《汽車制造工藝技術(shù)》 教案 任務(wù)二 壓力機

編號：LNJD-PR08-RE08授課方案授課教師張德虎課程名稱汽車制造工藝技術(shù)1單元3授課時間年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第節(jié)第節(jié)第節(jié)班班班授課章節(jié)任務(wù)二壓力機教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：掌握壓力機類型和壓力機的結(jié)構(gòu)組成、特點能力目標(biāo)：能正確分析壓力機的結(jié)構(gòu)組成素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生愛動腦、善于查資料的素質(zhì)重點難點重點：壓力機結(jié)構(gòu)組成難點：壓力機結(jié)構(gòu)組成教學(xué)地點普通教室□一體化教室R多媒體教室R實訓(xùn)室□實驗室□企業(yè)現(xiàn)場□其他教學(xué)方法及手段常規(guī)教學(xué)□啟發(fā)式教學(xué)√現(xiàn)場教學(xué)□案例教學(xué)□問題教學(xué)√項目教學(xué)√多媒體教學(xué)□演示教學(xué)□其他教學(xué)過程設(shè)計一、復(fù)習(xí)二、導(dǎo)入三、講授新課四、提問五、布置作業(yè)六、總結(jié)教學(xué)后記遼寧機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案用紙No授課內(nèi)容備注任務(wù)三壓力機【復(fù)習(xí)】1.汽車開卷落料線的組成結(jié)構(gòu)組成？2.分析開卷單元、壓機單元和堆垛單元結(jié)構(gòu)組成？【導(dǎo)入】拉深、沖弧、彎曲等板料沖壓加工是將沖模裝在壓力機上，高速、大量生產(chǎn)出高質(zhì)量的零件。壓力機可按動力種類、傳動機構(gòu)、床身結(jié)構(gòu)、滑塊運動方式分類。以下僅以沖壓車間常用的壓力機為例加以說明?！局v授新課】一、壓力機分類（1）按動力傳遞形式分：機械壓力機和液壓機，機械壓力機常用的有摩擦壓力機和曲柄壓力機。曲柄壓力機的工作原理如下：

曲柄壓力機（如圖1）工作時，由電動機通過三角皮帶驅(qū)動大皮帶輪（通常兼作飛輪），經(jīng)過齒輪副和離合器帶動曲柄滑塊機構(gòu)，使滑塊和凸模直線下行。鍛壓工作完成后滑塊回程上行，離合器自動脫開，同事曲柄軸上的自動器接通，使滑塊停止在上止點附近。

