1.5 冲压设备

冲压设备选用是冲压工艺设计的重要内容。冲压设备的选择需要考虑到冲压工序性质、冲压力的大小、模具结构与尺寸及生产批量、生产效率、成本、产品质量、现有设备等诸多因素。

1.5.1 冲压设备类型

冲压设备种类很多，包括机械压力机、液压机、摩擦压力机等，如图 1.8 所示。应用最广泛的是机械压力机，因其按床身不同分为开式、闭式压力机，按滑块数量不同分为单动、双动压力机，按照连杆数量不同分为单点、双点、四点压力机。机械压力机一般采用曲柄连杆机构，习惯称为曲柄压力机。

冲压设备类型主要根据所要完成的冲压工艺性质、生产批量、冲压件的尺寸大小和精度要求等来选择。

开式曲柄压力机的床身是C型结构，冲压时床身的变形较大，压力机精度会受到影响，主要应用于中小型冲裁件冲压，但其操作空间开阔，可三面送料。常见的典型结构有开式固定台曲柄压力机［见图1.8（a）］和开式可倾曲柄压力机［见图1.8（b）］，图1.8（c）所示为适应较大薄板冲裁及级进模生产的宽台面开式双点曲柄压力机。闭式曲柄压力机［见图 1.8 （d）］具有封闭的框架床身结构，能承受较大的力，因此大吨位的压力机均采用闭式床身结构，主要适用于大中型冲压件的冲压。

液压机工作平稳［见图1.8（e）］，能在较长的行程内提供较大的工作压力，尤其适用于较厚板拉深和成形，但液压机的速度低，生产效率不高。在大型复杂拉深件生产中，尽量选用双动或三动拉深液压机［见图1.8（g）］，可使模具结构简单。摩擦压力机［见图1.8（h）］结构简单，造价低廉，不易发生超载破坏，因此在小批量生产中常用来弯曲大而厚的弯曲件，尤其适用校平、整形、压印等成形工序。但摩擦压力机的行程次数小，生产效率低，而且操作也不太方便。

随着电子工业的发展，小型电子零件的大量需求促进了高精度、高效率的高速压力机的发展，涌现出许多的高速精密压力机［见图 1.8（f）］，冲压速度从每分钟几百次到上千次，以及超高速精密压力机，每分钟冲压速度可超过1 000次到数千次。

各种气动、液压、手动微型压力机［见图1.8（i）和图1.8（j）］是广泛应用于产品组装、维修、五金加工等行业中的机械设备。具有用途广泛、生产效率较高、价格低廉、结构简单、不占用空间等特点，可广泛应用于切断、冲孔、落料、弯曲、铆合和成形等工艺。

本节主要介绍曲柄压力机。

1.5.2 曲柄压力机

1.曲柄压力机的工作原理及主要组成

图 1.9 所示为开式可倾曲柄压力机的结构和工作原理，主要由工作机构、传动系统、操作系统、支承部件、能源系统、辅助系统和附属装置组成。冲压前将模具的上模部分固定在压力机的滑块上，下模部分固定在工作台上。压力机的工作过程：电动机的动力通过大、小带轮带动传动轴转动，进而带动大、小齿轮转动，当离合器的状态为合时，齿轮的旋转运动通过曲轴和连杆带动滑块上下往复运动，完成冲压工作。

（1）工作机构。由曲轴（柄）、连杆、滑块组成曲柄连杆滑块机构。其作用是将旋转运动转化为滑块的上下往复运动，以此带动安装于滑块上的上模完成冲压工作。其中连杆由调节螺杆和连杆体通过螺纹连接，长度可调，可以适用于不同高度的模具。

（2）传动系统。主要有带传动、齿轮传动等机构。其作用是将电动机的运动和能量按照一定要求传给曲柄滑块机构。

（3）操作系统。主要由空气分配系统、离合器、制动器、电气控制箱等组成。

（4）支承部件。主要为床身，开式曲柄压力机则由床身和底座组成。

（5）能源系统。包括电动机、飞轮等。

此外，压力机还有多种辅助系统，如气路系统、润滑系统、安全保护装置及气垫等。

2.曲柄压力机的型号及公称力范围

曲柄压力机的型号用汉语拼音字母、英文字母和数字表示。JB23—63型号的意义如下。

第一个字母为类的代号，“J”表示机械压力机。

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，但其他某些次要参数与基本型号不同的称为变型。“B”表示第二种变型产品。

