模具設(shè)計(jì)第二版第一章

第1章沖壓基本知識1.1沖壓概述1.2塑性變形基本知識1.3沖壓材料1.4曲柄壓力機(jī)

小結(jié)

思考與練習(xí)題1.1.1沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用

1．沖壓的概念

沖壓是在室溫情況下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對被沖材料施加一定的壓力，使之產(chǎn)生分離和塑性變形，從而獲得所需要形狀和尺寸的零件（也稱制件）的一種加工方法。因?yàn)橥ǔＪ褂玫牟牧蠟榘辶?，故也常稱為板料沖壓。沖壓生產(chǎn)中，模具、壓力機(jī)、材料缺一不可，它們構(gòu)成了沖壓生產(chǎn)的三要素。1.1沖壓概述

2．沖壓的特點(diǎn)及應(yīng)用

與其它加工方法相比，沖壓生產(chǎn)無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有其特點(diǎn)：

(1)沖壓生產(chǎn)依靠沖模和沖壓設(shè)備來完成加工，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，其生產(chǎn)率高，操作簡便。對于普通壓力機(jī)，每分鐘可生產(chǎn)幾件到幾十件制件，而高速壓力機(jī)每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件甚至上千件制件。大批量生產(chǎn)時(shí)，成本較低。

(2)沖壓生產(chǎn)加工出來的制件尺寸穩(wěn)定、精度較高、互換性好，用通俗的話來講便是“一模一樣”。

(3)金屬材料在壓力機(jī)和模具的共同作用下，能獲得其它加工方法難以加工或無法加工的、形狀復(fù)雜的零件。

(4)沖壓是一種少、無切削的加工方法，可以獲得合理的金屬流線分布，材料利用率較高，零件強(qiáng)度、剛度好。

沖壓在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)特別是批量生產(chǎn)中，應(yīng)用非常廣泛。在汽車、拖拉機(jī)、電器、電子、儀表、國防、航空航天以及日用品中隨處可見到?jīng)_壓產(chǎn)品,如不銹鋼飯盒、搪瓷盆、高壓鍋、汽車覆蓋件、冰箱門板、電子電器上的金屬零件、槍炮彈殼等等。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，沖壓件在汽車、拖拉機(jī)行業(yè)中約占60%，在電子工業(yè)中約占85%，而在日用五金產(chǎn)品中約占90%?？梢赃@么說，一個(gè)國家模具工業(yè)發(fā)展的水平能反映出這個(gè)國家現(xiàn)代化、工業(yè)化發(fā)展的程度。1.1.2沖壓的基本工序

