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畢業(yè)設(shè)計
JE25-110開式雙點(diǎn)壓力機(jī)傳動系統(tǒng)的設(shè)計
TRANSIMISSION SYSTEM DESIGN OF JE25-110 OPEN TYPE TWO-POINT PRESS
摘要
本設(shè)計介紹了機(jī)械壓力機(jī)的歷史及我國沖壓機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀，對機(jī)械壓力機(jī)的設(shè)計方法進(jìn)行一定的介紹。本設(shè)計主要對JE25-110開式雙點(diǎn)曲柄壓力機(jī)的傳動部分進(jìn)行設(shè)計。
開式曲柄壓力機(jī)主要包括主傳動裝置，操縱系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)，輔助機(jī)構(gòu)和床身五部分。其工作原理為：以曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為工作機(jī)構(gòu)，滑塊是強(qiáng)制運(yùn)動的，傳動系統(tǒng)為一級、兩級或三級等傳動，一級傳動由電機(jī)通過一級帶傳動，帶動飛輪旋轉(zhuǎn)，兩級或三級等傳動由電機(jī)通過一級帶傳動，帶動飛輪旋轉(zhuǎn)，然后通過齒輪傳動，再帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，通過連桿機(jī)構(gòu)把回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為滑塊的往復(fù)直線運(yùn)動。
本設(shè)計主要是傳動部分的設(shè)計，其中包括傳動形式的設(shè)計和傳動部件的設(shè)計。本設(shè)計使用三相異步電動機(jī)，傳動系統(tǒng)為二級傳動系統(tǒng)，電動機(jī)通過帶傳動將動力傳遞給主傳動軸，主傳動軸通過齒輪傳動將動力傳遞給曲軸，兩根曲軸通過兩個相同的齒輪進(jìn)行聯(lián)動，從而帶動滑塊在豎直方向做往復(fù)運(yùn)動。傳動部件零件設(shè)計主要包括：電動機(jī)的選擇，飛輪尺寸的設(shè)計和校核，齒輪主要參數(shù)的設(shè)計及齒輪強(qiáng)度的校核，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計等。
關(guān)鍵詞：壓力機(jī)；傳動；曲柄滑塊 ；校核
Abstract
This paper mainly was introduced the history of machine press and the actual development of China, then introduced the design method of machine press. This paper mainly was introduced transmission design of JE25-110 open type two-point press.
open type press mainly consist of main transmission part, control system, lubrication system, complementary unit and the body of press. The principle of operation: operating mechanism was crank block mechanism, slider was constrained motion. Transmission system consist of one-ratio gear, two- ratio gear or three-ratio gear and so on. one-ratio gear used electromotor by one-ratio belt transmission drive flywheel rotator. two- ratio gear or three-ratio gear and so on used electromotor by one-ratio belt transmission drive flywheel rotator, then drive crank shaft rotator by gear transmission. Putting cornering properties into to-and-fro translational motion by link mechanism.
This paper mainly was the transmission design, it consist of transmission form design and transmission parts design. This paper used triphase asynchronism electromotor, transmission system was two- ratio gear system，electromotor driven the main transmission shaft by belt transmission ,then main transmission shaft driven shaft rotator by gear transmission .Two shaft rotator linkage by two same gears, and driven the slider to-and-fro translational motion in elevation direction. transmission parts design consist of : the choose of electromotor, design the dimension of flywheel and check it, the dimension design of gear wheel and check the intensity of the gear wheel, the design of crank block part and so on.
Keywords machine press transmission crank block check
II
目 錄
1 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 開式曲柄壓力機(jī) 5
1.2.1 開式曲柄壓力機(jī)工作原理 6
1.2.2 開式曲柄壓力機(jī)組成 7
1.2.3 提高開式曲柄壓力機(jī)的精度 8
1.3 曲柄壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 9
2 壓力機(jī)總體設(shè)計 10
2.1 機(jī)身設(shè)計 10
2.2 傳動設(shè)計 10
2.3 滑塊設(shè)計 10
2.4 油氣路設(shè)計 10
2.5 壓力機(jī)設(shè)計參數(shù) 11
3 傳動設(shè)計 12
3.1 傳動總體設(shè)計 12
3.1.1 傳動總體設(shè)計的方法 12
3.1.2 本設(shè)計思路 13
3.1.3 傳動零件計算特點(diǎn) 14
3.1.4 裝配間隙要求 16
3.2 電動機(jī)的選擇和飛輪的設(shè)計 17
3.2.1 壓力機(jī)功能的計算 17
3.2.2 電動機(jī)功率的計算 18
3.2.3 電動機(jī)的選擇 19
3.3 飛輪的設(shè)計 19
3.3.1 飛輪轉(zhuǎn)動慣量計算 20
3.3.2 飛輪尺寸設(shè)計 21
3.3.3 飛輪起動時間核算 23
3.4 帶傳動的設(shè)計 24
