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JH36-400机械压力机机身部分及其上横梁加工工艺设计
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- JH36-400机械压力机机身部分及其上横梁加工工艺的设计
摘要
通过对机械压力机的发展现状的分析，以及参考双点机械压力机的设计，确定了本课题的主要设计内容。在确定了机械压力机初步设计方案后，决定采用传统理论方法对JH36-400机械压力机机身部件进行设计、计算、强度校核和对压力机上横梁加工工艺的设计及其计算，采用AUTO CAD设计软件对传动系统中各主要零部件及总装图进行了工程绘图，在参考了某公司生产的闭式双点机械压力机机身部件以及查阅了大量关于机身部件设计的书籍后，确定机身部件的设计方案，并对其进行了可行性分析，最后对整个设计进行系统分析，得出整个设计切实可行。
关键词 机械压力机 ；机身部件；加工工艺。
Abstract
Through to the mechanical press's development present situation's analysis, as well as refers to the JH36-400 mechanical press's design, has determined this topic main design content. After having determined mechanical press preliminary design plan, decided that uses the traditional theory method to carry on the design, the computation, the intensity examination to the JH36-400 mechanical pressure fuselag epartes system; Used the AUTO CAD design software each main spare part and the final assembly drawing has carried on the project cartography to the fuselag epartes system in; In referred to some company to have produced the closed two point mechanical pressure engine drive system which as well as has consulted massively after the transmission system design books, the definite fuselag epartes system's design proposal, has drawn up the transmission system schematic diagram, has given fuselag epartes system's working instructions, and has carried on the feasibility analysis to it, finally carried on the system analysis to the entire design, obtained the entire design to be practical and feasible.
Keywords mechanical press epartes of body processing
目 录
1 概述 1
1.1 绪论 1
1.2 曲柄压力机的工作原理与结构组成 2
1.3 曲柄压力机的发展概况 4
1.4 通用曲柄压力机的型号和技术参数 6
1.4.1 曲柄压力机的型号 6
1.4.2 通用曲柄压力机的技术参数 8
2 机身结构的设计 9
2.1 机身类型 9
2.2 机身结构设计 10
2.2.1 机身设计 10
3 机身强度计算 12
3.1 立柱和拉紧螺栓计算 12
3.1.1 立柱和拉紧螺栓的受力和变形情况 12
3.1.2 立柱强度验算 14
3.1.3 拉紧螺栓的强度验算 14
3.2 上横量和底座的计算 18
3.2.1 上横量和底座的受力分析 18
3.2.2 上横梁的计算 19
3.3 压力机底座的计算 23
4 闭式组合机身变形计算 26
4.1 双点压力机底座变形计算公式 26
4.1.1 底座变形计算公式 26
4.1.2 压力机底座变形计算 27
4.2 双点压力机上横梁变形计算 27
4.2.1 上横梁变形计算公式 27
4.2.2 上横梁变形计算 28
5 机身的紧固 29
