沖壓機原理

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1、沖床知識講座 一、 主要技術參數(shù) 1．公稱壓力 Pg 　 曲柄壓力機的公稱壓力（即額定壓力）是指滑塊離下死點前某一特定距離（即公稱壓力行程Sg）或曲柄旋轉(zhuǎn)到離下死點前某一特定角度（即公稱壓力角αg）時，滑塊所容許承受的最大作用力，單位N或kN。 2．滑塊行程 S 　 滑塊行程為滑塊從上死點到下死點直線距離，單位mm。 3．滑塊單位時間的行程次數(shù) n 　 行程次數(shù)為滑塊每分鐘從上死點到下死點再回到上死點的往返次數(shù)。 　 壓力機的行程次數(shù)應能保證生產(chǎn)率，同時必須考慮操作者的操作頻率不能超過承受能力，造成疲勞作業(yè)。 4．裝模高度 H 　 裝模高度為滑塊在下死點時，滑塊底平面

2、到工作墊板上表面的距離，單位mm。當滑塊調(diào)節(jié)到上極限位置時，裝模高度達到最大值，稱為最大裝模高度。 　 封閉高度是指滑塊在下死點時，滑塊底平面到工作臺上表面的距離，單位mm。封閉高度和裝模高度之差恰好是墊板厚度。 　 其他參數(shù)還有工作臺板和滑塊底面尺寸、喉深及立柱間距等。壓力機裝設安全裝置時要考慮這些參數(shù)。 二、曲柄壓力機組成 　 根據(jù)壓力機的傳動方式、結(jié)構(gòu)形式及產(chǎn)生壓力的方式等不同，可有多種類型。按傳動方式不同，可分為機械傳動、液壓傳動、電磁及氣動壓力機；按機身結(jié)構(gòu)不同，可分為開式和閉式機身壓力機；按產(chǎn)生壓力的方式不同，機械壓力機又可分為摩擦壓力機和曲柄壓力機。機械

3、傳動的曲柄壓力機使用量最大，是我國工業(yè)部門中最基本、最常見的壓力機械類型。其中，中、小噸位開式機身機械式曲柄壓力機使用量多，手工操作比例大，相應的事故率也高。本章將重點討論開式機身機械式曲柄壓力機。 　 曲柄壓力機由機身、動力傳動系統(tǒng)、工作機構(gòu)和操縱系統(tǒng)組成。 1．機身 　 機身由床身、底座和工作臺三部分組成，工作臺上的墊板用來安裝下棋。機身大多為鑄鐵材料，而大型壓力機采用鋼板焊接而成。機身首先要滿足剛度、強度條件，有利于減振降噪，保證壓力機的工作穩(wěn)定性。 2．動力傳動系統(tǒng) 　 動力傳動系統(tǒng)由電動機、傳動裝置（齒輪傳動或帶傳動）以及飛輪組成，其中電動機和飛輪是動力部件。在壓力機的空

4、行程，靠飛輪自身轉(zhuǎn)動慣量蓄積動能；在沖壓工件瞬間受力最大時，飛輪放出蓄積的能量，這樣使電動機負荷均衡，能量利用合理，減少振動。有的沖壓機利用大齒輪或大皮帶輪起到飛輪的作用。 3．工作機構(gòu) 　 工作機構(gòu)是曲軸、連桿和滑塊組成曲柄連桿機構(gòu)。曲軸是壓力機最主要部分，它的強度決定壓力機的沖壓能力；連桿是連接件，它的兩端與曲軸、滑塊鉸接；裝有上模的滑塊是執(zhí)行元件，最終實現(xiàn)沖壓動作。輸入的動力通過曲軸旋轉(zhuǎn)，帶動連桿上下擺動，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成滑塊沿著固定在機身上導軌的往復直線運動。 4．操縱系統(tǒng) 　 操縱系統(tǒng)包括離合器、制動器和操縱機構(gòu)。離合器和制動器對控制壓力機的間歇沖壓起重要作用，同時又是安全保

