沖壓與塑壓設(shè)備概論1

第一章緒論

一.沖壓設(shè)備和塑壓設(shè)備概念二.沖壓設(shè)備和塑壓設(shè)備發(fā)展趨勢三.沖壓設(shè)備和塑壓設(shè)備分類四.本課程基本要求一.沖壓設(shè)備和塑壓設(shè)備概念

沖壓設(shè)備和塑壓設(shè)備分別是指材料沖壓成形加工和塑料成形加工所用設(shè)備。沖壓成形加工以金屬材料為主，在沖壓設(shè)備上通過沖壓模具成形金屬制件。塑壓設(shè)備在塑料成形設(shè)備上通過塑料模具成形塑料制件。

1.沖壓設(shè)備2.塑壓設(shè)備二沖壓設(shè)備和塑壓設(shè)備發(fā)展趨勢1.數(shù)控成形設(shè)備迅猛發(fā)展

有數(shù)控激光切割機、數(shù)控剪板機、數(shù)控板料折彎機、數(shù)控彎管機等。例如,由濟南鑄鍛機械研究所研制開發(fā)J92K-25型數(shù)控沖?；剞D(zhuǎn)頭壓力機是我國第一臺數(shù)控壓力機.其公稱壓力250KN,有24個模位,最大沖壓板厚6mm,三軸控制,二軸聯(lián)動.

例如,DB275型數(shù)控彎管機，由長治鍛壓機床廠研制開發(fā)，它彎管為世界冷管立體管件直徑最大。圖例：JK92-30數(shù)控步?jīng)_壓力機

1-轉(zhuǎn)塔；2-移動工作臺；3-夾鉗2.高速精密成形設(shè)備水平不斷提高

例如高速制動壓力機:DS-048型，由濟南鑄鍛機械研究所研制開發(fā)。其公稱壓力600KN,滑快行程次數(shù)為120-400次/min，無級調(diào)速，滑快采用精密滾動導(dǎo)軌導(dǎo)向，使用級進沖裁模沖裁，生產(chǎn)效率為普通壓力機4-10倍，沖裁制件精度高，壽命長。圖例：高速制動壓力機及附屬結(jié)構(gòu)。1-開卷機；2-校平機構(gòu)；3-供料緩沖裝置；4-送料機構(gòu)；5-高速制動壓力機；6-彈性支撐。3.傳統(tǒng)成形技術(shù)和新成形技術(shù)進一步結(jié)合

例如閉式四點雙動拉深壓力機:J47-1250/2000型，由濟南第二機床廠研制開發(fā)，它是我國目前規(guī)格、技術(shù)水平最高的雙動拉深壓力機，是國產(chǎn)轎車急需關(guān)鍵沖壓設(shè)備。內(nèi)、外滑塊采用多連桿系統(tǒng)；外滑塊采用壓力補償裝置；內(nèi)滑塊采用液壓超載保護裝置；設(shè)有移動工作臺和模具快速夾緊裝置；電器控制系統(tǒng)采用可編程控制器（PC）。圖例：JB46-315型雙點雙動拉深壓力機。4.成形柔性制造系統(tǒng)是發(fā)展前途

例如，F(xiàn)MS:板材加工柔性制造系統(tǒng)，1991年濟南鑄鍛機械研究所在天水建成我國第一條板材加工柔性制造系統(tǒng)。該系統(tǒng)有沖孔單元、倉庫單元、剪切單元、中心計算機控制室和后續(xù)設(shè)備組成，適合于多品種、小批量生產(chǎn)高低壓開關(guān)柜的板類沖壓件，年生產(chǎn)板材料200t。

5.塑料成形設(shè)備朝微型化、超大型化和自動化發(fā)展例如，我國開發(fā)注射量為0.5g注射機,生產(chǎn)0.1g微型塑料制件.

再如,廣東東莞東華機械公司開發(fā)注射量為74000立方厘米注射機.三沖壓設(shè)備和塑壓設(shè)備分類1.沖壓設(shè)備分類（1）通用曲柄壓力機；（10）精壓機；（19）粉末成形壓力機；（2）拉深壓力機；（11）擠壓壓力機；（3）板料高速自動壓力機；（12）鍛錘；（4）板料多工位壓力機；（13）環(huán)形件輾擴機；（5）精密沖裁壓力機；（14）擺動輾壓機；（6）數(shù)控壓力機；（15）激光沖裁組合壓力機；（7）螺旋壓力機；（16）板料成形液壓機；（8）旋壓機；（17）模鍛壓力機；（9）剪板機；（18）板料折彎壓力機；

2.塑壓設(shè)備分類（1）捏合機；（4）熱塑性塑料注射成型機；（7）塑料壓延機；（2）開練機；（5）熱固性塑料注射成型機；（8）塑料制品液壓機；（3）密練機；（6）塑料擠出機；第五章其它成形設(shè)備第一節(jié)剪切機一.剪切過程板料在剪板機的上、下剪刀作用下受剪產(chǎn)生分離變形。剪切時下剪刀固定不動，上剪刀向下運動。開始剪切時，上剪刀刀刃壓入板料，產(chǎn)生一對剪力及相應(yīng)剪力距，迫使被剪板料轉(zhuǎn)動，在剪刀另一平面也產(chǎn)生一對側(cè)推力及相應(yīng)力距，其方向阻止板料轉(zhuǎn)動。開始剪切時，板料轉(zhuǎn)角隨壓入深度而增大，當剪力距等于阻力距時，被剪板料不再轉(zhuǎn)動，直至在剪力作用下被剪斷。二.剪板機按工藝用途和結(jié)構(gòu)類型分類

1.平刃剪板機;2.斜刃剪板機;3.多用途剪板機;4.專用剪板機.

