1.5 沖壓設(shè)備

沖壓設(shè)備選用是沖壓工藝設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。沖壓設(shè)備的選擇需要考慮到?jīng)_壓工序性質(zhì)、沖壓力的大小、模具結(jié)構(gòu)與尺寸及生產(chǎn)批量、生產(chǎn)效率、成本、產(chǎn)品質(zhì)量、現(xiàn)有設(shè)備等諸多因素。

1.5.1 沖壓設(shè)備類型

沖壓設(shè)備種類很多，包括機(jī)械壓力機(jī)、液壓機(jī)、摩擦壓力機(jī)等，如圖 1.8 所示。應(yīng)用最廣泛的是機(jī)械壓力機(jī)，因其按床身不同分為開(kāi)式、閉式壓力機(jī)，按滑塊數(shù)量不同分為單動(dòng)、雙動(dòng)壓力機(jī)，按照連桿數(shù)量不同分為單點(diǎn)、雙點(diǎn)、四點(diǎn)壓力機(jī)。機(jī)械壓力機(jī)一般采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)，習(xí)慣稱為曲柄壓力機(jī)。

沖壓設(shè)備類型主要根據(jù)所要完成的沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量、沖壓件的尺寸大小和精度要求等來(lái)選擇。

開(kāi)式曲柄壓力機(jī)的床身是C型結(jié)構(gòu)，沖壓時(shí)床身的變形較大，壓力機(jī)精度會(huì)受到影響，主要應(yīng)用于中小型沖裁件沖壓，但其操作空間開(kāi)闊，可三面送料。常見(jiàn)的典型結(jié)構(gòu)有開(kāi)式固定臺(tái)曲柄壓力機(jī)［見(jiàn)圖1.8（a）］和開(kāi)式可傾曲柄壓力機(jī)［見(jiàn)圖1.8（b）］，圖1.8（c）所示為適應(yīng)較大薄板沖裁及級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)的寬臺(tái)面開(kāi)式雙點(diǎn)曲柄壓力機(jī)。閉式曲柄壓力機(jī)［見(jiàn)圖 1.8 （d）］具有封閉的框架床身結(jié)構(gòu)，能承受較大的力，因此大噸位的壓力機(jī)均采用閉式床身結(jié)構(gòu)，主要適用于大中型沖壓件的沖壓。

液壓機(jī)工作平穩(wěn)［見(jiàn)圖1.8（e）］，能在較長(zhǎng)的行程內(nèi)提供較大的工作壓力，尤其適用于較厚板拉深和成形，但液壓機(jī)的速度低，生產(chǎn)效率不高。在大型復(fù)雜拉深件生產(chǎn)中，盡量選用雙動(dòng)或三動(dòng)拉深液壓機(jī)［見(jiàn)圖1.8（g）］，可使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。摩擦壓力機(jī)［見(jiàn)圖1.8（h）］結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，不易發(fā)生超載破壞，因此在小批量生產(chǎn)中常用來(lái)彎曲大而厚的彎曲件，尤其適用校平、整形、壓印等成形工序。但摩擦壓力機(jī)的行程次數(shù)小，生產(chǎn)效率低，而且操作也不太方便。

隨著電子工業(yè)的發(fā)展，小型電子零件的大量需求促進(jìn)了高精度、高效率的高速壓力機(jī)的發(fā)展，涌現(xiàn)出許多的高速精密壓力機(jī)［見(jiàn)圖 1.8（f）］，沖壓速度從每分鐘幾百次到上千次，以及超高速精密壓力機(jī)，每分鐘沖壓速度可超過(guò)1 000次到數(shù)千次。

各種氣動(dòng)、液壓、手動(dòng)微型壓力機(jī)［見(jiàn)圖1.8（i）和圖1.8（j）］是廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品組裝、維修、五金加工等行業(yè)中的機(jī)械設(shè)備。具有用途廣泛、生產(chǎn)效率較高、價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不占用空間等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于切斷、沖孔、落料、彎曲、鉚合和成形等工藝。

