沖壓與塑料成型設(shè)備-曲柄壓力機

曲柄壓力機

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

掌握曲柄壓力機的工作原理、和構(gòu)成及各部分的作用；

掌握曲柄壓力機的技術(shù)參數(shù)；

熟悉曲柄壓力機的分類、各組成部分的特點。

【技能目標(biāo)】

掌握選擇曲柄壓力機的方法與步驟；

掌握曲柄壓力機的操作方法：

掌握曲柄壓力機上模具的安裝調(diào)整的方法；

初步具備排除壓力機常見的故障的能力。

【課前導(dǎo)讀】

曲柄壓力機是塑性成形中廣泛應(yīng)用的設(shè)備，通過曲柄壓力機的傳動系統(tǒng)和工作機構(gòu)將電

動機輸入的連續(xù)、高速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為塑性成形時所需的直線往復(fù)運動，可進行沖壓、擠壓、鍛

造等工藝，廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、航空工業(yè)、電子儀表工業(yè)、五金輕工等領(lǐng)域。

【基礎(chǔ)知識】

學(xué)習(xí)情境曲柄壓力機概述

一、曲柄壓力機的工作原理和構(gòu)成

如圖1-1所示，JB23-63型壓力機的工作原理為電動機1通過小帶輪2和傳動帶把能量

和速度傳給大帶輪3,再經(jīng)過傳動軸和小齒輪4、大齒輪5傳給曲軸7。連桿9上端裝在曲

軸上，下端與滑塊10連接，通過曲軸上的曲柄把旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)榛瑝K的往匏直線運動?；瑝K

運動的最高位置稱為上止點位置，而最低位置稱為下止點位置。沖壓模具的上模11裝在滑

塊上，下模12裝在墊板13上。因此，當(dāng)板料放在上模11、下模12之間時，即可以進行沖

壓加工。

由圖1-1可以看出，該設(shè)備的傳動系統(tǒng)用了多級的減速一方面可降低滑塊的運行頻率

（滑塊行程次數(shù)），另一方面亦增加了滑塊工作力。離合器6可使機器在開動后間歇性工作,

制動器8可在離合器分開后對從動部分進行剎車以及對滑塊進行制動,此外由于曲柄壓力機

的負(fù)荷特性是在一個工作周期中短時負(fù)荷，故常動部分（主要是大齒輪5）又起飛輪的作用，

以達到有效利用能量的目的。

圖1-1JB-63型壓力機工作原理圖

1一電動機：2—小帶輪：3一大特輪：4一小齒輪；5一大齒輪：6一離合器；7一曲軸；

8—制動器：9一連桿；10一滑塊；11一上模；12一下模具；

13—墊板：14—工作臺；15-機身

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)。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)。傳動系統(tǒng)包括帶傳動和齒輪傳動等機構(gòu)，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)。操縱系統(tǒng)如離合器、制動器及其控制裝置。用來控制壓力機安全、準(zhǔn)

確地運轉(zhuǎn)。

（4）動力系統(tǒng)。動力系統(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。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。

（6）輔助系統(tǒng)。輔助系統(tǒng)包括氣路系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、過載保護裝置、氣墊、快換模打

料裝置、監(jiān)控裝置等。它提高壓力機的安全性和操作方便性。對新型壓力機此系統(tǒng)成本所占

比例有提升趨勢。

二、曲柄壓力機的分類及型號

1.曲柄壓力機的分類

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)曲柄壓力機的工藝月途及結(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、冷鎖自動機、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。

開式壓力機如圖1?2所示，開式壓力機的床身呈“C”形，機身的前面和左、右面敞開,

便于模具安裝調(diào)整和成形操作，但機身剛度（特別是角剛度）較差，受力變形后影響制件精

度和降低模具壽命，適用于小型壓力機。開式壓力機又可分為單柱壓力機和雙柱壓力機兩種。

單柱壓力機后壁無開口，雙柱壓力機的機身后壁有開口，形成兩個立柱，故稱為雙柱壓力機。

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、固定臺式壓力機、升降臺式壓力機。

（a）單柱固定臺壓力機（b）開式雙柱可傾壓力機

圖1-2開式壓力機外形圖

閉式壓力機機身左右兩側(cè)是封閉的，如圖1-3所示，只能從前后方向接近模具，且裝模

距離遠(yuǎn)，操作不太方便。但因為機身形狀對稱，剛度高，壓力機精度好，適用于大中型壓力

機，某些精度要求較高的小型壓力機也采用此種形式。

圖1-3閉式壓力機外形圖

按運動滑塊的個數(shù)，曲柄壓力機可分為單動壓力機、雙動壓力機和三動壓力機，如圖

1一4所示。單動是指在工作機構(gòu)中有一個滑塊；雙動是指在工作機構(gòu)中有兩個滑塊，分內(nèi)、

外滑塊，內(nèi)滑塊安裝在外滑塊內(nèi)，各種機構(gòu)分別驅(qū)動；三動壓力機除了內(nèi)外滑塊可以分別動

作之外，工作臺也可單獨動作，故稱為三動壓力機。目前使用最多的是單動壓力機，雙動壓

力和三動壓力機機適合于大型制件的拉深，多用于汽車車身制造。

b)

圖1-4壓力機按運動滑塊數(shù)分類示意圖

a）單動壓力機b）雙動壓力機c）三動壓力機

I一凸輪；2一工作臺

按壓力機連桿數(shù)量分類有單點壓力機、雙點壓力機和四點壓力機。如圖2—5所示“點”

數(shù)是指壓力機工作機構(gòu)中連桿的數(shù)目，對較大臺面的通用壓力機，為了提高滑塊運動平穩(wěn)性

和抗偏載能力設(shè)置了多個連桿。

圖1-5壓力機按連桿數(shù)量分類示意圖

a)單點壓力機b)雙點壓力機c)四點壓力機

此外，按傳動系統(tǒng)所在位置分類有上傳動壓力機、下傳動壓力機,下傳動壓力機可使設(shè)

備重心降低提高設(shè)備運行平穩(wěn)性，但要建造相當(dāng)大的地坑，且維修較困難。

2.曲柄壓力機的型號表示

根據(jù)JB/T9965—1999的規(guī)定，曲柄壓力機型號由漢語拼音、英文字母和數(shù)字表示，表

示方法如下：

J(*)**-----*(*)

(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)

