材料成型設備教案

材料成型設備教案第一章緒論第二章曲柄壓力機第一節(jié)曲柄壓力機的工作原理與型號分類一、曲柄壓力機的工作原理(1)曲柄壓力機工作原理與結構曲柄壓力機的工作機構是曲柄連桿滑塊機構，所以稱曲?柄壓力機?，F(xiàn)通過國產JB23-63型壓力機來說明它的工作原理及結構。圖1.2為其外形圖，圖1.3為運動原理圖，圖1.4為打料裝置結構圖。其工作原理如下。電動機1通過三角皮帶把運動傳給大皮帶輪3，再經小齒輪4、大齒輪5傳給曲軸7。連桿9上端裝在曲軸上，下端與滑塊10連接，把曲軸的旋轉運動變?yōu)榛瑝K的直線往復運動。上模11裝在滑塊上，下模12裝在工作臺的墊板13上，因此，當材料放在上下模之間時，即能進行沖裁及其它沖壓成形工藝。由于生產工藝的需要，滑塊有時運動，有時停止，所以裝有離合器6與制動器8，壓力機在整個工作周期內進行工藝操作的時間很短，也就是說，有負荷的工作時間很短，大部分時間為無負荷的空閑時間。為了使電動機的負荷均勻，有效地利用能量，因而裝有飛輪。大皮帶輪3即起飛輪的作用。二、曲柄壓力機的組成工作機構:即曲柄滑塊機構(或稱曲柄連桿機構)。它由曲軸、連桿、滑塊等零件組成，其作用是將曲柄的旋轉運動轉變?yōu)榛瑝K的直線往復運動，由滑塊帶動模具工作。傳動系統(tǒng):包括齒輪傳動、帶傳動等機構，起能量傳遞作用和速度轉換作用。操縱系統(tǒng):包括離合器、制動器等零部件，用以控制工作機構的工作和停止。能源系統(tǒng):包括電動機、飛輪。支撐部分:主要指機身，它把壓力機所有部分連接成一個整體。除上述基本部分外，還有多種輔助系統(tǒng)和裝置，如潤滑系統(tǒng)、保護裝置及氣墊等。三、曲柄壓力機的分類根據(jù)床身結構分類:開式和閉式曲柄壓力機開式曲柄壓力機的C形床身三面敞開，特別適用于大張板料邊緣的沖壓加工。但這種形式的床身結構本身剛性較差，因而所能承受的載荷較小，適用于中小型沖模。閉式曲軸壓力機的框架結構受立柱的限制，工作臺面積有限，操做空間小，因而對沖壓件的周邊尺寸有一定的限制。框架形結構床身剛性好，所承受的載荷大而均勻，適用于大中型或精度要求較高的沖模。J31-315閉式壓力機工作原理電動機1帶動皮帶傳動系統(tǒng)2，3，將動力傳到小齒輪6，通過6和7，8和19兩級齒輪減速傳到曲柄連桿機構，大齒輪7同時又起飛輪作用。最本級齒輪9制成偏心齒輪結構，它的偏心輪部分就是曲柄，曲柄可以在芯軸10上旋轉。連桿12一端連到曲軸偏心輪;另一端與滑塊鉸接，當偏心齒輪9在與小齒輪8嚙合轉動時，連桿擺動，將曲軸的旋轉運動轉變?yōu)榛瑝K的往復直線運動。上模裝在滑塊上，下模固定在墊板上，滑塊帶動上模相對下模運動，對放在上、下模之間的材料實現(xiàn)沖壓。在電動機不切斷電源情況下，滑塊的動與停是通過操縱腳踏開關控制離合器和制動器實現(xiàn)的。踩下腳踏開關，制動器松閘，離合器結合，將傳動系統(tǒng)與曲柄連桿機構連通，動力輸入，滑塊運動;當需要滑塊停止運動時，松開腳踏開關，離合器分離，將傳動系統(tǒng)與曲柄連桿機構脫開，同時運動慣性被制動器有效地制動，使滑塊運動及時停止。根據(jù)一些輔助分類:工藝用途分類:通用曲柄壓力機、拉深壓力機、板沖高速壓力機、熱模高速壓力機、熱模鍛壓力機、冷擠壓機等?