第二章 曲柄压力机1 1 2 2 2.1 曲柄压力机的工作原理与型号分类2.2 曲柄滑块机构的运动与受力分析2.3 通用曲柄压力机主要零部件结构3 3 2.1 曲柄压力机的工作原理与型号分类一、曲柄压力机的工作原理二、曲柄压力机的组成三、曲柄压力机的分类四、曲柄压力机型号表示4 4 一、工作原理 通过曲柄连杆机构将电动机的旋转运动转化为滑块的往复直线运动5 5 动画：曲柄连杆机构注意：1、 动画中上死点位置有误！2、 两个名词：上死点、下死点比较：汽车发动机中活塞-连杆-曲轴的运动6 6 曲柄压力机原理图7 7 1、 传动过程 电动机1→大带轮3、小齿轮4→大齿轮5、曲柄7→连杆9→滑块10、上模11 皮带传动：平带（易打滑）；V 形带（三角带，不易打滑，可传递较大的动力）8 8 2、 多级减速的目的 降低滑块每分钟的行程次数； 增加滑块可承受的工作载荷3、飞轮、离合器、制动器的作用 飞轮：储存和释放能量 离合：飞轮和曲轴之间的离合 制动：使曲轴、连杆、滑块停止运动9 9 二、曲柄压力机的组成● 工作机构● 传动机构● 操作机构● 能源部分● 支承部分● 辅助部分1010 1、 工作机构（设备的工作执行机构） 由曲柄、连杆、滑块组成，将旋转运动转化为往复直线运动。
2、 传动机构 由带传动和齿轮传动组成，将能量传到工作机构传动过程中，转速逐渐降低，转矩逐渐增加1111 3、 操作机构 由离合器、制动器及相应的电气器件组成控制工作机构的运行状态，实现间歇或连续工作4、 能源部分 由电动机和飞轮组成，开机后电动机对飞轮进行加速压力机短时工作能量由飞轮提供（飞轮起作储存和释放能量的作用）1212 是否每台压力机都必须有飞轮？1313 5、 支承部分 由机身、工作台和紧固件组成，把压力机所有零部件连成一个整体6、 辅助部分 气路系统、润滑系统、过载保护系统、气垫、快换模、打料装置、监控装置等，起到提高压力机的安全性和操作方便性的作用1414 三、曲柄压力机的分类1、 按机身结构来分● 开式压力机 机身不封闭，呈C形，操作方便，刚性差适用于小型压力机● 闭式压力机 机身为封闭框架，左右封闭，前后敞开，刚性好适用于中大型压力机1515 开 式 压 力 机1616 闭 式 压 力 机1717 2、 按滑块数量来分● 单动压力机：仅一个滑块● 双动压力机：有内外两个滑块，适合于大 型制件的拉深成形。
能够实现： o 恒定压边间隙（曲柄压力机）； o 恒定压边力 （液压机）了解：板料拉深成形对压边的要求1818 1919 3、 按连杆数量来分● 单点压力机（1个连杆）● 双点压力机（2个连杆）● 四点压力机（4个连杆）4、 按传动系统所在位置来分● 上传动压力机● 下传动压力机（设备重心低，运行稳定）2020 2121 2222 注意：● 图中有几根曲轴● 曲轴旋转的方向为什么？2323 5、 按工艺用途来分● 通用曲柄压力机● 拉深压力机● 热模锻压力机● 冷挤压机……了解成形工艺对设备力、能、行程的要求！