冲压机原理

冲压机原理标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]

冲床知识讲座

一、主要技术参数

1．公称压力 Pg

曲柄压力机的公称压力（即额定压力）是指滑块离下死点前某一特定距离（即公称压力行程Sg）或曲柄旋转到离下死点前某一特定角度（即公称压力角αg）时，滑块所容许承受的最大作用力，单位N或kN。

2．滑块行程 S

滑块行程为滑块从上死点到下死点直线距离，单位mm。

3．滑块单位时间的行程次数 n

行程次数为滑块每分钟从上死点到下死点再回到上死点的往返次数。

压力机的行程次数应能保证生产率，同时必须考虑操作者的操作频率不能超过承受能力，造成疲劳作业。

4．装模高度 H

装模高度为滑块在下死点时，滑块底平面到工作垫板上表面的距离，单位mm。当滑块调节到上极限位置时，装模高度达到最大值，称为最大装模高度。

封闭高度是指滑块在下死点时，滑块底平面到工作台上表面的距离，单位mm。封闭高度和装模高度之差恰好是垫板厚度。

其他参数还有工作台板和滑块底面尺寸、喉深及立柱间距等。压力机装设安全装置时要考虑这些参数。

二、曲柄压力机组成

根据压力机的传动方式、结构形式及产生压力的方式等不同，可有多种类型。按传动方式不同，可分为机械传动、液压传动、电磁及气动压力机；按机身结构不同，可分为开式和闭式机身压力机；按产生压力的方式不同，机械压力机又可分为摩擦压力机和曲柄压力机。机械传动的曲柄压力机使用量最大，是我国工业部门中最基本、最常见的压力机械类型。其中，中、小吨位开式机身机械式曲柄压力机使用量多，手工操作比例大，相应的事故率也高。本章将重点讨论开式机身机械式曲柄压力机。

曲柄压力机由机身、动力传动系统、工作机构和操纵系统组成。

1．机身

机身由床身、底座和工作台三部分组成，工作台上的垫板用来安装下棋。机身大多为铸铁材料，而大型压力机采用钢板焊接而成。机身首先要满足刚度、强度条件，有利于减振降噪，保证压力机的工作稳定性。

2．动力传动系统

动力传动系统由电动机、传动装置（齿轮传动或带传动）以及飞轮组成，其中电动机和飞轮是动力部件。在压力机的空行程，靠飞轮自身转动惯量蓄积动能；在冲压工件瞬间受力最大时，飞轮放出蓄积的能量，这样使电动机负荷均衡，能量利用合理，减少振动。有的冲压机利用大齿轮或大皮带轮起到飞轮的作用。

3．工作机构

工作机构是曲轴、连杆和滑块组成曲柄连杆机构。曲轴是压力机最主要部分，它的强度决定压力机的冲压能力；连杆是连接件，它的两端与曲轴、滑块铰接；装有上模的滑块是执行元件，最终实现冲压动作。输入的动力通过曲轴旋转，带动连杆上下摆动，将旋转运动转化成滑块沿着固定在机身上导轨的往复直线运动。

4．操纵系统

操纵系统包括离合器、制动器和操纵机构。离合器和制动器对控制压力机的间歇冲压起重要作用，同时又是安全保证的关键所在，离合器的结构对某些安全装置的设置产生直接影响。操纵装置一般采用脚踏开关。

以J31－315型开式压力机为例，其工作原理见图14一1 。电动机1带动皮带传动系统2，3，将动力传到小齿轮6，通过6和7，8和9两级齿轮减速传到曲柄连杆机构，大齿轮7同时又起飞轮作用。最本级齿轮9制成偏心齿轮结构，它的偏心轮部分就是曲柄，曲柄可以在芯轴10上旋转。连杆12一端连到曲轴偏心轮；另一端与滑块铰接，当偏心齿轮9在与小齿轮8啮合转动时，连杆摆动，将曲轴的旋转运动转变为滑块的往复直线运动。上模装在滑块上，下模固定在垫板上，滑块带动上模相对下模运动，对放在上、下模之间的材料实现冲压。

图14－1 J31－315型开式压力机运动原理图1-电动机 2-小皮带轮 3-大皮带轮 4-制动器 5-离合器 6-小齿轮7-大齿轮 8-小齿轮 9-偏心齿轮 10-芯轴 11-机身 12-连杆

13-滑块 14-上模 15-下模 16-垫板 17-工作台 18-液压气垫在电动机不切断电源情况下，滑块的动与停是通过操纵脚踏开关控制离合器5和制动器4实现的。踩下脚踏开关，制动器松闸，离合器结合，将传动系统与曲柄连杆机构连通，动力输入，滑块运动；当需要滑块停止运动时，松开脚踏开关，离合器分离，将传动系统与曲柄连杆机构脱开，同时运动惯性被制动器有效地制动，使滑块运动及时停止。三、过载保护装置

压力机工作过程中，可能由于材料、模具、设备、操作等问题出现超载；由于滑块和上模的自重导致下降速度过快，对零件产生撞击；或由于制动器失灵、连杆折断，导致滑块坠落而引发事故。为此，应在压力机上采用一些保护性技术措施。

过载保护装置常见的有压塌式、液压式和电子检测式等。

1．压塌式过载保护装置

根据破坏式保护原理，在传动链中人为制造一个机械薄弱环节。当发生超载时，这个薄弱环节首先破坏，切断传动线路，使动力不能继续输入，后续机构运动停止，从而保护后续主要受力件不遭到损坏。压力机常用压塌块作为机械薄弱环节，保护主要受力件曲轴免受超载造成的破坏。

图14－11 压塌块过载保护装置的安装位置

1-连杆体 2-调节螺杆 3-支承座 4-滑块 5-压塌块

压塌块一般装在滑块球铰与滑块之间的部位（见图14－11），当压力机过载时，压榻块a，b两处的圆形截面首先剪切破坏，使连杆相对于滑块滑动一段距离，触动开关，将控制线路切断，压力机停止运转，保障机器安全。压塌块有双剪切面和单剪切面两种，以双剪切面的为例，压塌块儿何尺寸的确定原则是将a，b两处剪切面积设计得相同（见图14－12），以使两剪切面同时破坏。保护装置的破坏载荷约为额定载荷的125%左右，设两截面各承受一半工作载荷。剪切面设计参数计算公式为：

式中:a,b--压塌块的两剪切断面面积；

da,db--a,b截面处的直径；

τ--材料剪切强度极限；

Pg--压力机的公称压力。

图14－12 压塌块过载保护装置