汽车冲压生产中机械压力机与液压机的使用分析

汽车冲压生产中机械压力机与液压机的使用分析
摘要：机械压力机与液压机是过年汽车冲压生产的主要生产设备，本文通过对大型薄板生产所用的机械压机和液压机在使用能耗、生产使用特点、与自动化配合等方面进行分析、对比，为不同的生产厂家选择出更为适合自行生产的生产线。

关键词：机械压力机、液压机
中图分类号：tg315
1、引言：冲压是汽车生产工艺的第一工序，对于冲压生产线的研究则是各个汽车厂及冲压行业不停的课题。

对于大纲领的现代化工厂，冲压自制零件仅为少量大中型关键件（其余易于生产、运输等非关键件通过外协生产完成）因此汽车薄板冲压采用那种形式的冲压生产线也是个大厂家尤为关心的问题。

本文希望通过对大型薄板生产所用的机械压机和液压机在使用能耗、生产使用特点、与自动化配合等方面进行分析、对比，为不同的生产厂家选择出更为适合自行生产的生产线。

2、设备工作原理
2.1机械压力机原理：通过曲柄滑块机构将电动机的旋转运动转化为滑块的直线往复运动，对坯料进行成形加工的锻压机械。

机械压力机工作时（图1）由电动机通过三角皮带驱动大皮带轮（通常兼做飞轮），经过齿轮副和离合器带动曲柄滑块机构，使滑块和凸模直线下行。

锻压工作完成后滑块回程上行，离合器自动脱开，同时曲柄轴上的制动器接通，使滑块停止在上死点附近。

每个曲柄滑块
机构称为一个“点”。

最简单的机械压力机采用单点式，即只有一个曲柄滑块机构。

有的大工作面机械压力机为使滑块底面受力均匀和运动平稳而采用双点和四点的。

机械压力机的载荷是冲击性的，即在一个工作周期内锻压工作的时间很短，冲击瞬间的最大功率比平均功率大十几倍以上，因此在传动系统中都设置飞轮。

按平均功率选用的电机启动后，飞轮运转至额定转速，积蓄动能。

凸模接触坯料开始锻压工作后，电动机的驱动功率小于荷载，转速降低，飞轮释放出积蓄的动能进行补偿。

冲压工作完成后，飞轮再次加速积蓄动能，以备下次冲压使用。

2.2液压机原理：根据帕斯卡原理形成，利用一种液体压力来传递能量的机器。

大、小柱塞的面积分别为s2、s1，柱塞上的作用力分别为f2、f1。

根据帕斯卡原理，液体压强各处相等，即
f2/s2=f1/s1=p；f2=f1（s2/s1）。

表示液压的增益作用，与机械增益一样，力增大了，但功不增益，因此大柱塞的运动距离是小柱塞运动距离的s1/s 2倍。

两种典型的设备从工作原理上看都可以进行冲压生产，只不过机械压机在冲压生产中每完成一次冲压过程都是传动系统的一个运动循环，其节拍可以很快，但冲压过程速度难于控制。

而液压机从冲压原理可以看出其冲压过程速度可以控制，但受于液压特性，其完成一次冲压过程的时间较长，因此其节拍较慢。

3、设备使用能耗分析
3.1电机及其特性
电机是冲压设备产生能量的来源，以机械压力机为例，他就是通过曲柄滑块机构将电动机的旋转运动转换为滑块的直线往复运动，从而获得工件变形所需的能量。

3.2机械压机使用能耗：通常机械压力机在运行过程中分工作状态和非工作状态，在非工作状态时，飞轮转动，几乎不消耗能量；在工作状态时，电机带动飞轮转动，当离合器接触瞬间电流瞬间增加，滑块运动，瞬间耗能较大；在滑块匀速运动后，电机耗能减小；在压制时电流达到额定电流的120%。

机械压机运行时的能耗是各个工作状态时能耗的累计，因此本研究的目的就是通过数据、公式推算出机械压力机的使用能耗。

3.3液压机耗能
从设备使用能耗看，单位时间内液压机是机械压机使用能耗的几倍，但其单位时间内生产的零件仅为机械压机的一半，因此从使用能耗来看，液压机使用成本更高。

4、生产使用中两种设备的对比
4.1机械压机与液压机在冲压生产工艺中的对比
4.2自动化生产线中机械压力机与液压机的对比
由于单次循环时间较长、故障率过高，国内大多数自动化冲压生产线都采用机械压机线。

也有个别生产线（济南重汽）采用液压机作为自动线首台冲压设备，而后序生产由机械压机完成，但受到液压机限制，整个生产线效率不超过5次/min；随着技术的不断更新，目前快速成型液压设备也已经研发出来，并应用于冲压自动生产
线，但受于液压设备成型的特点，其节拍仍较机械压机自动线逊色，但较老式液压机自动线却有着明显的优势，也为冲压生产提供了一种新式选择。

4.3机械压机与液压机的性能对比表（2400t机械压力机与液压机）
5、结论
通过对两种产品工作原理、能耗分析、使用特点等多方面进行对比分析，我们可以得出：对于纲领大、自行生产主要冲压零件的汽车生产厂家，并需要采用自动化生产线的，更适合使用大型机械压机线作为主要生产设备；对于中、小纲领自行生产主要冲压零件的厂家，采用液压生产线更为经济。

在国内汽车冲压生产中，虽然近年来伺服压机等其他新技术的压机有应用，但凭借其使用特点、价格优势，机械压力机与液压机依然占有非常大的比重，并在未来几年内他们的地位也仍是不可替代的。