其中斜刃剪板機又分為閘式斜刃剪板機和擺式斜刃剪板機;擺式斜刃剪板機又分為直剪式和直、斜剪兩用式。多用途剪板機又分為板料折彎剪切機和板料型材剪切機。專用剪板機又分為氣動剪板機和腳踏式剪板機。三.平刃剪板機和斜刃剪板機特點平刃剪切，板料與上、下刃口全長同時接觸，剪切力大，消耗功率大，震動也大，但剪切質(zhì)量較好，剪切板料比較平直，無扭曲變形。平刃剪切多用于小型剪板機和薄板下料。斜刃剪切采用漸入式剪切方式，剪板機上下刃口存在剪切角，一般為0.5°~4°，瞬間剪切尺寸小于板料寬度。斜刃剪切質(zhì)量不如平刃剪切，有扭曲變形，但剪切力和能量消耗比平刃剪切小。斜刃剪切多用于中、大型剪板機和厚板下料。剪切示意圖

圖1-1剪切過程示意圖

圖1-2平刃剪切與斜刃剪切四.擺動剪切特點1.上下剪刀間磨損較小。2.刀片變形較小。3.制件可自由落下。4.壓料力較大,且可調(diào),剪切精度高。5.適合于板厚大于6mm,板寬小于4mm的剪切。五.剪板機技術(shù)參數(shù)1.可剪板厚；2.可剪板寬；3.剪切角度；4.喉口深度；5.行程次數(shù)。六.剪板機結(jié)構(gòu)1.機身；2.傳動系統(tǒng)；3.刀架；4.壓料器；5.擋料裝置；6.托料器；7.間隙調(diào)節(jié)裝置；剪板機結(jié)構(gòu)1．機身機身一般由左右立柱、工作臺、橫梁等組成。機身分為鑄件組合結(jié)構(gòu)和整體焊接結(jié)構(gòu)。鑄件組合結(jié)構(gòu)機身大多采用鑄件,通過螺柱、銷釘將各組件連接成一體。這種結(jié)構(gòu)的機身較重,剛性差,接合面的機械加工工作量也大。整體焊接結(jié)構(gòu)與鑄件結(jié)構(gòu)相比,具有機身質(zhì)量較輕、剛性好、便于加工等優(yōu)點。目前采用整體式鋼板焊接結(jié)構(gòu)的機身日益增多。2．傳動系統(tǒng)剪板機的傳動系統(tǒng)有機械傳動系統(tǒng)和液壓傳動系統(tǒng)之分。機械傳動系統(tǒng)有齒輪傳動和蝸輪副傳動,且又以圓柱齒輪傳動居多,圓柱齒輪傳動又分為上傳動式和下傳動式。

剪板機結(jié)構(gòu)3．刀架刀架是剪板機的重要部件。老式小型剪板機的刀架多為鑄鐵件,大型的多為鑄鋼件。見擺動刀架原理圖。工作時,裝在前部的剪刃以后部高于下剪刃的支軸5為中心作大半徑擺動,所以上剪刃的運動軌跡在剪切點處近似于直線,剪切方向與工作臺垂直線形成前傾角,前傾角一般為0.5°～2°。偏心支軸5有偏心機構(gòu),當松開鎖緊手柄3后,轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)手輪4,手輪通過蝸桿副帶動偏心機構(gòu)轉(zhuǎn)動,調(diào)整偏心位置使擺動刀架前后移動,從而改變?nèi)锌陂g的間隙。剪板機結(jié)構(gòu)4．壓料器在剪板機上刀片的前面設(shè)有壓料器,使板料在整個剪切過程中始終被壓緊在工作臺面上。壓料器有機械傳動和液壓傳動等形式,在小規(guī)格剪板機中,以機械傳動或液壓傳動使用最多。右圖為機械隨動式彈簧壓料器。圖(a)為下壓式,它在開始剪切時壓料力較小,板料易移位,剪切終了時壓料力最大。優(yōu)點是彈簧力能夠平衡刀架,但在回程時,彈簧釋放能量,易引起傳動系統(tǒng)的沖擊。圖(b)為上拉式,當壓頭接觸鋼板時便壓住鋼板,壓料力不再變化,刀架回程時彈簧受壓。它的特點是刀架剛開始向下運動時有沖擊。這兩種形式由于壓料力有限,只適用于小型剪板機。圖隨動式彈簧壓料器1—上刀架;2—刀片;3—壓頭;4—彈簧;5—工作臺擋料裝置5．擋料裝置為了控制剪切板料尺寸和提高定位效率,剪板機設(shè)有擋料裝置。右圖為利用擋料裝置進行剪切的示意圖。擋料裝置有手動和機動兩種,手動擋料裝置用于小型剪板機,機動裝置多用于中大型剪板機。剪板機結(jié)構(gòu)6．刀片間隙調(diào)整裝置為適應(yīng)剪切不同厚度板料的要求,剪板機需根據(jù)板厚調(diào)節(jié)刀片的間隙,刀片間隙過大或過小都會損壞刀片和影響板料剪切斷面質(zhì)量,因此要求刀片調(diào)整裝置操作方便,剛性好。7．光線對線裝置當剪板機不使用后擋料裝置或者剪刃需要與事先劃好的刻線對準時,應(yīng)使用光線對線裝置,以保證剪切尺寸精度。剪板機結(jié)構(gòu)8．托料器右圖為鋼球托料器,它設(shè)在剪板機工作臺上,活塞在彈簧作用下上升能托起板料,使板料在工作臺上移動輕快。托料器由液壓控制,當壓料腳壓住板料并完成剪切動作之前,鋼球陷到工作臺面以下,當剪切結(jié)束時,它立即凸出工作臺面以上3～4mm。當托料器內(nèi)通入壓力油時活塞下移,鋼球陷入工作臺面以下;排油后活塞在彈簧作用下上移,鋼球凸出工作臺面。不用托料器時,將油路截止閥關(guān)閉,則托料器不起作用。剪板機使用要點1.剪切板料的厚度、材料性能和形狀要與剪切方法和剪切設(shè)備相協(xié)調(diào)。不得違章操作。2.剪切前要根據(jù)板料的厚度調(diào)節(jié)刀片的間隙,并檢查剪刃是否鋒利。3.根據(jù)剪切板料的尺寸調(diào)節(jié)擋料裝置,試剪合格后再固緊螺釘,成批生產(chǎn)時要定期檢查和調(diào)整。4.使用剪板機之前,檢查剪板機的離合器、制動器和安全裝置是否正常。5.多人操作時,要配合協(xié)調(diào),遵守安全操作規(guī)程。第二節(jié)其它下料設(shè)備1.多條板料滾剪機：將寬卷料剪成窄卷料,或?qū)辶霞舫蓭讞l條料。2.圓盤剪切機