沖壓加工的零件，由于其形狀、尺寸、精度要求、生產(chǎn)批量、原材料性能等各不相同，因此生產(chǎn)中所采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的，概括起來分為兩大類，即分離工序和成形工序。分離工序的目的，是在沖壓過程中使沖壓件與板料沿一定的輪廓線相互分離，同時(shí)，沖壓件分離斷面的質(zhì)量，也要滿足一定的要求。成形工序的目的，是使沖壓毛坯在不被破壞的條件下發(fā)生塑性變型，成為所要求的成品形狀，同時(shí)也達(dá)到尺寸精度方面的要求。在實(shí)際生產(chǎn)中，一個(gè)零件的最終成形，往往可能有幾個(gè)不同工序的組合。常見的沖壓基本工序分類見表1-1。表1-1常見的沖壓基本工序分類續(xù)表(一)續(xù)表(一)續(xù)表(二)續(xù)表(二)續(xù)表(二)1.2.1基本概念1．塑性變變形物體在外力力的作用下下產(chǎn)生變形形，如果果外力取消消后，物物體不能恢恢復(fù)到原始始的形狀與與尺寸，則則這樣的變變形稱為塑塑性變形。。2．塑性物體具有塑塑性變形的的能力稱為為塑性。塑塑性的大大小可以用用塑性指標(biāo)標(biāo)來評定。。如拉伸伸實(shí)驗(yàn)時(shí)塑塑性指標(biāo)可可用延伸率率δ和斷面收縮縮率φ來表示。1.2塑性變形基基本知識塑性不僅僅僅決定于變變形物體的的種類，并并且與變變形方式以以及變形條條件有關(guān)。。如鉛通通常具有極極好的塑性性，但在在三向等拉拉伸應(yīng)力作作用下，卻卻像脆性性材料一樣樣破壞而不不產(chǎn)生任何何塑性變形形；相反反，極脆脆的大理石石，在三三向壓應(yīng)力力作用下，，卻可能能產(chǎn)生相當(dāng)當(dāng)大的塑性性變形，著著名的卡卡爾曼試驗(yàn)驗(yàn)證明了這這一點(diǎn)。3．變形抗抗力在一定的變變形條件下下，引起起塑性變形形的單位變變形力稱為為變形抗力力。變形形抗力反映映了材料塑塑性變形的的難易程度度。一般般來說，塑塑性好，，變形抗抗力低，對對沖壓變變形是有利利的，但但不能說某某種材料塑塑性好，變變形抗力力就一定低低。如材材料進(jìn)行冷冷擠壓時(shí)，，在三向向壓應(yīng)力的的作用下表表現(xiàn)出很好好的塑性，，但冷擠擠壓力同樣樣也很大。。影影響塑性和和變形抗力力的因素很很多，主主要有金屬屬成分的組組織結(jié)構(gòu)、、變形時(shí)時(shí)的應(yīng)力狀狀態(tài)、變形形溫度、變變形速度度和尺寸因因素等。4．應(yīng)力在外力的作作用下，物物體內(nèi)各各質(zhì)點(diǎn)之間間會(huì)產(chǎn)生相相互作用的的力，我我們叫它內(nèi)內(nèi)力。單單位面積上上的內(nèi)力就就叫應(yīng)力。。應(yīng)力有有正應(yīng)力與與剪應(yīng)力。。正應(yīng)力力用σ表示，剪剪應(yīng)力用τ表示。應(yīng)應(yīng)力的單位位一般用MPa表示。5．應(yīng)變當(dāng)物體受外外力和內(nèi)力力作用時(shí)，，要發(fā)生生變形，物物體的變變形用應(yīng)變變來表示。。與應(yīng)力力一樣，應(yīng)應(yīng)變也有正正應(yīng)變與剪剪應(yīng)變。正正應(yīng)變用用ε表示，剪剪應(yīng)變用γ表示。6．點(diǎn)的應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)為研究變形形體各點(diǎn)的的內(nèi)力和變變形狀態(tài)，，就必須須研究各點(diǎn)點(diǎn)的應(yīng)力狀狀態(tài)和應(yīng)變變狀態(tài)，以以及它們們之間的關(guān)關(guān)系。點(diǎn)點(diǎn)的應(yīng)力狀狀態(tài)通過在在該點(diǎn)所取取的單元體體上相互垂垂直的各個(gè)個(gè)表面上的的應(yīng)力來表表示，如如圖1-1(a)所示。一一般可沿坐坐標(biāo)方向?qū)⑦@些力分分解為九個(gè)個(gè)應(yīng)力分量量，其中中包括三個(gè)個(gè)正應(yīng)力和和六個(gè)剪應(yīng)應(yīng)力,如圖1-1(b)所示。圖1-1應(yīng)力狀態(tài)圖圖7．主應(yīng)力力與主應(yīng)力力圖為了研究方方便，使使問題簡化化，我們們可以找到到這樣一組組坐標(biāo)系，，使得單單元體各表表面只出現(xiàn)現(xiàn)正應(yīng)力，，而沒有有剪應(yīng)力。。如圖1-1(c)所示，這這三個(gè)正應(yīng)應(yīng)力就叫主主應(yīng)力，分分別用σ1、σ2、σ3表示，并并且規(guī)定：：σ1＞σ2＞σ3,當(dāng)應(yīng)力σ1＞0時(shí)，稱拉拉應(yīng)力，當(dāng)當(dāng)力σ1＜0時(shí)，稱壓壓應(yīng)力。用用主應(yīng)力力表示的點(diǎn)點(diǎn)的應(yīng)力狀狀態(tài)的圖形形稱為主應(yīng)應(yīng)力圖，其其可能的的主應(yīng)力圖圖有九種，，如圖1-2所示。其其中圖1-2(a)所示為三三向主應(yīng)力力圖，圖圖1-2(b)所示為平面面主應(yīng)力圖圖，圖12(c)所示為單向向主應(yīng)力圖圖。