10吨螺杆压力机设计说明书

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1、1.螺杆压力机的特点螺旋压力机依靠螺旋副将旋转运动转化为滑块的直线运动来进行工作。按作用力的性质，可将其分为两类：一类是冲击力；另一类是静压力。本设计的螺杆压力机为静压力一类。螺旋压力机在成形加工过程中具有独特的优势，它兼有锻锤和机械压力机的优点，而克服了两者的缺点。其主要特点如下：由于其行程不固定，可消除机械压力机因机身变形对工件精度的影响，适应性广，可通过多次打击获得所需变形；由于变形速度相对于锻锤低，有利于金属充分再结晶，特别适合于低塑性合金钢和有色金属锻造；打击力可以较准确地控制；由于冲击振动小，不但减少了基础投资，也大大改善了劳动条件。采用模具打套的方法，在螺旋压力机上可以获得较高的

2、锻件精度，比曲柄压力机高l一2级。比锤上模锻高23级。螺旋压力机兼有模锻锤、机械压力机等多种锻压机械的作用，万能性强，可用于模锻、冲裁、拉深等工艺。此外，螺旋压力机，特别是摩擦压力机结构简单，制造容易，所以应用广泛。螺旋压力机的缺点是生产率和机械效率较低。本设计采用电动螺旋压力机直接用电动机转子来代替飞轮，或通过齿轮或传动带带动飞轮旋转，去除了低效率的摩擦传动，具有最短的传动链和较高的效率，与液压传动的螺旋压力机相比，不需复杂的液压驱动设备，不存在液压油泄漏污染环境和出现液压故障问题由于换向频繁，与摩擦螺旋压力机相比，无摩擦盘、横轴等中间传动装置和摩擦带易损件，零部件少，可靠性高，精度好，效率

3、高。但由于频繁换向，对控制电器要求较高，并需要特殊电机。2.通用螺杆压力机的技术参数螺杆压力机的技术参数反映了压力机的工艺能力、加工零件的尺寸范围以及有关生产率等指标，现分述如下：1）公称压力P，及公称压力行程S螺杆压力机的公称压力(或称额定压力)是指滑块离下死点前某一特定距离(此特定距离称为公称压力行程或额定压力行程)时，滑块所容许承受的最大作用力。例如630、1000、1600、2500、3150、4000、6300kN。这个系列是从生产实践中归纳整理后制订的，既能满足生产需要，又不致使压力机的规格过多，给制造带来困难。当然专为实现某工艺的压力机也可以按实际需要的工艺力来确定公称压力。在型

4、谱中，通用压力机一般以公称压力作为主参数，其他技术参数称为基本参数。2）滑块行程S它是指滑块从上死点到下死点所经过的距离。它的大小将反映压力机的工作范围。行程较长，则能生产高度较高的零件，通用性较大。但压力机的螺杆要加大，随之而来的是齿轮模数和离合器尺寸均要增大，压力机造价增加。而且模具的导柱导套可能脱离，影响工件精度和模具寿命。此外，滑块的速度也要加大。所以，应该适当选择行程长度。3）滑块行程次数n它是指滑块每分钟从上死点到下死点，然后再回到上死点所往复的次数。行程次数越高，生产率越高，但次数超过一定数值以后，必需配备机械化自动化送料装置，否则不可能实现高生产率。行程次数提高以后，机器的振动

5、和噪音也将增加。现代的压力机，有提高行程次数的趋势。4）最大装模高度H，及装模高度调节量H；装模高度是指滑块在下死点时，滑块下定向到工作台板上表面的距离。当装模高度调节装置将滑块调整到最上位置时，装模高度达最大值，称为最大装模高度。上下模的闭合高度应小于压力机的最大装模高度。装模高度调节装置所能调节的距离，称为装模高度调节量。与装模高度并行的标准尚有封闭高度。所谓封闭高度是指滑块在下死点时，滑块下表面到工作台上表面的距离。它和装模高度之差恰是工作台板的厚度。装模高度及其调节量必需适当，增大其数值固然能安装闭合高度较大的模具，适应性较大，但若安装高度较小的模具时，则需增添附加垫板，给工作带来不便

6、。而且，压力机的高度也相应增加。5）工作台板及滑块底面尺寸它是指压力机工作中间的平面尺寸。它的大小直接影响所安装的模具的平面尺寸以及压力机平面轮廓的大小。6）喉深它是指滑块的中心线至机身的距离，是开式压力机和单柱压力机的特有参数。尺寸选得太小，则加工的零件尺寸受到限制。尺寸选得过大，则给机身的设计，特别是刚度设计带来困难3.螺杆压力机的方案设计1-电机 2-蜗轮 3-蜗杆 4-螺杆 5-立柱 6-移动横梁 7-螺母8-滑块 9-工作台图3-1螺杆压力机设计方案简图3.1螺杆压力机的组成螺杆压力机主要由动力源、主机、传动机构、电气控制系统四部分组成。 其中动力源为电动机；主机包括横梁、立柱、滑块

