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1、上海理工大学2009 2010 学年第 2 学期材料成型设备及控制课程考查试卷学号：0714030210姓名：张群得分：答题要求：1.答案请列于下列题目之后，手写或打印皆可，A4 幅面，提交书面装订件，有电子文件者请同时提交；2. 禁止相互抄袭，被发现有内容重复度超过60%以上者，均以 0 分计入成绩。一、知识归纳总结：试述曲柄压力机、液压机、摩擦压力机的结构、功能、特点、用途，三者之间有何异同。 （20 分）答： 1.曲柄压力机：曲柄压力机的 结构组成为：1、传动系统：由带传动、齿轮传动机构将电动机的运动传递给工作机构。2、工作机构：由曲柄滑块机构将传动系统的旋转运动变为滑块的往复运动。3、
2、操纵系统：由离合器、制动器等控制系统，保证压力机安全、准确地运转。4、能源系统：电动机飞轮。5、支承部件：机身、工作台和紧固件等。6、辅助系统：过载保护装置、打料装置、润滑系统等。功能曲柄压力机是冲压及锻压生产中广泛使用的一种压力加工设备。特点运动特性图 13 9 是曲柄滑块机构运动分析原理图。1图中 R 为曲柄半径，L 为连杆长度，为曲柄的旋转方向和角速度。曲柄的旋转中心节点有时偏离滑块的直线运动方向，偏离的距离e称为偏置距，这种机构称为偏置机构。向前偏称正偏置机构反之为负偏置机构。当e=0 0，即节点在滑块运动方向上称正置机构。图 1310J31315 压力机滑块位移速度及加速度曲线受力特
3、性 :图 13 11 为曲柄滑块机构受力分析简图。2拉深压力机特点：一是有可靠的压边装置。在进行拉深工艺时，毛坯的边缘要起皱，为了防止起皱需有压边装置。压边装置可以用装在模具中的弹簧来完成，也可以用装在单动压力机中的拉深垫来完成，但对于复杂的零件，则需用双动拉深压力机的外滑块来实现。二是滑块的工作行程较大，并且滑块在工作行程中的速度要求慢而平稳。因而其传动机构复杂。用途通用压力机用于多种工艺用途，如冲裁、弯曲、成形、浅拉深等。专用压力机用途较单一，如拉深压力机、板料弯折机、剪切机、挤压机等。根据工艺用途也可将曲柄压力机进行如下分类：A 板料冲压压力机(1)通用压力机。用于冲裁、落料、弯曲、成形
4、和浅拉深等工艺。(2)拉深压力机。用于拉深工艺。(3)板冲高速自动机。适用于连续传送板料的自动冲压工艺。(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。B 体积模锻压力机(1)挤压机。用于冷挤压工艺。(2)热模压力机。用于热模锻工艺。(3)精压机。用于平面精压、体积精压和表面压印等工艺。(4)平锻机。用于平锻工艺。(5)冷镦自动机。用于制造如螺钉螺母等各种标准件。(6)精锻机。用于精锻各种轴类工件。C 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。2.液压机结构液压机一般由本体及液压系统两部分组成：最常见的液压机本体结构见图如图13-19 所示。它由上横梁 1
5、，下横梁 3，4 个立柱 2 和 16 个内外螺母组成一个封闭框架，框架承受全部的工作载荷。 工作缸 9 固定在上横梁 1 上，工作缸内装有工作柱塞8，它与活动横梁 7 相连接，活动横梁以 4 根立柱为导向，在上下横梁之间往复活动。许多中下型液压机采用活塞式工作缸，如图 13-20 所示。当活塞的上腔与下腔交替通入高压液体时， 可以相继实现工作行程与回程， 而不需单独设置回程缸。功能以液体为工作介质，用来传递能量以实现各种工艺的机器。3特点(1)基于液压传动的原理，执行元件 (缸及柱塞或活塞 )结构简单。结构上易于实现很大的作用力， 较大的工作空间及较长的行程， 因此适应性强， 便于压制大型工
6、件或较长较高的工件。(2)在行程的任何位置均可产生压力机额定的最大压力。可以在下转换点长时间保压，这对许多工艺是十分需要的。(3)可以用简单的方法 (各种阀门 )在一个工作循环中调压或限压， 而不至超载，容易保护各种模具。(4)滑块 (活动横梁 )的总行程可以在一定范围内任意地无级地改变， 滑块行程的下转换点可以根据压力或行程的位置来控制或改变。(5)滑块速度可在一定范围内进行调节，从而适应工艺过程对滑块速度的不同要求。用泵直接传动时，滑块速度的调节与压力及行程无关。(6)与锻锤相比，工作平稳，撞击、振动和噪声较小；对工人健康、厂房基础，周围环境及设备本身都有很大好处。液压机优点：1. 容易获