圖1-2主應(yīng)力狀態(tài)態(tài)圖經(jīng)試驗(yàn)證明明：應(yīng)力力狀態(tài)對金金屬的塑性性有很大的的影響。其其規(guī)律是是：壓應(yīng)應(yīng)力的數(shù)目目越多，數(shù)數(shù)值越大大，金屬屬的塑性越越好，而而拉應(yīng)力的的數(shù)目越多多，數(shù)值值越大，金金屬的塑塑性就越差差。不僅僅如此，主主應(yīng)力圖圖對金屬的的變形抗力力也是有影影響的，在在同號主主應(yīng)力圖下下引起變形形，所需需的變形抗抗力之值較較大，而而在異號主主應(yīng)力圖下下引起的變變形所需的的變形抗力力之值就比比較小。8．主應(yīng)變變與主應(yīng)變變圖點(diǎn)的應(yīng)變狀狀態(tài)通過單單元體的變變形(即應(yīng)變)來表示，與與應(yīng)力狀狀態(tài)相似，，也可以以用應(yīng)變狀狀態(tài)圖來表表示點(diǎn)的應(yīng)應(yīng)變狀態(tài)，，同樣，，也可以以找到一組組坐標(biāo)系，，使得單單元體各表表面只出現(xiàn)現(xiàn)主應(yīng)變分分量ε1、ε2、ε3而沒切應(yīng)變變分量，如如圖1-3(a)所示。一一種應(yīng)變狀狀態(tài)只有一一組主應(yīng)變變。其可可能的主應(yīng)應(yīng)變狀態(tài)僅僅有三種，，如圖1-3(b)所示。圖1-3主應(yīng)變狀態(tài)態(tài)圖應(yīng)變狀態(tài)對對金屬的塑塑性有很大大的影響。。同一種種材料在同同樣的變形形條件下，，其應(yīng)力力狀態(tài)雖然然相同，但但應(yīng)變狀狀態(tài)不同，，其塑性性也不一樣樣。其規(guī)規(guī)律是：壓壓應(yīng)變的的成分越多多，拉應(yīng)應(yīng)變的成分分越少，越越有利于于材料塑性性的發(fā)揮；；反之，，越不利利于材料塑塑性的發(fā)揮揮。這是是因?yàn)椴牧狭系牧鸭y與與缺陷在拉拉應(yīng)變的方方向易于暴暴露和擴(kuò)展展，沿著著壓應(yīng)變的的方向則不不易暴露和和發(fā)展。1.2.2基本原理1．體積不不變實(shí)踐證明，，在物體體的塑性變變形中，變變形前的的體積等于于變形后的的體積，這這就是體體積不變定定律。它它是以后我我們進(jìn)行變變形工序中中毛坯尺寸寸計(jì)算的依依據(jù)。用用公式可表表示為ε1+ε2+ε3=0(1-1)由式(1-1)可知，主主應(yīng)變狀態(tài)態(tài)只可能存存在三種狀狀態(tài)，如如圖1-3(b)所示。2．兩個(gè)屈屈服準(zhǔn)則（（塑性條件件）當(dāng)物體中某某點(diǎn)處于單單向應(yīng)力狀狀態(tài)時(shí)，只只要該應(yīng)應(yīng)力值達(dá)到到材料的屈屈服極限，，該點(diǎn)就就開始屈服服，由彈性性狀態(tài)進(jìn)入入塑性狀態(tài)態(tài)?？墒鞘菍τ趶?fù)雜雜應(yīng)力狀態(tài)態(tài)，就不不能僅僅根根據(jù)某一應(yīng)應(yīng)力分量來來判斷某點(diǎn)點(diǎn)是否已經(jīng)經(jīng)屈服，而而要同時(shí)時(shí)考慮其它它應(yīng)力分量量的作用，，只有當(dāng)當(dāng)各個(gè)應(yīng)力力分量之間間符合一定定關(guān)系時(shí)，，該點(diǎn)才才屈服。這這種關(guān)系系就稱為屈屈服準(zhǔn)則，，或叫塑塑性條件。。1864年法國工程程師屈雷斯斯加（H.Tresca）認(rèn)為：材材料中最最大剪應(yīng)力力達(dá)到一定定值時(shí)就開開始屈服，，即屈雷雷斯加屈服服準(zhǔn)則,其數(shù)學(xué)表達(dá)達(dá)式為(1-2)式中：σs為材料的屈屈服極限。。1913年德國學(xué)者者密席斯（（VonMises）提出：在在一定的的變形條件件下，無無論變形物物體所處的的應(yīng)力狀態(tài)態(tài)如何，只只要其三三個(gè)主應(yīng)力力組合滿足足以下條件件，材料料便開始屈屈服，即即密席斯屈屈服準(zhǔn)則，，其數(shù)學(xué)學(xué)表達(dá)式為為(1-3)3．應(yīng)力與應(yīng)應(yīng)變的關(guān)系物體彈性變形形時(shí)，其變變形可以恢復(fù)復(fù)，變形過過程是可逆的的，與物體體的加載過程程無關(guān)，應(yīng)應(yīng)力和應(yīng)變之之間的關(guān)系可可以通過廣義義虎克定律來來表示。但但物體進(jìn)入塑塑性變形以后后，其應(yīng)力力與應(yīng)變的關(guān)關(guān)系就不同了了。在單向向受拉或受壓壓時(shí)，應(yīng)力力與應(yīng)變關(guān)系系可用硬化曲曲線來表示，，然而在受受到雙向或三三向應(yīng)力作用用時(shí)，變形形區(qū)的應(yīng)力與與應(yīng)變關(guān)系相相當(dāng)復(fù)雜。經(jīng)經(jīng)研究，當(dāng)當(dāng)采用簡單單加載(加載過程中只只加載不卸載載，且應(yīng)力力分量之間按按一定比例遞遞增)時(shí)，塑性變變形的每一瞬瞬間，主應(yīng)應(yīng)力與主應(yīng)變變之間存在下下列關(guān)系：(1-4)

