第三章-塑形成形装备

本章主要内容概述液压成形装备精冲压力机多工位压力机数控冲压装备伺服压力机塑性成形自动化第3章塑性成形装备及自动化？塑形成形含义？塑形成形方法？常见塑形成形制品？你能想到的相关塑形成形设备有哪些第3章塑性成形装备及自动化复习思考3.1.1、金属塑性成形装备在现代工业中的地位金属塑性成形是机械制造的基础工艺之一，是制造机械产品的基本环节，在冶金、机械、电力、汽车、铁道、航天、航空、造船、兵器、化工、电子、仪表、轻工等工业部门中都占有重要地位。第3章塑性成形装备及自动化3.1概述第3章塑性成形装备及自动化3.1概述金属塑性成形是利用材料的塑性，在设备（装置）上通过模具（工具）改变毛坯的形状与尺寸，并改善性能，从而获得所要求的工件。这种方法能获得强度高、性能好的工件。金属塑性成形技术已改变传统的提供毛坯，正向着尽量减少切削加工甚至直接生产产品零件的方向发展。采用精密冲裁、多工位冲压、级进模高速冲压、精密模锻、多工位模锻、粉末锻造、冷镦、冷挤、特种轧制、超塑加工及激光加工等先进塑性成形工艺，可加工出精度高、表面粗糙度低的成品零件。目前金属塑性成形装备在全部机床中所占比例在30%以上。金属塑性成形装备的发展水平、拥有量和构成比，在一定程度上还标志着一个国家机械制造工业技术水平。第3章塑性成形装备及自动化3.1概述数控成形设备数量不断增长高效精密成形设备水平日益提高塑性成形柔性加工系统前途广阔第3章塑性成形装备及自动化3.1.2塑性成形装备发展趋势？含义：利用材料塑形性质进行加工的成形方法？方法：板料成形（落料、冲孔、弯曲、拉伸、胀形、翻边）体积成形（锻造、挤压、拉拔、轧制）？制品：日用品、机器零件、车辆覆盖件、？设备：板料成形：剪板机、折弯机、冲床、可倾式压力机；

体积成形：自由锻、锤上模锻、压力机上模锻；挤压机、拉拔机、轧制机第3章塑性成形装备及自动化复习思考我国塑性成形设备分八类，每类分10组，每组又分若干型第3章塑性成形装备及自动化3.1.3塑性成形装备的分类（1）机械压力机（J）：分为10组第3章塑性成形装备及自动化3.1.3塑性成形装备的分类（2）液压机（Y）：分为10组第3章塑性成形装备及自动化3.1.3塑性成形装备的分类（3）线材成形自动机（Z）：第3章塑性成形装备及自动化3.1.3塑性成形装备的分类（4）锤（C）：第3章塑性成形装备及自动化3.1.3塑性成形装备的分类（5）锻机（D）（6）剪切机（Q）：第3章塑性成形装备及自动化3.1.3塑性成形装备的分类（7）弯曲校正机（W）：（8）其它锻压设备（T）：第3章塑性成形装备及自动化3.1.3塑性成形装备的分类4、冲床：可完成除剪切外的绝大多数冲压基本工序

