曲柄压力机

曲柄压力机

一.曲柄压力机原理

曲柄压力机俗名叫冲床也就是以曲柄连杆机构由电机带动飞轮、飞轮通过轴与小齿 轮带动大齿轮、大齿轮通过离合器带动曲轴，曲轴带动连杆使滑块工作。滑块 每分钟行程次数及滑块的运动曲线都是固定不变的。 设计原理是将圆周运动转换为直线运动,由主电动机出力,带动飞轮,经离合器带 动齿轮、曲轴（或偏心齿轮） 、连杆等运转,来达成滑块的直线运动,从主电动机到 连杆的运动为圆周运动。连杆和滑块之间需有圆周运动和直线运动的转接点,其 设计上大致有两种机构,一种为球型,一种为销型（圆柱型） ,经由这个机构将圆 周运动转换成滑块的直线运动。 曲柄压力机对材料施以压力,使其塑性变形,而得到所要求的外形与精度,因 此必须配合一组模具（分上模与下模）,将材料置于其间,由机器施加压力,使其变 形,加工时施加于材料之力所造成之反作用力,由曲柄压力机机械本体所吸收。 压力机基本可分为床身部分、工作部分、操纵部分及传动部分，各部分所有构件 均安装于床身上。 车间压力机均属板料冲压的通用压力机，可实现各种冷冲压工艺，如冲、弯曲、 浅拉伸等。

二.曲柄压力机结构

冲压机械设备包括剪板机、曲柄压力机和液压机。

曲柄

压力机是一种将旋转运动转变为直线往复运动的机器。 压力机由电动机通过皮带 轮及齿轮驱动曲轴转动， 曲轴的轴心线与其上的曲柄轴心线偏移一个偏心距，从 而便可通过连杆(连接曲柄和滑块的零件)带动滑块做上下往复运动。压力机曲柄 滑块机构的滑块运动速度随曲柄转角的位置变化面变化， 其加速度也随着做周期 性变化。对于节点正置的曲柄滑块机构，当曲柄处于上死点 (a=0° )和下死点 (a=180° )位置时，滑块运动速度为零，加速度最大;当 a=90° ，a=270° 时，其速度 最大，加速度最小。 1）床身部分：床身与工作台铸成一体的铸铁件。 2）离合器：压力机不进行工作时，操纵器的凸轮推挡着转键的尾部，使其工作 部分的月牙形狐完全陷入曲轴半圆槽内。此时，曲轴空转，滑块停于上死点；压力机 工作时，操纵器的凸轮转过一个角度，让开 转 尾 ， 弹 作 ， 键 部 由 簧 用 转键转动45° ， 工作部分背部进入中套三个圆槽中的任意一个， 离合器处于结合位置，飞轮带动曲轴转动，滑块作上下运动。 3）滑块：在滑块中，与调节螺杆球头接触的球碗下面有压踏式保险器，保证了在超载 时不会损坏压力机。打开正面的方盖，可以换保险器。 4）制动带： 曲轴左端装有一个偏心式制动带，当离合器脱开，克服滑块往复运动的惯性， 保证曲轴停在上死点。 5）

操纵器：操纵器时控制离合器结合与分离的机构。转换操纵器拉杆的连接位置， 可获得单次行程和连续 行程两种动作。

组成：工作机构-传动系统-操纵机构-能源机构-支承部分-辅助系统 工作原理： 电机→小带轮→大带轮→中间传动轴→小齿轮→大齿轮→ 离合器、制动器→曲拐轴→连杆→滑块→导轨→上模

根据具体材料曲柄压力机的选用 板材：用冲压模——a)冲孔、落料、弯曲、浅拉深→通用曲柄压力机 b)深拉深→双动压力机 块料:用锻造——a)冷锻模→锤锻模压力机 b）热锻模→热锻模压力机 条料：挤压工艺→挤压模→挤压机 痕、印：校正模→校正压力机 丝：搓丝机

三.压力机使用

（一）工作开始前： 1）收拾工作地点，从压力机上将与工作无关的的物件收拾干净，工具妥善保管。 无关人员应离开压力机工 作地点。 2）检查压力机摩擦部分润滑情况。 3）检查冲模安装是否正确可靠，刀刃上有无裂纹、凹痕或崩裂。 4）一定在离合器脱开的情况下，才可以开机。 5）实验制动带、离合器、操纵器的工作情况，做几次行程。 6）准备工作中所需工具 （二）工作时间内： 1）定时用油枪给各润滑点注油。 2）如工件“卡住”在冲模上应停止压力机，及时研究处理。 3）工作时英随时将工作台面上的飞边除去，清除时不要直接用手去取要用钩子 或相关工具。 4）做浅拉伸工作时，要注意板料的清洁，并加油润滑之。 5）不要把脚经常放于操纵器的踏板上，以免不注意踩下发生事故。 6）在压力机工作时，不要将手插到模具中去，不要再变动冲模上毛坯的位置。 7）发生压力机工作不正常时（如滑块自由下落，发生不正常的敲击声或噪音、 成品油毛刺质量不好等）应 立即停机进行研究。 （三）工作完毕后： 1）使离合器脱开。 2）停止电机。 3）收拾工具及冲压零件，将其放于适应的地方。 4）将金属削清理干净。

