沖壓加工與沖壓設(shè)備

沖壓加工與沖壓設(shè)備 第 1章 沖壓加工與沖壓設(shè)備 在機械制造業(yè)中，沖壓加工是一種常用的加工方法，它主要用于加工金屬和非金屬的板料零件。沖壓加工一般是在室溫下進行的，所以也可以稱為冷沖壓。 冷沖壓加工的三要素： (1) 沖床 沖床供給變形所需的力； (2) 模具 沖壓所用的工具是各種形式的沖模，沖模對板料塑性變形加以約束，并直接使板料變成所需的零件； (3) 原材料 沖壓所用的原材料多為金屬和非金屬的板料。 本章主要講述沖壓加工的各種基本工序、沖模的分類、各種沖壓設(shè)備的工作原理和主要技術(shù)參數(shù)。 本章要點： 沖壓基本工序的分類、沖模分類、曲柄壓力機的工作原理與主要技術(shù)參數(shù)、液壓機的工作原理與主要技術(shù)參數(shù)。 本章難點： 曲柄壓力機的工作原理與主要技術(shù)參數(shù) 第 1章 沖壓加工與沖壓設(shè)備 沖壓工序與沖模分類 沖壓設(shè)備簡介 緒 論 1. 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位 模具工業(yè)是“百業(yè)之母”，是工業(yè)產(chǎn)品的“效益放大器”。各國對模具的美譽很多，美國工業(yè)界認為：“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”；日本模具協(xié)會認為：“模具是促進社會繁榮富裕的動力”； 國際模具協(xié)會認為：“模具是金屬加工業(yè)的帝王”。 模具在現(xiàn)代生產(chǎn)中，是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，它以其特定的形狀通過一定的方式使原材料成形。例如，沖壓件和鍛件是通過沖壓或鍛造方式使金屬材料在模具內(nèi)發(fā)生塑性變形而獲得的，金屬壓鑄件、粉末冶金零件以及塑料、陶瓷、橡膠、玻璃等非金屬制品，絕大多數(shù)也是用模具成形的。由于模具成形具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、省料和低成本等特點，現(xiàn)已在國民經(jīng)濟各個部門，特別是汽車、拖拉機、航空航天、儀器儀表、機械制造、家用電器、石油化工、輕工日用品等工業(yè)部門得到極其廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計，利用模具制造的零件，在飛機、汽車、拖拉機、電機電器、儀器儀表等機電 產(chǎn)品中占 60 70；在電視機、錄音機、計算機等電子產(chǎn)品中占 80以上；在自行車、手表、洗衣機、電冰箱、電風扇等輕工產(chǎn)品中占 85以上。據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會統(tǒng)計，到 2000年，機械零件粗加工的 75和精加工的 50都由模具成形來完成。 世界上一些工業(yè)發(fā)達國家，模具工業(yè)的發(fā)展是很迅速的。據(jù)有關(guān)資料介紹，某些國家的模具總產(chǎn)值已超過了機床工業(yè)的總產(chǎn)值，其發(fā)展速度超過了機床、汽車、電子等工業(yè)。模具工業(yè)在這些國家已擺脫了從屬地位而發(fā)展成為獨立的行業(yè)，是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)之一。模具技術(shù)，特別是制造精密、復(fù)雜、大型、長壽命模具的技術(shù)，已成為衡量一個國家機械制造水平的重要標志之一。為了適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)對模具的需求，在模具生產(chǎn)中采用了許多新工藝和先進加工設(shè)備，不僅改善了模具的加工質(zhì)量，也提高了模具制造的機械化、自動化程度。電子計算機的應(yīng)用給模具設(shè)計和制造開辟了新的前 景。預(yù)計工業(yè)發(fā)達國家的模具工業(yè)還將有新的發(fā)展。 緒 論 2. 我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展 近年來，我國的模具工業(yè)也有較大發(fā)展，全國已有模具生產(chǎn)廠數(shù)千個，擁有職工數(shù)十萬人，每年能生產(chǎn)上百萬套模具。多工位級進模具和長壽命硬質(zhì)合金模具的生產(chǎn)及應(yīng)用有了進一步擴大。為滿足新產(chǎn)品試制和小批量生產(chǎn)的需要，我國模具行業(yè)制造了多種結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)周期短、成本低的簡易沖模，如鋼皮沖模、聚氨脂橡膠模、低熔點合金模具、鋅合金模具、組合沖模、通用可調(diào)沖孔模等。