圓盤剪切機利用兩個圓盤剪刀剪切,分三種型式。圓盤剪切機傳動原理和工作原理3.振動剪切機振動剪切機是通過曲柄連桿機構(gòu)帶動刀桿做高速往復(fù)運動。第二章通用壓力機第一節(jié)曲柄壓力機概述第二節(jié)曲柄壓力機受力分析第三節(jié)曲柄壓力機主要部件和輔助裝置第四節(jié)壓力機與模具的關(guān)系第一節(jié)曲柄壓力機概述

通用壓力機是采用曲柄滑塊機構(gòu)的鍛壓機械,因此也稱為通用曲柄壓力機。一.工作原理和結(jié)構(gòu)組成1.工作原理:電機通過V型帶把運動傳給大齒輪,再經(jīng)小齒輪、大齒輪傳給曲軸，連桿把曲柄旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)榛瑝K直線往復(fù)運動，帶動模具進行板料沖裁。2.結(jié)構(gòu)組成:包括工作機構(gòu),傳動系統(tǒng),操縱系統(tǒng),能源系統(tǒng)和支撐部分。如圖JB23-63型通用壓力機

2J31-315型曲柄壓力機J31-315型曲柄壓力機

上圖是J31-315型壓力機的運動原理圖。J31-315型壓力機的工作原理與JB23-63型壓力機相同,只是它的工作機構(gòu)采用了偏心齒輪驅(qū)動的曲柄連桿機構(gòu),即在最末一級齒輪上鑄有一個偏心輪,構(gòu)成偏心齒輪,偏心齒輪9由小齒輪8帶動,繞心軸10旋轉(zhuǎn),帶動套在偏心齒輪上的連桿12擺動,連桿驅(qū)動滑塊13上下運動,實現(xiàn)沖壓加工。此外,這種壓力機上還裝有液壓氣墊18,在拉深時起壓邊作用或在沖裁卸料時頂出制件。二、分類和特點1．通用壓力機的分類機械壓力機類(J)分為十組九型,從用途上分,第一組至第三組稱為通用壓力機,第一組為單柱壓力機,第二組為開式壓力機,第三組為閉式壓力機。每一組根據(jù)具體結(jié)構(gòu)不同,又分若干型。

分類和特點（1）按機身結(jié)構(gòu)形式分按壓力機機身結(jié)構(gòu)形式不同,分為開式壓力機和閉式壓力機。開式壓力機的機身呈“C”形,如圖a、b、c所示,機身前面和左右面敞開,沖壓操作比較方便,但機身剛度較差,受載后易變形,４對模具壽命有影響,因此多用于4000kN以下的中小型壓力機。開式機身背部無開口的稱為開式單柱壓力機,如圖1-3c所示。開式機身背部有開口的稱為開式雙柱壓力機,如圖a所示。雙柱機身除左右方向便于送料、卸料外,還可進行前后方向的送料、卸料。開式機身按機身能否傾斜分為可傾機身(圖a)和不可傾機身(圖b)。按機身工作臺是否可以上下移動分為固定臺機身(圖b)和活動臺機身(圖c)。

分類和特點

閉式壓力機機身為框架結(jié)構(gòu),如圖d、e所示。其機身前后敞開,兩側(cè)封閉,機身剛度大,適用于大中型壓力機。閉式壓力機按機身結(jié)構(gòu)不同又分成整體式壓力機(圖d)和組合式壓力機(圖e)。組合式機身由上橫梁、立柱、工作臺和拉緊螺柱等組合而成。

分類和特點（2）按壓力機連桿數(shù)量分按壓力機連桿數(shù)量不同,分為單點壓力機、雙點壓力機和四點壓力機。單點壓力機的滑塊由一個連桿帶動,一般均為小型壓力機。雙點壓力機的滑塊由兩個連桿帶動,運動平穩(wěn)、精度高,一般為中型壓力機。四點壓力機的滑塊由兩對連桿帶動,運動平穩(wěn),一般為大型壓力機。圖為單點、雙點、四點通用壓力機示意圖。（3）按壓力機工作臺特點分按壓力機工作臺特點分為固定工作臺壓力機、可傾工作臺壓力機、升降工作臺壓力機、可移動工作臺壓力機和回轉(zhuǎn)工作臺壓力機。

