一、鍛壓設備的定義

　　所謂鍛壓設備，是“使用兩個(gè)或兩個(gè)以上的成對工具，在這些工具之間放置加工材料，使工具作相對運動(dòng)，由工具對材料施加強大壓力而進(jìn)行成形加工的設備，并且由設備本身來(lái)承受對加工材料施加壓力所產(chǎn)生的反力?！?/P>

　　這里所說(shuō)的成對工具，通常被稱(chēng)為模具。

　　二、鍛壓設備的形式和分類(lèi)

　　鍛壓設備的種類(lèi)非常多，對其進(jìn)行精細的分類(lèi)是比較困難的，主要是因為決定設備性能的結構要素很多，而且還存在著(zhù)這些要素的不同組合。

　　決定鍛壓設備的形式和種類(lèi)的要素主要有：

　　1.按驅動(dòng)滑塊的動(dòng)力分類(lèi)：

　　機械力：由飛輪提供壓力的鍛壓機床，即俗稱(chēng)所說(shuō)的“沖床”;

　　液壓力：由壓力油或水提供壓力的鍛壓機床，即“油壓機”或“水壓機”;

　　氣壓力：由壓縮氣體提供壓力的鍛壓機床，即“空氣錘”或“蒸氣錘”。

　　2.按滑塊的數量分類(lèi)：1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)及更多;

　　3.按滑塊的運動(dòng)方向分類(lèi)：垂直、水平、傾斜及其各種組合;

　　4.按滑塊的驅動(dòng)機構形式分類(lèi)：曲柄式(又分曲軸式和偏心式)、無(wú)曲柄式、肘桿式、摩擦式、聯(lián)桿式等;

　　5.按機架的形式和種類(lèi)分類(lèi)：開(kāi)式(C型)、閉式及其他;

　　6.按滑塊驅動(dòng)裝置的數量分類(lèi)：1組、2組、4組;

　　7.按工作臺的形式分類(lèi)：固定式、活動(dòng)式、可傾式;

　　8.按操縱離合器的形式分類(lèi);剛性(滑銷(xiāo)、轉鍵)式、摩擦(氣動(dòng)、電磁等)式;

　　9.按裝設的自動(dòng)送料裝置的種類(lèi)及其他特殊結構等劃分：

　　三、沖床型號的編制規定

　　機床型號的編制，各個(gè)國家都由專(zhuān)門(mén)指定的機構制定出統一的國家標準，我國的這一機構是濟南鑄造鍛壓研究所。

　　人們所說(shuō)的“沖床” ，通常是指由“J”字開(kāi)頭的機械式的各種壓力機。液壓式則直接稱(chēng)之為油壓機或水壓機，用壓縮空氣做動(dòng)力的壓力機俗稱(chēng)空氣錘。此外，還有各種專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)某類(lèi)零件的專(zhuān)用機床。如剪板機、折彎機、制釘機等。

　　在我國，100噸(1000KN)以下的小型沖床，最常見(jiàn)的是J23系列，即開(kāi)式可傾壓力機。這種壓力機有前、左、右三個(gè)敞開(kāi)的操作方向，工作臺可以向后傾斜達30度，作業(yè)比較方便，一般為單人操作。

　　四、沖床的主要技術(shù)參數

　　1.公稱(chēng)壓力：(符號為P，單位為噸 (T)或千牛(KN))

　　壓力機在加工中能安全地(壓力機不致破壞，能保持加工時(shí)的精度和長(cháng)期使用的精度)產(chǎn)生的最大壓力(最大加工力)，叫公稱(chēng)壓力。

　　對于常見(jiàn)的機械壓力機來(lái)說(shuō)，其滑塊所能輸出的壓力在全行程中是變化的，所以在標準中規定制造廠(chǎng)家必須注明其公稱(chēng)壓力行程SP或公稱(chēng)壓力角αP。

