第1章模具构造与制造.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,冲压加工与冲压设备,在机械制造业中，冲压加工是一种常用的加工方法，它主要用于加工金属和非金属的板料零件。冲压加工一般是在室温下进行的，所以也可以称为冷冲压。,冷冲压加工的三要素：,(1)冲床 冲床供给变形所需的力；,(2)模具 冲压所用的工具是各种形式的冲模，冲模对板料塑性变形加以约束，并直接使板料变成所需的零件；,(3)原材料 冲压所用的原材料多为金属和非金属的板料。,本章主要讲述冲压加工的各种基本工序、冲模的分类、各种冲压设备的工作原理和主要技术参数。,本章要点：,冲压基本工序的分类、冲模分类、曲柄压力机的工作原理与主要技术参数、液压机的工作原理与主要技术参数。,本章难点：,曲柄压力机的工作原理与主要技术参数,第1章 冲压加工与冲压设备,1.1 冲压工序与冲模分类,1.2 冲压设备简介,绪 论,1.模具工业在国民经济中的地位,模具工业是“百业之母”，是工业产品的“效益放大器”。各国对模具的美誉很多，美国工业界认为：“模具工业是美国工业的基石”；日本模具协会认为：“模具是促进社会繁荣富裕的动力”；国际模具协会认为：“模具是金属加工业的帝王”。,模具在现代生产中，是生产各种工业产品的重要工艺装备，它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成形。例如，冲压件和锻件是通过冲压或锻造方式使金属材料在模具内发生塑性变形而获得的，金属压铸件、粉末冶金零件以及塑料、陶瓷、橡胶、玻璃等非金属制品，绝大多数也是用模具成形的。由于模具成形具有优质、高产、省料和低成本等特点，现已在国民经济各个部门，特别是汽车、拖拉机、航空航天、仪器仪表、机械制造、家用电器、石油化工、轻工日用品等工业部门得到极其广泛的应用。据统计，利用模具制造的零件，在飞机、汽车、拖拉机、电机电器、仪器仪表等机电产品中占6070；在电视机、录音机、计算机等电子产品中占80以上；在自行车、手表、洗衣机、电冰箱、电风扇等轻工产品中占85以上。据国际生产技术协会统计，到2000年，机械零件粗加工的75和精加工的50都由模具成形来完成。,世界上一些工业发达国家，模具工业的发展是很迅速的。据有关资料介绍，某些国家的模具总产值已超过了机床工业的总产值，其发展速度超过了机床、汽车、电子等工业。模具工业在这些国家已摆脱了从属地位而发展成为独立的行业，是国民经济的基础工业之一。模具技术，特别是制造精密、复杂、大型、长寿命模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。为了适应工业生产对模具的需求，在模具生产中采用了许多新工艺和先进加工设备，不仅改善了模具的加工质量，也提高了模具制造的机械化、自动化程度。电子计算机的应用给模具设计和制造开辟了新的前景。预计工业发达国家的模具工业还将有新的发展。,绪 论,2.我国模具技术的现状与发展,近年来我国的模具工业也有较大发展，全国已有模具生产厂数千个，拥有职工数十万人，每年能生产上百万套模具。多工位级进模具和长寿命硬质合金模具的生产及应用有了进一步扩大。为满足新产品试制和小批量生产的需要，我国模具行业制造了多种结构简单、生产周期短、成本低的简易冲模，如钢皮冲模、聚氨脂橡胶模、低熔点合金模具、锌合金模具、组合冲模、通用可调冲孔模等。数控铣床、数控电火花加工机床、加工中心等加工设备已在模具生产中被采用。电火花和线切割加工已成为冷冲模制造的主要手段。为了对硬质合金模具进行精密成型磨削，已研制成功了单层电镀金刚石成形磨轮和电火花成形磨削专用机床，使用效果良好，对型腔的加工正在根据模具的不同类型采用电火花加工、电解加工、电铸加工、陶瓷型精密铸造、冷挤压、超塑成形，以及利用照相腐蚀技术加工型腔皮革纹表面等多种工艺。模具的计算机辅助设计和制造(CADCAM)也已进行开发和应用。,尽管我国的模具工业这些年来发展较快，模具制造的水平也在逐步提高，但和工业发达国家相比，仍存在较大差距，主要表现在模具品种少、精度差、寿命短、生产周期长等方面。,绪 论,3.本课程的适应性,近几年，随着模具工业的迅速发展，模具高技术人才紧缺，年薪30万也招不到高级模具技工曾轰动一时，能设计模具、操作数控与电加工设备的人才非常紧俏。为了适应我国国民经济发展的需要，发展我国的模具工业，近几年来，我国的绝大多数工科类型的高等职业技术学院都开设了模具专业，招生与就业情况也都比较理想。