《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》課件第1章

第1章概述1.1沖壓及沖模概念1.2沖壓工藝的類型1.3沖壓模具的類型1.4沖壓加工設(shè)備1.5沖壓加工的特點(diǎn)1.6沖壓加工的重要地位1.1沖壓及沖模概念

沖壓是指在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法，如圖1.1所示。由于沖壓通常在常溫狀態(tài)下進(jìn)行，所以也稱為冷沖壓；又因其主要用于加工板料零件，因此也可稱為板料沖壓。圖1.1沖壓加工及其零件在沖壓加工過程中，將材料加工成零件(或半成品)的一種特殊工藝裝備稱為沖壓模具，俗稱沖模，如圖1.2所示。

沖壓特征：

●加工對象：板料，主要是指金屬板料。

●加工依據(jù)：板料沖壓成形性能，主要是指材料的塑性。

●加工設(shè)備：主要是沖壓模具及壓力機(jī)。圖1.2沖壓模具沖壓生產(chǎn)三要素(如圖1.3所示)：

●合理的沖壓工藝。

●先進(jìn)的沖壓模具。

●高效的沖壓設(shè)備。

沖壓加工隸屬學(xué)科領(lǐng)域：

●沖壓加工隸屬于材料加工工程或材料成形與控制工程的學(xué)科范圍。圖1.3沖壓生產(chǎn)三要素

1.2沖壓工藝的類型

1.按工藝性質(zhì)(工序特征)分類

沖壓工藝可以分成四種基本工序。

(1)沖裁：使板料分離來獲得工件的工序，如圖1.4(a)所示；

(2)彎曲：使板料由平變彎來獲得工件的工序，如圖1.4(b)所示；

(3)拉深：使平板料變成開口殼體工件的工序，如圖1.4(c)所示；

(4)成形：使平板料或半成品產(chǎn)生局部凸凹變形的工序，如圖1.4(d)所示。圖1.4基本工序沖壓件上述四個(gè)基本工序是沖壓生產(chǎn)中最典型、最常用的加工方法。一些復(fù)雜的沖壓件由多個(gè)基本工序先后或共同來完成。如圖1.5所示，汽車側(cè)壁由沖裁、拉深、成形等多個(gè)工序來共同完成。圖1.5汽車側(cè)壁沖壓件

2.按變形性質(zhì)分類

(1)分離：板料在沖壓力作用下，變形部分的應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度極限σb，使板料發(fā)生斷裂而相互分開的工序。如落料、沖孔、剪切等工序，如表1-1所示。

(2)成形：板料在沖壓力作用下，變形部分的應(yīng)力超過材料的屈服極限σs，但未達(dá)到其強(qiáng)度極限σb，使材料產(chǎn)生塑性變形，從而成形工件，如彎曲、拉深、翻邊等，如表1-2所示。

3.按變形區(qū)受力結(jié)果分類

(1)伸長類成形：板料成形主要是靠板平面的伸長變形和厚度減薄來實(shí)現(xiàn)的成形工序，如孔的翻邊、擴(kuò)口、脹形等。

(2)壓縮類成形：板料成形主要是靠板平面的壓縮變形和厚度增加來實(shí)現(xiàn)的成形工序，如拉深、縮口等。

1.3沖壓模具的類型

沖壓模具是實(shí)現(xiàn)沖壓工藝必不可少的工藝裝備，沒有先進(jìn)的模具技術(shù)，先進(jìn)的沖壓工藝就無法實(shí)現(xiàn)。沖壓模具的類型很多，通常按如下方式進(jìn)行分類。

1.根據(jù)工藝性質(zhì)分類

對應(yīng)四種基本沖壓工序，沖?？煞譃闆_裁模、彎曲模、拉深模和成形模。

對應(yīng)表1-1及表1-2相應(yīng)的工序名稱，沖模又可以進(jìn)一步細(xì)分為落料模、沖孔模、剪切模等。

2.根據(jù)工序組合程度分類

(1)單工序模：在壓力機(jī)一次沖壓行程中只完成一個(gè)沖壓工序的沖模，如落料模、沖孔模、剪切模、切口模、修邊模等。其工作示意圖如圖1.6所示。圖1.6單工序模工作示意圖