(1)位為類代號，以漢語拼音首起字母代替，如J表示機械壓力機、Y表示液壓機。

(2)位為變形設(shè)計代號，以英文字母表示次要參數(shù)在基本型號上所作的改進，依次以A、

B、C表示。

(3)位為壓力機組別，以數(shù)字表示，如2組為開式曲柄壓力機，3組為閉式曲柄壓力機。

(4)位為壓力機型別，以數(shù)字表示，如1型為固定臺式曲柄壓力機，2型為活動臺式曲柄

壓力機。

(5)位為分格符，以橫線表示。

(6)位為設(shè)備工作能力，以數(shù)字表示，如160表示壓力機標(biāo)稱壓力為160X10kN=1600kNo

(7)位為改進設(shè)計代號，以英文字母表示，對設(shè)備的結(jié)構(gòu)和性能所作的改進，依次以A、

B、C表示。若是標(biāo)準(zhǔn)型號則(2)、(7)位無內(nèi)容，例如，J31-315表示閉式單點機械壓力

機標(biāo)準(zhǔn)型，標(biāo)稱壓力3I50kN；JB23-63表示次要參數(shù)作了第二次改進的開式雙柱可傾曲柄

壓力機，標(biāo)稱壓力為630kN。部分壓力機型譜表見表2-1,其中組別和型別中空出為待開發(fā)

用。

表2/部分壓力機型譜表(JB/T9965-1999)

組型名稱組型名稱組型名稱組型名稱

單11單柱開21開式固定閉31閉式單點拉41閉式單點單動拉

柱固定式臺壓力機式壓力機深深壓力機

壓臺壓壓壓壓

力力機力力力

機12單柱機22開式活動機32閉式單點機42閉式雙點單動拉

活動臺壓力機切邊壓力深壓力機

臺壓機

力機

13單柱23開式可傾33閉式側(cè)滑43開式雙動拉深壓

柱形壓力機塊壓力機力機

臺壓

力機

44底傳動雙動拉深

壓力機

25開式雙點45閉式單點雙動拉

壓力機深壓力機

36閉式雙點46閉式雙點雙動拉

壓力機深壓力機

37閉式雙點47閉式雙點雙動拉

切邊壓力深壓力機

機

48閉式三動拉深壓

力機

三、曲柄壓力機的技術(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(biāo)，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Sg時，

或者說曲柄旋轉(zhuǎn)到離下止點前某一特定角度tg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，此時的特定角度稱為公稱壓力角或額定壓力角。

例如J23—40壓力機的公稱壓力為400kN,是指滑塊離下止點前7mm范圍內(nèi)，滑塊上所容

許的最大作用力為400kN。

目前，公稱壓力己經(jīng)系列化，例如，有40kN、63kN、lOOkN、160kN、25OkN、400kN、

630kN>1000kN.1600kN>2500kN、3150kN、4000kN等。

2.滑塊行程

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。具大小隨壓力機J22用途和公稱壓力的不同而不同?；?/p>

塊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。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)中監(jiān)視送料形式和取件的

需要，以及模具導(dǎo)向件工作要求等情況來選取?；瑝K行程的單位是mm。

如JB23-63型壓力機的滑塊行程為100mm，其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16740mm調(diào)節(jié)。設(shè)計模具時應(yīng)該查閱壓力機說明書。

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。滑塊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(rèn)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。

滑塊行程次數(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)。日前，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(dāng)?shù)男谐檀螖?shù)的目的。

4.最大裝模高度與封閉高度

裝模高度指滑塊在下止點時，滑塊下表面到工作臺墊板上表面的距離。當(dāng)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)節(jié)至最短）時，裝模高度達最大值，稱為最大裝模高

度?；瑝K調(diào)整到最低位置（即連桿調(diào)節(jié)至最長）時，得到最小裝模高度。兩者之間的差值即

為裝模高度調(diào)節(jié)量。裝模高度及其調(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。

與裝模高度并行的參數(shù)還有封閉高度。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。

裝模高度和封閉高度都表示壓力機所能用的模具高度。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，是模具設(shè)計時考慮的重要工藝參數(shù)。

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X前后”的尺寸表示?；瑝K下平面，也用“左右X前后”的尺寸表示。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。

另外，選擇時還要考慮到模具的安裝固定方式，當(dāng)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(dāng)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T形螺栓的T形槽大小

及分布位置。

6.漏料孔尺寸

當(dāng)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臺孔尺寸。當(dāng)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。

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(dāng)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.立柱間距離和喉深

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前后方向距離。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)。

除上述技術(shù)參數(shù)外，還有壓力機許用負(fù)荷曲線圖、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,

僅僅依兼設(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)。

圖2-6是壓力機與模具安裝尺寸有關(guān)的結(jié)構(gòu)參考圖。

圖中：FXF一一滑塊模柄孔徑向尺寸；

S一一滑塊行程；

L——滑塊模柄孔深度尺寸；

M一一連桿調(diào)節(jié)長度：

T——喉深；

D一一工作臺墊板漏料孔尺寸；

aXb-工作臺漏料孔尺寸；

E一一工作臺墊板厚度；

H——壓力機最大裝模高度；

Hz壓力機最小裝模高度；

HM——模具閉合高度；

I——模具模柄長度。

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圖2-6壓力機結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖

學(xué)習(xí)情境二曲柄滑塊機構(gòu)

曲柄滑塊機構(gòu)是曲柄壓力機的工作執(zhí)行機構(gòu)，其承載能力及運動規(guī)律很大程度上決

定了曲柄壓力機所具備的工作特性。

一、曲柄滑塊機構(gòu)的運動分析

如圖2-7為曲柄壓力機曲柄滑塊機構(gòu)簡圖，。點為曲柄回轉(zhuǎn)中心，A點為連桿與曲柄的

連接點，5點為連桿與滑塊的連接點，曲柄半徑為R,連桿長度為L,OA以角速度。旋轉(zhuǎn),

逆時針為正向，B點以速度y往復(fù)直線運動，向下為正，5為8點距下死點的距離，a為曲

柄與鉛垂線之夾角。

圖2?7曲柄滑塊機構(gòu)簡圖

1.滑塊位移與曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系

根據(jù)圖2-7所示的機構(gòu)簡圖及符號表示，可列出如下的關(guān)系式

s=（R+L）-（Rcosa+Leos6）（2-1）

若令X=y

則根據(jù)圖2-7的兒何關(guān)系可收式（2-1）整理為

s=R

由于曲柄壓力機中，K一般在0.1-0.2范圍內(nèi)，式（2-2）中根號內(nèi)的部分可采用基級

L

數(shù)展開后取前兩項近似值，即

71-22sin2a=1無sin2a(2-3)

