30t高速冲压机综合设计本科毕业设计.docx

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30t高速冲压机综合设计本科毕业设计

摘 要

冲压机机架采用三梁四柱结构，上下各一个固定横梁，横梁用四个立柱支撑，

一个 活动梁（滑块）沿四个立柱移动，在活动梁（滑块）和一个上下梁之间有

上下加热板和 模具。

被加工的物料放在上下模具之间冲压成型。

为了增加产量，提高生产效率，主机 采用双机组结构。

四柱式机构为冲压机常见的结构形式之一，机身是典型的三梁四柱结构。

主缸布置 在上横梁中心。

活动横梁与主缸活塞刚性连结并由主缸活塞驱动。

由四柱导向完成压制 和回程动作。

控制箱安装在主机右前侧，各控制按钮和压力表，调压阀等，均布置在箱 体面板上，因此工作者在控制箱前即可集中操纵和调整。

上滑块行程限位装置则布置于 机身右前侧。

可以调整活动横梁上限，减速和下限位置。

动力机构布置于主机右侧并由 管路系统与主机连接起来。

关键词：

冲压机、三梁四柱、横梁

第一章 绪论

1.1 课题的来源 

30T高速冲孔机本课题来源于企业实际需求，某低温设备有限公司需一 种冲压3003铝材，材料厚度0.2~0.6、材料宽度600，冲压速度在300次/分钟的高速 冲孔机。

由于该需求的冲孔机有一定的企业实际生产需求的特殊性，目前该设备国内外 没有，所以需要我们重新设计来满足该企业的实际需求。

本冲床采用的结构形式：

四柱式闭式冲床，主机采用四柱式结构，运动模板采用四 个高精度导套来保证模板上下运动的高精度。

运动模板下部带有四个平衡弹簧，用以平 衡运动模板及模具的自重，来保证设备运动的平稳性。

主轴采用偏心轮机构来转换主轴 的旋转运动为运动模板的上下垂直运动， 偏心距3mm。

 设备上部带有液压保压调节系统， 该系统的主要作用：

1、冲压时保压及吸振作用。

2、液压系统通过油缸的上下运动来调 整设备的闭合高度。

1.2 冲压机的特点 

采用进口油压缸及控压系统，压力平稳，无噪音。

1.2.1 冲压成型的优点 

冲压成型是一种常见的机械加工方法，冲压加工所生产出来的冲压个，应用领域可 说是包罗万象，比如：

消费电子产品、机械、五金、运输工具等产业均少不了它的存在。

 冲压件具有下列的主要特性，相对于其它加工方法可说具有不可取代的地位，主要特性 包括：

1、可得到轻量、高刚性之制品。

2、生产性良好，适合大量生产、成本代。

3、可得到品质均一的制品。

， 

4、材料利用率高、剪切性及回收性良好 。

冲压即能够制造尺寸很小的仪表零件，又能够制造诸如汽车大梁，压力容器封头一类的 大型零件；能 够制造一般尺寸公差等级和形状的零件，又能够制造精精密（公差在微米级）和复杂形状的零件。