雙點壓力機（4）曲柄形式分類

曲軸式-偏心軸式-曲拐軸式-偏心齒輪式2型號表示方法

鍛壓設(shè)備型號表示方法按照國家行業(yè)標準(ZB—J62030—90)鍛壓設(shè)備型號編制方法的規(guī)定,鍛壓設(shè)備的型號由鍛壓設(shè)備名稱、結(jié)構(gòu)特征、主參數(shù)等項目的代號組成,用漢語拼音字母和阿拉伯數(shù)字表示。表示方法如下:

JB23-63A的含義

第一部分是類代號?！癑”是機械壓力機類代號,是機械壓力機中“機”字漢語拼音的第一個字母,用漢語拼音正體大寫字母表示。鍛壓設(shè)備共分8類,另外7類是:液壓機(Y)、自動鍛壓機(Z)、錘機(C)、鍛機(D)、剪切機(Q)、彎曲校正機(W)、其他(T)。第二部分是變形設(shè)計代號。當基本型號的主參數(shù)相同,而次要參數(shù)不同時,稱為變形設(shè)計,以A、B、C…表示。本例“B”表示第二次變形設(shè)計。第三部分是組、型代號(見表1-1)。本例“23”表示結(jié)構(gòu)特征是開式可傾壓力機。第四部分是通用特性代號。用漢語拼音正體大寫字母表示。分別為數(shù)控(K)、自動(Z)、半自動(B)、高速(G)、精密(M)、氣動(Q)等。本例為通用壓力機,無特性代號。如J92K-25表示250kN數(shù)控壓力機。橫線后面的第五部分是設(shè)備的主參數(shù)。通用壓力機的主參數(shù)是公稱壓力,用法定計量單位“kN”的110表示。此例的“63”表示公稱壓力為630kN。第六部分表示改進設(shè)計代號。以A、B、C…表示。當壓力機的結(jié)構(gòu)和性能做了改進時,稱為改進設(shè)計。本例的“A”表示第一次改進設(shè)計。3技術(shù)參數(shù)

壓力機的技術(shù)參數(shù)反映了壓力機的工藝能力、所能加工制件的尺寸范圍以及有關(guān)生產(chǎn)率指標,同時也是選擇、使用壓力機和設(shè)計模具的重要依據(jù)。通用壓力機的主要技術(shù)參數(shù)如下所述。

1)公稱壓力通用壓力機的公稱壓力是壓力機的主參數(shù),是指滑塊至下止點前某一特定距離s時,或者說曲柄旋轉(zhuǎn)到離下止點前某一特定角度α時,滑塊所能承受的最大作用力。此處的特定距離稱為公稱壓力行程或額定壓力行程或名義壓力行程,此時的特定角度稱為公稱壓力角或額定壓力角或名義壓力角。例如J31-315型壓力機的公稱壓力為3150kN,是指滑塊離下止點前10.5mm(相當于公稱壓力角為20°)時滑塊上所容許的最大作用力。壓力機公稱壓力的單位是kN。

下圖所示為壓力機的滑塊許用負荷曲線。該曲線是由壓力機的零件強度(主要是曲軸強度)確定的,表明隨著曲柄轉(zhuǎn)角的變化,滑塊上所允許的作用力也隨之改變,因此,選用壓力機時制件變形抗力曲線必須全都位于圖中的陰影線之內(nèi)。技術(shù)參數(shù)2)滑塊行程s

滑塊行程是指壓力機滑塊從上止點到下止點所經(jīng)過的距離,它是曲柄半徑的兩倍,或是偏心齒輪、偏心軸銷偏心距的兩倍。其大小隨壓力機工藝用途和公稱壓力的不同而不同?；瑝K行程的大小反映了模具的開啟高度,即壓力機工作長度的大小,滑塊行程越大,能夠沖壓制件的高度也就越大。滑塊行程應(yīng)滿足制件進入模具與退出模具以及操作方便的要求。滑塊行程的單位是mm。如JB23-63型壓力機的滑塊行程為100mm,J31-315型壓力機的為315mm。此類壓力機的滑塊行程是固定不變的。但是,有的壓力機的滑塊行程是可以調(diào)節(jié)的,以滿足不同類型模具沖壓的需要,如導(dǎo)板沖裁模。J23-10A壓力機的滑塊行程可以在16～140mm之間調(diào)節(jié)。設(shè)計模具時應(yīng)該查閱壓力機說明書。技術(shù)參數(shù)3)滑塊行程次數(shù)n