2

將式(2-3)代入式(2-2)中整理可得

2

-

=R(1-cos?)+~(1cos2a)(2-4)

2.滑塊速度、加速度與曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系

將式(2-4)對時間求導(dǎo)和求二次導(dǎo)，即可得到滑塊的速度公式和加速度公式為

v=coRsinaH——sin2a(2-5)

I2

a=一。2R(CQSa+4cos2a)(2-6)

式中，y為滑塊速度，向下為正；3為曲柄角速度，逆時針方向為正；。為滑塊加速度，向

下為正。

根據(jù)式(2-4).(2-5).(2-6)可作出滑塊的位移、速度、加速度與曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系曲線。

經(jīng)過分析可以看出，滑動在運動時，從下死點出發(fā)經(jīng)歷加速上行、減速上行、加速下行、減

速下行四個階段后回到原位。

滑塊的速度直接影響加工的變形速度和生產(chǎn)率，因而它也受工藝的合理速度的限制。例

如，對于拉深工藝，若速度過高，則會引起工件破裂。表2-2為不同材料拉深工藝的合理速

度范圍，進行拉深工藝時，所用壓力機的滑塊速度不應(yīng)超過表中的數(shù)值。

表2-2不同材料的最大允許拉深速度

材料名稱鋼不銹鋼鋁硬鋁黃銅銅鋅

最大拉深速度ms'0.400.180.890.201.020.760.76

此外，還有結(jié)點偏置的曲柄滑塊機構(gòu)，如圖2-8所示。當(dāng)結(jié)點B的運動軌跡偏離。8連

線位于曲柄上行邊時，稱為結(jié)點正偏置(見圖2-8b)；當(dāng)結(jié)點5的運動軌跡偏離OB連線位

于曲柄下行邊時，稱為結(jié)點負(fù)偏置(見圖2-8c)。它們的受力狀態(tài)和運動特性是有差異的，

結(jié)點偏置機構(gòu)主要用于改善壓力機的受力狀態(tài)和運動特性，從而適應(yīng)工藝要求。如負(fù)偏置機

構(gòu)，滑塊有急回特性，其工作行程速度較小，回程速度較大，有利于冷擠壓工藝，常在冷擠

壓機中采用；正偏置機構(gòu)，滑塊有急進特性，常在平鍛機中采用。

圖2-8曲柄滑塊機構(gòu)的運動簡圖

a一結(jié)點正置b一結(jié)點正偏置c—結(jié)點負(fù)偏置

圖2-8曲柄滑塊機構(gòu)節(jié)點偏置示意圖

二、曲柄滑塊機構(gòu)的受力情況及許用負(fù)荷圖

曲柄滑塊機構(gòu)是壓力機傳遞動力的關(guān)鍵部件，曲軸在工作過程中除承受扭矩的作用外,

還承受變形抗力引起的彎矩作用，并且受到的是周期性的沖擊載荷作用。作用在滑塊上的允

許工作壓力是隨著曲柄轉(zhuǎn)角的變億而改變的。為了不使壓力機超載，規(guī)定了曲柄壓力機滑塊

許用負(fù)荷圖。它表明壓力機在滿足強度要求的前提下，滑塊允許承受的載荷與行程（或曲柄

轉(zhuǎn)角）之間的關(guān)系。實際上，曲柄J5力機的許用負(fù)荷圖是綜合考慮曲柄支撐頸扭曲強度限制、

曲柄頸彎曲強度（或彎扭聯(lián)合）限制及齒輪彎曲強度和齒面接觸強度限制等而制定出來的。

圖2?9所示是曲柄壓力機典型的許用負(fù)荷圖。使用壓力機時要注意曲柄的工作角度，應(yīng)使工

作壓力落在安全區(qū)內(nèi)，以保證曲柄及齒輪不致發(fā)生破壞。

圖2-9滑塊許用負(fù)荷圖

三、曲柄滑塊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)

1.曲柄滑塊機構(gòu)的驅(qū)動形式

曲軸是曲柄滑塊機構(gòu)的重要組成部分，工作時受力狀態(tài)較復(fù)雜，曲軸一般選用45鋼鍛

制而成，大中型壓力機的曲軸選用40Cr、18CrMnMoB等合金鋼鍛制而成。粗加工后調(diào)質(zhì)處

理，然后再精加工。

常見的曲軸的機構(gòu)形式有曲軸式、偏心軸式、曲拐軸式和偏心齒輪式。如圖2-10所示。

（C）曲拐軸式（d）?心田輪式

圖2-10曲軸的常見形式

1一支承頸；2一曲柄臂；3一曲柄頸；4一連桿；5一曲拐頸；6一心軸；7一偏心齒輪

滑塊的上下往復(fù)運動是靠曲軸來進行驅(qū)動的，故曲柄滑塊機構(gòu)的驅(qū)動形式主要有以下

幾種。

1）曲軸驅(qū)動的曲柄滑塊機構(gòu)

圖2-11所示為曲軸驅(qū)動的曲柄滑塊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。它主要由曲軸、連桿（連桿體和調(diào)

節(jié)螺桿）和滑塊2組成。曲軸旋轉(zhuǎn)時，連桿作擺動和上、下運動，使滑塊在導(dǎo)軌中作上下往

復(fù)直線運動。

曲軸式結(jié)構(gòu)可以設(shè)計成較大的曲柄半徑，但曲柄半徑一般是一定的，故行程不可調(diào)。

作為壓力機的主要零件之一，曲相的工作條件比較復(fù)雜，它在工作中，既承受彎矩，又承受

扭矩，而且所受的力是不斷變化的，所以加工技術(shù)要求較高。由于大型曲軸的鍛造困難，因

此，曲軸式的曲柄滑塊機構(gòu)在大型壓力機上的應(yīng)用受到限制。

圖2-11JB23-63壓力機曲柄滑塊機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

1一連桿體；2一軸瓦；3一曲袖；4一打料橫桿；5一滑塊；6一調(diào)節(jié)螺桿；7一下支承座;

8—保護裝置；9一鎖緊螺釘；10一鎖緊塊；11一模具夾持塊；12一模柄孔

2）曲拐軸驅(qū)動的曲柄滑塊機構(gòu)