5）用抹布擦拭压力机和冲模，在模具刃口上及压力机工作台面上未涂油漆部分 涂上防锈油。

四.曲柄压力机的分类：

1.按滑块驱动力可分为机械式与液压式两种,故曲柄压力机依其使用之驱动 力不同分为： （1）机械式曲柄压力机（Mechanical Power Press） （2）液压式曲柄压力机（Hydraulic Press） 一般板金冲压加工,大部份使用机械式曲柄压力机。液压式曲柄压力机依其 使用液体不同,有油压式曲柄压力机与水压式曲柄压力机,目前使用油压式曲柄压 力机占多数,水压式曲柄压力机则多用于大型机械或非凡机械。 2.依滑块运动方式分类： 依滑块运动方式分类有单动、复动、三动等曲柄压力机,唯目前使用最多者 为一个滑块之单动曲柄压力

机,复动及三动曲柄压力机主要使用在汽车车体及大 型加工件的引伸加工,其数量非常少。 3.依滑块驱动机构分类： （1）曲轴式曲柄压力机（Crank Press） 使用曲轴机构的曲柄压力机称为曲轴曲柄压力机,如图一是曲轴式曲柄压力 机,大部份的机械曲柄压力机 使用本机构。使用曲轴机构最多的理由是,轻易制作、可正确决定行程之下 端位置、及滑块运动曲线大体上适用于各种加工。因此,这种型式的冲压适用于 冲切、弯曲、拉伸、热间锻造、温间锻造、冷间锻造及其它几乎所有的曲柄压力 机加工。 （2）无曲轴式曲柄压力机（Crankless Press） 无曲轴式曲柄压力机又称偏心齿轮式曲柄压力机,图二是偏心齿轮式曲柄压 力机。曲轴式曲柄压力机与偏心齿轮式曲柄压力机两构造之功能的比较,如表二 所示,偏心齿轮式曲柄压力机构造的轴刚性、润滑、外观、保养等方面优于曲轴 构造,缺点则是价格较高。 行程较长时,偏心齿轮式曲柄压力机较为有利,而如冲切 专用机之行程较短的情形时,是曲轴曲柄压力机较佳,因此小型机及高速之冲切用 曲柄压力机等也是曲轴曲柄压力机之领域。 （3）肘节式曲柄压力机（Knuckle Press） 在滑块驱动上使用肘节机构者称为肘节式曲柄压力机,如图三所示。这种曲 柄压力机具有在下死点四周的滑块速度会变得非常缓慢（和曲轴曲柄压力机比 较）之独特的滑块运动曲线,如图四所示。而且也正确地决定行程之下死点位置, 因此,这种曲柄压力机适合于压印加工及精整等之压缩加工,现在冷间锻造使用的 最多。

（4）摩擦式曲柄压力机（Friction Press） 在轨道驱动上使用摩擦传动与螺旋机构的曲柄压力机称为摩擦式曲柄压力 机。这种曲柄压力机最适宜锻造、压溃作业,也可使用于弯曲、成形、拉伸等之 加工,具有多用性之功能,因为价格低廉,战前曾被广泛使用。 因无法决定行程之 下端位置、加工精度不佳、生产速度慢、控制操作错误时会产生过负荷、使用上 需要熟练的技术等缺点,现在正逐渐的被淘汰。 （5）螺旋式曲柄压力机（Screw Press） 在滑块驱动机构上使用螺旋机构者称为螺旋式曲柄压力机 （或螺丝曲柄压力 机） 。 （6）齿条式曲柄压力机（Rack Press） 在滑块驱动机构上使用齿条与小齿轮机构者称为齿条式曲柄压力机。 螺旋式 曲柄压力机与齿条式曲柄压力机有几乎相同的特性,其特性与液压曲柄压力机之 特性大 致相同。以前是用于压入衬套、碎屑及其它物品的挤压、榨油、捆包、 及弹壳之压出（热间之挤薄加工）等,但现在已被液压曲柄压力机取代,除非极为 非凡的情况之外不再使用。 （7）连杆式曲柄压力机（Link Press） 在

滑块驱动机构上使用各种连杆机构的曲柄压力机称为连杆式曲柄压力机。 使用连杆机构之目的,在引伸加工时一边将拉伸速度保持于限制之内,一边缩短加 工之周 期,利用减少引伸加工之速度变化,加快从上死点至加工开始点之接近行程与 从下死点至上死点之复归行程的速度,使其比曲轴曲柄压力机具有更短之周期,以 提高生产性。这种曲柄压力机自古以来就被用于圆筒状容器之深引伸,床台面较 窄,而最近则被用于汽车主体面板之加工、床台面较宽。 （8）凸轮式曲柄压力机（Cam Press） 在滑块驱动机构上使用凸轮机构之曲柄压力机称为凸轮曲柄压力机。 这种曲 柄压力机的特征是以制作适当的凸轮外形,以便轻易地得到所要的滑块运动曲 线。但因凸轮机构之性质很难传达较大的力量,所以这种曲柄压力机能力很小。