它是指滑塊每分鐘從上止點到下止點,然后再回到上止點的往復(fù)次數(shù)?；瑝K行程次數(shù)的高低反映了壓力機沖壓的生產(chǎn)效率?；瑝K行程的動作方式可以是單動,也可以是連續(xù)動作。在連續(xù)動作時,通常認為大于30次/min,人工送料很難配合好,因此滑塊行程次數(shù)高的壓力機只有安裝自動送料裝置,才能充分發(fā)揮壓力機的效能,否則難以實現(xiàn)高生產(chǎn)率?；瑝K行程次數(shù)越高,沖壓變形的速度也越快。對于有變形速度限制的拉深成形來說,沖壓速度越快,越易造成拉深破裂,廢品率增高。因此,應(yīng)該根據(jù)不同材料的拉深速度要求,正確選擇滑塊行程次數(shù)。技術(shù)參數(shù)4)壓力機裝模高度H和封閉高度壓力機裝模高度(GB8845—88稱為閉合高度)是指壓力機滑塊處于下止點位置時,滑塊下表面到工作墊板上表面的距離。當裝模高度調(diào)節(jié)裝置將滑塊調(diào)整到最高位置(即連桿調(diào)至最短)時,裝模高度達最大值,稱為最大裝模高度。當裝模高度調(diào)節(jié)裝置將滑塊調(diào)整到最低位置(即連桿調(diào)至最長)時,裝模高度達最小值,稱為最小裝模高度。壓力機裝模高度調(diào)節(jié)裝置能調(diào)節(jié)的距離稱為裝模高度調(diào)節(jié)量(ΔH)。有了裝模高度調(diào)節(jié)量,就可以滿足不同閉合高度模具安裝的需用。模具的閉合高度應(yīng)該介于壓力機的最大裝模高度和最小裝模高度之間。例如J31-315型壓力機最大裝模高度為490mm,裝模高度調(diào)節(jié)量為200mm。另外,和裝模高度技術(shù)參數(shù)并行的有封閉高度(GB1395—74)技術(shù)參數(shù)。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。它和裝模高度之差恰是工作臺墊板的厚度。壓力機裝模高度尺寸表示壓力機允許安裝模具的高度尺寸范圍,是模具設(shè)計時考慮的重要工藝參數(shù)。技術(shù)參數(shù)5)壓力機工作臺面尺寸及滑塊底面尺寸壓力機工作臺面尺寸A×B與滑塊底面尺寸J×K

是與模座平面尺寸有關(guān)的工藝尺寸,它反映了壓力機工作臺面與滑塊底面的長度和寬度尺寸,表示壓力機允許安裝模具的水平尺寸大小。通常,對于閉式壓力機這兩項尺寸大致相同,而開式壓力機的J×K<A×B。當采用壓板和T形螺栓固定上、下模座時,這兩項尺寸應(yīng)比模座尺寸大出安裝壓板等零件的空間尺寸。對于小脫模力的模具,通常上模只利用模柄固定到滑塊上,可不考慮加壓板空間。當模具采用T形螺栓直接固定模座時,雖不考慮留壓板空間,但必須考慮工作臺面及滑塊底面上放的T形槽大小及分布位置。技術(shù)參數(shù)6)漏料孔尺寸當制件或廢料由下模向下漏料時,工作臺或工作臺墊板漏料孔的尺寸應(yīng)使制件或廢料順利漏下。如果工作臺或工作臺墊板漏料孔的尺寸小于制件或廢料尺寸,而又需要由下模向下漏料時,應(yīng)該增加附加墊板支承下模,兩件等高附加墊板的間距大于制件或廢料的尺寸即可。模具下模座的外形尺寸應(yīng)該大于漏料孔尺寸,否則應(yīng)增加附加墊板。此兩種情況都要考慮增加附加墊板后對壓力機裝模高度的影響。漏料孔的形狀有圓形、長方形和圓形與長方形的復(fù)合形狀三種。工作臺墊板漏料孔尺寸小于工作漏料孔尺寸。當模具下模需要安裝通用彈頂器時,通用彈頂器的外形尺寸應(yīng)該小于漏料孔尺寸。技術(shù)參數(shù)7)模柄孔尺寸中小型壓力機的滑塊底面都設(shè)有模柄孔,它是用于安裝固定上模和確定模具壓力中心的。當模具用模柄與滑塊相連時,滑塊模柄孔的直徑和深度應(yīng)與模具模柄尺寸相協(xié)調(diào)。中小型壓力機模柄孔的形狀有圓柱形和方柱形。大型壓力機的滑塊上沒有模柄孔,滑塊底面設(shè)有T形槽安裝固定上模。8)立柱間距離立柱間距離是指雙柱式壓力機兩個立柱內(nèi)側(cè)表面的距離。對于開式壓力機,立柱間距離尺寸直接影響由前向后送料時條料的寬度,以及沖壓接料機構(gòu)的尺寸和安裝位置。對于閉式壓力機,也稱為導(dǎo)軌間距離,其尺寸限制了模具的外形尺寸。除上述技術(shù)參數(shù)外,還有壓力機許用負荷曲線圖、喉口深度、滑塊頂桿橫梁過孔尺寸、氣墊尺寸、電動機功率、氣源壓強等工藝技術(shù)參數(shù),它們也是設(shè)計模具所必須考慮的。在模具設(shè)計時,僅僅依靠設(shè)計手冊查閱技術(shù)參數(shù)是不夠的,必須查閱壓力機樣本說明書,才能夠得到確切的、全面的工藝技術(shù)參數(shù)。技術(shù)參數(shù)

右圖是壓力機與模具安裝尺寸有關(guān)的結(jié)構(gòu)參考圖。圖中:F×F—滑塊模柄孔徑向尺寸;s—滑塊行程;L—滑塊模柄孔深度尺寸;M—連桿調(diào)節(jié)長度;T—滑塊模柄孔中心到機身的距離;D—工作臺墊板漏料孔尺寸;a×b—工作臺漏料孔尺寸;E—工作臺墊板厚度;H—壓力機最大裝模高度;H2—壓力機最小裝模高度;HM—模具閉合高度;I——模具模柄長度。第二節(jié)曲柄壓力機受力分析