,在学科门类中，模具专业与机电专业、数控专业、机制专业同为机械大类的若干个分支之一，在专业基础、专业课程、专业实习等教学过程中有许多相同与相近之处。模具专业中的许多知识与技能是机电专业、数控专业、机制专业学生深化本专业知识的理想选择。如机电专业学生可深化学习模具的电加工技术与技能；数控专业的学生可深化模具的数控加工与CAM软件的应用；机制专业的学生可深化复杂模具的加工技能；并且都可以学习模具的设计与结构知识。,绪 论,4.本课程的性质、任务和要求,模具构造与制造是为非模具专业学生选学模具课程而设置的专业课程。通过本课程教学，并配合其他教学环节使学生初步掌握模具设计、模具构造的知识；掌握模具制造工艺规程的制定；掌握模具零件常规与特种加工知识与操作技能。为毕业后从事与模具相关的工作打下必要的基础。,模具构造与制造涉及的知识面广，是一门综合性较强的课程。它综合了冲塑设备、冲压模具设计、塑料成形工艺及塑料模具设计、模具制造工艺学等模具专业课程知识，并且与金属材料及热处理、数控技术、机械制造工艺及设备等课程的有关内容都将在模具构造与制造课程中得到综合应用。因此在学习中善于综合应用相关课程的知识，对于学好模具构造与制造是十分重要的。,模具构造与制造是一门实践性较强的课程。因此。学生在学习本课程时，除了重视其中必要的基础知识、工艺方法等理论学习外，还应特别注意实践环节，要通过参观冲压厂、塑料厂、模具厂等生产现场教学和安排模具拆装、特种加工等实训环节，增加感性认识，掌握实际操作技能。,1.1 冲压工序与冲模分类,1.1.1,冷冲压概念,1.1.2,冲压加工的特点及其应用,1.1.3,冷冲压的现状和发展动向,1.1.4,冲压基本工序的分类,1.1.5,冲模分类,1.1.6,常用冷冲压材料,1.1 冲压工序与冲模分类,在机械制造业中，冷冲压加工是一种常用的加工方法。冷冲模就是冲压加工所用的工艺装备。没有先进的冷冲模，先进的冲压工艺就无法实现。,1.1.1 冷冲压概念,冷冲压是在常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的加工方法。它是压力加工方法的一种，是机械制造中先进的加工方法之一。因为它通常是在室温下进行加工，所以称为冷冲压。又因为它主要是用板料加工成零件，所以又称为板料冲压。冷冲压不但可以加工金属材料，而且还可以加工非金属材料。,1.1.2 冲压加工的特点及其应用,冷冲压加工与其他加工方法相比，有以下特点：,(1)用冷冲压加工方法可以得到形状复杂、用其他加工方法难以加工的工件，如薄壳零件等。冷冲压件的尺寸精度是由模具保证的，因此，尺寸稳定，互换性好。,(2)材料利用率高、工件重量轻、刚性好、强度高、冲压过程耗能少。因此，工件的成本较低。,(3)操作简单、劳动强度低、易于实现机械化和自动化、生产率高。,(4)冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂，生产周期较长、成本较高。因此，在单件、小批量生产中采用冲压工艺受到一定限制。冲压工艺多用于成批、大量生产。近年来发展的简易冲模、组合冲模、锌基合金冲模等为单件、小批量生产采用冲压工艺创造了条件。,综上所述，冷冲压与其他加工方法相比，具有独到的特点，所以在工业生产中，尤其在大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门都越来越多地采用冷冲压加工产品零部件，如汽车、拖拉机、电器、仪表、电子、国防以及日用品等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当大，不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件，现在已被质量轻、刚度好的冲压件所代替。据粗略统计，在汽车制造业中有60 70的零件是采用冲压工艺制成的，冷冲压生产所占的劳动量为整个汽车工业劳动量的25 30。在机电及仪器、仪表生产中有60 70的零件是采用冷冲压工艺来完成的。在电子产品中，冲压件的数量约占零件总数的85以上。通过冲压加工制造，大大提高了生产率，降低了成本。,1.1.3 冷冲压的现状和发展动向,随着近代工业的发展，对冷冲压提出了越来越高的要求，因而也促进了冷冲压技术的迅速发展。,1.冲压工艺方面,提高劳动生产率及产品质量，降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种冲压新工艺，是研究和推广的大方向。,冷挤压是一种生产率高、产品质量好的先进加工工艺。用冷挤压方法生产的零件一般不需要或只需要进行少量切削加工。