（2）按床身的型式分：開式壓力機和閉式壓力機。開式壓力機也稱沖床，應(yīng)用最為廣泛，如圖2所示。開式壓力機多為立式。機身呈C形，前、左、右三面敞開，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，機身可傾斜某一角度，以便充好的工件滑下落入料斗，易于實現(xiàn)自動化。但開式壓力機機身剛度較差，影響制件精度和模具壽命，適用于40~4000KN中小型壓力機。閉式壓力機機身呈框架形，機身前后敞開，剛性好，精度高，工作臺面的尺寸較大，如圖3所示，適用于壓制大型零件，公稱工作力多為1600~60000kN。冷擠壓、熱模鍛和雙動拉深等重型壓力機等均使用閉式壓力機。（3）按壓力機的壓力可分為小型壓力機、中型壓力機和大型壓力機。壓力在100頓以下的是小型壓力機，在100~300噸的是中型壓力機，在300噸以下是大型壓力機。雙柱式壓力機雙柱式壓力機的床面和滑塊行程很大，一般為1000kN以上弧度大、剛度高的大型、中型壓力機，適于加工較高精度的沖壓件。雙柱式壓力機四拉桿連接結(jié)構(gòu)是在板料沖壓加丁中廣泛采用的壓力機式樣，該機由上部橫梁、下部床面、兩側(cè)立柱四部分組成，其問以四根拉桿連接，并施以裝配預(yù)載荷。采用這種將橫梁、床面分成兩部分并施加預(yù)載荷的裝配方法，可不受設(shè)備運輸方面的嚴(yán)格限制。雙柱式壓力機如圖4所示。三、無曲柄壓力機由于結(jié)構(gòu)上的原因，如果要求曲柄壓力機同時具有大的沖程和高的壓力，則曲柄的尺寸過大，不適合汽車覆蓋件的沖壓，因此多使用無曲柄壓力機。這種壓力機的主要驅(qū)動部件裝在橫梁內(nèi)，由和偏心桿連在一起的主齒輪將動力傳至滑塊。偏心桿數(shù)稱為點數(shù)，有1、2、4點等幾類。表5-1列舉了轎車車門外護(hù)板主生產(chǎn)線的壓力機參數(shù)。四、雙動壓力機淺拉沖壓件或幾乎無精度要求的拉深件，大都采用緩沖裝置來壓邊。而深拉沖壓件或高精度的拉深件，則在雙動壓力機(圖5)上成形。當(dāng)壓料圈壓住板料后，裝在內(nèi)滑塊上的沖模開始拉深。壓料圈的負(fù)荷雖隨滑塊的負(fù)荷而變化，但可從液壓壓料裝置中得到補償，以使壓邊力在沖壓成形過程中保持一致。五、四柱式油壓機四柱式床身結(jié)構(gòu)主要用在油壓機上，由上橫梁、工作臺和四根立柱裝配而成，主柱也是滑塊的導(dǎo)軌。四柱式油壓機如圖6所示。六、壓力機的相關(guān)參數(shù)和部件在汽車沖壓生產(chǎn)中，壓力機的作用是將一個或者多個力和運動施加到模具上，從而對工件進(jìn)行成形或沖裁。所以壓力機的設(shè)計者要對工件所采用的生產(chǎn)工藝準(zhǔn)確了解，并具有豐富經(jīng)驗。壓力機按照種類可以分為機械式壓力機、液壓壓力機以及伺服壓力機。目前汽車沖壓車間往往采用機械壓力機。機械壓力機主要組成部分為：上橫梁、立柱、滑塊、工作臺以及底座（如圖9所示）。上橫梁。上橫梁是壓力機的驅(qū)動源，其主要組成有電動機、飛輪、齒輪箱、離合器和制動器等，下面我們就對這些結(jié)構(gòu)進(jìn)行一一介紹。①驅(qū)動電動機和飛輪。大型壓力機大多數(shù)采用變頻交流電動機，尤其在要求高度保險的情況下。由力、工作行程和速度確定的壓力機工作能力以及損失的能量都是由電動機提供的。作為能量存儲器的飛輪吸收周期性出現(xiàn)的負(fù)載沖擊。電動機可以在每個工作循環(huán)中承受高至20%的轉(zhuǎn)速下降，并在下一次行程開始之前，通過給飛輪加速而補充消耗掉的能量。

圖9

機械壓力機結(jié)構(gòu)壓力機在處于調(diào)整狀態(tài)時，應(yīng)在行程次數(shù)降低了的情況下，例如每分鐘5次，也能保證提供有用能量。這時，轉(zhuǎn)速下降50%是允許的。在壓力機的設(shè)計中，考慮能量平衡時，一個重要指標(biāo)就是起動時間要短。對于能量和相對20%允許飛輪轉(zhuǎn)速下降的要求使得飛輪設(shè)計必須主要以壓力機在能量方面不利的工作狀態(tài)，即沖程次數(shù)較低的工作范圍為依據(jù)。當(dāng)然飛輪的轉(zhuǎn)速越高越好，但是這一要求要受到離合器、制動裝置和飛輪允許轉(zhuǎn)速的限制。在三軸式多工位壓力機上，飛輪的直徑高達(dá)2500mm，重為25t。這一類飛輪對所使用的滾動軸承及其潤滑工作要求很高，不僅潤滑量大，而且要一直對溫度進(jìn)行監(jiān)控。主電動機通過帶傳動驅(qū)動飛輪。在關(guān)掉主傳動的時候，通過電動機的反接制動和附加的氣動飛輪制動，使飛輪在30s內(nèi)就能達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)。②離合器和制動器。機械壓力機的一個特征是,離合器把電動機和飛輪上的力矩傳遞到傳動軸上，離合器松開后，制動器對滑塊上的模具和傳動裝置進(jìn)行制動。尤其對于單行程狀態(tài)，每個行程后，壓力機內(nèi)移動和旋轉(zhuǎn)的重量都要在200~300ms短時間內(nèi)達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)，離合器合上的時候，這些重量又要從零加速到工作速度。處于安全考慮，制動力是由機械彈簧力產(chǎn)生的。離合器力矩由公稱力和所要求的下止點前13~25mm的工作行程計算出來。很多年來，自身旋轉(zhuǎn)重量較小的單片離合器得到了成功的應(yīng)用（如圖10所示）。配有安全門和阻尼系統(tǒng)的氣動控制系統(tǒng)價格便宜，基本上滿足所有的技術(shù)要求，可以達(dá)到較短的開關(guān)和制動時間。但氣動離合器一直存在一個問題，即單行程壓力機開關(guān)頻率受到限制，而且離合器和制動器的磨損也給環(huán)境造成了污染，所以目前壓力機制造越來越多地采用性能更好的濕式離合制動器（如圖10所示），這種離合制動器工作介質(zhì)使用液壓油，并且配備冷卻系統(tǒng)，單位時間內(nèi)的離合制動次數(shù)得到了提高，而且不會產(chǎn)生磨損，更加便于維護(hù)。

