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。确定冲压机械时，必须综合评估冲压流程特点、所需压力值、模具构造与规格，以及生产规模、生产速度、经济性、产品品质，还有现有机械条件等众多方面。
1.5.1 冲压设备类型
压铸机械类型多样，涵盖机械式压机、液压式压机以及摩擦式压机等，具体形态参见图 1.8。其中，机械式压机最为常见，依据机身构造可分为开放式与封闭式两类，根据滑块单元数量可区分为单工位型和双工位型，再按照连杆单元数目可进一步细分为单点冲击型、双点冲击型以及四点冲击型。此类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
选择冲压设备需要考虑多个因素,包括冲压工艺的性质,生产规模的大小,冲压零件的尺寸规格,以及精度方面的要求。
开放式曲柄压力机的底座采用C形构造，施压过程中该底座的形变较为明显，因此机器的精确度会相应降低，它主要用来加工中等规模及小型的冲切工件，不过其作业范围较为宽敞，允许从三个方向进行进料。常见的典型构造有固定式台面曲柄压力机，参见图1.8（a），还有可倾式台面曲柄压力机，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，参照图 1.8 （d）所示，其拥有封闭式的框架床身构造，能够承受相当大的力量，所以大型吨位的压力机通常都选用闭式床身构造，这种构造主要用来进行大中型冲压件的生产加工。
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输出较大的工作力量，特别适合用于较厚板材的拉伸和塑造，不过液压机的运行速度较慢，导致生产效能不理想。对于大型且结构复杂的拉伸零件制造，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，这样做能够使模具的设计变得更为简便。这种压力机构造精简，成本不高，不容易出现超负荷损坏的情况，所以经常用于少量生产时弯曲体积庞大且厚度较大的工件，特别适合用来进行校平、整型、压印等加工流程。不过它的运行频率不高，制造产品的速度较慢，而且操作起来也不是特别省事。
电子工业持续进步，对微型电子元件的需求激增，推动了高精度、高效率的高速压力机研发，市场上出现了众多高速精密压力机，如图1.8（f）所示，冲压频率达到每分钟数百次乃至上千次，同时出现了超高速精密压力机，其每分钟冲压次数可超过一千次，甚至达到数千次。
微型压力机，包括气动式、液压式和手动式，在产品组装、维修、五金加工等领域应用普遍，如图1.8（i）和图1.8（j）所示。这类设备用途多样，生产效率突出，成本效益高，构造简便，且不占过多空间，因此适合用于多种加工工艺，如切割、打孔、下料、折弯、铆接和塑形等。
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 展示了开放式倾斜式曲柄压力机的构造和运作方式，该设备包含多个核心部分，例如工作装置、动力传递装置、控制装置、支撑结构、动力源、辅助装置以及配套设备。在开始压制时，模具的上部组件要安装在压力机的运动块上，而下部组件则要固定在操作平台的位置。动力由电机提供，经大小带轮传递给传动轴，使传动轴旋转，大小齿轮也随之转动，当离合器接合时，齿轮的旋转力借助曲轴和连杆，推动滑块做上下往复的动作，从而实现冲压任务。
图1.9 开式可倾曲柄压力机的结构和工作原理
工作机构包括曲轴、连杆和滑块，这些部件组成了曲柄连杆滑块机构。该机构的功能是将旋转运动转变为滑块的上下往复运动，进而驱动安装在滑块上的上模执行冲压任务。连杆通过调节螺杆和连杆体采用螺纹方式连接，其长度可以调整，从而能够适应不同高度的模具。
机械传动部分。涉及皮带传动方式、齿轮传动装置等构造。它的功能是依据特定规范，将马达的动力和能量传递给曲柄滑块装置。
该系统是操作系统，它包含多个部分，例如空气输送装置、连接机构、停动装置以及电控单元等。
支撑构件，核心是机身，开式曲柄压力机则包含机身与基座。
（5）能源系统。包括电动机、飞轮等。
另外，压力机配备许多辅助配置，例如压缩空气管道、加油装置、安全防护措施以及缓冲装置等。
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示。JB23—63这一规格的内涵如下。
第一个字母为类的代号，“J”表示机械压力机。
第二个字母标示同类产品的衍生编号，凡是核心规格与标准型号一致，仅部分辅助规格与标准型号存在差异的，即为衍生版本。“B”代表第二种衍生产品。
第三和第四个数字是列和组的识别码，"2"表示开放式双立柱压力机，"3"代表能够倾斜机架的型号。
这个数值通常对应压力机的额定能力，一般以吨为单位标注，代号中的吨需换算为千牛，换算时乘以10倍，比如63这个数字表示63吨力，换算成法定单位就是630千牛。
