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在冷沖壓生產中,數(shù)控沖床沖壓壓力機設備的選擇,是一項非常重要的工作,它直接關系到設備的安全和合理使用,同時也關系到沖壓工藝是否能順利進行和模具的壽命、產品的質量、生產效率以及成本的高低等一系列問題。
選擇數(shù)控沖壓力機設備,首先要清楚地了解被加工產品的特點(包括所采用的沖壓工藝性質、生產批量大小、沖壓件的幾何形狀及尺寸、精度要求、工序的分配、成品取件方法、廢料處理等)和各類沖壓設備的特點(包括壓力及功率的大小、輔助裝置及功能,滑塊行程、速度大小、精度、裝??臻g大小、操作空間大小等)。然后使所選用設備的性能與產品的加工對設備性能的要求相適應,盡量不造成欠缺或浪費。最后,確定出設備的類型及其規(guī)格。
1.曲柄壓力機的工藝特性與結構特性
通用曲柄壓力機有較大的工藝適應范圍,幾乎能用于所有的沖壓加工,但沖壓工藝及其模具的設計制造相對專用壓力機復雜,且生產效率也比專用壓力機低。專用壓力機一般價格較高,缺乏通用性。在選用機種時,要全面考慮這些問題。產量大小是選用機種的重要因素之一。產量小、沖壓性質多變時,可選用通用壓力機;產量大或沖壓工藝性質較穩(wěn)定時,可考慮使用專用壓力機。
開式壓力機機身結構的主要優(yōu)點是操作空間大,而閉式壓力機機身結構的主要優(yōu)點是剛度好。因此,對于精度要求高,模具壽命要求長的沖壓宜選用閉式壓力機;而對于需要方便操作,或要安裝自動送料裝置的沖壓則宜選用開式壓力機。
壓力機的行程次數(shù)和行程長度決定了滑塊的行程速度,確定時既要考慮產量的需求,也要考慮沖壓工序性質的要求。對于拉深、擠壓等塑性變形量大的工序,要限制行程速度。而沖裁加工,則可以根據(jù)產量及操作條件(手工操作或自動送料)的許可采用較高的速度。但是,行程速度越快,振動、噪聲就越大,對模具壽命也有影響,這一點必須加以考慮。
壓力機的行程長度和裝模高度,對壓力機的整體剛性是有影響的。行程長度越長,則曲軸的曲柄半徑越大,曲柄臂剛度越差,而且立柱也越高,機身垂直變形量越大。裝模高度越高,機身的垂直變形量也越大,且當模具的閉合高度較小,要將壓力機的裝模高度調得較小時,連桿便調得較長,剛度也隨之下降。因此,在滿足沖壓變形的要求及不妨礙取件的情況下,壓力機的行程不必選擇過長。裝模高度也應針對模具閉合高度選取。
2.曲柄壓力機的壓力特性
曲柄壓力機的許用負荷隨滑塊行程位置的不同有很大的變化。其標稱壓力一般在下止點前幾毫米到十幾毫米(即標稱壓力行程)內才能產生,而在沖壓過程中,不同沖壓工藝方法的工作負荷與滑塊行程的關系是不同的。有的沖壓工藝工作行程較短,只在下止點附近才產生高壓,如沖裁、壓?。欢械臎_壓工藝工作行程較長,距下止點較高的位置就開始產生相當高的壓力,如彎曲、拉深。對于后者,當壓力機標稱壓力大于其更大沖壓力F max時,壓力機還有可能發(fā)生過載。對于工作行程大于壓力機的標稱壓力行程的沖壓加工,必須根據(jù)負荷曲線來確定壓力機的規(guī)格。確認沖壓的工作負荷曲線無論在哪一位置都不超出壓力機的許用負荷曲線,而且由于工作負荷曲線隨材料的變化和加工條件的變化而變化,因此,許用負荷要留有充分的余地。
工作負荷曲線應在工序決定之后做出,對于組合工序要注意考慮壓力是否有疊加。另外,工作負荷不僅包括沖壓變形力,而且要加上與變形力同時存在的其它工藝力,如壓料力、彈性卸料力、彈性頂件力、推件力等。
3.曲柄壓力機的做功特性
曲柄壓力機克服沖壓力所做的功相當于工作負荷曲線下所包含的面積。這個功是在較短的時間里完成的,而一個工作周期內較長的時間曲柄壓力機是在空程運轉。為了提高效率,曲柄壓力機傳動系統(tǒng)中設置了飛輪,利用飛輪吸收積蓄空程運轉時電動機輸出的能量(飛輪轉速提高),在沖壓工件的瞬間釋放出來(飛輪減速)。這樣,電動機功率可以大為減小。而飛輪釋放掉的能量在下次沖壓之前又得到電動機的補充。如果該能量得不到及時補充或補充不足,滑塊必然逐漸減速,直至停止工作。
為了不使壓力機工作時速度降低,就必須限制壓力機的平均沖壓功率,即單位時間內所做的功,使其小于壓力機電動機的額定功率。沖壓功率與沖壓工藝性質有關,因為進行不同的沖壓工藝時,需要的沖壓力大小不同,在沖壓力作用下走過的行程不同,所以、工件的變形功就不同;沖壓平均功率還與壓力機實際行程次數(shù)有關,行程次數(shù)越多,工作周期越短,則單位時間所做的功越大,沖壓平均功率便越大。
壓力機電動機的額定功率是設計制造廠家根據(jù)設定的作業(yè)目標(即以完成某一沖壓工藝為標準)進行計算確定的。大部分情況下都能滿足壓力機實際作業(yè)的需要。但某些情況下,實際需要完成的沖壓工藝比壓力機被設定的沖壓工藝需要的功率大,這時,雖然工作壓力負荷未超出壓力機的許用負荷,壓力機也無法正常工作。因此,在選用通用壓力機進行較大工作行程的沖壓工藝(如深拉深)時,或在通用壓力機上配用傳送裝置進行連續(xù)沖壓作業(yè)時,必須對壓力機的額定功率進行校核。對于變速壓力機,由于行程次數(shù)的改變會使做功能力發(fā)生變化,行程次數(shù)越高,滑塊做功的能力越小,故準確掌握額定做功量的標準行程次數(shù)是非常重要的。
功率不足雖然不像壓力不足那樣引起壓力機強度破壞,但可能導致主電動機過熱,引起燒損。
4.輔助裝置
如果輔助裝置用得恰當,不但可以提高生產率,節(jié)省人力,而且還可增加安全性,所以,選用壓力機時,對于各種輔助裝置也應該給予考慮。但是,僅僅為了方便,盲目地附帶過多的輔助裝置,勢必導致故障多發(fā),維護保養(yǎng)麻煩,成本提高,反而害多利少。因此,在考慮輔助裝置的必要性時,應該認真權衡其利弊才能決定取舍。
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