五.曲柄压力机的主要参数

主要参数说明以下几个问题： 1反映了一台压力机的工艺能力和加工零件的尺寸范围 2反映压力机生产效率 3设计压力机重要依据 4用户根据成型工艺要求和生产率选择压力机参数是否合适 1公称压力 滑块离下死点某一特定距离（公称力行程）或曲柄转角离下死点前某一特定角度 （公称压力角）时 ，滑块上所有容许承受的最大作用力。例如：J21-110，1100千

牛开式单点压力机，称力1100千牛，公称力行程 SP 离下死点距离为5mm。 公称力是压力机主要工作性能参数，是计算压力机零件强度和刚度基本根据 压力机受力零件可以分成三类： 一 零 ——床 、 块 连 、 节 杆 保 块 此 零 的强度和刚度按公称力设计，它 类 件 身 滑 、 杆 调 螺 和 险 ， 类 件 的强度和刚度不受曲柄转角变化而变化，作用力常数。 二 零 ——齿 、 动 和 合 制 器 旋 零 ， 类 件的强度与刚度，按公称力作用 类 件 轮 传 轴 离 器 动 、 转 件 此 零 下产生的公称扭矩设计的，它的零件强度和刚度随着曲柄转角变化而变化。扭矩 为常数 (忽略弯距的影响) 三类零件——曲轴，它的强度于刚度既要考虑公称力作用下的弯距，又要考虑曲 轴传递的扭矩， 属于弯扭联合作用， 所以曲轴强度也是随着曲柄转角变化而变化。 根据以上三种零件的强度可以绘制出滑块允许负荷图，用户厂的加工零件的工艺负 荷图不能超过滑块允许负荷图曲线之外，否则会损坏压力机零件。 举例说明：Sp=5mm α=18度 离下死点距离为5mm 时产生公称力（吨位） SPSP 当公称行程 S 在这两种情况下压力机有关零件受力情况有所不同 2滑块行程 滑块行程指滑块从上死点到下死点所经过的距离，行程是曲轴偏心的2倍 1滑块行程大小，随着工艺用途和公称力的不同而变化，落料与冲

孔工序一般不 需要大的滑块行程。 2浅拉伸要求滑块行程大点，此时滑块行程一般不应小于拉伸 件高度的3倍，此外还要考虑到上模在上死点时不与模具导柱脱开。 3大吨位的压力机一般都有工件顶出装置，为了使工件在顶出 过程中不损坏工件而且便于取出，滑块行程也要增加。 4滑块行程加大，不仅机床得高度增加，在行程次数不变的情 况下滑块的运动速度和加速度也随之提高， 对落料冲孔工序而言其零件的精度有所提高，对拉伸工序不利（工件有拉裂现象） 5滑块行程加大使得曲轴，齿轮和离合器制动器传递得扭矩有 所增加 6公称压力行程是压力机零件强度允许发生公称力的一段滑块行程， 当用户厂提出 增加 S 值时要慎重考虑零件强度。 3滑块行程次数 1滑块行程次数是指在没有冲压负荷的情况下，滑块每分钟从上死点到下死点， 然后再回到上死点所往复的次数。 2压力机在有冲压负荷时，滑块行程次数随着做功大小较空载时行程次数略微降 低。 3在连续工作时，滑块行程次数直接反映压力机的生产效率。 4从市场发展情况来看，开式压力机滑块行程次数有逐渐增加得趋势，但行程次 数决定滑块运动速度，滑块运动速度又受到零件材料 形 度 自 送 速 ， 机 协 性 变 速 ， 动 料 度 辅 的 调 ， 模 的 命 影 ， 以滑块行程次数选择必须全面考虑。 具 寿 等 响 所 5对于特殊工艺，滑块行程次数可以提高，这叫专用高速压力机。 6国内滑块行程次数通常分为三档滑块行行程次数100spm 以下叫低速滑块行程次 数100-300spm 叫中速滑块行程次数300spm 以上叫高速 7滑块行程次数高低，直接影响机床的结构，传动系统得布置及飞轮转速（对曲

轴纵放而言） 。 行程次数高—— （传动比小） 传动级数少， 飞轮可能设置在曲轴上， 由于飞 轮尺寸不可能增大， 工作时飞轮释放的能量受到一定程度得限 制。 行程次数低 ——（传动比大）传动级数增加，飞轮就可以设置 在传动轴上，由于传动轴上转 速高，相同尺寸，释放得能量就大。 8根据工艺要求， 滑块行程次数可以调节，这种形式飞轮的能 量设计就要满足滑 块行程次数变化得要求。 4最大装模高度 1最大装模高度是在调节机构调到上极限位置 （调节量为0） 和 滑块处于下死 点时滑块底面至工作台垫板上平面的距离。 最大封闭高 度—— 滑块底面至工 作台面（去掉工作台垫板）之间距离。 2最大装模高度决定了能安装模具的最大闭合高度。 3对于行程可调的压力机来说， 最大封闭高度是在最大行程时 定义，安装的模具 的最大闭合高度随行程减小而增大。 5装模高度调节量 这是扩大压力机装模高

