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Equipmentofmaterialforming本课程的学习内容与要求主要学习成形生产中常用各种设备的工作原理、结构特点、适用工艺、使用要点等是一门综合性应用类课程，要求在学习中注意应用过去学过的知识，如力学、机械学、液压与气动、电器控制等设备与工艺密切相关，本课程的学习应与塑性加工工艺、塑料成型工艺、压铸工艺等课程视为一个有机整体进行学习注重实际，与实习和实验结合起来学完本课程后应达到的目标掌握常用成形设备的工作原理、结构特点和性能指标掌握常用成形设备的适用工艺和范围，能根据不同的工艺要求正确选择设备的种类、结构、参数了解成形生产中的一些专用设备的使用情况考核方法考试课，闭卷考试成绩由三部分组成：平时成绩实验考试成形的概念成形（Forming）——在外部压力作用下，通过材料的塑性变形使坯料获得模具所给定的形状和尺寸成型（Molding）——在外部压力作用下，通过材料的流动填充获得与模腔形状和尺寸相一致的零件三要素——外部作用力（设备）、材料性能（塑性、流动性）、模具（形状、尺寸）成形设备的作用为各类成形工艺服务，借助于模具进行生产与工艺的关系：A.新工艺新设备B.新设备新工艺一个国家工业生产的重要组成部分，表现在：A.完成生产的重要手段B.国家工业基础和技术水平的重要标志我国成形设备发展的几个阶段1949年以前，只能进行小型设备的修配解放初~50年代末，测试、仿制、引进50年代末~70年代末，由测绘仿制到自行设计制造70年代末~90年代中，高速发展（引进技术、新技术新成果应用）90年代中期以来，新一轮高速增长（自主开发、专业化生产）标志性设备标志性设备标志性设备标志性设备标志性设备标志性设备标志性设备我国成形设备的现状已成为国民经济中一支举足轻重的力量A.到2000年，各类成形设备年产值超过100亿B.能满足国内各行业的大部分需求：类别较齐全、完善，已形成装备体系拥有最强大的技术队伍形成一定规模的科研、生产、销售能力仍然是国家工业体系中的薄弱环节技术工艺落后，设备性能和可靠性不高产品品种不能完全满足成形生产的需要缺少具有自主知识产权的高档产品成套连线进展缓慢，设备数控化水平低目前国际上的发展趋势数控技术全面进入成形设备的生产和改造加工精度提高、高精设备比重加大高速、高效、多功能设备规格向两极发展绿色生产日益受到重视本课程涉及设备曲柄压力机液压机塑料挤出机塑料注射成型机压铸机双动拉深压力机热模锻压力机螺旋压力机锻锤剪板机板料折弯机高速压力机数控冲模回转头压力机曲柄压力机的工作原理三大类锻压设备之一可用于多种成形工艺，如冲压、挤压、模锻、精压、粉末冶金、剪切等实质——利用曲柄连杆机构将电动机的旋转运动转变为滑块的往复运动曲柄压力机的工作原理曲柄压力机的工作原理曲柄压力机的结构组成能源系统——为设备运行提供能量（电动机、飞轮）传动系统——传递能量至工作机构（传动轴、皮带轮、齿轮等）工作机构——将曲轴的旋转变为滑块的往复运动（曲柄、连杆、滑块等）操纵与控制系统——控制设备的运行（离合器-制动器、电子监测装置等）支承部件——将机器各部分连为一个整体并承受工作负荷（机身、导轨等）辅助机构——如安全生产、润滑、气垫等应注意！曲柄压力机具有短期高峰负荷的特点（工作角度范围30º），为减少电动机的装机容量、降低能耗，在设备上加装飞轮a.工作时，飞轮减速释放能量b.不工作时，飞轮加速储存能量设备开动起来后，为保证工作必须使飞轮保持一定转速，为控制设备动作，必须用离合器-制动器对设备进行控制a.工作时，制动器脱开离合器结合，输入能量b.停止时，离合器脱开制动器结合，吸收剩余能量曲柄压力机的特点刚性传动，滑块运动具有强制性质a.上下死点、运动速度、闭合高度等固定——便于实现机械化和自动化b.定行程设备——自我保护能力差工作时形成封闭力系a.