分类：按结构可分为单柱式和双柱式、开式和闭式等；按滑块的驱动方式分为液压驱动和机械驱动两类。机械式冲床的工作机构主要由滑块驱动机构（如曲柄、偏心齿轮、凸轮等）、连杆和滑块组成。第3章塑性成形装备及自动化板料成形-冲床第3章塑性成形装备及自动化板料成形-开式双柱式冲床第3章塑性成形装备及自动化板料成形-开式双柱式冲床冲床操作安全规范：⑴冲压工艺所需的冲剪力或变形力要低于或等于冲床的标称压力。⑵开机前应锁紧所有调节和紧固螺栓，以免模具等松动而造成设备、模具损坏和人身安全事故。⑶开机后，严禁将手伸入上下模之间，取下工件或废料应使用工具。冲压进行时严禁将工具伸入冲模之间。⑷两人以上共同操作时应由一人专门控制踏脚板，踏脚板上应有防护罩，或将其放在隐蔽安全处，工作台上应取尽杂物，以免杂物坠落于踏脚板上造成误冲事故。⑸装拆或调整模具应停机进行。第3章塑性成形装备及自动化3.2液压成形装备液压机主要是靠液体压力来完成工作的。以Y32—315型通用液压机为例，来介绍该机的液压系统原理1—控制泵组2—主电机3—液压泵4,10电液换向阀5,7,8溢流阀6—节流阀9—远程调压阀11—电磁换向阀12—液控单向阀13—支承阀14—充液阀15—液动滑阀16—单向阀17—压力继电器18—顺序阀第3章塑性成形装备及自动化3.2.1液压机的控制原理与特点本体结构也不复杂，压力、行程、速度等参数的调节及过载保护等方面都比较简单易行，所以板料冲压液压机得到较大的发展。执行元件（缸及柱塞或活塞）结构简单，易于实现较大工作压力、较大工作空间、较长工作行程，适于加工大型或较高较长件；在任何行程位置均可产生额定最大压力，便于在下转换点长时间保压可用各种简单阀实现一个工作循环中的调压和限压，不易超载，保护模具滑块总行程可以在一定范围内调节滑块速度可以在一定范围内调节工作平稳，撞击、振动、噪音小，环保。第3章塑性成形装备及自动化3.2.1液压机的特点1、提高速度和生产率①通过改进液压系统的设计②提高液压机的自动化程度。③缩短辅助操作时间，提高液压机的开动率。2、提高刚度和精度

