机械压力机的特点及工作原理

机械压力机的特点及工作原理

丁涛黄国明

（济南迈特力科技集团有限公司250117）

摘要：机械压力机具有生产效率高、结构精巧、节能等优点，广泛应用于切断、冲孔，落料、弯曲、铆合和成形等工艺中。本文简单的介绍了机械压力机的分类以及各类机械压力机的特点，综述了机械压力机的结构及原理。

关键词：机械压力机；结构原理

一、机械压力机简介

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，对坯料进行成形加工的锻压机械。机械压力机动作平稳,工作可靠,广泛用于冲压、挤压、模锻和粉末冶金等工艺。机械压力机在数量上约占各类锻压机械总数的一半以上。机械压力机的规格用公称工作力(千牛)表示，它是以滑块运动到距行程的下止点约10-15毫米处(或从下止点算起曲柄转角α约为15°-30°时)为计算基点设计的最大工作力。

二、机械压力机的结构类型

机械压力机一般按机身结构型式和应用特点来区分。

1、按机身结构型式分：有开式和闭式两类。

①开式压力机：也称冲床，应用最为广泛。开式压力机多为立式。机身呈C形，前、左、右三面敞开,结构简单、操作方便、机身可倾斜某一角度,以便冲好的工件滑下落入料斗,易于实现自动化。但开式机身刚性较差，影响制件精度和模具寿命，仅适用于40～4000千牛的中小型压力机。

②闭式压力机：机身呈框架形，机身前后敞开，刚性好，精度高，工作台面的尺寸较大，适用于压制大型零件，公称工作力多为1600～60000千牛。冷挤压、热模锻和双动拉深等重型压力机都使用闭式机身。

2、按应用特点分：有双动拉深压力机、多工位自动压力机、回转头压力机、热模锻压力机和冷挤压机。

①双动拉深压力机:它有内、外两个滑块,用于杯形件的拉深成形。拉深前外滑块首先压紧板料外缘，然后内滑块带动凸模拉深杯体，以防板坯外缘起皱。拉深完成后内滑块先回程，外滑块后松开。内外滑块公称工作力之比为（1.7～1）:1。

②多工位自动压力机：在一台压力机上设有多个工位，装置多道成形模具，坯料依次自动向下一工位移动。在压力机的一次行程中，各工位同时进行各道成形工序，制成一个工件。

③回转头压力机：在滑块与工作台之间设有可装置数十组模具的回转头，可按需要选用模具。坯料放在模具上而不再移动。每次行程完毕，回转头转动一个位置，完成一道工序。这种压力机定位精度高，便于调整产品，一机多用，多用于冲制仪器底板和面板等。回转头压力机可配上数控系统，根据编好的指令选用模具和板材成形部位，自动完成复杂的冲压工作。

④热模锻压力机：用于模锻件生产。机身刚度大，导向面长,承受偏载能力强。过去多用曲柄连杆机构,为提高刚性多已改用双滑块式和楔式。双滑块式结构较简单，重量轻；楔式结构支承面积大，但传动效率低。模锻时滑块在下止点附近容易卡死（俗称闷车），所以设有脱出装置。机械中有上下顶出装置，能实现多模膛锻造,锻件精度较高，适于大批量生产。最大规格为160兆牛。

⑤冷挤压机：用于冷、温态挤压金属零件，如枪弹壳、牙膏管等。冷挤压机一般是立式的，特点是刚度好，导向精度高，工作压力大，工作台面小，工作行程长。

三、机械压力机与液压机的区别及特点

1、机械式压力机，具有较大的冲击力，比较适合冲裁、切断等分离工序。压力机（包括冲床、液压机）是一种结构精巧的通用性压力机。具有用途广泛，生产效率高等特点，压力机可广泛应用于切断、冲孔、落料、弯曲、铆合和成形等工艺。通过对金属坯件施加强大的压力使金属发生塑性变形和断裂来加工成零件。

2、液压机，加载比较平稳，适合弯曲、拉深、整形等成形工序。液压机是一种以液体为工作介质，根据帕斯卡原理制成的用于传递能量以实现各种工艺的机器。液压机一般由本机（主机）、动力系统及液压控制系统三部分组成。

上述是观点是多数人的看法，但日本研究结果表明，冲压件的变形与冲压速度基本无关，只有当冲压机达到每分钟2000次以上时才有影响。

3、从效率考虑，机械式压力机要高。

从可靠性考虑，机械式压力机比较皮实，而液压机一般容易出现漏油等液压方面的问题。

综上所述，除整形、校正弯曲等工序外，最好使用机械式压力机，这样便于提高工作效率。

四、机械压力机的工作原理

机械压力机工作时由电动机通过三角皮带驱动大皮带轮（通常兼作飞轮）,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，使滑块停止在上止点附近。

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或四点的。

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。短时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有飞轮。按平均功率选用的电动机启动后，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载荷，转速降低，飞轮释放出积蓄的动能进行补偿。锻压工作完成后，飞轮再次加速积蓄动能，以备下次使用。

机械压力机上的离合器与制动器之间设有机械或电气连锁,以保证离合器接合前制动器一定松开,制动器制动前离合器一定脱开。机械压力机的操作分为连续、单次行程和寸动（微动），大多数是通过控制离合器和制动器来实现的。滑块的行程长度不变，但其底面与工作台面之间的距离（称为封密高度），可以通过螺杆调节。

生产中，有可能发生超过压力机公称工作力的现象。为保证设备安全，常在压力机上装设过载保护装置。为了保证操作者人身安全，压力机上面装有光电式或双手操作式人身保护装置。

五、压力机的维护保养

压力机使用一段时间后，机械部分会磨损，轻者使压力机不能正常发挥功能，重者则出现机械故障，甚至发生事故。定期检修的目的就是通过每日、每周、每月、每半年或一年的检查维修，使压力机始终保持完好的状态，以保证压力机的正常工作和确保操作者人身安全。压力机的定期检修保养，包括离合器、制动器的保养，曲柄滑块工作机构的检修，导滑间歇的调整，螺栓连接部分的检查，给油装置和供气系统的检修，精度的定期检查的等。除以上各项外，压力机定期检修保养，还应包括传动系统、电气系统和各种辅助装置功能的检查维修。日常检查是设备定期检修保养的重要环节，它可防患于未然，必须列入压力机操作规程，在每天工作前、开机加工中、作业后，都应该进行相应项目的检查和维护。

结语

随着传感技术的发展，机械手装配作业的能力也将进一步提高，更重要的是将机械手、柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从根本上改变目前机械制造系统的人工操作状态。总体来说，国内的冲压机械手发展迅速，归结起来，大都朝着机电一体化、这高精度、模块化和节能化四个方向发展。随着中国人口的减少，人工人本的增加，在不久的将来，将会有越来越多的企业用冲压机械手、数控机器人替代人工，博立斯作为专业的冲床机械手厂家，将朝着更智能化、更价美物廉方向发展，真正成为机械手的一代枭雄。

参考文献

[1]何德誉.《曲柄压力机》，机械工业出版社，北京，1982.

[2]吕言.周建国.《压力机的开发以及今后的动向》[J]锻压装备与制造技术;2006.01.