不会造成强烈冲击和振动b.不允许超负荷使用一个工作循环中负荷作用时间短，主要靠飞轮释放能量a.工作时尖峰负荷不会对电网造成冲击b.不能够超能量使用曲柄压力机的分类——按工艺用途分类板料冲压压力机通用压力机拉深压力机板料高速自动机板冲多工位压力机体积模锻压力机热模锻压力机挤压机精压机平锻机冷墩自动机精锻机剪切机板料剪切机棒料剪切机曲柄压力机的分类——按结构或传动分类按结构形式分类：开式结构——三面敞开，便于操作，但刚性差多用于小型闭式结构——机身刚性好，导向精度高多用于中大型按传动特点分类：按曲柄连杆机构的组数分：单点、双点、四点按滑块的个数分：单动、双动开式与闭式单点、双点与四点单动与双动曲柄压力机的型号表示根据JB/T9965-1999规定，曲柄压力机的型号由汉语拼音、英文字母和数字表示方法如下：J(△)□□―□(△)类变组型标改代形别别称进号设压设计力计例如：JA36-800B，表示闭式双点机械压力机，标称压力为800×10kN，字母A表示第一次变形设计，字母B表示经过第二次改进设计曲柄压力机的主要技术参数反映了设备的工艺性能和应用范围是选用、选购、设计的主要依据国家标准有明确规定，各企业也有自己的参数系列必须明确理解，并能在以后工作中熟练应用曲柄压力机的主要技术参数（一）标（公）称压力单位——kN定义——滑块运行到距下死点前某一特定距离或曲柄旋转到距下死点前某一特定角度时，滑块所允许承受的最大作用力直接反映曲柄压力机的工作能力，是主参数已经系列化，我国为R5和R10系列小设备采用R5系列，中大型采用R10系列曲柄压力机的主要技术参数（二）滑块行程单位——mm定义——滑块从上死点运行到下死点所走过的距离反映了压力机的工作范围行程大，可生产较高的零件，但曲柄尺寸大，造价高，且单位时间行程次数少行程小，单位时间行程次数多，生产率高曲柄压力机的主要技术参数（三）滑块行程次数单位——次/分定义——空载时，滑块每分钟从上死点到下死点再回到上死点所往复的次数反映了生产效率的高低近年有增高趋势，但高于一定值后要配备机械化或自动化接送料装置实际有工作负荷时的行程次数要小于空载次数曲柄压力机的主要技术参数（四）封闭高度与装模高度单位——mm定义：封闭高度——滑块在下死点时，其下表面到工作台上表面的距离装模高度——滑块在下死点时，其下表面到工作台垫板上表面的距离反映了压力机在高度方向安装空间的大小曲柄压力机的主要技术参数（四）封闭高度与装模高度应注意：封闭高度与装模高度的区别通过装模高度调节机构将滑块调至最高点——最大装模高度最低点——最小装模高度二者差值——装模高度调整量必须保证：最大装模高度模具闭合高度最小装模高度对小模具，必要时可加装垫板曲柄压力机的主要技术参数（五）工作台尺寸与滑块底面尺寸单位——mm×mm定义——工作台上表面（滑块下表面）可用于安装模具的有效尺寸，一般为左右×前后反映了压力机工作空间的平面尺寸影响可安装模具的大小决定压力机的平面轮廓过大时应有移动工作台还要注意模柄孔、工作台孔和顶杆孔的位置和分布曲柄压力机的主要技术参数（六）其他喉深（mm）——开式压力机滑块中心线到机身的距离（p48图2-36）气垫力（kN）——气垫的作用力气垫行程（mm）——气垫的最大行程地面以上（下）高度（mm）——压力机安装后地面以上（下）部分的高度设备总重量（T或kg）电动机总功率（kW）曲柄滑块机构的运动规律坐标原点为下死点，方向向上可得：s=(R+L)-(Rcosα+Lcosβ)令：λ=R/L将上式简化、整理，可得：s=R[(1-cosα)+λ(1-cos2α)/4]对该式微分，又可得：v=ωR(sinα+λsin2α/2)**a=-ω2R(cosα+λcos2α)曲柄滑块机构的运动规律由图可看到：滑块的运动速度是变化的，这对要求速度恒定的工艺不完全合适不同的工艺常要求不同的速度范围，为适应某些工艺需要，不少压力机设计成节点偏置型节点正置与节点偏置作业1导出节点正置时的s-α、v-α表达式，并绘出其图形。