數(shù)控銑床、數(shù)控電火花加工機床、加工中心等加工設(shè)備已在模具生產(chǎn)中被采用。電火花和線切割加工已成為冷沖模制造的主要手段。為了對硬質(zhì)合金模具進行精密成型磨削，已研制成功了單層電鍍金剛石成形磨輪和電火花成形磨削專用機床，使用效果良好，對型腔的加工正在根據(jù)模具的不同類型采用電火花加工、電解加工、電鑄加工、陶瓷型精密鑄造、冷擠壓、超塑成形，以及利用照相腐蝕技術(shù)加工型腔皮革紋表面等多種工藝。模具的計算機輔助設(shè)計和制造 (已進行開發(fā)和應(yīng)用。 盡管我國的模具工業(yè)這些年來發(fā)展較快，模具制造的水平也在逐步提高，但和工業(yè)發(fā)達國家相比，仍存在較大差距，主要表現(xiàn)在模具品種少、精度差、壽命短、生產(chǎn)周期長等方面。 緒 論 3. 本課程的適應(yīng)性 近幾年，隨著模具工業(yè)的迅速發(fā)展，模具高技術(shù)人才緊缺，年薪 30萬也招不到高級模具技工曾轟動一時，能設(shè)計模具、操作數(shù)控與電加工設(shè)備的人才非常緊俏。為了適應(yīng)我國國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，發(fā)展我國的模具工業(yè)，近幾年來，我國的絕大多數(shù)工科類型的高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院都開設(shè)了模具專業(yè)，招生與就業(yè)情況也都比較理想。 在學(xué)科門類中，模具專業(yè)與機電專業(yè)、數(shù)控專業(yè)、機制專業(yè)同為機械大類的若干個分支之一，在專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)課程、專業(yè)實習(xí)等教學(xué)過程中有許多相同與相近之處。模具專業(yè)中的許多知識與技能是機電專業(yè)、數(shù)控專業(yè)、機制專業(yè)學(xué)生深化本專業(yè)知識的理想選擇。如機電專業(yè)學(xué)生可深化學(xué)習(xí)模具的電加工技術(shù)與技能；數(shù)控專業(yè)的學(xué)生可深化模具的數(shù)控加工與 制專業(yè)的學(xué)生可深化復(fù)雜模具的加工技能；并且都可以學(xué)習(xí)模具的設(shè)計與結(jié)構(gòu)知識。 緒 論 4. 本課程的性質(zhì)、任務(wù)和要求 模具構(gòu)造與制造 是為非模具專業(yè)學(xué)生選學(xué)模具課程而設(shè)置的專業(yè)課程。通過本課程教學(xué)，并配合其他教學(xué)環(huán)節(jié)使學(xué)生初步掌握模具設(shè)計、模具構(gòu)造的知識；掌握模具制造工藝規(guī)程的制定；掌握模具零件常規(guī)與特種加工知識與操作技能。為畢業(yè)后從事與模具相關(guān)的工作打下必要的基礎(chǔ)。 模具構(gòu)造與制造 涉及的知識面廣，是一門綜合性較強的課程。它綜合了 沖塑設(shè)備 、 沖壓模具設(shè)計 、 塑料成形工藝及塑料模具設(shè)計 、 模具制造工藝學(xué) 等模具專業(yè)課程知識，并且與 金屬材料及熱處理 、 數(shù)控技術(shù) 、 機械制造工藝及設(shè)備 等課程的有關(guān)內(nèi)容都將在 模具構(gòu)造與制造 課程中得到綜合應(yīng)用。因此在學(xué)習(xí)中善于綜合應(yīng)用相關(guān)課程的知識，對于學(xué)好 模具構(gòu)造與制造 是十分重要的。 模具構(gòu)造與制造 是一門實踐性較強的課程。因此。學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程時，除了重視其中必要的基礎(chǔ)知識、工藝方法等理論學(xué)習(xí)外，還應(yīng)特別注意實踐環(huán)節(jié)，要通過參觀沖壓廠、塑料廠、模具廠等生產(chǎn)現(xiàn)場教學(xué)和安排模具拆裝、特種加工等實訓(xùn)環(huán)節(jié)，增加感性認識，掌握實際操作技能。 沖壓工序與沖模分類 冷沖壓概念 沖壓加工的特點及其應(yīng)用 冷沖壓的現(xiàn)狀和發(fā)展動向 沖壓基本工序的分類 沖模分類 常用冷沖壓材料 沖壓工序與沖模分類 在機械制造業(yè)中，冷沖壓加工是一種常用的加工方法。冷沖模就是沖壓加工所用的工藝裝備。沒有先進的冷沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。 冷沖壓概念 冷沖壓是在常溫下利用沖模在壓力機上對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法。它是壓力加工方法的一種，是機械制造中先進的加工方法之一。因為它通常是在室溫下進行加工，所以稱為冷沖壓。又因為它主要是用板料加工成零件，所以又稱為板料沖壓。