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壓力機(沖壓機)的種類和構造簡述
壓力機的作用是市將一個或者多個力和運動施加到模具上,從而對工件成形,或沖裁,設計壓力機要求對工件所采用的生產工藝準確了解和具有豐富經驗。壓力機可以根據使用場合制成僅適用于某一生產工藝的專用壓力機,或是以多用途為主的壓力機。
壓力機的作用是市將一個或者多個力和運動施加到模具上,從而對工件成形,或沖裁,設計壓力機要求對工件所采用的生產工藝準確了解和具有豐富經驗。壓力機可以根據使用場合制成僅適用于某一生產工藝的專用壓力機,或是以多用途為主的壓力機。
若是專用設備,那么從經濟角度來看,在能同時保證質量的前提下,設備的產量是為重要的,另外還須考慮工件材料的影響,如拉伸速度,或者與工件有關的影響,如工件傳送,并且應優先考慮符合工程學的操作和工作要求等因素。反之,設備就應能靈活適應各種不同的模具,以便能夠加工盡可能多的工件種類。
重要的是地使用所用的壓力機。也就是說。非生產時間,如換模具、維修時間時間和試模時間等都應減到少。同時也要求壓力機能夠保證模具有很高的使用壽命,例如像滑塊的精密導向對壓力機來說是至關重要的。
根據所采用的生產工藝,可以將壓力機分成:
→板材成形壓力機
→沖裁壓力機
→體積成形壓力機,如鍛造壓力機、冷擠壓力機和精壓機
→內高壓成形設備
→壓床、拉床和沖床
→此外還有剪切設備,一般是單獨的設備,通常用于板材加工
1、壓力機機身
壓力機機身用于承受各種壓力,保證滑塊導向,安裝傳動件以及其他各構件。壓力機機身的設計參數取決于:
→沖壓力,它確定機身的剛度
→模具的尺寸,它影響裝??臻g大小
→工作空間的可接近程度,它影響機身的結構型式
→滑塊的導向精度,它既影響機身的結構型式,又影響機身的剛度
公稱力在2,500kN以內的小型壓力機經常采用單柱結構型式。這種結構的優點是在裝??臻g內操作方便。缺點是由于機身彈性變形不對稱,而影響工件的度和的使用壽命,特別在沖裁時影響更大。傾斜式,或臥式壓力機則利用重力作用在工件成形后快速打料,如在體積成形時。通常單柱壓力機只采用單一模具。
公稱壓力從4,000kN起一般只采用框架式結構,稱為雙立柱壓力機(見上面圖1)。這種壓力機機身由帶有工作臺板的工作臺、兩個立柱和橫梁組成。雙柱壓力機的使用范圍從用連續模具、連續復合模具、或者多工位模具來生產小型工件,直到采用單一模具生產不同尺寸的工件。
連續模的工作傳送通過鋼板帶料本身,而單一模的工件大多需由裝在壓力機上的夾鉗軌系統來傳送。在一臺壓力機上綜合使用單一模具和多工位模具,生產過程會非常經濟。通過在壓力機上裝有傳送系統來實現工件自動傳送的設備,稱為多工位壓力機。
初的壓力機機身是由灰鑄鐵澆鑄的,直到焊接技術發展到能將厚鋼板可靠焊接起來后才有所變化?,F在機身在設計上已經非常靈活,焊接式的壓力機能夠完全準確地按要求制成。
復合式機身結構則由鑄件焊接組合而成。通常小型雙柱壓力機采用焊接整體框架式結構,而大型壓力機由于其零部件的尺寸受機加工和運輸的限制,而采用組合框架式結構,這些單件借助拉桿連接在一起,并且按預算的預應力預緊,拉桿高度通常為機身的總體高度(見圖1)。壓力機機身須經細心設計計算,因壓力機機身不僅要承受傳動部和各結構件的載荷,同時還必須使壓力機滑塊導向。機身的負載和彈性變形不能超過限。所以要通過有限元法(FEM)來對機身進行優化,以對機身在偏載下的應力進行計算和圖示(見圖2)。通過優化材料分布和介于工作臺與立柱、立柱與橫梁之間的過渡圓角半徑,使之即使在公稱壓力下,應力也不超過許用應力。用有限元法計算零部件的另一優點是可省去對強度沒有影響的材料。裝在工作臺上的工作臺墊板(夾緊墊板)用來對下模和夾緊(見圖1)。工作臺和滑塊上的夾緊墊板都是用螺栓固定,以便能在更改T型槽、重新裝備液壓夾緊裝置、或改變壓力機開口以實用新要求時拆卸容易。