本節(jié)主要介紹曲柄壓力機(jī)。

1.5.2 曲柄壓力機(jī)

1.曲柄壓力機(jī)的工作原理及主要組成

圖 1.9 所示為開(kāi)式可傾曲柄壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，主要由工作機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、支承部件、能源系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)和附屬裝置組成。沖壓前將模具的上模部分固定在壓力機(jī)的滑塊上，下模部分固定在工作臺(tái)上。壓力機(jī)的工作過(guò)程：電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過(guò)大、小帶輪帶動(dòng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)大、小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)離合器的狀態(tài)為合時(shí)，齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)曲軸和連桿帶動(dòng)滑塊上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成沖壓工作。

（1）工作機(jī)構(gòu)。由曲軸（柄）、連桿、滑塊組成曲柄連桿滑塊機(jī)構(gòu)。其作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滑塊的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以此帶動(dòng)安裝于滑塊上的上模完成沖壓工作。其中連桿由調(diào)節(jié)螺桿和連桿體通過(guò)螺紋連接，長(zhǎng)度可調(diào)，可以適用于不同高度的模具。

（2）傳動(dòng)系統(tǒng)。主要有帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)。其作用是將電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和能量按照一定要求傳給曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。

（3）操作系統(tǒng)。主要由空氣分配系統(tǒng)、離合器、制動(dòng)器、電氣控制箱等組成。

（4）支承部件。主要為床身，開(kāi)式曲柄壓力機(jī)則由床身和底座組成。

（5）能源系統(tǒng)。包括電動(dòng)機(jī)、飛輪等。

此外，壓力機(jī)還有多種輔助系統(tǒng)，如氣路系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、安全保護(hù)裝置及氣墊等。

2.曲柄壓力機(jī)的型號(hào)及公稱力范圍

曲柄壓力機(jī)的型號(hào)用漢語(yǔ)拼音字母、英文字母和數(shù)字表示。JB23—63型號(hào)的意義如下。

第一個(gè)字母為類的代號(hào)，“J”表示機(jī)械壓力機(jī)。

第二個(gè)字母代表同一型號(hào)產(chǎn)品的變型順序號(hào)，凡主參數(shù)與基本型號(hào)相同，但其他某些次要參數(shù)與基本型號(hào)不同的稱為變型?！癇”表示第二種變型產(chǎn)品。

第三、四個(gè)數(shù)字為列、組代號(hào)，“2”代表開(kāi)式雙柱壓力機(jī)，“3”代表可傾機(jī)身。

橫線后的數(shù)字代表主參數(shù)，一般用壓力機(jī)的公稱壓力作為主參數(shù)，代號(hào)中的公稱壓力用工程單位“噸”表示，故轉(zhuǎn)換為法定單位制的“千?！睍r(shí)，應(yīng)將此數(shù)字乘以10。例中63代表63tf，乘以10即630 kN。

有的壓力機(jī)在數(shù)字后面還有一個(gè)字母，它代表重大改進(jìn)順序號(hào)。凡型號(hào)已經(jīng)確定的鍛壓機(jī)械，若結(jié)構(gòu)和性能與原產(chǎn)品有顯著的不同時(shí)，稱為改進(jìn)，如“A”表示第一次改進(jìn)。

表1.6所示為開(kāi)式曲柄壓力機(jī)的形式及公稱壓力范圍。表1.7所示為閉式曲柄壓力機(jī)的形式及公稱壓力范圍。

3.曲柄壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù)

曲柄壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù)表示壓力機(jī)的工藝性能和應(yīng)用范圍，是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的主要依據(jù)。開(kāi)式曲柄壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)有如下幾個(gè)。