5.1 紧固的方法分类 29
5.2 紧固的方法选择 30
6 上横梁加工工艺设计 31
6.1 上横梁的作用 31
6.2 上横梁的工艺分析 31
6.2.1 技术要求分析 31
6.2.2 加工方法 32
6.3 上横梁工艺规程设计 32
6.3.1 零件的生产类型 32
6.3.2 零件各表面加工顺序的确定 33
6.3.3 切削用量的选择 33
6.3.4 数据计算 34
总结 43
致谢 44
参考文献 45
附 录 46
附录一 46
附录二 65
1 概述
1.1 绪论
锻压生产在工业生产中占有重要的地位。采用锻压工艺生产工件具有效率高、所量好，重量轻和成本低的特点。所以，工业先进的国家愈来愈多地采用锻压工艺代替切削工艺和其他工艺。锻压机械在机床中所占的比重也愈来愈大。近年来，锻压机械的拥有量日本为34%，美国为32.4%。在锻压机械中。又以曲柄压力机最多，占一半以上。
用曲柄压力机可以进行冲压、模锻等工艺，广泛用于汽车、农业机械、电器仪表、国防工业以及日用品等生产部门。随着工业的发展，曲柄压力机的品种和数量愈来愈多，质量要求愈来愈显著，压力愈来愈大。它在机械制造工业以及其他工业的锻压生产中的作用愈来愈显著。例如，在汽车 拖拉机工厂中，用热模锻压力机代替模锻锤生产模锻件已经成为一个发展的档势。日本已有四条热模锻压力机生产线，其中一条110000千牛热模锻压力机自动生产线是在1971年建成的，可以生产重达1400牛，长达1.3米的曲轴以及重达1000牛，长达2米的汽车前梁生产效率为60件/时。从拣料预热、剪切、锻造、检验到包装发送全部自动进行，全线仅用24人。比模锻锤的生产效率高得多，劳动条件大为改善。西德已经制造了五条120000千牛热模锻匠力机自动生产线，供应世界各国。又如，在日用品生产中，如果不采用高速冲压自动机，那么产品的成本与质量在国际市场上将失去竞争能力。因此大量制造和使用曲柄压力机，已经成为工业先进国家的发展方向之一。
我国在解放以前，曲柄压力机的生产非常落后，只能制造一些手动冲床。解放以后，才有了飞速的发展，到目前为止，我们已经制造了80000千牛的热模锻压力机，40000千牛的双点压力机以及其他各种型号的压力机。但是，与工业先进的国家比较，我国的曲柄压力机制造业还很落后，主要表现在质量不高、数量不足。品种不全等几个方面特别是缺乏大型高效的设备。因此，必须大力发展曲柄压力机，以满足四个现代化的需要。
曲柄压力机的类型很多，按照工艺用途分类如下：
1）板料冲压压力机
（1）通用压力机．用来进行冲裁、落料、弯曲、成形和浅拉廷等工艺。
（2）拉延压力机，用来进行拉延工艺。
（3）板冲高速自动机，适用于连续级进送料的自动冲压工艺。
（4）板冲多工位自动机，适用于连续传送工件的自动冲压工艺。
2）体积模锻压力机
（1）冷挤压机，用来进行冷挤压工艺。
（2）热模锻压力机，用来进行热模锻工艺。
（3）精压机，用来进行平面精压，体积精压和表面压印等工艺。
（4）平锻机，用来进行平锻工艺。
（5）冷墩自动机，用于制造如螺钉螺母等各种标准件。
（6）精锻机，用来精锻各种轴类工件。
3）剪切机
（1）板料剪切机，用于裁剪板料。
（2）棒料剪切机，用于截裁棒料。
1.2 曲柄压力机的工作原理与结构组成
曲柄压力机是采用机械传动的锻压机器。通过传动系统把电动机的运动和能量传给工作机构，从而使坯料获得确定的变形，制版所需的工件。
图1—1、图1—2分别是曲柄压力机的外形图和运动原理图。其工作原理如下：电动机通过三角皮带将运功传给大皮带轮1，从而通过齿轮2、3、4把运动传给偏心齿轮5，连扦6的上端套在偏心齿轮上，下端与滑块7用铰链连接，因此，就将齿轮的旋转运动变成滑块的往复运功。上模装在滑决上，下模装在工作台上。当材料放在上下模之间时，即能进行冲裁或其他变形工艺，制成工件。气垫18是用来顶出工件或在拉伸时作压边用。由于工艺操作的需要，滑块时而运动，时而停止，因此装有离合器5和制动器4。压力机在整个工作周期内进行工艺操作的时间很短，即有负荷的工作时间很短，大部分时间为无负荷的空程。为了使电机的负荷均匀，有效地利用能量，因而装有飞轮。大皮带轮即起飞轮作用。
从上述的工作原理可以看出，曲柄压力机一般由下面几部分组成：
(1)工作机构 一般为曲柄滑块机构， 由曲轴、连杆和滑块等零件组成。
(2)传动系统 包括齿轮传动和皮带传动等机构。
(3)操纵系统 如离合器和制动器。
(4)能源系统 如电动机和飞轮。
(5)支承部件 如机身。
除上述基本部分以外，还有多种辅助系统与附属装置，如润滑系统、保护装置以及气垫等。