2424 四、曲柄压力机的型号 根据JB/T9965-1999的规定，曲柄压力机型号由汉语拼音、英文字母和数字表示： J (□) □ □ ― □ (□) ⑴ ⑵ ⑶ ⑷ ⑸ ⑹ ⑺ 2525 例如：JA23-63A（若是标准型号，则第2、7位无内容）第1位：类代号（J：机械压力机；Y：液压机）第2位：变形设计代号（表示次要参数在基本型号上所 作的改进，以A、B、C表示）第3位：压力机组别（2：开式曲柄压力机；3：闭式曲 柄压力机）第4位：压力机型别（1：固定台式曲柄压力机；2：活 动台式曲柄压力机）第5位：分隔符“-”第6位：公称压力（X10KN）第7位：改进设计代号（对设备的结构和性能所作的改 进，以A、B、C表示）2626 2727 可倾式曲柄压力机2828 工作台类型： O 固定台 O 可倾台 O 升降台 O 可移动台 O 回转台2929 2.2 曲柄滑块机构的运动与受力分析一、曲柄滑块机构的运动分析二、曲柄滑块机构受力分析3030 一、曲柄滑块机构的运动分析● 滑块位移与曲柄转角的关系● 滑块速度与曲柄转角的关系● 滑块加速度与曲柄转角的关系先按教材上的公式讲，看看有什么问题…3131 1、 滑块位移与曲柄转角的 关系 设曲柄半径为 R，连杆长度为 L，滑块速度 v向下为正，s 为 B点距下死点的距离(滑块位移2R-s)，有：3232 令： 则有：采用幂级数展开，并取近似得：3333 2、 滑块速度与曲柄转角的关系 滑块速度：3434 3、 滑块加速度与曲柄转角的关系 加速度（向下为正）：3535 对照s、v、a的公式，看看该图有何问题…3636 还是看看 EXCEL图形吧…3737 注意：1） 上、下死点在曲线何处？2） 滑块从何处开始运动？又停于何处？3） 曲柄旋转一周，位移、v、a有何特点？4） a、v、位移之间的积分关系是否满足？5） 各条曲线的走向问题。
其实，这个图应该这样看…3838 …扭别太，图看向方个这从 ←3939 还是改改角度(α从180°变到-180°) ，重新看看 EXCEL图形吧…4040 最好采用以下设置： 坐标原点取在下死点(设此处α=0)，则曲柄旋转过程中 ，滑块位移为 s，位移、速度、加速度均向上为正！4141 此时滑块位移及速度分别为：该式与原公式相同，但原公式用2R-S表示位移4242 滑块加速度为： 该式与原公式差一个负号按照上述三个公式，加速度、速度、位移三条曲线该怎么改变？4343 4444 二、曲柄滑块机构受力分析1、 理想状态下 (忽略摩擦)4545 1） 连杆和导轨的受力 设工件变形力为 F并近似认为滑块处于静力平衡状态，则：4646 2） 曲轴受扭矩 设工件变形力为F,并近似认为滑块处于静力平衡状态，则：4747 由于：则：4848 上述分析表明：● 变形力F 一定时，α角越大，则曲轴所受 的扭矩 越大，压力机易闷车● 当 一定时，机构能够承受的变形力随 α角的减小而增加即在α=0时机构能够 承受的变形力最大。
│ ┖→看看 EXCEL图形…4949 显然，机构能够承受的变形力与曲柄转角α角有关，那这个设备的吨位究竟算多少呢？ ↓5050 │ ┖→公称压力角 、公称压力 、 公称压力行程思考：如何确定剪板机和拉深压力机的公称压 力和公称压力角？5151 公称压力角处：由于设备能够承受的扭矩是恒定的，以 为计算依据，则设备允许的最大受力：5252 3） 压力机许用负荷图5353 注意：● 在公称压力行程以外，压力机能够承受的 力小于公称压力；● 在公称压力行程以内，模具工艺力也不能 大于公称压力；● 把许用负荷图作为选择设备的依据若缺 乏许用负荷图，应使设备在公称压力及公 称压力行程范围内工作5454 2、 实际情形下曲柄滑块机构的受力与许用负 荷图（考虑摩擦） o 曲轴支承颈和轴承之间 o 曲柄颈和连杆轴承之间 o 连杆销和滑块之间 o 滑块和导轨之间5555 5656 2.3 通用曲柄压力机主要零部件结构一、曲柄滑块机构 ★二、机身三、离合器与制动器 ★四、动力与传动系统五、辅助装置5757 一、曲柄滑块机构 提供模具工作所需的成形力和位移，同时提供一些辅助功能（如：装模高度调节、过载保护、顶件等）。