7、、工作台等；传动机构主要由蜗轮、蜗杆、螺母、螺杆等组成；电气控制控制系统主要由继电器、接触器、按钮、行程开关、电器控制柜等组成。3.2螺杆压机工艺方案设计1）控制方式的选择采用电气系统的控制方式。具有调整、手动、半自动三种工作方式。2）传动机构采用电动机做动力源，由蜗轮蜗杆减速器连接螺母，由螺母转动带动螺杆，使与螺杆连接的滑块做往复的直线运动。3）电气控制采用继电器、行程开关、接触器、手动按钮等元件进行手动、半自动控制。4）主机：主机结构形式采用“三梁四柱”的形式。4.机身的设计4.1 对机身机构设计的要求螺杆压力机的机身系封闭框架。它不仅承受在模锻时所产生的力和力矩，而且是连接和安装热螺杆压

8、力机所有功能机构的基础。机身的质量一般占压力机总质量的50%以上，其加工量约占压力机总加工量的30%。因此，机身结构的合理设计十分重要。螺杆压力机的机身结构主要取决于；1) 模锻件的精度要求；2)机身上所有零部件的相互装配要求及其紧凑性；3)由制造厂工艺条件决定的加工经济合理性。螺杆压力机的机身按其结构特点划分，有整体式和组合式两种，按其毛胚制造方法分类有铸造、焊接和铸焊组合三种。 整体机身结构简单、加工量小，在加工制造允许的条件下，可以应用于公称压力P40 MN的热模铝压力机。对于大重型热模锻压力机，由于制造和运输的原因，需采用组合式结构。组合机身通常分为两件或四件，用预应力拉紧螺栓连接成一

9、体。 铸造机身在热模压力机应用最为广泛，其优点是减震性能较好，但质量较大。焊接机身或铸焊组合机身有利于减少其质量，缩短制造周期，但减震性能较差，焊接机身目前还仅限于在公称压力P25MN的热模锻压力机上使用。 在结构设计时，机身一般应满足以下要求： 1)应具备足够的刚度。在满足强度和刚度的前提下力求减小机身的质量，以节约金属； 2)力求结构简单，便于压力机零部件的安装、调整、修理和更换； 3)在设计焊接机身时，尽可能使焊缝不承受主要负荷，考虑焊接工艺要求，避免焊按时产生变形； 4)在铸造机身设计时，应考虑铸造工艺的特点和要求，尽可能避免各断面金属分布的不均匀。适当加大过渡圆角，以减少应力集中；

10、5)应具有良好的加工工艺性。在保证机身精度的条件下，能为减少加工量和装夹次数提供条件，降低制造成本； 6)与基础接触的支承面积应足够大，以保证压力机工作的稳定性； 7)为适应热模锻压力机自动化的要求，在保证机身强度和刚度的条件下，应使仍窗口尽应保证与中间传动轴轴承库的可靠联接，使齿轮中心距保持不变，以提高齿轮的使用；9)从技术美学观点出发，力求造型美观。机身导轨是保证锻件精度的重要零件。在压力机工作时，导轨不仅起导向作用，而且承受偏心载荷。在设计时，导轨应满足以下要求： a)足够长的导向面和足够的刚度； b)结构应简单可靠，便于加工制造； c)导轨应便于更换或修复，其导向面的硬度应低于滑块导向

11、面的硬度面的磨损； d)调节方便准确，具有可靠的防松设施；4.2机身的典型结构4.2.1组合机身 组合机身不仅是大重型压力机、而且是中型压力机广泛采用的结构型式。 在设计决定组合机身的分缝面时，不仅要考虑压力机所承受的垂直分力，而且要考虑承受的水平分力和倾覆力矩。立柱和底座的分缝绝不应高于工作台的上平面。上横梁和立柱的分缝应避开偏心轴的支承孔，以免削弱偏心轴的支承刚度，防止偏心轴支承孔由于机身预紧后降低或丧失精度。 为防止组合机身各部分按合面的错移，保证它们的精确定位，一般在各结合面的左右方向设置定位销和定位键，也可以采用定位环定位。 组合机身的预紧可以通过加热方法和液压螺母法实现。4.2.2

12、整体机身的典型结构 整体结构机身有空心和实心两种。整体空心结构质量小，但对铸造工艺水平要求高。为改善立柱在压力机工作时的受力状态，使其承受压应力，整体空心结构机身一般部采用拉紧螺栓预紧。整体实心结构简单、质量大、刚度高，无须拉紧螺栓预紧。目前，只有Eumuco公司采用整体实心结构，机身由于无须拉紧螺栓预紧，因而没有整体空心结构和组合机身结构在预紧时的变形，为保证其加工精度提供了条件，同时也可以节省加工工时、降低制造成本。本设计采用的是组合机身4.3 机身的主要尺寸和精度机身主要尺寸取决于压力机的基本技术参数(公称压力、滑块行程长度、滑块行程次数、工作台上平面、滑块下平面的前后和左右尺寸、 最大