圖10

干式分體式離合器和制動器③傳動裝置。壓力機滑塊的往復(fù)運動是通過上橫梁齒輪箱的傳動來實現(xiàn)的，其傳動形式主要有偏心傳動（如圖11所示）和多連桿傳動（如圖12所示）兩種形式。在多臺壓力機組成的串聯(lián)式?jīng)_壓線上，其中第一臺壓力機為多連桿結(jié)構(gòu)，這是由于第一工序為沖壓拉延工序，多連桿能夠提供出更優(yōu)良的運動曲線。其他壓力機通常會選擇偏心結(jié)構(gòu)。如圖13所示為傳動裝置力傳遞示意圖。3）滑塊通過相應(yīng)的速度和力的變化，傳動系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運動由連桿傳到滑塊上，滑塊進(jìn)行上下往復(fù)運動?；瑝K（如圖15所示）是壓力機上最重要的功能單元，尤其是在大型壓力機上。單臺壓力機主要應(yīng)用螺桿承受壓力，其滑塊調(diào)整量可達(dá)到600mm，以使模具空間適應(yīng)不同的模具高度（如圖16所示）。對于多工位壓力機來說，150mm的滑塊調(diào)整量已經(jīng)足夠了，所以更適合采用閉合高度較低的杯式螺桿傳遞壓力，采用制動電動機和蝸桿傳動機構(gòu)，調(diào)節(jié)速度可以達(dá)到60mm/min。

圖15

滑塊

圖16

滑塊調(diào)整裝置①過載保護(hù)裝置。過載保護(hù)裝置是指壓力機的公稱力通過滑塊的液壓過載保護(hù)裝置得到了限制和保護(hù)，超過公稱力的時候，一個與加壓點組合在一起的液壓墊會在短時間內(nèi)卸載，以取得一段超載距離。②上模夾緊器。上模夾緊器主要用于將模具上模進(jìn)行夾緊，其夾緊原理基本上是電氣和液壓控制。有些還和彈簧力、絲杠等機械控制機構(gòu)組合在一起，最基本的一點就是必須始終保證安全可靠。機械壓力機采用氣動的主要地方是離合器、制動器、飛輪制動器、重量平衡裝置等。在多工位壓力機上還要加上輸送凸輪的進(jìn)氣裝置和橫桿傳送裝置?？諝庑枨罅枯^大的時候，就有必要使用帶有安全監(jiān)測系統(tǒng)和抽水系統(tǒng)的壓縮空氣罐。壓縮空氣的壓力一般最大為0.6MPa，高壓力網(wǎng)和壓力最高至1.6MPa的空氣壓縮機也正逐漸成為趨勢?？諝鈮嚎s設(shè)備的設(shè)計和制造都有一定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則，在安裝中主要使用的是“1”到“6”的鍍鋅氣體管道。較小的管道采用了鋼管和卡套式管接頭或擴(kuò)口管接頭。相比較來說，液壓在機械壓力機上應(yīng)用得較少，一般應(yīng)用在液壓過載保護(hù)裝置，液壓拉深墊、移動工作臺的提升以及液壓模具的加緊裝置，所需工作油液由一個統(tǒng)一的液壓中心站提供。目前，很多機械壓力機開始逐步采用濕式離合器，其介質(zhì)為液壓油。除此之外，各種夾緊和鎖緊裝置也采用了液壓系統(tǒng)。機械壓力機上，給各潤滑點提供潤滑液的潤滑裝置是很復(fù)雜的。在應(yīng)用了分配模