1、 几种典型的曲柄滑块机构 ● 曲轴式 ● 偏心齿轮式 ● 偏心轴式 ● 曲拐轴式5858 曲轴、连杆5959 6060 1） 曲轴式 偏心距固定不变，压力机行程不能调节，适用于行程较大的中小压力机2） 偏心轴式 偏心距及行程可调节（加偏心套）3） 曲拐轴式 偏心距及行程可调节（加偏心套）6161 注意：● 以上三种结构，曲轴同时受弯矩和扭矩作 用！● 当扭矩仅从曲轴一端传入时，曲轴各段的 受力情况如何？6262 6363 4） 偏心齿轮式● 偏心齿轮由谁来驱动？有何作用？芯轴是 否转动？● 芯轴仅受弯矩，偏心齿轮受扭矩作用，负 荷分配合理，制造方便；● 芯轴直径较大，有一定的磨损适用于中 大型压力机和冷挤压机6464 ★ 此处重点分析偏心齿轮工作时的受力情况★ 然后，看看这些设备采用了何种曲柄滑块 机构……6565 6666 6767 6868 飞轮哪去了？6969 南孚的，飞轮呢？7070 模具很不错，润滑和冷却相当好！7171 生产5号电池壳的，速度很快（160次/分）…7272 曲轴式注意：●轴瓦●压塌块●模具安装●调节螺杆●打料横杆7373 模具安装7474 注意：1） 此类连杆与滑块铰接处为何用球头？2） 连杆长度的调节（装模高度的调节） ● 手动调节（小型压力机，滑块较轻时） ● 机动调节3） 如何打料？4） 设备过载保护装置 对压塌块剪切后产生的高度差有何要求？7575 前面讲过：把许用负荷 图作为选择设备的依据。
若缺乏许用负荷图，应 使设备在公称压力及公 称压力行程范围内工作 则要求：ΔH1≥ΔH2≥ 公称压力行程！7676 偏心齿轮式注意：●飞轮呢？●连杆长度如何调？●又用轴瓦？●轴瓦怎么制造的？7777 曲拐轴式 注意： ●上面那个红 色的零件 ●轴瓦的位置7878 2、 滑块行程的调节（加偏心套）注意：● 连杆装在哪里？● 曲拐轴回转中心在哪里？滑块行程=？7979 3、 装模高度的调节方式 ● 调节连杆长度 ● 调节滑块高度 ● 调节工作台高度 ● 调节行程（偏心距）两个概念（见下页图）： ● 最大装模高度 ● 装模高度调节量8080 8181 调节滑块高度8282 注意： 调节连杆长度就能调节装模高度，为什么还要用调节滑块高度呢？8383 4、 过载保护装置 ● 压塌块式过载保护装置 ● 液压式过载保护装置注意：哪个面被剪切？双面剪切为何不等厚？8484 注意：阀的结构油路虚线？读懂图！8585 溢流阀 注意油管孔径！8686 三位四通电磁阀8787 5、 模具的装夹和打料机构1） 模具的装夹上模： ● 模柄孔 ――――――→小型模具 ● 模柄孔、压板 ―――→中小型模具 ● 压板、螺钉紧固 ――→中大型模具 ● 气压快速夹持器 ――→快换模设备下模： ● 压板、螺钉紧固8888 8989 9090 2） 打料机构：刚性打料、气动顶料9191 二、机身1、 开式机身9292 9393 2、闭式机身9494 注意：为什么要预紧？预紧力多大为好？9595 三、 离合器与制动器想想：(机械零件)离合器和联轴器有何区别？9696 1、 离合器（刚性离合器、摩擦离合器）● 思考： ◎ 为什么要离合？ 实现间歇工作； 考虑安全； 节能； 便于给飞轮补充能量。
