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会田工程技术(上海)有限公司 |
| 冷间锻造的冲压成形系统 |
| 会田工程技术（株） 中野隆志 井村隆昭 |
| 目录 |
1.前言
2.主要的冷间锻造制品
3. 冲压机械和锻造工法的关系
3.1.冲床的基本特征
3.2.锻造工法的行程,荷重特性
4. 锻造冲床
4.1.锻造冲床的驱动机构及其特性
4.2.肘杆式冲床(K1系列)
4.3.连杆式冲床(CF1系列)
4.4.威氏连杆式冲床(FMX系列)
4.5.曲轴式冲床
5.送料装置
6.新型冲压机械
6.1开发UL系列的理念
6.2UL冲床的特征
6.3UL冲床对象加工产品
1) 精密切断
2) 板金和锻造的复合成形 (FCF工法)
3) 冷间锻造
7. 结束语
参考文献 | |
4. 锻造冲床
4.1. 锻造冲床的驱动机构及其特性
图8显示的是冲压机械中具有代表性的驱动机构，冲压加工一般都采用曲轴式冲床，锻造成形则广泛采用肘杆式冲床，拉伸和挤出成形的适合采用连杆式冲床。其驱动机构的特性在扭矩能力和滑块的速度方面各有其特性，依据成形方式选择合适的冲床。 |
图8－具有代表性的冲压机械驱动机构 |
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定在高于额定能力产生点的位置方面各有其特性允许荷重叫做扭矩能力大小，如图9所示其能力由高向低顺序依次为：连杆式冲床，曲轴冲床，肘杆式冲床。且滑块速度方面，束度变慢.如图10所示，接近下死点位置，速度最慢的是肘杆式冲床，从比较高的位置开始扭力能力高的是连杆式,类似正弦曲线的是曲轴式冲床。因此肘杆式冲床是考虑低位置的成形性,适合进行精密冲裁和镦压,连杆式冲床是适用于拉伸和变薄成形,而且更适合于锻造的挤出成形等的高位置成形。
肘杆式冲床在成形领域有着速度缓慢的长处，但缺点是从生产性来看可用于制品搬送的时间较短，容易造成模具与机械的干涉。连杆式冲床从高成形位置开始速度变慢，但通过提高回程速度达到提高生产性的目的，为此开发出了各种连杆机构,但和曲轴冲床比较连杆式数量较多，其综合间隙也较大。 |
图9－冲床能力的扭力特性 |
图10－滑块的速度特性 |
4.2. 肘杆式冲床(K1系列)
锻造冲床的特征总结起来有三点：①高刚性②高集中应力能力③机座带顶出装置。图11 是锻造成形中使用最多的变形肘杆式冲床构造(K1例)。它的特征是具有肘杆式运动模式的长处，同时为了容易自动搬送采用了第三个连杆机构，其变形肘杆式冲床构造如图12所示，实现了迅速回程。而且锻造和板金成形相比成形应力高，这些应力作用于小面积的滑块与工作台面上,因此其受压部分装上了淬火板。
因为机座顶出装置是板金冲床没有的机能，其作为将制品从凹模中顺利排出的装置是不可缺少的。一般的来说其驱动是由冲床的驱动部分通过凸轮杠杆机构进行驱动，也有调整动作时间的调整机构。
镦压成形的荷重在成形开始时是最少的、在下死点附近最大，同时在此位置上直接影响成形精度，因此在下死点附近滑块速度最慢的肘杆式冲床较适合。但是，由于凸模直径比产品直径更大,因此,所能用于搬送的时间就更短,因此搬送时间的设定就很费功夫。接近于密闭镦压时其最大荷重是非常大，坯料重量及凸模浊、温度有变化时，其荷重会产生很大的变化，此时采用油压式的过载保护装置是一种很有效的保护手段。
挤出成形时特别要校核冲床的扭矩能力和工作能力。后方挤出时因为作用于凸模的侧向推力直接影响产品精度和凸模寿命，所以如果高度/内径超过3的话要特别注意。 |
图11－变形肘杆式冲床构造的锻造冲床 (K1系列) |
图12－K1的滑块特性 |
4.3. 连杆式冲床(CF1系列)
图13是能力为6300KN的1点式连杆冲床（CF1系列）。此连杆机构的特征是滑块的高位置开始速度变缓其速度变化少，扭矩能力高。如图14所示滑块从高位置连杆倾斜小,在作业领域滑块侧推力小,成形中的滑块的动态精度提高。
变薄成形中如果滑块速度过于慢的话成形界限有下降倾向，与油压冲床相比机械冲床更加适合。
图15是利用连杆式冲床的成形特征的闭塞锻造（图16）制品，挤出成形的轴及杯状产品，变薄成形的螺旋或角状花键轴。 | |
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图13－能力6300kN连杆式冲床(CF1系列) |
图14－在成形区域的连杆倾斜度 |
图15－连杆冲床产品事例子 |
图16－下同调方式的闭塞锻造的模式图 | |
4.4. 威氏连杆式冲床(FMX系列)
图17是能力6300KN的双轴式多工位加工用的连杆式冲床(FMX系列)。这与在前面介绍的CF1系列的连杆式冲床有所不同。它是采用威氏连杆机构驱动双轴的偏心冲床。
FMX系列冲床的驱动机构特征是在机械冲由高刚性的偏心轴和连杆机构组成独立的马铃薯动系统驱动偏心轴作不等速回转。此机构驱动的滑块速度与曲轴式冲床相比在加工领域较慢，上升时快速，而且驱动机构是不直接承受加工荷重的。同时，偏心轴与连杆的联结与曲轴式冲床相同，其综合间隙可以做得很小，具有高精度和高耐久性。且和CFI系列一样，在离下死点的较高位置上允许荷重高，可以用于镦压成形，长轴的前方或后方挤出成形或用闭塞模座，进行各种的闭塞锻造和宽幅锻造加工。
图18所示为威氏连杆机构的模式图。放置于机顶中央的驱动装置是由主齿轮，连杆（I），连杆（II）和与主齿轮相对偏心的偏心轴构成的。回转主齿轮通过连杆（I）、（II）连动偏心轴回转。此时因连杆（II）和（I）的接续角度α逐渐变化，偏心轴做不等速回转。当然连杆（I）的一端是和偏心轴固定为一体的。驱动机构于中央分别向左右驱动偏心轴，其扭矩刚性非常高。 |
图17－能力6300kN威氏连杆冲床上(FMX系列) |
图18－威氏连杆机构模式图 | |
图19－威氏连杆冲床行程曲线 |
4.5. 曲轴式冲床
曲轴式冲床的速度特性,扭矩能力特性是介于肘杆式冲床和连杆式冲床中间,成形速度快,无论从冲压和搬送装置哪一方面来讲,都容易提高生产能力。闭塞锻造中有提高30%的例子。 |
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