5、證的關鍵所在，離合器的結(jié)構(gòu)對某些安全裝置的設置產(chǎn)生直接影響。操縱裝置一般采用腳踏開關。 以J31－315型開式壓力機為例，其工作原理見圖14一1 。電動機1帶動皮帶傳動系統(tǒng)2，3，將動力傳到小齒輪6，通過6和7，8和9兩級齒輪減速傳到曲柄連桿機構(gòu)，大齒輪7同時又起飛輪作用。最本級齒輪9制成偏心齒輪結(jié)構(gòu)，它的偏心輪部分就是曲柄，曲柄可以在芯軸10上旋轉(zhuǎn)。連桿12一端連到曲軸偏心輪；另一端與滑塊鉸接，當偏心齒輪9在與小齒輪8嚙合轉(zhuǎn)動時，連桿擺動，將曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的往復直線運動。上模裝在滑塊上，下模固定在墊板上，滑塊帶動上模相對下模運動，對放在上、下模之間的材料實現(xiàn)沖壓。 圖14－

6、1 J31－315型開式壓力機運動原理圖 1-電動機 2-小皮帶輪 3-大皮帶輪 4-制動器 5-離合器 6-小齒輪 7-大齒輪 8-小齒輪 9-偏心齒輪 10-芯軸 11-機身 12-連桿 13-滑塊 14-上模 15-下模 16-墊板 17-工作臺 18-液壓氣墊 　 在電動機不切斷電源情況下，滑塊的動與停是通過操縱腳踏開關控制離合器5和制動器4實現(xiàn)的。踩下腳踏開關，制動器松閘，離合器結(jié)合，將傳動系統(tǒng)與曲柄連桿機構(gòu)連通，動力輸入，滑塊運動；當需要滑塊停止運動時，松開腳踏開關，離合器分離，將傳動系統(tǒng)與曲柄連桿機構(gòu)脫開，同時運動慣性被制動器有效地制動，使滑塊運動及時停止。 三、過載保

7、護裝置 壓力機工作過程中，可能由于材料、模具、設備、操作等問題出現(xiàn)超載；由于滑塊和上模的自重導致下降速度過快，對零件產(chǎn)生撞擊；或由于制動器失靈、連桿折斷，導致滑塊墜落而引發(fā)事故。為此，應在壓力機上采用一些保護性技術措施。 　 過載保護裝置常見的有壓塌式、液壓式和電子檢測式等。 1．壓塌式過載保護裝置 　 根據(jù)破壞式保護原理，在傳動鏈中人為制造一個機械薄弱環(huán)節(jié)。當發(fā)生超載時，這個薄弱環(huán)節(jié)首先破壞，切斷傳動線路，使動力不能繼續(xù)輸入，后續(xù)機構(gòu)運動停止，從而保護后續(xù)主要受力件不遭到損壞。壓力機常用壓塌塊作為機械薄弱環(huán)節(jié)，保護主要受力件曲軸免受超載造成的破壞。 圖14－11 壓塌塊過載保護

8、裝置的安裝位置 1-連桿體 2-調(diào)節(jié)螺桿 3-支承座 4-滑塊 5-壓塌塊 　 壓塌塊一般裝在滑塊球鉸與滑塊之間的部位（見圖14－11），當壓力機過載時，壓榻塊a，b兩處的圓形截面首先剪切破壞，使連桿相對于滑塊滑動一段距離，觸動開關，將控制線路切斷，壓力機停止運轉(zhuǎn)，保障機器安全。壓塌塊有雙剪切面和單剪切面兩種，以雙剪切面的為例，壓塌塊兒何尺寸的確定原則是將a，b兩處剪切面積設計得相同（見圖14－12），以使兩剪切面同時破壞。保護裝置的破壞載荷約為額定載荷的125%左右，設兩截面各承受一半工作載荷。剪切面設計參數(shù)計算公式為： 式中:a,b--壓塌塊的兩剪切斷面面積； 　

9、 　da,db--a,b截面處的直徑； 　 　τ--材料剪切強度極限； 　 　Pg--壓力機的公稱壓力。 圖14－12 壓塌塊過載保護裝置 　 壓塌式過我保護裝置的缺點是不能準確地限制過載力，因為壓塌塊的破壞不僅由作用在它上面的外力決定，同時還與壓塌塊的材料疲勞有關。 2．液壓式過載保護裝置 　 圖14－13所示為J39－800型閉式四點壓力機液壓式過載保護裝置原理圖，通過卸荷閥6自動控制過載。在正常工作時，泵2輸出的壓力油經(jīng)卸荷閥6的單向閥進入液壓墊5的油缸內(nèi)，抬起連桿支承座。在公稱壓力下工作時，液壓墊中油的壓力使卸荷閥中的單向閥關閉，閥芯處于圖示下位，卸荷閥進油端油壓