(2)復(fù)合模：只有一個(gè)工位，在壓力機(jī)一次沖壓行程中完成至少兩道沖壓工序的沖模。其工作示意圖如圖1.7所示，其為沖孔和落料同時(shí)進(jìn)行的復(fù)合模。圖1.7墊圈復(fù)合模工作示意圖

(3)級進(jìn)模(又稱連續(xù)?；蛱侥?：沿送料方向至少有兩個(gè)工位，在壓力機(jī)一次沖壓行程中依次完成多道沖壓工序的沖模。其工作示意圖如圖1.8所示。圖1.8墊圈連續(xù)模工作示意圖

1.4沖壓加工設(shè)備

在冷沖壓生產(chǎn)中，對于不同的沖壓工藝，應(yīng)采用相應(yīng)的沖壓設(shè)備。沖壓加工設(shè)備也叫做壓力機(jī)，屬鍛壓機(jī)械。壓力機(jī)的種類很多：

●按傳動(dòng)方式分類，主要有機(jī)械壓力機(jī)(俗稱沖床)和液壓壓力機(jī)，前者應(yīng)用較廣。

●按驅(qū)動(dòng)滑塊機(jī)構(gòu)的種類，機(jī)械壓力機(jī)可分為曲柄式

(曲軸式和偏心式)壓力機(jī)和摩擦式壓力機(jī)，曲軸式壓力機(jī)應(yīng)用較廣?！癜醋饔迷诨瑝K上的著力點(diǎn)數(shù)(一個(gè)滑塊上的曲柄數(shù))可分為單點(diǎn)壓力機(jī)和雙點(diǎn)壓力機(jī)。

●按滑塊個(gè)數(shù)可分為單動(dòng)壓力機(jī)和雙動(dòng)壓力機(jī)。

●按床身結(jié)構(gòu)形式可分為開式(C型床身)壓力機(jī)和閉式(Ⅱ型床身)壓力機(jī)。

●按自動(dòng)化程度可分為普通壓力機(jī)和高速壓力機(jī)等。1.4.1曲軸壓力機(jī)

曲軸壓力機(jī)是用來對板料進(jìn)行沖壓加工的主要設(shè)備，其工作機(jī)構(gòu)一般是曲柄連桿機(jī)構(gòu)。曲軸壓力機(jī)也叫曲柄壓力機(jī)或曲軸沖床，其工作行程不可改變。圖1.9所示為曲軸壓力機(jī)。曲軸壓力機(jī)的載荷是沖擊性的，即在一個(gè)工作周期內(nèi)沖壓工作的時(shí)間很短。短時(shí)的最大功率比平均功率大十幾倍以上，因此在傳動(dòng)系統(tǒng)中都設(shè)置有飛輪。曲軸壓力機(jī)生產(chǎn)效率較高(100～200次行程/分鐘)，適用于各類沖壓加工。圖1.9曲軸壓力機(jī)

1.曲軸壓力機(jī)的工作原理

曲軸壓力機(jī)的工作原理，是通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)變成滑塊(連接模具)的上下往復(fù)沖壓運(yùn)動(dòng)，如圖1.10(a)所示。動(dòng)力的傳遞路線為電動(dòng)機(jī)→皮帶輪(通常兼作飛輪)→齒輪→離合器→曲柄軸→連桿→滑塊。沖壓工作完成后滑塊回程上行，離合器自動(dòng)脫開，同時(shí)曲柄軸上的制動(dòng)器接通，使滑塊停止在上止點(diǎn)附近。圖1.10曲軸壓力機(jī)工作原理及結(jié)構(gòu)(a)工作原理(b)結(jié)構(gòu)組成在不切斷電動(dòng)機(jī)電源的情況下，滑塊的動(dòng)與停是通過操縱腳踏開關(guān)控制離合器和制動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)的。踩下腳踏開關(guān)，制動(dòng)器松閘，離合器結(jié)合，將傳動(dòng)系統(tǒng)與曲柄連桿機(jī)構(gòu)連通，動(dòng)力輸入，滑塊運(yùn)動(dòng)；當(dāng)需要滑塊停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，松開腳踏開關(guān)，離合器分離，將傳動(dòng)系統(tǒng)與曲柄連桿機(jī)構(gòu)脫開，同時(shí)運(yùn)動(dòng)慣性被制動(dòng)器有效地制動(dòng)，使滑塊及時(shí)停止運(yùn)動(dòng)。上模裝在滑塊上，下模固定在工作臺上，滑塊帶動(dòng)上模相對下模運(yùn)動(dòng)，對放在上、下模之間的材料實(shí)現(xiàn)沖壓。每個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)稱為一個(gè)“點(diǎn)”。最簡單的機(jī)械壓力機(jī)采用單點(diǎn)式，即只有一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。大工作臺面的壓力機(jī)，為使滑塊底面受力均勻和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)而采用雙點(diǎn)或四點(diǎn)，如圖1.9所示。