　　沖床的公稱(chēng)壓力早已規定了標準系列：

　　10、16、25、40、63、80、100、125、160噸……

　　壓力機的公稱(chēng)壓力，小的可能只有零點(diǎn)幾噸，能放在桌面上工作，大的可以成為一個(gè)國家國力的象征，如萬(wàn)噸水壓機。

　　2.滑塊行程;(符號：S，單位：毫米)

　　滑塊的最大運動(dòng)距離稱(chēng)為滑塊行程?；瑝K行程的大小，決定了該機床所能加工件的最大高度(或長(cháng)度)。

　　3.滑塊的行程次數：(符號：n，單位：次/分)

　　壓力機連續運行時(shí)，滑塊每分鐘的行程次數。該參數與生產(chǎn)效率的高低直接相關(guān)。

　　4.最大閉合高度：(符號：H，單位：毫米)

　　在行程的下死點(diǎn)將滑塊調節到上限，在這種狀態(tài)下測得的滑塊與工作臺之間的高度稱(chēng)之為閉合高度。該高度決定了該機床所能安裝的模具的最大封閉高度。

　　5.封閉高度調節量：(符號：△H，單位：毫米)

　　是指滑塊連桿的長(cháng)度可調范圍，一般為螺桿調節裝置。

　　一般情況下，安裝模具時(shí)，須配合改變墊板的厚度，微調連桿的長(cháng)度，使機床的裝模高度與所使用的模具相適應。

　　6.工作臺尺寸和滑塊尺寸：(單位：毫米)

　　該尺寸決定了可以使用的模具的平面尺寸。

　　7.工作臺孔的尺寸：(單位：毫米，孔形有方的，也有圓的)

　　該尺寸決定了落料作業(yè)時(shí)允許向下排料的尺寸，當使用拉延墊時(shí)，拉延墊的尺寸也由該孔限制。

　　8.模柄孔的尺寸：(單位：毫米)

　　在大型沖床上，一般上模均用T形螺栓直接壓緊模板，但在63噸以下的小型沖床上，多采用把模柄插入滑塊模柄孔的方法固定上模。此尺寸在模具設計時(shí)就應予以關(guān)注。

　　9.運轉控制性能

　　該性能取決于所使用的離合器、制動(dòng)器及其控制系統的性能和質(zhì)量。沖床操作性能的好壞，是否安全，主要取決于此。將在第四章進(jìn)行較詳細的闡述。

　　五、沖床的構造

　　沖床的構造主要包括：機身、傳動(dòng)系統、控制系統、連桿滑塊機構、拉伸墊等。

　　(一) 機身的結構及其安全性

　　機身是沖床最基本的部件，是沖床所有運動(dòng)部件的支撐體，是所有零件裝配的基體。

　　沖床在工作時(shí)，機身承受著(zhù)沖壓過(guò)程中金屬材料變形時(shí)所產(chǎn)生的作用力。沖床工作的可靠性、模具的使用壽命以及其他部件的工作狀況和壽命、制件的精度都與機身的結構有關(guān)。因此要求機身有較高的強度、剛度和振動(dòng)穩定性。

　　沖床在沖壓過(guò)程中，運動(dòng)部分由于速度和作用力的變化而引起的振動(dòng)，其吸收程度與機身重量有關(guān)。機身所用的材料最多，一般機身的重量大約是整個(gè)沖床重量的60%左右，同時(shí)機身又是最復雜和制造工作量最大的零件。

　　機身的類(lèi)型分為兩類(lèi)，即開(kāi)式和閉式。見(jiàn)圖2.3-1。

　　開(kāi)式?jīng)_床的結構從安全性來(lái)說(shuō)，由于它的前面和兩側是敞開(kāi)的，操作者可以在前方或左右方進(jìn)行送料、取件、清除廢料，也可以安裝、調整模具，操作方便、活動(dòng)范圍大，能看到模具的工作情況，使人有安全感。100噸以下的開(kāi)式?jīng)_床，一般都做成可傾式機身，便于排出廢料或制件。