13、封闭高度等)，压力机的工作稳定性要求以及对机身强度和刚度的要求。机身直至加工部位的精度主要决定于零件件的尺寸精度，以及为保证压力机长期正常可靠工作的要求。(1)拉紧螺栓直径：拉紧螺栓直径决定于机身的预紧力。机身预紧力通常根据压力机的公称压力及其结构形式确定。拉紧螺栓一般采用45号钢制造。 当采用正火处理的45号钢时，对于组合机身的拉紧螺栓直径d可按以下经验公式计算，然后根据标准直径圆 初步选定。式中 压力机公称压力(KN)。对于整体机身，可取预紧力为(0.71.0) ，但是在目前实际设计时也有人取和机身同样大小的预紧力。拉紧螺栓两端通常采用45锯齿形螺纹，其牙型与基本尺寸分别见标准，螺母采用圆

14、螺母。当拉紧螺栓的直径确定后，两端螺纹和螺母可以按标准表（见设计手册）选取。（2）立柱断面尺寸立柱最小断面积按下面这个公式选取： ; 预压力，通常可取=（1.21.5）； 许用应力，可近似取4060MPa（3）机身高度的确定机身的高度可按下式确定： H=h+S+L+H1+A+H2+H3+H4;式中h最大装模高度； S压力机行程长度； L连杆长度； H1滑块底面与连杆小头中心线的距离； A+H2偏心轴心与上横梁顶面的距离；H3楔形工作台的高度；H4底座的高度；封闭高度采用偏心压力销或偏心套调整的压力机，在计算机身高度时，不应计人H3。(4)底座尺寸和底座与基础接触面积 底座后面尺寸可近似按以下经

15、验公式决定：ET+2/3D;式中T机身中心线至传动轴支座孔中心线的距离；D飞轮直径(mm)。机身底座与基础接触面积按下式确定；Pmg/p;式中 m压力机质量；g重力加速度；p机身底座与基础接触面的单位压力，一般可取0.70.8MPa。4.4 机身机架的选用、受力及强度的校核本课题选用的机身为三梁四柱式机身，机身结构简图如下图4-1所示1-横梁 2-移动横梁 3-立柱 4-工作台图4-1 机身结构简图整体机身框架力的传递由上图可以看出上下横梁和立柱交界内转角处为危险区域，并为受拉状态，所以在设计的时候应该保证以下几点原则。（1）应使力的传递距离最短。（2）结构布置和材料分配应考虑力的传递路线。（

16、3）整体机身的上下横梁和立柱交界的内转角处有明显的应力集中，应设计合理的圆弧结构，并保证加工精度。（4）上下横梁不宜采用中段局部增高等加强梁结构，因其在转折处必定应力集中，有害无利。现在研究一下工作行程中机身受的力，假设机身与基础刚性连接，可对于不动的下横梁来分析拉紧螺栓立柱的伸长和上横梁的绝对位移。作用在机身上的拉力通常可表示为(不考虑摩擦力)： 式中M、分别为机身部分的换算质量和加速度； F为螺杆压力机的最大工作负载为100KN因为机身是一个弹性系统，所以在力F十瞬时作用下使机身产生沿轴线方向的弹性变形，同时机身部分相对下支承面产生绕轴线的扭转。因此，在工作行程时，螺杆压力机产生纵向弹性振

17、动和扭转振动，并且这种振动传到地基上，根据某知名工厂所作的有关锻件变形时螺杆压力机机身状态的试验表明，在加载过程中，处于弹性振动状态的机身，承受交变载荷。工作行程时机身受冲击负荷，其特性与静载下的特性有质和量上的区别。螺杆压力机其他零件承受着类似机身的载荷特性，然而要弄清楚它的全部情形，实验资料还是很不够的。因此不考虑惯性力的动静法，乃是受力计算的基本方法。根据力的数据可计算压力机零件的应力，并与许用应力进行比较。在此基础上便可对结构零件的工作能力作出结论。但是当用计算方法得到的应力不超过许用应力时，就不能保证零件在使用过程中不会损坏，因为压力机零件在交变载荷下工作。对于比较精确的计算需要考虑

18、疲劳，但是关于螺杆、机身等最重要零件的疲劳计算还研究得很不够。采用的近似方法，只附带考虑了工作行程时滑块、螺杆和飞轮在突然减速情况下产生的惯性力和惯性力矩。惯性力和惯性力矩可用下式确定： ； 应当给出变形时间t，当在没有锻件情况下模具冷击时，T= 0.010.05秒。 冷击时在滑决运动方向上的变形可以由比值s=p/c令近似确定，这里c为螺旋压力机的刚度。4.4.1主机载荷分析螺杆压力机的最大工作负载为100KN，在进行载荷设计时，取负载100KN对压力机进行受力计算。螺杆压力机机结构形式为“三梁四柱”式，工作时加压的负载作用在横梁和导柱上，受载时横梁受压，导柱受拉受力简图如下图所示：F-负载