占全世界钢产60%-70%以上的板材、管材及其它型材，其中 大部分经冲压制成成品。

冲压在汽车、机械、家用电器、电机、仪表、航天、武器制造 中，具有十分重要的地位。

冲压件的重量轻、厚度薄、刚性好。

它的尺寸公差取决于模具，所以质量稳定，一 般不需要再经机械切削即可使用。

冷冲压件的金属组织与力学性能优于原始胚料，表面 光滑美观。

冷冲压件的公差等级和表面状态优于热冲压件。

1.2.2 冲压成型的缺点 

1. 冲压成型工作环境温度较高

 2. 不能做复杂和深度拉伸的成型效果

 3. 薄膜厚度改变，模具要作稍微调整 

1.3 冲压机发展趋势 

冲压机适用于橡胶、塑料行业之聚合物如PVC、色母粒等化工原料的混炼加工、配 料试验，以检测是否达到所要求的颜色和质量，可作为工厂批量生产前配料的依据。

将 塑料或橡胶原料放于模具内，夹于上、下电热板之间，在电热板智能恒温下施以压力， 使原料成型。

1. 高速化，高效化，低能耗。

提高冲压机的工作效率，降低生产成本。

2. 机电液一体化。

充分合理利用机械和电子方面的先进技术促进整个液压系统的 完善。

3. 自动化、智能化。

微电子技术的告诉发展为冲压机的自动化和智能化提供了充 分的条件。

自动化不仅仅体现的在加工，应能够实现对系统的自动诊断和调整，具有故 障预处理的功能。

4. 液压元件集成化，标准化。

集成的液压系统减少了管路连接，有效地防止泄露 和污染。

标准化的元件为机器的维修带来方便。

1.4 冲压机机架的结构形式 

冲压机机架的结构设计主要有这几种结构形式：

整体框架式结构、双柱拉杆式、单 立柱结构、复合式结构和四柱式结构。

以下着重介绍四柱式结构。

四柱式机构为冲压机常见的结构形式之一，机身是典型的三梁四柱结构。

主缸布置 在上横梁中心。

在工作台中心则布置了顶出缸。

活动横梁与主缸活塞刚性连结并由主缸 活塞驱动。

由四柱导向完成压制和回程动作。

控制箱安装在主机右前侧，各控制按钮和 压力表， 调压阀等， 均布置在箱体面板上， 因此工作者在控制箱前即可集中操纵和调整。

 上滑块行程限位装置则布置于机身右前侧。

可以调整活动横梁上限，减速和下限位置。

 动力机构布置于主机右侧并由管路系统与主机连接起来。

四柱式结构最显著的特点是工作空间宽敞，便于四面观察和接近模具。

整机结构简 单， 工艺性较好， 但立柱需要大型圆钢或锻件。

 最大的缺点是承受偏心载荷的能力较差， 在偏载喜爱活动横梁与工作台间易产生倾斜和水平位移； 同时立柱导向面磨损后不能调 整和补偿。

这些缺点在一定程度上限制了他的应用范围。

为了提高零件压制精度，提高模具的使用寿命，除了机身和各梁应具有必须的刚度 外，各滑块应具有较高的运动精度，能承受在压制不对称零件或多工位冲压中产生的偏 心载荷，并在冲压过程中保持必须的精度。

在设计上重点是合理选择导向结构和导向长 度，导轨面力求耐磨，磨损后间隙便于调整和修复以提高寿命。

面导轨面上的挤压应力 值是产生磨损降低寿命的重要因素。

因此要仔细分析受力情况，进行必要地计算，使挤 压应力不超过规定值，此外还需采取相应的润滑措施，以保证充分润滑。

目前四柱式冲压机的滑块均采用固定于机身支柱上的45°斜面导轨导向， 为了提高 耐磨能力和便于维修，通常在滑块导轨面上镶有青铜垫板。

机身导轨则采用耐磨铸铁或 淬硬钢制造。

在精密冲裁和金属挤压冲压机上，为了最大限度的减小导轨间隙，提高刚 度和导向精度，近几年来也有采用塑料衬板的导轨或预应力滚动导轨。

第二章 冲压机机架结构设计

30T冲压机机架采用三梁四柱式结构，其主要特点是加工工艺性较其他类型结构简 单。

图2-1为立式单缸三梁四柱式结构，他的机身是由上横梁、滑块、下横梁、四根立 柱和加热板组成，机身由底座支撑。

工作缸安装在上横梁内，活动横梁与工作缸的活塞 联接成一整体，以立柱为导向上下运动，并传递工作缸内产生之力量，对磨具进行冲压 加工。

由于机身联接成一整体框架，故机身承受整个工作力量。

2.1 上横梁结构

 2.1.1 结构形式 

上横梁位于立柱上部，用于安装工作缸，承受工作缸的反作用力。

亦可安装回程缸 及其他辅助装置。

由于主机规格是30T，属于小型冲压机，上横梁不设计成上下封闭的厢式结构，直接采用45钢钢板结构，便于加工和生产。

2.1.2 形状尺寸要求 

上横梁通过立柱联接成机身上半部， 并安装工作油缸。

 为使其组成的空间合乎要求， 以及活塞运行平稳，因此要求上横梁安装油缸孔的轴线与安装油缸的台肩平面应垂直， 上横梁与调节螺母接触面与主油缸台肩接触应平行， 以及立柱穿过孔的上下平面应平行 等等。