2.曲軸壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)

1)曲軸壓力機(jī)的基本組成部分

曲軸壓力機(jī)一般由以下幾部分組成，如圖1.10(b)所示。

(1)工作機(jī)構(gòu)：即曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(或稱曲柄連桿機(jī)構(gòu))。它由曲柄軸、連桿、滑塊等零件組成，如圖1.11所示，其作用是將曲柄的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由滑塊帶動(dòng)模具工作。圖1.11曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

(2)傳動(dòng)系統(tǒng)：包括齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)，起能量傳遞和速度轉(zhuǎn)換作用。

(3)操縱系統(tǒng)：包括離合器、制動(dòng)器等零部件，用以控制工作機(jī)構(gòu)的工作和停止。其中，離合器是用來接通或斷開大齒輪→曲柄的運(yùn)動(dòng)傳遞的機(jī)構(gòu)，即控制滑塊是否產(chǎn)生沖壓動(dòng)作，由操作者操縱；制動(dòng)器可確保當(dāng)離合器脫開時(shí)，滑塊能比較準(zhǔn)確地停止在曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的上止點(diǎn)位置。

(4)能源系統(tǒng)：包括電動(dòng)機(jī)、飛輪。

(5)支撐部分：主要指機(jī)身，它把壓力機(jī)所有部分連接成一個(gè)整體，承受沖壓載荷，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。

除上述基本部分外，還有多種輔助系統(tǒng)和裝置，如潤滑系統(tǒng)、保護(hù)裝置及氣墊等。

2)曲軸壓力機(jī)的其他組成部分

(1)上模緊固裝置：上模部分固定在滑塊上，由夾持塊、緊固螺釘壓住模柄來進(jìn)行固定。模柄裝入曲軸壓力機(jī)滑塊的模柄孔后，旋緊夾持塊上的兩螺母，再用方頭緊固螺釘頂緊模柄，如圖1.12所示。圖1.12滑塊的上模緊固裝置

(2)打料裝置：在有些模具的工作中，需要將工件從上模中排出，這時(shí)要通過模具的打料裝置與曲軸壓力機(jī)上的相應(yīng)機(jī)構(gòu)的配合來實(shí)現(xiàn)，如圖1.13所示?；瑝K上有一水平長方形通孔，孔內(nèi)自由放置打料橫梁，俗稱扁擔(dān)，當(dāng)滑塊運(yùn)行到下止點(diǎn)進(jìn)行沖壓時(shí)，工件(或廢料)進(jìn)入上模(凹模)將推桿頂起，推桿又將打料橫梁抬起，當(dāng)滑塊上升時(shí)，打料橫梁兩端碰上固定在床身上的擋鐵，使之不能繼續(xù)隨滑塊向上運(yùn)動(dòng)，因而通過推桿將卡在上模(凹模)中的工件或廢料打出。圖1.13打料裝置

(3)滑塊位置調(diào)節(jié)裝置：由于連桿的一端與曲柄連接，另一端與滑塊連接，所以旋擰調(diào)節(jié)螺桿就相當(dāng)于改變連桿的長度，即可調(diào)整滑塊行程下止點(diǎn)到工作臺面的距離，如圖1.11

所示。

(4)導(dǎo)軌：導(dǎo)軌裝在床身上，為滑塊導(dǎo)向，如圖1.11所示。但因其導(dǎo)向精度有限，因此，模具往往自帶導(dǎo)向裝置，如圖1.2所示的導(dǎo)柱和導(dǎo)套。

(5)漏料孔：壓力機(jī)工作臺中設(shè)有落料孔(又稱漏料孔)，以便沖下的工件或廢料從孔中漏下，如圖1.9(a)所示。

(6)床身傾斜機(jī)構(gòu)：床身傾斜通過緊固螺桿的操作，使床身后傾，以便工件或廢料向后滑落排出，如圖1.9(a)所示。這種壓力機(jī)也可稱為可傾式壓力機(jī)。

