曲柄滑塊機構(gòu)的運動分析 2coscos 2sin2sin sin2cos1 2 2 Ra RV RS 由圖可以看出，盡管曲柄作勻速轉(zhuǎn)動，但滑塊在其行程中各點的運動速度是不相同的?；瑝K在上止點（）和下止點（）時，其運動速度為零，即；而滑塊在行程中點（和）時，其運動速度為最大，近似取和時的滑塊速度作為滑塊的最大速度 節(jié)點偏置機構(gòu)主要用于改善壓力機的受力狀態(tài)和運動特性，從而適應(yīng)工藝要求。如負(fù)偏置機構(gòu)，滑塊有急回特性，其工作行程速度較小，回程速度較大，有利于冷擠壓工藝，常在冷擠壓機中采用；正偏置機構(gòu)，滑塊有急進特性，常在平鍛機中采用。 曲柄滑塊機構(gòu)的受力分析 曲柄滑塊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)驅(qū)動形式：主要為曲軸式、曲拐式和偏心齒輪式。a、曲軸式： 曲柄半徑是固定的，曲柄行程不可調(diào)。b、曲拐式： 行程可調(diào)，但懸臂結(jié)構(gòu)使受力情況較差。c、偏心齒輪式： 受力狀況較好，剛度較大，適用于大、中型壓力機。 曲軸式結(jié)構(gòu)可以設(shè)計成較大的曲柄半徑，但曲柄半徑一般是一定的，故行程不可調(diào)。作為壓力機的主要零件之一，曲軸的工作條件比較復(fù)雜，它在工作中，既承受彎矩，又承受扭矩，而且所受的力是不斷變化的，所以加工技術(shù)要求較高。由于大型曲軸的鍛造困難，因此，曲軸式的曲柄滑塊機構(gòu)在大型壓力機上的應(yīng)用受到限制。 曲拐軸式曲柄滑塊機構(gòu)便于實現(xiàn)可調(diào)行程且結(jié)構(gòu)較簡單，但由于曲柄懸伸，受力情況較差，因此主要在中、小型機械壓力機上應(yīng)用。 偏心齒輪工作時只傳遞扭矩，彎矩由芯軸承受，因此偏心齒輪的受力比曲軸簡單些，芯軸只承受彎矩，受力情況也比曲軸好，且剛度較大。此外，偏心齒輪的鑄造比曲軸鍛造容易解決，但總體結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜些。所以，偏心齒輪驅(qū)動的曲柄及滑塊機構(gòu)常用于大中型壓力機。 滑塊與導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)壓力機上的滑塊是一個箱形結(jié)構(gòu)，它的上部與連桿連接，下面開有“”形槽或模柄孔，用以安裝模具的上模?；瑝K在曲柄連桿的驅(qū)動下，沿機身導(dǎo)軌上下往復(fù)運動，并直接承受上模傳來的工藝反力。 為了保證滑塊底平面和工作臺上平面的平行度，保證滑塊運動方向與工作臺面的垂直度，滑塊的導(dǎo)向面必須與底平面垂直。(下平面的平面度，導(dǎo)向面的平面度，下平面對導(dǎo)向面的垂直度，導(dǎo)向面對母線的直線度）為了保證滑塊的運動精度，滑塊的導(dǎo)向面應(yīng)盡量長，因而滑塊的高度要足夠高，滑塊高度與寬度的比值，在閉式單點壓力機上約為，在開式壓力機上則高達左右?；瑝K還應(yīng)該越輕越好，質(zhì)量輕的滑塊上升時消耗的能量小，可以減少滑塊停止在上止點位置時的制動力。 滑塊還應(yīng)有足夠的強度，小型壓力機的滑塊常用鑄造。中型壓力機的滑塊常用或稀土球鐵鑄造，或用鋼板焊接而成。大型壓力機的滑塊一般用鋼板焊成，焊后進行退火處理。導(dǎo)軌滑動面的材料一般用制造。速度高、偏心載荷大的則用鑄造青銅或鑄造黃銅制造。 導(dǎo)軌和滑塊的導(dǎo)向面應(yīng)保持一定的間隙，間隙大了無法保證滑塊的運動精度，影響上下模對中，承受偏心載荷時滑塊會產(chǎn)生較大的偏轉(zhuǎn)；間隙太小潤滑條件太差，摩擦阻力大，會加劇磨損，增加能量損失，降低傳動效率。因此，導(dǎo)向間隙必須是可調(diào)的，這也便于導(dǎo)軌滑塊導(dǎo)向面磨損后調(diào)整間隙。 除了增大導(dǎo)向長度來保證滑塊的運動精度外，導(dǎo)軌的形式也是影響滑塊運動精度的一個重要因素。導(dǎo)軌的形式有多種。在開式壓力機上，目前絕大多數(shù)采用成雙對稱布置的形導(dǎo)軌。 如下圖所示的矩形導(dǎo)軌是開式壓力機上較理想的形式，其導(dǎo)向精度高，而摩擦損失小，只是間隙調(diào)整比形導(dǎo)軌難些。目前，國內(nèi)外高性能壓力機均采用這一形式。 近年來，在一些通用壓力機上采用八面平導(dǎo)軌，如下圖所示，個導(dǎo)軌面可以單獨調(diào)節(jié)，每個調(diào)節(jié)面都有一組推拉螺釘。這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)向精度既高，調(diào)節(jié)又方便。