19、T-导柱拉力图4-2横梁、导柱受力图4.4.2立柱的设计立柱的材料选择：立柱在工作过程中主要承受拉力，材料必须具备较高的抗拉强度。立柱材料选择45圆钢，也可选用锻件形式。热处理要求：立柱除了承受拉力之外，外圆柱表面与滑块之间还存在摩擦力。为了减少立柱表面的磨损，通过表面热处理提高表面硬度增加表面耐磨性。总的热处理工艺为调质和表面淬火。材料选择：横梁工作时的受力为弯曲力，材料应具有一定的抗弯强度。选用45钢，毛坯采用锻件压力机的最大负载约为100kN，通过力传递后，最后由四根立柱承受100KN的拉力，作用在每根立柱上的拉力为25kN。由许用拉应力公式，可计算导柱的安全直径D。 式1式中：许用应力

20、；取45钢=80100MPa；F轴向拉力；A横截面积。即： 取立柱直径D=60mm,带入式1进行强度校核满足条件，强度合格立柱稳定性计算取立柱长度L=1200mm式中I立柱的的惯性距 A立柱的横截面积柔度计算：立柱是两端固定结构，根据表5-2 式中长度系数立柱临界应力：材料为45钢，则立柱工作应力公式： 计算表明稳定性合格4.4.3横梁的设计横梁受力可以简化为简直梁，中间受载的情形，如图所示。 横梁受力简图图4-3初步确定横梁的长、宽、高尺寸分别为800,700,300mm截面为矩形，即：负载作用下的剪力和弯矩如图所示图4-4(a) 剪力图 (b) 弯矩图由弯矩图4-4可知，横梁C点11截面弯

21、矩最大，该截面是危险截面。为了保证横梁能够正常工作，必须对该截面进行强度校核。正应力计算公式为： 式中：最大弯曲正应力；最大弯矩；抗弯截面系数()。矩形截面抗弯系数W计算公式为： 式中：矩形截面的宽；矩形截面的高。即：45钢的弯曲许用应力=100MPa，而横梁的最大弯曲应力=2.7MPa，远小于材料的许用应力，经过校核，设计尺寸满足要求5.螺杆的设计算5.1螺杆的设计计算(1)确定螺纹直径螺杆工作时，同时受到压力和转矩的作用。因此它的计算可近似按螺栓联接的计算公式求得螺纹公称直径即许用应力 螺杆材料选45钢，调质处理，取 则 选梯形螺纹 螺纹大径： ，螺纹中径： 螺纹小径： 螺距 ：螺纹根部厚

22、度：螺纹工作高度：校核螺杆强度：螺纹力矩: 螺纹升角：查表5-1(钢与铸铁的滑动摩擦系数无润滑)当量摩擦角表5-1摩擦因数 f值（无滑条件下）螺杆和螺母材料f值螺杆和螺母材料f值淬火钢和青铜钢和青铜钢和耐磨铸铁0.060.080.080.100.100.12钢和铸铁钢和钢0.160.190.130.17按第四强度理论较核，压扭组合校核满足要求。(2)自锁性验算自锁条件其中故 ，可用，且，可靠(3)螺杆结构螺杆上端直径：取，取退刀槽直径：取退刀槽宽度：螺杆膨大部分长度：取，取螺杆长度(4)稳定性计算细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力，螺杆可能失稳，为此按下式演算螺杆的稳定性。式中，为螺杆的临界压

23、力。弹性模量。，取。由，为固定支承，查表5-2（一端固定，一端自由）表5-2 系数和螺杆端部结构两端固定0.5（如一端不完全固定时为0.6）4.730一端固定，一端铰支0.73.927两端铰支13.142一端固定，一端自由21.875，螺杆可以稳定工作。5.2螺母的设计计算螺母的材料选用HT300(1)确定螺纹旋合圈数z根据耐磨性旋合圈数z，即 查表5-3取表5-3滑动螺旋传动的许用压强 螺纹副材料速度范围，许用压强螺纹副材料速度范围，许用压强钢对青铜低速 0.251825111871012钢对铸铁0.040.10.2131847钢对钢低速7.513钢对耐磨铸铁0.10.268淬火钢对青铜0.