3.曲軸壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù)不僅反映一臺壓力機(jī)的工藝能力和有關(guān)生產(chǎn)指標(biāo)(包括工件的大小和生產(chǎn)率等)，也是選擇、使用壓力機(jī)和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。通用壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下：

(1)公稱壓力Fc。通用壓力機(jī)的公稱壓力是指滑塊移至下止點(diǎn)前，在某一特定距離或曲柄旋轉(zhuǎn)到離下止點(diǎn)前某一特定角度時(shí)，滑塊所允許的最大工作壓力。此處的特定距離稱為公稱壓力行程、額定壓力行程或名義壓力行程(s0=10mm～15mm)，此時(shí)所對應(yīng)的的特定壓力角稱為公稱壓力角、額定壓力角或名義壓力角(α0=15°～30°)。圖1.14(a)顯示了曲柄轉(zhuǎn)角與滑塊位移的對稱關(guān)系。

(2)壓力機(jī)許用負(fù)荷曲線。由壓力機(jī)的壓力能力和扭矩能力限定的壓力-行程曲線稱為壓力機(jī)許用負(fù)荷曲線，如圖1.14(b)所示。該曲線是由壓力機(jī)零件強(qiáng)度(主要是曲軸強(qiáng)度)確定的，曲線表明隨著曲柄轉(zhuǎn)角α的變化，滑塊上所允許的作用力也隨之改變。由于曲軸壓力機(jī)在沖壓時(shí)，曲軸在各種不同的角度上所允許使用的沖壓力是不同的，壓力機(jī)許用負(fù)荷曲線就是表明這種關(guān)系的曲線。由于壓力機(jī)的許用負(fù)荷是隨行程變化的，因此在選用壓力機(jī)時(shí)，只根據(jù)最大沖壓工藝力并不能正確選用壓力機(jī)，正確的選用方法應(yīng)該是根據(jù)工件工序分析，作出工件的力-行程曲線，并與壓力機(jī)許用負(fù)荷曲線進(jìn)行比較，壓力取許用壓力的75%～80%，扭矩取許用扭矩的90%～95%比較合理。圖1.14壓力機(jī)許用負(fù)荷曲線

(3)滑塊行程s?；瑝K行程是指壓力機(jī)滑塊從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所經(jīng)過的距離，它是曲柄半徑R的兩倍，如圖1.14(a)所示。

(4)滑塊行程次數(shù)n?；瑝K行程次數(shù)是指壓力機(jī)空載連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)滑塊每分鐘從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)然后再回到上止點(diǎn)的往復(fù)次數(shù)。通過改變機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)，可以使壓力機(jī)實(shí)現(xiàn)單動(dòng)或連續(xù)動(dòng)作。

(5)壓力機(jī)閉合高度和裝模高度(參見圖1.15)。圖1.15模具閉合高度與壓力機(jī)裝模高度的關(guān)系①壓力機(jī)閉合高度是指滑塊在下止點(diǎn)時(shí)，滑塊下表面到工作臺上表面(即墊板下平面)的距離。

②壓力機(jī)的裝模高度是指壓力機(jī)滑塊處于下止點(diǎn)位置時(shí)，滑塊下表面到工作墊板上表面的距離。壓力機(jī)閉合高度是裝模高度與墊板厚度h之和。沒有墊板的壓力機(jī)，其裝模高度等于壓力機(jī)的閉合高度。③裝模高度調(diào)節(jié)量是指壓力機(jī)上裝模高度所能調(diào)節(jié)的距離(即連桿調(diào)節(jié)量)。當(dāng)滑塊位置調(diào)節(jié)裝置將滑塊調(diào)整到最上面位置時(shí)(即當(dāng)連桿調(diào)至最短時(shí))，閉合高度及裝模高度均達(dá)最大值，分別稱為壓力機(jī)最大閉合高度Hmax=hmax+h和壓力機(jī)最大裝模高度hmax=Hmax－h(huán)；當(dāng)滑塊位置調(diào)節(jié)裝置將滑塊調(diào)整到最下面位置時(shí)(即當(dāng)連桿調(diào)至最長時(shí))，閉合高度及裝模高度均達(dá)最小值，分別稱為壓力機(jī)最小閉合高度Hmin=Hmax－M和壓力機(jī)最小裝模高度hmin=Hmin－h(huán)=Hmax－M－h(huán)。④模具的閉合高度hm是指沖模在最低工作位置時(shí)，上模座上平面至下模座下平面之間的距離。hm應(yīng)小于壓力機(jī)的最大裝模高度。