目前，冷挤压不但用于生产有色金属零件，而且还用于生产黑色金属零件。随着模具设计与制造技术及模具材料的发展，冷挤压的应用范围将越来越广泛。,精密冲裁是提高冲裁零件质量的有效方法。它可以扩大冲压加工范围。目前，精冲技术已用于大型、厚、硬材料的加工。精密冲裁加工零件的厚度已达25 mm。一部分过去用切削加工方法生产的零件现在已改为用精密冲裁方法制造。不仅如此，三维精冲件已在生产中开发和应用。,超塑性成形方法具有突出的特点，即能在很低的变形抗力下得到非常大的变形，这对于制造形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序。目前，这种新工艺虽然还处于开发和推广应用阶段，但在实际生产中已显示出其优越性，可用超塑性加工的金属材料的品种也正在不断增加。,1.1.3 冷冲压的现状和发展动向,2.冲模方面,冲模是实现冲压生产的基本条件。在冲模的设计和制造上，目前正朝着以下两方面发展。一方面，为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代化生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命、自动化方向发展。在我国，工位数达37位甚至更多的级进模，寿命达千万次以上甚至亿次的硬质合金模，精度和自动化程度相当高的冲模都已经应用在生产中。同时，由于这样的冲模对加工、装配、调整、维修要求很高，因此各种高效、精密、数控、自动化的模具加工机床和检测设备也正在迅速发展，如我国的数控铣床、数控加工中心和坐标磨床等先进模具加工设备已达到一定的水平。另一方面，为了产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金模、聚氨酯橡胶模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造工艺也得到迅速发展。为适应汽车工业的发展，大型覆盖件冲模设计与制造水平也有很大提高，已能生产成套轿车覆盖件模具。,在模具材料及热处理、模具表面处理等方面，国内外都进行了不少研制工作，并取得了很好的实际效果，如65Nb、LDl、012Al、CG2等就是我国研制的性能优良的冲模材料。,模具的标准化和专业化生产，已得到模具行业的广泛重视。这是由于模具标准化是组织模具专业化生产的前提，而模具的专业化生产是提高模具质量、缩短模具制造周期、降低成本的关键。我国已经颁布了冷冲压术语、冷冲模零部件的国家标准。冲模的专业化生产正处于积极组织和实施之中。但总的来说，我国冲模的标准化和专业化水平还是比较低的。,模具的计算机辅助设计(CAD)与计算机辅助制造(CAM)也已引起国内外模具行业的极大重视。可以说，计算机辅助设计与制造是冲压工艺编制及冲模设计与制造走向全盘自动化的重大措施。由于采用了CADCAM技术，不仅使冲模设计和制造周期大为缩短，而且提高了质量。因而它的开发和应用已成为当前冲模乃至其他模具技术发展中引人注目的课题。,1.1.3 冷冲压的现状和发展动向,3.冲压设备和冲压生产自动化方面,性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件。高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的压力机与之相匹配。目前主要是从两个方面予以研究和发展：一是对目前我国大量使用的普通冲压设备加以改进，即在普通压力机的基础上加上送料装置和检测装置，以实现半自动化或全自动化生产，改进冲压设备结构，保证必要的刚度和精度，提高其工艺性能，以提高冲压件精度，延长冲模使用寿命；二是积极发展高速压力机和多工位自动压力机，开发数控压力机、冲压柔性制造系统(FMS)及各种专用压力机，以满足大批量生产的需要。,4.冷冲压基本原理的研究,冷冲压工艺及冲模设计与制造方面的发展，均与冲压变形基本原理的研究取得进展是分不开的。例如，板料冲压工艺性能的研究，冲压成形过程应力应变分析和计算机模拟，板料变形规律的研究，从坯料变形规律出发进行坯料与冲模之间相互作用的研究，在冲压变形条件下的摩擦、润滑机理方面的研究等，为逐步建立起紧密结合生产实际的先进的冲压工艺及冲模设计方法打下了基础。因此，可以说冲压成形基本理论的研究是提高冲压技术的基础。