一、锻压设备的定义

　　所谓锻压设备，是“使用两个或两个以上的成对工具，在这些工具之间放置加工材料，使工具作相对运动，由工具对材料施加强大压力而进行成形加工的设备，并且由设备本身来承受对加工材料施加压力所产生的反力。”

　　这里所说的成对工具，通常被称为模具。

　　二、锻压设备的形式和分类

　　锻压设备的种类非常多，对其进行精细的分类是比较困难的，主要是因为决定设备性能的结构要素很多，而且还存在着这些要素的不同组合。

　　决定锻压设备的形式和种类的要素主要有：

　　1.按驱动滑块的动力分类：

　　机械力：由飞轮提供压力的锻压机床，即俗称所说的“冲床”;

　　液压力：由压力油或水提供压力的锻压机床，即“油压机”或“水压机”;

　　气压力：由压缩气体提供压力的锻压机床，即“空气锤”或“蒸气锤”。

　　2.按滑块的数量分类：1个、2个、3个及更多;

　　3.按滑块的运动方向分类：垂直、水平、倾斜及其各种组合;

　　4.按滑块的驱动机构形式分类：曲柄式(又分曲轴式和偏心式)、无曲柄式、肘杆式、摩擦式、联杆式等;

　　5.按机架的形式和种类分类：开式(C型)、闭式及其他;

　　6.按滑块驱动装置的数量分类：1组、2组、4组;

　　7.按工作台的形式分类：固定式、活动式、可倾式;

　　8.按操纵离合器的形式分类;刚性(滑销、转键)式、摩擦(气动、电磁等)式;

　　9.按装设的自动送料装置的种类及其他特殊结构等划分：

　　三、冲床型号的编制规定

　　机床型号的编制，各个国家都由专门指定的机构制定出统一的国家标准，我国的这一机构是济南铸造锻压研究所。

　　人们所说的“冲床” ，通常是指由“J”字开头的机械式的各种压力机。液压式则直接称之为油压机或水压机，用压缩空气做动力的压力机俗称空气锤。此外，还有各种专门生产某类零件的专用机床。如剪板机、折弯机、制钉机等。

　　在我国，100吨(1000KN)以下的小型冲床，最常见的是J23系列，即开式可倾压力机。这种压力机有前、左、右三个敞开的操作方向，工作台可以向后倾斜达30度，作业比较方便，一般为单人操作。

　　四、冲床的主要技术参数

　　1.公称压力：(符号为P，单位为吨 (T)或千牛(KN))

　　压力机在加工中能安全地(压力机不致破坏，能保持加工时的精度和长期使用的精度)产生的最大压力(最大加工力)，叫公称压力。

　　对于常见的机械压力机来说，其滑块所能输出的压力在全行程中是变化的，所以在标准中规定制造厂家必须注明其公称压力行程SP或公称压力角αP。

　　冲床的公称压力早已规定了标准系列：

　　10、16、25、40、63、80、100、125、160吨……

　　压力机的公称压力，小的可能只有零点几吨，能放在桌面上工作，大的可以成为一个国家国力的象征，如万吨水压机。

　　2.滑块行程;(符号：S，单位：毫米)

　　滑块的最大运动距离称为滑块行程。滑块行程的大小，决定了该机床所能加工件的最大高度(或长度)。

　　3.滑块的行程次数：(符号：n，单位：次/分)

　　压力机连续运行时，滑块每分钟的行程次数。该参数与生产效率的高低直接相关。

　　4.最大闭合高度：(符号：H，单位：毫米)

　　在行程的下死点将滑块调节到上限，在这种状态下测得的滑块与工作台之间的高度称之为闭合高度。该高度决定了该机床所能安装的模具的最大封闭高度。

　　5.封闭高度调节量：(符号：△H，单位：毫米)

　　是指滑块连杆的长度可调范围，一般为螺杆调节装置。

　　一般情况下，安装模具时，须配合改变垫板的厚度，微调连杆的长度，使机床的装模高度与所使用的模具相适应。

　　6.工作台尺寸和滑块尺寸：(单位：毫米)

　　该尺寸决定了可以使用的模具的平面尺寸。

　　7.工作台孔的尺寸：(单位：毫米，孔形有方的，也有圆的)

　　该尺寸决定了落料作业时允许向下排料的尺寸，当使用拉延垫时，拉延垫的尺寸也由该孔限制。

　　8.模柄孔的尺寸：(单位：毫米)

　　在大型冲床上，一般上模均用T形螺栓直接压紧模板，但在63吨以下的小型冲床上，多采用把模柄插入滑块模柄孔的方法固定上模。此尺寸在模具设计时就应予以关注。

　　9.运转控制性能

　　该性能取决于所使用的离合器、制动器及其控制系统的性能和质量。冲床操作性能的好坏，是否安全，主要取决于此。将在第四章进行较详细的阐述。

　　五、冲床的构造

　　冲床的构造主要包括：机身、传动系统、控制系统、连杆滑块机构、拉伸垫等。

　　(一) 机身的结构及其安全性

　　机身是冲床最基本的部件，是冲床所有运动部件的支撑体，是所有零件装配的基体。

　　冲床在工作时，机身承受着冲压过程中金属材料变形时所产生的作用力。冲床工作的可靠性、模具的使用寿命以及其他部件的工作状况和寿命、制件的精度都与机身的结构有关。因此要求机身有较高的强度、刚度和振动稳定性。