24、10.21013螺母实际圈数螺母旋合长度：校核螺母的高径比： ，不能满足要求。故要重新确定螺母的高度。，则取 (2)校核螺母的螺牙强度剪切强度:查表5-4取 表5-4螺杆与螺母的许用应力 材 料许用拉应力许用弯曲应力许用剪切应力螺 杆钢螺 母青铜耐磨铸铁铸铁钢406050604560(11.2)304040400.6故满足要求。弯曲强度:式中 查表5-4 故满足要求(3)螺母其它结构尺寸:螺母外径取螺母凸外径取螺母取螺母外径和凸缘强度的计算及螺母悬置部分拉扭组合校核式中：螺母的许用拉应力 母材料的许用弯曲应力查表5-4，安全。凸缘与底座接触部分的挤压强度计算，安全凸缘根部的弯曲强度计算，安全。

25、6.电动机的选取螺杆转速:，则传动比： 取i=20工作所需功率蜗轮蜗杆传动效率 联轴器 电动机所需功率选取交流电动机功率为7.5KW 转速1440型号Y132-S-4，制动器DC70-227.传动系统传动系统的作用是将电动机的运动和能量按照一定要求传给螺杆机构。它的设计任务在于确定传动布置，传动级数以及速比分配等问题。它的设计好坏将影响压力机的外形尺寸、结构安排、能量损耗等各个方面，所以必需予以足够的重视。7.1 传动系统布置及设计 本设计的传动系统采用单级蜗杆减速器，传动路线为：电机连轴器减速器螺杆机构本课题蜗杆减速器采用蜗杆下置式，采用此布置结构，由于蜗杆在蜗轮的下边，啮合处的冷却和润滑均

26、较好。螺母固定于蜗轮中。为防止轴外伸段箱内润滑油漏失以及外界灰尘，异物侵入箱内，在轴承盖中装有密封元件。传动机构简图如下图7-11-蜗杆 2-电机 3-蜗轮 4-螺杆 5-螺母图7-1 传动机构简图7.2蜗轮蜗杆传动的设计16（1）选择材料考虑到蜗杆传动功率不大，速度只是中等，故蜗杆用45钢；因希望效率高些，耐磨好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为4555HRC。蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜铸造，而铁芯用灰铸铁HT100铸造。加工精度8级（2）按齿面接触疲劳强度进行设计根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，在校核齿根弯

27、曲疲劳强度传动中心距(3)确定作用在蜗轮上的转矩根据表7-2因为i=20 按，估取效率0.8，则表7-2蜗杆头数与蜗轮齿数的荐用值=57156429312961143029822129612982(4)确定载荷系数K.因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数；由表7-3选取使用系数；由于转速不高，冲击不大，可取动载荷系数；则表7-3使用系数工作类型IIIIII载荷性质均匀、无冲击不均匀、小冲击不均与、大冲击每小时启动次数50启动载荷小较大大11.151.2（5）确定弹性影响系数因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故(6)确定接触系数先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距a的比值，从图7-4中可查得图

28、7-4圆柱蜗杆传动的接触系数(7)确定许用接触应力根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC,可从表7-5中查得蜗轮的基本许用应力 表7-5铸锡青铜蜗轮的基本许用接触应力 MPa蜗轮材料铸造方法蜗杆螺旋面硬度铸锡磷青铜ZcuSn10P1砂模铸造150180金属模铸造220268铸锡锌铅青铜ZcuSn5Pb5Zn5砂模铸造113135金属模铸造128140应力循环次数寿命系数则 (8)计算中心距取中心距a=200mm,因i=20故从表7-6中取模数m=8mm，蜗杆分度圆直径，这时，从图7-3中可查得接触系数2.74，因为 ,因此以上计算结果可用。表7-6普

29、通圆柱蜗杆基本尺寸和参数及其与蜗轮参数的匹配中心距a/mm模数m/mm分度圆直径蜗杆头数直径系数q分度圆导程角蜗轮齿数变位系数160880512011031-0.500（200）2（41）（-0.500）（225）4（47）（-0.375）（250）6（52）（+0.250）注：1）本表中导程角小于的圆柱蜗杆均为自锁蜗杆；2）括号中的参数不适用于蜗杆头数时；3）本表摘自GB/T 1008519884）蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸（9）蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸a)蜗杆：轴向齿距:；直径系数:q=10；齿顶圆直径:；齿根圆直径:；分度圆导程角: ；蜗杆轴向齿厚:蜗杆齿宽：b)蜗轮：蜗轮齿数

30、：变位系数：；验算传动比,误差为蜗轮分度圆直径：蜗轮喉圆直径：蜗轮齿根圆直径：蜗轮咽喉母圆半径：蜗轮齿宽：（10）校核齿根弯曲疲劳强度 当量齿数 根据，从图7-7中可查得齿形系数图7-7蜗轮的齿形系数（）螺旋角系数：许用弯曲应力从表7-8中查得由ZCuSn10P1 制造的蜗轮基本许用弯曲应力 寿命系数，所以弯曲强度时满足的。表7-8蜗轮基本许用弯曲应力蜗轮材料铸造方法单侧工作双侧工作铸锡青铜ZcuSn10P1砂模铸造4029金属模铸造5640铸锡锌铅青铜ZcuSnPb5Zn5砂模铸造2622金属模铸造3226铸铝铁青铜ZcuAl10Fe3砂模铸造8057金属模铸造9064灰铸铁HT150砂模铸