第三、四个数字为列、组代号，“2”代表开式双柱压力机，“3”代表可倾机身。

横线后的数字代表主参数，一般用压力机的公称压力作为主参数，代号中的公称压力用工程单位“吨”表示，故转换为法定单位制的“千牛”时，应将此数字乘以10。例中63代表63tf，乘以10即630 kN。

有的压力机在数字后面还有一个字母，它代表重大改进顺序号。凡型号已经确定的锻压机械，若结构和性能与原产品有显著的不同时，称为改进，如“A”表示第一次改进。

表1.6所示为开式曲柄压力机的形式及公称压力范围。表1.7所示为闭式曲柄压力机的形式及公称压力范围。

3.曲柄压力机的技术参数

曲柄压力机的技术参数表示压力机的工艺性能和应用范围，是选用压力机和设计模具的主要依据。开式曲柄压力机的主要技术参数有如下几个。

（1）公称压力F，是指滑块距下死点前某一特定距离Sp（称为公称压力行程）或曲柄旋转到距下死点前某一特定角度αp（称为公称压力角）时，滑块所允许承受的最大作用力。曲柄滑块机构运动简图与压力机许用压力曲线如图1.10所示。例如，J31-315压力机的公称压力为 3 150 kN，它是指滑块离下死点 10.5 mm（相当于公称压力角为 20°）时滑块上所允许的最大作用力。公称压力已经系列化。

由图1.10可以看出，公称压力并不是发生在整个滑块行程中，而是随着滑块行程在变化，冲压力在整个冲压过程中也是变化的，但两者不同步，选择设备时必须保证冲压工艺力曲线位于压力机许用压力曲线之下。尽管图l.10中的拉深力小于压力机提供的压力，但由于落料力曲线部分超出压力机的许用负荷曲线，因此需要选择更大吨位的压力机才能满足要求。

（2）滑块行程 S，是指滑块从上死点到下死点所经过的距离，它的大小随工艺用途和公称压力的不同而不同。例如，J31-315压力机的滑块行程为315 mm，JB23-63压力机为100 mm。

（3）滑块每分钟行程次数 n，是指滑块每分钟从上死点到下死点，然后再回到上死点所往复的次数。例如，J31-315压力机滑块的行程次数为20次/分。行程次数的大小反映了生产效率的高低。

（4）压力机最大闭合高度Hmax，如图1.11所示，指压力机闭合高度调节机构处于上极限位置（即连杆长度调到最短），即滑块处于下点时，滑块下表面至工作台上表面之间的距离。压力机闭合高度调节机构允许的调节距离（即连杆长度调节量）称为压力机闭合高度调节量∆H（GB/T 8845—2006）。如 J23-63 压力机的最大闭合高度是 300 mm，封闭高度调节量是70 mm。模具闭合高度（模具在工作位置下极点时，下模座的下平面与上模座的上平面之间的距离h）必须小于压力机的最大闭合高度。

（5）工作台面尺寸(a1× b1)、滑块底面尺寸(a × b)及喉深R，这些参数与模具外形尺寸及模具安装方法有关，通常要求留有足够的安装位置。

（6）模柄孔尺寸D，滑块上模柄孔的直径应与模具模柄直径一致，模柄孔的深度应大于模柄夹持部分长度。在滑块中还设有退料（或退件）装置，当冲压完毕的工件或废料卡在模具上时，需要在滑决回程时将其从模具上退下。为此，在滑块上设置了打料横杆。打料横杆的中部直接与通过模柄中心的顶料杆接触，如图1.12所示；当滑决回程时，打料杆将在预定位置碰撞装于床身的顶块而完成打料动作。打料横杆在滑块中的上下活动范围较小，因此在安装和调整模具时应注意使打料横杆不发生碰撞。

表 1.8 所示为部分开式可倾曲柄压力机的主要结构参数，其余压力机的技术参数查阅GB/T 14347—2009。