10、力與彈簧力的總和大于輸出端總壓力，壓力機正常工作。當超載時，油缸油壓升高，使卸荷閥輸出端壓力大于進油端壓力與彈簧力的總和，迫使閥芯移動到上位，使壓力油迅速排到油箱，壓力機卸載。同時，卸荷閥上的斜面碰塊隨閥體的移動而觸動限位開關，切斷電氣控制線路，使離合器分離，油泵停轉(zhuǎn)，壓力機緊急停車。在彈簧力作用下，卸荷閥閥芯復位。消除過載后，泵再次供油，壓力機重新開始工作。 圖14－13 J39-800型閉式四點壓力液壓保護裝置原理圖 1-電動機 2-高壓液壓泵 3-溢流閥 4-單向閥 5-限位開關 6-卸荷閥 7-液壓墊 8-壓力表開關 9-壓力表 10-壓力繼電器 壓力機的公稱壓力是如何計

11、算的? 是說滑塊離下死點有13毫米的時候,此時壓力機所具有的壓力,就是所說的公稱壓力,一般的壓力機所用的力都在壓力機的公稱力的60%左右,最多不能超過65%,否則壓力機的壽命會急劇下降,震動加大,很可能發(fā)生特別重大的惡性事件.機毀人亡! 四、壓力機的安全使用與管理 防止沖壓事故是一個復雜、綜合性的工作，應從多方面、多層次給予重視。壓力機本質(zhì)安全和采用安全裝置是壓力作業(yè)安全的基礎和前提，使用與管理是安全的保證，包括制定嚴格的安全操作規(guī)程、創(chuàng)造良好的環(huán)境和舒適的工作條件，采用輔助安全措施等。否則壓力機及其安全裝置再好，但得不到正確的使用和維護，甚至遭到人為損壞或拆除，事故仍可能發(fā)生。 （

12、一）、手用工具 　 沖壓事故率最高的時段發(fā)生在送、取料階段，而我國目前相當數(shù)量的沖壓機械還仍然靠手工送、取料。解決這個問題的一個廉價簡便的方法就是利用手用工具。手用工具的作用是以工具代手，避免操作者手伸進?？趨^(qū)的危險。 　 手用工具是指在壓力機主機以外，為用戶安全操作額外提供的手用操作工具。手用工具種類很多，常用的有手用鉗、鉤、鑷、夾、各式吸盤（電磁、真空、永磁）及工藝專用工具等，是安全操作的輔助手段。 　 手用工具的設計和選用要注意以下幾點： 1．符合安全人機工程學要求 　 手用工具的手柄形狀要適于操作者的手把持，并能阻止在用力時，手向前握或前移都不能達到不安全位置，避免因使用工具

13、不當而受到傷害。 2．結(jié)構(gòu)簡單、方便使用 　 手用工具的工作部位應與所夾持坯料的形狀相符，以利夾持可靠、迅速取送、準確入模。 3．不得對模具造成損傷 　 手用工具應盡量采用軟質(zhì)材料制作，以防在意外情況下，工具未及時退出模口，而在模具又閉合時，造成壓力機過載。 4．符合手持電動工具的安全要求 　 手持電動工具應采用安全電壓，并保證絕緣。 需要強調(diào)指出，在正常操作時，堅持使用手用工具對降低沖壓事故確實能起到一定作用，但手用工具本身并不具備安全裝置的基本功能，因而不是安全裝置。它只能代替人手伸進危險區(qū)，不能防止操作者的手意外伸進危險區(qū)。采用手用工具還必須同時使用安全裝置。 （二）、良