,1.1.4 冲压基本工序的分类,冷冲压加工的零件，由于其形状、尺寸、精度要求、生产批量、原材料性能等各不相同，因此生产中所采用的冷冲压工艺方法也是多种多样的，但概括起来可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序是指使板料按一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和切断面质量的冲压件(俗称冲裁件)的工序；成形工序是指坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。,上述两类工序，按冲压方式不同又可分为很多基本工序，见表1.1、表1.2。,冲压生产的自动化是提高劳动生产率和改善劳动条件的有效措施。由于冷冲压操作简单，坯料和工序件形状比较规则，一致性好，所以容易实现生产的自动化。冲压生产的自动化包括原材料的输送、冲压工艺过程及检测、冲模的更换与安装、废料处理等各个环节，但最基本的是压力机自动化和冲模自动化。,在实际生产中，当生产批量大时，如仅以表中所列的基本工序组成冲压工艺过程，则生产率可能很低，不能满足生产需要。因此，一般采用组合工序，即把两个以上的单独工序组合成一道工序，构成所谓复合、级进、复合-级进的组合工序。,上述冲压成形的分类方法比较直观，真实地反映出各类零件的实际成形过程和工艺特点，便于制定各类零件的冲压工艺并进行冲模设计，在实际生产中得到广泛的应用。如把各种成形按其成形时变形区的应力和应变特点加以归类，这就是另一种冲压成形的分类方法。按此分类法，即把冷冲压成形方法分为伸长类变形和压缩类变形，它能充分反映出各类成形变形区的受力与变形特点，反映出同类成形的共同规律，对解决问题具有很大的实际意义。,1.1.4 冲压基本工序的分类,1.1.4 冲压基本工序的分类,1.1.4 冲压基本工序的分类,1.1.5 冲模分类,(1)按工序性质分类,可分为落料模、冲孔模、切断模、切边模、切舌模、剖切模、整修模、精冲模等。,(2)按工序组合程度分类,可分为以下三种：,单工序模(俗称简单模)，即在一副模具中只完成一种工序，如落料、冲孔、切边等。,级进模(俗称连续模)，即在压力机一次行程中，在模具的不同位置上同时完成数道冲压工序。级进模所完成的同一零件的不同冲压工序是按一定顺序、相隔一定步距排列在模具的送料方向上的，压力机一次行程得到一个或数个冲压件。,复合模，即在压力机的一次行程中，在一副模具的同一位置上完成数道冲压工序。压力机一次行程一般得到一个冲压件。,(3)按冲模有无导向装置和导向方法分类,可分为无导向的开式模和有导向的导板模、导柱模。,(4)按送料、出件及排除废料的自动化程度分类,可分为手动模、半自动模和自动模。,另外，按送料步距定位方法不同可分为挡料销式、导正销式、侧刃式等模具。按卸料方法不同可分为刚性卸料式和弹性卸料式等模具。按凸、凹模材料不同可分为钢模、硬质合金模、钢带冲模、锌基合金模、橡胶冲模等。,对于一副冲模，上述几种特征可能兼有，如导柱导套导向、固定卸料、侧刃定距的冲孔落料级进模等。,1.1.6 常用冷冲压材料,冲压用材料大部分是各种规格的板料、带料和块料。板料的尺寸较大，一般用于大型零件的冲压。对于中小型零件，多数是将板料剪裁成条料后使用。带料(又称卷料)有各种规格的宽度，展开长度可达几十米适用于大批量生产的自动送料。块料只用于少数钢号和价钱昂贵的有色金属的冲压。,冷冲压常用材料有黑色金属、有色金属及非金属材料等几类。,1.黑色金属,黑色金属有普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、不锈钢、电工硅钢等。,对冷轧钢板，根据国家标准GB70888规定，按轧制精度(钢板厚度精度)可分为A、B级：,A较高精度；,B普通精度。,对厚度4mm以下的优质碳素结构钢冷轧薄钢板，根据GBT 132371991规定，按钢板表面质量可分为I、三组。按拉深级别又分为Z,、,S,、,P三级：,I 高级的精整表面；,较高级的精整表面；,普通的精整表面。,Z 最深拉深级；,S 深拉深级；,P 普通拉深级。,1.1.6 常用冷冲压材料,2.有色金属,有色金属有纯铜、黄铜、青铜、铝等。,3.非金属材料,非金属材料有纸板、胶木板、橡胶板、塑料板、纤维板和云母等。,在冲压工艺资料和图样上，对材料的表示方法有特殊的规定。现以优质碳素结构钢冷轧薄钢板标记为例。,例 08钢，尺寸1.0 mml000 mml500 mm，普通精度，较高级的精整表面，深拉深级的冷轧钢板表示为,关于材料的牌号、规格和性能，可查阅有关设计资料和标准。,1.2 冲压设备简介,1.2.1,曲柄压力机,1.2.2,液压机,1.2 冲压设备简介,压力机就是用来对放置于模具中的材料实现压力加工的机械。对被加工材料施加压力的反作用力，由机械本身承受。