圖1-12所示為曲拐軸驅(qū)動的曲柄滑塊機構(gòu)結(jié)構(gòu)。它主要由曲拐軸2、連桿3和滑塊4

組成。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。偏

心套與曲拐軸用平鍵連接，調(diào)節(jié)位置少。圖1-13為工作行程調(diào)節(jié)示意圖。一般情況下，壓

力機在偏心套上或曲拐軸頸的端面刻有刻度值,調(diào)整行程時，可將偏心套從偏心軸銷上拉出，

然后旋轉(zhuǎn)一定的角度，對準(zhǔn)需要的行程刻度，再將偏心套重新套入曲拐軸頸，并由花鍵嚙合

即可。

曲拐軸式曲柄滑塊機構(gòu)便于實現(xiàn)可調(diào)行程且結(jié)構(gòu)較簡單，但由于曲柄懸伸，受力情況

較差，因此主要在中、小型機械壓力機上應(yīng)用。

圖1-12JB-100壓力機曲柄滑塊機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

1一偏心套；2一曲拐軸；3一連桿；4—滑塊

(a)(b)(c)

圖2-13工作行程調(diào)節(jié)示意圖

O—主軸中心；A—偏心軸中心；M—偏心套中心

3）偏心齒輪驅(qū)動的曲柄滑塊機構(gòu)：

圖2-14為偏心齒輪驅(qū)動的曲柄滑塊機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。它主要由偏心齒輪7、心軸8、連

桿體1、調(diào)節(jié)螺桿2和滑塊3組成。偏心齒輪7與心軸8同心，心軸兩端固定在機身

上，偏心齒輪的偏心頸相對于心軸有一偏心距，相當(dāng)于曲柄半徑。偏心齒輪在心軸上旋轉(zhuǎn)，

就相當(dāng)于曲柄在旋轉(zhuǎn)，套在偏心頸上的連桿體1作擺動，通過連桿使滑塊3上下運動。

偏心齒輪工作時只傳遞扭矩，彎矩由心軸承受，因此偏心齒輪的受力比曲軸簡單些，

心軸只承受彎矩，受力情況也比曲軸好，且剛度較大。此外，偏心齒輪的鑄造比曲軸鍛造容

易解決，但總體結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜些。所以，偏心齒輪驅(qū)動的曲柄及滑塊機構(gòu)常用于大中型壓力

機。

由于這種大中型壓力機滑塊質(zhì)量較大，所以裝模高度為機動調(diào)節(jié)。機動調(diào)節(jié)通過圖中

的電動機9、蝸桿10和蝸輪5完成。為平衡滑塊重量，壓力機還裝有平衡裝置（圖2-14

中平衡裝置未表示）。

圖2/4J31—315壓力機曲柄滑塊機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

1一連桿體；2一調(diào)節(jié)螺桿；3一滑塊；4一撥塊；5—渦輪；6—保護裝置；7一偏心齒輪;

8一心軸；9一電動機；10一蝸桿

2.連桿結(jié)構(gòu)及裝模高度調(diào)節(jié)機構(gòu)

連桿是曲柄滑塊機構(gòu)中的重要構(gòu)件，連桿將曲柄和滑塊連接起來，并通過其運動將曲

柄的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的直線往復(fù)運動，在這個過程中，連桿相對于曲柄轉(zhuǎn)動而相對于滑

塊擺動。因此，連桿和曲柄及滑塊都必須是較接。而滑塊工作時所承受的總負(fù)載必須通過連

桿傳遞給曲柄。按連接方式不同，連桿可分為球頭式連桿和柱銷式連桿。

1）球頭式連桿：

如圖2-12所示。連桿不是一個整體，而是由連桿體1和調(diào)節(jié)螺桿6所組成。調(diào)節(jié)螺桿

下部的球頭與滑塊連接，連桿體上部的軸瓦與曲軸3連接。用扳手轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺桿，即可調(diào)節(jié)

連桿長度。為了防止裝模高度在沖壓過程中自行改變，設(shè)有鎖緊裝置，它由鎖緊塊10及鎖

緊螺釘9組成。調(diào)節(jié)時先旋轉(zhuǎn)鎖緊螺釘，使鎖緊塊松開，再將連桿調(diào)至需要的長度，然后，

擰動鎖緊螺釘，使鎖緊塊壓緊調(diào)節(jié)螺桿，以防松動。

圖2-14也是球頭式連桿，與前者不同的是，它的裝模高度采用機動調(diào)節(jié)。

球頭式連桿結(jié)構(gòu)較為緊湊，壓力機高度可以降低，但連桿的調(diào)節(jié)螺桿容易彎曲，球頭加

工較困難。

2）柱銷式連桿：

圖2-15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。柱銷式的連桿是一個整體，其長度是不可調(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褪綕櫥?，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(dāng)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，在大中型壓力機中得到了廣泛應(yīng)用。它的缺點是加工、安

裝比較復(fù)雜，壓力機的高度有所增加。柱銷式連桿小端與調(diào)節(jié)螺桿的連接還有柱面連接式和

三點傳力連接式

圖2-15柱銷式連桿

1—偏心齒輪；2一連桿；3一上橫梁；4—導(dǎo)向?qū)祝?—導(dǎo)向柱寒；6—調(diào)節(jié)螺桿；7—

柱銷

為了適應(yīng)不同閉合高度的模具，一般壓力機都可以通過連桿長度的調(diào)節(jié)或連桿與滑塊

的連接件的調(diào)節(jié)，來調(diào)整滑塊的上下位置，以達到調(diào)整裝模高度的目的。調(diào)節(jié)方式分為手動

調(diào)節(jié)和機動調(diào)節(jié)兩種。手動調(diào)節(jié)適用于小型壓力機，在大、中型壓力機中采用機動調(diào)節(jié)。

連桿常用鑄鋼ZG270-500和鑄鐵HT200鑄造。球頭式連桿中的調(diào)節(jié)螺桿

常用45鋼鍛造，調(diào)質(zhì)處理，球頭表面淬火，硬度42HRC。柱銷式連桿中調(diào)節(jié)螺桿因不

受彎矩，故一般用球?qū)诣T鐵QT500-5.QT500-7或灰鑄鐵HT200制造即可。

3.滑塊與導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)

壓力機上的滑塊是一個箱形結(jié)構(gòu)，它的上部與連桿連接，下面開有“T”形槽（如圖

2-14）或模柄孔（如圖2-11）,用以安裝模具的上模?；瑝K在曲柄連桿的驅(qū)動下，沿機身導(dǎo)