冷沖壓不但可以加工金屬材料，而且還可以加工非金屬材料。 沖壓加工的特點及其應(yīng)用 冷沖壓加工與其他加工方法相比，有以下特點： (1) 用冷沖壓加工方法可以得到形狀復(fù)雜、用其他加工方法難以加工的工件，如薄殼零件等。冷沖壓件的尺寸精度是由模具保證的，因此，尺寸穩(wěn)定，互換性好。 (2) 材料利用率高、工件重量輕、剛性好、強度高、沖壓過程耗能少。因此，工件的成本較低。 (3) 操作簡單、勞動強度低、易于實現(xiàn)機械化和自動化、生產(chǎn)率高。 (4) 沖壓加工中所用的模具結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，生產(chǎn)周期較長、成本較高。因此，在單件、小批量生產(chǎn)中采用沖壓工藝受到一定限制。沖壓工藝多用于成批、大量生產(chǎn)。近年來發(fā)展的簡易沖模、組合沖模、鋅基合金沖模等為單件、小批量生產(chǎn)采用沖壓工藝創(chuàng)造了條件。 綜上所述，冷沖壓與其他加工方法相比，具有獨到的特點，所以在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門都越來越多地采用冷沖壓加工產(chǎn)品零部件，如汽車、拖拉機、電器、儀表、電子、國防以及日用品等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當大，不少過去用鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在已被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。據(jù)粗略統(tǒng)計，在汽車制造業(yè)中有 60 70的零件是采用沖壓工藝制成的，冷沖壓生產(chǎn)所占的勞動量為整個汽車工業(yè)勞動量的 25 30。在機電及儀器、儀表生產(chǎn)中有 60 70的零件是采用冷沖壓工藝來完成的。在電子產(chǎn)品中，沖壓件的數(shù)量約占零件總數(shù)的 85以上。通過沖壓加工制造，大大提高了生產(chǎn)率，降低了成本。 冷沖壓的現(xiàn)狀和發(fā)展動向 隨著近代工業(yè)的發(fā)展，對冷沖壓提出了越來越高的要求，因而也促進了冷沖壓技術(shù)的迅速發(fā)展。 1. 沖壓工藝方面 提高勞動生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本和擴大沖壓工藝應(yīng)用范圍的各種沖壓新工藝，是研究和推廣的大方向。 冷擠壓是一種生產(chǎn)率高、產(chǎn)品質(zhì)量好的先進加工工藝。用冷擠壓方法生產(chǎn)的零件一般不需要或只需要進行少量切削加工。目前，冷擠壓不但用于生產(chǎn)有色金屬零件，而且還用于生產(chǎn)黑色金屬零件。隨著模具設(shè)計與制造技術(shù)及模具材料的發(fā)展，冷擠壓的應(yīng)用范圍將越來越廣泛。 精密沖裁是提高沖裁零件質(zhì)量的有效方法。它可以擴大沖壓加工范圍。目前，精沖技術(shù)已用于大型、厚、硬材料的加工。精密沖裁加工零件的厚度已達 25 部分過去用切削加工方法生產(chǎn)的零件現(xiàn)在已改為用精密沖裁方法制造。不僅如此，三維精沖件已在生產(chǎn)中開發(fā)和應(yīng)用。 超塑性成形方法具有突出的特點，即能在很低的變形抗力下得到非常大的變形，這對于制造形狀復(fù)雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序。目前，這種新工藝雖然還處于開發(fā)和推廣應(yīng)用階段，但在實際生產(chǎn)中已顯示出其優(yōu)越性，可用超塑性加工的金屬材料的品種也正在不斷增加。 冷沖壓的現(xiàn)狀和發(fā)展動向 2. 沖模方面 沖模是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件。在沖模的設(shè)計和制造上，目前正朝著以下兩方面發(fā)展。一方面，為了適應(yīng)高速、自動、精密、安全等大批量現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命、 自動化方向發(fā)展。在我國，工位數(shù)達 37位甚至更多的級進模，壽命達千萬次以上甚至億次的硬質(zhì)合金模，精度和自動化程度相當高的沖模都已經(jīng)應(yīng)用在生產(chǎn)中。同時，由于這樣的沖模對加工、裝配、調(diào)整、維修要求很高，因此各種高效、精密、數(shù)控、自動化的模具加工機床和檢測設(shè)備也正在迅速發(fā)展，如我國的數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心和坐標磨床等先進模具加工設(shè)備已達到一定的水平。