3.4.1 帶傳動形式 24
3.4.2 傳送帶的設(shè)計 26
3.4.3 帶輪的設(shè)計 28
3.5 齒輪傳動的設(shè)計 28
3.5.1 齒輪基本參數(shù)設(shè)計 28
3.5.2 齒輪強(qiáng)度校核 30
3.6 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計 32
3.6.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析 32
3.6.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)受力分析 34
3.6.3 曲軸基本參數(shù)設(shè)計 36
3.6.4 曲軸強(qiáng)度校核 37
結(jié)論 39
致謝 40
參考文獻(xiàn) 41
附錄 42
附錄1 42
附錄2 47
60
1 緒論
1.1 引言
鍛壓生產(chǎn)在國防工業(yè)和民用工業(yè)小占有極其重要的地位。采用鍛壓工藝生產(chǎn)零件具有很多特點(diǎn)：塑性成形肘，移動材料單位體積的速度比切削加工快，生產(chǎn)效率高；不僅能改善材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和缺陷，而反還能充分利用纖維組織的方向性，尤其是稍密鍛壓后不加工的零件，沒有外露的端向晶粒，可大大提高零件的機(jī)械性能；零件重量輕，材料利用率高，精密鍛壓顯得更為突出，這在航天和航空工業(yè)中具有及其重要的意義。因此，鍛壓加工的零件數(shù)量在各行各業(yè)中所占比重很大：航空工業(yè)中占85%;汽車工業(yè)中占80%;電器、儀表工業(yè)中占90%;農(nóng)機(jī)、拖拉機(jī)工業(yè)中占70%。
鍛壓機(jī)械是指在鍛壓加工中用于成形和分離的機(jī)械設(shè)備，1842年，英國工程師史密斯創(chuàng)制第一臺蒸汽錘，開始了蒸汽動力鍛壓機(jī)械的時代。1795年，英國的布拉默發(fā)明水壓機(jī)，但直到19世紀(jì)中葉，由于大鍛件的需要才應(yīng)用于鍛造。隨著電動機(jī)的發(fā)明，十九世紀(jì)末出現(xiàn)了以電為動力的機(jī)械壓力機(jī)和空氣錘，并獲得迅速發(fā)展。二十世紀(jì)初，鍛壓機(jī)械改變了從19世紀(jì)開始的向重型和大型方向發(fā)展的趨勢，轉(zhuǎn)而向高速、高效、自動、精密、專用、多品種生產(chǎn)等方向發(fā)展。壓力機(jī)少切削，無切削，節(jié)約原材料，提高勞動效率，增加經(jīng)濟(jì)效益，因而被廣泛采用。鍛壓機(jī)械的比例越來越大，它是衡量一個國家機(jī)械工業(yè)先進(jìn)程度的重要標(biāo)志。
在汽車、航空航天、電子和家用電器領(lǐng)域，需要大量的金屬板殼零件，特別是汽車行業(yè)要求生產(chǎn)規(guī)?；④囆蛡€性化和覆蓋件大型一體化。進(jìn)入21 世紀(jì)，我國汽車制造業(yè)飛速發(fā)展，面對這一形勢，我國的板材加工工藝及相應(yīng)的沖壓設(shè)備都有了長足的進(jìn)步。
1) 我國當(dāng)前沖壓設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀
(1) 重型機(jī)械壓力機(jī)及其覆蓋件生產(chǎn)線、大型多工位壓力機(jī)
汽車覆蓋件是標(biāo)志汽車質(zhì)量的最重要鈑金零件，是大型沖壓件的典型件，其生產(chǎn)目前主要有兩種方法：一是由多臺大重型機(jī)械壓力機(jī)配以自動化機(jī)械手，組成自動化柔性沖壓生產(chǎn)線；二是應(yīng)用大型多工位壓力機(jī)生產(chǎn)。
(a) 單機(jī)連線自動化沖壓生產(chǎn)線 為滿足自動化沖壓生產(chǎn)線的需要，國內(nèi)知名壓力機(jī)生產(chǎn)企業(yè)在20世紀(jì)末期，就大力進(jìn)行了高性能單機(jī)連線壓力機(jī)的研制生產(chǎn)。其中以濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)公司、上海鍛壓機(jī)床廠、齊齊哈爾第二機(jī)床廠等為代表，先后研制了J47—1250/2000型閉式四點(diǎn)雙動拉深壓力機(jī)、S3P-630 型閉式四點(diǎn)壓力機(jī)、PE4 - HH- 600 - 2TS 四點(diǎn)單動壓力機(jī)、PD4- HH - 800/ 600 - 2TS 四點(diǎn)雙動壓力機(jī)、30000kN 閉式雙點(diǎn)汽車大梁壓力機(jī)、成系列多連桿傳動單動壓力機(jī)及其他規(guī)格的大型雙動拉深壓力機(jī)。由它們組成的自動化沖壓生產(chǎn)線具有大噸位、大行程、大臺面，以及大噸位氣墊、機(jī)械手自動上下料系統(tǒng)、全自動換模系統(tǒng)和功能完善的觸摸屏監(jiān)控系統(tǒng)，生產(chǎn)速度快、精度高。這些單機(jī)連線已先后裝備了第一汽車制造廠、重慶長安汽車廠等汽車制造業(yè)的多條大型自動化沖壓生產(chǎn)線，并正在向更多的汽車廠和國外公司擴(kuò)展。2006年8月，濟(jì)南二機(jī)床公司向泰國薩密特公司提供了一條32000kN大型沖壓生產(chǎn)線，充分滿足了汽車快速、高精度及高效的生產(chǎn)要求。
這類生產(chǎn)線的典型配置和用途：開式單點(diǎn)壓力機(jī)加裝輥輪送料機(jī)( 或氣動送料機(jī)) 成線，可作單( 多) 工序連續(xù)沖壓，操作性良好；開式雙點(diǎn)壓力機(jī)加裝多工位送料裝置、開卷裝置和校平裝置，組成多工位連續(xù)沖壓生產(chǎn)線。由于占地少、工序間搬運(yùn)小，所以正日益被沖壓生產(chǎn)看好；高速壓力機(jī)加裝凸輪分割型送料機(jī)、開卷校平裝置成線，沖制專用零件，如電動機(jī)硅鋼片等。
(b) 大型多工位壓力機(jī)
在覆蓋件沖壓領(lǐng)域，大型多工位壓力機(jī)是最先進(jìn)、最高效的沖壓設(shè)備，是高自動化、高柔性化的典型代表。通常由拆垛機(jī)、大型壓力機(jī)、三坐標(biāo)工件傳送系統(tǒng)和碼垛工位等組成。生產(chǎn)節(jié)拍可達(dá)16～25次/min，是手工送料流水線的4～5倍，是單機(jī)連線自動化生產(chǎn)線的2 ～3 倍。是當(dāng)今世界汽車制造業(yè)應(yīng)首選的最先進(jìn)的沖壓設(shè)備，目前世界上已能生產(chǎn)95000kN 的大型多工位壓力機(jī)。
這類機(jī)床過去惟工業(yè)發(fā)達(dá)國家獨(dú)有，20世紀(jì)末到21世紀(jì)初我國也已開發(fā)研制，并取得成功。濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)公司于1999年與德國萬加頓公司合作制造了兩臺20000kN 大型機(jī)械多工位壓力機(jī)，2005年初又與世界最大的汽車零部件供應(yīng)商—美國德納(DANA)公司簽訂了供貨合同，為其提供一臺50000kN重型多工位壓力機(jī)。該機(jī)采用電控同步、電子伺服三坐標(biāo)送料、多連桿、全自動換模、模具保護(hù)及現(xiàn)場總線控制等多項國際先進(jìn)技術(shù)，具有遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程控制和網(wǎng)絡(luò)通信等多種自動化功能，適用于汽車制造中薄板件的拉深、彎曲、沖裁和成形等冷沖壓工藝。是我國迄今為止出口的噸位最大、技術(shù)含量最高、自動化程度最高的沖壓成套設(shè)備。濟(jì)南二機(jī)床公司因強(qiáng)大的研發(fā)制造能力和良好的市場業(yè)績，被國外用戶譽(yù)為“世界五大數(shù)控裝備制造商之一”。迄今為止，這類多工位壓力機(jī)在國內(nèi)汽車業(yè)尚未廣泛使用，但市場前景十分看好。