31、造4028HT200金属模铸造4834（11）蜗杆轴扰度验算蜗杆轴惯性矩：允许蜗杆扰度：蜗杆轴扰度合格（12）验算效率已知 与相对滑动速度 有关从表7-9中用插值法查得 ；代入式中得 大于原估计，因此不用重算。表7-9普通圆柱蜗杆传动、值蜗轮齿圈材料锡青铜蜗杆齿面硬度其他滑动速度50.0220.02980.0180.026注：如滑动速度与表中数值不一致时，可以用插入法求得和值（13）温度计算散热面积估算箱体工作温度此处取=15w/（mc）合格（14）精度等级公差 和表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动，属于通用机械减速器从GB/T100891988圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择8级精度，

32、标注为8f GB/T100891988.然后由有关手册查得要求的公差项目及表面粗糙度。8.10吨螺杆压力机的基本参数 经过分析、设计、校核得出10T螺杆压力机的各参数如下表所示：形式10T螺杆压力机公称压力（KN）100行程长度（mm）300装模高度（mm）200滑块的面积（长* 宽mm）300*200工作台厚度（mm）200主电机（KW）7.5工进速度（m/s）0.019.电器控制图及安装使用要求9.1 电器控制系统压力机的电控制系统设计是整个压力机设计的一部分。在设计过程中要与机械部分取得密切配合，要广泛征求装配、维修和操作工人师傅对已有产品的意见和对新产品的要求使设计满足他用和制造等方面

33、的要求。设计电气控制线路，应使工人的手操作最少，使电器和触头的数量尽可能少，应考虑到当电气部分发生故障时，保证压力机自动停车，满足安全、可靠和经济的要求。压力机工作中有震动，为了保证电器元件的使用寿命在减震方面应予以注意。电气控制系统中，可调环节应尽可能少，元件的调整、检修和更换应当方便。（1）电功机的控制和保护：对于主传动电动机，中、小型压力机多采用鼠笼转子异步电动机并且大多采用直接起动，只在必要时(电源变压器容量限制或电动机发热限制)，才采用降压起动(Y起动和自隅变压器起动等)。大、中型压力机多采用绕线转子异步电动机并利用在电动机转子绕组中串接电阻的方法降低起动电流。在起动过程中以时间继电

34、器控制把串接电阻逐步短接切。有时为了使电动机具有较软的机械特性：起动之后仍保留一部分串接电阻。主传动电动机正转起动必须自保，即按下“开动”按钮后、除接通主电路的正转常开触头之外，在控制线路中与此按钮并联的常开触头闭合，松开此按钮，电动机仍保持起动状态。要停止电功机则需按其停止按钮。主传动电动机有时要求有反转。反转是在用寸动脱开压力机卡时使用或者在寸动调整压力机时，发现即将卡死而需将滑块返回时使用。电气控制线路应保证主传动电动机正转与反转互锁(当开动正转时，反转控制线路内串联的常闭触头断开；而开动反转时，则正转控制线路内串联的常闭触头断开)，以防止正、反转同时接进而短路。 较大吨位的压力机要求封

35、闭高度机动调整。调整封闭高度用的电动机都要求行两个转向。与主传动电动机同理，正、反转应当互锁。调整封闭高度的电动机要求“点动”开动，因此其控制线路不要自保。 压力机的润滑和送料装置等也可能采用电动机，但这些情况在开式压力机中是很少见的。 关于电功机的保护，对主传动电动机应设有过载保护和短路保护。主传动电动机利用按钮起动并利用控制线路自保维持运转，当失电时则立即断电，要重新供电需再启动动按钮，因此具有失压保护作用。对其他电动机都应设有短路保护并根据其具体工作情况增设其他保护。（2）操作规范离合器与制动器的控制：根指使用需要，常要求压力机具有下述操作规范： 寸动行程：按下开动按钮滑块即运动，松开该

36、按钮滑块即停止。这是在安装与调整模具时使滑块间断运动并使其停在所需位置而使用的一种行程。单次行程：按一下开动按钮(或踏一下脚踏开关的踏板)，滑块作一次完整的行程并停止在上死点；即使按钮(或踏板)一直按着，或松开按钮在滑块未到上死点时又重新按下，滑块都不连续进行第二次行程。安全单次行程：按动按钮直到滑块过下死点才松开，然后滑块运动至上死点自动停止。当滑块向下行程时，若松开按钮滑块即停止(如寸动行程)I而当滑块向上反向行程时，则不管是否按着按钮，滑块必定运动至死点停止(如单次行程)。安全单次行程多用双手操作，以保护操作者的双手不被模具压伤。 连续行程：连续踏着脚踏开关的踏板(连续行程多用脚踏操作)