3、高压化和大型化4、控制系统的数控化5、液压系统的集成化6、电液比例技术的应用

第3章塑性成形装备及自动化3.2液压成形装备发展趋势用于板料的冲裁、弯曲及拉深成形等工序。冲压液压机的种类较多：

1、按压制板材厚度分为薄板冲压和厚板冲压液压机

2、按作用力方式分为单动和双动冲压液压机

3、按液压机本体结构分为单臂式、三梁双柱式、三梁四柱式、框架式

4、按传动介质分为以水（乳化液）和油为介质的两大类

5、按用途又分为通用型液压机、橡皮囊液压机、汽车纵梁液压机、液压板料折弯机、液压剪板机等。第3章塑性成形装备及自动化3.2.2板材冲压液压机（1）单动薄板冲压液压机结构示意图第3章塑性成形装备及自动化3.2.2板材冲压液压机1-充液罐2-上横梁3-主工作缸及活塞4-动梁5-立柱6-下横梁7-顶出缸起动活动横梁空程快速下降活动横梁慢速下降及加压保压卸压回程浮动压边顶出缸顶出及退回全部电磁铁处于断电状态其他第3章塑性成形装备及自动化3.2.1液压机的控制原理1-充液罐2-上横梁3-主工作缸及活塞4-动梁5-立柱6-下横梁7-顶出缸（1）单动薄板冲压液压机结构示意图第3章塑性成形装备及自动化3.2.2板材冲压液压机上梁2内装有主工作缸3，带动活动横梁4上下运动，完成各种冲压工作。下横梁6下部装有顶出缸7，可将冲压完的制件从模具内顶出。顶出缸还可起液压垫作用，供拉深时压边用。（2）双动拉深液压机在结构上设计成内外两个滑块，实现双重动作，外滑块用于压边，内滑块用于拉深，能方便地调整滑块的压边力。双动拉伸液压机有组合框架式结构和三梁四柱式结构。第3章塑性成形装备及自动化3.2.2板材冲压液压机1-液压机动力机构2-拉深缸3-充液装置4-压边缸5-压边动梁6-拉深动梁7-机架8-控制装置9-移动工作台10-顶出缸起动活动横梁空程快速下降活动横梁慢速下降及加压保压卸压回程浮动压边顶出缸顶出及退回全部电磁铁处于断电状态其他（2）双动拉深液压机第3章塑性成形装备及自动化3.2.2板材冲压液压机机架7的上横梁由四根立柱支承，通过立柱内的拉杆预紧固定，形成一个封闭的预应力框架，承受冲压变形压力。拉深缸2和压边缸4均固定于横梁内，拉深柱塞与拉深动粱6联接固定，压边柱塞与压边动梁5联接固定。每根立柱有两根可调导轨，分别作为拉深动梁和压边动梁的导向。下横梁上面装有移动工作台，并可前后移动，以便更换摸具，工作台中部设有若干顶杆孔，在下横梁下部中间装有顶出缸，通过顶杆顶出制件或成形内凹形制件。在拉深动梁6和压边动梁5的下平面均开有T型槽以分别固定上模的凸模和压边部分，在工作台的上平面也开有T形槽，用于固定下模部分。（2）双动拉深液压机第3章塑性成形装备及自动化3.2.2板材冲压液压机六柱式组合结构上横梁为三个独立的部件，上横梁上装有回程缸。每个部件上各装一个主工作缸，活动横梁为一个整体铸件，长达9.5m，由六个立柱将上横梁和底座连成一体底座(下横梁)也为一个整体铸件底座下部装有顶出缸，还有的国产的汽车纵梁液压机把三台四柱式液压机排列在一起，可进行单缸动作、两缸联动和三缸联动。第3章塑性成形装备及自动化3.2.2板材冲压液压机（3）汽车纵梁冲压液压机第3章塑性成形装备及自动化3.2.2板材冲压液压机精冲工艺最常见的方法是齿圈压板精冲法。冲裁时，依靠齿圈压板对板料施压力P齿，同时，反向顶杆产生的压力P反与齿圈压板力作用方向相反，所以这两个力将材料夹紧。主冲裁力P冲由传动系统产生。金属材料因受此三种力的作用，其变形区处于三向压力状态。冲裁结束卸裁时，齿圈压板产生卸料力P卸，反向顶杆产生顶件力P顶，实现制件或废料的卸除第3章塑性成形装备及自动化3.3精冲压力机

精冲原理1-凸模2-齿圈压板3-被冲材料4-反向顶杆5-凹模6-下模座精冲零件一第3章塑性成形装备及自动化3.3精冲压力机精冲零件二第3章塑性成形装备及自动化3.3精冲压力机精冲模具第3章塑性成形装备及自动化3.3精冲压力机精冲压力机

第3章塑性成形装备及自动化3.3精冲压力机各种精冲压力机第3章塑性成形装备及自动化3.3精冲压力机精冲压力机系统1—精冲机2—液压系统3—电气系统4—校平装置5—带材检测器6—带材末端检测器7—送料装置8—模具9—模具保护装置10—废料切刀11—光电保护装置第3章塑性成形装备及自动化3.3精冲压力机①按照精冲工艺要求，精冲压力机要提供五种作用力：P冲、P齿、P反、P卸和P顶。P冲根据不同的传动系统而产生，相应的滑块运动也不相同。P齿和P反均由液压系统产生（与主传动的形式无关），它们的大小可在一定的范围内单独调整，并在确定的时间内加载和卸载，在冲裁中P齿保护不变。②滑块运动速度变化较大。为了高效生产，滑块的运动曲线如图所示。在滑块进给和回程时速度较快（曲线变化较大），在冲裁时，速度较慢(曲线变化平缓)。③滑块有较高的导向精度和限位精度。④多数采用下传动结构。⑤刚性好。⑥有可靠的模具保护装置。第3章塑性成形装备及自动化3.3精冲压力机特点精冲压力机结构简介