　　冲床在冲压过程中，运动部分由于速度和作用力的变化而引起的振动，其吸收程度与机身重量有关。机身所用的材料最多，一般机身的重量大约是整个冲床重量的60%左右，同时机身又是最复杂和制造工作量最大的零件。

　　机身的类型分为两类，即开式和闭式。见图2.3-1。

　　开式冲床的结构从安全性来说，由于它的前面和两侧是敞开的，操作者可以在前方或左右方进行送料、取件、清除废料，也可以安装、调整模具，操作方便、活动范围大，能看到模具的工作情况，使人有安全感。100吨以下的开式冲床，一般都做成可倾式机身，便于排出废料或制件。

　　开式冲床的缺点是：机身刚度差，冲压过程中容易产生变形，上、下模具容易发生偏斜，影响制件质量，加剧模具磨损，甚至可能造成事故。

　　闭式机身有足够的刚度，冲压过程中机身变形小，精度高，上、下模具中心线一般不会发生变动，安全性高。200吨以上的冲床均为闭式即身。缺点是由于机身两侧是封闭的，给安装、调试模具和送料、取件操作带来不便。

　　机身的安全技术要求：

　　1.机身的强度、刚度必须按有关规定验算和测试;

　　2.可倾式机身的可倾角度调节和固定机构，必须十分可靠，以防倒落，手动调节和固定的结构应方便、省力，其位置一般在设备的侧面为佳，才能有安全感。

　　(二) 传动系统

　　冲床的传动系统工作原理(以上传动冲床为例)见图2.3—2：

　　电动机1通过大皮带轮(飞轮)2和齿轮传动3等传动系统带动曲柄(或曲轴)4，曲柄4通过连杆8带动滑块9作往复运动，滑块9通过上下模具10付出压力完成冲裁或其他变形工序。为了适应冲压工作所需要的尖峰负荷，在传动系统中设置了飞轮2，使电动机1的负荷均匀化。离合器5和制动器7是控制滑块9的运行或停止。整个受力和运动部件都支承在机身6上。冲床一般还配有打料装置、顶料或拉伸用的气垫装置、自动送料装置、监测装置等。

　　安全技术要求：

　　1.床身、滑块、防护罩、安全设施等外露部分，不得有锐利的边沿;

　　2.飞轮、皮带轮、传动皮带、齿轮等旋转部分，要用可揭开式防护罩遮住;

　　3.所有受电部分都应有良好接地，以防触电;

　　4.应有合适的局部照明设施，根据实际情况，可以设计为移动式或固定式，且不可耀眼;

　　5.高大压力机的最高处应设有红色指示灯，以防天车误碰;

　　6.大中型机床在每个立柱上都应设置紧急停止按钮，以便发现不正常时随时停机;

　　7.带有气动摩擦离合器或寸动刚性离合器的冲床，应标定实际的紧急停止时间。实际的紧急停止时间是指曲轴转到90°左右处，按压紧急停止按钮至滑块完全停止的时间，以便计算安全距离。

　　(三)控制系统

　　冲床的控制系统由离合器、制动器和离合器操纵系统组成。

　　1.冲床的传动系统，一般都是电动机带动飞轮不停地转动，当飞轮通过离合器将运动传给曲轴，滑块就运动进行冲压工作。当离合器脱开，飞轮与曲轴不发生联系，飞轮就不传递运动，但是为了防止曲轴因惯性继续转动，使滑块再次下冲，就必须设有制动器，用来停止曲轴的继续旋转，而使滑块停在需要的位置上。

　　所以要求离合器、制动器灵活可靠、配合协调。也就是离合器结合时，制动器必须松开;制动器制动时，离合器必须脱开，以防止滑块的连冲或引起摩擦零件的严重发热、磨损而不能工作。一般冲床在不工作时，离合器总是脱开的，制动器总是处在制动状态的。

　　2.离合器有刚性离合器和摩擦离合器两种类型。

　　这两者相比较，刚性离合器结构简单，不需要压缩空气，但它传递的扭矩小，转键承受冲击负荷，容易损坏，安全性较差，并且滑块只能停在上死点，给安装、调整模具带来不便，所以它适用于100吨以下的冲床。