曲柄压力机的工作机构代表压力机的工作特征，其运动规律将影响压力机的工作性能，而其受力状况则是压力机强度和刚度设计的基础。压力机的传动系统将影响压力机的整体布置、外形尺寸、美观以及重量和成本。离合器和制动器是压力机能否正常稳定工作的关键，它们的正确设计与使用将会大大提高压力机的工作可靠性和寿命。压力机工作时，除需要其有足够的压力外，还需要具有足够的能量。电动机和飞轮的正确选用与合理设计是获得足够能量的基础，同时也给节约能量提供了途径。所有的部件和零件都支承在机身上，机身的合理设计将降低压力机的重量，提高压力机的刚度。压力机的辅助装置与系统将使压力机获得必要的辅助功能，使其安全运转，是提高压力机使用效率不可缺少的组成部分，其设计好坏在一定程度上标志着压力机的先进与否。
1.3 曲柄压力机的发展概况
锻压生产已有悠久的历史，但是，采用锻压机械进行锻压生产却只有百余年的历史，十九世纪三十年代，世界上山现了第一台简易的平锻机和蒸汽锤。六十年代生产了一些冲压用的液压机。直到十九世纪末期，才出现相当规模的曲柄压力机和锻造用的液压机。二十世纪前期，由于汽车工业的兴起，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、能量省和成本低的特点。所以，工业先进的国家越来越多地采用锻压工艺代替切削工艺和其他工艺。锻压生产在工业生产中的地位越来越重要，锻压机械在机床中所占的比重也越来越大。近年来，锻压机械的拥有量日本为34％，美国为32．4％。在锻压机械中，又以曲柄压力机最多，占一半以上。用曲柄压力机可以进行冲压和模锻等工艺生产，它广泛用于汽车、农业机械、电器仪表、国防工业以及日用品等生产部门。随着工业的发展，曲柄压力机的品种和数量越来越多，质量要求越来越高，压力越来越大。它在机械制造工业以及其他工业的锻压生产中的作用越来越显著。例如，在汽车拖拉机工厂中，用热模锻压力机代替模锻锤生产模锻件已经成为一个发展趋势。日本已有数条热模锻压力机生产线，其少一条110000kN热模锻压力机生产线是在197l年建成的，可以生产重达140kg，长达1．3m的曲轴以及重达100kg，长达2m的汽车前梁，生产效率为每小时60件。．从装料、预热、剪切、锻造、检验到包装、发送全部自动进行。全线仅用24人，比模锻锤的生产效率高得多，劳动条件大为改善。德国已经制造了若干条120000kN的热模锻压力机自动生产线，供应世界各国。我国也购置—条，对汽车锻件的生产起着良好的作用。又如，冷挤压工艺是—项新兴的工艺，用冷挤压生产的零件表面粗糙度小，尺寸精度高，直径为20一30mm的零件其公差范围可控制在0.015m m以内，因此，所生产的零件不需进行或少量进行切削加工即可使用。大大提高了生产率，并节约了原材料。
随着冷挤压工艺的发展，各种类型的挤压机应运而生，正在使加工行业产生巨大的变化。再如，在日用品及家用电器生产中，如果不采用高速冲压自动机，产品的成本与质量在国际市场上将失去竞争能力。因此大量制造和使用曲柄压力机，已成为工业先进国家的发展方向之—。
近年来，曲柄压力机正向着高速度和高精度的方向发展，并努力降低噪音．提高安全
性，扩大自动化程度，改善劳动条件。特别是采用微型计算机控制的曲柄压力机，更具有先进的水平。
例如，行程次数500次／min左右的高速压力机已普遍应用，美国明斯恃(Minster)公司已生产250kN2000次／min的超高速压力机。美国国民(National)公司发展了新系列的高速冷墩机，M12四工位螺母冷墩机生产率为每分钟250件。
精密冲裁的压力机己发展到25000 kN，可冲裁的最大板厚已达25mm，加工的零件周边的表面粗糙度很小，尺寸精度很高，冲切面的垂直度可达89°30’。挤压机己发展到50000kN，多工位挤压机已发展到45000kN，机器精度不断提高，刚度已达到同规格的通用压力机的2—3倍。
1982年在日本大阪国际机床展览会上展出了55台锻压设备，其中采用数控的占34．5％，可以人机对话，编成十分方便。日本会田公司制造的2000KN“冲压中心”，采用微型计算机控制，自动换模、换料和调整工艺参数，全部时间只需5min。德国奥穆科（Eumuco）公司近年来制造的热模锻压力机和平锻机，都已采用微机巡回检测各轴承的温度，显示工艺力，对压力机的安全运转起着重要作用。
国际标准化组织（ISO）规定，在85—90dB的连续噪音下，工作时间不能超过8h, 而美国和瑞士规定为85dB。现在德国舒勒（Sehuler）公司制造的开式压力机已为75dB。还有一些公司正在研制低噪音（75dB）的折弯机和冷墩自动机。
我国解放以前，曲柄压力机的生产非常落后，只能制造一些手动冲床。解放以后才有了飞速的发展，到目前为止，我们已经制造了80000kN的热模锻压力机，40000kN的双点压力机以及其他各种型号的压力机。近年来，由于自行研究和引进技术，研制水平达到了一个新的高度。我国的汽车制造厂，电机电器制造厂以及有关的工厂都装备着不少新型的曲柄锻压机械。但是，与工业先进的国家比较，我们的曲柄压力机制造业仍属落后，主要表现在质量不高，性能不好和品种不全等方面，特别缺乏大型高效的设备。因此，必需大力发展曲柄压力机，以满足现代的需要。
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