(2) 數(shù)控板沖、剪、折機(jī)床及柔性加工生產(chǎn)線
我國的數(shù)控沖( 剪\折) 機(jī)床始于1982年，經(jīng)過20多年的發(fā)展，已經(jīng)到4軸控制、輔助功能增多、模位數(shù)增大并帶兩個自轉(zhuǎn)模位，并進(jìn)一步發(fā)展為液壓驅(qū)動4 、5 軸控制，現(xiàn)在又已出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)式數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床。生產(chǎn)企業(yè)由最早的濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所發(fā)展到多家公司，頗有實力的有濟(jì)南捷邁數(shù)控工程公司、齊齊哈爾二機(jī)床集團(tuán)公司、江蘇亞威公司、江蘇揚(yáng)力集團(tuán)公司、湖北三環(huán)集團(tuán)公司和江蘇金方圓公司等。
(a) 數(shù)控沖床
目前，許多用戶都趨向使用數(shù)控復(fù)合沖剪機(jī)( 可組成數(shù)控沖剪復(fù)合柔性加工線)，但數(shù)控沖床單機(jī)的市場仍舊很大。數(shù)控沖床的先進(jìn)特點(diǎn)有：采用高性能伺服液壓驅(qū)動的專用液壓系統(tǒng)；步?jīng)_次數(shù)高(步距0.5mm時，頻率600～1000次/min)，沖壓穩(wěn)定性好；采用智能夾鉗減小沖裁死區(qū)；采用毛刷型工作臺確保板材表面質(zhì)量；工作臺移動速度高(軸向80m/min，合成120m/min)；設(shè)有2～4個自動分度工位(大直徑模設(shè)置其上，減小轉(zhuǎn)塔換模慣性)；采用開放式數(shù)控系統(tǒng)，用戶界面友好，可擴(kuò)展性高，并配有高效自動編程軟件。主要用于帶多種尺寸規(guī)格孔型的板沖件加工，在大型電氣控制柜加工行業(yè)有著廣泛的市場，也可用于其他大批量板沖件的加工。
(b) 數(shù)控沖剪復(fù)合機(jī)及柔性加工線
數(shù)控沖剪復(fù)合機(jī)是由數(shù)控沖和數(shù)控角剪集合而成，板料的沖孔、成形和剪切可在其上一次完成，最適合后序有彎折工序的板件加工。多工序共用一套數(shù)控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和送料機(jī)械手，與數(shù)控沖和角剪機(jī)單機(jī)連線比較，不僅可以降低設(shè)備投資，節(jié)省占地面積，減少故障率，而且還可以作為主機(jī)組成沖剪復(fù)合柔性加工線。
國產(chǎn)的先進(jìn)數(shù)控沖剪復(fù)合柔性加工線有：濟(jì)南捷邁數(shù)控公司制造的CI型柔性加工線，它由PS31250型數(shù)控沖剪復(fù)合機(jī)、板材立體倉庫、吸盤式送料機(jī)、碼垛分選裝置及控制系統(tǒng)組成，復(fù)合機(jī)公稱力(沖/剪)300/280kN，加工板材尺寸1250mm×5000mm，機(jī)器5 軸控制，整線生產(chǎn)率(鋼板)8張/h；江蘇金方圓公司制造的APSS型柔性加工線，由一臺沖剪復(fù)合機(jī)、定位臺和自動上料機(jī)械手組成，公稱力300kN，加工板材尺寸1250mm×2500mm。上述兩線均達(dá)到國際先進(jìn)水平。
(c) 數(shù)控折彎機(jī)
數(shù)控板料折彎機(jī)普遍選用BOSCH/HOERBIGER 等公司的數(shù)字閉路液壓系統(tǒng)和DELEM、CYBELEC等公司的專用數(shù)控系統(tǒng)；成熟的工藝軟件、自動編程功能及彩屏顯示，可實現(xiàn)多種折彎工件的工藝存儲及輪番生產(chǎn)；采用動態(tài)壓力補(bǔ)償系統(tǒng)、側(cè)梁變形補(bǔ)償系統(tǒng)、厚度及反彈在線檢測及修正系統(tǒng)、溫度補(bǔ)償系統(tǒng)，提高了工作臺與滑塊的相對位置的精確性；采用數(shù)控軸數(shù)4、6、8軸后定位機(jī)構(gòu)，保證了板料的精確送進(jìn)；滑塊的空程速度為100mm/s，工作速度為10mm/s ；重復(fù)定位精度±0.01mm 左右。
可加工各種帶有多規(guī)格彎曲角度的復(fù)雜盒形零件。國內(nèi)有代表性的產(chǎn)品—湖北三環(huán)的PPH35/13 型350kN 數(shù)控板料折彎機(jī)、江蘇揚(yáng)力的EB3512型數(shù)控板料折彎機(jī)、上海沖剪機(jī)床廠的ME50/2550型機(jī)械電子伺服數(shù)控板料折彎機(jī)、江蘇金方圓的PR6C225×3100型2250kN數(shù)控板料折彎機(jī)和天水鍛壓機(jī)床廠的2000～30000kN大型數(shù)控板料折彎機(jī)等。
(d) 數(shù)控框架板料沖壓液壓機(jī)
在常規(guī)結(jié)構(gòu)液壓機(jī)的基礎(chǔ)上，匯聚了觸摸( 調(diào)控) 彩色顯示屏、二通邏輯插裝閥、可編程序控制器、高靈敏度壓力傳感器、微米級磁柵尺和無級調(diào)控比例控制閥等多項先進(jìn)技術(shù)。機(jī)器設(shè)有調(diào)整、無壓力下行與半自動工作方式。還配有自驅(qū)動移動工作臺、液壓大打料缸、電液連鎖雙安全栓、溫控液壓油冷卻系統(tǒng)、程控16點(diǎn)導(dǎo)軌潤滑系統(tǒng)、雙側(cè)緩沖液壓缸和電動同步螺桿調(diào)程機(jī)構(gòu)。機(jī)器滑塊不僅能實施壓力成形及沖裁工藝的定壓定程，而且液壓墊可在拉深工藝的行程內(nèi)設(shè)置分段調(diào)壓。機(jī)器具有薄板沖裁落料、彎曲翻邊及拉深成形等多種功能。這類機(jī)器的代表有合肥鍛壓機(jī)床公司的RZU500HD框架式快速薄板深拉深液壓機(jī)及徐州壓力機(jī)股份公司的20MN 彩屏框架式液壓機(jī)。
(3) 無模多點(diǎn)成形壓力機(jī)
多點(diǎn)成形是將柔性成形技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)結(jié)合為一體的先進(jìn)技術(shù)。它利用多點(diǎn)成形裝備的柔性與數(shù)字化制造特點(diǎn)，無需換模就可完成板材不同曲面的成形，從而實現(xiàn)無模、快速和低成本生產(chǎn)。該工藝目前已在高速列車流線型車頭制作、船舶外板成形、建筑物內(nèi)外飾板成形及醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。多點(diǎn)成形壓力機(jī)按沖頭基本體調(diào)形分有逐點(diǎn)調(diào)形式和快速調(diào)形式；按機(jī)架形式分有開式、三梁四柱式和框架式；按加工板材有厚板和薄板之分。目前，有代表性的產(chǎn)品主要是吉林大學(xué)輥鍛研究所開發(fā)的2000kN 逐點(diǎn)調(diào)形式多點(diǎn)成形壓力機(jī)、200kN快速調(diào)形式多點(diǎn)成形壓力機(jī)及YAM系列薄板用多點(diǎn)成形壓力機(jī)。
(a) 高速壓力機(jī)
隨著電子工業(yè)的發(fā)展，小型電子零件的需求日趨高漲，促進(jìn)了高精度、高效率的高速壓力機(jī)的發(fā)展。目前日本已成為高速壓力機(jī)技術(shù)的領(lǐng)軍，在100kN壓力、8mm沖程下，滑塊速度可達(dá)4000次/min。我國金豐、江蘇揚(yáng)鍛、高將精機(jī)、江蘇揚(yáng)力、徐鍛和西安通力等公司都有高速壓力機(jī)產(chǎn)品。2004年已開發(fā)出了速度達(dá)1200次/min的SH系列SH-25開式高速精密壓力機(jī)。其他還有VH開式、JF75G閉式系列高速壓力機(jī)。這些壓力機(jī)廣泛應(yīng)用于電子和微電子行業(yè)，全面提高了行業(yè)技術(shù)裝備水平，替代了大量的進(jìn)口機(jī)床。