軌上下往復(fù)運動，并直接承受上模傳來的工藝反力?；瑝K內(nèi)設(shè)有打料孔，還安裝有過載保護

裝置等。為了保證滑塊底平面和工作臺上平面的平行度，保證滑塊運動方向與工作臺面的垂

直度，滑塊的導(dǎo)向面必須與底平面垂直。

為了保證滑塊的運動精度，滑塊的導(dǎo)向面應(yīng)盡量長，因而滑塊的高度要足夠高，滑塊

高度與寬度的比值，在閉式單點壓力機上約為1.08-1.32,在開式壓力機上則高達1.7左右。

滑塊還應(yīng)有足夠的強度，小型壓力機的滑塊常用灰鑄鐵HT200鑄造。中型壓力機的滑

塊常用灰鑄鐵HT2OO或稀土球鐵鑄造，或用Q235鋼板焊接而成。大型壓力機的滑塊一般

用Q235鋼板焊成，焊后進行退火處理。導(dǎo)軌滑動面的材料般用灰鑄鐵HT200制造。速

度高、偏心載荷大的則用鑄造青銅ZcuSn6ZnPb3或鑄造黃銅ZcuZn38Mn2Pb2制造。

導(dǎo)軌和滑塊的導(dǎo)向面應(yīng)保持一定的間隙，間隙大了無法保證滑塊的運動精度，影響上

下模對中，承受偏心載荷時滑塊會產(chǎn)生較大的偏轉(zhuǎn)；間隙太小潤滑條件太差，摩擦阻力大,

會加劇磨損，降低傳動效率，增加能量損失。因此，導(dǎo)向間隙必須是可調(diào)的，這也便于導(dǎo)軌

滑塊導(dǎo)向面磨損后調(diào)整間隙。

除了增大導(dǎo)向長度來保證滑塊的運動精度外，導(dǎo)軌的形式也是影響滑塊運動精度的一個

重要因素。在開式壓力機上，目前絕大多數(shù)采用成雙對稱布置的90°V形導(dǎo)軌（如圖2-11）,

如圖2-16所示的矩形導(dǎo)軌是開式壓力機上較理想的形式，其導(dǎo)向精度高，而摩擦損失小，

只是間隙調(diào)整比V形導(dǎo)軌難些。目前，國內(nèi)外高性能壓力機均采用這一形式。

圖2-16矩形導(dǎo)軌示意圖

在閉式壓力機上，目前大多數(shù)采用四面斜導(dǎo)軌，4個導(dǎo)軌均可通過各自的一組推拉螺

釘進行單獨調(diào)整，因而能提高滑塊運動精度，但調(diào)節(jié)困難。有些壓力機的導(dǎo)軌做成兩個固定

的、兩個可調(diào)的，并使固定的導(dǎo)枕承受滑塊側(cè)向力，調(diào)節(jié)較容易，但精度受到一定影響。近

年來，在一些通用壓力機上采用八面平導(dǎo)軌，如圖2-17、2-18所示，8個導(dǎo)軌面可以單獨

調(diào)節(jié)，每個調(diào)節(jié)面都有一組推拉螟釘。這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)向精度既高，調(diào)節(jié)又方便。此外，滑塊導(dǎo)

向還有利用滾針加預(yù)壓負(fù)載，消除間隙，從而進行高速精密運轉(zhuǎn)的形式，一般用于高速壓力

機。

圖2?18導(dǎo)軌間隙調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)

1一滑塊；2、9一推拉螺釘組；3、10—固定擋塊；4、6、7、8—固定螺釘組；5一調(diào)整

塊；11—導(dǎo)軌；12、13—導(dǎo)向面鑲條；14一機身立柱

學(xué)習(xí)情境三動力、傳動系統(tǒng)及機身

一、動力系統(tǒng)

曲柄壓力機的動力系統(tǒng)主要指的是電動機和飛輪。電動機的功能是為壓力機提供原始能

量和轉(zhuǎn)速，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。

曲柄壓力機的負(fù)載屬于沖擊負(fù)載，即在一個工作周期的較短時間內(nèi)承受工作負(fù)載，而

較長的時間是空程運轉(zhuǎn)，若依此短暫的工作時間來選擇電動機的功率，則其功率將會很大。

例如用J31—315型壓力機沖裁直徑為100mm、厚度為23mm的Q235鋼板時，工件變形

力為3150kN，工件變形功為22800J，沖制工件所需時間為0.2s,壓力機機械效率為0.25,

則所需功率為456kwo為減小電動機功率，在傳動系統(tǒng)中設(shè)置了飛輪。當(dāng)滑塊不動時，電

動機帶動飛輪旋轉(zhuǎn)，使其儲備動能，而在沖壓工件的瞬時，主要靠飛輪釋放能量。工件沖壓

完畢后負(fù)載減小，于是電動機帶動飛輪加速旋轉(zhuǎn)，使其在沖壓下一個二件前恢復(fù)到原來的角

速度。這樣，沖壓工件所需的能量，不是直接由電動機供給，而是主要由飛輪供給，所以電

動機所需的功率便可大大減小。例如，J31—315型壓力機傳動系統(tǒng)口裝置飛輪后，電動機

功率僅用30kw即可，為不用飛輪時的7%左右。

由于電動機的功率小于壓力機工作行程的瞬時功率，所以在壓力機進人工作行程時，

工作機構(gòu)受到很大的阻力，電動機的負(fù)載增大，轉(zhuǎn)差率隨之增大。一旦電動機瞬時轉(zhuǎn)差率大

于電動機臨界轉(zhuǎn)差率，電動機轉(zhuǎn)矩反而下降，甚至迅速停止轉(zhuǎn)動，這種現(xiàn)象稱為電動機顛覆。

另一方面，電動機在超載條件下運行會嚴(yán)重發(fā)熱。給電動機配置一個飛輪，相當(dāng)于增大了電

動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。在曲柄壓力機傳動中，飛輪的慣性拖動的扭矩占總扭矩的85%以上,

故沒有飛輪電動機就不能正常工作。

飛輪是儲存能量的，它的尺寸、質(zhì)量和轉(zhuǎn)速對能量有很大影響。飛輪材料常采用鑄鐵

或鑄鋼。由于飛輪轉(zhuǎn)速過高會使飛輪破裂，因此鑄鐵飛輪圓轉(zhuǎn)速應(yīng)小于或等于25m/s,

最高不超過30m/s；鑄鋼飛輪圓轉(zhuǎn)速小于或等于40m/s,最高不超過50m/s。

另外，使用飛輪時還應(yīng)注意兩點：在下一個工作周期開始工作之前，電動機應(yīng)能使飛

輪恢復(fù)到應(yīng)有的轉(zhuǎn)速；電動機帶動飛輪起動的時間不得超過20so否則，如果時間太長，

由于電動機電流過大，線圈過熱將加速絕緣老化，縮短電動機使用壽命，甚至?xí)痣妱訖C

的燒毀或跳閘。

二、傳動系統(tǒng)

