讨的。二、国内外研究现状及水平目前国外现状，由于汽车工业的迅速兴起，曲柄压力机以及其它制造设备也随之蓬勃发展，在逐渐融入新技术，新材料后，更加推动了曲柄压力机的改进与发展。传动系统是曲柄压力机的重要组成部分，其作用就是将电机的运动和能量按照一定的要求转化为曲柄滑块的运动。目前在国外，曲柄压力机主要以批量生产在板冲和模锻中被广泛应用，专业化程度越来越高，朝着高速度，高精度和自动化的目标在发展，普遍采用CNC控制。但最近几年，多品种少量生产势头在国外越益强劲，要满足经济的合理性，就要求制造机械拥有更高的柔性和通用性。在这种背景下，国外设计者们已经在传统的机械压力机上经过反复试验，设计出一些具有创新的压力机。这些压力机可以适应多变的工艺过程，通用性比以往有很大提高，拥有更高的柔性。其中机械驱动源采用液压驱动，兼容了机械压力机和液压机的优点，体现出未来压力机的突出特征。目前国内现状，在国内从事曲柄压力机设计制造的企业非常多，分布也很广，但这些企业生产的压力机大多款式陈旧单一，档次较国外比较低，只能占领中低端市场。只有个别企业靠自身研发与引进国外技术相结合的方式，生产出一些接近于国外先进技术水平的机床，如济南第二机床厂的大型冲床就已经返销欧美。尽管我国现在已经成为世界各种产品的加工中心，有大量曲柄压力机投入使用，但其中由我国自行设计和制造的压力机却不多，大多是从国外引进或者与国外合作生产制造。进入21世纪以来，中国锻压机械行业通过技术引进，合作生产及合资等多种方式，已经快速地提高了我国的冲压设备整体水平，近年来设计制造的很多产品，其技术性能指标已经能够接近世界先进水平，但仍存在差距，主要体现在设备的高速性，高精度性和稳定性方面。因此，如何继续缩小与国外先进产品的距离仍是我国设备制造企业需要面对的挑战。三、课题研究内容（1）分析曲柄压力机的工作原理，分析曲柄压力机的结构；（2）掌握曲柄压力机的设计方法和步骤；（3）对所设计的曲柄压力机进行三维建模和动画演示；（4）绘制曲柄压力机相关工程图并编写曲柄压力机说明书。四、机械压力机分析4.1机械压力机有以下几部分组成：工作机构：一般为曲柄滑块机构传动机构：包括齿轮传动和皮带传动操纵机构：离合器和制动器能源机构：电动机和飞轮支撑机构：机身辅助系统：包括润滑系统，过载保护装置，气垫等4.2机械压力机的原理：电动机通过三角带，将运动传给大皮带轮，从而通过齿轮把运动传给曲轴，连杆套在曲轴上，下端与滑快铰接，因此就将齿轮的旋转运动转换为滑快的往复运动。凸模装在滑快上，凹模装在工作平台上。当材料放在凹凸模之间时，即能进行冲裁工艺，制成工件。压力机在整个工作周期内，大部分时间为无负荷的空程，为了使电动机的负荷均匀，有效的利用能量，因而装有飞轮，大皮带轮即起飞轮的作用。五、关键技术介绍5.1、曲柄压力机传动系统设计曲柄压力机传动系统的主要作用是将电动机的运动和能量按照一定的要求传给曲柄滑块机构。它的设计任务在于确定传动布置，传动级数以及速比分配等问题。它的设计好坏将影响压力机的外形尺寸，结构安排，能量损耗以及离合器的工作性能等各个方面，所以必须予以足够的重视。在本次设计中，由于压力机的公称压力为5kN，属于小型压力机，同时从压力机的结构紧凑性以及制造安装方便性等方面考虑，在传动系统设计中，选择一级减速传动，传动类型选择带传动较为合适。5.2、曲柄压力机机身设计机身是曲柄压力机的一个基本部件。所有零部件都安装在机身上面。压力机工作时，机身要承受全部的变形力（某些下传动压力机除外）。因此，机身的合理设计对于减轻压力机的重量，提高压力机的刚度，以及减少制造时间，都具有直接的影响。压力机机身分为开式和闭式两大类型，开式机身中按机身背部有无开口可分为双柱机身和单柱机身；按机身是否可倾斜分为可倾机身和不可倾机身；按机身的工作台是否可以移动分为固定台和活动台。通过分析比较，并结合本课题要求，由于所设计的压力机属于小型压力机，所以机身选择双柱固定台式机身较为合适。六、技术路线（1）确定曲柄压力机的设计参数；（2）计算压力机平均功率并选定电动机型号；（3）计算飞轮的转动惯量并设计飞轮的尺寸；（4）曲柄滑块机构的设计计算；（5）压力机传动系统设计计算；（6）离合器和制动器的选择和设计；（7）机身结构设计，并对机身的强度和刚度进行校核计算；（8）对压力机的附属装置以及滑块导轨，工作台等其它相关构件进行设计计算。七、拟要解决的技术问题（1）压力机传动系统采用多级传动，满足多种工件的制造要求，改善传统压力机加工对象单一的局限性；（2）在满足强度，刚度的条件下，对机身结构进行优化设计，力求节约成本，结构简单，保证稳定性，并尽量减少振动和噪音；（3）压力机具有单次冲压和连续冲压的功能，提高生产率，降低工人劳动强度；（4）压力机具有过载保护装置，保证设备的安全运转。