(b) 數(shù)控激光切割機(jī)
激光切割加工的成本主要有: 氣體、電力損耗和設(shè)備折舊維修費(fèi)。它不需要模具，適合小批量、復(fù)雜零件生產(chǎn)中替代沖壓加工，其運(yùn)轉(zhuǎn)成本低于數(shù)控沖床。當(dāng)今的數(shù)控激光切割機(jī)普遍采用全飛行光路技術(shù)，動態(tài)加速性能優(yōu)良；高性能數(shù)控系統(tǒng)和內(nèi)置激光切割專用工藝軟件，機(jī)床自動處于最佳運(yùn)行狀態(tài)；封閉式防護(hù)艙防止輻射泄漏，機(jī)床安全性強(qiáng)；造型宜人化、用戶界面人性化，體現(xiàn)了以人為本；機(jī)床采用網(wǎng)絡(luò)連接控制技術(shù)。國內(nèi)有代表性的生產(chǎn)企業(yè)是濟(jì)南捷邁數(shù)控公司。除上述多種多類的高端板材沖壓加工設(shè)備外，目前，在各工業(yè)領(lǐng)域較大量使用的普通沖壓設(shè)備還有通用中小規(guī)格的油壓機(jī)、通用曲柄壓力機(jī)、卷板機(jī)和剪板機(jī)等。隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，以及其他工業(yè)產(chǎn)品高質(zhì)量規(guī)模化生產(chǎn)的到來，先進(jìn)的沖壓設(shè)備必將逐步進(jìn)入更多的企業(yè)。
2) 壓力機(jī)發(fā)展展望
進(jìn)入21世紀(jì)以來，中國鍛壓機(jī)床行業(yè)經(jīng)過技術(shù)引進(jìn)、合作生產(chǎn)及合資等多種方式的運(yùn)作，快速地提升了我國沖壓設(shè)備整體水平。近年設(shè)計制造的許多產(chǎn)品，其技術(shù)性能指標(biāo)已經(jīng)接近或達(dá)到世界先進(jìn)水平，在宜人性方面也取得了長足進(jìn)步。但由于大家都在進(jìn)步，所以國內(nèi)產(chǎn)品與國外名牌產(chǎn)品的差距并無明顯縮短。因此，我國沖壓設(shè)備行業(yè)和企業(yè)需以戰(zhàn)略的思路和有效的措施應(yīng)對當(dāng)前的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
(1) 轉(zhuǎn)變經(jīng)營理念，培育知名品牌
當(dāng)前，中國市場的競爭日趨國際化。國際知名沖壓機(jī)床廠商的大舉進(jìn)入，導(dǎo)致國內(nèi)沖壓機(jī)床市場高端失守，低端混戰(zhàn)。因此，政府和企業(yè)界必須盡力消除內(nèi)部惡性競爭，并充分利用我國作為世界第一大機(jī)床消費(fèi)市場的優(yōu)勢，從企業(yè)體制創(chuàng)新、產(chǎn)品優(yōu)化、品牌再塑造入手，逐步培育出一批國際知名的沖壓機(jī)床。
(2) 分析技術(shù)上的差距，制定有效措施
(a) 加速沖壓機(jī)床的數(shù)控化和柔性化 我國沖壓機(jī)床的數(shù)控化程度較之發(fā)達(dá)國家低，而且數(shù)控系統(tǒng)主要依靠進(jìn)口。因此，若要真正提高機(jī)床的數(shù)控化和柔性化，就要大力研發(fā)自己的數(shù)控系統(tǒng)，以滿足國產(chǎn)機(jī)床數(shù)控化的需要。
(b) 依托汽車、電子工業(yè)，促進(jìn)高技術(shù)沖壓裝備的研發(fā)應(yīng)用 目前，我國汽車工業(yè)如日中天，發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，加上新興的電子工業(yè)( 電訊、數(shù)據(jù)處理、自動控制、家電) ，為沖壓機(jī)床的發(fā)展提供了廣闊的戰(zhàn)場。高速沖壓裝備( 高速壓力機(jī)及配套自動化) 、大型多工位壓力機(jī)及產(chǎn)品一次成形的多技術(shù)復(fù)合加工單元( 激光切割與數(shù)控沖床及自動上下料的復(fù)合；開卷校平與激光切割的復(fù)合) 需要加大發(fā)展。
(c) 專機(jī)和配套件的生產(chǎn) 隨著電力、交通和城市建設(shè)的發(fā)展，各類型材加工需求日益凸顯。因此，型材加工專機(jī)的研發(fā)( 鋼結(jié)構(gòu)成套加工、空調(diào)通風(fēng)圓管成套加工等) 將大有前途。
(d) 大力生產(chǎn)“綠色環(huán)保” 沖壓機(jī)床 為了人身安全和無污染環(huán)境，研發(fā)沖壓機(jī)床時需做到“五綠” —綠色設(shè)計、綠色材料、綠色工藝、綠色包裝和綠色處理。
未來鍛壓工藝將向提高鍛壓件的內(nèi)在質(zhì)量、發(fā)展精密鍛造和精密沖壓技術(shù)、研制生產(chǎn)率和自動化程度更高的鍛壓設(shè)備和鍛壓生產(chǎn)線、發(fā)展柔性鍛壓成形系統(tǒng)、發(fā)展新型鍛壓材料和鍛壓加工方法等方面發(fā)展。
提高鍛壓件的內(nèi)在質(zhì)量，主要是提高它們的機(jī)械性能(強(qiáng)度、塑性、韌性、疲勞強(qiáng)度)和可靠度。這需要更好地應(yīng)用金屬塑性變形理論；應(yīng)用內(nèi)在質(zhì)量更好的材料；正確進(jìn)行鍛前加熱和鍛造熱處理；更嚴(yán)格和更廣泛地對鍛壓件進(jìn)行無損探傷。
少、無切削加工是機(jī)械工業(yè)提高材料利用率、提高勞動生產(chǎn)率和降低能源消耗的最重要的措施和方向。鍛坯少、無氧化加熱，以及高硬、耐磨、長壽模具材料和表面處理方法的發(fā)展，將有利于精密鍛造、精密沖壓的擴(kuò)大應(yīng)用。
我國沖壓機(jī)床的市場極具潛力，應(yīng)用前景看好，但前提是縮短與工業(yè)發(fā)達(dá)國家沖壓機(jī)床技術(shù)生產(chǎn)水平的差距。也惟有如此，才能擁有國內(nèi)的大部分市場，并爭取相應(yīng)的國際市場。
1.2 開式曲柄壓力機(jī)
開式壓力機(jī)在機(jī)械行業(yè)中占有重要位置，對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)揮重要作用，和人們的生活息息相關(guān)。在家手上帶的手表、用的鋼筆、女同志的金屬發(fā)卡和鈕扣，人們上班騎的自行車，午餐的飯盒，晚上回家聽收音機(jī)、看電視或用縫紉機(jī)做新穎的時裝，還有大家出差乘做的飛機(jī)、火車、汽車、輪船等等，這些工具都有壓力機(jī)的一份功勞。
開式曲柄壓力機(jī)是壓力機(jī)的一個類別，其特點(diǎn)是有開式機(jī)身（即C型機(jī)身），是采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為工作機(jī)構(gòu)的一類鍛壓機(jī)器。它是板料沖壓生產(chǎn)的主要設(shè)備，可用于沖孔、落料、切邊、彎曲、淺拉伸和成形等工序，并廣泛應(yīng)用于國防、航空、汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、軸承、儀表、農(nóng)機(jī)、農(nóng)具、自行車、手表、縫紉機(jī)、醫(yī)療器械、日用五金等部門中。
開式壓力機(jī)因為具有開式機(jī)身，與閉式壓力機(jī)相比有其突出的優(yōu)點(diǎn)：工作臺在三個方向都是敞開的，裝、卸模具和操作都比較方便，同時為機(jī)械化和自動化提供了良好的條件。但是，開式壓力機(jī)也有其缺點(diǎn)：由于機(jī)身呈C形，工作時變形較大，剛性較差，這不但會降低制品精度，而且由于機(jī)身有角變形會使模具軸心線與工作面不垂直，以至破壞了上下模具間隙的均勻性，降低模具的使用壽命。