傳動系統(tǒng)的作用是將電動機的能量傳遞給曲柄滑塊機構(gòu)，并且確定滑塊的行程次數(shù)。

傳動系統(tǒng)一般由帶傳動、齒輪傳動構(gòu)成。傳動系統(tǒng)的形式及布置對壓力機的總體結(jié)構(gòu)、

外觀、能量損耗及離合器的工作性能等都有影響。

由于壓力機是非連續(xù)工作設(shè)備，是瞬間沖擊載荷，為了保護電動機，一級減速都是帶

輪傳動，以后各級減速采用齒輪傳動。由于沖壓生產(chǎn)的情況不同，需要在電動機、飛輪轉(zhuǎn)動

的情況下，實現(xiàn)壓力機的單次行程、連續(xù)行程和寸動調(diào)節(jié)，因此設(shè)有離合器、制動器來實現(xiàn)

上述不同的運動。

1.傳動系統(tǒng)的位置

壓力機的傳動系統(tǒng)一般裝在機身的上部(見圖2-2),但也有為了降低壓力機地面以上

高度而將傳動系統(tǒng)設(shè)于底座下部的，前者稱為上傳動，后者稱為下傳動或底傳動。下傳動壓

力機的優(yōu)點在于：其重心低，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，能減少振動和噪聲，勞動條件較好：便于滑塊的導(dǎo)

向，提高其運動精度，從而延長模具壽命，改善工件的質(zhì)量。但下傳動壓力機的平面尺寸較

大，而總高度和上傳動式相差不多，故壓力機總重量比上傳動式約重10%?20%,造價

較高；且安裝需要較深的地坑，基礎(chǔ)龐大；傳動部件及拉深墊(夾在傳動部件和底座之間)

維修不便。所以，下傳動壓力機主要適宜于高度受限的廠房。

2.曲軸的安放位置

動力傳動系統(tǒng)的曲軸安放于后直壓力機正面的稱為垂直安放，如圖2-2(a)0曲軸安放

于平行壓力機正面的稱為平行安放，如圖2-2(b)o平行安放時，曲軸和傳動軸都較長，受

力點和軸承的跨距較大，受力情況不好，增大壓力機正面尺寸，機構(gòu)不緊湊，外形不美觀。

目前小型開式壓力機和舊式通用壓力機多采用這種形式。近代設(shè)計的大中型壓力機多采用垂

直安放，以減小壓力機正面尺寸，便于多臺壓力機連成機械化生產(chǎn)線c現(xiàn)在小型壓力機也開

始采用這種安放形式。

3.齒輪的位置

齒輪有安放于機身之外和機身之內(nèi)兩種情況，齒輪放于機身之外稱為開式安放，齒輪

放于機身之內(nèi)稱為閉式安放。閉式安放的齒輪工作條件較好，外形較美觀；如果齒輪安放在

油池之內(nèi)，則可大大降低齒輪傳動的噪音，但安裝和維修不方便。大型壓力機多采用閉式安

放。開式安放的齒輪工作條件惡劣，傳動噪音大，污染環(huán)境。

4.齒輪的傳動形式

曲軸由一個大齒輪傳動的稱為單邊傳動，由兩側(cè)兩個大齒輪傳動的稱為雙邊傳動。雙

邊傳動的齒輪尺寸可減小，傳動系統(tǒng)總體尺寸減小，改善曲軸受力條件。但是，雙邊傳動齒

輪多，安裝調(diào)整困難，如果制造裝配精度不高，還會造成傳力不均勻的現(xiàn)象。

5.傳動系統(tǒng)的傳動級數(shù)

傳動系統(tǒng)按傳動級數(shù)可分為一級傳動、二級傳動、三級傳動、四級傳動等。傳動級數(shù)

與電動機的轉(zhuǎn)速和滑塊的行程次數(shù)有關(guān)，并受各傳動級速比及蓄能飛輪轉(zhuǎn)速的制約。飛輪積

蓄的能量與飛輪轉(zhuǎn)速的平方成正比，因此行程次數(shù)小（30次/min以下）而要求加工能力

大的大行程壓力機需要三級或四級傳動，以便提供可安裝飛輪的高速軸。而多數(shù)沖壓壓力機

（行程次數(shù)在70~30次/min）采用二級傳動。一級傳動也稱直傳式，用于小型壓力機或高

速壓力機上，行程次數(shù)大約在70次/min以上。

6.離合器和制動器的安裝位置

單級傳動壓力機的離合器和制動器只能安置于曲軸上。

剛性離合器不宜在高速下工作，故一般安置于曲軸上，此時，制動器也隨之置于曲軸

上。摩擦離合器裝于曲軸上時，主動部分能量大（因為可以利用大齒輪的飛輪作用），而離

合器接合所消耗的摩擦功和加速從動部分所需的功都比較小，因而能量消耗小，離合器工作

條件較好，壽命可以提高。但是低速軸上的離合器需要傳遞的扭矩大，因而結(jié)構(gòu)尺寸較大。

一般行程次數(shù)較高的壓力機離合器最好安裝在曲軸上。行程次數(shù)較低的壓力機，由于曲軸速

度低，最后一級大齒輪的飛輪作用已不顯著，為了縮小離合器尺寸，降低其制造成本，離合

器多置「轉(zhuǎn)速較高的傳動軸上，般是飛輪軸上。此外，從傳動系統(tǒng)布置來看，閉式通用壓

力機的傳動系統(tǒng)近年來多封閉在機身之內(nèi)，采用偏心齒輪，致使離合器不便安裝在曲軸（偏

心齒輪心軸）上，通常只能安置在轉(zhuǎn)速較高的傳動軸上。制動器位置隨離合器而定。因為傳

動軸上制動力矩較小，所以，裝于傳動軸上的制動器結(jié)構(gòu)尺寸較小。

三、曲柄壓力機的機身

機身是通用壓力機的主要部件。動力傳動系統(tǒng)和其他零部件都安裝在機身上，工作時

承受全部的變形載荷。機身上的導(dǎo)軌為滑塊提供導(dǎo)向，保證滑塊的運動精度。機身的強度和

剛度對壓力機的質(zhì)量影響很大，而且影響沖壓制件質(zhì)量和模具壽命。

機身有鑄造結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)和鑄焊組合結(jié)構(gòu)三大類。鑄造機身的材料常用灰鑄鐵

