金属冲压成形工艺与模具设计
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1.6.1 曲柄压力机

曲柄压力机属于机械传动压力机,它是重要的冲压设备之一,能够满足各种冲压工艺的要求。

(1)曲柄压力机的用途和分类

①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、拉深、其他成形等。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。

图1-1 开式压力机

②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。

a.开式压力机:机身形状类似英文字母C,如图1-1所示,机身前面及左右均敞开,操作空间大。但机身刚度差,所以这类压力机的吨位都比较小,一般在2000kN以下。

开式压力机又可分为单柱压力机和双柱压力机两种。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、固定台式压力机、升降台式压力机,如图1-2所示。

b.闭式压力机:闭式压力机机身左右两侧封闭,如图1-3所示,工件只能从前后方向接近模具,且装模距离远,操作不方便。但因为机身形状对称,刚度好,压力机精度好,所以,压力超过2500kN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。

图1-2 开式压力机工作台的结构特点分类

闭式压力机按运动滑块的个数分类可分为单动、双动和三动压力机,如图1-4、图1-5所示。目前使用最多的是单动压力机,双动和三动压力机则主要用于拉深工艺。

图1-3 闭式压力机

图1-4 压力机分类示意图Ⅰ

1—凸轮;2—工作台

按与滑块相连的曲柄连杆数分类:曲柄压力机可分为单点、双点和四点压力机。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,则滑块承受偏心负荷的能力大。

按传动机构的位置分类:曲柄压力机可分为上传动式(见图1-6)和下传动式(见图1-7)两类。下传动压力机的传动机构设于工作台的下面,其重心低、稳定性好,但要建造相当大的地坑,且维修较困难。

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。开式双柱可倾压力机以JC23-63压力机为例,其运动原理如图1-8所示。

图1-5 压力机分类示意图Ⅱ

图1-6 上传动压力机

图1-7 下传动压力机

(2)曲柄压力机的结构组成

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。压力机的连杆一端与曲轴相连,另一端与滑块相连,滑块上安装模具。为了适应模具的不同高度,压力机的装模高度设计为可调节。

②传动系统,包括带传动和齿轮传动等机构,其作用是将电动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及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。

(3)曲柄压力机的主要技术参数

①标称压力Fg及标称压力行程Sg

②滑块行程S。

③滑块行程次数n。

④最大装模高度H1及装模高度调节量ΔH1

⑤工作台板及滑块底面尺寸。

⑥工作台孔尺寸。

⑦立柱间距A和喉深C。

⑧模柄孔尺寸。

(4)曲柄压力机的型号

图1-8 JC23—63压力机运动原理图

1—电动机;2—小带轮;3—大带轮;4—中间传动轴;5—小齿轮;6—大齿轮;7—离合器;8—机身;9—曲轴;10—制动器;11—连杆;12—滑块;13—上模;14—下模;15—垫板;16—工作台

按照《锻压机械型号编制方法——JB/GQ2003—1984》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JC23—63A型号的意义:J——类代号,机械压力机;C——同一型号产品的变形顺序号,第三种变形;23——组、型号,开式双柱可倾压力机;63——主参数,标称压力630kN;A——产品重大改进顺序号,第一次改进。