目前，曲柄壓力機(jī)幾乎應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的所有部門。它的產(chǎn)量在上升，它在機(jī)床中所占的比重在增加。對曲柄壓力機(jī)提出的主要要求是：制造出來的工件在形狀和尺寸方面接近成品零件。金屬壓力加工的工藝方法所能達(dá)到的精度水平的數(shù)據(jù)(與車削相比較)列于
圖1-1。
圖1-1 金屬壓力加工的工藝方法所能達(dá)到的精度水平的數(shù)據(jù)
1.2.1 開式曲柄壓力機(jī)工作原理
曲柄壓力機(jī)是采用機(jī)械傳動的鍛壓機(jī)器，通過傳動系統(tǒng)把電機(jī)的運(yùn)動和能量傳給工作機(jī)構(gòu)，從而使坯料獲得預(yù)期的變形，制成所需的工件；具體地說：是以曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為工作機(jī)構(gòu)，滑塊是強(qiáng)制運(yùn)動的，傳動系統(tǒng)為一級、兩級或三級等傳動，一級傳動由電機(jī)通過一級帶傳動，帶動飛輪旋轉(zhuǎn)，兩級或三級等傳動由電機(jī)通過一級帶傳動，帶動飛輪旋轉(zhuǎn)，然后通過齒輪傳動，再帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，通過連桿機(jī)構(gòu)把回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為滑塊的往復(fù)直線運(yùn)動。
工作機(jī)構(gòu)：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)
傳動系統(tǒng)：皮帶傳動和齒輪傳動
操縱系統(tǒng)：離合器—制動器
能源系統(tǒng)：電動機(jī)和飛輪
支承部件：機(jī)身
附屬裝置和輔助系統(tǒng)。
運(yùn)動方式：電動機(jī)----皮帶輪----飛輪---齒輪傳動----曲柄滑塊
當(dāng)飛輪裝在主軸上和主軸一起旋轉(zhuǎn)時，曲柄壓力機(jī)在一次行程內(nèi)的整個工作循環(huán)是由飛輪在二次接通之間的空轉(zhuǎn)、滑塊直接向前行程和滑塊回程所組成。在這種情況下，工作循環(huán)可以分為以下幾個主要階段：接通，曲釉和滑塊起動，模具和毛坯接觸以前的滑塊行程---靠近空行程，原始毛坯變形---滑塊工作行程，滑塊回程---返回空行程，制動，也就是滑塊停止。當(dāng)壓力機(jī)以單次行程工作時，才有第一個和最后一個階段。
1.2.2 開式曲柄壓力機(jī)組成
圖1-2 開式曲柄壓力機(jī)系統(tǒng)組成簡圖
開式曲柄壓力機(jī)主要包括：主傳動裝置，操縱系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)，輔助機(jī)構(gòu)和床身五部分，如圖1-2示。
1) 主傳動裝置
主傳動裝置是從電動機(jī)開始到執(zhí)行機(jī)構(gòu)為止的機(jī)械系統(tǒng)，它用來將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后將機(jī)械能傳遞到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件，一般情況下,曲柄壓力機(jī)的主傳動裝置包括有交流電動機(jī)、積聚動能的飛輪、將能量傳遞到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳動系統(tǒng)，這包括三角皮帶傳動、齒輪傳動或蝸輪傳動。
2) 操縱系統(tǒng)
操縱系統(tǒng)是幾個機(jī)構(gòu)和部件的總成，它用來啟動和停止所有的電動機(jī)和輔助傳動機(jī)構(gòu)，使它們按照規(guī)定的程序工作，并啟動和斷開執(zhí)行機(jī)構(gòu)。曲柄壓力機(jī)是一種間歇作用的不可逆轉(zhuǎn)的機(jī)器。在進(jìn)行一次工作行程或按自動工作規(guī)范進(jìn)行一次行程時，壓力機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須接承當(dāng)工藝工序完成以后，又必須斷開?，F(xiàn)代化壓力機(jī)的接通頻率達(dá)到80-120次／分。
3) 潤滑系統(tǒng)
潤滑系統(tǒng)應(yīng)保證壓力機(jī)上各個部件和機(jī)構(gòu)的滑動零件能正常工作。
4) 輔助機(jī)構(gòu)
輔助機(jī)構(gòu)是壓力機(jī)幾個部件的組合，用于擴(kuò)大設(shè)備的工藝可能性、減輕和加快壓力機(jī)與模具的調(diào)整工作、提高設(shè)備的使用可壞性。
5) 床身
床身用來將壓力機(jī)所有主要零部件安裝和固定在規(guī)定的位置。床身并且是承受變形力的封閉構(gòu)件。床身的工作和計算都與壓力機(jī)的基礎(chǔ)有直接關(guān)系。
1.2.3 提高開式曲柄壓力機(jī)的精度
提高曲柄壓力機(jī)的精度指標(biāo)可以采用以下幾種方法：研制新型的曲柄壓力機(jī)，改進(jìn)現(xiàn)有的曲柄壓力機(jī)，并對影響精度的主要因索進(jìn)行理論和實驗研究。
對曲柄壓力機(jī)提出的重要的求是：在最好的模具壽命的情況下提高生產(chǎn)率。許多工藝工序的模具壽命取決于壓力機(jī)的速度特性。例如：拉探、彎曲、冷擠壓都要求限制滑塊的速度。相反，熱模鍛工序則要求提高滑塊的速度。提高滑塊的公稱行程次數(shù)和行程次數(shù)的利用率、減少調(diào)整和更換模具的時間損失，都可以提高曲柄壓力機(jī)的生產(chǎn)率。為此，曲柄壓力機(jī)裝備了更完善的機(jī)械化和自動化工具；改變壓力機(jī)的某些參數(shù)(例如：研制帶有直流電動機(jī)的同步型自動化成套設(shè)備在自動機(jī)和通用壓力機(jī)上擴(kuò)大額定旋轉(zhuǎn)頻率的調(diào)節(jié)范圍，研制專用的鍛壓壓力機(jī))；當(dāng)改用程序控制方法時，采用更為完善的更換和調(diào)整模具的系統(tǒng)(例如：專用的沖裁和彎曲壓力機(jī))；使曲柄壓力機(jī)進(jìn)一步專門化，也就是不加大滑塊行程和模具空間尺寸，不需要過多的調(diào)整等等。
在提高曲柄壓力機(jī)生產(chǎn)率的情況下，提高曲柄壓力機(jī)的可靠性及其部件的耐久性的要求具有特殊的現(xiàn)實意義?，F(xiàn)代化的曲柄壓力機(jī)都裝備有動作可靠的力和扭矩的保險裝置、補(bǔ)償裝置、平衡裝置和潤滑泊供給指示器等等。越來越廣泛地采用了有效監(jiān)督和檢查壓力機(jī)工作的各種儀器。例如，力和轉(zhuǎn)速的指示器、熱電偶、噪聲計。壓力機(jī)進(jìn)一步專門化也促使其可靠性提高，并導(dǎo)致需要科學(xué)地有理論根據(jù)地選擇壓力機(jī)的基本參數(shù)。因此，在現(xiàn)代情況下，壓力機(jī)動力學(xué)的研究、參數(shù)的分析等等都得到了日益廣泛的實際應(yīng)用。
對現(xiàn)代化的曲柄壓力機(jī)所提出的必要要求是符合安全技術(shù)和工業(yè)美學(xué)的要求。曲柄壓力機(jī)作為滑塊在高速移動下產(chǎn)生巨大作用力的設(shè)備來說,是一種危險性很大的機(jī)器,也就是說，不正確操作曲柄壓力機(jī)，就會使操作人員發(fā)生重大的工傷事故。所以，在每一個工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，部匯編了專門的安全技術(shù)規(guī)程,這對于曲柄壓力機(jī)的設(shè)計師來說是必須遵守的。工業(yè)美學(xué)的要求所涉及的問題是表示壓力機(jī)及其各個部件外形的完美程度，表示便于操作和維修的人體工程學(xué)條件的遵守情況。應(yīng)當(dāng)指出，設(shè)計時要同時實現(xiàn)所有這些要求是不可能的，因其中某些要求對壓力機(jī)的參數(shù)有著相反的影晚所以，只能力求達(dá)到為具體工藝過程和生產(chǎn)形式所確定的一定效果。