滑塊許用負荷曲線是由壓力機的曲軸、齒輪等傳動零件的強度所決定的。壓力機工作時,受到工件變形抗力F的作用,經(jīng)過滑塊、連桿傳給曲軸等零件。壓力機曲軸所受的扭矩與滑塊所受的變形抗力成正比,即使作用在連桿上的制件變形抗力不變,曲軸承受的扭矩在滑塊行程上(或曲柄轉(zhuǎn)角上)也是一個變量,它隨著曲柄轉(zhuǎn)角α的增大而增大,在α=0°時為最小,在α=90°左右時為最大。壓力機設(shè)計時,是按照特定的曲柄轉(zhuǎn)角,即公稱壓力角設(shè)計的,因此當壓力機在較大曲柄轉(zhuǎn)角下工作時,為了不使曲軸及齒輪等零件產(chǎn)生強度破壞,滑塊所容許的制件變形力就應(yīng)該減小。滑塊許用負荷曲線

曲軸除承受扭矩的作用外,還承受制件變形抗力引起的彎矩作用,如圖所示。曲軸在彎矩的作用下,可看成在距曲柄臂2r處作用著兩個集中力,其大小約為12的公稱壓力,曲軸的支撐點也看成是在此位置上。曲軸受力后產(chǎn)生彎曲變形,在曲柄頸中間點變形大于兩邊的變形。曲軸在工作時承受扭矩和彎矩的聯(lián)合作用,經(jīng)分析,在曲軸上存在兩個危險截面,即C-C截面和B-B截面。在C-C截面,彎矩的影響要比扭矩大得多,故可忽略扭矩的影響。在B-B

截面,扭矩的影響要比彎矩大得多,故可忽略彎矩的影響。C-C截面按彎矩計算時的應(yīng)力為σ,B-B

截面按扭矩計算時的應(yīng)力為τ,為了滿足強度要求,應(yīng)分別使其等于或小于許用的彎曲應(yīng)力[σ]和許用切應(yīng)力[τ]。按彎矩計算的滑塊許用負荷為一常數(shù),它不隨曲柄轉(zhuǎn)角α的變化而變化;按扭矩計算的滑塊許用負荷為曲柄轉(zhuǎn)角α的函數(shù),當α從0°到90°變化時,滑塊的許用負荷隨著α的變大而變小。根據(jù)應(yīng)力計算式數(shù)據(jù)可畫出滑塊許用負荷曲線,陰影線區(qū)是安全區(qū)。沖壓加工的變形抗力曲線應(yīng)該在安全區(qū)之內(nèi),否則會出現(xiàn)設(shè)備事故。曲軸受力圖

第三節(jié)曲柄壓力機的主要部件和輔助裝置

一.曲柄滑塊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)右圖為JB21-100壓力機曲柄滑塊機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。這種型式的壓力機一般裝有行程調(diào)節(jié)裝置,即在曲拐上裝有偏心套1,連桿套在偏心套的外面。因此,曲柄半徑由兩部分組成,即曲拐的偏心距和偏心套的偏心距。改變偏心套的位置,即改變偏心套偏心距和曲拐偏心距的相對位置,從而達到調(diào)節(jié)工作行程的目的。

1—偏心套;2—曲拐軸;3—連桿;4—滑塊

二.曲軸的結(jié)構(gòu)形式

曲軸的結(jié)構(gòu)形式如圖所示,分為曲軸式、偏心軸式、曲拐軸式和偏心齒輪式。曲軸式有兩個對稱的支承頸和一個曲柄頸,通過曲柄臂連成一體。曲軸式的曲柄半徑R固定不變,壓力機的滑塊行程不能調(diào)節(jié)。曲軸支承在機身左右兩側(cè),機身受力均勻,工作壓力較大。由于曲柄臂的曲柄半徑可以做得比較大,工作行程就較大,因此曲軸式廣泛應(yīng)用在滑塊行程較大的壓力機及中、小型壓力機中。曲軸式曲軸還可以做成有兩個曲柄的雙拐曲軸,因此又在大臺面的雙點、四點壓力機中應(yīng)用。偏心軸式和曲拐軸式的曲軸通過和其他零件配合,偏心距和工作行程都可以調(diào)節(jié)。曲拐軸的兩個支撐點在連桿同側(cè),是懸臂結(jié)構(gòu),從而剛性差,一般只用在開式壓力機上。曲軸的結(jié)構(gòu)形式

曲軸式和偏心軸式比較,在相同材料和相同尺寸的情況下,偏心軸式曲軸的受力條件好,因此偏心軸式的承載能力比曲軸式的要高。但是,偏心軸式的應(yīng)用限制在滑塊行程較短的壓力機中,在大行程中偏心軸尺寸過大。偏心齒輪式采用偏心齒輪和芯軸結(jié)構(gòu)形式代替曲軸和大齒輪,目前閉式壓力機多采用偏心齒輪式結(jié)構(gòu),偏心齒輪的材料多采用ZG310—570鑄鋼。偏心齒輪式的曲軸加工制造簡單,制造成本低,受力狀態(tài)好,傳動力矩大,傳動齒輪可以放在上梁內(nèi),潤滑好,噪音小,壓力機整體布置合理,外形美觀。缺點是連桿結(jié)構(gòu)尺寸大,摩擦扭矩增大,偏心距受到限制。大型閉式壓力機的發(fā)展趨勢是由偏心齒輪式取代曲軸式。三.連桿圖