另一方面，為了產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金模、聚氨酯橡膠模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造工藝也得到迅速發(fā)展。為適應(yīng)汽車工業(yè)的發(fā)展，大型覆 蓋件沖模設(shè)計與制造水平也有很大提高，已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具。 在模具材料及熱處理、模具表面處理等方面，國內(nèi)外都進行了不少研制工作，并取得了很好的實際 效果，如 65012 模具的標準化和專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)的廣泛重視。這是由于模具標準化是組織模具專業(yè)化生產(chǎn)的前提，而模具的專業(yè)化生產(chǎn)是提高模具質(zhì)量、縮短模具制造周期、降低成本的關(guān)鍵。我國已經(jīng)頒布了冷沖壓術(shù)語、冷沖模零部件的國家標準。沖模的專業(yè)化生產(chǎn)正處于積極組織和實施之中。 但總的來說，我國沖模的標準化和專業(yè)化水平還是比較低的。 模具的計算機輔助設(shè)計 (計算機輔助制造 (已引起國內(nèi)外模具行業(yè)的極大重視?？梢哉f，計算機輔助設(shè)計與制造是沖壓工藝編制及沖模設(shè)計與制造走向全盤自動化的重大措施。由于采 用了 僅使沖模設(shè)計和制造周期大為縮短，而且提高了質(zhì)量。因而它的開發(fā)和應(yīng)用已成為當前沖模乃至其他模具技術(shù)發(fā)展中引人注目的課題。 冷沖壓的現(xiàn)狀和發(fā)展動向 3. 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動化方面 性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件。高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的壓力機與之相匹配。目前主要是從兩個方面予以研究和發(fā)展：一是對目前我國大量使用的普通沖壓設(shè)備加以改進，即在普通壓力機的基礎(chǔ)上加上送料裝置和檢測裝置，以實現(xiàn)半自動化或全自動化生產(chǎn)，改進沖壓設(shè)備結(jié)構(gòu)，保證必要的剛度和精度，提高其工藝性能，以提高沖壓件精度，延長沖模使用壽命；二是積極發(fā)展高速壓力機和多工位自動壓力機，開發(fā)數(shù)控壓力機、沖壓柔性制造系統(tǒng)(各種專用壓力機，以滿足大批量生產(chǎn)的需要。 4. 冷沖壓基本原理的研究 冷沖壓工藝及沖模設(shè)計與制造方面的發(fā)展，均與沖壓變形基本原理的研究取得進展是分不開的。例如，板料沖壓工藝性能的研究，沖壓成形過程應(yīng)力應(yīng)變分析和計算機模擬，板料變形規(guī)律的研究，從坯料變形規(guī)律出發(fā)進行坯料與沖模之間相互作用的研究，在沖壓變形條件下的摩擦、潤滑機理方面的研究等，為逐步建立起緊密結(jié)合生產(chǎn)實際的先進的沖壓工藝及沖模設(shè)計方法打下了基礎(chǔ)。因此，可以說沖壓成形基本理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。 沖壓基本工序的分類 冷沖壓加工的零件，由于其形狀、尺寸、精度要求、生產(chǎn)批量、原材料性能等各不相同，因此生產(chǎn)中所采用的冷沖壓工藝方法也是多種多樣的，但概括起來可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序是指使板料按一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和切斷面質(zhì)量的沖壓件 (俗稱沖裁件 )的工序；成形工序是指坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。 上述兩類工序，按沖壓方式不同又可分為很多基本工序，見表 沖壓生產(chǎn)的自動化是提高勞動生產(chǎn)率和改善勞動條件的有效措施。由于冷沖壓操作簡單，坯料和工序件形狀比較規(guī)則，一致性好，所以容易實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化。沖壓生產(chǎn)的自動化包括原材料的輸送、沖壓工藝過程及檢測、沖模的更換與安裝、廢料處理等各個環(huán)節(jié)，但最基本的是壓力機自動化和沖模自動化。 在實際生產(chǎn)中，當生產(chǎn)批量大時，如僅以表中所列的基本工序組成沖壓工藝過程，則生產(chǎn)率可能很低，不能滿足生產(chǎn)需要。因此，一般采用組合工序，即把兩個以上的單獨工序組合成一道工序，構(gòu)成所謂復(fù)合、級進、復(fù)合 上述沖壓成形的分類方法比較直觀，真實地反映出各類零件的實際成形過程和工藝特點，便于制定各類零件的沖壓工藝并進行沖模設(shè)計，在實際生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。