⑤考慮到修模，實(shí)際上應(yīng)滿足hmin+10mm≤hm≤hmax－5mm。其中，式中的5mm是考慮裝模方便所留的間隙，10mm是保證修模所留的空間。

(6)壓力機(jī)工作臺面尺寸及滑塊底面尺寸。通常用螺釘、壓板將下模座固定在壓力機(jī)臺面上。

①圖1.16(a)所示為有平底孔的下模座，由螺釘施加壓力緊固。螺釘固定準(zhǔn)確可靠，但增加了沖模制造工時(shí)，且裝、拆沖模也不方便，適用于大、中型沖模。

②圖1.16(b)所示為開口槽的下模座，也由螺釘施加壓力緊固。

③圖1.17所示的壓板固定下模座方式較為方便和經(jīng)濟(jì)，在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。圖1.16在壓力機(jī)上用螺釘固定下模座圖1.17在壓力機(jī)上用壓板固定下模座如圖1.15所示，工作臺面尺寸a×b與壓力機(jī)滑塊底面尺寸k×s是與模架安裝平面尺寸有關(guān)的尺寸。為了用壓板對模座進(jìn)行固定，這兩者尺寸應(yīng)比模座尺寸大出必要的加壓板空間，一般每邊留出60mm～100mm。

(7)漏料孔尺寸D和D1。工作臺的中間設(shè)有漏料孔(如圖1.9(a)所示)，工作臺或墊板上的漏料孔尺寸D和D1均應(yīng)大于模具下面的漏料孔尺寸。當(dāng)模具需要裝有彈性頂料裝置時(shí)，彈性頂料裝置的外形尺寸DT應(yīng)小于漏料孔尺寸D1，如圖1.18所示。模具下模板的外形尺寸DM應(yīng)大于漏料孔尺寸D1，否則需要增加附加墊板。圖1.18模具及彈性頂料裝置

(8)模柄孔尺寸d。對中小型模具，最常用的方法是模柄固定上模，滑塊內(nèi)模柄孔的直徑d和深度l應(yīng)與模具模柄尺寸相協(xié)調(diào)(圖1.15)；對于無模柄的大型沖模，一般用螺釘?shù)葘⑸夏Ｗo固在壓力機(jī)滑塊上。

曲軸壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)見表1-3。1.4.2摩擦壓力機(jī)

摩擦壓力機(jī)是利用摩擦盤與飛輪之間相互接觸傳遞動(dòng)力，并根據(jù)螺桿與螺母相對運(yùn)動(dòng)使滑塊產(chǎn)生上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的鍛壓機(jī)械。圖1.19所示為摩擦壓力機(jī)。圖1.19雙盤摩擦壓力機(jī)圖1.20為摩擦壓力機(jī)傳動(dòng)示意圖。其工作原理如下：電動(dòng)機(jī)通過V帶及大帶輪把運(yùn)動(dòng)傳遞給橫軸及左、右摩擦盤，使其橫軸與左、右摩擦盤始終在旋轉(zhuǎn)。并且橫軸可允許在水平方向(軸向)移動(dòng)。當(dāng)壓下手柄時(shí)，橫軸右移，使左摩擦盤與飛輪的輪緣相互壓緊，迫使飛輪與螺桿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)滑塊向下作直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行沖壓加工。反之，手柄向上，滑塊上升。圖1.20摩擦壓力機(jī)的傳動(dòng)示意圖滑塊的行程用安裝在連桿上的兩個(gè)擋塊來調(diào)節(jié)，壓力的大小可通過手柄的壓下量來控制飛輪與摩擦盤的接觸力進(jìn)行調(diào)整。

實(shí)際壓力允許超過公稱壓力25%～100%，即超負(fù)載時(shí)，由于飛輪與摩擦盤之間產(chǎn)生滑動(dòng)，所以不會因過載而損壞機(jī)床。

