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1、1前言12选題背景22.1课题来源22.2研究目的与意义22.3国内外现状及发展趋势22.3.1国内外研究现状22.3.3发展趋势42.3.3存在主要问题及今后看法53 方案论证73.1设计原理73.1.1传动系统的布置方式73.1.3传动级数和各速比的分配73.1.3确定离合器和制动器的安装位置83.2总体设计方案的确定84设计过程论述104.1压力机中主体机构尺寸参数的确定及运动分析104.1.1对心曲柄滑块机构的尺寸参数确定及运动分析104.1.2偏置曲柄滑块机构的尺寸参数确定及运动分析144.2压力机主体机构的选择184.3电动机的选择214.3.1压力机功能组成及总功214.3.2电
2、动机型号的选择234.4压力机传动装置的总体设计234.4.1确定传动装置的总传动比和分配传动比234.4.2传动装置的运动和动力参数的计算234.5压力机主要零部件的设计计算244.5.1飞轮转动惯量的计算244.5.2 V带轮的设计254.5.3齿轮的设计计算284.5.4曲轴尺寸参数的确定及强度校核334.5.5曲轴轴承的设计计算354.5.6传动轴的设计计算365 曲轴有限元分析445.1模型的简化445.2模型的生成455.3单元的选择455.4网格的划分455.5约束条件475.6力的施加475.7ANSYS计算结果与理论计算结果的比较486 润滑方式的选择527结束语548参考文
3、献559 附录56摘要 曲柄压力机是以曲柄传动的锻压机械，适用于板料的冲孔、落料弯曲、线拉伸及成型等工作。床身可作适当倾斜，以便于把冲压的成品或铁屑等物，依靠自重滑落，若装上自动送料机构，则可以推行半自动冲压工作，一般用于农业机械、电气工业、汽车、拖拉机工业等用途较为广泛。这篇论文介绍了设计压力机的设计过程，从确定传动方案开始，到压力机主体机构的尺寸参数确定和运动分析，在到电动机选择，最后压力机传动系统主要零部件的设计计算。此次通过对对心、正偏置、负偏置曲柄滑块机构的运动分析及相互之间的比较，选则合适的机构来达到设计目的。电动机的选择采用了比较好的计算方法，通过对计算压力机在一个工作周期所消耗
4、的能量A以及各部分能量消耗的组成来选择电动机。由于冲压工件时冲击较大，传动系统中采用了变位齿轮，提高了齿轮的承载能力和耐磨性能。通过这些前期的设计过程，还有借助AUTOCAD，ANSYS等辅助分析软件，就能设计出比较合理的压力机。关键词 曲柄压力机；冲压；结点偏置；曲柄滑块机构；变位系数；强度校核Abstract Crank press is a metal forming machinery which is driven by crank，and it apply to sheet-metal press working，blanking blending，line drawing，met
5、al forming etc. Bed may lean by adjustment appropriate angle in order to make the presswork，iron chippings and so on, slip by their gravity. if crank press is equipped with automatic feed mechanism, you can implement semi-automatic punching. Generally this press is used for agriculture machinery，ele
6、ctric industrial automotive，tractor industrial and so on. This article describes the design process about the press design. From the beginning of determining the transmission scheme, and then to determine presss main bodies of the size parameters and motion analyze, next to the motor selection , Fin
7、ally ,the main components of transmission system design calution .This time have conducted a thorough research on centric, positive offset, negative offset slider-crank mechanisms motion analysis and comparison each other ,and then choose the appropriate mechanism to achieve the goal. Motors selecti
8、on has used a relatively good method, calculated by the press in a working cycle of the energy consumption A and the composition of the various parts to select motor.As the impact of large stamping parts ,drive system used the profile modified gear, increased gear bearing capacity and wear-resiting