從上述情況可以看出：僅僅根據(jù)個別的優(yōu)點(diǎn)來判斷一臺曲柄壓力機(jī)，就不可能正確評價整個這臺壓力機(jī)的完美程度。因此要成功地設(shè)計生產(chǎn)率高的曲柄壓力機(jī)，就必須全面地研究它的使用特性。這種研究正在逐年發(fā)展。設(shè)計新的曲柄壓力機(jī)時，采用摹擬理論和相似理論來“再現(xiàn)”這些特性是重要的。這一點(diǎn)也日益得到了重視。
1.3 曲柄壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)
(1) 公稱力：是指滑塊離下死點(diǎn)前某一特定距離（公稱壓力行程）時，滑塊上所允許的最大作用力。公稱壓力是壓力機(jī)的主參數(shù)。
(2) 滑塊行程：系指滑塊由上死點(diǎn)到下死點(diǎn)所走過的路程。
(3) 公稱力行程：是壓力機(jī)強(qiáng)度允許發(fā)生公稱壓力的一段滑塊行程。
(4) 滑塊行程次數(shù)：指連續(xù)行程時滑塊每分鐘的行程次數(shù)。
(5) 最大封閉高度：指封閉高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)處于上極限位置和滑塊處于下死點(diǎn)時，滑塊底面至工作臺面（去掉工作臺墊板）之間的距離。（JE系列為最大裝模高度I，裝模高度指調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)處于上極限位置和滑塊處于下死點(diǎn)時，滑塊底面至工作臺板面（不是到機(jī)身工作臺面）之間的距離）
(6) 封閉高度調(diào)節(jié)量：是擴(kuò)大壓力機(jī)封閉高度使用范圍的一個主要參數(shù)，在該調(diào)節(jié)量的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)壓力機(jī)封閉高度與模具閉合高度相適應(yīng)。
(7) 工作臺板厚度：工作臺板也具有調(diào)節(jié)壓力機(jī)封閉高度使用范圍的作用，同時還具有便于安裝底面較小的模具和保護(hù)工作臺面的作用。
(8) 工作臺孔：工作臺孔用于落料或安裝氣墊裝置。
(9) 立柱間距離：是指雙柱壓力機(jī)的立柱間距離，是在前后方向送料時決定排出工件（或廢料）最大尺寸的一個參數(shù)。
(10) 傾斜角：是指可傾壓力機(jī)工作臺面的傾斜角度，也就是機(jī)身后傾的角度。利用這個傾斜角使沖壓后的工件（或廢料）能借其自重或其他因素通過兩立柱中間從壓力機(jī)后方排出。
(11) 工作臺墊板面積和喉口深度：滑塊中心到機(jī)身間的距離叫做喉口深度。喉口深度和工作臺墊板面積是關(guān)系到模具的最大平面尺寸的重要參數(shù)。
2 壓力機(jī)總體設(shè)計
2.1 機(jī)身設(shè)計
本開式曲柄壓力機(jī)采用開式焊接機(jī)身，機(jī)身三面敞開，操作方便，材料為A3板，鋼板焊接機(jī)身，剛度明顯優(yōu)于一般機(jī)床適用于中小型壓力機(jī)。
機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足下列要求：
1）機(jī)身在滿足強(qiáng)度、剛度的條件下，力求重量輕、節(jié)約金屬；
2）結(jié)構(gòu)力求簡求，并使裝于其上的所有部件、零件容易安裝；
3）結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)便于鑄造或焊接和機(jī)加工；
4）必須布足夠的底面積，保證壓力機(jī)的穩(wěn)定性；
5）結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)力求減少振動和噪音；
6）結(jié)構(gòu)設(shè)計力求外形美觀。
2.2 傳動設(shè)計
本設(shè)計使用三相異步電動機(jī)，根據(jù)功率及轉(zhuǎn)速選取適合的型號，成本較低。傳動系統(tǒng)為二級傳動系統(tǒng)，電動機(jī)通過帶傳動將動力傳遞給主傳動軸，住傳動軸通過齒輪傳動將動力傳遞給曲軸，兩根曲軸通過兩個相同的齒輪進(jìn)行聯(lián)動，從而帶動曲軸在豎直方向做往復(fù)運(yùn)動。由于曲軸及齒輪誤差，就會使兩根曲軸發(fā)生不同步的情況，使得滑塊在左右方向發(fā)生傾斜，影響滑塊的垂直度，因此在壓力機(jī)裝配過程中應(yīng)對兩大齒輪進(jìn)行校同步，所以大齒輪2設(shè)計為齒圈，便于校同步。
齒輪采用斜齒圓柱齒輪傳動，齒輪浸在油池中，這樣有利于減少齒輪傳動時發(fā)出的噪音。
2.3 滑塊設(shè)計
滑塊采用焊接結(jié)構(gòu)，可以提高滑塊剛度，便于加工。連桿采用球頭螺桿，可以通過渦輪、蝸桿機(jī)構(gòu)由滑塊電機(jī)帶動進(jìn)行高度調(diào)節(jié)?；瑝K采用六面矩形導(dǎo)軌，導(dǎo)向精度高，可通過機(jī)身上的頂絲調(diào)節(jié)滑塊的垂直度。
2.4 油氣路設(shè)計
曲柄壓力機(jī)的離合器和平衡缸主要靠氣動控制，氣壓為0.5MP。因此氣路主要分離合器氣路和平衡缸氣路，它們分別由兩個氣包提供氣源。外接氣源接入壓力機(jī)后通過分氣塊經(jīng)過減壓分到離合器氣包和平衡缸氣包，再由這兩個氣包分別供給離合器和平衡缸。設(shè)計時注意設(shè)計氣包排水閥。
曲柄壓力機(jī)工作時需要潤滑的部位有前導(dǎo)軌、中導(dǎo)軌、后導(dǎo)軌、曲軸前支承。曲軸后支承、曲軸軸頸等部位，使用稀有潤滑，由電動泵將潤滑油通過油管經(jīng)過濾油、濾脂器過濾后打到各個需要潤滑的部位。
2.5 壓力機(jī)設(shè)計參數(shù)
本壓力機(jī)設(shè)計參數(shù)如表2-1。
2-1壓力機(jī)設(shè)計參數(shù)表
技術(shù)參數(shù) Specification
項目名稱 Item
單位 Unit
JE25-110
公稱力 Nominal Pressure
千牛 kN
1100
公稱力行程 Nominal Pressure Stroke
毫米 mm
5
滑塊行程 Stroke Length
毫米 mm
160
行程次數(shù)
固定 fixed
次 / 分 SPM
50
No. of strokes per minute
可調(diào) variable
次 / 分 SPM
35-65
最大裝模高度 Max. Die Height
毫米 mm
400
裝模高度調(diào)節(jié)量 Die Height Adjustment
毫米 mm
90
喉口深度 Throat Depth
毫米 mm
350
工作臺板尺寸
前后 F.B.
毫米 mm
680
Slide Surface
左右 F.B.
毫米 mm
1880
滑塊底面尺寸
前后 F.B.
毫米 mm
520
Slide Surface ?
左右 F.B.
毫米 mm
1450
模柄孔尺寸 Stemhole ?
毫米 mm
?50X80
立柱間距離 Distance between Uprights
毫米 mm
1520
墊板厚度 Thickness of Bolster
毫米 mm
150
氣墊壓力 Pressure of Cushion
千牛 kN
60X2
氣墊行程 Stroke of Air Cushion
毫米 mm
50
主電機(jī)
型號 Model
Y160M-4
Main Motor
功率 Power
千瓦 kW
11
滑塊電機(jī)
型號 Model
YPE1500-4Z
Slide Motor
功率 Power
千瓦 kW
1.5
外型尺寸 Overall Dimension
前后 F.B.
毫米 mm
1900
左右 L.R.