如把各種成形按其成形時變形區(qū)的應(yīng)力和應(yīng)變特點加以歸類，這就是另一種沖壓成形的分類方法。按此分類法，即把冷沖壓成形方法分為伸長類變形和壓縮類變形，它能充分反映出各類成形變形區(qū)的受力與變形特點，反映出同類成形的共同規(guī)律，對解決問題具有很大的實際意義。 沖壓基本工序的分類 沖壓基本工序的分類 沖壓基本工序的分類 沖模分類 (1) 按工序性質(zhì)分類 可分為落料模、沖孔模、切斷模、切邊模、切舌模、剖切模、整修模、精沖模等。 (2) 按工序組合程度分類 可分為以下三種： 單工序模 (俗稱簡單模 )，即在一副模具中只完成一種工序，如落料、沖孔、切邊等。 級進模 (俗稱連續(xù)模 )，即在壓力機一次行程中，在模具的不同位置上同時完成數(shù)道沖壓工序。級進模所完成的同一零件的不同沖壓工序是按一定順序、相隔一定步距排列在模具的送料方向上的，壓 力機一次行程得到一個或數(shù)個沖壓件。 復(fù)合模，即在壓力機的一次行程中，在一副模具的同一位置上完成數(shù)道沖壓工序。壓力機一次行程 一般得到一個沖壓件。 (3) 按沖模有無導(dǎo)向裝置和導(dǎo)向方法分類 可分為無導(dǎo)向的開式模和有導(dǎo)向的導(dǎo)板模、導(dǎo)柱模。 (4) 按送料、出件及排除廢料的自動化程度分類 可分為手動模、半自動模和自動模。 另外，按送料步距定位方法不同可分為擋料銷式、導(dǎo)正銷式、側(cè)刃式等模具。按卸料方法不同可分為剛性卸料式和彈性卸料式等模具。按凸、凹模材料不同可分為鋼模、硬質(zhì)合金模、鋼帶沖模、鋅 基合金模、橡膠沖模等。 對于一副沖模，上述幾種特征可能兼有，如導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向、固定卸料、側(cè)刃定距的沖孔落料級進模 等。 常用冷沖壓材料 沖壓用材料大部分是各種規(guī)格的板料、帶料和塊料。板料的尺寸較大，一般用于大型零件的沖壓。 對于中小型零件，多數(shù)是將板料剪裁成條料后使用。帶料 (又稱卷料 )有各種規(guī)格的寬度，展開長度可達幾十米，適用于大批量生產(chǎn)的自動送料。塊料只用于少數(shù)鋼號和價錢昂貴的有色金屬的沖壓。 冷沖壓常用材料有黑色金屬、有色金屬及非金屬材料等幾類。 1. 黑色金屬 黑色金屬有普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、不銹鋼、電工硅鋼等。 對冷軋鋼板，根據(jù)國家標準 708 88規(guī)定，按軋制精度 (鋼板厚度精度 )可分為 A、 A 較高精度； B 普通精度。 對厚度 4據(jù) T 13237 1991規(guī)定，按鋼板表面質(zhì)量可分為 I、 、 三組。按拉深級別又分為 Z、 S、 I 高級的精整表面； 較高級的精整表面； 普通的精整表面。 Z 最深拉深級； S 深拉深級； P 普通拉深級。 常用冷沖壓材料 2. 有色金屬 有色金屬有純銅、黃銅、青銅、鋁等。 3. 非金屬材料 非金屬材料有紙板、膠木板、橡膠板、塑料板、纖維板和云母等。 在沖壓工藝資料和圖樣上，對材料的表示方法有特殊的規(guī)定?，F(xiàn)以優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼冷軋薄鋼板標記為例。 例 08鋼，尺寸 1.0 通精度，較高級的精整表面，深拉深級的冷軋鋼板表示為 關(guān)于材料的牌號、規(guī)格和性能，可查閱有關(guān)設(shè)計資料和標準。 B 1 . 0 1 0 0 0 1 5 0 0 G B 7 . 8 8 80 8 I I S G B 1 3 2 3 7 9 1 沖壓設(shè)備簡介 曲柄壓力機 液壓機 沖壓設(shè)備簡介 壓力機就是用來對放置于模具中的材料實現(xiàn)壓力加工的機械。對被加工材料施加壓力的反作用力，由機械本身承受。壓力機可根據(jù)產(chǎn)生與傳遞壓力的機理來分類：使用液體傳遞壓力的為液壓機；使用氣體傳遞壓力的為氣動壓力機；以電磁力做功的稱為電磁壓力機；以機械機構(gòu)傳遞壓力的即為機械傳動類壓力機，曲柄壓力機屬于機械傳動類壓力機，它是重要的鍛壓設(shè)備。它能進行各種沖壓和模鍛工藝，直接生產(chǎn)出零件或毛坯。因此，曲柄壓力機在汽車、拖拉機、電器、儀表、電子、醫(yī)療機械、動力機械、國防以及日用品等工業(yè)部門得到了廣泛的應(yīng)用。 曲柄壓力機 1. 曲柄壓力機的用途和分類 在生產(chǎn)中，為了適應(yīng)不同的工藝要求，采用各種不同類型的曲柄壓力機。這些壓力機都具有自己的獨特結(jié)構(gòu)形式及作用特點。通?？筛鶕?jù)曲柄壓力機的工藝用途及結(jié)構(gòu)特點進行分類。 按工藝用途曲柄壓力機可分為通用壓力機和專用壓力機兩大類。