此外，滑塊導(dǎo)向還有利用滾針加預(yù)壓負(fù)載，消除間隙，從而進行高速精密運轉(zhuǎn)的形式，一般用于高速壓力機。 機身機身是壓力機的一個基本部件。壓力機所有的零部件都安裝在機身上（某些下傳動壓力機除外）。機身不僅要承受壓力機工作時全部的變形力，還要承受各種裝置和各個部件的重力。另外，機身上的導(dǎo)軌為滑塊提供導(dǎo)向，保證滑塊的運動精度。機身的強度和剛度對壓力機的質(zhì)量影響很大，而且影響沖壓制件質(zhì)量和模具壽命。壓力機的機身按照結(jié)構(gòu)形式不同分為開式機身和閉式機身兩大類。 機身的結(jié)構(gòu)形式有：鑄造式、焊接式、鑄焊組合式三大類。常用材料有：HT200、球鐵、和鑄鋼ZG270-500，Q235、Q345等。鑄造或焊接后進行人工時效處理，消除內(nèi)應(yīng)力。 不同形式的機身承載能力有差異，工藝用途也不一樣。雙柱可傾式機身便于從機身背部卸料，有利于沖壓工作的機械化與自動化。但隨著壓力機速度的提高和氣動頂推裝置的普及，可傾式機身的作用將逐漸變小。升降臺式機身可以在較大范圍內(nèi)改變壓力機的裝模高度，運用工藝范圍較廣，但其承載能力較小。單柱固定臺式機身承載能力相對較大，所以，一般用于標(biāo)稱壓力較大的壓力機。 閉式機身有整體式和組合式兩種。閉式機身承載能力大，剛度較好。所以，從小型精密壓力機到超大型壓力機大都采用這種形式。組合式（見圖）機身是用拉緊螺栓將上梁、立柱和底座拉緊，緊固成為一體的，加工和運輸比較方便，大中型壓力機應(yīng)用較廣。整體式機身（見圖），有時為了增強剛性也有使用拉緊螺栓的。雖然整體式機身加工裝配工作量較小，但需要大型加工設(shè)備，運輸也較困難。因此，一般被限制在以下的壓力機上應(yīng)用。 機身變形對沖壓工藝的影響沖壓件的精度取決于模具的精度和沖壓作業(yè)所處的各種環(huán)境狀態(tài)。壓力機的作業(yè)狀態(tài)便是影響因素之一。壓力機的精度和作業(yè)時的變形直接影響被加工工件的精度和模具的壽命。壓力機的精度可用以下項目來衡量：工作臺（或墊板）上平面及滑塊下平面的平面度；滑塊的上下運動軌跡線與工作臺（或墊板）上平面的垂直度；模柄安裝孔與滑塊下平面的垂直度；各連接點的綜合間隙。 而壓力機作業(yè)時的變形決定于壓力機的剛度，包括機身剛度、傳動剛度和導(dǎo)向剛度部分，只有壓力機的剛度足夠時，其靜態(tài)精度（空載時測量所得的精度）才能在受工作載荷作用的條件下保持下來（作業(yè)狀態(tài)下所測的精度，稱為動態(tài)精度），否則其靜態(tài)精度也就失去意義了。就機身而言，若其剛度較差，在承受工作負(fù)荷時就會產(chǎn)生較大的變形，直接影響沖壓工藝。 壓力機的工作臺、墊板及滑塊，在負(fù)荷狀態(tài)下，如果出現(xiàn)如下圖所示那樣的撓度，平面度就會被嚴(yán)重破壞，尤其在雙動或雙點壓力機中，這一點特別明顯。這種變形會造成模具的安裝面和墊板上平面以及滑塊下平面接觸不緊密，引起模具變形。對于沖裁工藝，在沖裁終了時，壓力機各受力部件突然卸載，機身變形恢復(fù)，會使凸模以很高的速度沖入凹模刃口內(nèi)較大的深度，結(jié)果加速了模具的磨損，降低了模具壽命和沖裁件質(zhì)量，并且產(chǎn)生較大的振動和噪聲。 對于開式機身的壓力機，在負(fù)荷的作用下將形成前開狀態(tài)的變形，如下圖所示，致使平行度和垂直度大大降低。該變形包括使裝模高度產(chǎn)生改變的垂直變形和使滑塊運動方向產(chǎn)生傾斜的角變形。前者對沖壓工藝的影響與上述閉式機身情形相似，而角變形將嚴(yán)重影響工件精度、模具壽命和加速滑塊導(dǎo)向部分的磨損。 開式機身壓力機的彈性變形、機身的角變形使滑塊下平面與墊板（或工作臺）上平面的平行度下降，引起模具的導(dǎo)柱導(dǎo)套和滑塊導(dǎo)軌過熱，嚴(yán)重磨損，使加工出的零件精度降低，尤其對壓印加工或整形加工，這種不良影響可以說是致命的缺陷，如后圖所示。 另外，角變形造成滑塊的上下運動與工作臺（或墊板）上平面的垂直度的降低，將使沖頭和凹模傾斜一角度，促使模具間隙不均勻，并產(chǎn)生水平方向的側(cè)壓力，不僅影響沖壓件的尺寸精度，而且還會加速模具的磨損甚至使沖頭折斷，特別是對薄板沖壓加工工藝影響尤其嚴(yán)重，如后圖、所示。 綜上所述，機身變形對沖壓工藝的影響是至關(guān)重要的，必須給予重視。不同剛度的壓力機，在同樣的工作負(fù)荷下，剛度小的變形大，剛度大的變形??；而對同一臺壓力機，工作負(fù)荷越大，變形也越大。這是在選擇壓力機時必須考慮的因素。