9797 ◎ 最好在何处离合？ 传动到飞轮后即离合 为何不在靠近电机处离合？ （和汽车离合器的位置进行比较） 没有飞轮的压力机呢？ ◎ 离合器“离”后设备的运动？ ◎ 怎么离合？9898 汽车离合器的位置：靠近动力源9999 汽车离合器的位置：100100 1） 刚性离合器 依靠刚性结合零件使主动、从动部件产生连接或分离 ● 转键式（单转键、双转键）：最常见 ● 滑销式 ● 牙嵌式 ● 滚柱式101101 (1) 转键式离合器的结构和工作原理● 工作原理 依靠转键的转动来实现飞轮和曲轴的分离和接合● 转键的结构102102 103103 ● 离合过程注意：◎ 关闭器、弹簧及尾板的动作 ◎ 曲轴旋转一周有几个位置可以离合？ ◎ 工作机构何时动能最大？最小？ ◎ 最好在滑块行程中的何处离合？ ↓ 上死点处(便于装模，动能小易制动)104104 ● 双转键离合器主键和副键的作用 双 转 键：一个主键、一个副键 主键的作用：传递工作载荷和能量 副键的作用：主要是避免“超前运动”…105105 副键的作用：主要是避免“超前运动”… │ ↓ 从动件运动速度比主动件还快！ ↓ 想一下汽车的“反拖”…106106 副键的作用： ◎ 在滑块下行时，防止因曲柄滑块机构 自重，造成曲柄转动超前于大齿轮而 造成工作键与大齿轮冲击； ◎ 可防止滑块回程时，由于拉深垫或弹 性压边圈的回弹力而引起超前； ◎ 调整模具时，能使曲柄反转。
107107 ● 离合器的灵敏度 注意：图中的四个槽 两个槽时：最长需要等飞轮转过一周，曲 轴和飞轮才能接合 四个槽时：最长需要等飞轮转过 1/4周， 曲轴和飞轮就能接合108108 109109 (2)转键式离合器的操作机构110110 (3) 转键式离合器的特点● 结构简单，易于制造● 刚性结合，冲击较大● 不能寸动● 不能紧急停车，只能停在上死点，安全性 不高 该种离合器多用于小型压力机目前已较少使用，不够安全111111 2） 摩擦离合器(1) 分类 按照摩擦面的形状分： ● 圆盘式 ● 浮动镶块式 ● 圆锥式112112 浮动镶块式摩擦离合器113113 按照工作环境分： ● 干式：摩擦单元露在空气中 ● 湿式：摩擦单元浸在油里114114 (2) 工作原理 通过摩擦盘使主动部分（飞轮）和从动部分（曲轴）分离或接合注意：o 区分主动、从动、静止三个部分o 主动部件和从动部件的的离、合 →离合器o 主动部件和始终静止部件的离、合→制动器o 常态下：离合器处于离的状态（曲轴不转）115115 离合、制动动作如何协调？同时进气同时排气116116 离合、制动的动作 如果不协调…？ ↓想想：同时踩下汽车（前驱、后驱）的油门和 制动（手刹、脚刹）会有什么效果？ 如：前驱 + 脚刹 -- 前驱 + 手刹 -- ↓ 如果同时将方向盘打死又怎么样？117117 (3) 摩擦离合器的特点优点：● 结合平稳，无冲击，噪声小 ● 能在任意时刻进行离合，较为安全 ● 可寸动（与制动器配合可随时进行 紧急刹车）缺点：● 结构复杂，成本高 ● 需要压缩空气作动力源118118 项目项目摩擦离合器摩擦离合器刚性离合器刚性离合器曲柄在任何位置都能接合与脱开曲柄在任何位置都能接合与脱开能能不能不能微动，紧急停止微动，紧急停止能能不能不能高速性（在高速下能使用）高速性（在高速下能使用）良好良好不良不良吨位限制吨位限制无限制无限制不能用于大吨位不能用于大吨位防止超负荷防止超负荷能能不能不能安全性安全性良好良好较差较差接合时的冲击平稳 大结构复杂简单接合面相对滑动有无摩擦离合器与刚性离合器的比较119119 2、 制动器● 