1.5 冲压设备
选择合适的冲压设备是冲压工艺规划的关键环节。确定冲压装置时，必须综合权衡冲压流程特点、所需压力值、模具构造与规格，以及生产规模、制造速率、经济开支、产品品质，还有现成设备的状况等众多方面。
1.5.1 冲压设备类型
压铸机械类型多样，涵盖机械式压机、液压式压机、摩擦式压机等，如图 1.8 所示。其中，机械式压机最为常用，这类设备依据机身构造可区分为开放式、封闭式两种，根据滑块配置可划分为单动式、双动式两种，按照连杆配置可细分为单点式、双点式、四点式三种。机械式压机普遍运用曲柄连杆传动系统，通常称作曲柄式压机。
图1.8 冲压设备
选择冲压设备种类，关键在于考虑冲压流程特性，同时也要看生产规模，还要结合零件的规格和精确度标准来决定。
这台压力机的底座采用C形构造，施压期间底座的形变比较明显，机器的精确度因此会下降，它主要用来加工中等和小型的冲压零件，不过它的作业范围很宽敞，允许从三个方向进料。常见的典型结构包括开式固定台曲柄压力机，参见图1.8（a），以及开式可倾曲柄压力机，参见图1.8（b），图1.8（c）展示的是为适应较大薄板冲裁和级进模生产而设计的宽台面开式双点曲柄压力机。闭式曲柄压力机，如图 1.8 （d）所示，拥有封闭式床身构造，能够承受强大力量，所以大型吨位压力机普遍选用这种床身设计，主要用来加工大型及中型冲压零件。
液压机运行稳定，如图1.8（e）所示，在较长的运动距离上能够施加较大的作业力，特别适合对较厚的板材进行拉伸和塑形，不过液压机的运行速度较慢，导致制造效能不理想。对于大型且构造复杂的拉伸工件制造，应当优先考虑采用双动式或三动式拉伸液压机，如图1.8（g）所示，这种方式能够使模具的设计更为简洁。该设备构造精简，购置成本不高，不易遭遇过载损坏，所以在小规模制造场合经常用于加工宽厚型弯曲工件，特别适合用于校平作业、整形处理、压印成型等工艺环节。不过，这种压力机的运行频率不高，制造效能偏低，并且操作起来也稍显繁琐。
电子工业进步，促使微小电子元件需求激增，推动了高精度高效能高速冲压设备的发展，市场上出现了众多高速精密冲压设备，如图1.8（f）所示，其冲压频率从每分钟数百次提升至上千次，同时还有超高速精密冲压设备，每分钟冲压次数可突破一千次达到数千次。
这类微型压力机，无论是气动的、液压的，还是手动的，都常见于产品组装、维修以及五金加工等领域，是重要的机械设备，具体形态参考图1.8（i）和图1.8（j）；它们的优势在于适用范围广，生产效率高，成本较低，构造简单，而且不占地方；因此，很适合用于切断、冲孔、落料、弯曲、铆合以及成形等多种加工工艺。
本节主要介绍曲柄压力机。
1.5.2 曲柄压力机
1.曲柄压力机的工作原理及主要组成
图 1.9 展示了可倾式开式曲柄压力机的构造和运作方式，该设备整体包含多个核心构成部分，具体有工作单元、动力传递装置、控制装置、支撑结构、动力源、辅助设备以及配套装置。在开始压制作业时，模具的上部组件需要安装在压力机的运动部件上，而模具的下部组件则要紧固在工作平台表面。电机提供动力，经大小皮带轮传递给传动轴，使传动轴旋转，大小齿轮随之转动，当离合器接合时，齿轮的旋转力借助曲轴和连杆，驱动滑块进行上下往复的动作，从而实现压制任务。
图1.9 开式可倾曲柄压力机的结构和工作原理
工作单元，包含曲柄连杆滑块系统，该系统由曲轴、连杆和滑块构成。它的功能是将旋转动力转换成滑块的垂直往复动作，进而驱动安装在滑块上的上模执行压制任务。连杆部分通过调节螺杆与连杆体螺纹对接，其长度能够调整，以便适配不同高度的模具。
传动系统包括带传动和齿轮传动等部件。它的功能是将电动机的运动和能量依据特定需求传递给曲柄滑块机构。
该系统为系统核心，包含多个部分，如气流调配装置、连接机构、停动装置以及电控单元等。
支撑构件。核心是工作台面，开放式曲柄压力机则包含工作台面与基座。
（5）能源系统。包括电动机、飞轮等。
此外，压力机还配备多种辅助装置，包括气动回路、注油系统、防护设备以及缓冲装置等。
2.曲柄压力机的型号及公称力范围
曲柄压力机的规格采用汉字拼音符号、拉丁字母以及阿拉伯数字来标注。JB23—63规格的含义如下。
第一个字母为类的代号，“J”表示机械压力机。
第二个字母代表同类产品的衍生编号，凡是核心指标与基础型号一致，但部分辅助指标与基础型号存在差异的，就属于衍生类型。“B”代表第二种衍生产品。
