100吨伺服曲柄压力机设计与制造

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1、SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＯＦ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ100吨伺服曲柄压力机设计与制造指导：赵婷婷教授二○一二年十一月-19-目录第一章引言21.1伺服压力机的技术进展21.1.1伺服压力机的发展现状1.1.2伺服压力机的发展趋势1.2技术参数与设计内容51.2.1伺服曲柄压力机技术参数1.2.2课题内容1.3研究意义61.3.1研究的目的1.3.2研究的意义第二章伺服曲柄压力机的设计分析72.1工作原理72.1.1传统曲柄压力机工作原理2.1.2伺服曲柄压力机工作原理2.2运动分析102.2.1滑块位移与曲柄转角的关系2.2.2滑

2、块速度与曲柄转角的关系2.2.3滑块加速度与曲柄转角的关系2.3受力分析142.3.1连杆与导轨受力分析2.3.2曲轴受转矩2.3.3压力机许用负荷图第三章伺服曲柄压力机的设计计算173.1动力系统设计173.1.1曲柄压力机工作周期内能量消耗3.1.2曲柄压力机的选用3.2工作机构设计略第四章伺服曲柄压力机的制造图194.1工作机构制图194.2整机结构制图20第五章结束语21-19-第一章引言1.1伺服压力机的技术进展传统的曲柄压力机均以传统感应电动机为动力，靠飞轮储存和释放能量，离合器控制设备的运行和停止。因传统电机不具备控制功能，传统

3、压力机的运动和压力无法控制，滑块工作特性固定，工作适应性差，缺乏柔性，已经无法满足冲压生产日益提高的加工质量的技术要求。伺服曲柄压力机是在摒弃传统曲柄压力机的大飞轮和离合器等耗能部件的基础上，采用计算机控制的开关磁阻伺服电机作为压力机的动力源，通过曲柄机构将电动机的旋转运动转化为滑块的直线运动。伺服曲柄压力机与传统曲柄压力机相比，具有结构简单、生产效率高、产品质量好、滑块运动柔性好、降噪节能显著等优点。1.1.1伺服压力机的发展现状上世纪末，在日、欧洲等工业发达国家兴起了伺服电动机驱动压力机的研究与开发。日本会田(AIDA)、小松(KOMAT

4、SU)和网野fAMINO)等压力机制造企业相继推出了多种传动结构、不同规格的伺服压力机。伺服压力机在日本进入了普及期。由于国外的开关磁阻伺服电机技术发展缓慢，国外仍在沿用永磁伺服电机驱动压力机。随着中国山东科汇电力自动化有限公司开关磁阻伺服电机技术的推出，我国压力机企业在全面掌握传统曲柄压力机设计和制造技术的基础上，借助于科汇公司先进的智能数控技术，研发了不同种类、不同等级的伺服压力机。如今，随着我国经济的快速增长，对高精度、高效率的大型伺服压力机的需求不断增加。以占行业总销售额68％的汽车冲压件为例，正以每年25％的速度增长。下面是网野伺服

5、压力机和国内伺服压力机主要技术参数对照。-19-通过技术参数的对照和伺服压力机在企业的应用，总结国内外伺服压力机的主要特点：1.1.2伺服压力机的发展趋势随着制造业国际竞争日益激烈，高效率制造高精度、高品质产品的伺服压力机的需求越来越强烈，开关磁阻伺服电机技术的成熟，开关磁阻伺服压力机成为发展趋势。开关磁阻伺服压力机的优势为：(1)柔性化、智能化生产。随着伺服技术的发展，伺服压力机采用可任意调节的伺服电机，其自动化、智能化程度提高，可以获得任意的滑块性能，设备工艺适应性提高。(2)节能环保。在普通压力机中，飞轮空转耗能占总能耗的6％～30％．

6、离合器耗能占总能耗的20％。伺服电动机取消飞轮和离合器，简化传动系统，节约能耗。与液压机相比．伺服压力机消除了油液污染，传动系统简化，传动噪音减少，改善了生产环境。(3)精度高，生产效率提高，模具寿命高。伺服技术、滑块位移检测技术、滑块行程控制技术等在伺服压力机的应用．使得滑块在任意位置可以准确控制，提高加工精度。制造业对少无切削加工的需求，使伺服压力机步入了快速发展期。开关磁阻伺服压力机将淘汰传统压力成形设备，包括锤类设备和传统压力机类设备。开关磁阻伺服压力机成为未来发展的必然趋势。-19-1.2本设计课题的技术参数1.2.1伺服曲柄压力机

7、技术参数名称符号量值标称压力100标称压力行程10滑块固定行程140标称行程次数60连杆系数0.11.2.2课题内容100吨伺服曲柄压力机设计与制造课题，以开关磁阻伺服电机为动力，进行曲柄滑块机构的运动分析、受力分析、动力与传动系统设计和曲柄滑块工作机构设计等。-19-1.3本课题的目的与意义1.3.1本课题的目的伺服曲柄压力机摒弃传统曲柄压力机的飞轮、离合器等耗能部件，采用开关伺服电机为动力源。该设计目的为：①提高压力机的通用性及智能化水平。由于具有伺服功能，滑块运动曲线不再仅仅是正弦曲线，而是可以根据工艺要求进行优化设计的任意曲线。②提高

8、压力机滑块运动精度。由于采用位置全闭环控制，在电机、曲轴、滑块上分别装有测量电机转角、曲轴转角和滑块位置的传感器，滑块在压力机工作全程中都具有高的运动控制精度。③提