　　刚性离合器现在主要是转键式离合器，一般40吨以上的冲床多为矩形转键，还有单键和双键之分，25吨以下的小冲床多为半圆转键。图2.3—3为矩形单转键离合器的结构图。

　　现在与刚性离合器相配的制动器一般为偏心轮(或凸轮)单向带式制动器。见图2.3—4。

　　摩擦离合器的结合平稳，传递扭矩大，允许滑块停在任意位置，给安装、调试模具带来方便，安全性高，缺点是结构复杂，外形尺寸大，工作时需要压缩空气。

　　与摩擦离合器相配的制动器一般都是与离合器传动盘联动的摩擦圆盘式制动器。

　　3.转键离合器，现在一般均用带有防连车功能的凸轮式挡块机构(也有人称之为关闭器)控制其结合或脱开。凸轮挡块的状态控制方式，在25吨及以上吨位的冲床上，一般采用牵引电磁铁拉动或放松，电磁铁的通电状态由脚踏开关和双手按钮控制;在16吨及以下的小型冲床上，一般采用机械式踏杆控制。图2.3—5为最常见的脚踏操纵

　　方式。也有少数使用单位改为手柄控制或增设手拉安全塞块的方式以增加其安全性。

　　生产厂家之所以在16吨以下的冲床上一般只设置机械式踏杆，据说有三个理由，一是电磁铁的吸合撞击噪音太大，达不到国家标准要求;二是电磁铁的使用寿命太短;三是需要增加一套电磁铁、脚踏开关、按钮、交流接触器等电器元件，成本增加至少数百元。

　　摩擦离合器的控制系统，一般均由比较复杂的电路操纵电磁阀组成，随着机床大小的不同，操纵功能也有差异，应仔细阅读使用说明书来掌握其操作方法。

　　4.离合器及操纵机构的安全技术要求：

　　(1) 刚性离合器的转键(包括键柄)，应有足够的强度和韧性，并做冲击疲劳试验，根据试验结果，将其使用寿命写在使用说明书内，以便定期更换;

　　(2)刚性离合器所配的带式制动器的设计，应按实际制动角计算强度，并便于调节。制动带也应规定使用时间，不要等制动带断裂后再更换，因为制动带断裂后使离合器的键柄受力恶化，而有可能导致键柄随之断裂伤人或连冲时发生人身事故;

　　(3)刚性离合器控制凸轮的安装位置，应保证在单次行程时，曲轴停在上死点处，其允差为±5 °

　　(4)气动摩擦离合器在单次行程时，应保证曲轴停在上死点-5°～+10°范围内;

　　(5)气动摩擦离合器在单次行程时，必须有防止连冲的措施;

　　(6) 双手柄、双手按钮起动装置，必须符合标准规定;

　　(7) 脚踏板起动的踏杆的左、右和上面都应封闭，以防异物砸向踏板而发生误动作，踏板伸脚的空间应宽敞、舒适，踏板上表面应有防滑措施;

　　(8)脚踏板起动的踏板力不可过大，坐着操作一般不超过3公斤，站着操作一般不超过4公斤，踏板的向上移位不得超过60毫米。

　　(四)连杆滑块机构

　　连杆滑块机构是将曲轴的旋转运动经连杆转变为滑块的往复直线运动。连杆将曲轴的扭矩转换为滑块对制件的冲压力。

　　1.连杆机构：冲床的连杆是把曲柄(曲拐轴式、曲轴式、偏心齿轮式)与滑块连接起来，曲柄的旋转运动经连杆转变为滑块的往复直线运动。由于两者的运动方向不同，连杆必须与滑块铰接(俗称“和尚头”)。

　　为了使适用于安装不同闭合高度的模具，一般冲床的连杆机构长度是可以调节的，用于调整滑块的上下位置。

　　在100吨以下的机床上，一般采用手动方式调节连杆的长度;在大型机床上，一般采用机动调节方式。

　　图2.3—6为小型机床上常见的手动调节连杆结构。

　　2.滑块：滑块本身是一个箱形结构，用来固定上模。滑块的底平面开有“T”形槽或模柄孔，上模的模柄安装在滑块的模柄孔内用螺钉紧固。从而带动上模运动，完成冲压工作。如图2.3—7。滑块本体是靠着固定在床身上的两个导规保持平稳运动。滑块

　　本身的导向面必须与底面垂直。滑块与导规之间应保持一定的间隙和良好的润滑，如间隙大时，可用螺栓移动导规进行调整。为了保持滑块的运动精度，滑块的导向面应有足够的长度，所以滑块应有足够的高度，滑块的高度与长度的比值，在闭式冲床上约为1.08~1.32,在开式冲床上则高达1.7。

　　滑块应有足够的强度，并且其重量越轻越好，因为轻的滑块，上升时消耗的能量较少，并且可以减少制动停止的制动力。

　　连杆滑块机构的安全技术要求：

　　(1)封闭高度的可调节部分，应设有双向极限限位装置;

　　(2)封闭高度的调节机构应有可靠的锁紧装置，以防冲压过程中封闭高度的改变;

　　(3)连杆上下两头的连接和平衡器的活塞杆的连接，都应有足够的强度，能承受冲裁时的回弹力。冲裁时的回弹力一般为冲裁力的30%~40%，冲裁薄板时回弹较大;

　　(4)滑块上不可有过分突出的螺栓、螺母或打料杆等，如不得已时，应采用护罩措施

　　附

　　压力加工的定义、分类和特征

　　冲压作业的安全管理措施

　　冲压作业伤害分析及标识管理

　　冲压事故分析