HT200、球墨鑄鐵和鑄鋼ZG270—500,焊接鋼板的材料用Q235、Q345、16Mn等。

鑄造或焊接后進行人工時效處理，消除內(nèi)應(yīng)力。對于高速壓力機，可采用滾針導(dǎo)軌，以便減

小摩擦，消除間隙，提高壓力機的耐用度和滑塊運動精度。

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。

1.開式機身

圖2-19為JB23-63型壓力機的機身結(jié)構(gòu)圖，它是開式壓力機機身的典型結(jié)構(gòu)，小型

壓力機多采用這類機身。開式機身工作臺的前面、左面和右面三個方向是敞開的，工作臺面

的面積不受導(dǎo)軌之間距離的限制，模具的安裝、調(diào)整、操作和自動進料都比較方便。

機身背部有開口（如A—A剖視圖），機身上部形成兩個側(cè)柱，即開式雙柱機身。曲軸

支承在兩側(cè)柱上，并平行于機身工作臺的正面。另外，機身可以沿壓力機底架傾斜，以便使

沖壓好的零件靠機身背部的開口斜面自動滑下，有利于沖壓加工。這種機身稱為開式可傾機

身。單柱固定臺機身比雙柱機身和升降工作臺機身的強度和剛度要高，升降工作臺機身可以

在較大范圍內(nèi)改變壓力機的裝模高度。

開式機身與閉式機身相比，剛度差，機身受力時易產(chǎn)生較大的角變形，影響沖壓制件

質(zhì)量和模具壽命，同時還會產(chǎn)生機身縱向變形，影響壓力機的裝模高度，常應(yīng)用于小型壓力

機。

圖2-19JB23—63型壓力機機身

2.閉式機身

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2?20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。

從外形看這類組合式機身形成一個封閉的框架，與開式機身差別很大，壓力機工作時,

機身主要產(chǎn)生垂直變形，而開式機身還要產(chǎn)生角變形，所以閉式機身相對于開式機身剛度要

好，這對于保證制件質(zhì)量和模具壽命都是有利的。整體式機身加工裝配工作量較小，但加工

時需要大型設(shè)備，而且運輸比較困難。鑄造結(jié)構(gòu)消振性能較好，但質(zhì)量較大，剛性較差，適

合于成批生產(chǎn)。焊接結(jié)構(gòu)與之相反，質(zhì)量較小，外觀比較美觀，但消振性能較差。閉式機身

的上橫梁、立柱和工作臺多采用鑄鐵HT200制造，或用Q235鋼板焊接而成。拉緊螺栓兩

端一般選用螺距為4mm或6mm的細(xì)牙螺紋，以便減小螺紋對螺柱強度的削弱。兩端鉆有

內(nèi)蝶孔，便于吊裝。拉緊螺栓通常采用45鋼并經(jīng)正火處理。

A^A

圖2-20J31—250型壓力機機身結(jié)構(gòu)圖

1一上橫梁；2一立柱；3—導(dǎo)軌；4一工作墊板；5—定位銷；6一工作臺；7—螺母；8

一拉緊螺栓

3.機身變形對沖壓工藝的影響

沖壓件的精度取決于模具的精度和沖壓作業(yè)所處的各種環(huán)境狀態(tài)。壓力機的作業(yè)狀態(tài)

便是影響因素之一。壓力機的精度和作業(yè)時的變形直接影響被加工工件的精度和模具的壽

命。

壓力機的精度可用以下項目來衡量：1）工作臺（或墊板）上平面及滑塊下平面的平面

度；2）滑塊的上下運動軌跡線與工作臺（或墊板）上平面的垂直度；3）模柄安裝孔與滑塊

下平面的垂直度；4）各連接點的綜合間隙。

而壓力機作業(yè)時的變形決定于壓力機的剛度，包括機身剛度、傳動剛度和導(dǎo)向剛度3

部分，只有壓力機的剛度足夠時，其靜態(tài)精度（空載時測量所得的精度）才能在受工作載荷

作用的條件下保持下來（作業(yè)狀態(tài)下所測的精度，稱為動態(tài)精度），否則其靜態(tài)精度也就失

去意義了。就機身而言，若其剛度較差，在承受工作負(fù)荷時就會產(chǎn)生較大的變形，直接影響

沖壓工藝。

開式壓力機工作時，受到載荷的作用將產(chǎn)生彈性變形，這種變形主要是由機身變形造

成的，如圖2-21所示，它包括使裝模高度改變的垂直變形和使滑塊運動方向產(chǎn)生傾斜的角

變形，特別是角變形的存在，將影響工作精度和模具壽命，加快滑塊導(dǎo)向部分的磨損。圖

2-22所示為壓力機的角變形對模具的影響情況。由于壓力機的角變形使沖頭和凹模傾斜一

個角度，造成間隙不均勻，并產(chǎn)生水平方向的側(cè)壓力，因而加速了凸模的磨損甚至折斷。

圖2-21開式機身的彈性變形

（a）沖頭和材料接觸（b）沖裁過程中沖頭傾斜（c）落料后沖頭和凹模接觸

圖2-22壓力機的角變形對模具的影響

閉式機身工作時，受到載荷的作用將產(chǎn)生機身垂直變形，而沒有角變形。

綜上所述，機身變形對沖壓工藝的影響是至關(guān)重要的，必須給予重視。不同剛度的壓

力機，在同樣的工作負(fù)荷下，剛度小的變形大，剛度大的變形??；而對同一臺壓力機，工作

負(fù)荷越大，變形也越大。這是在選擇壓力機時必須考慮的因素。

壓力機的剛度與以下因素有關(guān)：

1）機身質(zhì)量一般在公稱壓力、工作臺面積、行程長度等參數(shù)相同的情況下，機身截面

積大、截面形狀合理的壓力機剛度好。

2）機身形式閉式機身比開式機身的剛度好；有拉緊螺栓的壓力機比沒有拉緊螺栓的壓

力機的剛度要好。

3）曲軸中心至工作臺墊板的距離曲軸中心至工作臺墊板距離短的壓力機比距離長的壓

力機的剛度要好。

4）機身材料的彈性模數(shù)機身材料的彈性模數(shù)越高，機身的剛度越好。

5）曲軸直徑和支點距離在同等條件下，曲軸直徑越大、曲軸支承距離越小，剛度越好。

6）連桿長度連桿長度調(diào)節(jié)的越短，同時連桿和調(diào)節(jié)螺桿的截面積越大，剛度越好。

學(xué)習(xí)情境四曲柄壓力機的操作系統(tǒng)