按主传动形式分为两大类：机械式和液压式精冲压力机。GKP—F型机械式精冲压力机结构1—电动机2—变速箱3—带轮4—飞轮5—离合器6—蜗轮蜗杆7—双边传动齿轮8—曲轴9—机身10—压力活塞11—封闭高度调节机构12—滑块13—反压活塞14—双肘杆机构第3章塑性成形装备及自动化3.3精冲压力机（1）机械式精冲压力机的传动系统GKP-F型机械式精冲压力机采用双肘杆下传动。曲轴1、3互相平行，均装有同样直径的齿轮彼此啮合。曲轴1，3旋转，通过连杆2，4将力传至第一副肘杆机构3，5，7中的铰链轴5，这副肘杆机构周期性地伸直并回复到原位。当肘杆机构伸直时，通过连杆6把力传给板9，板9通过轴承和轴8连接于床身并围绕轴8摆动，这种摆动使第二副肘杆机构8，10，12伸直。连杆11将力传至装在滑块13上的轴12，滑块在推力作用下向上垂直运动或向下垂直运动，完成开模、闭模和精密冲裁。第3章塑性成形装备及自动化3.3精冲压力机精冲压力机第3章塑性成形装备及自动化3.3精冲压力机（2）精冲压力机的辅助装置辅助装置一般有：自动送料或自动拉料装置、废料切断装置、模具保护装置、材料始末检测装置等。①图是YY99—25／40精冲压力机的送料装置。由固定夹持器1、活动夹持器2、油缸体3、活塞4等组成。第3章塑性成形装备及自动化3.3精冲压力机②废料切断装置。当压力油进入油缸时，活塞向上运动产生刚性接触，迫使油缸向下移动并带动上剪刀向下运动，进行剪切。然后油缸泄油，在压缩弹簧的作用下、使上剪刀复位，完成切断工作。第3章塑性成形装备及自动化3.3精冲压力机精冲压力机的规格及主要技术参数技术参数“允许最大精冲料厚”与滑块的冲裁速度有关。为满足冲裁速度要求，必须限制冲裁制件厚度。小型精冲压力机的“允许最大精冲料厚”参数较小。第3章塑性成形装备及自动化3.3精冲压力机一种高效自动冲压设备,在压力机一次行程中,以多种模具同时进行落料、冲孔、弯曲、拉深、切边等多工序加工第3章塑性成形装备及自动化3.4多工位压力机多工位压力机的工作原理及特点多工位压力机的工作原理是按照多工位冲压工艺的要求确定的，即在一台多工位压力机上可以安装多副模具进行冲压生产，并且通过一套工位间的传递机构使压力机在一次往复行程中可以完成一个冲压件的全部冲压工序（即落料、冲孔、拉深、弯曲、切边、压印、整形等工序），而实现自动化生产。第3章塑性成形装备及自动化3.4多工位压力机在大批量生产冲压件的企业中，自动化生产得到广泛应用.自动化生产线的应用可以降低成本，提高生产率.第3章塑性成形装备及自动化3.7塑性成形自动化技术p146板料冲压生产线自动化：（1）冲压生产自动化的特点以冲裁为例，由四个部分组成自动化系统：①普通曲柄压力机②冲压模具③自动上下料机构④自动控制系统

第3章塑性成形装备及自动化3.7塑性成形自动化技术冲压生产过程控制系统按设定值形式不同分为三大类型：①定值控制系统在生产中要求被控量保持在规定的小范围附近，此规定值就是控制器的设定值。设定值是固定不变的，引起系统变化的只是扰动信号。可以认为，以扰动量为输入的系统是定值控制系统。②随动控制系统随着设定值的无规律变化，被控量相当准确而又及时地跟随设定值变化，自动达到平衡的位置。③程序控制系统：控制系统的设定值按生产工艺要求有规律地变化，被控量需要按规定的程序自动进行，保证冲压生产过程顺利完成，达到程序控制的目的。第3章塑性成形装备及自动化3.7塑性成形自动化技术（2）板料冲压生产自动化冲压生产自动化构成：主机和附设机构。主机:完成冲压的各类压力机和必要的各类其他加工机床。附设机构：完成各种辅助工作所需要的机械装置和检测装置。采用自动送料装置是冲压生产自动化的主要内容两大类型:条料、卷料和板料送料装置,冲压半成品送料装置板料送料装置：摩擦式（辊式和夹持式）、机械式（钩式和夹刃式）半成品送料装置：通常基本结构组成：送料机构、储料斗、料槽、分配机构、定向机构、出件机构和理件机构等。第3章塑性成形装备及自动化3.7塑性成形自动化技术冲压自动线形式：直流型自动线转子型自动线直流型：