压力机可根据产生与传递压力的机理来分类：使用液体传递压力的为液压机；使用气体传递压力的为气动压力机；以电磁力做功的称为电磁压力机；以机械机构传递压力的即为机械传动类压力机，曲柄压力机属于机械传动类压力机，它是重要的锻压设备。它能进行各种冲压和模锻工艺，直接生产出零件或毛坯。因此，曲柄压力机在汽车、拖拉机、电器、仪表、电子、医疗机械、动力机械、国防以及日用品等工业部门得到了广泛的应用。,1.2.1 曲柄压力机,1.曲柄压力机的用途和分类,在生产中，为了适应不同的工艺要求，采用各种不同类型的曲柄压力机。这些压力机都具有自己的独特结构形式及作用特点。通常可根据曲柄压力机的工艺用途及结构特点进行分类。,按工艺用途曲柄压力机可分为通用压力机和专用压力机两大类。通用压力机适用于多种工艺用途，如冲裁、弯曲、成形、浅拉深等。而专用压力机用途较单一，如拉深压力机、板料折弯机、剪切机、挤压机、冷镦自动机、高速压力机、板冲多工位自动机、精压机、热模锻压力机等，都属于专用压力机。,按机身的结构形式不同，曲柄压力机可分为开式压力机和闭式压力机。,开式压力机的机身形状类似英文字母C，如图1.1所示，其机身前面及左右均敞开，操作空间大。但机身刚度差，压力机在工作负荷的作用下会产生角变形，影响精度。所以，这类压力机的吨位都比较小，一般在2000 kN以下。开式压力机又可分为单柱压力机和双柱压力机两种。图1.1所示的双柱压力机，其机身后壁有开口，形成两个立柱，故称双柱压力机。双柱压力机便于向后方排料。此外，开式压力机按照工作台的结构特点又可分为可倾台式压力机(见图1.1)、固定台式压力机(见图1.2)、升降台式压力机(见图1.3)。图l.2所示为开式单柱压力机，其机身也是前面及左右三向敞开，但后壁无开口。,闭式压力机机身左右两侧是封闭的，如图1.4所示，只能从前后方向接近模具，且装模距离远，操作不太方便。但因为机身形状对称，刚度好，压力机精度好。所以，压力超过2500 kN的大、中型压力机，几乎都采用此种形式，某些精度要求较高的小型压力机也采用此种形式。,1.2.1 曲柄压力机,图1.1 开式双柱可倾台式压力机,1.2.1 曲柄压力机,图1.2 单柱固定台式压力机,1.2.1 曲柄压力机,图1.3 升降台式压力机,1.2.1 曲柄压力机,图1.4 闭式压力机,1.2.1 曲柄压力机,1.2.1 曲柄压力机,按与滑块相连的曲柄连杆数，曲柄压力机可分为单点、双点和四点压力机，如图1.6所示。曲柄连杆数的设置主要根据滑块面积的大小和使用目的而定。点数多的，滑块承受偏心负荷的能力大。,此外，按传动机构的位置，可将曲柄压力机分为上传动式和底传动式两类。底传动压力机的传动机构设于工作台的下面，如图1.7所示，其重心低、稳定性好，但要建造相当大的地坑，且维修较困难。,2.曲柄压力机的工作原理与结构组成,尽管曲柄压力机有各种类型，但其工作原理和基本组成是相同的。图1.1所示的开式双柱可倾台式压力机的运动原理如图1.8所示。,该曲柄压力机的工作原理如下：电动机1的能量和运动通过带传动传给中间传动轴4，再由齿轮传动传给曲轴9，连杆11上端套在曲轴上，下端与滑块12铰接，因此，曲轴的旋转运动通过连杆转变为滑块的往复直线运动。将上模13装在滑块上，下模14装在工作台垫板15上，压力机便能对置于上、下模间的材料做功，将其制成工件，实现压力加工。由于工艺操作的需要，滑块有时运动，有时停止，因此装有离合器7和制动器10。压力机在整个工作周期内进行工艺操作的时间很短，即有负荷的工作时间很短大部分时间为无负荷的空程运动。为了使电动机的负荷较均匀，有效地利用能量，因而装有飞轮，在该机上，大带轮3和大齿轮6均起飞轮的作用。,1.2.1 曲柄压力机,1.2.1 曲柄压力机,1.2.1 曲柄压力机,从上述的工作原理可以看出，曲柄压力机一般由以下几个基本部分组成：,(1)工作机构,一般为曲柄滑块机构，由曲轴、连杆、滑块、导轨等零件组成。其作用是将传动系统的旋转运动变成滑块的往复直线运动；承受和传递工作压力；在滑块上安装模具。,(2)传动系统,包括带传动和齿轮传动等机构。其作用是将电机的能量和运动传递给工作机构；并对电动机的转速进行减速使滑块获得所需的行程次数。,(3)操纵系统,如离合器、制动器及其控制装置。其作用是用来控制压力机安全、准确地运转。,(4)能源系统,如电动机和飞轮。飞轮能将电动机空程运转时的能量吸收积蓄起来，在冲压时再释放出来。,(5)支承部件,如机身，把压力机所有的机构联结起来，承受全部工作变形力和各种装置的各个部件的重力，并保证全机所要求的精度和强度。