通用壓力機適用于多種工藝用途，如沖裁、彎曲、成形、淺拉深等。而專用壓力機用途較單一，如拉深壓力機、板料折彎機、剪切機、擠壓機、冷鐓自動機、高速壓力機、板沖多工位自動機、精壓機、熱模鍛壓力機等，都屬于專用壓力機。 按機身的結(jié)構(gòu)形式不同，曲柄壓力機可分為開式壓力機和閉式壓力機。 開式壓力機的機身形狀類似英文字母 C，如圖 機身前面及左右均敞開，操作空間大。但機身剛度差，壓力機在工作負荷的作用下會產(chǎn)生角變形，影響精度。所以，這類壓力機的噸位都比較小，一般在 2000 式壓力機又可分為單柱壓力機和雙柱壓力機兩種。圖 機身后壁有開口，形成兩個立柱，故稱雙柱壓力機。雙柱壓力機便于向后方排料。此外，開式壓力機按照工作臺的結(jié)構(gòu)特點又可分為可傾臺式壓力機 (見圖 固定臺式壓力機 (見圖 升降臺式壓力機 (見圖 圖 機身也是前面及左右三向敞開，但后壁無開口。 閉式壓力機機身左右兩側(cè)是封閉的，如圖 能從前后方向接近模具，且裝模距離遠，操作不太方便。但因為機身形狀對稱，剛度好，壓力機精度好。所以，壓力超過 2500 型壓力機，幾乎都采用此種形式，某些精度要求較高的小型壓力機也采用此種形式。 曲柄壓力機 圖 開式雙柱可傾臺式壓力機 曲柄壓力機 圖 單柱固定臺式壓力機 曲柄壓力機 圖 升降臺式壓力機 曲柄壓力機 圖 閉式壓力機 曲柄壓力機 曲柄壓力機 按與滑塊相連的曲柄連桿數(shù)，曲柄壓力機可分為單點、雙點和四點壓力機，柄連桿數(shù)的設(shè)置主要根據(jù)滑塊面積的大小和使用目的而定。點數(shù)多的，滑塊承受偏心負荷的能力大。 此外，按傳動機構(gòu)的位置，可將曲柄壓力機分為上傳動式和底傳動式兩類。底傳動壓力機的傳動機構(gòu)設(shè)于工作臺的下面，如圖 重心低、穩(wěn)定性好，但要建造相當大的地坑，且維修較困難。 2. 曲柄壓力機的工作原理與結(jié)構(gòu)組成 盡管曲柄壓力機有各種類型，但其工作原理和基本組成是相同的。圖 該曲柄壓力機的工作原理如下：電動機 1的能量和運動通過帶傳動傳給中間傳動軸 4，再由齒輪傳動傳給曲軸 9，連桿 11上端套在曲軸上，下端與滑塊 12鉸接，因此，曲軸的旋轉(zhuǎn)運動通過連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的往復(fù)直線運動。將上模 13裝在滑塊上，下模 14裝在工作臺墊板 15上，壓力機便能對置于上、下模間的材料做功，將其制成工件，實現(xiàn)壓力加工。由于工藝操作的需要，滑塊有時運動，有時停止，因此裝有離合器 7和制動器 10。壓力機在整個工作周期內(nèi)進行工藝操作的時間很短，即有負荷的工作時間很短，大部分時間為無負荷的空程運動。為了使電動機的負荷較均勻，有效地利用能量，因而裝有飛輪，在該機上，大帶輪 3和大齒輪6均起飛輪的作用。 曲柄壓力機 曲柄壓力機 曲柄壓力機 從上述的工作原理可以看出，曲柄壓力機一般由以下幾個基本部分組成： (1) 工作機構(gòu) 一般為曲柄滑塊機構(gòu)，由曲軸、連桿、滑塊、導(dǎo)軌等零件組成。其作用是將傳動系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運動變成滑 塊的往復(fù)直線運動；承受和傳遞工作壓力；在滑塊上安裝模具。 (2) 傳動系統(tǒng) 包括帶傳動和齒輪傳動等機構(gòu)。其作用是將電機的能量和運動傳遞給工作機構(gòu)；并對電動機的轉(zhuǎn)速進行 減速使滑塊獲得所需的行程次數(shù)。 (3) 操縱系統(tǒng) 如離合器、制動器及其控制裝置。其作用是用來控制壓力機安全、準確地運轉(zhuǎn)。 (4) 能源系統(tǒng) 如電動機和飛輪。飛輪能將電動機空程運轉(zhuǎn)時的能量吸收積蓄起來，在沖壓時再釋放出來。 (5) 支承部件 如機身，把壓力機所有的機構(gòu)聯(lián)結(jié)起來，承受全部工作變形力和各種裝置的各個部件的重力，并保證全 機所要求的精度和強度。 此外，還有各種輔助系統(tǒng)與附屬裝置，如潤滑系統(tǒng)、頂件裝置、保護裝置、滑塊平衡裝置、安全裝置等。 閉式壓力機外形 (見圖 開式壓力機有很大差別。但它們的工作原理和結(jié)構(gòu)基本組成是相同的。圖 31 315型閉式壓力機的運動原理圖，與圖 只是在傳動系統(tǒng)中多了一級齒輪傳動；工作機構(gòu)中曲柄的具體形式是偏心齒輪式，而不是曲軸式，即由偏心齒輪 9帶動連桿擺動，從而帶動滑塊作往復(fù)直線運動；此外，該壓力機工作臺下裝有頂件裝置，即液壓氣墊 18，可作為拉深時壓料及頂出模內(nèi)的工件用。 曲柄壓力機 3. 曲柄壓力機的主要技術(shù)參數(shù) 曲柄壓力機的技術(shù)參數(shù)反映了壓力機的工藝能力及有關(guān)生產(chǎn)率等指標?