7、得很大压力。 2. 容易获得很大的工作行程，并能在行程的任意位置发挥全压。 3. 容易获得大的工作空间。 4. 压力和速度可以在较大范围内方便地进行无极调节，同时由于能够可靠的控制液压，可以可靠的防止过载。 5. 工作平稳，噪声小，对工人健康，厂房基础及设备本身要很大好处。 6. 液压元件的通用化、标准化、系列化给液压机的设计制造和维修带来了方便。液压机缺点：1. 由于采用高压液体作为工作介质，对液压元件精度要求较高，结构较复杂，维修调试比较困难。 2. 高压液体的泄漏难免发生，不但污染环境，浪费压力，对于 热加工场所还有火灾的危险。 3. 液体流动存在压力损失，导致效率较4低，运动速度慢，降
8、低了生产率。 4. 工作缸升压及降压都需要一定时间，在机构的响应速度上不如机械压力机。用途液压机应用广泛，按用途分为十个组别：1.手动液压机。一般为小型液压机，用于压制、压装等工艺。2.锻造液压机。用于自由锻造、钢锭开胚以及有色金属及黑色金属模锻。3.冲压液压机。用于各种板材冲压。4.一般用途液压机。用于各种工艺，通常称为万能（通用）液压机。5.校正压装液压机。用于零件校形及装配。6.层压液压机。用于胶合板、刨花板、纤维板及绝缘材料板的压制。7.挤压液压机。用于挤压各种有色金属及黑色金属的线材、管材、棒材及型材。8.压制液压机。用于粉末冶金及塑料制品的压制成型等。9.打包、压块液压机。用于将金
9、属切削等压成块及打包等。10.其他液压机。包括轮轴压装、冲孔等专门用途的液压机。3. 摩擦压力机结构机器的传动链由一级皮带传动、 正交圆盘摩擦传动和螺旋滑块机构组成。 其工作原理为：电机通过三角带带动传动轴朝一个方向旋转 （从机器左侧看为顺时针旋转），安装在传动轴上的左右两个摩擦盘随传动轴一起旋转。当按动滑块下行按钮，换向阀换向，操纵缸活塞向下移动，经杠杆系统使主轴沿轴向右移，左摩擦盘压紧飞轮，依靠摩擦，驱动飞轮旋转（从机器上方俯视为顺时针方向旋转）通过螺旋机构将飞轮的圆周运动转变为滑块的直线运动。 滑块通过模具接触工件后，飞轮及滑块在运动中积蓄的能量全部释放， 飞轮的惯性力矩通过螺旋机构转变
10、为滑块对工件的锻击力，一次锻击结束后，按滑块上升按钮，换向阀换向，操纵缸活塞向上移动， 经杠杆系统，右摩擦盘压紧飞轮， 飞轮反向旋转， 滑块回程，滑块上升到预定位置时， 换向阀换向， 复位弹簧使摩擦盘恢复中位， 同时制动动作使滑块停止在设定的位置。此时本机的一次工作循环即完成。功能利用摩擦盘与飞轮之间相互接触传递动力， 并根据螺杆与螺母相互运动， 使滑块产生上下往复运动的锻压机械。特点双盘摩擦压力机器属于螺旋压力机的一种传统的结构形式， 其主要特征是飞轮由摩擦机构传动。摩擦压力机有较好的工艺适用性， 结构简单， 制造和使用成本较低， 因此特别适用于校正成型等冲压工艺。用途摩擦压力机机是一种万能
11、性较强的压力加工机器， 应用较为广泛， 在压力加工的各种行业中都能使用。 在机械制造工业中， 摩擦压力机的应用更为广泛， 可用来完成模锻、镦锻、弯曲、校正、精压等工作，有的无飞边锻造也用这种压力5机来完成。由于压力机在使用上万能性较大，并且有结构、安装、操纵及辅助设备简单和价格低廉的优点， 因此在机械制造、 汽车、拖拉机和航空等工业中的冲压车间、锻造车间及模锻车间都广泛采用， 也可进行冲裁和耐火材料的压制工作。三者的异同：曲柄压力机、液压机、摩擦压力机，都是压力成型的一种成型机械，但它们的原理、特点有所不同。 曲柄压力机是利用曲柄滑块机构的运动来提供压力， 液压机 是利用液压系统提供压力，摩擦
12、压力机是利用摩擦盘与飞轮之间相互接触传递动力。曲柄压力机与液压机的详细比较如右图所示：二、知识归纳总结：试述塑料挤出机、塑料注射成型机的结构、功能、特点、用途，二者之间有何异同。 （20 分）答：1. 塑料挤出机挤出机的 结构组成主机：挤压系统。主要由料筒和螺杆组成。 塑料通过挤压系统塑化成均匀的熔体，并这一过程中所建立的压力下，连续地被螺杆定压定量定温地挤出机头。传动系统。给螺杆提供所需的转矩和转速。加热冷却系统。通过对料筒 (或螺杆 )进行加热和冷却，保证成型过程工艺要求的温度范围内完成。辅机：机头。是制品成型的主要部件， 熔融塑料通过它获得一定的几何截面和尺寸。定型装置。作用是将从机头中挤出的塑料的既定形状稳定下来， 并对其进行精整，从而得到更为精确的截面形状、 尺寸和光亮的表面。 通常采用冷却和加压的方法达到一目的。冷却装置。由定型装置出来的塑料在此得到充分的冷却， 获得最终的形状和 尺寸。牵引装置。 其作用为均匀地牵引制品， 并对制品的截面尺寸进行控制， 使挤 出过程稳定地进行。切割装置。其作用是将连续挤出的制品切成一定长度或宽度。6卷取装置。其作用是将软制品 (薄膜、软管、单丝等 )卷绕成卷。控制系统的组成。 由各种电器、 仪表和执行机构组成。 根据自动化水平的高低，可控制挤出机的主机、辅机的拖动电机、 驱动油泵、油