式中：：C為非負(fù)數(shù)的比比例常數(shù)。在在一定的條條件下，C只與材料性質(zhì)質(zhì)及變形程度度有關(guān)，而而與物體所處處的應(yīng)力狀態(tài)態(tài)無關(guān)，故故C值可用單向拉拉伸試驗(yàn)求出出。式式(1-4)也可表示為(1-5)上述物理方程程又稱為塑性性變形時(shí)的全全量理論。全全量理論是是沖壓成形中中各種工藝參參數(shù)計(jì)算的基基礎(chǔ)，而且且利用全量理理論還可以對對有些變形過過程中坯料的的變形和應(yīng)力力的性質(zhì)作出出定性的分析析和判斷。4．冷作硬化化（加工硬化化）現(xiàn)象對于常用的金金屬材料，在在冷塑性變變形中，隨隨著變形程度度的增加，所所有強(qiáng)度指指標(biāo)均增加，，而同時(shí)塑性性指標(biāo)都降低低，這種現(xiàn)現(xiàn)象稱為冷作作硬化，又又稱為加工硬硬化。加工工硬化對許多多沖壓工藝都都有較大的影影響，如由由于塑性降低低，限制了了毛坯進(jìn)一步步變形，往往往需要在后后續(xù)工序變形形之前增加熱熱處理退火以以消除加工硬硬化。但硬硬化也有有利利的一面，如如提高抗局局部抗失穩(wěn)起起皺的能力，，使變形趨向向均勻，成成形極限增大大。衡量加加工硬化程度度的值一般用用硬化指數(shù)n表示。n越大，硬化化效應(yīng)越顯著著。5．反載軟化化現(xiàn)象如果在冷塑性性變形之后，，再給材料料反向加載，，這時(shí)，材材料的屈服服極限有所降降低，即反反向加載時(shí)的的塑性變形更更加容易發(fā)生生，這就是是所謂的反載載軟化現(xiàn)象。。反載軟化化現(xiàn)象對分析析某些沖壓工工藝(如拉彎)很有實(shí)際意義義。1.3.1沖壓成形性能能沖壓所使用的的材料大多數(shù)數(shù)是金屬材料料，每一種種材料的沖壓壓成形性能是是不一樣的。。材料的沖沖壓成形性能能表明其是否否便于沖壓加加工，一次次沖壓的極限限變形程度和和總的極限變變形程度大，，生產(chǎn)率高，，容易得到到高質(zhì)量的沖沖壓件，模模具壽命長等等。一般來來說，沖壓壓成形性能主主要包括兩個(gè)個(gè)方面：一一是成形極限限；二是成成形質(zhì)量。這這是沖壓對對材料的主要要要求。材材料的沖沖壓成形性能能是通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)來獲得的。。實(shí)驗(yàn)方法法主要有兩種種：一種為為間接實(shí)驗(yàn)；；另一種為直直接實(shí)驗(yàn)。1.3沖壓材料1．間接實(shí)驗(yàn)間接實(shí)驗(yàn)的方方法有拉伸實(shí)實(shí)驗(yàn)、剪切切實(shí)驗(yàn)和硬度度實(shí)驗(yàn)等。尤尤其是拉伸伸實(shí)驗(yàn)簡單易易行，而且且所得結(jié)果能能從不同角度度反映材料的的沖壓性能，，所以它是是一種很重要要的實(shí)驗(yàn)方法法。通過拉拉伸實(shí)驗(yàn)可測測得材料的各各項(xiàng)力學(xué)性能能指標(biāo)，它它也間接地反反映了材料的的沖壓性能。。其中重要要的幾項(xiàng)如下下：1）屈強(qiáng)比（（σs/σb）屈屈強(qiáng)比是一項(xiàng)項(xiàng)反映材料沖沖壓成形性能能的綜合性指指標(biāo)。屈強(qiáng)強(qiáng)比小，即即屈服極限σs與強(qiáng)度極限σb之間的差值大大，亦即塑塑性變形的區(qū)區(qū)間大，這這對沖壓成形形是有利的。。2）均勻延延伸率δbδb是在拉伸實(shí)驗(yàn)驗(yàn)中開始產(chǎn)生生局部集中（（縮頸）時(shí)的的延伸率，它它表示材料料產(chǎn)生均勻變變形或穩(wěn)定變變形的能力。。一般情況況下，沖壓壓成形都是在在板料的均勻勻變形范圍內(nèi)內(nèi)進(jìn)行的，所所以δb對沖壓成形有有較為直接的的意義。δb越大，則極極限變形程度度越大，越越有利于沖壓壓成形。3）硬化指數(shù)數(shù)n硬化指數(shù)n表示材料在冷冷塑性變形中中材料的硬化化程度，n值越大，材材料的硬化效效應(yīng)越大，這這對于于伸長類變形形是有利的。。由于變形形硬化引起的的變形抗力的的增加，可可以補(bǔ)償因拉拉伸而引起的的局部截面積積的減小從而而引起的承載載能力的減弱弱，制止了了局部集中變變形的進(jìn)一步步發(fā)展，具具有擴(kuò)展變形形區(qū)，使變變形均勻,從而達(dá)到增加加變形程度的的作用。4）板厚方向向性系數(shù)r板厚方向性是是指板料試樣樣在拉伸實(shí)驗(yàn)驗(yàn)時(shí)寬度應(yīng)變變εb與厚度應(yīng)變εt之比，其其值由下式確定：(1-6)