14、好的工作環(huán)境和操作位置 　 沖壓作業(yè)單調(diào)、重復，容易引起操作者疲勞；噪聲和振動使操作意識下降，這也是導致事故的重要原因之一。如果操作者的姿勢不正確，會加速疲勞，增加危險性，所以操作位置和姿勢，以及周圍環(huán)境諸因素都應給予充分注意。 1．操作位置和姿勢應符合安全人機學的要求 　 盡量為操作者提供舒適安全的作業(yè)條件，以便更有效地發(fā)揮人的作用，提高生產(chǎn)率。國外的一些做法可供我國借鑒，如日本搞了沖壓作業(yè)的標準操作尺寸，圖14－20就是其中一例。不僅在壓力機的尺寸設計上考慮了人體參數(shù)，而且還設置了肘托板、高度可調(diào)的椅子和腳踏板，增加操作的舒適性。 圖14－20 沖壓作業(yè)的標準操作尺寸 1

15、-肘托板 2-坐椅 3-腳踏板 2．提供良好的生理和心理工作環(huán)境 　 工作環(huán)境的溫度、通風、照明、噪聲和振動等均應符合勞動衛(wèi)生要求。如果達木到要求，應采用措施加以改造。 3．配備勞動保護用品準操作尺寸 　 在環(huán)境治理改造前或改造期間，應配備必要的勞動保護用品，例如耳塞（耳罩）、操作手套等，以加強對人員的保護。 （三）、壓力機安全操作注意事項 　 根據(jù)壓力機不同機器種類和加工要求，制定有針對性、切實可行的安全操作規(guī)程，并進行必要的崗位培訓和安全教育。使用單位和操作者必須嚴格遵守設計制造單位提供的安全使用說明的規(guī)定和操作規(guī)程，正確地使用、檢修。壓力機一般安全操作要求如下： 　 第一

16、，開動設備前，要檢查壓力機的操縱部分、離合器和制動器是否處于有效狀態(tài)，安全防護裝置是否完整好用，曲柄滑塊機構(gòu)各部有無異常。發(fā)現(xiàn)異常應立即采取必要措施，不得帶病運轉(zhuǎn)，嚴禁拆卸和損壞安全裝置。 　 第二，正式作業(yè)前須經(jīng)空轉(zhuǎn)試車，確認各部分正常后方可工作。開機前應清理工作臺上一切不必要的物品，防止開車振落擊傷人或撞擊開關引起滑塊突然啟動。 　 第三，操作必須使用工具，嚴禁用手直接伸進?？谌∥?，手用工具不得放在模具上。 　 第四，在?？趨^(qū)調(diào)整工件位置或揭取卡在模內(nèi)的工件時，腳必須離開腳踏板。 　 第五，多人操作同一臺壓力機應有統(tǒng)一指揮，信號清晰，待對方作出明確應答，并確認離開危險區(qū)再動作。

17、　 第六，突然停電或操作完畢應關閉電源，并將操縱器恢復到離合器空擋，制動器處在制動狀態(tài)。 　 第七，對壓力機進行檢修、調(diào)整以及在安裝、調(diào)整、拆卸模具時，應在機床斷開能源（如電、氣、液）、機床停止運轉(zhuǎn)的情況下進行，并在滑塊下加放墊塊可靠支護。機床啟動開關處掛牌通告警示。 四、壓力機的安全管理 　 壓力機的安全管理包括如下內(nèi)容： 　 第一，企業(yè)的安全技術部門和設備主管部門必須參加壓力機（包括剪切機）安裝、大修后試運轉(zhuǎn)的驗收工作，以及在用設備的安全定期檢驗工作，驗收合格后方可使用。 　 第二，對每臺設備建立完整的設備檔案。檔案應包括：制造廠名稱、安裝單位及檢修、改造中所提供的質(zhì)量證明文件和技術資料，使用中發(fā)生設備、人身事故等情況。 　 第三，建立交接班制度、崗位責任制度、維護保養(yǎng)制度、定期檢驗與檢修制度、事故登記與報告制度等，并嚴格執(zhí)行。 　 第四，操作者必須年滿18周歲并經(jīng)過企業(yè)部門的專門培訓，熟悉設備性能和維護保養(yǎng)知識，經(jīng)安全考試合格后方可憑證上崗操作。 　 第五，對于陳舊、失效、發(fā)現(xiàn)異常、缺乏安全防護裝置的壓力機，經(jīng)技術改造仍達不到安全標準要求的，由主管部門及安全技術部門認真鑒定后，禁止使用。確認無改造價值的應報廢，嚴禁轉(zhuǎn)賣。 10