部分压力机在数字之后会附带一个字母，这个字母标示着重大升级的次数顺序。一旦锻压机械的型号被最终确定，倘若其构造或功能与原有产品存在明显差异，这种情况就属于改良。例如，字母“A”就代表首次的改良版本。
表1.6列出了开式曲柄压力机的类型，以及它们各自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，以及它们各自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依据GB/T 13747—2009标准划分，具体内容如下，包含不同结构样式，以及对应的公称压力值区间，可供参考使用。
表一七 闭式曲柄压力机的种类及其额定压力区间依据标准JB/T 1647—2012
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能力和适用领域，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点。
公称压力F，是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特定距离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一特定角度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压力机的额定承压能力为 3 150 kN，这个数值代表在滑块距离最低位置 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量。这种额定压力已经被纳入了标准化的系列当中。
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，额定压力并非在全程滑块运行时保持不变，而是随滑块运行距离而变动，冲击力度在整个压制阶段同样在变化，不过二者并不一致，挑选设备时必须确保压制工艺力度曲线处在压力机允许力度曲线的范围内。图l.10所显示的拉深力数值，要低于压力机所能施加的最大压力，然而，落料力曲线在某个区间内，已经超出了压力机的允许负荷范围，为此，必须选用吨位更高的压力机，才能符合工作需求。
滑块运行轨迹 S，指的是滑块从最高点到最低点移动的路径长度，其数值会根据生产需求和标称推力的差异而变化。比如 J31-315型压力机的滑块运行轨迹是 315 毫米，而 JB23-63型压力机的则为 100 毫米。
滑块每分钟往复的次数 n，代表滑块每分钟从最高点到最低点，接着再返回最高点这样循环的次数。比如，J31-315压力机的滑块每分钟往返20次。这个次数的多少，显示了生产快慢的程度。
压力机最大闭合高度Hmax，如图1.11所示，是当闭合高度调节机构位于最高点，也就是连杆长度调整到最短时，滑块处于最低位置的情况下，滑块下表面和工作台的上表面之间的垂直距离。调节机构能够调整的范围，也就是连杆长度的变化量，被称为压力机闭合高度调节量∆H（依据GB/T 8845—2006标准）。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。模具合拢尺寸，即模具在作业位置最低点时，下模座下表面和上模座上表面之间的距离h，这个数值必须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，这些数据与模具的整体轮廓及模具的固定方式关联，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。滑块内部还安装了用于退料或者退件的装置，当冲压完成的工件或者废料被卡在模具上时，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，在滑块上安装了专门的打料横杆。打料横杆的中间部分直接与穿过模柄中心的顶料杆相接，如图1.12所示；当滑块返回时，打料杆会在指定位置撞击固定在床身上的顶块，从而完成出料动作。打料横杆在滑块内的运动空间有限，因此在装配和调试模具时，要确保打料横杆不会发生碰撞。
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，安装于固定底座，连接推动横杆，该横杆带动滑动块，滑动块通过顶升构件，使上模向下移动，下模同时被驱动，完成对工件的成型过程
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请参考GB/T 14347—2009标准。
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标准选取的部分内容）
注：装模高度是压力机闭合高度减去垫板厚度。