压力机从工序间的传送装置是按顺序直线排列，在不同的时间内完成毛坯的加工和传送工作，在压力机进行冲压时，毛坯不动，在传送毛坯时、冲压加工要停止。转子型：毛坯的加工是在模具及毛坯

同时连续移动的过程中进行的。第3章塑性成形装备及自动化3.7塑性成形自动化技术按其工序间的联系特点分类：

刚性联系自动线柔性联系自动线刚性联系自动线：工序之间无半成品储备作为补偿，严格要求各台设备之间同步。柔性联系自动线：设备之间设有储料器，储存一部分半成品来进行补偿，设备之间不严格要求绝对协调：第3章塑性成形装备及自动化3.7塑性成形自动化技术1-开剁送料器2-曲力轴3-翻料器4-双动压力机下料器5-上料器6-组合式上料器7-单动压力机下料器刚性联系自动线第3章塑性成形装备及自动化3.7塑性成形自动化技术柔性联系自动线：设备之间设有储料器，储存一部分半成品来进行补偿，设备之间不严格要求绝对协调：第3章塑性成形装备及自动化3.7塑性成形自动化技术又称自由锻造液压机，用于完成自由锻造工艺，即在液压机压力的作用下，通过上下砧块和一些简单的通用工具，使钢锭或坯料产生塑性变形，以获得所需形状和尺寸的锻件。锻造液压机第3章塑性成形装备及自动化3.2.3锻造液压机锻造液压机的发展和进步：①锻造液压机、操作机、移动砧库等组成机组，由计算机控制，一人操作，劳动生产率大幅度提高，从根本上改变了自由锻的生产方式和车间面貌；②在每分钟锻造次数高达80次以上时，能实现液压机与操作机的自动联动；③锻件精度为±1mm。8MN比例插装阀控制系统的原理图第3章塑性成形装备及自动化3.2.3锻造液压机锻造液压机组的组成锻造操作机上砧快换装置主机送料回转小车操作台主泵升降回转台移动工作台横向移砧装置砧库第3章塑性成形装备及自动化3.2.3锻造液压机液压模锻压力机第3章塑性成形装备及自动化3.2.3锻造液压机锻压生产的柔性加工系统锻压生产的发展大致可分为四个阶段：第一阶段：手工操作的单机加工。由人工操作和控制一台加工机械。第二阶段：数控机床单机加工加工机械由数控系统控制。但加工机械之间的物料传输由人工完成。第3章塑性成形装备及自动化3.7塑性成形自动化技术第三阶段：柔性加工单元（FMC），在计算机控制（CNC）下，加工单元可以独立地完成零件加工。坯料的送入与工件的退出、模具的更换等都按照加工程序自动完成。第3章塑性成形装备及自动化3.7塑性成形自动化技术第四阶段；柔性加工系统（FMS）。柔性加工系统包括多台加工机床或加工单元组成的自动化加工系统、物料输送系统和计算机信息系统三大部分。FMS可以自动完成从零件设计、制订加工工艺、物料输送、零件加工直至工件运送输出的全过程。同时，可以在很短的时间内更换产品品种。FMS既保持了刚性流水线生产自动化水平较高，生产效率高的优点，又增加了生产的灵活性和适应能力。第3章塑性成形装备及自动化3.7塑性成形自动化技术