9、property.Through these early process, as well as with the help of the AUTOCAD, ANSYS, and other auxiliary design analysis software, we can design a very reasonable press .Keywords Crank press Stamping Node offset Slider-crank mechanism Modification coefficient Strength check1前 言曲柄压力机是采用曲柄滑块机构作为工作机构的
10、一类 锻压机器。开式曲柄压力机是曲柄压力机的一个类别，其特点是具有开式机身（即C形机身）。开式曲柄压力机因具有开式机身，与闭式压力机相比具有其突出的优点，工作台在三个方向是敞开的，装、卸模具和操作都比较方便，同时为机械化和自动化提供了良好的条件。但是，开式压力机具有其缺点，由于机身呈C形，工作时变形较大，刚性较差，这不但会降低制品精度，而且由于机身有角变形会使上模轴心线与工作台面不垂直，以至破坏了上、下模具间隙的均匀性，降低模具的使用寿命。由于开式曲柄压力机使用上最方便，因而被广泛采用。它是板料冲压生产中的主要设备，可由于冲孔、落料、切边、弯曲、浅拉伸和成形等工序，并广泛应用于国防、航空、汽车
11、、拖拉机、电机、电器、轴承、仪表、农机、农具、自行车、缝纫机、医疗器械、日用五金等部门中，开式曲柄压力机的年产量约占整个锻压机械年产量的49.5%，而在通用曲柄压力机的生产中，约占95% 。众所周知，制造业是一个国家经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国家的经济实力、科技水平和国防实力。压力机是机械制造业的基础设备。随 着社会需求和科学技术的发展，对机床设计要求越来越高。尤其是模具制造的飞速出现，使机床向高速、精确，智能化的方向发展。因此，对压力机的精度和生产率等各方面的要求也就越来越高。有必要对压力机进行进行优化设计，例如对压力机主体机构尺寸参数、运动分析、传动系统等进行优化，设计出低成本
12、、高精度、高效率、节能的曲柄压力机，这些都是我们值得探讨的。2选題背景2.1课题来源生产实际2.2研究目的与意义曲柄压力机是以曲柄传动的锻压机械，适用于板料的冲孔、落料弯曲、线拉伸及成型等工作，床身可作适当倾斜，以便于把冲压的成品或铁屑等物，依靠自重滑落、若装上自动送料机构、则可以推行半自动冲压工作，一般用于农业机械、电气工业、汽车、拖拉机工业等用途较为广泛。为了满足小批量和单件生产经济上的合理性，要求生产具有更大的柔性、工艺设备具有万能性。近1015年内，曲柄压力机仍是大批量或大量生产的企业体积模锻和板冲车间的主要设备，但在总台数中的相对数量未必会增加。设备的改进，设备的性能（包括生产率）的
13、改善，以及设备价格的提高，但是仍然要用不同的方法加以改进。所以提高生产率，改进冲压件质量（首先是他的形状和尺寸精度），实现自动化，以及根本改善操纵条件和工作地点的舒适性等都是需要研究和优化的。2.3国内外现状及发展趋势2.3.1国内外研究现状国内目前现状，机械压力机的正规专业和兼业生产厂共23个，1978年机械压力机品种（只包括一机械系统的正式产品）共30个系列达160余种，产量占整个锻压机械年产量的49%，其中开式压力机占70%，大、重型机械压力机占3%。在这期间，上海锻压机床厂、上海第二锻压机床厂、济南第二机床厂及徐州锻压机床厂等机械压力机制造厂进行了技术改造和扩建，生产能大大提高。设计科
14、研队伍日益扩大，开展了机械压力机的三化及科研工作，老产品亦不断进行更新换代。例如，济南第二机床厂对13中产品至今共进行了23次更新，有的产品以前后更新多次，如160吨闭式双点压力机共更新了三次，产品性能及质量精益求精。现在已具备各有设计和制造大型复杂机械压力机的能力，某些产品以接近或赶上世界先进水平。在汽车、航空航天、电子和家用电器领域，需要大量的金属板壳零件，特别是汽车行业要求生产规模化、车型个性化和覆盖件大型一体化。进入21世纪，我国汽车制造业飞速发展，面对这一形势，我国的板材加工工艺及相应的冲压设备都有了长足的进步。汽车覆盖件是标志汽车质量的最重要钣金零件，是大型冲压件的典型件，其生产目
15、前主要有两种方法：一是由多台大重型机械压力机配以自动化机械手，组成自动化柔性冲压生产线；二是应用大型多工位压力机生产。国外目前现状，曲柄压力机，近30年来主要以批量生产在板冲和模锻中被广泛使用，专门化程度越来越高，朝着高速度、高精度、自动化方向发展，普遍采用CNC控制。但今年，多品种少量生产势头在国外越益强劲，要满足其经济上的合理性，就要求生产具有更高的柔性，工艺设备具有更大的通用性。在这种背景下，国外压力机设计、制造者们、在传统的机械压力机上经反复各种尝试，最近终于设计制造出一些具有新创见的压力机面市。这些压力机，在结构上各有其独到之处，可适应多变的工艺过程，通用性大，具有更高的柔性。其中机械驱动源的液压化、兼容机械压力机和液压机双方优点，体现了未来压力机的突出特征，例如球头连杆压力机，