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連桿是壓力機中的重要部件,工作時傳遞工作負荷,要求有足夠的強度。傳動中連桿作平面復(fù)合運動,兩端分別與曲柄頸和滑塊相連。連桿按連接方式不同,分為球頭式連桿、導(dǎo)柱式連桿、柱銷式連桿。圖為柱銷式連桿。它由偏心齒輪1、連桿2、調(diào)節(jié)螺桿6和柱銷7等零件組成。柱銷式連桿的長度是不可調(diào)節(jié)的,它的小端通過一個柱銷7與調(diào)節(jié)螺桿6連接,調(diào)節(jié)螺桿導(dǎo)向設(shè)在機身的上橫梁上,因此又稱為柱塞式導(dǎo)向連桿。這樣,偏心齒輪就可以完全密封在機身的上橫梁中,變?yōu)榻綕櫥?可減少齒輪磨損,

降低噪聲。此外,導(dǎo)向柱塞5在導(dǎo)向?qū)?內(nèi)滑動,增加了機身長度,相當于加長了滑塊的導(dǎo)向長度,提高了壓力機的運動精度。 因此,在大中型壓力機中廣泛應(yīng)用。

四.滑塊

右圖是J31-315型壓力機滑塊零件圖?；瑝K是壓力機的一個重要零件,其上端與連桿連接,將連桿的擺動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復(fù)運動;其下部底面開有T形槽和模柄孔,以便安裝模具的上模;滑塊可在機身的導(dǎo)軌內(nèi)上下運動,為模具提供機床導(dǎo)向;滑塊內(nèi)設(shè)有打料孔,還安裝有過載保護裝置等?；瑝K有鑄造箱形結(jié)構(gòu)、鑄造整體結(jié)構(gòu)和鋼板焊接結(jié)構(gòu),四周設(shè)有導(dǎo)向面,為了保證滑塊運動方向與工作臺的垂直度,滑塊的導(dǎo)向面必須與底平面垂直。導(dǎo)軌和滑塊的導(dǎo)向面應(yīng)保持一定的間隙,而且能進行調(diào)節(jié)。五.機身

壓力機的機身按照結(jié)構(gòu)不同分為開式機身和閉式機身兩大類。大中型壓力機和剛度要求較高的小型壓力機,一般采用閉式機身。閉式機身有整體式和組合式兩種。圖為J31-250型壓力機機身結(jié)構(gòu)圖,它是閉式機身的典型結(jié)構(gòu)之一。目前大中型壓力機多采用這種組合式機身,它一般有上橫梁1、立柱2和工作臺6等,由拉緊螺栓8和螺母7拉緊組合而成。為了防止它們的錯位,在接合面的左右和前后方向設(shè)置了圓形或方形的定位銷。為使接合面上有足夠的預(yù)緊力,以免工作時產(chǎn)生間隙和橫向錯位,機身組裝時采用加熱法預(yù)熱拉緊螺栓或采用冷拉法伸長拉緊螺栓,緊固后使機身預(yù)緊。在左右立柱上鑲有導(dǎo)軌3,在工作臺上安裝有工作墊板4。六.抽鍵式剛性控制器

抽鍵式剛性控制器的工作原理為:由踏板帶動操縱機構(gòu),使離合器閘叉5下移,抽鍵4因彈簧7的作用而前移,插入飛輪2的月形凹槽3內(nèi),因離合器體9是用平鍵8和曲軸1連接的,故飛輪2帶動離合器旋轉(zhuǎn)時,曲軸1也一起旋轉(zhuǎn)。當松開踏板時,閘叉5的斜楔作用,將抽鍵從飛輪的月形凹槽3內(nèi)抽出,使離合器分離,飛輪空轉(zhuǎn),曲軸和滑塊停止工作。七.制動器

圖為氣動帶式和凸輪帶式制動器示意圖。凸輪帶式制動器的張緊依靠彈簧,松開依靠凸輪和杠桿。壓力機在非制動行程時,可以完全松開制動帶,能量損耗較小。它的應(yīng)用和偏心帶式制動器一樣。氣動帶式制動器的張緊和松開依靠彈簧和氣缸,能量損耗小,但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,需用氣源。6

八.拉深墊應(yīng)用簡圖

-通用和雙動壓力機使用說明

拉深墊的應(yīng)用簡圖1—滑塊;

2—上模板;3—凹模;4—壓邊圈;5—下模板;6—墊板;7—頂桿;8—托板;9—拉深墊;10—凸模;11—卸料板;12—外滑塊;13—內(nèi)滑塊;14—凸模八.拉深墊應(yīng)用簡圖

-通用和雙動壓力機使用說明

板料拉深時,為防止起皺,常常需要壓住板料邊緣,在小型壓力機上常用彈簧式或橡皮式壓邊裝置,但這種裝置的壓邊力不能太大,并且有隨行程變大而壓邊力也增大的缺點,通用壓力機上壓制大型拉深件或有內(nèi)凹結(jié)構(gòu)的拉深件時,采用氣墊或液壓氣墊壓邊裝置,所以拉深墊除用于拉深時防止起皺外,還可用于頂料或制件底部局部成型。壓力機裝有拉深墊后,可擴大壓力機的使用范圍,比如有拉深墊的通用壓力能進行較大深度的拉深工作。雙動壓力機裝設(shè)了拉深墊后,可以作三動壓力機使用,所以在大中型壓力機上一般都備有拉深墊裝置。