　　開(kāi)式?jīng)_床的缺點(diǎn)是：機身剛度差，沖壓過(guò)程中容易產(chǎn)生變形，上、下模具容易發(fā)生偏斜，影響制件質(zhì)量，加劇模具磨損，甚至可能造成事故。

　　閉式機身有足夠的剛度，沖壓過(guò)程中機身變形小，精度高，上、下模具中心線(xiàn)一般不會(huì )發(fā)生變動(dòng)，安全性高。200噸以上的沖床均為閉式即身。缺點(diǎn)是由于機身兩側是封閉的，給安裝、調試模具和送料、取件操作帶來(lái)不便。

　　機身的安全技術(shù)要求：

　　1.機身的強度、剛度必須按有關(guān)規定驗算和測試;

　　2.可傾式機身的可傾角度調節和固定機構，必須十分可靠，以防倒落，手動(dòng)調節和固定的結構應方便、省力，其位置一般在設備的側面為佳，才能有安全感。

　　(二) 傳動(dòng)系統

　　沖床的傳動(dòng)系統工作原理(以上傳動(dòng)沖床為例)見(jiàn)圖2.3—2：

　　電動(dòng)機1通過(guò)大皮帶輪(飛輪)2和齒輪傳動(dòng)3等傳動(dòng)系統帶動(dòng)曲柄(或曲軸)4，曲柄4通過(guò)連桿8帶動(dòng)滑塊9作往復運動(dòng)，滑塊9通過(guò)上下模具10付出壓力完成沖裁或其他變形工序。為了適應沖壓工作所需要的尖峰負荷，在傳動(dòng)系統中設置了飛輪2，使電動(dòng)機1的負荷均勻化。離合器5和制動(dòng)器7是控制滑塊9的運行或停止。整個(gè)受力和運動(dòng)部件都支承在機身6上。沖床一般還配有打料裝置、頂料或拉伸用的氣墊裝置、自動(dòng)送料裝置、監測裝置等。

　　安全技術(shù)要求：

　　1.床身、滑塊、防護罩、安全設施等外露部分，不得有銳利的邊沿;

　　2.飛輪、皮帶輪、傳動(dòng)皮帶、齒輪等旋轉部分，要用可揭開(kāi)式防護罩遮住;

　　3.所有受電部分都應有良好接地，以防觸電;

　　4.應有合適的局部照明設施，根據實(shí)際情況，可以設計為移動(dòng)式或固定式，且不可耀眼;

　　5.高大壓力機的最高處應設有紅色指示燈，以防天車(chē)誤碰;

　　6.大中型機床在每個(gè)立柱上都應設置緊急停止按鈕，以便發(fā)現不正常時(shí)隨時(shí)停機;

　　7.帶有氣動(dòng)摩擦離合器或寸動(dòng)剛性離合器的沖床，應標定實(shí)際的緊急停止時(shí)間。實(shí)際的緊急停止時(shí)間是指曲軸轉到90°左右處，按壓緊急停止按鈕至滑塊完全停止的時(shí)間，以便計算安全距離。

　　(三)控制系統

　　沖床的控制系統由離合器、制動(dòng)器和離合器操縱系統組成。

　　1.沖床的傳動(dòng)系統，一般都是電動(dòng)機帶動(dòng)飛輪不停地轉動(dòng)，當飛輪通過(guò)離合器將運動(dòng)傳給曲軸，滑塊就運動(dòng)進(jìn)行沖壓工作。當離合器脫開(kāi)，飛輪與曲軸不發(fā)生聯(lián)系，飛輪就不傳遞運動(dòng)，但是為了防止曲軸因慣性繼續轉動(dòng)，使滑塊再次下沖，就必須設有制動(dòng)器，用來(lái)停止曲軸的繼續旋轉，而使滑塊停在需要的位置上。

　　所以要求離合器、制動(dòng)器靈活可靠、配合協(xié)調。也就是離合器結合時(shí)，制動(dòng)器必須松開(kāi);制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)，離合器必須脫開(kāi)，以防止滑塊的連沖或引起摩擦零件的嚴重發(fā)熱、磨損而不能工作。一般沖床在不工作時(shí)，離合器總是脫開(kāi)的，制動(dòng)器總是處在制動(dòng)狀態(tài)的。