度使用范围的一个主要参数， 在调节范围内 使用压力机装 模高度与模具闭合高度相适应。 工作台垫板也具有调节作用，又可以安装底面积 较小的模具， 同时也保护工作台。 6工作台垫板面积和喉口深度 喉深——滑块中心到机身的距离 喉深和工作台垫板面积，是关系到模具的最大平 面尺寸的重要 参数，若扩大压力机的工艺范围，工作台垫板面积和深度越大 越好， 但会降低压力机刚度和增加压力机的结构尺寸 7工作台尺寸 用于落料和安装气垫装置。 8立柱间距离：两立柱之间的距离，用于前后方向的送料选择 9倾斜角度：工作台倾斜角度，利用倾斜角度，借助零件重量 向后方排料 冲裁力计算公式： P=K*L*t*τ P——平刃口冲裁力（N); t——材料厚度(mm); L——冲裁周长(mm); τ—— 材料抗剪强度(MPa);K——安全系数，一般取 K=1.3.

六.曲柄压力机选用

1曲柄压力机类型的选定 曲柄压力机的选定原则为： 1、中小型冲压件生产中，主要应用开式机械压力机。 2、在大量生产或形状复杂零件的大批生产中，应用高速压力机或多工位自动压 力机。 3、必须充分注意曲柄压力机的刚度和精度。 2.曲柄压力机吨位的选定 曲柄压力机吨位：指曲柄压力机的主参数公称压力。 曲柄压力机的超载：a 强度超载：冲压工序抗力超过曲柄压力机允许压力。b 动 力超载：输入的扭矩不足以克服抗力所产生的扭矩。c 平均功率超载：块一次往

复行程所需的平均功率超过电机的额定功率。 3.曲柄压力机压力和功率的选定 选用压力和功率的实质：使曲柄压力机在加工过程中不发生超载。 按冲压零件和模具尺寸选定曲柄压力机规格 选择时应考虑以下几点： 1、压力机有足够的行程。 2、压力机的台面尺寸应大于冲模的平面尺寸。 3、压力机的装模高度应与冲模的封闭高度相适应。 4、要考虑曲柄压力机工作台或垫板上漏料孔以及缓冲器的位置和尺寸是否满足 冲模的要求。

七.曲柄压力机的特点

冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变 形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。冲压和锻 造同属塑性加工(或称压力加工)，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢 板和钢带。 全世界的钢材中，有 60～70%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽 车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁 芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器 皿等产品中，也有大量冲压件。 冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其

他方法 难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密 模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔窝、凸台 等。 冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表 面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。 冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机 上完成多道冲压工序， 实现由带料开卷、 矫平、 冲裁到成形、 精整的全自动生产。 生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。 冲压材料： 冲压用材料与成形技术是冲压加工过程的两个重要组成部分。冲压加工质量 不仅与冲压工艺文案、 模具结构及制造精度有关，还受冲压材料的直接影响而不 同。为了生产高质量冲压制件，必须正确选用合适的冲压材料。但实际上，冲压 用材料往往是根据其使用性能及其生产纲领所选定的，这时，则要求冲压工艺方 案和模具结构必须与选定材料相适应。因此，必须深入了解所用冲压材料的成形 性能，才能正确制定冲压工艺方案并合理设计制造相应的冲压模具。 金属板料的化学成分、组织对塑性加工的影响，如随着含碳量增高，板料变 硬变脆等。 冲压工艺的种类： 冲压主要是按工艺分类， 可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲 裁， 其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要 求。 成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和 尺寸的工件。 在实际生产中， 常常是多种工序综合应用于一个工件。 冲裁、 弯曲、 剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。

冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大， 要求冲压材料厚度 精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀， 无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。 在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性 能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。 模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。 模具制造成本和寿命则是影 响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了 新冲压件的生产准备时间。 模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多 工位级进模(供大量生产)，以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量 和缩短准备时间， 能使适用于减少冲压生产准备工作

量和缩短准备时间，能使适 用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。 冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速 多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库 和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。 在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、 出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生 产是一个非常重要的问题。