式中:b，b0，t，t0分別表示變形形前后板料的的寬度和厚度度。沖沖壓成形時(shí)，，一般都希希望變形發(fā)生生在板平面方方向，而厚厚度方向則不不希望發(fā)生過過大的變化。。當(dāng)r值大于1時(shí)，表示寬寬度方向的變變形比厚度方方向的變形更更大。也就就是說，r值較大，有利利于提高板料料沖壓成形極極限。由于軋制鋼板板時(shí)形成的纖纖維組織，各各個(gè)方向的的力學(xué)性能并并不一致,因此板厚方向向性系數(shù)是從從各個(gè)不同方方向的取樣，，取其平均均值作為標(biāo)準(zhǔn)的。。(1-7)

式中:r0、r90、r45分別表示板板料的軋制方方向、橫向向及45°方向的板厚方方向系數(shù)。5）板平面方方向性鋼鋼板經(jīng)軋制制后,其力學(xué)、物物理性能在板板平面方向內(nèi)內(nèi)出現(xiàn)各向異異性,稱為板平面方方向性。方方向性越明顯顯,對沖壓成形性性能影響越大大。板平面面方向性的大大小可以用板板厚方向性系系數(shù)在幾個(gè)不不同方向上的的平均差Δr來衡量，即即(1-8)

由于板板平面方向性性對成形極限限和成形質(zhì)量量的提高都是是不利的,因此生產(chǎn)中應(yīng)應(yīng)設(shè)法降低板板料的Δr值。2．直接實(shí)驗(yàn)驗(yàn)間接實(shí)驗(yàn)結(jié)果果雖然能在一一定程度上間間接反映板料料的沖壓成形形性能，但但由于沖壓變變形受力復(fù)雜雜，與試件件受力情況有有很大的差別別，因此，，不能準(zhǔn)確確反映材料在在每一種特定定的工藝條件件下的沖壓性性能。為了了更準(zhǔn)確地鑒鑒定這些性能能，必須在在模擬各種變變形條件的基基礎(chǔ)上進(jìn)行特特定的實(shí)驗(yàn)方方法。稱之之為直接實(shí)驗(yàn)驗(yàn)，也稱模模擬實(shí)驗(yàn)。其其主要有彎彎曲實(shí)驗(yàn)、脹脹形實(shí)驗(yàn)、、拉深實(shí)驗(yàn)驗(yàn)等，具體體實(shí)驗(yàn)方法可可參考相關(guān)資資料。1.3.2常用沖壓材料料及在圖紙上上的表示按材料的供應(yīng)應(yīng)狀態(tài)來分,常用沖壓材料料有板料、帶帶料和塊料料。板料的的尺寸較大，，一般用于大大型零件的沖沖壓，對于于中小型零件件，往往是是將板料剪成成條料來用;帶料（又稱卷卷料）有各種種規(guī)格的寬度度，展開長長度可達(dá)幾十十米，適用用于大批量生生產(chǎn)的自動(dòng)送送料，材料料厚度很小時(shí)時(shí)也是做成帶帶料供應(yīng);塊料只用于少少數(shù)鋼號和價(jià)價(jià)錢昂貴的有有色金屬的沖沖壓。按按材料的類類別來分，常常用沖壓材材料有黑色金金屬、有色色金屬和非金金屬。(1)黑色金屬：常常用的黑色色金屬板料主主要是低/中碳鋼、硅硅鋼、不銹銹鋼等。對對冷軋鋼鋼板，根據(jù)據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB708—1988規(guī)定，按軋軋制精度（厚厚度精度）可可分為A、B級：A級——較高精度；B級——普通精度。對厚度4mm以下的優(yōu)質(zhì)碳碳素結(jié)構(gòu)鋼，，根據(jù)GB13237—1991規(guī)定，按鋼鋼板表面質(zhì)量量可分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三組,按拉深級別又又分為Z、S、P三級：Ⅰ：高級的精精整表面;Ⅱ：較高級的的精整表面;Ⅲ：普通的精精整表面;Z：最深的拉拉深級數(shù);S：深拉深級級;P：普通拉深深級。(2)有色金屬：主主要有黃銅銅板、鋁板板。常用的的牌號有H68、H62、L1、L2、L5等。(3)非金屬材料：：主要有紙紙板、橡膠膠板、塑料料板、纖維維板。這類類材料因?yàn)椴徊痪哂兴苄?，，所以只適適宜于沖裁。。