,此外，还有各种辅助系统与附属装置，如润滑系统、顶件装置、保护装置、滑块平衡装置、安全装置等。,闭式压力机外形(见图l.4)与开式压力机有很大差别。但它们的工作原理和结构基本组成是相同的。图l.9所示为J31315型闭式压力机的运动原理图，与图1.8相比较，它只是在传动系统中多了一级齿轮传动；工作机构中曲柄的具体形式是偏心齿轮式，而不是曲轴式，即由偏心齿轮9带动连杆摆动，从而带动滑块作往复直线运动；此外，该压力机工作台下装有顶件装置，即液压气垫18，可作为拉深时压料及顶出模内的工件用。,1.2.1 曲柄压力机,3.曲柄压力机的主要技术参数,曲柄压力机的技术参数反映了压力机的工艺能力及有关生产率等指标。现分述如下：,(1)标称压力,F,g及标称压力行程,S,g,曲柄压力机的标称压力,F,g(或称额定压力)就是滑块所允许承受的最大作用力，而滑块必须在到达下止点前某一特定距离之内才允许承受标称压力，这一特定距离称为标称压力行程(或额定压力行程),S,g，标称压力行程所对应的曲柄转角称为标称压力角(或额定压力角),g。例如JC2363压力机的标称压力为630 kN，标称压力行程为8 mm，即指该压力机的滑块在离下止点前8 mm之内，允许承受的最大压力为630 kN。,标称压力是压力机的主参数。我国生产的压力机标称压力已经系列化了。例如160 kN、200 kN、250 kN、315 kN、400 kN、500 kN、630 kN、800 kN、1000 kN、1600 kN、2500 kN、3150 kN、4000 kN、6300 kN等。这个系列是从生产实践中归纳整理后制订的，既能满足生产需要，又不致使曲柄压力机的规格过多，给制造带来困难。,(2)滑块行程,如图1.10中的,S,，它是指滑块从上止点到下止点所经过的距离。它是曲柄偏心量的2倍。它的大小也反映压力机的工作范围。行程长，则能生产高度较高的零件，通用性大。但压力机的曲柄尺寸要加大，随之而来的是齿轮模数和离合器尺寸均要增大，压力机造价增加，而且工作时模具的导柱、导套可能脱离，影响工件精度和模具寿命。因此，滑块行程并非越大越好，应根据加工行程的需要与作业中送料形式和取件的需要，以及模具导向件工作要求等情况来选取。为满足生产实际的需要，有些压力机的行程长度做成可调节的。如J1l50压力机的滑块行程可在10 mm 90 mm之间调节，J23100A、J23100B压力机的滑块行程均可在16 mm 140 mm之间调节。,1.2.1 曲柄压力机,1.2.1 曲柄压力机,(3)滑块行程次数,n,它是指滑块每分钟往复运动的次数。如果是连续作业，它就是每分钟生产工件的个数。所以，行程次数越大，生产率就越高。然而，当采用手动连续作业时，由于受送料时间的限制，即送料在整个作业中所占时间的比例很大，即使行程数再多，生产率也不可能很高，比如小件加工最多也不过(60 100)次/分。所以行程次数超过一定数值后，必须配备自动送料装置，否则不可能实现高生产率。,拉深加工时，加工速度过快，易造成材料破损以至不能继续加工，而加工速度与行程次数成正比关系。因此，选择行程次数不能单纯追求高生产率。目前，实现了自动化的压力机多半采用可调行程次数，以期达到根据产品大小及变形特点选择最适当的行程次数的目的。,(4)最大装模高度,H,1及装模高度调节量,H,1,装模高度是指滑块在下止点时，滑块下表面到工作台垫板上表面的距离。当装模高度调节装置将滑块调整到最高位置时，装模高度达最大值，称为最大装模高度(图1.10中的,H,1)。滑块调整到最低位置时，得到最小装模高度。与装模高度并行的参数尚有封闭高度。所谓封闭高度是指滑块在下止点时，滑块下表面到工作台上表面的距离，它和装模高度之差等于工作台垫板的厚度,T,。图1.10中的,H,是最大封闭高度。装模高度和封闭高度都表示压力机所能使用的模具高度。模具的闭合高度应小于压力机的最大装模高度或最大封闭高度。装模高度调节装置所能调节的距离，称为装模高度调节量,H,1。装模高度及其调节量越大，对模具的适应性也越大，但装模高度大，压力机也随之增高，且安装高度较小的模具时，需附加垫板，给工作带来不便。同时，装模高度调节量越大，价格越高，而且刚度也会下降。因此，只要满足使用要求，没有必要使装模高度及其调节量过大。,1.2.1 曲柄压力机,(5)工作台板及滑块底面尺寸,它是指压力机工作空间的平面尺寸。工作台板(垫板)的上平面(安装下模部分)，用“左右前后”的尺寸表示，如图1.10中的,L,B,。滑块下平面，也用“左右前后”的尺寸表示，如图l.10中的,a,b,。闭式压力机，其滑块尺寸和工作台板的尺寸大致相同而开式压力机滑块下平面尺寸小于工作台板尺寸。