第四節(jié)壓力機與模具的關(guān)系

1．壓力機的類型沖壓加工用的設(shè)備主要有通用壓力機、專用壓力機和液壓機等。壓力機類型的選擇,主要取決于沖壓件的工藝要求和生產(chǎn)批量,一般應(yīng)遵循以下幾點原則:(1)中小形狀的沖裁件、拉深件、彎曲件,主要選擇開式通用壓力機。開式壓力機機身剛度較差,在沖壓力的作用下易產(chǎn)生變形,影響沖裁件質(zhì)量,但只要沖壓能力選擇適當,還是勝任的。而且使用比較方便,容易操作,便于實現(xiàn)機械化和自動生產(chǎn)。因此,中小形狀和精度要求不高的沖壓件多采用這類開式壓力機。(2)大中形狀和精度要求較高的沖壓件,要選擇剛度較好的閉式通用壓力機。根據(jù)沖壓件的大小,可以選擇雙點式、四點式壓力機。(3)對于形狀較復(fù)雜的中小形狀的大量生產(chǎn)的沖壓件,應(yīng)該選擇高效率壓力機或自動壓力機。(4)對于生產(chǎn)批量較小的大型厚板沖壓件,應(yīng)選用液壓機。液壓機雖然生產(chǎn)速度慢,效率低,制件尺寸精度受操作影響,但是壓力大,不會因板厚而過載,適用于厚板生產(chǎn)。壓力機選擇(5)對于精密沖裁件,最好在專用精沖壓力機上進行。當生產(chǎn)批量不大時,可在通用壓力機或液壓機上,增加壓料裝置和反壓裝置,進行精密沖裁。(6)對于大型拉深件,要選用上傳動的閉式雙動拉深壓力機;對于中小型拉深件,常選用下傳動的雙動拉深壓力機;對于大型復(fù)雜拉深件,可以選用三動壓力機(7)對于校正彎曲、整形、壓印等工序,要求壓力機有足夠的剛度,應(yīng)優(yōu)先選用精壓機,以得到較高的沖壓件尺寸精度;(8)對于薄板沖裁,應(yīng)當選用精度和剛度高的壓力機。2．壓力機的能力

1)壓力公稱壓力是指滑塊運動至下止點前某一特定距離時,滑塊所容許承受的最大作用力。從滑塊許用負荷曲線中可知,在滑塊全行程中并不保持這一公稱壓力。有的壓力機在行程中間點的壓力可降至公稱壓力的40%～50%。壓力機選擇

在選用壓力機時,應(yīng)使沖壓變形力和沖壓變形曲線始終位于滑塊許用負荷曲線之下,這樣壓力機的工作才是安全的。如果是復(fù)合沖壓,應(yīng)將幾個變形力曲線疊加起來,然后再進行比較。選擇壓力機壓力的計算方式如下:(1)當壓力機對坯料施加壓力的行程小于5%的壓力機行程時,壓力機公稱壓力應(yīng)大于等于1.3倍沖壓總力。

(2)當壓力機對坯料施加壓力的行程大于5%的壓力機行程時,如拉深成型,在淺拉深時,最大變形力應(yīng)限制在公稱壓力的70%～80%;在深拉深時,最大變形力應(yīng)限制在公稱壓力的50%～60%。

2)功率能力壓力機的功率能力是由電動機功率和飛輪能量等因素決定的。當沖壓功率超過壓力機功率,導(dǎo)致功率超載時,會使壓力機飛輪轉(zhuǎn)速降低,甚至因滑塊被頂住而停止運動,以致會發(fā)生悶車和燒毀電動機事故。沖壓功的大小與沖壓力和沖壓工作行程有關(guān)。對于沖裁加工,由于沖裁工作行程較短,一般壓力不超載時,沖壓功就不會超載。但是對于拉深成型等大工作行程沖壓來說,應(yīng)該進行沖壓功校核,以保證沖壓功不超載。

壓力機選擇3．壓力機的規(guī)格

1)壓力機的裝模高度模具的閉合高度應(yīng)介于壓力機的最大裝模高度和最小裝模高度之間,并考慮留有適當余量。計算式如下

H-5mm≥Hd≥H-M+10mm

式中H—壓力機最大裝模高度,mm;Hd—模具的閉合高度,mm;M——壓力機連桿調(diào)節(jié)長度,mm。當模具安裝固定需要附加墊板時,還應(yīng)考慮附加墊板厚度的影響。

2)滑塊行程一般沖壓加工時,由于工作行程較短,不用考慮滑塊行程。在通用壓力機上進行拉深成型時,由于制件高度較大,必須考慮滑塊行程的影響,否則拉深后的制件難以取出。一般按下式估算

h≥2.5h0

式中h—壓力機滑塊行程;h0—拉深制件高度。壓力機選擇

當采用導(dǎo)板模結(jié)構(gòu)時,為保證凸模始終不與導(dǎo)板脫開,應(yīng)該選擇滑塊行程可調(diào)節(jié)的曲拐軸式壓力機。

3)工作臺板及滑塊尺寸模具下模板安裝固定于壓力機工作臺墊板上,當采用壓板、T形螺栓固定時,在安裝方位應(yīng)有不小于50～70mm的安裝尺寸;當采用T形螺栓直接固緊下模時,下模板略小于工作臺板尺寸即可。當模具上模板采用T形螺栓直接固定在滑塊上,這時上模板外形尺寸必須小于滑塊外形尺寸。

4)工作臺板漏料孔

(1)當小型模具的下模板尺寸接近工作臺板漏料孔尺寸時,應(yīng)增加附加墊板;當下模板漏料范圍尺寸大于工作臺板漏料孔尺寸時,也應(yīng)增加附加墊板。

(2)當下模板安裝通用彈頂器時,彈頂器的外形尺寸應(yīng)小于工作臺板漏料孔尺寸。

5)滑塊行程次數(shù)壓力機每分鐘的行程次數(shù)應(yīng)滿足生產(chǎn)率和沖壓工藝的要求。思考題1.通用壓力機由幾部分組成?