　　2.離合器有剛性離合器和摩擦離合器兩種類(lèi)型。

　　這兩者相比較，剛性離合器結構簡(jiǎn)單，不需要壓縮空氣，但它傳遞的扭矩小，轉鍵承受沖擊負荷，容易損壞，安全性較差，并且滑塊只能停在上死點(diǎn)，給安裝、調整模具帶來(lái)不便，所以它適用于100噸以下的沖床。

　　剛性離合器現在主要是轉鍵式離合器，一般40噸以上的沖床多為矩形轉鍵，還有單鍵和雙鍵之分，25噸以下的小沖床多為半圓轉鍵。圖2.3—3為矩形單轉鍵離合器的結構圖。

　　現在與剛性離合器相配的制動(dòng)器一般為偏心輪(或凸輪)單向帶式制動(dòng)器。見(jiàn)圖2.3—4。

　　摩擦離合器的結合平穩，傳遞扭矩大，允許滑塊停在任意位置，給安裝、調試模具帶來(lái)方便，安全性高，缺點(diǎn)是結構復雜，外形尺寸大，工作時(shí)需要壓縮空氣。

　　與摩擦離合器相配的制動(dòng)器一般都是與離合器傳動(dòng)盤(pán)聯(lián)動(dòng)的摩擦圓盤(pán)式制動(dòng)器。

　　3.轉鍵離合器，現在一般均用帶有防連車(chē)功能的凸輪式擋塊機構(也有人稱(chēng)之為關(guān)閉器)控制其結合或脫開(kāi)。凸輪擋塊的狀態(tài)控制方式，在25噸及以上噸位的沖床上，一般采用牽引電磁鐵拉動(dòng)或放松，電磁鐵的通電狀態(tài)由腳踏開(kāi)關(guān)和雙手按鈕控制;在16噸及以下的小型沖床上，一般采用機械式踏桿控制。圖2.3—5為最常見(jiàn)的腳踏操縱

　　方式。也有少數使用單位改為手柄控制或增設手拉安全塞塊的方式以增加其安全性。

　　生產(chǎn)廠(chǎng)家之所以在16噸以下的沖床上一般只設置機械式踏桿，據說(shuō)有三個(gè)理由，一是電磁鐵的吸合撞擊噪音太大，達不到國家標準要求;二是電磁鐵的使用壽命太短;三是需要增加一套電磁鐵、腳踏開(kāi)關(guān)、按鈕、交流接觸器等電器元件，成本增加至少數百元。

　　摩擦離合器的控制系統，一般均由比較復雜的電路操縱電磁閥組成，隨著(zhù)機床大小的不同，操縱功能也有差異，應仔細閱讀使用說(shuō)明書(shū)來(lái)掌握其操作方法。

　　4.離合器及操縱機構的安全技術(shù)要求：

　　(1) 剛性離合器的轉鍵(包括鍵柄)，應有足夠的強度和韌性，并做沖擊疲勞試驗，根據試驗結果，將其使用壽命寫(xiě)在使用說(shuō)明書(shū)內，以便定期更換;

　　(2)剛性離合器所配的帶式制動(dòng)器的設計，應按實(shí)際制動(dòng)角計算強度，并便于調節。制動(dòng)帶也應規定使用時(shí)間，不要等制動(dòng)帶斷裂后再更換，因為制動(dòng)帶斷裂后使離合器的鍵柄受力惡化，而有可能導致鍵柄隨之斷裂傷人或連沖時(shí)發(fā)生人身事故;

　　(3)剛性離合器控制凸輪的安裝位置，應保證在單次行程時(shí)，曲軸停在上死點(diǎn)處，其允差為±5 °

　　(4)氣動(dòng)摩擦離合器在單次行程時(shí)，應保證曲軸停在上死點(diǎn)-5°～+10°范圍內;