；瑝K數(shù)量:單動壓力機、雙動壓力機壓力機連桿數(shù)量:單點壓力機、雙點壓力機、四點壓力機傳動系統(tǒng)所在位置:上傳壓力機、下傳壓力機四、曲柄壓力機型號表示第二節(jié)曲柄滑塊機構的運動與受力特點一、曲柄滑塊機構的運動分析1.滑塊位移與曲柄轉角的關系2.滑塊速度與曲柄轉角的關系3.滑塊加速度與轉角的關系二、曲柄滑塊機構受力分析曲線表明隨著曲柄轉角的變化，滑塊上所允許的作用力也隨之改變。因此選用壓力機時，要嚴格注意工作角度，工件變形抗力必須位于陰影線之內。第三節(jié)通用曲柄壓力機主要零部件結構一、曲柄滑塊結構1.幾種典型曲柄滑塊機構(1)曲軸式——曲軸兩端有設備床身支撐，當曲軸繞支承軸轉動時，滑塊在導軌的約束下上下運動，上下位置的差值為2R，此結構應用于較大行程的中小壓力機上。(2)偏心齒輪式——偏心齒輪安裝在芯軸上并繞芯軸轉動，與芯軸的偏心距為R，實現(xiàn)曲柄機構動作，應用于中大型壓力機。2.裝模高度調節(jié)方式(1)調節(jié)連桿長度該方法結構緊湊，可降低壓力機高度，但連桿與2滑塊的鉸接處為球頭，加工困難，螺桿的抗彎性能不強。(2)調節(jié)滑塊高度連桿不直接與滑塊體相連，而是裝配在調節(jié)螺桿上，調節(jié)螺桿同坐渦輪與滑塊體相連接，蝸輪有兼做調節(jié)螺母，相對轉動的結果使滑塊本體上下移動，連桿與滑塊的鉸接點距滑塊上下面的距離發(fā)生了變化，從而達到調節(jié)裝模高度的目的。(3)調節(jié)工作臺高度多用于小型壓力機。3過載保護系統(tǒng)(1)壓塌塊式過載保護系統(tǒng)此裝置結構簡單，制造方便;設計時無法考慮疲勞強度極限;只能用于單點壓力機，不宜用于多點壓力機上。(2)液壓式過載包括裝置此裝置過載臨界點可以準確設定;過載后設備恢復容易;廣泛用于中大型壓力機。4.模具的裝夾和上打料機構二、機身(1)開式機身多用于小型壓力機(2)閉式機身多用于中大型壓力機三、離合器與制動器(一)剛性離合器依靠剛性結合零件使主動部件和從動部件產生連接和分離兩種狀態(tài)，實現(xiàn)曲柄機構的工作和停止。轉鍵式離合器為什么設有兩個轉鍵,離合器設有兩個轉鍵，一個稱工作鍵(主鍵)，另一個為副鍵，副鍵一方面可以防止滑塊的超前運動，另一方面在需要曲軸反向運動時起主鍵作用。轉鍵式離合器是怎樣保證壓力機的單次操作,單次行程操作方式是指操作人員發(fā)出沖壓指令后，僅作一次沖壓后即停止的操作方式。一般情形下，腳踏開關在起動后又斷開，電磁鐵斷電，電磁吸力消失，打棒在下部彈簧的作用下回復至上位，關閉器又處于關閉狀態(tài)，曲軸轉一圈后由于關閉器擋住尾板，離合器又自動分離，至此完成一個沖壓行程操作。(二)帶式制動器(三)摩擦離合器摩擦離合器與剛性離合器的區(qū)別是什么,剛性離合器易于制造，運行條件簡單，加工、運行、維護成本低，但剛性結合有較大沖擊，且啟動后一定要運行一個周期而停在上死點，不能緊急制動，安全性不高，無法寸動，模具安裝調試不方便。摩擦離合器動作協(xié)調，能耗降低，能在任意時刻進行離合操作，實現(xiàn)制動。但結構復雜，加工和運行維護成本相應調，需要壓縮空氣做動力源。