2、滑塊傳動
壓力機機身承受作用在壓力機上的全部負載,同時對帶有上模的滑塊導向?;瑝K在來自橫梁的傳動作用下作垂直方向運動,并將變形力,或者沖裁力傳遞給模具。除了這種上傳動壓力機外,壓力機的傳動液可以來自工作臺。此類下傳動壓力機主要用于體積成形,如精壓上(見圖3)。壓力機可按其壓力傳動類型分為與行程有關、與沖壓力有關、或與功有關的壓力機。與功有關的壓力機主要為螺旋壓力機和鍛錘。與行程和沖壓力有關的大多為機械壓力機和液壓機。
:下傳動肘桿壓力機)
機械壓力機由曲柄將力傳送到滑塊上,而液壓機則由液壓油缸的活塞桿執行。按在滑塊上的連桿數目不同,可分為單點式、雙點式、或四點式排列(見圖4)。在滑塊受到來自模具的偏心負載時,多點式(多連桿)壓力機傾斜力矩要更好些。
單點、雙點和四點排列式壓力機)
大多數箱型焊接式滑塊式在機身內由導軌導向(見圖5)。在偏心負載下,滑塊的導軌也承擔一部分支撐力。圖6介紹了經常采用的各種滑塊導軌類型。一個多點式壓力機配有一個穩定的滑塊導軌,可以使滑塊傾斜達到的工件質量和的模具使用壽命。帶有二個曲柄,或四個曲柄傳動的大型壓力機導軌式由較長的導向行程和較大的、垂直方向上的機身變形所決定的。導軌應可調,導軌間隙應不超過0.1mm。
液壓機滑塊的構造)
滑塊導軌的各種類型)
一般拉伸機只采用調整簡單、更換容易的45度青銅導軌。在沖裁壓力機和多工位壓力機上目前采用八面導軌和裝在滑塊上的、可更換式青銅導向板技術。一個可靠地集中潤滑系統,對保證優良導向必不可少。青銅導向板也可以使用塑料來代替。
現在的壓力機經常采用八面滾動導軌,這種導軌系統通過調整滾柱軸承預緊,使滾柱導向無間隙。滾柱的潤滑和密封貫穿其整個使用壽命。滾柱在無脂和無油狀態下,運行在安裝在機身立柱上的淬硬導向板上。
滾動導軌)
下傳動-肘桿傳動壓力機帶有較長的機身框架,所以需要一種特殊的導軌裝置,來平衡滑塊的傾斜和變形、防止過高的邊緣負荷。萬向式半球形軸承能平衡滑塊的位置傾斜,使導軌均衡受力。這種導軌裝置能應用在不同位置上:在立柱內側,立柱外側,六面,八面和組合式。
大型壓力機因受機器高度限制,其導軌的導向比(導軌長度與滑塊高度之比)可以減少到1:3,此時導軌只能承受一部分的偏心載荷。在熱成形壓力機上,導軌的選擇須考慮滑塊的熱膨脹。如圖8所示的導軌系統,滑塊可在一個方向上膨脹,并沒有拉緊應力。
:十字型八面導軌)
為了使附在上模上的成形工件從上模頂出,可采用滑塊打料器,通常有氣動式滑塊打料器、液壓式滑塊打料器或者機械式滑塊打料器
3、深拉伸壓力機的傳動
單動和雙動壓力機用于板材成形加工。雙動壓力機除了有拉伸滑塊(內滑塊)之外還有一個的壓邊滑塊(外滑塊),見下圖10。這二個滑塊都由上部傳動。
為了完成后序的沖裁和成形工序,雙動拉伸機上加工的拉伸件成形后通常要翻轉,相應的翻轉裝置占用空間而且增加成本。但是這種通過翻轉,使拉伸件底向上的生產工藝優點是:可以在下道工序方便地用滑塊墊打料,否則就必須采用拉伸墊,或通過裝在模具上的滲氮彈簧來打料;由于工件壓在整個下模的內部型腔內,所以能在下道工序更好的此外表面易受損傷的板坯,如轎車車身覆蓋件,在壓力機內傳送和模具上的時都不易受到損傷。另外,工件事先翻轉后,還可以把下道工序的沖裁刃裝低些。
反之,單動深拉伸機壓邊力則由拉伸墊從下面傳來?;瑝K向下對拉伸墊施加力,所以壓力機的成形力和壓邊力都來自滑塊。成形后的工件不用翻轉,就為下一道工序提供了位置。拉伸墊結合液壓滑塊傳動,可進行主動對向拉伸)。這種由滑塊對板坯壓邊、拉伸墊提供成形力的方法,在節省能源上占有優勢。雙動壓力機再加拉伸裝置,就能使生產達到靈活性。