第三和第四个数字是列和组的标识，其中“2”表示开放式双柱压力机，而“3”则代表可倾倒机身。
主参数通常取压力机的额定能力，代号中的额定能力以工程单位“吨”标注，换算为法定单位制的“千牛”时，需要将数值扩大十倍。比如示例中的63，对应63吨力，换算后为630千牛。
部分压力机在数字之后会附带一个字母，这个字母用于标示重大升级的依次编号，通常情况下，一旦锻压机械的型号被最终确定，倘若其构造与功能相较于原有产品出现了明显的差异，那么这种情况就被称作是升级，举例来说，“A”这个标记就代表首次的升级过程。
表1.6列出了开式曲柄压力机的类型以及它们能够达到的最大压力值。表1.7列出了闭式曲柄压力机的类型以及它们能够达到的最大压力值。
表一六 开式曲柄压力机的类型及其额定压力区间（国家标准GB/T 13747—2009）
表一七 闭式曲柄压力机的种类以及额定压力区间（标准号为一六四七二零一贰）
公称压力超过二十五万千牛的闭式双点压力机，可以应客户要求进行订购。
3.曲柄压力机的技术参数
曲柄压力机的性能指标体现其加工特性和使用领域，是选择设备与规划模具的关键参考。开放式曲柄压力机的核心性能指标包括以下几项。
公称压力F代表滑块在特定位置所能承受的最大力，这个位置可以是滑块距离下死点前某一固定距离Sp，这个距离被称为公称压力行程，也可以是曲柄旋转到距离下死点前某个固定角度αp，这个角度被称为公称压力角。曲柄滑块机构的运动示意图和压力机的允许压力曲线展示在图1.10中。J31-315压力机的标称承压能力为 3 150 kN，这个数值代表当滑块距离最低位置 10.5 mm（此时公称压力角度为 20°）的情况下，滑块能够承受的最大力。这个标称压力值已经按照一定规范进行了排列。
图1.10 曲柄滑块机构运动简图与压力机许用负荷曲线
根据图1.10可知，额定压力并非在整个运动过程中保持不变，而是随位移而波动，冲击力度在整个操作期间也在变动，但二者并非同步，挑选机器时必须确保加工力曲线处在设备承载能力曲线的下方。图l.10所显示的拉深力数值，要小于压力机所能提供的压力值，不过，落料力曲线的部分区域，已经超出了压力机的许用负荷曲线范围，为此，必须选用吨位更重的压力机，才能确保符合使用要求。
滑块运行距离 S，代表滑块从最高点到最低点行进的总长度，其数值依据具体加工方式和额定压力的差异而有所区别。比如 J31-315型压力机的滑块运行距离是315毫米，而 JB23-63型压力机的该数值则为100毫米。
滑块每分钟往返次数 n，代表滑块每分钟从最高点到最低点，再返回最高点所完成的循环数。比如，J31-315压力机的滑块往返频率是20次每分钟。这个数值的大小决定了生产效能的高低。
压力机最大闭合高度Hmax，如图1.11所示，是指当闭合高度调节机构位于最高点时，也就是连杆长度设置到最短，此时滑块处于最低位置，滑块下表面和工作台上表面之间的距离就是最大闭合高度。调节机构能够调整的范围，也就是连杆长度的变化值，被称为压力机闭合高度调节量∆H（GB/T 8845—2006）。J23-63型压力机的最大合拢尺寸为300毫米，其可调范围是70毫米。模具的闭合尺寸，即下模座底部平面与上模座顶部平面在工作位置最低点时的间距h，需低于压力机的最大合拢尺寸。
工作台面的规格为a1× b1，滑块底面的规格为a × b，喉深为R，这些规格与模具的整体尺寸以及模具的固定方式相关，一般需要预留充分的固定空间。
模柄孔的尺寸为D，滑块上的模柄孔直径必须和模具模柄直径相同，模柄孔的深度要比模柄被夹持的长度长一些。滑块内部还配有排出机构，当冲压后的零件或者边角料被卡在模具上时，需要在滑块返回的过程中把它们从模具上移开。为了实现这个目的，在滑块上安装了敲击杆。打料横杆正中间部分会直接碰上穿过模柄中心的顶料杆，如图1.12那样；当滑块返回时，打料杆会在指定位置撞到固定在机身上的垫块，以此完成出料动作。打料横杆在滑块里的活动空间不大，因此在安装和调整模具时，要留意防止它发生撞击。
图1.11 压力机技术参数
图1.12 打料横杆打料过程简图
压装螺栓,固定底座,推杆横梁,滑动块,支撑柱,上模架,下模架,成品件
表 1.8 列出了部分开式可倾式压力机的基本构造数据，其他压力机的性能指标需参考GB/T 14347—2009。
表一八 公开式可倾式曲柄压力机的核心构造指标（依据GB/T 14347—2009标准选取部分内容）
注：装模高度是压力机闭合高度减去垫板厚度。