（取R=100，R/L=0.2，e/R=0.4，n=30r/min）问题：与节点正置结构相比，v-α曲线有何特点？两种结构的速度差最大为多少？出现在什么位置？由此可以得出什么结论？曲柄滑块机构的受力以B点为研究对象，有：PAB=P/cosβQ=Ptgβ简化：PAB=PQ=Psinβ=Pλsinα作用于曲轴上的扭矩为Mt=PABOD=PRsin(α+β)=PR(sinα+λsin2α/2)许用负荷图（一）若驱动扭矩为Md，显然应有：Md≥Mt从而有：Md≥PR(sinα+λsin2α/2)**最终可得：绘出图线如右许用负荷图（二）另一方面，曲轴和齿轮的弯曲受力也有一个强度上限，即：P≤Pg可见，许用负荷图分为两段Ⅱ区：PMAX=PgⅠ区：PMAX=f(α)超载特点：Ⅰ区超载，一般为闷车Ⅱ区超载，一般为强度破坏许用负荷图（三）几个概念：标（公）称压力Pg标（公）称压力行程Sg标（公）称压力角αg许用负荷图（四）由许用负荷图可知：任何情况下，工艺负荷曲线都必须位于许用负荷曲线的下方每次工作所消耗的能量必须小于压力机允许释放的功（常可按照E允=Pg×Sg估算）一般情况下，设备生产厂会给出压力机的许用负荷图作为用户使用、选择的依据设备选择例题某曲柄压力机的许用负荷曲线如图，现有两个工件拟使用该设备生产，经计算二工件的工艺负荷如下表，请验证能否用此设备生产。拉深深度(mm)01020304050607080拉伸力(kN)工件10200500100017002700420045000工件20360039003300390010006002000例题解答步骤一：在许用负荷图中做出工件的工艺曲线，显然，工件2的曲线超出了许用负荷曲线步骤二：对工件1消耗功进行核算E工件≈60×4200/2=126000(kN•mm)E允许≈13×5000=65000(kN•mm)因为：E工件E允许所以：做功校核不合格结论：两个工件均不能用该压机生产曲柄滑块机构——作用曲柄压力机的工作机构，整个设备的核心。作用有：将电动机（飞轮）的旋转运动转变为滑块的上下往复运动，给模具提供工作所需的成形力和位移附加有装模高度调节机构、超载保护装置、打料装置等附属机构，提供辅助功能曲柄滑块机构——曲轴与滑块曲柄滑块机构——连杆与装模高度调节机构曲柄滑块机构——连杆与装模高度调节机构曲柄滑块机构——滑块运动导向机构曲柄滑块机构——滑块运动导向机构曲柄滑块机构——超负荷保险机构（压塌块式）作用：防止设备因过载造成零部件损坏类型：压塌块式与液压式压塌块式一般用铸铁制造一次性，破坏后必须更换不能保证多点同时卸荷一般用于单点小型压力机预留高度hSg曲柄滑块机构——超负荷保险机构（压塌块式）曲柄滑块机构——超负荷保险机构（液压式）液压式能保证多点同时卸荷非破坏式，能自动恢复用于多点和大型压力机同样要求：hSg曲柄滑块机构——模具的夹持与安装安装方式：小型：一般上模用模柄，下模用T形槽螺钉大中型：上、下模均用T形槽螺钉应注意：模柄尺寸压机说明书上要给出，必须执行T形槽规格说明书上给出，但有时滑块下底面和工作台上表面的T形槽间距不一致，使用时应注意上模的安装上模的安装离合器与制动器作用：控制压力机的运动和停止结构：刚性离合器摩擦离合器离合器和制动器（转键式离合器）转键式离合器操纵机构转键式离合器特点结构简单，容易制造无需气源冲击力大，容易损坏只能上死点附近停车，不安全劳动部规定：用该种压力机手工上料时，必须采用手工上料工具，且不准使用连续行程摩擦制动器摩擦制动器离合器和制动器（摩擦式）特点传递扭矩大，工作平稳可在任意位置结合，且超负荷时可以打滑，起保险作用结构复杂，需要气源离合器和制动器（摩擦式）机身（一）作用：连接和固定所有部件为运动部件提供导向承受全部运动负荷