四、動力與傳動系統(tǒng)曲柄壓力機為何要設計飛輪,為什么要校核設備做功能力,3了解壓力機在一個工作周期內的能量消耗是正確選用壓力機的前提，由于電力拖動特性，在壓力機工作時也可能出現(xiàn)沖壓力不過載而做功過載。五、輔助裝置(一)氣動系統(tǒng)與潤滑(二)移動工作臺(三)拉深墊作用:對于中大型設備，在工作臺下可選配拉深墊。有了拉深墊，可以在模具內增加一個相對動作，完成如沖裁壓邊、頂料、拉深壓邊等功能，擴大了壓力機的使用范圍，簡化了模具結構。第四節(jié)曲柄壓力機主要技術參數(shù)與選用一、主要技術參數(shù)壓力機的技術參數(shù)反映一臺壓力機的工藝能力、所能加工制件的尺寸范圍以及有關生產率指標，同時也是選擇、使用壓力機和設計模具的重要依據(jù)。1(公稱壓力通用壓力機的公稱壓力是指滑塊至下止點前，某一特定距離或曲柄旋轉到離下止點前某一特定角度時，滑塊上所允許承受的最大作用力。2(滑塊行程S滑塊行程是指壓力機滑塊從上止點到下止點所經過的距離，它的大小隨工藝用途和公稱壓力的不同而不同。3(滑塊行程次數(shù)n它是指滑塊每分鐘從上止點到下止點、然后再回到上止點的往復次數(shù)。4(壓力機裝模高度H和封閉高度壓力機裝模高度(GB8845-88稱為閉合高度)是指壓力機滑塊處于下止點位置時，滑塊下表面到工作墊板上表面的距離。所謂封閉高度是指滑塊在下止點時，滑塊下表面到工作臺上表面的距離，它和裝模高度之差恰是墊板的厚度。5(壓力機工作臺面尺寸及滑塊底面尺寸工作臺面尺寸A×B與滑塊底面尺寸J×K是與模架平面尺寸有關的尺寸。通常對于閉式壓力機，這兩者尺寸大體相同;而開式壓力機則為(J×K),(A×B)。6(漏料孔尺寸當制件或廢料漏料時，工作臺或墊板孔(漏料孔)的尺寸應大于制件或廢料尺寸。當模具需要裝有彈性頂料裝置時，彈性頂料裝置的外形尺寸應小于漏料孔尺寸。模具下模板的外形尺寸應大于漏料孔尺寸，否則需增加附加墊板。7(模柄孔尺寸當模具需要用模柄與滑塊相連時，滑塊內模柄孔的直徑和深度應與模具模柄尺寸相協(xié)調。除上述技術參數(shù)外，喉口深度、滑塊頂桿過孔、氣墊尺寸等也是設計模具所必須考慮的。圖8-6是壓力機與模具安裝有關的結構參數(shù)圖。4二、曲柄壓力機的選用曲柄壓力機選擇原則:1.根據(jù)沖壓件的工藝性質、產量大小以及精度要求選擇壓力機類型;2.在條件允許的情況下，選擇相應的專用壓力機，在條件不具備的情況下選擇通用壓力機;3.將沖壓力的計算圖與設備許用負荷圖對比，當沖壓力的計算圖圖形曲線全部落在壓力機許用負荷圖的安全區(qū)內時，即可初選該型壓力機。第五節(jié)伺服壓力機一、伺服壓力機技術特點(1)滑塊運動可控;(2)制品精度高;(3)提高生產率;(4)噪聲低，模具壽命長;(5)簡化傳動環(huán)節(jié)，減少維修和節(jié)省能源。二、伺服壓力機工作原理三、伺服壓力機成形工藝舉例四、伺服壓力機的不足設備成本高，對電網(wǎng)沖擊嚴重。第六節(jié)專用曲柄壓力機一、拉深壓力機二、冷擠壓機與熱鍛相比，冷擠壓有著較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度;與切削加工相比，有著較高的材料利用率和產品生產效率。