八.曲柄压力机发展

据统计，2003 年我国生产汽车冲压件约 240 万吨/8 亿件，摩托车冲压件约 28 万吨/19 亿件，拖拉机、农用车冲压件约 96 万吨/7.1 亿件，家用空调和冰箱 冲压件 100 万吨/12.8 亿件。业内专家预计，随着冲压成形行业最大用户市场-汽车行业今后继续迅猛发展， 中国冲压行业已迎来了一个快速发展机遇期，但能 否抓住机遇获得新的更快的发展，专家指出，前进的道路上尚有许多阻力和障碍 需要克服与突破。 阻力一：机械化、自动化程度低 美国 680 条冲压线中有 70%为多工位压力机，日本国内 250 条生产线有 32%为多工位压力机， 而这种代表当今国际水平的大型多工位压力机在我国的应 用却为数不多；中小企业设备普遍较落后，耗能耗材高，环境污染严重；封头成 形设备简陋，手工操作比重大；精冲机价格昂贵，是普通压力机的 5~10 倍，多 数企业无力投资阻碍了精冲技术在我国的推广应用；液压成形，尤其是内高压成 形，设备投资大，国内难以起步。 突破点：加速技术改造 要改变当前大部分还是手工上下料的落后局面，结合具体情况，采取新工艺， 提高机械化、自动化程度。汽车车身覆盖件冲压应向单机连线自动化、机器人冲 压生产线，特别是大型多工位压力机方向发展。争取加大投资力度，加速冲压生 产线的技术改造， 使尽早达到当今国际水平。而随着微电子技术和通讯技术的发 展使板材成形装备自动化、 柔性化有了技术基础。应加速发展数字化柔性成形技 术、 液压成形技术、 高精度复合化成形技术以及适应新一代轻量化车身结构的型 材弯曲成形技术及相关设备。同时改造国内旧设备，使其发挥新的生产能力。 阻力二：生产集中度低 许多汽车集团大而全，形成封闭内部配套，导致各企业的冲压件种类多，生产 集中度低，规模小，易造成低水平的重复建设，难以满足专业化分工生产，市场

竞争力弱；摩托车冲压行业面临激烈的市场竞争，处于“优而不胜，劣而不汰”的 状态；封头制造企业小而散，

集中度仅 39.2%。 突破点：走专业化道路 迅速改变目前“大而全”、“散乱差”的格局，尽快从汽车集团中把冲压零部件分 离出来，按冲压件的大、中、小分门别类，成立几个大型的冲压零部件制造供应 中心及几十个小而专的零部件工厂。通过专业化道路，才能把冲压零部件做大做 强，成为国际上有竞争实力的冲压零部件供应商。 阻力三：冲压板材自给率不足，品种规格不配套 目前，我国汽车薄板只能满足 60%左右，而高档轿车用钢板，如高强度板、 合金化镀锌板、超宽板(1650mm 以上)等都依赖进口。 突破点：用材应与行业协调发展 汽车用钢板的品种应更趋向合理，朝着高强、高耐蚀和各种规格的薄钢板方向 发展，并改善冲压性能。铝、镁合金已成为汽车轻量化的理性材料，扩大应用已 势在心行。 阻力四：科技成果转化慢先进工艺推广慢 在我国，许多冲压新技术起步并不晚，有些还达到了国际先进水平，但常常很 难形成生产力。先进冲压工艺应用不多，有的仅处于试用阶段，吸收、转化、推 广速度慢。技术开发费用投入少，导致企业对先进技术的掌握应用慢，开发创新 能力不足，中小企业在这方面的差距更甚。目前，国内企业大部分仍采用传统冲 压技术，对下一代轻量化汽车结构和用材所需的成形技术缺少研究与技术储备。 突破点：走产、学、研联合之路 我国与欧、 美、 日等相比， 存在的最大的差距就是还没有一个产、 学研联合体， 科研难以做大， 成果不能尽快转化为生产力。 所以应围绕大型开发和产业化项目， 以高校和科研单位为技术支持，企业为应用基地，形成产品、设备、材料、技术 的企业联合实体，形成既能开发创新，又能迅速产业化的良性循环。 阻力五：大、精模具依赖进口 当前，冲压模具的材料、设计、制作均满足不了国内汽车发展的需要，而且标 准化程度尚低，大约为 40%~45%，而国际上一般在 70%左右。 突破点：提升信息化、标准化水平 必须用信息化技术改造模具企业，发展重点在于大力推广 CAD/CAM/CAE 一 体化技术，特别是成形过程的计算机模拟分析和优化技术(CAE)。加速我国模具 标准化进程， 提高精度和互换率。 力争 2005 年模具标准件使用覆盖率达到 60%， 2010 年达到 70%以上基本满足市场需求。 阻力六：专业人才缺乏 业内掌握先进设计分析技术和数字化技术的高素质人才远远不能满足冲压行 业飞速发展的需要， 尤其是摩托车行业中具备冲压知识和技术和技能的专业人才 更为缺乏且大量外流。另外，众多合资公司由外方进行工程设计，掌握设计权、 投资权，我方冲压技术人员难以真正掌握冲

压工艺的真谛。 突破点：提高行业人员素质 这是一项迫在眉睫的任务， 又是一项长期而系统的任务。振兴我国冲压行业需 要大批高水平的科技人才， 大批熟悉国内外市场、具有现代管理知识和能力的企 业家，大批掌握先进技术、工艺的高级技能人才。要舍得花大力气，有计划、分 层次地培养。

冲压成形用户市场的迅猛发展为冲压行业带来了全新的发展机遇，虽然在冲 压业发展的道路上还存在着各种各样的阻力与障碍，但我们始终相信，这些都阻 挡不了冲压行业前进的步伐