所以，开式压力机所用模具尺寸要依滑块底面尺寸而定。不过，许多开式压力机，滑块在上止点时，其底面仍低于导轨，这样就可以安装比滑块底面大的上模了。这种情况虽然使用方便，但产品精度会受一定的影响。,(6)工作台孔尺寸,工作台孔尺寸,L,1,B,1(左右前后)、,D,1(直径)，如图1.10，用作排除工件或废料、或安装顶出装置。,(7)立柱间距,A,和喉深,C,立柱间距是指双柱式压力机立柱内侧面之间的距离。对于开式压力机，其值主要关系到向后侧排料或出件机构的安装。对于闭式压力机，其值直接限制了模具和加工板料的最宽尺寸。,喉深是开式压力机特有的参数，它是指滑块的中心线至机身的后方距离，如图1.10中的,C,。喉深直接限制加工件的尺寸，也与压力机机身的刚度有关。,(8)模柄孔尺寸,模柄孔尺寸,d,l是“直径孔深”，冲模模柄尺寸应和模柄孔尺寸相适应。大型压力机没有模柄孔，而是开设T形槽，以T形槽螺钉紧固上模。,表1.3、表1.4是我国生产的部分通用压力机的技术参数。,1.2.1 曲柄压力机,4.曲柄压力机的型号,按照锻压机械型号编制方法JBGQ200384的规定，曲柄压力机的型号用汉语拼音字母、英文字母和数字表示，例如JC2363A型号的意义如图1.11所示：,现将型号的表示方法叙述如下：,第一个字母为类代号，用汉语拼音字母表示。在JBGQ200384型谱的八类锻压设备中，与曲柄压力机有关的有五类：机械压力机、线材成形自动机、锻机、剪切机和弯曲校正机。它们分别用“机”、“自”、“锻”、“切”、“弯”的拼音的第一个字母表示为J、Z、D、Q、W。,第二个字母代表同一型号产品的变型顺序号。凡主参数与基本型号相同，但其他某些基本参数与基本型号不同的，称为变型。用字母A、B、C表示第一、第二、第三种变型产品。,第三、第四个数字分别为组、型代号。前面一个数字代表“组”，后面一个数字代表“型”。在型谱表中，每类锻压设备分为10组，每组分为10型。如在“J”类中，第2组的第3型为“开式双柱可倾压力机”。,横线后面的数字代表主参数。一般用压力机的标称压力作为主参数。型号中的标称压力用工程单位制的“tf”表示，故转化为法定单位制的“kN”时，应把此数字乘以10。如上例的63代表63 tf，即630 kN。,最后一个字母代表产品的重大改进顺序号，凡型号已确定的锻压机械，若结构和性能上与原产品有显著不同，则称为改进，用字母A、B、C代表第一、第二、第三次改进。,有些锻压设备，紧接组、型代号的后面还有一个字母，代表设备的通用特性，例如J21G20中的“G”代表“高速”；J92K25中的“K”代表“数控”。,通用曲柄压力机型号见表1.5。,1.2.1 曲柄压力机,1.2.1 曲柄压力机,1.2.1 曲柄压力机,1.2.1 曲柄压力机,1.2.2 液压机,1.液压机的工作原理,液压机的基本工作原理是静压传递原理(即帕斯卡原理)，它是利用液体的压力能，靠静压作用使工件变形，达到成形要求的压力机械，因其传递能量的介质为液体，故称为液压机。,液压机的工作介质主要有两种，采用乳化液的一般称为水压机，采用油的称为油压机，两者统称为液压机。,乳化液由2的乳化脂和98的软水混合而成，它具有较好的防腐蚀和防锈性能，并有一定的润滑作用。乳化液价格便宜，不燃烧，不易污染工作场地，故耗液量大以及热加工用的液压机多为水压机。,油压机应用的工作介质多为机械油，有时也采用透平机油或其他类型的液压油。在防腐蚀、防锈和润滑性能方面优于乳化液，但油的成本高，也易污染场地。,液压机原理图如图1.12所示，在充满液体的连通容器里，一端装有面积为,A,l的小柱塞，另一端装有面积为,A,2的大柱塞，柱塞和连通器之间设有密封装置，使连通管内形成一个密闭的空间。当在小柱塞上施加一个外力,F,1时，则作用在液体上的单位面积压力为,p,F,1,A,l，按照帕斯卡原理，这个压力,p,将传递到液体的全部，其数值不变，方向垂直于容器内表面，因而在连通管另一端的大柱塞上，作用着垂直于其表面的单位压力,p,，使大柱塞上产生,F,2,pA,2,F,1,A,2,A,1的向上推动力。,可见，在小柱塞上施加一个较小的力，便可在大柱塞上获得一个放大了若干倍的较大的力。例如Y32300型液压机，高压泵提供压力油的压力为20 MPa，液压缸的工作活塞直径为440 mm，则工作活塞能获得3000 kN的作用力。,1.2.2 液压机,1.2.2 液压机,(1)容易获得最大压力。由于液压机采用液压传动静压工作，动力设备可以分别布置，可以多缸联合工作，因而可以制造很大吨位的液压机，如700000 kN模锻水压机。