圆盘式制动器（如：摩擦制动器）● 闸瓦式制动器● 带式制动器（偏心式、凸轮式、气动式）120120 1） 摩擦制动器121121 2） 带式制动器 ● 偏心带式制动器 ● 凸轮带式制动器 ● 气动带式制动器122122 123123 偏心带式制动器 制动力特点:o 整个行程中始终存在着制动作用o 滑块下行时制动力逐渐减小o 滑块上行时制动力逐渐加大124124 125125 气动带式制动器：进气时弹簧受压缩，制动带松开，排气时弹簧拉紧制动带，产生制动作用。
气动带式制动器和摩擦离合器配合使用，可在任意角度制动曲轴，这与经常有制动作用的制动器相比，可降低能耗和摩擦材料的磨损思考：凸轮带式制动器的工作原理126126 凸轮带式制动器 制动力特点:o 整个行程中始终存在着制动作用o 滑块下行时制动力较小且恒定o 滑块上行时制动力较大且恒定气动带式制动器 制动力特点:o 整个行程中始终存在着制动作用o 平时制动力较小且恒定o 制动工程中(气缸排气)制动力较大且恒定127127 总结：1） 整个行程中带式制动器始终存在着制动作 用，这会增加设备的能耗，加速摩擦材料 的磨损因此该种制动器常与刚性离合器 配合用于小型压力机2） 带式制动器的制动力是由弹簧提供的，有 弹簧的制动器比仅用气缸制动的制动器工 作更可靠3） 带式制动器结构简单，散热条件好，但制 动力矩较小，只适用于小型压力机128128 2.4 曲柄压力机主要技术参数及选用一、主要技术参数二、曲柄压力机的选用129129 一、主要技术参数1、 公称压力 曲柄旋转到公称压力角时，滑块允许承受的最大作用力2、 公称压力行程 曲柄从公称压力角旋转至下死点时，滑块所走过的距离。
130130 3、 最大装模高度● 装模高度：滑块处于下死点时，滑块下表 面到工作台垫板上表面之间的距离● 最大装模高度：装模高度调节装置将滑块 调到最高位置，且工作台调到最低位置时 的装模高度值装模高度调节方法： 调节连杆长度 ；调节滑块高度； 调节工作台高度；调节偏心距（行程）131131 132132 4、 装模高度调节量 装模高度调节装置所能调节的最大距离5、 压力机封闭高度 当滑块处于下死点时，滑块下表面到工作台上表面之间的距离它和装模高度之差等于垫板的厚度133133 注意： ● 模具的封闭高度：指模具在最低工作位置时，上模板的上表面与下模板的下表面之间的距离 模具的封闭高度应与压力机的装模高度相适应，要求：模具的封闭高度≤最大装模高度 ● 模具的存放和安装：在模具闭合状态（在最低工作位置）下存放和安装134134 6、模柄孔尺寸7、工作台尺寸8、漏料孔尺寸9、滑块行程、滑块行程次数135135 136136 二、设备选用（举例说明）1、 计算变形力 这是选择设备吨位的主要依据，还要考虑推料力、顶料力、卸料力等，注意：● 不同冲压工序的力-行程曲线；● 单工位模具、复合模、连续模的力-行程曲 线；● 压力机的许用负荷图。
137137 2、 变形能的确定（一般不考虑）● 短时变形能由飞轮提供；● 电机不断给飞轮补充能量；● 大致估算电机功率是否足够 └→（根据公称压力、公称压力行程、行 程次数估算电机功率）138138 3、设计模具、根据变形力初选设备● 有能力：校核变形力、变形能；● 装得上：校核安装尺寸（上、下模板尺寸， 封闭高度，模柄尺寸等）；● 行程够：校核行程；● 能漏料：校核漏料孔尺寸4、协调模具和设备，最终选定设备139139 上一章当前：第二章下一章（2.5）140140 。