摩擦壓力機(jī)和普通壓力機(jī)的區(qū)別在于摩擦壓力機(jī)是利用飛輪積蓄能量，在打擊時(shí)能量釋放出來，打擊力可以隨需要的變形力自動(dòng)調(diào)整；沒有固定的下止點(diǎn)，即行程大小也隨工藝的需要可以自動(dòng)調(diào)整；壓力機(jī)本身設(shè)計(jì)有頂出裝置。摩擦壓力機(jī)多用于校平、整形、冷擠壓、精沖、切邊和彎曲等工藝。1.4.3高速壓力機(jī)

高速壓力機(jī)是一種以連續(xù)式高速沖壓為目的的自動(dòng)沖床，其工作原理與曲軸壓力機(jī)相同，但其剛度、精度、行程次數(shù)都比較高，一般帶有自動(dòng)送料裝置、安全檢測裝置等輔助裝置。圖1.21所示為滑塊行程達(dá)到1000次/分鐘的高速沖床。

高速壓力機(jī)因其生產(chǎn)效率很高，故適用于大批量生產(chǎn)，模具一般采用多工位級進(jìn)模。目前，一些高速壓力機(jī)的行程次數(shù)甚至高達(dá)2500～3000次/分鐘。壓力機(jī)的高速化乃至超高速化對機(jī)器本身和外圍設(shè)備都提出了苛刻的要求，比如機(jī)架須有極好的剛性，運(yùn)動(dòng)部件須保證最佳平衡，軸承質(zhì)地必須優(yōu)良，導(dǎo)向系統(tǒng)必須精確，模具須有較長的使用壽命，送料裝置必須精度高、速度快、性能可靠等。采用各種措施后，高速機(jī)械壓力機(jī)精度大為提高。如圖1.22所示，瑞士Bruderer公司的BSTA25型高速機(jī)械壓力機(jī)沖壓件的精度可達(dá)?±0.01mm。圖1.21

TJS-40高速壓力機(jī)(1000次/分鐘)圖1.22瑞士Bruderer公司的BSTA25型高速壓力機(jī)1.4.4液壓機(jī)

液壓機(jī)是利用帕斯卡原理，以水或油作為工作介質(zhì)，采用靜壓力傳遞進(jìn)行工作，使滑塊上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。液壓機(jī)一般由本機(jī)(主機(jī))、動(dòng)力系統(tǒng)及液壓控制系統(tǒng)三部分組成。

如圖1.23所示，(a)圖為單柱液壓機(jī)(單臂液壓機(jī))，(b)圖為四柱液壓機(jī)。圖1.23液壓機(jī)單柱液壓機(jī)三面敞開，操作方便，但剛性差。在上傳動(dòng)的立式四柱液壓機(jī)中，油缸固定在上梁中，柱塞與活動(dòng)橫梁剛性連接，活動(dòng)橫梁由立柱導(dǎo)向，在工作液的壓強(qiáng)作用下上下移動(dòng)。在橫梁上有可以前后移動(dòng)的工作臺，在活動(dòng)橫梁下和工作臺面上分別安裝上砧和下砧。工作力由上、下橫梁和立柱組成的框架來承受。四柱液壓機(jī)適用于冷(熱)擠壓金屬成形、薄板拉深以及彎壓、翻邊、校正等工藝。液壓機(jī)按工作介質(zhì)可分為水壓機(jī)和油壓機(jī)。以水基液體為工作介質(zhì)的稱為水壓機(jī)，以油為工作介質(zhì)的稱為油壓機(jī)。液壓機(jī)的規(guī)格一般用公稱工作力(kN)或公稱噸位(t)來表示。鍛造用液壓機(jī)多是水壓機(jī)，噸位較高。為減小設(shè)備尺寸，大型鍛造水壓機(jī)常用較高壓強(qiáng)(35MPa左右)，有時(shí)也采用100MPa以上的超高壓。其他用途的液壓機(jī)一般采用6MPa～25MPa的工作壓強(qiáng)。油壓機(jī)的噸位比水壓機(jī)低。

液壓機(jī)的壓力較大，而且是靜壓力，但生產(chǎn)效率低，適合于拉深、擠壓等成形工序。

1.5沖壓加工的特點(diǎn)

1.沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)