毫米 mm
1990
高度 Height
毫米 mm
3275
重量 Weight
千克 kg
16000
3 傳動設(shè)計
3.1 傳動總體設(shè)計
3.1.1 傳動總體設(shè)計的方法
1) 傳動系統(tǒng)的布置方式
傳動系統(tǒng)的布置方式包括三方面： 1)采用上傳動，還是采用下傳動；2)主軸相傳動軸垂直于壓力機(jī)正面，還是平行于正面；3)齒輪放在機(jī)身之內(nèi)還是放在機(jī)身之外；單邊驅(qū)動還是雙邊驅(qū)動分述如下：
(1) 壓力機(jī)的傳動系統(tǒng)可置于工作臺之上，也可且于工作臺之下。前者叫上傳動，后者叫下傳動。
(2) 壓力機(jī)傳動系統(tǒng)的安放型式有垂直于壓力機(jī)正而的，也有平行于壓力機(jī)正面的。舊式通用壓力機(jī)多采用平行于壓力機(jī)正面的安放形式。這種布置，曲軸和傳動軸比較長，受力點(diǎn)與文承軸承的距離比較大，受力條件惡化。爪力機(jī)平面尺寸較大，外形不夠美觀。近代中大型通用壓力機(jī)愈來愈多地采用垂直于壓力機(jī)正面安放的形式(特別是廣泛采用偏心齒輪結(jié)構(gòu)之后)，甚至有些小型開式壓力機(jī)也改用這種結(jié)構(gòu).
(3) 齒輪可以放在機(jī)身之外，也可以放在機(jī)身之內(nèi)。前一種形式，齒輪工作條件較差，機(jī)器外形不美觀，但安裝維修方便；后一種形式，齒輪的工作條件較好，外形較美觀。如將齒輪浸入油池中，則大大降低齒輪傳動的噪音。但安裝維修較困難。近年來，許多壓力機(jī)制造廠都傾向后一種形式。
齒輪傳動也可設(shè)計成單邊傳動或雙邊傳動，采用后一種形式，可以縮小齒輪的尺寸，但加工裝配比較困難(兩邊的齒輪必需精確加工，裝配時要保證對稱，否則可能發(fā)生運(yùn)動不同步的情形)。
2) 傳動級數(shù)和各級速比分配
壓力機(jī)的傳動級數(shù)與電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和滑塊每分鐘的行程次數(shù)有關(guān)。行程 次數(shù)低，總速比大，傳動級數(shù)就應(yīng)多些，否則每級的速比過大，結(jié)構(gòu)不緊湊；行程次數(shù)高，總速比小，傳動級數(shù)可少些?，F(xiàn)有壓力機(jī)傳動系統(tǒng)的級數(shù)一般不超過四級。行程次數(shù)在70次／分以上的用單級傳動，70～30次／分的用兩級傳動，30～10次／分的用三級傳動，10分／次以下的用四級傳動。
采用低速電動機(jī)可以減少總速比和傳動級數(shù)，但這類電動機(jī)的外形尺寸較大，成本較高（與同功率的高速電動機(jī)比較），因此不一定適合。通常兩級和兩級以上的傳動系統(tǒng)采用同步轉(zhuǎn)速為1500或1000 轉(zhuǎn)／分的電動機(jī)，單級傳動系統(tǒng)一般采用1000轉(zhuǎn)／分的電動機(jī)行程次數(shù)小于80次／分的單級傳動才采用7506轉(zhuǎn)／分的電動機(jī)。
各傳動級的速比分配要恰當(dāng)。通常三角皮帶傳動的速比不超過6～8，齒輪傳動不超過7～9。速比分配時，要保證飛輪有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速，也要注意布置得盡可能緊湊、美觀和長、寬、高尺寸比例恰當(dāng)。通用壓力機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速常取300～400轉(zhuǎn)／分左右。因為轉(zhuǎn)速太低，會使飛輪作用大大削弱；轉(zhuǎn)速太高會使飛輪軸上的離合器發(fā)熱嚴(yán)重，造成離臺器和軸承的損壞。
3) 確定離合器和制動器的安裝位置
單級傳動壓力機(jī)的離合器和制動器只能置于曲軸上。采用剛性離合器的壓力機(jī)，離合器應(yīng)置于曲軸上，這是因為剛性離合器不宜在高速下工作，而曲軸的轉(zhuǎn)速鉸低，故離合器置于曲鉑上比較合適。在此情況下，制動器必然也置于曲上。
采用摩擦離合器時，對于具有兩級和兩級以上傳動的壓力機(jī)，離合器可置于轉(zhuǎn)速較低的曲鈾上，也可置于中間傳動軸上。從壓力機(jī)能量消耗來看，當(dāng)摩擦離合器安裝在低速軸上時，加速壓力機(jī)從動部分所需的功和離合器接合時所消耗的摩擦功都比較小，因而能量消耗較??；從離合工作條件來看，低速鈾上的離合器的磨損系數(shù)較小，故離合器工作條件較好。但是低速鈾上的離合器需要傳遞較大扭矩，因而結(jié)構(gòu)尺寸餃大，此外，從傳動系統(tǒng)布置來看，閉式通用壓力機(jī)的傳動系統(tǒng)近年來多封閉在機(jī)身之內(nèi)，井用偏心齒輪，致使離合器不便安裝在曲鈾(偏心齒輪軸)上，通常只好置于轉(zhuǎn)速較高的傳動軸上
因此，摩擦離合器的合理位置應(yīng)視機(jī)器的具體情況而定。一般來說，行程次數(shù)較高的壓力機(jī)(如熱模鍛壓力機(jī))離合器最好安裝在曲軸上，因為這樣可以利用大齒輪的飛輪作用，能量損失小，離合器工作條件也較好。行程次數(shù)較低的壓力機(jī)(如中大型通用壓力機(jī))，由于曲軸轉(zhuǎn)速低，最后一級大齒輪的飛輪作用已不顯著。為了縮小離合器尺寸，降低其制造成本，并且由于結(jié)構(gòu)布置的要求，離合器多置于轉(zhuǎn)速較高的傳動鈾上，一般是在飛輪軸上。制動器的位置則隨離合器位置而定。因為傳動鈾上制動力矩較小，可縮小制動器的結(jié)構(gòu)尺寸。但是必需指出，摩擦離合器的布置位置隨著生產(chǎn)的發(fā)展也在不斷變化。近年來，國外一些工廠為了提高摩擦離合器的壽命，在通用壓力機(jī)上，又將離合器制動器從飛輪軸上移至中間軸上甚至移至曲軸上。
3.1.2 本設(shè)計思路
1電動機(jī) 2小帶輪 3傳動軸 4曲軸 5大齒輪 6飛輪 7離合器
圖3-1 傳動簡圖
如圖3-1本開式曲柄壓力機(jī)采用上傳動，采用二級傳動，第一級傳動為：電動機(jī)通過帶傳動傳遞給飛輪；第二級傳動為傳動軸通過齒輪傳動傳遞給曲軸，曲軸帶動滑塊在豎直方向做往復(fù)運(yùn)動。離合器采用氣動摩擦離合器，安裝在主傳動軸上的飛輪后側(cè)。
3.1.3 傳動零件計算特點(diǎn)
1) 齒輪
m≥(1.3～1.6) (毫米) 式(3.1)
式中—大齒輪所需傳遞的扭矩（?！っ祝瑢﹄p點(diǎn)壓力機(jī)，沒有過載保護(hù)裝置時=0.6，有過載保護(hù)裝置時=0.5；
—齒寬系數(shù)，=B/m(B為齒寬)，目前國產(chǎn)壓力機(jī)，可取8～18，對一級齒輪傳動，可取13～15，對一級齒輪傳動可取10～13，對人字齒輪可取17～22；
—大齒輪齒數(shù)。
上式的系數(shù)在一般情況下可取1.55，在齒輪材料及熱處理條件較好的情況下可取1.3，在條件允許時可取1.6。
對于斜齒輪，按式(3.1)算得的模數(shù)是端面模數(shù)m，需換算成法向模數(shù) (＝cosβf，β為螺旋角)，再選取模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值。
