冲床的工作原理和分类
一、冲床的工作原理:
冲床之设计原理是将圆周运动转换为直线运动,由主电动机出力,带动飞轮,经离合器带动齿轮、曲轴(或偏心齿轮)、连杆等运转,来达成滑块的直线运动,从主电动机到连杆的运动为圆周运动。连杆和滑块之间需有圆周运动和直线运动的转接点,其设计上大致有两种机构,一种为球型,一种为销型(圆柱型) ,经由这个机构将圆周运动转换成滑块的直线运动。
冲床对材料施以压力,使其塑性变形,而得到所要求的外形与精度,因此必须配合一组模具(分上模与下模),将材料置于其间,由机器施加压力,使其变形,加工时施加于材料之力所造成之反作用力,由冲床机械本体所吸收。
二、冲床的分类:
1.按滑块驱动力可分为机械式与液压式两种,故冲床依其使用之驱动力不同分为:
(1)机械式冲床(Mechanical Power Press)
(2)液压式冲床(Hydraulic Press)
一般板金冲压加工,大部份使用机械式冲床。液压式冲床依其使用液体不同,有油压式冲床与水压式冲床,目前使用油压式冲床占多数,水压式冲床则多用于大型机械或非凡机械。
2.依滑块运动方式分类:
依滑块运动方式分类有单动、复动、三动等冲床,唯目前使用最多者为一个滑块之单动冲床,复动及三动冲床主要使用在汽车车体及大型加工件的引伸加工,其数量非常少。
3.依滑块驱动机构分类:
(1)曲轴式冲床(Crank Press)
使用曲轴机构的冲床称为曲轴冲床,如图一是曲轴式冲床,大部份的机械冲床
使用本机构。使用曲轴机构最多的理由是,轻易制作、可正确决定行程之下端位置、及滑块运动曲线大体上适用于各种加工。因此,这种型式的冲压适用于冲切、弯曲、拉伸、热间锻造、温间锻造、冷间锻造及其它几乎所有的冲床加工。
(2)无曲轴式冲床(Crankless Press)
无曲轴式冲床又称偏心齿轮式冲床,图二是偏心齿轮式冲床。曲轴式冲床与偏心齿轮式冲床两构造之功能的比较,如
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二所示,偏心齿轮式冲床构造的轴刚性、润滑、外观、保养等方面优于曲轴构造,缺点则是价格较高。行程较长时,偏心齿轮式冲床较为有利,而如冲切专用机之行程较短的情形时,是曲轴冲床较佳,
因此小型机及高速之冲切用冲床等也是曲轴冲床之领域。
(3)肘节式冲床(Knuckle Press)
在滑块驱动上使用肘节机构者称为肘节式冲床,如图三所示。这种冲床具有在下死点四周的滑块速度会变得非常缓慢(和曲轴冲床比较)之独特的滑块运动曲线,如图四所示。而且也正确地决定行程之下死点位置,因此,这种冲床适合于压印加工及精整等之压缩加工,现在冷间锻造使用的最多。
(4)摩擦式冲床(Friction Press)
在轨道驱动上使用摩擦传动与螺旋机构的冲床称为摩擦式冲床。这种冲床最适宜锻造、压溃作业,也可使用于弯曲、成形、拉伸等之加工,具有多用性之功能,因为价格低廉,战前曾被广泛使用。 因无法决定行程之下端位置、加工精度不佳、生产速度慢、控制操作错误时会产生过负荷、使用上需要熟练的技术等缺点,现在正逐渐的被淘汰。
(5)螺旋式冲床(Screw Press)
在滑块驱动机构上使用螺旋机构者称为螺旋式冲床(或螺丝冲床)。
(6)齿条式冲床(Rack Press)
在滑块驱动机构上使用齿条与小齿轮机构者称为齿条式冲床。螺旋式冲床与齿条式冲床有几乎相同的特性,其特性与液压冲床之特性大 致相同。以前是用于压入衬套、碎屑及其它物品的挤压、榨油、捆包、及弹壳之压出(热间之挤薄加工)等,但现在已被液压冲床取代,除非极为非凡的情况之外不再使用。
(7)连杆式冲床(Link Press)
在滑块驱动机构上使用各种连杆机构的冲床称为连杆式冲床。使用连杆机构之目的,在引伸加工时一边将拉伸速度保持于限制之内,一边缩短加工之周
期,利用减少引伸加工之速度变化,加快从上死点至加工开始点之接近行程与从下死点至上死点之复归行程的速度,使其比曲轴冲床具有更短之周期,以提高生产性。这种冲床自古以来就被用于圆筒状容器之深引伸,床台面较窄,而最近则被用于汽车主体面板之加工、床台面较宽。
(8)凸轮式冲床(Cam Press)
在滑块驱动机构上使用凸轮机构之冲床称为凸轮冲床。这种冲床的特征是以制作适当的凸轮外形,以便轻易地得到所要的滑块运动曲线。但因凸轮机构之性质很难传达较大的力量,所以这种冲床能力很小。
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