九.曲柄压力机产品工艺流程

综合性的冲压设计过程及要点 考虑产品质量、生产率、经济效益、操作及安全，全面兼顾生产组织合理性与 可行性。 （一）设计的准备工作 在接到冲压件的生产任务之后，首先需要熟悉原始资料。包括以下各项 (1)生产任务书或产品图及其技术条件。 (2)原材料情况：板材的尺寸规格、牌号及其冲压性能。 (3)生产纲领或生产批量。 (4)本生产单位可供选用的冲压设备的型号、技术参数及使用说明书 (5)模具加工、装配的能力与技术水平。 (6)各种技术标准和技术资料。 掌握了原始资料之后，冲压工艺设计可按下述内容与步骤进行。同时应 前后兼顾和呼应，有时要互相穿插进行。 1.冲压件的工艺性分析 由产品图，对冲压件的形状、尺寸、精度、材料、性能进行分析。 首先， 判断该产品需要哪几道冲压工序，各道中间半成品的形状和尺寸由哪 道工序完成， 然后,按冲压工艺性要求逐个分析， 裁定该冲压件加工的难易程 度， 确定是否需要采取特殊工艺措施。工艺分析就是要判断产品在技术上能否保质、 保量地稳定生产，在经济上是否最划算，因此，工艺分析就是对产品的冲压工艺 方案进行技术和经济上的可行性论证，确定冲压工艺性的好坏。 同时 对冲压工艺性不好的，可会同产品设计人员，在保证产品使用要求的前 提下，对冲压件的形状、尺寸、精度要求及原材料作必要的修改。 2.确定最佳工艺方案 3. 结合工艺计算，并经分析比较，确定最佳工艺方案。这是一个十分重要 的设计环节。完成工艺计算工艺方案确定后，对各道冲压工序进行工艺计算：排 样及材料利用率计算；冲压所需的力、功计算；主要工作零件（凸、凹模工作部 分）尺寸计算等。 4.选定模具结构类型 按工艺方案，确定各道工序的模具类型(如单工序模、复合 模、级进模)及模具总体结构，绘出其工作部分的动作原理图。对于非对称、非 回转体件，还要计算冲模的压力中心等。 5.合理选用冲压设备根据工艺计算和模具结构， 重点考虑力、行程、模具空间 尺寸等参

数结合现有设备条件，合理选择各道冲压工序的设备。 工艺方案确定是在冲压件工艺性分析之后进行的重要设计环节。工作如下： （一）列出冲压所需的全部单工序 根据产品的形状特征，判断出它的主要属性. 如为冲裁件、弯曲件、拉探件或翻边件等。初步判定它的加工性质，如落料、冲 孔、弯曲、拉深等。许多冲压件的形状很直观地反映出冲压加工的性质类别。 图 7—1 所示的平板件，需用剪裁、冲孔和落料工序。 图 7—2 为弯曲件，需经落料或剪裁、弯曲、冲孔等工序完成。

图 7—3a、b 分别为油封内夹圈和油封外夹圈 都为翻边件。管壁高度不同分别为 8.5mm 和 13.5mm． 图 7—3a 的内夹圈用落料、冲孔、翻边三道冲压 工序，翻边系数计算 为 0.8，所拟各工序合理。 图 7—3b 的外夹圈，如果也 采用相同的工序，翻边系数过小， 翻边系数为 0.74，不能一次 直接获得翻边高度尺寸。宜改用 拉深成形获得一部分，再冲孔后， 翻边成形而获得，应改为四道 落料、拉探、冲孔、翻边。 (二)冲压顺序的初步安排 对于所列的各道加工工序，还要根据其变形性质、质量要求、操作方便等因素， 对工序的先后顺序作出安排。安排的一般原则为： (1)对于带孔的或有缺口的冲裁件，如果选用单工序模，一般先落料，再冲孔或 冲缺口．若选用级进模，则落料排为最后工序。 (2)对于带孔的弯曲件，其冲孔工序的安排，应参照弯曲件的工艺性分析进行。 (3)对于带孔的拉深件，一般是先拉深，后冲孔，但当孔的位置在工件底部，且 孔径尺寸精度要求不高时，也可先冲孔，后拉深。 (4)多角弯曲件，有多道弯曲工序，应从材料变形影响和弯曲时材料窜移趋势两 方面安排先后弯曲的顺序。一般先弯外角，后弯内角。 (5)对于形状复杂的拉探件，为便于材料的变形流动，应先成形状内部形状，再 拉深外部形状。 (6)附加的整形工序、校平工序，应安排在基本成形之后。 (三)工序的组合 对于多工序加工的冲压件， 根据 生产批量、 尺寸大小、 精度要求、 模具制造水平、 设备能力。 依初步顺序的单工序予以的组合(必要而可能， 包括复合， 可能对顺序作调整)。 一般规则为： 简单模：用于厚料、低精度、小批量、大尺寸产品的单工序生产； 级进模：用于薄料、小尺寸、大批量的产品的连续生产； 复合模：用于形位精度高的产品。 注意： 对于某些特殊的或组合式的冲压件， 冲压加工还要其他辅助加工协调进行。 （除冲压加工外，还有钻孔、车削、焊接、铆合、去毛刺、清理、表面处理等等。 对这些辅助工序，可根据具体的需要，穿插安排在冲压工序之前、之间