對于開式傳動的齒輪，一般核算其彎曲強(qiáng)度即可，其計算公式為：
=≤ (帕) 式(3.2)
—齒輪齒根處彎曲應(yīng)力(帕)；
—小齒輪所受扭矩(?！っ?；
=
i—傳動速比；
—彎曲應(yīng)力系數(shù)；
=
—小齒輪齒數(shù)；
α—齒輪壓力角；α=20°時，可查機(jī)械手冊，對斜齒圓柱齒輪β，可查圖相應(yīng)螺旋角的曲線。
Y—齒形系數(shù)對于直齒輪，可直接在機(jī)械設(shè)計手冊中查取。對于斜齒輪，則需按當(dāng)量齒數(shù)來查。當(dāng)量齒數(shù)為：
=
β—螺旋角；
m—齒輪模數(shù)(米)，當(dāng)為斜齒輪時，用法向模數(shù)；
B—齒寬；
—載荷集中系數(shù)；
—動載系數(shù)；
—許用彎曲應(yīng)力(帕)，按輪齒不產(chǎn)生塑性變形或破壞的最大彎曲應(yīng)力選取。在閉式傳動中的齒輪,除了核算彎曲強(qiáng)度以外，有時還需核算接觸強(qiáng)度，特別是對那些軟齒面的閉式傳動齒輪容易產(chǎn)生點(diǎn)蝕破壞。
齒輪輪齒表面的接觸強(qiáng)度公式為：
=a≤] (帕)
式中 B—齒寬（米）；
A—兩齒輪中心距（米）；
—接觸應(yīng)力系數(shù)，當(dāng)齒輪壓力角α=20°，當(dāng)量彈性模量 =2.15×N/時，可直接查圖；若≠2.15×N/，即不是鍛鋼與鍛鋼接觸時，查出后，還需乘以如下系數(shù)，與鑄鋼接觸時乘以0.944，與球墨鑄鐵接觸時乘以0.915，與鑄鐵接觸時乘以0.858；
a— 齒輪型式系數(shù)。直齒圓柱齒輪 a=1，斜齒圓柱齒輪a=0.88～0.93(對應(yīng)于螺旋角β=20°～6°)；
—計算接觸應(yīng)力(帕)；
]—許用接觸應(yīng)力(帕)，可按輪齒表面不發(fā)生塑性交形的許用最大接觸應(yīng)力選取。
2) 傳動軸
開始設(shè)計時，可按扭矩預(yù)選傳動軸的直徑，其公式為
d= (米) 式(3.3)
式中 —作用在軸上的最大扭矩(牛·米)；
[τ] —許用剪應(yīng)力，參考資料[6]取如下數(shù)值：
45鋼調(diào)質(zhì) [τ]＝500x帕
40Cr調(diào)質(zhì) [τ]＝630 x帕
然后按彎扭聯(lián)合作用核驗綜合應(yīng)力σ
σ=≤[σ] (帕) 式(3.4)
式中 —危險截面彎矩(?！っ?；
—危險截面扭矩(?！っ?；
d—危險截面直徑(米)；
[σ] —許用彎曲應(yīng)力，建議按如下數(shù)值選?。?
[σ]==
σs—材料屈服極限(帕)。
3) 連接件
對于標(biāo)準(zhǔn)平鍵，只須核驗擠壓應(yīng)力即可。其公式為：
=≤[]
式中 —傳遞扭矩(牛·米);
h—鍵的高度(米)；
l—鍵的工作長度(不計及圓弧部分)(米)；
d—軸的直徑；
—鍵的數(shù)目；
[]—許用擠壓應(yīng)力(帕)；
3.1.4 裝配間隙要求
1) 球頭間隙：0.07mm-0.12mm。
2) 主軸與主軸瓦的間隙（雙面），允差間隙為0.08mm-0.15mm。
3) JE系列及其變型產(chǎn)品的滑塊與導(dǎo)軌的間隙，允差間隙為0.03mm-0.05mm，但前后二接觸面間隙的總允許值為0.04mm-0.08mm之間。通常導(dǎo)軌板的上下二端間隙較大，所以用塞尺入30mm以上，所測的值才正確。注： 0.03mm塞尺入，0.05mm塞尺不入。
4) “V”導(dǎo)軌的滑塊與導(dǎo)軌的間隙，允差間隙為0.03 mm -0.05 mm，注： 0.03mm塞尺入，0.05mm塞尺不入，對角測量。
5) 重要的固定結(jié)合面應(yīng)緊密貼合，用0.05mm塞尺進(jìn)行檢驗，只許塞尺局部插入，插入深度不得大于20mm，其可插入部分累計不大于可檢長度10%。（如：導(dǎo)軌、工作臺板、操縱器座、上球碗蓋板等等）
6) 嚙合齒輪的接觸情況：齒面不少于60%，齒高不少于40%。
7) 主軸瓦、連桿瓦與主軸接觸，導(dǎo)軌與滑塊導(dǎo)軌筋接觸，用涂色檢查，接觸均勻，接觸面積在軸向長度和導(dǎo)軌的全長上不少于70%，導(dǎo)軌寬度上不少于50%。
8) 球頭螺桿與上下球碗的接觸均勻，其接觸面積不少于50%
9) 主軸錐度部分與大齒輪錐孔配合的接觸面積，接觸面積不少于60%。
10) 檢查蝸輪和蝸桿的接觸情況：齒面不少于60%，齒高不少于40%。
3.2 電動機(jī)的選擇和飛輪的設(shè)計
3.2.1 壓力機(jī)功能的計算
壓力機(jī)功能的計算公式推導(dǎo)見附錄1。
壓力機(jī)公稱壓力=1100千牛，滑塊行程長度=180毫米，公稱壓力角=30°，行程次數(shù)n=50次/分，摩擦當(dāng)量力臂=26毫米，帶液壓氣墊。[2]
1) 工件變形功
=0.315
=0.4 =0.4=13毫米
=0.315×1100×103×13×10-3=4500焦
2) 拉延墊工作功
==(1100××0.315)/36=5500焦
3) 工作行程摩擦功
=0.0087=0.0087×0.026×1100×103×30=740焦
4) 彈性變形功
=
===2.75毫米
∴ =×1100×103×2.75×10-3=1500焦
5) 滑塊空程功
查圖7-6 得 =2150焦
6) 飛輪空轉(zhuǎn)功
=1000(t-)
查圖7-7得 =1.12千瓦
t=
查表4-5 =0.5
===1.2秒
t===2.4秒
∴ =1000×1.12(2.4-1.2)=1340焦
7) 離合器接合功
=0.2A
8) 總功A
A=++++++
= 4500+5500+740+1500+2150+1340+0.2A
∴ A==19700焦
3.2.2 電動機(jī)功率的計算
若按一循環(huán)的平均能量來選擇電動機(jī)(見圖3-2)，其功率為
圖3-2 電動機(jī)功率消耗圖
= （千瓦） 式(3.5)
式中 —平均功率(千瓦)；
A—工作循環(huán)所需的總能量（焦）；
t—工作循環(huán)時間(秒)；
t= （秒） 式(3.6)
式中 n—壓力機(jī)滑塊行程次數(shù)次/分；
—壓力機(jī)行程利用系數(shù)，采用手工送料時值見表4-6[2]，采用自動化送料時=1。
由于生產(chǎn)不斷發(fā)展，為了提高生產(chǎn)牢，小型壓力機(jī)均裝置自動化送料裝置，因此，對于800千牛及800千牛以下的壓力機(jī)建議按自動化送料設(shè)計電動機(jī)容量及飛輪慣量。
為使飛輪尺寸不致過大，以及電動機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)等因素，故帶將電動機(jī)的功率選得比平均功率大一些，即
N=k 式(3.7)
k一般為1.2～1.6，行程次數(shù)較低的壓力機(jī)取下限，較高的取上限詳。
行程次數(shù)較高的壓力機(jī)選用較大的k值，系因此種壓力機(jī)一般為單級傳功，此時飛輪轉(zhuǎn)速較低，100轉(zhuǎn)/分左右，在一定的能量條件下，飛輪尺寸就要較大。為了使機(jī)器緊湊，因此選用較大功率的電動機(jī)