　　(5)氣動(dòng)摩擦離合器在單次行程時(shí)，必須有防止連沖的措施;

　　(6) 雙手柄、雙手按鈕起動(dòng)裝置，必須符合標準規定;

　　(7) 腳踏板起動(dòng)的踏桿的左、右和上面都應封閉，以防異物砸向踏板而發(fā)生誤動(dòng)作，踏板伸腳的空間應寬敞、舒適，踏板上表面應有防滑措施;

　　(8)腳踏板起動(dòng)的踏板力不可過(guò)大，坐著(zhù)操作一般不超過(guò)3公斤，站著(zhù)操作一般不超過(guò)4公斤，踏板的向上移位不得超過(guò)60毫米。

　　(四)連桿滑塊機構

　　連桿滑塊機構是將曲軸的旋轉運動(dòng)經(jīng)連桿轉變?yōu)榛瑝K的往復直線(xiàn)運動(dòng)。連桿將曲軸的扭矩轉換為滑塊對制件的沖壓力。

　　1.連桿機構：沖床的連桿是把曲柄(曲拐軸式、曲軸式、偏心齒輪式)與滑塊連接起來(lái)，曲柄的旋轉運動(dòng)經(jīng)連桿轉變?yōu)榛瑝K的往復直線(xiàn)運動(dòng)。由于兩者的運動(dòng)方向不同，連桿必須與滑塊鉸接(俗稱(chēng)“和尚頭”)。

　　為了使適用于安裝不同閉合高度的模具，一般沖床的連桿機構長(cháng)度是可以調節的，用于調整滑塊的上下位置。

　　在100噸以下的機床上，一般采用手動(dòng)方式調節連桿的長(cháng)度;在大型機床上，一般采用機動(dòng)調節方式。

　　圖2.3—6為小型機床上常見(jiàn)的手動(dòng)調節連桿結構。

　　2.滑塊：滑塊本身是一個(gè)箱形結構，用來(lái)固定上模?；瑝K的底平面開(kāi)有“T”形槽或模柄孔，上模的模柄安裝在滑塊的模柄孔內用螺釘緊固。從而帶動(dòng)上模運動(dòng)，完成沖壓工作。如圖2.3—7?；瑝K本體是靠著(zhù)固定在床身上的兩個(gè)導規保持平穩運動(dòng)?；瑝K

　　本身的導向面必須與底面垂直?；瑝K與導規之間應保持一定的間隙和良好的潤滑，如間隙大時(shí)，可用螺栓移動(dòng)導規進(jìn)行調整。為了保持滑塊的運動(dòng)精度，滑塊的導向面應有足夠的長(cháng)度，所以滑塊應有足夠的高度，滑塊的高度與長(cháng)度的比值，在閉式?jīng)_床上約為1.08~1.32,在開(kāi)式?jīng)_床上則高達1.7。

　　滑塊應有足夠的強度，并且其重量越輕越好，因為輕的滑塊，上升時(shí)消耗的能量較少，并且可以減少制動(dòng)停止的制動(dòng)力。

　　連桿滑塊機構的安全技術(shù)要求：

　　(1)封閉高度的可調節部分，應設有雙向極限限位裝置;

　　(2)封閉高度的調節機構應有可靠的鎖緊裝置，以防沖壓過(guò)程中封閉高度的改變;

　　(3)連桿上下兩頭的連接和平衡器的活塞桿的連接，都應有足夠的強度，能承受沖裁時(shí)的回彈力。沖裁時(shí)的回彈力一般為沖裁力的30%~40%，沖裁薄板時(shí)回彈較大;

　　(4)滑塊上不可有過(guò)分突出的螺栓、螺母或打料桿等，如不得已時(shí)，應采用護罩措施

　　附

　　壓力加工的定義、分類(lèi)和特征

　　沖壓作業(yè)的安全管理措施

　　沖壓作業(yè)傷害分析及標識管理

　　沖壓事故分析