三、熱模鍛壓力機第七節(jié)沖壓生產附屬設備一、自動送料裝置輥式送料裝置、三向多工位送料裝置、半成品送料裝置二、沖壓機械手三、開卷校平機設備四、沖壓生產線5第三章液壓機第一節(jié)液壓機的工作原理、特點及分類一、工作原理液壓機是利用液體來傳遞壓力的設備。液體在密閉的容器中傳遞壓力時是遵循帕斯卡定律。液壓機的液壓傳動系統(tǒng)由動力機構、控制機構、執(zhí)行機構、輔助機構和工作介質組成。液壓系統(tǒng)是又泵濾芯管路和各種閥體組成的，最基本的要有一個液壓泵提供壓力，一個溢流閥防止系統(tǒng)壓力過高及時卸荷。換向閥控制液壓缸油液的流向來控制液壓缸的伸縮。二、液壓機的特點及分類特點:易于得到較大的總壓力及較大的工作空間;易于得到較大的工作行程;工作平穩(wěn)、噪音小;調壓、調速方便;標準化、系列化程度高。液壓機型號:Y——液壓機A——第一種變形32——四柱式液壓機315——標稱壓力3150KN。第二節(jié)液壓機的本體結構一、液壓機典型結構1.梁柱組合式;2.單臂式;3.雙柱下拉式;4.框架式二、機架部件1.立柱材料:35鋼，45鋼，40Cr，20MnV等。預緊方式:加熱預緊;液壓預緊、超壓預緊。導向機構:活動橫梁和立柱配合處裝有導套，可起導向作用。2.橫梁包括上橫梁、活動橫梁和下橫梁。上橫梁上安裝工作缸;活動橫梁的上部與柱塞連接，下部安裝模具;下橫梁也稱底座，其上表面安裝模具。三、液壓缸部件1.液壓缸形式柱塞式液壓缸、活塞式液壓缸、差動柱塞式液壓缸2.導套與密封導套——為了保證活塞或柱塞運動方向的正確性，導套在柱塞往復運動時起保護作用。密封——主要是防止液壓缸中的高壓液體泄漏，以保證液體的壓力，同時也可防止外界異物進入。四、附屬裝置61.頂出裝置作用——除頂出工件外，還可以完成浮動壓邊，浮動壓制的功能或作用。2.活動橫梁保險裝置作用——防止活動橫梁在運動過程中出現(xiàn)密封損壞、管路連接松動、背壓閥失靈等事故發(fā)生，造成活動橫梁損壞。3.打料裝置作用——從上模中頂出工件，常在活動橫梁上裝有打料裝置。4.沖裁緩沖器作用——有效地減緩斷后的彈性能釋放，降低設備的震動以擴大液壓機的工藝用途。第三節(jié)液壓系統(tǒng)一、液壓系統(tǒng)概述作用——通過各種液壓元件來控制液壓機及其輔助機構完成各種行程和動作。液壓機的餓呀傳動系統(tǒng)是以液壓變換為主，系統(tǒng)壓力高，流量大，功率大。二、液壓元件簡介動力元件(液壓泵)——將電動機的機械能轉換成液體的壓力能。動力的來源。執(zhí)行元件(液壓缸)——在壓力油的作用下完成對外做功。控制元件(控制閥)——控制液壓系統(tǒng)油液的壓力、流量及液流方向。輔助元件——油箱、油管、管接頭、漏油器等。三、典型液壓機液壓系統(tǒng)分析第四節(jié)液壓機的主要技術參數(shù)及其選用一、主要技術參數(shù)1.標稱壓力2.最大凈空距3.最大行程S4.工作臺尺寸5.活動橫梁運動速度6.頂出器標稱壓力和行程二、液壓機的選用以設備上進行的主要工藝為依據(jù)，確保主要技術參數(shù)均滿足工藝要求，結合使用條件、投資情況及制造廠的情況綜合考慮選用液壓機。7第四章塑料擠出機第一節(jié)擠出成型工作原理及擠出機組組成一、擠出成型生產工藝過程與擠出機組組成1.