八、本课题拟采用的研究方法、手段阅读有关曲柄压力机方面的书籍，对压力机的结构、工作原理等有一定的认识；阅读曲柄滑块传动方面的书籍，了解各种压力机部件的工作原理及其作用，同时挑选出一些可以运用在曲柄压力机上的各种部件和系统；查阅一些相关的国内外最新期刊，了解曲柄.压力机的发展情况和相关技术；阅读一些相关书籍，根据自己的知识水平，结合比较先进的技术设计出比较经济合理的通用曲柄压力机。九、完成课题的实验条件：1、到生产车间实习，获得第一手资料。2、电脑一台，并配备优良的网络、三维画图软件。3、丰富的报刊、期刊、图书等第二手资料。4、画图室及画图工具。十、本课题研究的实施方案、进度安排3.2~3.6:了解设计题目，查阅收集相关资料。3.9~3.13：学习相关知识及文献资料。选取一篇外文文献译成中文。3.16~3.20:撰写开题报告并提交。整理译文并提交。3.23~3.27:总体方案设计。3.30~4.3:动力系统设计与计算。4.6~4.24:传动系统与工作机构设计。4.27~4.30:操控系统方案设计及主要零部件选择与计算。5.4~5.15:操控系统结构设计。5.18~6.5:总装配图设计。6.8~6.12:撰写毕业论文。6.15~6.19:完成毕业论文、图纸，提交审核。6.22~6.26:修改论文及图纸，并打印。6.29:答辩十一、参考文献[1].何德誉主编.专用压力机（修订版）.北京:机械工业出版社,1987[2].华中工学院等五院(校)《机械传动及曲柄压力机》编写组编.机械传动及曲柄压力机.上册.北京:人民教育出版社,1978[3].华中工学院等五院(校)《机械传动及曲柄压力机》编写组编.机械传动及曲柄压力机.下册.北京:人民教育出版社,1978[4].濮良贵,纪名刚主编.机械设计.第八版.北京:高等教育出版社，2007[5].机械设计实用手册编委会.机械设计实用手册.北京:机械工业出版社,2008[6].张锋,古乐主编.机械原理课程设计手册.第5版.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2012.8[7]陈喜荣,林淦源.卧式压力机设计及应用.机电工程技术,2006,35(4)[8]刘民.150t卧式压力机设计.同煤科技,2003,(3):19[9]张兰军.曲柄压力机上主电机功率和飞轮惯量大小的确定.CMET锻压装备与制造技术,2009(1)[10]装陆春坤,周正吴,管陆建.曲柄压力机过载保护装置的设计.《机械制造》,1997,(7)[11]郝滨海,张勇,夏思淝.曲柄压力机制动过程的研究.锻压机械,2001,3:34[12]何晓国.曲柄压力机过载保护装置的选型.安庆师范学院学报2004,10(4)[13]王志明.曲柄压力机液压式过载保护装置的改进.[14]田世领，张为堂，谢跃远.曲柄压力机连续工作行程有用功测定装置.CMET锻压装备与制造技术,2013,(1)[15]周志鸿,李晓.曲柄压力机的压力能力、扭矩能力与力-转角曲线图的关系分析.CMET锻压装备与制造技术,2007(1)[16]陈肖熊.400kN无离合器—制动器压力机设计.锻压机械,1997,(1)[17]黄家仕，陆红.无液压缸驱动的压力机设计探讨.CMET锻压装备与制造技术,2013,(2)[18]V.P.SmolyaninovandS.I.Spirina.FatiguetestsonVK20hardalloyundertheconditionsofoperationofacrankpress.KharkovPolytechnicInstitute.1975,6(150):102-105[19]I.D.Radomysel'skii,G.A.Baglyuk,G.E.Mazharova.FORCECALCULATIONSINTHEDROPFORGINGOFPOROUSPOWDERPREFORMSONCRANKPRESSES.InstituteofMaterialsScience,1984,3(267):87-89[20]KyungChunHamandDongHwanJang.Kinematicalanalysisontheseverallinkagedrivesformechanicalpresses.JournalofMechanicalScienceandTechnology,2009(23):512-524[21]M.A.GaribovandM.A.Balaoglanov.USEOFCRANKMECHANISMSASDRIVESFORPARALLEL-SEATANDWEDGEGATEVALVES.1987,3:16-17[22]R.A.Nikonov.USEOFSHEET-STAMPINGCRANKPRESSESFORHOTDROPFORGING.1971,9:37-38