或之后进 行） (四)最佳工艺方案的分析、比较和确定

经过工序的顺序安排和组合， 就形成为工艺方案。可行的工艺方案可能有几个， 必须从中选择最佳方案。 各种工艺方案（技术上可行的）总有各种优缺点，从中 确定一个能可靠的 1.保证产品质量、 2.满足证产品产量、 3.设备利用率最高、 4.模具成本最低、 5.人力、材料消耗最少、 6.操作方便且安全。 最佳工艺方案方案。 不仅要从技术上，而且还从经济上反复分析、比较，才能确定最佳工艺方案。 也只有既有理论基础，又有实践经验，获得的工艺方案才最合理

十.汽车前发动机盖的冲压工艺

汽车车门玻璃升降器外壳件的形状、尺寸如图 8.2.1 所示，材料为 08 钢板， 板厚 1.5mm ，中批量生产，打算采用冲压生产，要求编制冲压工艺。 九.冲压工艺实例 首先必须充分了解产品的应用场合和技术要求，并进行工艺分析。汽车车门上 的玻璃抬起或降落是靠升降器操纵的。升降器部件装配简图如图 8.2.2 所示， 本冲压件为其中的外壳 5 。升降器的传动机构装在外壳内，通过外壳凸缘上三 个均布的小孔 φ3.2mm 用铆钉铆接在车门座板上。传动轴 6 以 I T11 级的 间隙配合装在外壳件右端孔 φ16.5mm 的承托部位，通过制动扭簧 3 、联动 片 9 及心轴 4 与小齿轮 11 联接，摇动手柄 7 时，传动轴将动力传递给小 齿轮，然后带动大齿轮 12 ，推动车门玻璃升降。 该冲压件采用 1.5mm 的钢板冲压而成，可保证足够的刚度与强度。外壳内腔 的主要配合尺寸 φ 16.5 mm 、 φ 22.3 mm 、 16 mm 为 IT11-IT12 级。 为确保在铆合固定后，其承托部位与轴套的同轴度，三个 φ 3.2mm 小孔与 φ 16.5mm 间的相对位置要准确，小孔中心圆直径 φ 42 ± 0.1mm 为 Ⅰ T10 级。此零件为旋转体，其形状特征表明，是一个带的圆筒形件。其主要的形状、 尺寸可以由拉深、翻边、冲孔等冲压工序获得。作为拉深成形尺寸，其相对值 都比较合适，拉深工艺性较好。φ 22.3 mm 、 16 mm 的公差要求偏高，拉 深件底部及口部的圆角半径 R1.5 mm 也偏小，故应在拉深之后，另加整形工 序，并用制造精度较高、间隙较小的模具来达到。 三个小孔 φ3.2 mm 的中心 圆直径 42 ±0.1mm 的精度要求较高， 按冲裁件工艺性分析， 应以 φ22.3 mm 的内径定位，用高精度（IT7 级以上）冲模在一道工序中同时冲出。 图 8.2.1 玻璃升降器外壳 图 8.2.2 玻璃升降器外壳的装配简图 冲压件冲压工艺过程的确定 一．工艺方案的分析比较 外壳的形状表明，它为拉深件，所以拉深为基本工序。凸缘上三小孔由冲孔工 序完成。该零件 φ 16.5 mm 部分（见图 8.2.1 右侧）的成形，可以有三种方 法：一种可