，F(xiàn)分述如下： (1) 標稱壓力 g 曲柄壓力機的標稱壓力 或稱額定壓力 )就是滑塊所允許承受的最大作用力，而滑塊必須在到達下止點前某一特定距離之內(nèi)才允許承受標稱壓力，這一特定距離稱為標稱壓力行程 (或額定壓力行程 )稱壓力行程所對應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角稱為標稱壓力角 (或額定壓力角 )g。例如 63壓力機的標稱壓力為630 稱壓力行程為 8 指該壓力機的滑塊在離下止點前 8 許承受的最大壓力為 630 標稱壓力是壓力機的主參數(shù)。我國生產(chǎn)的壓力機標稱壓力已經(jīng)系列化了。例如 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1600 2500 3150 4000 6300 個系列是從生產(chǎn)實踐中歸納整理后制訂的，既能滿足生產(chǎn)需要，又不致使曲柄壓力機的規(guī)格過多，給制造帶來困難。 (2) 滑塊行程 如圖 ，它是指滑塊從上止點到下止點所經(jīng)過的距離。它是曲柄偏心量的 2倍。它的大小也反映壓力機的工作范圍。行程長，則能生產(chǎn)高度較高的零件，通用性大。但壓力機的曲柄尺寸要加大，隨 之而來的是齒輪模數(shù)和離合器尺寸均要增大，壓力機造價增加，而且工作時模具的導(dǎo)柱、導(dǎo)套可能脫離，影響工件精度和模具壽命。因此，滑塊行程并非越大越好，應(yīng)根據(jù)加工行程的需要與作業(yè)中送料形式和取件的需要，以及模具導(dǎo)向件工作要求等情況來選取。為滿足生產(chǎn)實際的需要，有些壓力機的行程長度 做成可調(diào)節(jié)的。如 50壓力機的滑塊行程可在 10 90 100A、 1006 140 曲柄壓力機 曲柄壓力機 (3) 滑塊行程次數(shù) n 它是指滑塊每分鐘往復(fù)運動的次數(shù)。如果是連續(xù)作業(yè)，它就是每分鐘生產(chǎn)工件的個數(shù)。所以，行程次數(shù)越大，生產(chǎn)率就越高。然而，當采用手動連續(xù)作業(yè)時，由于受送料時間的限制，即送料在整個作業(yè)中所占時間的比例很大，即使行程數(shù)再多，生產(chǎn)率也不可能很高，比如小件加工最多也不過 (60 100)次 /分。所以行程次數(shù)超過一定數(shù)值后，必須配備自動送料裝置，否則不可能實現(xiàn)高生產(chǎn)率。 拉深加工時，加工速度過快，易造成材料破損以至不能繼續(xù)加工，而加工速度與行程次數(shù)成正比關(guān)系。因此，選擇行程次數(shù)不能單純追求高生產(chǎn)率。目前，實現(xiàn)了自動化的壓力機多半采用可調(diào)行程 次數(shù)，以期達到根據(jù)產(chǎn)品大小及變形特點選擇最適當?shù)男谐檀螖?shù)的目的。 (4) 最大裝模高度 裝模高度是指滑塊在下止點時，滑塊下表面到工作臺墊板上表面的距離。當裝模高度調(diào)節(jié)裝置將滑 塊調(diào)整到最高位置時，裝模高度達最大值，稱為最大裝模高度 (圖 1)?；瑝K調(diào)整到最低位置時，得到最小裝模高度。與裝模高度并行的參數(shù)尚有封閉高度。所謂封閉高度是指滑塊在下止點 時，滑塊下表面到工作臺上表面的距離，它和裝模高度之差等于工作臺墊板的厚度 T。圖 是最大封閉高度。裝模高度和封閉高度都表示壓力機所能使用的模具高度。模具的閉合高度應(yīng)小于 壓力機的最大裝模高度或最大封閉高度。裝模高度調(diào)節(jié)裝置所能調(diào)節(jié)的距離，稱為裝模高度調(diào)節(jié)量模高度及其調(diào)節(jié)量越大，對模具的適應(yīng)性也越大，但裝模高度大，壓力機也隨之增高，且安裝高度較小的模具時，需附加墊板，給工作帶來不便。同時，裝模高度調(diào)節(jié)量越大，價格越高， 而且剛度也會下降。因此，只要滿足使用要求，沒有必要使裝模高度及其調(diào)節(jié)量過大。 曲柄壓力機 (5) 工作臺板及滑塊底面尺寸 它是指壓力機工作空間的平面尺寸。工作臺板 (墊板 )的上平面 (安裝下模部分 )，用“左右 前后”的尺寸表示，如圖 B?；瑝K下平面，也用“左右 前后”的尺寸表示，如圖 a b。閉式壓力機，其滑塊尺寸和工作臺板的尺寸大致相同，而開式壓力機滑塊下平面尺寸小于工作臺板尺寸。所以，開式壓力機所用模具尺寸要依滑塊底面尺寸而定。不過，許多開式壓力機，滑塊在上止點時，其底面仍低于導(dǎo)軌，這樣就可以安裝比滑塊底面大的上模了。這種情況雖然使用方便，但 產(chǎn)品精度會受一定的影響。 (6) 工作臺孔尺寸 工作臺孔尺寸 左右 前后 )、 徑 )，如圖 作排除工件或廢料、或安裝頂出裝置。 (7) 立柱間距 立柱間距是指雙柱式壓力機立柱內(nèi)側(cè)面之間的距離。對于開式壓力機，其值主要關(guān)系到向后側(cè)排料 或出件機構(gòu)的安裝。對于閉式壓力機，其值直接限制了模具和加工板料的最寬尺寸。 喉深是開式壓力機特有的參數(shù)，它是指滑塊的中心線至機身的后方距離，如圖 。喉深直接限制加工件的尺寸，也與壓力機機身的剛度有關(guān)。 (8) 模柄孔尺寸 模柄孔尺寸 d 徑 孔深”，沖模模柄尺寸應(yīng)和模柄孔尺寸相適應(yīng)。大型壓力機沒有模柄孔，而是開設(shè) 表 曲柄壓力機 4. 曲柄壓力機的型號 按照 鍛壓機械型號編制方法 84 的規(guī)定，曲柄壓力機的型號用漢語拼音字母、英文字母和數(shù)字表示，例如 63 現(xiàn)將型號的表示方法敘述如下： 第一個字母為類代號，用漢語拼音字母表示。在 84型譜的八類鍛壓設(shè)備中，與曲柄壓力機有關(guān)的有五類：機械壓力機、線材成形自動機、鍛機、剪切機和彎曲校正機。它們分別用 “機”、“自”、“鍛”、“切”、“彎”的拼音的第一個字母表示為 J、 Z、 D、 Q、 W。 第二個字母代表同一型號產(chǎn)品的變型順序號。凡主參數(shù)與基本型號相同，但其他某些基本參數(shù)與基 本型號不同的，稱為變型。用字母 A、 B、 C 表示第一、第二、第三 種變型產(chǎn)品。 第三、第四個數(shù)字分別為組、型代號。前面一個數(shù)字代表“組”，后面一個數(shù)字代表“型”。在型 譜表中，每類鍛壓設(shè)備分為 10組，每組分為 10型。如在“ J” 類中，第 2組的第 3型為“開式雙柱可傾壓力機”。 橫線后面的數(shù)字代表主參數(shù)。一般用壓力機的標稱壓力作為主參數(shù)。型號中的標稱壓力用工程單位 制的“ 表示，故轉(zhuǎn)化為法定單位制的“ 時，應(yīng)把此數(shù)字乘以 10。如上例的 63代表 63 630 最后一個字母代表產(chǎn)品的重大改進順序號，凡型號已確定的鍛壓機械，若結(jié)構(gòu)和性能上與原產(chǎn)品有 顯著不同，則稱為改進，用字母 A、 B、 C 代表第一、第二、第三 次改進。 有些鍛壓設(shè)備，緊接組、型代號的后面還有一個字母，代表設(shè)備的通用特性，例如 20中的“ G” 代表“高速”； 25中的“ K” 代表“數(shù)控”。 通用曲柄壓力機型號見表 曲柄壓力機 曲柄壓力機 曲柄壓力機 曲柄壓力機 液壓機 1. 液壓機的工作原理 液壓機的基本工作原理是靜壓傳遞原理 (即帕斯卡原理 )，它是利用液體的壓力能，靠靜壓作用使工件變形，達到成形要求的壓力機械，因其傳遞能量的介質(zhì)為液體，故稱為液壓機。 液壓機的工作介質(zhì)主要有兩種，采用乳化液的一般稱為水壓機，采用油的稱為油壓機，兩者統(tǒng)稱為液壓機。 乳化液由 2的乳化脂和 98的軟水混合而成，它具有較好的防腐蝕和防銹性能，并有一定的潤滑作用。乳化液價格便宜，不燃燒，不易污染工作場地，故耗液量大以及熱加工用的液壓機多為水壓 機。 油壓機應(yīng)用的工作介質(zhì)多為機械油，有時也采用透平機油或其他類型的液壓油。在防腐蝕、防銹和 潤滑性能方面優(yōu)于乳化液，但油的成本高，也易污染場地。 液壓機原理圖如圖 充滿液體的連通容器里，一端裝有面積為 一端裝有面積為 塞和連通器之間設(shè)有密封裝置，使連通管內(nèi)形成一個密閉的空間。當在小柱塞上施加一個外力 作用在液體上的單位面積壓力為 p 照帕斯卡原理，這個壓力 數(shù)值不變，方向垂直于容器內(nèi)表面，因而在連通管另一端的大柱塞上，作用著垂直于其表面的單位壓力 p，使大柱塞上產(chǎn)生 2 可見，在小柱塞上施加一個較小的力，便可在大柱塞上獲得一個放大了若干倍的較大的力。例如 300型液壓機，高壓泵提供壓力油的壓力為 20 壓缸的工作活塞直徑為 440 工作活塞能獲得 3000 液壓機 液壓機 (1) 容易獲得最大壓力。由于液壓機采用液壓傳動靜壓工作，動力設(shè)備可以分別布置，可以多缸聯(lián)合工作，因而可以制造很大噸位的液壓機，如 700000 大的鍛錘由于有振動，需要很大的砧座與地基防震措施，以及曲柄壓力機受到機構(gòu)強度和剛度等限制，均不宜造得很大。 (2) 容易獲得大的工作行程，并能在行程的任意位置發(fā)揮全壓。其名義壓力與行程無關(guān)，而且可以在行程中的任何位置上停止和返回。因此，適合要求工作行程大的場合。 (3) 容易獲得大的工作空間。因為液壓機無龐大的機械傳動機構(gòu)，而且工作缸可以任意布置，所以工作空間較大。 (4) 壓力與速度可以在大范圍內(nèi)方便地進行無級調(diào)節(jié)。而且可按工藝要求在某一行程作長時間的保壓。另外，還便于調(diào)速和防止過載。 (5) 液壓元件已通用化、標準化、系列化，給液壓機的設(shè)計、制造和維修帶來方便，并且液壓操作方便，便于實現(xiàn)遙控與自動化。 但液壓機還存在一些不足之處，具體有： (1) 由于采用高壓液體作為工作介質(zhì)，因而對液壓元件精度要求較高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，機器的調(diào)整和維修比較困難，而且高壓液體的泄露還難免發(fā)生，不但污染工作環(huán)境，浪費壓力油，對于熱加工 場所還有火災(zāi)的危險。 (2) 液體流動時存在壓力損失，因而效率較低，且運動速度慢，降低了生產(chǎn)