37、，滑块即连续远动几个行程：松开踏板，滑块运动至上死点自动停止。自动行程：按一下开动按钮，滑块自动作连续行程，如要滑块停止，必须按一下停止按钮。 具有摩擦离合器的压力机，其电气控制系统可以根据使用需要实现上述几个或全部操作规范；具有刚性离合器的压力机，其电气控制系统通常不具备寸动行程和安全单次行程。上述各项规范的转换，除具有刚性离合器压力机的单次行程与连续行程的变换是通过机械操纵器实现外，其余的通常是电气上利用规范转换开关实现的。（3）安全、保护与电气联锁 为了防止压力机压伤操作人员的事故，压力机应当设有人身保护装置。 防止压力机过载损坏也是压力机设计中应当考虑的重要问题。过载时压力机应能自功停

38、车，并且只有在过载解除之后才能从新启动。9.2电气控制电路的设计主电路的启动方式采用直接启动。QS为电源开关，熔断器FU1对主电路起短路保护作用，熔断器FU2对控制电路起短路保护作用。热继电器FR起过载保护作用。按下启动按钮SB2后，线圈KM1得电，电动机启动，压力机开始工作。按下SB3,电动机反转，滑块回程。主电路如图8-1所示。图9-1 螺杆压力机主电路图控制电路主要控制滑块的工进、回程。其中速度换接通过行程开关来控制，为方便观察螺杆压力机处于那个工况，设置信号指示灯。为了预防突发事件的发生，应设置急停按钮。控制电路如图9-2所示。图9-2 螺杆压力机控制电路图9.3电气控制过程分析（1）

39、工进将开关置于自动档，按下SB2，交流接触器KM1和信号指示灯HL1得电，电动机正转启动，同时信号灯亮起。当触及行程开关SQ1时，运动停止。（2）点动工进将开关置于手动档，按下SB4,中间继电器KA3、交流接触器KM1和信号指示灯HL1得电，电动机正转启动，同时信号灯亮起。松开SB4，运动停止。当触及行程开关SQ1时，再按SB4无效。（3）点动退回将开关置于手动档，按下SB5,中间继电器KA4、交流接触器KM2和信号指示灯HL2得电，电动机正反转启动，同时信号灯亮起。松开SB5，运动停止。当触及行程开关SQ2时，再按SB5无效。（4）退回将开关置于自动档，按下SB3，交流接触器KM2和信号指示

40、灯HL2得电，电动机反转启动，同时信号灯亮起。当触及行程开关SQ2时，运动停止。（5）停止按下SB1，螺杆压力机停止工作。9.4 螺杆压力机安装和操作事项一、拆机前的准备1) 必须试车。确定机床能够正常运转，电器等无故障后停到下死点。2) 看订货说明。有无特殊要求。3) 把所有应该装的东西都装齐。特备是飞轮罩壳，横打棒，举模座。二、拆机发货：1) 标记。拉杆和螺母要先做好标记才能拆下来，拆下来后要及时装上， 发货时拉杆两头必需拧上螺母，避免运输过程中螺纹损伤。如果有两台相同型号的机床，那么立柱、滑块、底座、围栏、爬梯要统一标记。做标记的人必须把标记信息告诉安装设备的人。2) 润滑泵站放油。油放

41、干净，油箱里清理干净。3) 带锁铁箱。将自带工具和备件都放在大铁箱里。拆下来的标准件在车间不会有人拿，到厂家不会丢。另外多带些备件，用剩了带回来，安装一次补充一次可以减少发货。4) 其它。PU管（气路6根）放在气动箱内。气包上安全阀拆下，接头易断。JH36-400平衡缸上要用4个直角弯头。气垫下的3个接头要拆下。三、装机1) 上横梁和立柱间不能有间隙。2) 上横梁落好后，先把润滑泵站加满油，放到位，气垫下的接头接好。厂家要把地坑周围盖好，安全方便。另外，不要忘记带地脚螺钉，换模装置。大铁箱里必备黑胶，安全阀，生料带，砂纸。3) 工作中的注意事项四、工作前认真作到： 1）检查模具应安装正确，紧固

42、牢靠：在单曲柄机械压力机上安装模具时， 必须尽量使冲压件合力中心与压力机动中心重合，模具的支承面积不得小于滑块底面积的三分之一；在双曲柄机械压力机上安装模具时，两连杆承受负荷的不均衡度，不得超过压力机公称压力的三分之一。 2）清理滑块行程空间和模具空间的杂物。 a）调整油雾器的油量。调整平衡气缸、离合器拉伸垫的空气压力使 其符合规定。 b）闭合高度的调整，必须严格按照说明书规定的调整程序和方法进行。 3）启动主电动机前，应先试验离合器的电磁气阀，确认气阀动作和离 合器、制动器动作准确、灵敏，、可靠后，才能启动主电动机。主电动机转向必须与规定方向相符。 4）只有在平衡气缸送气的情况下才能开动滑块