以采用阶梯拉深后车去底部；另一种可以采用阶梯拉深后冲去底部； 第三种可以采用拉深后冲底孔，再翻边的方法（见图 8.2.3 所示） 。

第一种方法车底的质量较高，但生产率低，在零件底部要求不高的情况下，不 易采用。第二种方法在冲去底部之前，要求底部圆角半径接近于零，因此需要 增加一道整形工序，而且质量不易保证。第三种方法虽然翻边的端部质量不及 前两种好，但生产效率高，而且省料。由于外壳高度尺寸 21 mm 的公差要求 不高，翻边工艺完全可以保证零件的技术要求，故采用拉深后再冲孔翻边的方 案还是比较合理的。图 8.2.3 外壳底部的成形方案 a) 车切 ;b) 冲切 ;c) 冲孔翻边 二．工艺方案的确定 • 计算毛坯尺寸 在计算毛坯尺寸以前需要先确定翻边前的半成品形状和尺寸，核算翻边的变形 程度。参见图 8.2.1 ，零件 φ 16.5 mm 处的高度尺寸为： H =21-16 =5mm 。根据翻边工艺计算公式，翻边系数 K 为：将翻边高度 H=5 mm ； 翻边直径 D=16.5+1.5 =18mm ；翻边圆角半径 r =1 mm ；材料厚度 t=1.5mm 带 入 上 式 ， 得 翻 边 系 数 ： 预 冲 孔 孔 径 d= DK=11 mm ， d/t=11/1.5=7.33 ，查翻边系数极限值表知，当用圆柱形凸模预冲孔时，极 限翻边系数 [ K]=0.5 ，现 0.61>0.5 ，故能由冲孔后直接翻边获得 H=5 mm 的高度。翻边前的拉深件形状与尺寸如图 8.2.4 所示。 为了计算毛坯尺寸，还须确定切边余量。因为凸缘直径 d=50mm ，拉深直径 d=23.8mm ，所以 ，查拉深工艺资料，得凸缘修边余量 δ=1.8 mm ， 实际凸缘直径 d'凸= d 凸+2 δ =(50+3.6) mm ≈ 54 mm 。毛坯直径 D 按 以下公式计算：D≈ 65 mm 图 8.2.4 翻边前的半成品形状和尺寸 2 ．计算拉深次数 因为 t /D=2.3% ， ， ，初定 r1 ≈ ( 4 ～ 5) t,从《冲压手册》中 查表可得 极限拉深系数 [m 1 ]= 0.44 ， [ m2 ]= 0.75 ， 又由 [ m1 ][ m2 ] =0.44 × 0.75=0.33 ， 所以 m 总 ﹥ [ m1 ][ m2 ]。需要两次拉深，取 n=2 。 若采用接近于极限的拉深系数进行拉深，则需要选用较大的圆角半径，以保证 拉深质量。目前零件的材料厚度 t=1.5mm 、圆角半径 r=2.55 mm ，约为 1.5 t，过小，而且零件直径又较小，两次拉深难以满足零件的要求。因此需要 在两次拉深后还增加一道整形工序，以得到更小的口部、底部圆角半径。 在实际应用中，可以采用三道拉深工序，依次减小拉深圆角半径，将总的拉深 系数 m 总 =0.366分配到三道拉深工序中去， 可以选取 m1 = 0.56 ， m2 = 0.805 , m3 =0 .812 ，使 m1 × m2 × m3 =0.56 × 0.805 × 0.812=0.366 3 ．工序的组合和顺序确定 对于外壳这样工序较多的冲压件，可以先确定出零件的基本工序，再考虑对所 有的基本工序进行可能的组合排序，将由此

得到的各种工艺方案进行分析比较， 从中确定出适合于生产实际的最佳方案。 外壳的全部基本工序为：落料 φ65 mm ，第一次拉深、第二次拉深（见图 8-11b ） 、第三次拉深（见图 8.2.5c ） 、冲底孔 φ11 mm （见图 8.2.5d ） ， 翻边 φ16.5 mm （见图 8.2.5e ） ，冲三小孔 φ3.2 mm （见图 8.2.5f ） ， 修边 φ50 mm （见图 8.2.5g ） 。共计八道基本工序，据此可以排出以下五种 工艺方案：

方案一：落料与首次拉深复合（见图 8.2.5a ） ，其余按基本工序。 方案二： 落料与首次拉深复合， φ11 mm 底孔与翻边复合 冲 （见图 8.2.6a ） ， 冲三个小孔 φ3.2 mm 与切边复合（见图 8.2.6b ） ，其余按基本工序。 方案三：落料与首次拉深复合，冲 φ11 mm 底孔与冲三个小孔 φ3.2 mm 复 合（见图 8.2.7a ） ，翻边与切边复合（见图 8.2.7b ） ，其余按基本工序。 方案四：落料、首次拉深与冲 φ11 mm 底孔复合（见图 8.2.8 ） ，其余按基 本工序。 方案五：采用级进模或在多工位自动压力机上冲压。 分析比较上述五种方案，可以看出：方案二中，冲 φ11mm 孔与翻边复合，由 于模壁厚度较小 mm ，小于凸凹模间的最小壁厚 3.8 mm ，模具极易损

坏。冲三个小孔 φ3.2 mm 与切边复合，也存在模壁太薄的问题，此时 mm ，因此不宜采用。 方案三中，虽解决了上述模壁太薄的矛盾，但冲 φ11 mm 底孔与冲三个小孔 φ3.2 mm 复合及翻边与切边复合时，它们的刃口都不在同一平面上，而且磨损 快慢也不一样，这会给修磨带来不便，修磨后要保持相对位置也有困难。 方案四中，落料、首次拉深与冲 φ11 mm 底孔复合，冲孔凹模与拉深凸模做 成一体，也会给修磨造成困难。特别是冲底孔后再经二次和三次拉深，孔径一 旦变化，将会影响到翻边的高度尺寸和翻边口部的质量。 方案五采用级进模或多工位自动送料装置，生产效率高。模具结构复杂，制造 周期长，成本高，因此，只有大批量生产中才较适合。 方案一没有上述缺点，但工序复合程度低、生产效率也低，不过单工序模具结 构简单、制造费用低，这在中小批生产中却是合理的，因此决定采用第一方案。 本方案在第三次拉深和翻边工序中，于冲压行程临近终了时，模具可对工件刚 性镦压而起到整形作用，故无需另加整形工序。图 8.2.5 各工序的模具结构 a) 落料与拉深 ;b) 二次拉深 ;c) 三次拉深 ;d) 冲底孔 ;e) 翻边 ;f) 冲小 孔 ;g) 切边 图8.2.6方案二的部分模具结构 a)冲孔与翻边;b)冲小孔与切边 图8.2.7方案三的部分模具结构 a)冲底孔与冲小孔；b)翻边与切边 图8.2.8方案四的落料，拉深与冲底孔复合模具结构