在沖沖壓工藝資料料和圖紙上，，對材料的的表示方法有有特殊的規(guī)定定，現(xiàn)舉例例說明：表表示示：08鋼，板料尺尺寸為1.0×1000×1500，普通精度度，較高級級的精整表面面，深拉深深級的冷軋鋼鋼板。關(guān)于于材料的牌號號、規(guī)格與與性能，可可查閱附表1、附表2及附表3。1.4.1工作原理及結(jié)結(jié)構(gòu)曲柄壓力機(jī)是是機(jī)械式壓力力機(jī)的一種。。它的工作作機(jī)構(gòu)是曲柄柄連桿滑塊機(jī)機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)通通過國產(chǎn)JB23——63型壓力機(jī)（如如圖1-4所示）來說明明它的工作原原理及結(jié)構(gòu)。。1.4曲柄壓力力機(jī)圖1-4JB23——63型壓力機(jī)圖1-5JB23——63型壓力機(jī)的原原理圖1．工作原理理如圖1-5所示，電動(dòng)動(dòng)機(jī)1通過三角皮帶帶把運(yùn)動(dòng)傳給給大皮帶輪3，再經(jīng)小齒齒輪4、大齒輪5傳給曲軸7。連桿9上端裝在曲軸軸上，下端端與滑塊10連接，把曲曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛瑝K塊的直線往復(fù)復(fù)運(yùn)動(dòng)。上上模11裝在滑塊上，，下模12裝在工作臺的的墊板13上，因此，，當(dāng)材料放放在上、下下模之間時(shí)，，即能進(jìn)行行沖裁及其它它沖壓成形工工藝。由于于生產(chǎn)工藝的的需要，滑滑塊有時(shí)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，有時(shí)停停止，因此此裝有離合器器6與制動(dòng)器8。壓力機(jī)在在整個(gè)工作周周期內(nèi)進(jìn)行工工藝操作的時(shí)時(shí)間很短，也也就是說，，有負(fù)荷的的工作時(shí)間很很短，大部部分時(shí)間為無無負(fù)荷的空閑閑時(shí)間。為為了使電動(dòng)機(jī)機(jī)的負(fù)荷均勻勻，有效地地利用能量，，因而裝有有飛輪。大大皮帶輪3即起飛輪的作作用。2．曲柄壓力力機(jī)的結(jié)構(gòu)從上述的工作作原理可以看看出，曲柄柄壓力機(jī)由以以下幾個(gè)部分分組成：(1）工作機(jī)構(gòu)構(gòu)：一般為為曲柄連桿滑滑塊機(jī)構(gòu)，由由曲軸、連連桿、滑滑塊等零件組組成，如圖圖1-6所示。圖1-6曲柄連桿滑塊塊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)由圖1-6可知，曲柄柄連桿滑塊機(jī)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)主要要由曲軸3、連桿1、6和滑塊5組成。曲軸軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，連連桿作擺動(dòng)動(dòng)和上下運(yùn)動(dòng)動(dòng)，因而使使導(dǎo)軌中的滑滑塊上下往復(fù)復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。。除了上述述的主要組成成部分以外，，一般還有有下述的結(jié)構(gòu)構(gòu)：在連桿桿中有調(diào)節(jié)其其長度的結(jié)構(gòu)構(gòu)，由連桿桿體1和調(diào)節(jié)螺桿6組成。旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)螺桿，即即可調(diào)節(jié)連桿桿的長度，以以便達(dá)到調(diào)調(diào)節(jié)裝模高度度的目的。在在滑塊塊中有夾持模模具的裝置和和頂出工件的的裝置，在在圖1-6中，它們是是由模具夾持持塊11和打料橫桿4組成的?；瑝K下方有一一豎直孔，稱稱模柄孔。。模柄插入入該孔后，由由夾持塊11將模柄夾緊，，這樣上模模就固定在滑滑塊上了。為為了防止壓壓力機(jī)超載，，在下支承承座7下面裝有超載載保護(hù)裝置8，當(dāng)壓力機(jī)機(jī)的載荷超過過其承載能力力時(shí)，保險(xiǎn)險(xiǎn)塊被剪壞，，可保護(hù)壓壓力機(jī)不被破破壞。在在沖壓工作作中，為頂頂出卡在上模模中的制件或或廢料，壓壓力機(jī)上裝有有可調(diào)剛性頂頂件（或稱打打件）裝置。。由圖1-7可知，滑滑塊上有一一水平長方方形通孔，，孔內(nèi)自自由放置打打料橫桿2，俗稱扁擔(dān)擔(dān)。圖1-7打料裝置(a)行程下止點(diǎn)點(diǎn);(b)行程上止點(diǎn)點(diǎn)當(dāng)滑塊運(yùn)行行到下止點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)行沖壓壓時(shí)，制制件（或廢廢料）進(jìn)入入上模（凹凹模）將打打桿3頂起，打打桿3又將打料橫橫桿2抬起；當(dāng)當(dāng)滑塊上升升時(shí)，打打料橫桿2兩端碰上固固定在床身身上的打料料螺釘1，使之不不能繼續(xù)隨隨滑塊向上上運(yùn)動(dòng)，因因而可通通過打桿3將卡在上模模（凹模））中的制件件或廢料打打出。(2)傳動(dòng)系統(tǒng)：：包括齒齒輪、皮皮帶傳動(dòng)等等機(jī)構(gòu)。如如圖圖1-8所示，電電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)二級級減速傳給給曲軸，曲曲軸通過過連桿帶動(dòng)動(dòng)滑塊作上上下往復(fù)運(yùn)運(yùn)動(dòng)。這這種壓力機(jī)機(jī)的曲軸是是橫向布置置的，齒齒輪、皮皮帶輪均在在床身外面面，裝配配容易，維維修方便便，但占占據(jù)空間較較大，零零部件分散散、安全全感和外觀觀較差。圖1-8壓力機(jī)傳動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)示意意圖(3)操縱系統(tǒng)：：包括離離合器和制制動(dòng)器及電電氣控制裝裝置等。曲曲柄壓力力機(jī)使用的的離合器有有摩擦離合合器和剛性性離合器兩兩大類。常常用的制制動(dòng)器有圓圓盤式制動(dòng)動(dòng)器和帶式式制動(dòng)器。。①①離合器器:曲柄壓力機(jī)機(jī)的離合器器一般是由由主動(dòng)部分分、從動(dòng)動(dòng)部分、接接合零件件及操縱機(jī)機(jī)構(gòu)等四部部分組成的的。剛性性離合器是是靠接合零零件把主動(dòng)動(dòng)部分和從從動(dòng)部分剛剛性連接起起來。這這類離合器器根據(jù)接合合零件的結(jié)結(jié)構(gòu)可分為為轉(zhuǎn)鍵式、、滑銷式式、滾柱柱式和牙嵌嵌式等幾種種，用得得最多的是是轉(zhuǎn)鍵式離離合器。轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)鍵式離離合器按轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)鍵的數(shù)目目可分為單單轉(zhuǎn)鍵式和和雙轉(zhuǎn)鍵式式兩種；按按轉(zhuǎn)鍵的的形狀可分分為半圓形形轉(zhuǎn)鍵離合合器和矩形形轉(zhuǎn)鍵離合合器，后后者又稱為為切向轉(zhuǎn)鍵鍵離合器。。圖1-9所示是半圓圓形雙轉(zhuǎn)鍵鍵離合器。。它的主主動(dòng)部分包包括大齒輪輪8、中套4和兩個(gè)滑動(dòng)動(dòng)軸承1、5等；從動(dòng)動(dòng)部分包括括曲軸3、內(nèi)套2和外套6等；接合合件是兩個(gè)個(gè)轉(zhuǎn)鍵，即即工作鍵鍵16與副鍵15；操縱機(jī)機(jī)構(gòu)由關(guān)閉閉器9等組成。大大齒輪8并不與從動(dòng)動(dòng)部分的曲曲軸3固裝在一起起，而是是通過兩個(gè)個(gè)滑動(dòng)軸承承1、5支承在與曲曲軸固接的的內(nèi)套2和外套6上，因而而大齒輪自自由轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)時(shí)，可以以不帶動(dòng)曲曲軸一起旋旋轉(zhuǎn)。中套4與大齒輪通通過平鍵14連接，在在中套的內(nèi)內(nèi)緣，加加工有四個(gè)個(gè)缺月形的的槽，內(nèi)內(nèi)套和外套套的內(nèi)緣也也加工出了了兩個(gè)同樣樣的缺月形形槽。曲曲軸右端與與內(nèi)、中中、外三三套相對應(yīng)應(yīng)的外緣部部分加工出出兩個(gè)半月月形的槽，，正好與與三套內(nèi)緣緣缺月形的的槽構(gòu)成兩兩個(gè)完整的的圓槽，工工作鍵與與副鍵就放放置在這兩兩個(gè)槽中，，并可在在圓槽中轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)鍵的中部部也加工出出了半月形形缺口，其其截面形形狀與曲軸軸上所開槽槽的截面形形狀一樣，，所以當(dāng)當(dāng)轉(zhuǎn)鍵轉(zhuǎn)到到圖中D-D剖視左圖所所示的位置置時(shí)，中中套隨大齒齒輪自由轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)并不帶帶動(dòng)曲軸，，即離合合器分離。。但當(dāng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)鍵偏離該該位置并轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)到D-D剖視右圖所所示的位置置時(shí)，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)鍵的缺口口截面與曲曲軸截面不不能組成一一個(gè)圓形截截面，因因此從動(dòng)部部分在工作作鍵的作用用下便隨主主動(dòng)部分一一起運(yùn)動(dòng)，，即離合合器接合。。工作鍵的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)是靠尾尾板10的擺動(dòng)和關(guān)關(guān)閉器9的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)當(dāng)關(guān)閉器器讓開尾板板時(shí)，彈彈簧11將尾板拉至至圖示C-C剖面虛線位位置，則則工作鍵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)至接合位位置(D-D剖面右圖)，曲柄滑滑塊機(jī)構(gòu)啟啟動(dòng)。欲欲使滑塊運(yùn)運(yùn)動(dòng)停止，，可將關(guān)關(guān)閉器9轉(zhuǎn)動(dòng)一定角角度使尾板板轉(zhuǎn)至圖C-C剖面實(shí)線位位置，這這時(shí)工作鍵鍵轉(zhuǎn)至分離離位置(D-D剖面左圖)，大齒輪輪空轉(zhuǎn)，此此時(shí)由于于慣性曲軸軸還會(huì)繼續(xù)續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，而而裝在曲曲軸另一端端的制動(dòng)器器工作，會(huì)會(huì)把曲軸軸制動(dòng)。副鍵總是跟跟著工作鍵鍵轉(zhuǎn)動(dòng)的，，但二者者轉(zhuǎn)向相反反，其運(yùn)運(yùn)動(dòng)聯(lián)系是是靠裝在鍵鍵尾的四連連桿機(jī)構(gòu)來來完成的。。副鍵是是在曲軸反反轉(zhuǎn)時(shí)起傳傳力作用。。此外，，副鍵還還可以防止止滑塊下行行時(shí)因自重重等原因而而產(chǎn)生的““超前”運(yùn)運(yùn)動(dòng)，避避免工作鍵鍵與中套發(fā)發(fā)生撞擊，，因?yàn)楣すぷ麈I與中中套的缺圓圓槽不能全全面接觸，，只能單單向傳力。。有些小小型壓力機(jī)機(jī)只有工作作鍵，沒沒有副鍵。。關(guān)關(guān)閉器的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)是靠操操縱機(jī)構(gòu)來來實(shí)現(xiàn)的。。如圖1-10所示的是用用電磁鐵控控制的操縱縱機(jī)構(gòu)，可可使壓力力機(jī)的滑塊塊獲得單次次行程和連連續(xù)行程兩兩種工作方方式。圖1-10操縱系統(tǒng)②制動(dòng)器器:常用的制動(dòng)動(dòng)器有圓盤盤式制動(dòng)器器和帶式制制動(dòng)器。下下面以常常用的帶式式制動(dòng)器為為例說明其其結(jié)構(gòu)和工工作原理。。帶帶式制制動(dòng)器通常常和剛性離離合器配合合使用，安安裝在曲曲軸的另一一端。但但有的也可可以與摩擦擦離合器配配合使用。。通用壓壓力機(jī)常用用的帶式制制動(dòng)器有偏偏心帶式制制動(dòng)器、凸凸輪帶式式制動(dòng)器和和氣動(dòng)帶式式制動(dòng)器等等。圖1-11所示為偏心心帶式制動(dòng)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)構(gòu)，它由由制動(dòng)輪6、制動(dòng)帶帶4、摩擦材材料5、制動(dòng)彈簧簧2和調(diào)節(jié)螺釘釘1等組成。摩擦材料鉚鉚接在制動(dòng)動(dòng)帶上，制制動(dòng)帶的的緊邊7固定在機(jī)身身上，松松邊3用制動(dòng)彈簧簧張緊，制制動(dòng)輪與與曲軸用平平鍵連接，，其外圓圓對曲軸軸軸頸有一偏偏心距，當(dāng)當(dāng)曲軸靠緊緊上止點(diǎn)時(shí)時(shí)，制動(dòng)帶帶繃得最緊緊，制動(dòng)力力矩最大。。曲軸轉(zhuǎn)在在其它角度度時(shí)，制動(dòng)動(dòng)帶也不完完全松開，，仍然保保持一定的的制動(dòng)力矩矩，用以以克服剛性性離合器的的“超前””現(xiàn)象。