锻压生产的柔性包括三个方面：加工过程的柔性、加工工艺的柔性及生产管理的柔性加工过程的柔性：强化加工设备本身的功能，并且增加设备与设备之间柔性的工件传送，使生产系统利用尽可能少的设备，可以适应尽可能多的加工程序加工工艺的柔性：加工工艺能适合多种类型工件的成型和加工。无模具加工的各种新工艺，如激光切割、等离子切割、水射切割等加工工艺都具有很好的柔性。生产管理的柔性：生产系统能灵活地制订、调整和修改作业计划。实现锻压生产的柔性，主要依赖于锻压设备的自动化、物流的自动化和信息流的自动化。锻压生产的柔性加工系统是锻压生产当前发展的最高阶段。锻压生产的FMS，特别是板材加工的FMS技术已相当成熟第3章塑性成形装备及自动化3.7塑性成形自动化技术锻压生产板材柔性加工系统大致可分为三类：1、以数控冲模回转头压力机（激光冲模或等离子冲模组合压力机）、数控直角剪板机、数控四边折弯机为主机组成的板材FMS，主要用来加工配电面板等板材；第3章塑性成形装备及自动化3.7塑性成形自动化技术2、以多工位压力机为主机的冲压FMS，用来加工冲压零件；第3章塑性成形装备及自动化3.7塑性成形自动化技术3、以各种锻造设备为主机的锻造FMS，用于锻造各种坯料。第3章塑性成形装备及自动化3.7塑性成形自动化技术板材柔性加工系统板材FMS一般由仓库单元、冲裁单元、剪切单元、折弯单元、辅助设备及计算机控制管理系统组成仓库单元、冲裁单元、剪切单元和折弯单元既可以在FMS中统一由中央计算机管理，完成多工序加工，又可以脱离主生产线，独立运行完成单—工艺的加工。第3章塑性成形装备及自动化3.7塑性成形自动化技术FMS均由一些标准化的易于采用的产品组成，分别采用这些产品的不同组合，构成满足不同生产要求的柔性制造系统。第3章塑性成形装备及自动化3.7塑性成形自动化技术1数控冲床等2原材料及产品固定轨道和柔性运输网3模具更换系统4自动上料机和冲压件卸料机

5自动仓库6能同时生产多种工件的优化排样软件包7计算机控制系统24

567（1）仓库单元由货架、堆垛机、托盘、自动检测装置、自动控制装置和计算机管理系统组成堆垛机将放在托盘上的板材运送到仓库的指定货位或从指定货位中取出板材堆垛机的检测包括地址检测、货物检测、货位状态检测等。地址检测：检测堆垛机行走的位置。货物检测：传感器探测货物在堆垛机上的高度和宽度，以控制货物不能超高、超宽，保证堆垛机行走过程中货物不碰撞货架。货物检测还包括重量检测，货物超重时发出报警信息货位状态检测；堆垛机将货物放进指定货位之前，先通过传感器探测，确认货位是空的，再行操作，防止出现碰撞。堆垛机的控制指令由仓库管理与控制系统发送。仓库管理系统根据加工系统的要求查询所需物料存放的货位，再根据“先人先出”等一系列出库管理原则，确定出库货位，并将该货位的行列码通过监控系统传送给堆垛机的控制器指挥堆垛机到指定货位取出板材。第3章塑性成形装备及自动化3.7组成板材FMS的各部分

（2）冲裁单元数控冲孔、步冲设备是冲裁单元的核心设备。数控冲床将CAD和CAM紧密结合，在板件设计过程中，同时制订加工工艺，提供必要的工艺数据，如模具尺寸、材料规格、轮廓加工工序等。板材加工经常要考虑在同一块板上加工若干种零件，用套裁的办法可以充分利用材料。CAD／CAM也可实现工件在板材上排样的优化。板材FMS冲裁单元除以数控冲模回转头压力机为主要设备外，有时也用激光冲切压力机或数控等离子冲切压力机。根据零件的形状，大小、批量等，选择加工方法。形状复杂，尺寸变化大．批量小的零件用激光切割或等离子切割；反之，则用模具加工更加适合。在数控系统的控制下，压力机可自动选择和交替采用不同的加工工艺第3章塑性成形