(1)生產(chǎn)效率高。沖壓加工借助沖壓設(shè)備和模具實(shí)現(xiàn)對板料毛坯的加工。一般沖壓設(shè)備的行程次數(shù)為每分鐘幾十次，而高速壓力機(jī)的行程次數(shù)則高達(dá)數(shù)百次，乃至數(shù)千次，所以沖壓加工的生產(chǎn)效率很高，沒有任何一種機(jī)械加工方法能與之相比，特別適宜產(chǎn)品零件的大批量生產(chǎn)。

(2)材料利用率高。沖壓加工是一種少、無切削加工方法，沖壓加工的材料利用率一般可達(dá)70%～85%。沖壓加工通常在室溫下進(jìn)行，由于冷作硬化提高了零件的強(qiáng)度。另外，在零件受力面上設(shè)置的加強(qiáng)筋，可有效提高零件的剛度。因此，在耗材不大的情況下，可得到強(qiáng)度高、剛性足、重量輕的零件。

(3)節(jié)約環(huán)保。沖壓加工屬于冷加工，一般不需加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量切削金屬而形成廢屑，所以它不但節(jié)能，而且具有環(huán)保意義。

(4)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。沖壓件尺寸精度由模具保證，具有“一模一樣”的特征，基本不受操作方法和其他偶然因素影響，一般不需機(jī)械加工便可直接用于裝配或制成產(chǎn)品零件。

(5)可加工形狀復(fù)雜的零件。如美觀、流線型的轎車車身覆蓋件(如圖1.5所示)大多由冷軋深沖鋼板經(jīng)落料、拉深、翻邊、沖孔、修邊等工序沖壓而成，這是其他加工方法難以實(shí)現(xiàn)的。沖壓加工可以制造其他加工方法所不能或難以制造的形狀相當(dāng)復(fù)雜的零件，如圖1.24所示。圖1.24金屬器件及制品

(6)易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。沖壓件的質(zhì)量依靠模具制造精度來保證，這使生產(chǎn)操作變得十分簡單容易，為生產(chǎn)的機(jī)械化與自動(dòng)化提供了十分有利的條件。2007年濟(jì)南第二機(jī)床集團(tuán)為榮成華泰汽車有限公司提供的一條大型機(jī)器人自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線，如圖1.25所示。該生產(chǎn)線的壓力機(jī)部分由一臺多連桿2000噸和三臺1000噸壓力機(jī)組成。在自動(dòng)化送料系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)上，首次采用國際上廣泛應(yīng)用的六軸沖壓專用機(jī)器人，運(yùn)動(dòng)精度高，柔性高，維護(hù)性更強(qiáng)，定位更準(zhǔn)確。圖1.25機(jī)器人自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線

2.沖壓加工的缺點(diǎn)

(1)沖壓加工多用機(jī)械壓力機(jī)，運(yùn)行速度快，手工操作時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大。

(2)沖壓加工所用的模具一般比較復(fù)雜，制造周期長、成本較高。

(3)沖壓加工必須具備相應(yīng)的模具，故最適合批量較大的生產(chǎn)，對于單件、小批量生產(chǎn)受到一定限制。

(4)沖模設(shè)計(jì)偏重經(jīng)典理論及經(jīng)驗(yàn)，需要有較強(qiáng)的想象力和創(chuàng)造力，對模具的設(shè)計(jì)者和制造者要求較高。

1.6沖壓加工的重要地位

由于沖壓技術(shù)具有上述一系列優(yōu)點(diǎn)，因此在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門的產(chǎn)品零件生產(chǎn)中，得到了極為廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，薄板經(jīng)過成形后，制造了相當(dāng)于原材料價(jià)格12倍的附加值，在整個(gè)國民生產(chǎn)總值中，與薄板成形相關(guān)的產(chǎn)品約占總值的1/4。在現(xiàn)代汽車工業(yè)中，沖壓件的生產(chǎn)總值占59%左右。可見，沖壓技術(shù)作為板料投入直接消費(fèi)前的主要深加工方法，在國民經(jīng)濟(jì)中占有非常重要的地位。模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占重要地位，模具工業(yè)是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分，是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域，是裝備工業(yè)的一個(gè)組成部分；模具工業(yè)地位之重要，還在于國民經(jīng)濟(jì)的五大支柱產(chǎn)業(yè)—機(jī)械、電子、汽車、石化、建筑，都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應(yīng)。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%～80%的零部件生產(chǎn)都要依靠模具成形。先進(jìn)國家的