制制動(dòng)力矩矩的大小可可用調(diào)節(jié)螺螺釘進(jìn)行調(diào)調(diào)節(jié)。這這種有經(jīng)常常制動(dòng)作用用的帶式制制動(dòng)器結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單，但但會(huì)增加加機(jī)器的能能量消耗，，加速摩摩擦材料的的磨損，常常與剛性性離合器相相配,用于小型壓壓力機(jī)上。。圖1-11制動(dòng)器(4）能源系系統(tǒng)：如如電動(dòng)機(jī)、、飛輪。。壓壓力機(jī)在一一個(gè)工作周周期內(nèi)只在在較短時(shí)間間內(nèi)承受較較大的工作作負(fù)荷，而而在較長長的時(shí)間內(nèi)內(nèi)為空運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，故采采用飛輪儲儲備能量，，可減小小電機(jī)功率率。(5）支承部部件：如如機(jī)身。機(jī)機(jī)身身是壓力機(jī)機(jī)的一個(gè)基基本部件。。所有零零件都是裝裝在機(jī)身上上面，工工作時(shí)承受受全部工作作變形力。。機(jī)身分為兩兩大類型,即開式機(jī)身身和閉式機(jī)機(jī)身。前前者三面敞敞開，操操作方便，，但剛度度較差；后后者兩側(cè)側(cè)封閉，剛剛度較好好，但操操作性不如如開式的方方便，適適用于中大大型壓力機(jī)機(jī)以及某些些精度要求求較高的小小型壓力機(jī)機(jī)。除除了上述述的基本部部分以外，，還有多多種輔助系系統(tǒng)與裝置置，如潤潤滑系統(tǒng)、、保護(hù)裝裝置及氣墊等。1.4.2技術(shù)參數(shù)及及壓力機(jī)的的選擇1.壓力機(jī)型號號的表示壓力機(jī)的型型號是按照照鍛壓機(jī)械械的類別、、列、組組編制而而成的。如如：型號的第一一個(gè)字母表表示類別，，即機(jī)械械式壓力機(jī)機(jī)類，采采用“機(jī)””字的漢語語拼音第一一個(gè)大寫字字母“J”表示。型型號號的第二個(gè)個(gè)字母表示示壓力機(jī)經(jīng)經(jīng)過變形設(shè)設(shè)計(jì)的代號號，如A，B，C……分別表示第第一次、第第二二次、第第三次……變形設(shè)計(jì)。。字字母后面的的第一個(gè)數(shù)數(shù)字表示壓壓力機(jī)的列列別，第第二個(gè)數(shù)字字表示壓力力機(jī)的組別別，如““31”表示閉式式曲軸壓力力機(jī)系列中中的閉式壓壓力機(jī)組。?！?”后面的數(shù)數(shù)字表示壓壓力機(jī)的標(biāo)標(biāo)稱壓力（（常稱噸位位），也也就是壓力力機(jī)的規(guī)格格，如160表示標(biāo)稱壓壓力160t。型型號最末端端的字母表表示壓力機(jī)機(jī)經(jīng)過改進(jìn)進(jìn)設(shè)計(jì)的代代號，如如A，B，C……分別表示第第一次、第第二次、第第三次……改進(jìn)設(shè)計(jì)。。壓壓力機(jī)的規(guī)規(guī)格除了在在型號已表表示出來的的標(biāo)稱壓力力外，還還有滑塊行行程、每每分鐘行程程次數(shù)、最最大大閉合高度度、工作作臺尺寸、、電機(jī)功功率等技術(shù)術(shù)參數(shù)。這這些具體體的技術(shù)參參數(shù)是壓力力機(jī)選用、、安裝調(diào)調(diào)整及工藝藝設(shè)計(jì)、模模具設(shè)計(jì)計(jì)等的必要要數(shù)據(jù)。附附表5摘錄了我國國目前生產(chǎn)產(chǎn)的部分壓壓力機(jī)主要要技術(shù)規(guī)格格。2．壓力機(jī)機(jī)的技術(shù)參參數(shù)1）標(biāo)稱稱壓力曲曲柄壓壓力機(jī)的標(biāo)標(biāo)稱壓力是是指滑塊在在離下止點(diǎn)點(diǎn)前某一特特定距離或或曲柄旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)到離下止止點(diǎn)前某一一特定角度度時(shí)，滑滑塊上所容容許承受的的最大作用用力。標(biāo)標(biāo)稱壓壓力已系列列化，例例如630kN、1000kN、1600kN、2500kN、3150kN、4000kN、6000kN等，這個(gè)個(gè)系列是從從生產(chǎn)實(shí)踐踐中歸納整整理后制訂訂的，既既能滿足生生產(chǎn)需要，，又不至至于使曲柄柄壓力機(jī)的的規(guī)格過多多，給制制造帶來困困難。2）滑塊行行程滑滑塊行程程是指滑塊塊從上止點(diǎn)點(diǎn)到下止點(diǎn)點(diǎn)所經(jīng)過的的距離，它它的大小小隨工藝用用途和標(biāo)稱稱壓力的不不同而不同同。3）滑塊每每分鐘行程程次數(shù)滑滑塊每每分鐘行程程次數(shù)是指指滑塊每分分鐘從上止止點(diǎn)到下止止點(diǎn)，然然后再回到到上止點(diǎn)所所往復(fù)的次次數(shù)。它它標(biāo)志著生生產(chǎn)率的高高低。4）裝模高高度裝裝模高度度是指滑塊塊在下止點(diǎn)點(diǎn)時(shí)，滑滑塊下表面面到工作墊墊板上表面面的距離。。當(dāng)裝模模高度調(diào)節(jié)節(jié)裝置將滑滑塊調(diào)整至至最上位置置時(shí)（即連連桿調(diào)至最最短時(shí)），，裝模高高度達(dá)到最最大值，稱稱為最大大裝模高度度；裝模模高度調(diào)節(jié)節(jié)裝置所能能調(diào)節(jié)的距距離，稱稱為裝模高高度調(diào)節(jié)量量。和和裝模高高度并行的的標(biāo)準(zhǔn)還有有封閉高度度。所謂謂封閉高度度是指，滑滑塊在下下止點(diǎn)時(shí)，，滑塊下下表面到工工作臺上表表面的距離離。它和和裝模高度度之差恰好好是墊板的的高度。因因?yàn)槟＞呔咄ǔ２恢敝苯友b在工工作臺面上上，而是是裝在墊板板上，所所以裝模高高度用得更更普遍。3．選用原原則選用原則主主要包括類類型選擇和和規(guī)格選擇擇兩個(gè)方面面。1）類型型選擇沖沖壓設(shè)備備類型較較多，其其剛度度、精精度、用用途各各不相同同，應(yīng)應(yīng)根據(jù)沖沖壓工藝藝的性質(zhì)質(zhì)、生生產(chǎn)批量量、模模具大小小、制制件精度度等正確確選用。。一般般生產(chǎn)批批量較大大的中小小制件多多選用操操作方便便、生生產(chǎn)效率率高的開開式曲柄柄壓力機(jī)機(jī)。但但如生產(chǎn)產(chǎn)洗衣桶桶這樣的的深拉深深件，最最好選選用有拉拉深墊的的拉深壓壓力機(jī)，，而而生產(chǎn)汽汽車覆蓋蓋件則最最好選用用工作臺臺面寬大大的閉式式雙動(dòng)壓壓力機(jī)。。2）規(guī)格格選擇確確定壓力力機(jī)的規(guī)規(guī)格時(shí)要要遵循如如下原則則：（（1）壓力力機(jī)的標(biāo)標(biāo)稱壓力力必須大大于沖