而大的锻锤由于有振动，需要很大的砧座与地基防震措施，以及曲柄压力机受到机构强度和刚度等限制，均不宜造得很大。,(2)容易获得大的工作行程，并能在行程的任意位置发挥全压。其名义压力与行程无关，而且可以在行程中的任何位置上停止和返回。因此，适合要求工作行程大的场合。,(3)容易获得大的工作空间。因为液压机无庞大的机械传动机构，而且工作缸可以任意布置，所以工作空间较大。,(4)压力与速度可以在大范围内方便地进行无级调节。而且可按工艺要求在某一行程作长时间的保压。另外，还便于调速和防止过载。,(5)液压元件已通用化、标准化、系列化，给液压机的设计、制造和维修带来方便，并且液压操作方便，便于实现遥控与自动化。,但液压机还存在一些不足之处，具体有：,(1)由于采用高压液体作为工作介质，因而对液压元件精度要求较高，结构较复杂，机器的调整和维修比较困难，而且高压液体的泄露还难免发生，不但污染工作环境，浪费压力油，对于热加工场所还有火灾的危险。,(2)液体流动时存在压力损失，因而效率较低，且运动速度慢，降低了生产率，所以对于快速小型的液压机，不如曲柄压力机简单灵活。,由于液压机具有许多优点，所以它在工业生产中得到广泛采用。尤其在锻造、冲压生产、塑料压缩成型、粉末冶金制品压制中应用普遍，对于大型件热锻、大件深拉深更显其优越性。,1.2.2 液压机,3.液压机的分类,液压机属于锻压机械中的一类，随着液压机应用范围的扩大，其类型也很多，但为了操作的方便，多为立式结构。其类型可按以下几种方法分类。,(1)按用途分类,手动液压机 一般为小型液压机，用于压制、压装等工艺。,锻造液压机 用于自由锻造、钢锭开坯以及有色与黑色金属模锻。,冲压液压机 用于各种板材冲压。,校正压装液压机 用于零件校形及装配。层压液压机 用于胶合板、刨花板、纤维板及绝缘材料板等的压制。,挤压液压机 用于挤压各种有色金属和黑色金属的线材、管材、棒材及型材。,压制液压机 用于粉末冶金及塑料制品压制成型等。,打包、压块液压机 用于将金属切屑等压成块及打包等。,(2)按动作方式分类,上压式液压机 该类液压机的工作缸安装在机身上部，活塞从上向下移动对工件加压。放料和取件操作是在固定工作台上进行，操作方便，而且容易实现快速下行，应用最广。,下压式液压机 该类液压机的工作缸装在机身下部，如图1.13所示，上横梁固定在立柱上不动，当柱塞上升时带动活动横梁上升，对工件施压。卸压时，柱塞靠自重复位。下压式液压机的重心位置较低，稳定性好。此外，由于工作缸装在下面，在操作中制品可避免漏油污染。,双动液压机 通常这种液压机的上活动横梁分为内、外滑块，分别由不同的液压缸驱动，可分别移动也可组合在一起移动，压力则为内外滑块压力的总和。这种液压机有很灵活的工作方式，通常在机身的下部还配有顶出缸，可实现三动操作。因此特别适合于金属板料的拉深成形，在汽车制造业应用广泛。,特种液压机 如角式液压机、卧式液压机等。,1.2.2 液压机,(3)按机身结构分类,柱式液压机 液压机的上横梁与下横梁(工作台)的连接采用立柱，由锁紧螺母锁紧。压力较大的液压机多为四立柱结构，机器稳定性好，采光也较好，如图1.13所示。,整体框架式液压机 这种液压机的机身由铸造或型钢焊接而成，一般为空心箱形结构，抗弯性能较好，立柱部分做成矩形截面，便于安装平面可调导向装置。整体框架式机身在塑料制品和粉末冶金、薄板冲压液压机中获得广泛应用。图1.14所示为焊接式框架式机身。机身的左右内侧装有两对可调节的导轨，活动横梁的运动精度由导轨保证，运动精度较高。,(4)按传动形式分类,泵直接传动液压机 这种液压机是每台液压机单独配备高压泵，中小型液压机多为这种传动形式。,泵蓄能器传动液压机 这种液压机的高压液体是采用集中供应的办法，这样可节省资金，提高液压设备的利用率，但需要高压蓄能器和一套中央供压系统，以平衡低负荷和负荷高峰时对高压液体的需要。这种形式在使用多台液压机尤其多台大中型液压机)的情况下，无论在技术或经济上都是合理可行的。,(5)按操纵方式分类,按操纵方式分为手动液压机、半自动液压机和全自动液压机。,目前使用较多的是上压式泵直接传动半自动和手动柱式或框架式液压机。对层压机一般采用下压式液压机。,4.液压机的技术参数及型号,液压机的技术参数是根据它的工艺用途和结构特点确定的，它反映了液压机的工作能力及特点，是设计和选用液压机的重要依据。液压机的主要参数有：,1.2.2 液压机,1.2.2 液压机,1.2.2 液压机,1.2.2 液压机,1.2.2 液压机,1.2.2 液压机,1.2.2 液压机,1.2.2 液压机,1.2.2 液压机,1.3 思