（1）公稱壓力F，是指滑塊距下死點(diǎn)前某一特定距離Sp（稱為公稱壓力行程）或曲柄旋轉(zhuǎn)到距下死點(diǎn)前某一特定角度αp（稱為公稱壓力角）時(shí)，滑塊所允許承受的最大作用力。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖與壓力機(jī)許用壓力曲線如圖1.10所示。例如，J31-315壓力機(jī)的公稱壓力為 3 150 kN，它是指滑塊離下死點(diǎn) 10.5 mm（相當(dāng)于公稱壓力角為 20°）時(shí)滑塊上所允許的最大作用力。公稱壓力已經(jīng)系列化。

由圖1.10可以看出，公稱壓力并不是發(fā)生在整個(gè)滑塊行程中，而是隨著滑塊行程在變化，沖壓力在整個(gè)沖壓過(guò)程中也是變化的，但兩者不同步，選擇設(shè)備時(shí)必須保證沖壓工藝力曲線位于壓力機(jī)許用壓力曲線之下。盡管圖l.10中的拉深力小于壓力機(jī)提供的壓力，但由于落料力曲線部分超出壓力機(jī)的許用負(fù)荷曲線，因此需要選擇更大噸位的壓力機(jī)才能滿足要求。

（2）滑塊行程 S，是指滑塊從上死點(diǎn)到下死點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的距離，它的大小隨工藝用途和公稱壓力的不同而不同。例如，J31-315壓力機(jī)的滑塊行程為315 mm，JB23-63壓力機(jī)為100 mm。

（3）滑塊每分鐘行程次數(shù) n，是指滑塊每分鐘從上死點(diǎn)到下死點(diǎn)，然后再回到上死點(diǎn)所往復(fù)的次數(shù)。例如，J31-315壓力機(jī)滑塊的行程次數(shù)為20次/分。行程次數(shù)的大小反映了生產(chǎn)效率的高低。

（4）壓力機(jī)最大閉合高度Hmax，如圖1.11所示，指壓力機(jī)閉合高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)處于上極限位置（即連桿長(zhǎng)度調(diào)到最短），即滑塊處于下點(diǎn)時(shí)，滑塊下表面至工作臺(tái)上表面之間的距離。壓力機(jī)閉合高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)允許的調(diào)節(jié)距離（即連桿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)量）稱為壓力機(jī)閉合高度調(diào)節(jié)量?H（GB/T 8845—2006）。如 J23-63 壓力機(jī)的最大閉合高度是 300 mm，封閉高度調(diào)節(jié)量是70 mm。模具閉合高度（模具在工作位置下極點(diǎn)時(shí)，下模座的下平面與上模座的上平面之間的距離h）必須小于壓力機(jī)的最大閉合高度。

（5）工作臺(tái)面尺寸(a1× b1)、滑塊底面尺寸(a × b)及喉深R，這些參數(shù)與模具外形尺寸及模具安裝方法有關(guān)，通常要求留有足夠的安裝位置。

（6）模柄孔尺寸D，滑塊上模柄孔的直徑應(yīng)與模具模柄直徑一致，模柄孔的深度應(yīng)大于模柄夾持部分長(zhǎng)度。在滑塊中還設(shè)有退料（或退件）裝置，當(dāng)沖壓完畢的工件或廢料卡在模具上時(shí)，需要在滑決回程時(shí)將其從模具上退下。為此，在滑塊上設(shè)置了打料橫桿。打料橫桿的中部直接與通過(guò)模柄中心的頂料桿接觸，如圖1.12所示；當(dāng)滑決回程時(shí)，打料桿將在預(yù)定位置碰撞裝于床身的頂塊而完成打料動(dòng)作。打料橫桿在滑塊中的上下活動(dòng)范圍較小，因此在安裝和調(diào)整模具時(shí)應(yīng)注意使打料橫桿不發(fā)生碰撞。

表 1.8 所示為部分開(kāi)式可傾曲柄壓力機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，其余壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù)查閱GB/T 14347—2009。