工藝過程將塑料從料斗加入料筒中，隨著螺桿的轉動將其向前輸送，塑料在向前移動過程中，受到料筒的加熱、螺桿的剪切作用和壓縮作用，使塑料由粉狀或粒狀逐漸熔融塑化為粘流態(tài)，塑化后的熔料在壓力的作用下，通過分流板和一定形狀的口模、成為截面與口模形狀相仿的高溫連續(xù)體，最后冷卻定型，得到所需的具有一定強度、剛度、幾何形狀和尺寸精度的等截面制品。2.組成主機:擠壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)輔機:機頭、定型裝置、冷卻裝置、牽引裝置、切割裝置、卷取裝置?？刂葡到y(tǒng):電器、儀表和執(zhí)行機構。二、擠出機的分類與型號表示第二節(jié)擠出成型理論簡介一、固體輸送理論固體輸送率銅螺桿表面與物料的摩擦因數(shù)、料筒內表面與物料的摩擦因數(shù)有關;在固體輸送區(qū)內盡早建立較大的壓力有利于穩(wěn)定擠出過程;固體輸送區(qū)的動力主要消耗在料筒上，且轉變?yōu)槟Σ翢帷６?、熔融理論在其他條件不變的情況下，隨著擠出量的增加，產品質量變壞;轉速增加時，若無背壓控制，不利于熔融，若有背壓控制，則可控制擠出量的增加，有利于熔融。螺紋與料筒間隙增大將使熔膜厚度加大，不利于傳熱并降低了剪切速率，不利于熔融。三、熔體輸送理論螺槽中熔體的流動分成4中流動:直流、逆流、橫流、漏流。熔體在料筒出口處所收壓力越大，熔體的粘度越小，則逆流和漏流越大，使生產效率降低;但一定數(shù)量的逆流和漏流有利于均化與混合，這就是生產中在機頭處放置分流板和過濾網(wǎng)的原因。四、擠出機綜合工作點第三節(jié)擠出機結構與參數(shù)選用一、擠壓系統(tǒng)擠壓系統(tǒng)由螺桿和料筒組成。1.螺桿普通螺桿的結構及參數(shù)(1)螺桿直徑——表征擠出機擠出量大小的參數(shù)。(2)螺桿的長徑比——增大長徑比，等于增加螺桿長度，從而使物料在螺桿中停留的時間增長，保證了物料有充分的熔融時間，提高制品質量。8(3)螺桿的分段加料段——輸送固態(tài)物料給壓縮段和均化段。壓縮段——物料在這一段得到進一步的壓縮，以排除氣體并使物料熔融。均化段——使物料熔融，均勻混合。(4)螺桿頭部結構球形、圓錐形、扇形、圓柱——錐角等。(5)螺桿材料選擇螺桿材料應具有較高的力學性能和較好的切削、熱處理性能。常用的有45鋼、40Cr、氮化鋼、38CrMoAl等。新型螺桿(1)分離型螺桿(2)屏障型螺桿(3)分流型螺桿2.料筒料筒的結構形式:(1)整體式料筒(2)分段式料筒(3)雙金屬料筒加料口結構形式:圓形、方形、矩形等。加料口的結構必須與物料的形狀相適應，應能使物料從料斗順利地加入到料筒中而不產生架橋現(xiàn)象。料筒材料選擇:45鋼、40Cr、38CrMoAl、鑄鋼或球墨鑄鐵等。3.分流板和過濾網(wǎng)在螺桿頭部和口模之間的過渡區(qū)經常設置分流板和過濾網(wǎng)，其作用是使物料由螺旋運動變?yōu)橹本€運動，阻止未熔融的粒子和雜質進入口模，濾去金屬等雜質，還可以提高熔料壓力，使制品比較密實。4.加料裝置作用:給擠出機供料。加料方法:重力加料、強制加料上料方法:彈簧自動上料裝置、鼓風上料、帶有干燥裝置的加料斗。二、傳動系統(tǒng)作用:驅動螺桿，使螺桿在給定的工藝條件下以所需的轉矩和轉速均勻地回轉，完成對物料的塑化和輸送。1.擠出機驅動功率的確定