一、操縱系統(tǒng)概述

在曲柄壓力機開機運轉(zhuǎn)中，電動機和蓄能飛輪是不停地旋轉(zhuǎn)的，而作為工作機構(gòu)的曲

柄滑塊機構(gòu)，卻必須根據(jù)工藝操作的需要時動時停。這就需要用離合器來控制傳動系統(tǒng)和工

作機構(gòu)的接合或脫開，每當(dāng)滑塊需要運動時，則離合器接合，飛輪便通過離合器將運動傳遞

給其后的從動部分（傳動系統(tǒng)和工作機構(gòu)），使滑塊運動；當(dāng)滑塊需要停止在所需要的位置

上（滑塊行程的上止點或行程中的任意位置）時，則離合器脫開，飛輪使與其后的從動部分

脫離聯(lián)系，飛輪自己空運轉(zhuǎn)。但由于慣性作用，與飛輪脫離聯(lián)系的從動部分還會繼續(xù)運動，

引起滑塊連沖現(xiàn)象。為了使滑塊立即停止在所需要的位置上，必須設(shè)置制動器來對從動部分

進行制動。

由此可見，離合器和制動器是在電動機和飛輪不停地轉(zhuǎn)動的情況下，控制壓力機曲柄

滑塊機構(gòu)運動或停止的部件，也是防止事故、提高質(zhì)量和生產(chǎn)率的重要部件。壓力機的離合

器、制動器是在非常惡劣的條件下工作的，所以很容易出現(xiàn)故障，影響生產(chǎn)的正常進行。兩

者必須密切配合和協(xié)調(diào)工作，才能達到“令行禁止”的效果。除了少數(shù)小型壓力機制動器是

在經(jīng)常作用外，多數(shù)壓力機的離合器接合前，制動器必須松開；制動器制動前，離合器必須

脫開，也就是說離合器和制動器不允許有同時接合的時刻存在，否則將引起摩擦元件嚴(yán)重發(fā)

熱和磨損，甚至無法繼續(xù)工作。一般壓力機在不工作時，離合器總是處于脫開狀態(tài)，而制動

器則總是處在制動狀態(tài)。

壓力機的離合器由主動部分、從動部分、連接零件以及操縱機構(gòu)組成。通用壓力機常

用的離合器分為剛性離合器和摩擦離合器兩大類。剛性離合器一般靠接合零件把主動部分和

從動部分剛性地連接起來，按接合零件的結(jié)構(gòu)不同又分為抽鍵式、轉(zhuǎn)鍵式、牙嵌式、滾柱式

四種。摩擦離合器的接合件是主動摩擦片和從動摩擦片，它們依靠摩擦力接合在一起，這類

離合器按其工作情況分為干式離合器和濕式離合器。按摩擦面的形狀又分為圓盤式、浮動鑲

塊式和圓錐式。

制動器多為摩擦式，有盤式和帶式之分。

二、剛性離合器

1.抽鍵式剛性離合器

抽鍵式剛性離合器的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖2-23所示0這類離合器的結(jié)構(gòu)比較陳舊，但

在目前工廠使用的壓力機中還占有較大的數(shù)量。

抽鍵式剛性離合器的工作原理為：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，插人飛輪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帶動底合器旋轉(zhuǎn)時，曲軸1也一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)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。

這類離合器結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，而且離合器的剛性也較好。缺點是只能在曲軸旋轉(zhuǎn)

到某一個位置（上止點）時才能夠起接合、分離作用。當(dāng)踏動壓力機離合器操縱機構(gòu)的踏板

后，一定要等壓力機完成一個沖程后才能停止工作。

9

圖2-23抽鍵式離合器

1一曲軸：2—飛輪；3一月形凹槽；4—抽鍵；5一閘叉；6、7—彈簧；8一平鍵；9一離

合器體

2.轉(zhuǎn)鍵式剛性離合器

轉(zhuǎn)鍵式離合器按轉(zhuǎn)鍵的數(shù)目分為單轉(zhuǎn)鍵式和雙轉(zhuǎn)鍵式。轉(zhuǎn)鍵中部的形狀有半圓形和矩

形兩種，因此這種離合器又分別叫做半圓形轉(zhuǎn)鍵離合器和矩形轉(zhuǎn)鍵離合器，后者又稱切向轉(zhuǎn)

鍵離合器。

1）轉(zhuǎn)鍵式離合器結(jié)構(gòu)和工作原理

圖2-24為半圓形雙轉(zhuǎn)鍵離合器，圖2-25為其構(gòu)造關(guān)系圖。主動部分的大齒輪8并未

直接安裝在曲軸3上，它靠兩個滑動軸承1、5支承在與曲軸鍵聯(lián)接的內(nèi)套2和外套6

上，因此，大齒輪可以自由轉(zhuǎn)動而不帶動曲軸。在曲軸上加工出兩個半圓形槽，轉(zhuǎn)鍵15、

16安裝在內(nèi)、外套上，可在內(nèi)、外套上自由轉(zhuǎn)動，由尾板10控制（見C-C剖視圖），

中套4利用鍵聯(lián)接在大齒輪內(nèi)孔中，在其上開了四個半圓形槽。當(dāng)關(guān)閉器9將轉(zhuǎn)鍵尾板擋

住處于C-C斷面實線位置時，轉(zhuǎn)鍵的半圓形截面正好隱藏于曲軸3的半圓形槽內(nèi)，見左

側(cè)D—D剖視圖，此時離合器處于分離狀態(tài)，中套和大齒輪可以在曲軸上轉(zhuǎn)動而曲軸不動；

當(dāng)關(guān)閉器9讓開，尾板在彈簧12的作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)至C-C剖視圖中虛線位置，此時轉(zhuǎn)

鍵的半圓形截面凸出曲軸凹槽，見右側(cè)D-D剖視圖，此時由于轉(zhuǎn)鍵將中套和曲軸連成了

一體，離合器處于閉合狀態(tài)，曲耙在大齒輪的驅(qū)動下一起產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)動作，壓力機可進行沖壓

工作。

在設(shè)定為單