43、行程。 5）作空运转试车或更换模具或调整闭合高度后滑块的第一个行程，只准用寸动。其程序是：启动主电动机片刻，关闭主电动机，利用飞轮惯性寸动滑块行程，检查模具闭合高度调整和打料螺钉调整是否适当。确认无误后，再依次用寸动、一次行程、连续行程等工作规范操作。 五、工作中认真作到： 1）绝对防止零件重叠加工。零件和余料未取出前严禁送料。 2）滑块运动时不准手伸入模具空间矫正或取、放零件。 3）有反车按钮的设备，须反车时，必须等待飞轮停止后，再按反车按钮。 4）点动行程只准在更换模具，调整模具闭合高度和检查设备时用，不准用于工作循环。 5）不准用连续行程压延较大较深的零件。 6） 校平零件时，应将零件置

44、于滑块的中心部位进行校平。 7） 用于锻件热件的设备、锻件的温度不准底于600。 8） 经常注意模具状况，如发现有松动或零件毛刺增大等现象时，应立即停机检查，排除故障后，再继续工作。 六 、工作后将滑块停在上死点上。 10.结论本文重点对螺杆压力机的传动机构、机架组成主要部件、电气控制系统及安装保护措施等进行了设计。经多方案对比之后，本文传动机构主要采用蜗轮蜗杆减速器连接螺母，由螺母转动带动螺杆，使与螺杆连接的滑块做往复的直线运动。采用蜗轮蜗杆减速度器原因是其传动比和承载能力较高，传动中主要形式为齿啮合传动，因此传动更为平稳、振动小、噪音低，适合螺杆压力机使用。其最突出的优点在于其自锁功能，蜗

45、轮蜗杆传动机构的蜗杆导程角小于啮合轮齿间当量摩擦角时，蜗轮蜗杆传动机构就会反向自锁，这时只能是蜗杆带动蜗轮，而蜗轮无法带动蜗杆，即可实现对机械的安全保护。将螺母固定于蜗轮中，是整体的设计更为简洁、紧凑，减少的不必要的传动环节。机架采用三梁四柱型的传统结构，立柱既可作为支撑部件，也可作为导向部件，省去了导向杆，降低了成本。电气控制系统的设计，采用继电器、行程开关、接触器、手动按钮等元件进行手动、半自动控制，能基本满足正常工作的需要。螺杆压力机在进行方案设计时，有些方案的选择可能不是最佳。总体来说，本文的总体设计方案可以满足螺杆压力机的加工工艺要求。致谢本设计是在指导老师吴元生吴老师悉心指导和无微

46、不至的关怀下完成的。一学期以来，吴老师不论是在生活上还是在学习上，都给了我莫大的期望、激励和关怀，从论文的选题、开展、定稿到最后的结果，吴老师都付出了相当的精力和心血，并给予了很大的支持和帮助。我所取得的每一点成绩无不浸透着吴老师的心血。吴老师学识渊博，治学严谨，有执着的敬业精神。在毕业设计过程中，他给了我许多重要的意见，并经常和我一起讨论设计过程中所遇到的难题，耐心细致地帮助我将设计完成的更加完善。 在本次设计的过程中,吴老师不惜牺牲自己宝贵的时间进行悉心辅导和指导,提供了自己的书籍,帮助并且指导查阅很多资料。在此深表感谢.吴老师严谨的治学作风以及平和的为人态度给我留下了深刻的印象。参考文献

47、1 黄吕权编.锻压参数测试技术讲义.西北工业大学.1985年2 尚保忠编.锻压测试技术讲义.南昌航空工业学院.1985年3 黄吕权等著.锻压机械的承载特点及设计理论的完善方向.重型机械，第3期.1989年6月科学技术出版社.1987年4 王孝培主编.冲压手册.北京：机械工业出版社.1990年5 湖南省机械工程学会锻压分会编.冲压工艺.长沙：湖南科学技术出版.1984年6 公差与配合GB18001804-79.北京：技术标准出版社.1981年7 形状和位置公差GB1182-80、GB1183-80、GB1184-80.北京：技术标准出版社.1981年8 Mechanisms and Cams f

48、or Automatic Machines C.N.Neklutin9 赵程林主编.锻压设备. 西北工业大学出版社.1987年10 Cams Design.Dynamics and Accuracy A.Harold11 何德誉主编.曲柄压力机.机械工业出版社.1981年12 Mechanical Presses Heinrich Makelt.1968年13 西北工业大学机械原理及机械零件教研室编.机械原理. 高等教育出版社.2005年14 济南铸造锻压机械研究所主编. 开式压力机性能要求与试验方法. 国家机械工业局.2000年15 刘鸿文材料力学()第四版.北京：高等教育出版社2004年16濮良贵主编机械设计第八版高等教育出版社2006年附 录小型（100KN）螺杆压力机设计图纸清单见附表1-1附表1-1 设计图纸清单序号图纸名称图纸代号图纸幅面1螺杆压力机装配图YLJ-00A02导套YLJ-01A43螺杆YLJ-02A24螺母YLJ-03A45蜗杆YLJ-04A26蜗轮YLJ-05A27蜗轮蜗杆机构装配图YLJ-06A18电气控制总电路YLJ-07A49压力机控制电路图YLJ-08A4