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3.3 调节螺杆的压杆稳定性计算 ......................................... 30

3.3.1 调节螺杆的计算模型及相关计算公式 ........................... 30 3.3.2 调节螺杆的压杆稳定性的具体计算 ............................. 31 3.4 曲柄滑块机构中的滑动轴承(或轴瓦) ................................. 31

3.4.1 在压力机中常用的轴瓦的结构 ................................. 32 3.4.2 连杆大端支承的滑动轴承的压强校核与材料选用 ................. 33 3.4.3 连杆小端支承的轴承座的压强校核与材料选用 ................... 33 3.4.4 曲轴支承颈的滑动轴承的压强校核与材料选用 ................... 34

第4章 滑块与导轨 ........................................................ 35

4.1 滑块与导轨的结构 ................................................. 35 4.2 滑块与导轨的材料选择 ............................................. 36 4.3 滑块的强度校核 ................................................... 36 4.4 滑块的有限元分析 ................................................. 36

4.4.1模型的生成 ................................................. 37 4.4.2模型的简化 ................................................. 37 4.4.3网格的划分 ................................................. 38 4.4.4约束条件与力的施加 ......................................... 38 4.4.5UG8.0 NASTRAN计算结果分析 .................................. 39

结论 ..................................................................... 40 参考文献 ................................................................. 41 致谢 ..................................................................... 42

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第1章 绪论

1.1 曲柄压力机的研究背景

近些年来，锻压机械采用了现代化的加工工艺进行生产所需部件，由于它具有效率高、质量好、能量省和成本低的特点。所以越来越多的工业发达的国家开始采用锻压工艺代替切削工艺和其他工艺，从而达到提高生产效率，节约成本以及更加合理进行资源配置的目的。因此，锻压机械在这种形势下得到了各个国家的足够的重视，再由于二十世纪前期，汽车工业的崛起，曲柄压力机及其他锻压设备得到了迅速的发展，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比重也越来越大[1]。 在锻压机械之中，又以曲柄压力机最多，占到了半数以上。曲柄压力机因此被广泛应用于日用品、汽车、农业机械、电气仪表及国防工业等生产部门。在工业不断发展的形势下，曲柄压力机的品种和数量越来越多，压力越来越大，质量及可靠性要求也越来越高。由于其节约材料或浪费材料很少即可得到成品，并且生产效率高，容易实现半自动化甚至全自动化，因此发展制造及大量投入使用压力机已成为工业发展先进国家的发展方向之一[2]。

1.2 国内外的发展现状

目前国内现状，1978年机械压力机品种共30个系列达160余种产品，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等机械压力机制造厂改善了生产环境，并采用较高新的技术，从而大大提高锻压机械的生产能大大提高，也促进科研部门对曲柄压力机的科研进程，提高了我国的曲柄压力机的技术含量，到目前为止，我国已经拥有了80000kN的热模锻压力机和40000kN的双点压力机等新式压力机，并且在研究水平也达到了一个崭新的科技水平高度，但是由于我国曲柄压力机制造业仍属落后，主要展现在质量不高、工作性能差、可靠性差以及品种不全等方面[3]。

目前国外的现状，由于汽车工业的迅速兴起，曲柄压力机以及其它制造设备也随之蓬勃发展，并且逐渐融入新的技术，新的材料之后，从而加推动并加快对曲柄压力机的改良与研发。并且向着高精度和高速度的方向发展，例如美国明斯特公司已生产了

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250kN2000次/min的超高速压力机[19]、[20]。联邦德国奥穆科公司近年来制造的平锻机和热模锻压力机，都已经采用微型计算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有着非常重要的作用[21]、[22]。

1.3 曲柄压力机的结构原理与技术参数

1.3.1曲柄压力机的工作原理与结构组成

曲柄压力机是以机械传动方式的锻压机械，以J31-315压力机为例来描述曲柄压力机的结构组成如下图1左和工作运功原理图如下图1右，其工作原理是电动机1通过三角带把运动传给大皮带轮3，从而通过齿轮6、7、8把运动传给偏心齿轮9和连杆12的上端套在偏心齿轮的上，下端与滑块13用铰链连接，因此，就将齿轮的旋转运动变成滑块的往复运动。上模14装在滑块上，下模16装在工作台17上。当材料放到上下模之间时，即能进行冲裁或其他变形工艺，制成工件。由于工艺的需要，滑块有时运动，有时停止，所以装有离合器和制动器。压力机在整个工作周期内进行工艺操作的时间很短，也就是说，有负荷的工作时间很短，大部分时间为无负荷的空程时间[4]。

1-电动机 2-小皮带轮 3-大皮带轮 4-制动器 5-离合器 6-小齿轮 7-大齿轮 8-小齿轮 9-偏心齿轮 10-芯轴 11-机身

12-连杆 13-滑块 14-上模 15-下模 16-垫板 17-工作台 18-液压气垫

图1-1 J31-315压力机的运功原理图

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从工作原理上可以看出，曲柄压力机一般包括以下几部分:

（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）传动机构：包括齿轮传动和皮带传动等机构。 （3）操纵机构：如离合器和制动器。

（4）能源装置：如电动机和飞轮[飞轮可使电动机的负荷均匀，有效利用能量。]。 （5）支撑部件：如机身。

（6）多种辅助系统和附属装置：润滑系统、保护装置以及气垫等。

在曲柄压力机中，可以认为每个曲柄滑块机构称为一个“点”。最简单的机械压力机采用单点式，即只有一个曲柄滑块机构。有些大工作面的机械压力机为了使滑块的底面受力更加地均匀和运动平稳，通常会采用双点或四点的，也就是说会采用两个或是四个曲柄滑块机构。而本次设计的J23-80曲柄式压力机就属于开式单点压力机，采用一个曲柄滑块机构[5]。

曲柄压力机的载荷是具有冲击性的，即在一个工作周期内，冲压锻造工作的时间周期是非常短的。短时间内的最大的功率比平均的功率要大十几倍以上，因此在传动系统中都设置有飞轮，能使运动更加平稳，而且飞轮具有蓄能的作用。按平均功率选用的电动机启动后，飞轮运转至额定转速，积蓄动能[23]。凸模接触坯料开始锻压工作后，电动机的驱动功率小于载荷，转速降低，飞轮释放出积蓄的动能进行补偿。冲压锻造一个工作周期完成后，飞轮再次加速积蓄动能能量，以利于下个工作周期的使用[6]。 机械压力机上的离合器与制动器之间设有机械或电气连锁,以保证离合器接合前制动器一定松开,制动器制动前离合器一定脱开。机械压力机的操作分为连续、单次行程和寸动（微动），大多数是通过控制离合器和制动器来实现的。滑块的行程长度不变，但其底面与工作台面之间的距离（称为封密高度），可以通过螺杆调节。

生产中，有可能发生超过压力机公称工作力的现象。为保证设备安全，常在压力机上装设过载保护装置。为了保证操作者人身安全，压力机上面装有光电式或双手操作式人身保护装置。

1.3.2曲柄压力机的主要技术参数及其基本类型

一般来说，曲柄压力机设备的主要技术参数都在反映着设备的工艺能力、加工零件的范围、生产效率以及可靠性等指标，如下进行分别讲述[7]： 1.通用压力机的主要参数

（1）公称压力Pg及公称压力行程Sg

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