结合生产情况，具体要求为：

1. 安装主油缸孔的轴线与油缸台肩贴合平面不垂直度允差≤0.06/1000毫米。

2. 调节螺母接触平面与油缸台肩贴合平面的不平行度允差≤0.05/1000毫米。

3. 锁紧螺母接触面与调节螺母接触面（立柱穿过孔的上平面与下平面）间不平度 允差≤0.16/1000毫米。

4. 油缸锁紧螺母平面与油缸台肩贴合平面间不平行度允差≤0.12/1000毫米。

5. 与油缸外圆配合公差为H7/f8. 

6. 立柱孔尺寸一般比立柱插入端直径大2-3毫米。

2.1.3 上横梁与油缸的联接方式 

依靠法兰盘固定油缸，如图 2-2 所示.此方法采用联接零件来固定油缸的位置。

当 油缸加压时，油缸台肩传递反作用力于横梁，法兰盘不受反作用力的作用，只有当油缸 回程工作时，回程力作用于法兰盘上。

故法兰盘的强度只需满足回程力要求即可。

油缸 为柱塞式时，法兰盘仅承受部件的重量。

2.2 滑块结构 

活动横梁的主要作用为：

与主油缸活塞杆联接传递冲压机的压力；通过导向套沿立 柱导向面上下往复运动；安装与固定模具及工具等。

因此需要有较好的强度、刚度及导 向结构。

2.2.1 结构形式 6 

活动横梁选用材料与上横梁、下横梁相同，常采用同样的材料来制造，以使毛坯的 制造工艺相类似、便于制造。

活动横梁的结构设计除考虑导向精度要求外， 还应根据压制工艺中的承载要求来决 定。

根据压制工艺性质，导向部分应有一定的高度，以保证足够的精度。

一般情况下， 导向部分高度不应小于活塞行程的二分之一

2.2.2 形状尺寸要求 

活动横梁是冲压机主要运动部件，为保证冲压机符合精度要求，因此，要求四立柱 导向套 孔轴线应相互平行，它应与联接活塞杆孔的中心线平行；上述这些孔轴线都应 与活动横梁下平面相垂直；与活塞杆接触平面对下平面亦可要求平行等。

结合生产情况 具体要求为：

1. 联接活塞杆孔轴线与四立柱孔轴应互相平行，其不平度允差≤0.10/1000毫米。

2. 活动横梁下平面不平直度，按JB1293-73标准允差为≤0.05/1000毫米。

3. 联接活塞杆孔轴线与四立柱孔轴线对下平面不垂直度允差≤0.06-0.10/1000 毫米。

4. 下平面对上平面（与活塞杆贴合平面）不平行度允差≤0.05/1000毫米。

5. 四立柱孔中心距公差，前后、左右均为≤±0.02毫米。

6. 四立柱孔与导套外圆配合精度为 H7/g8，中心孔与活塞杆外圆配合精度为 H7/f8。

2.3 下横梁结构

 2.3.1 结构形式 

下横梁是主机的安装基础。

台面上固定加热板，工作中承受机器本体的重量及全部 载荷。

下横梁所选用的材料以及其结构形式与上横梁相同。

图2-4为下横梁结构图，材 料选用45钢。

2.3.2 形状尺寸要求 

下横梁是整机的基础性零件，是安装加热板的基准。

因此，对工作台面的不平度、各部件安装定位基面均应有必要地技术要求。

根据生产情况，具体要求为:

1. 工作台台面不平直度，按JB1293-73 标准允差≤0.05/1000毫米。

2. 立柱锁紧螺母之贴合平面与工作台台面间不平行度允差小于0.16/1000毫米。

3. 立柱孔尺寸一般比立柱插入端直径大2-3 毫米左右。

2.4 立柱结构 

立柱是四柱式冲压机重要的支撑件和受力件， 同时又是活动横梁的导向基准。

 因此， 立柱应有足够的强度与刚度，导向表面应有足够的精度、光洁度和必要地硬度。

2.4.1 结构形式 

立柱与上横梁、 工作台的联接方式是表明立柱结构的主要特征。

 在选择立柱结构时， 应考虑到它与上横梁、工作台间应可靠预紧、安装方便和便于调整机器的精度。

图2-5为立柱结构，两梁都用调节螺母支承，用锁紧螺母上下加以锁紧。

四螺母结构组成零件多。

由于调节螺母起立柱台肩的支撑作用，且可调整两梁的支 撑距离，对立柱有关轴向尺寸要求不严格，紧固较容易。

但对立柱螺纹精度（与立柱轴 线的平行度）以及调整螺母精度（调节螺母的螺纹对于上下横梁贴合面垂直度）要求较 高。

机器精度调整较麻烦。

2.4.2 形状尺寸要求 

立柱为冲压机的重要零件，是活动横梁的导向基准。

结合生产情况，具体要求为：

1. 立柱导向面轴线不平直度允差≤0.05/1000毫米。

2. 材料选用45锻钢件。

毛坯应正火处理，消除锻造过程的内应力。

3. 立柱导向表面应进行热处理，表面硬度不低于 HB235，也可进行表面镀硬铬处 理，镀层厚度为0.02-0.04毫米

2.6 底座结构 

底座安装于工作台下部，与基础相联。

底座仅承受机器的总重量。

底座高度由正常 压制制件时人的操作高度来定。

底座材料。

主要考虑到外形的美观，对精度无要求。

如 图2-6所示。

总 结

毕业设计是对毕业生大学生活及学习的一次总结，是对毕业生的一次考核，通过设 计的构思，可以 看出一个本科毕业生的能力，同时也是对大学所学专业知识的一次广 而深的复习。

毕业设计是与实际紧密联系在一起的，是一次理论联系实际的有机结合。

本文重点对冲压机的主机进行了方案设计，根据要求采用三梁四柱结构，上下各一 个固定横梁，横梁用四个立柱支撑，一个活动梁（滑块）沿四个立柱移动，在活动梁（滑 块）和一个上下梁之间有上下加热板和模具。

被加工的物料放在上下模具之间加热加压 成型。

为了增加产量，提高生产效率，主机采用双机组结构。

在整个毕业设计过程中， 我查阅了大量的资料，仔细认真地分析了当前冲压机机架系统的结构。

主机是冲压机的 重要组成部分，它与其他部件如油缸有装配关系，其结构设计直接影响到整台冲压机的 工作性能。

立柱和梁板是整个机架的主要受力部件。

它们设计的好坏也是不容忽视的。

在设计中综合评比各元件的性能来选择零件，通过计算、校核强度等完成冲压机的 机架设计。

谢 辞

经过几个月的努力，毕业设计已经接近尾声。

由于实践经验的匮乏，本次设计难免 有考虑不周的地方。

如果没有XX教授的悉心指导以及本组人员的支持，恐怕设计不会 这么顺利完成。

自开题一来，任老师一直认真指导设计的每个环节，从资料的查阅到具 体方案的修改，老师都提出了宝贵的建议，让我受益匪浅。

除此之外，老师科学严谨的 治学态度和渊博的专业知识更是我永远学习的榜样。

 再次对老师及本组的同学表示衷心 的感谢！

最后还要感谢曾执导过和给我帮助的老师！

 是你们曾经辛勤的付出才有了我今天知 识的积累。

参考文献

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天津人民出版社，1997.

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机械工业出版社，1997.

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机械工业出版社，2007.

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机械工业出版社，2004.

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