模具设计与制造——冲压工艺概述.ppt

第一节冲压工艺特点,冲压：,第一章冲压工艺概述,冲压生产场景,常温下压力机模具材料分离或塑性变形。,冲压模具,加工对象：主要金属板材,加工依据：板材冲压成形性能（主要是塑性）,加工设备：主要是压力机,加工工艺装备：冲压模具,冲压模具：,在冲压加工中，将材料加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冲压模具（俗称冲模）。,第一节冲压工艺特点,第一章冲压工艺概述,冲压生产的三要素,合理的工艺条件（包括被加工原材料）,先进的模具,高效的冲压设备,第一节冲压工艺特点,第一章冲压工艺概述,特别强调：冲压模具的重要性冲模一种特殊工艺装备。冲模与冲压件有“一模一样”的关系。可以说，冲模没有通用性。冲模是冲压生产必不可少的工艺装备，决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。冲模的功能和作用、冲模设计与制造的方法和手段，决定了冲模是技术密集、高附加值型产品。,第一节冲压工艺特点,第一章冲压工艺概述,低耗、高效、低成本“一模一样”、质量稳定、高一致性可加工薄壁、复杂零件板材有良好的冲压成形性能模具成本高所以，冲压成形适宜批量生产。,第一节冲压工艺特点,第一章冲压工艺概述,冲压加工是制造业中最常用的一种材料成形加工方法。,冲压成形产品示例一日常用品,冲压成形产品示例二高科技产品,第一节冲压工艺特点,第一章冲压工艺概述,一、按变形性质分类,根据材料的变形性质分：,第二节冲压工艺分类,分离工序：,分离工序、成形工序,坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到材料的抗剪强度以后，使坯料发生断裂而产生分离，从而成形零件。分离工序主要有剪裁和冲裁等。,第一章冲压工艺概述,成形工序：,坯料在冲压力作用下，变形部分的应力处于材料的屈服强度s与抗拉强度b之间，使坯料产生塑性变形，成为具有一定形状尺寸与精度的零件。成形工序主要有弯曲、拉深、翻边等。,第一章冲压工艺概述,一、按变形性质分类（续）,弯曲,拉深,翻边,第二节冲压工艺分类,二、按基本变形方式分类,第一章冲压工艺概述,第二节冲压工艺分类,.冲裁使材料沿封闭或敞开的轮廓线剪裂而产生分离的冲压工序称为冲裁。如落料、冲孔、切断等。.弯曲使材料弯成一定角度或形状的冲压工序称为弯曲，如压弯、卷边、扭曲等。.拉深将板料毛坯拉成空心件，或将空心件的形状和尺寸用拉深模作进一步改变的冲压工序称为拉深，分不变薄拉深和变薄拉深。.成形使材料产生局部塑性变形，以改变零件或毛坯形状的冲压工序称为成形，如翻边、缩口、胀形等。,(冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模等),三、按工序组合形式分,第一章冲压工艺概述,第二节冲压工艺分类,.简单工序在压力机的一次行程中，一副模具内只完成零件的一个工序，此工序称为简单工序。.组合工序将两种或两种以上的简单工序集中在一副模具内完成，称为组合工序。,(单工序模、复合模、级进模),三、按工序组合形式分（续）,第一章冲压工艺概述,第二节冲压工艺分类,根据工序组合的方法，又可以将其分为三类：（1）复合冲压在压力机的一次行程中，在一副模具的同一位置上同时完成两道或两道以上的简单工序的冲压方法。（2）连续冲压在压力机的一次行程中，在一副模具的不同位置上同时完成两道或两道以上的简单工序的冲压方法。（3）连续-复合冲压在一副模具内包括连续冲压和复合冲压的组合工序。效率高，可使复杂零件在一副模具内冲压成形。在大批量生产中广泛采用。,.组合工序（续）,第三节冲压技术的发展,第一章冲压工艺概述,一冲模设计与制造的要求,冲压产品生产流程：,（冲压）产品设计,冲压成形工艺设计,冲压模具设计,冲模制造,冲压产品生产,相互影响,相互关联,冲压模具设计与制造包括冲压工艺设计、模具设计与模具制造三大基本工作。冲压工艺设计是冲模设计的基础和依据。冲模设计的目的是保证实现冲压工艺。冲模制造则是模具设计过程的延续，目的是使设计图样，通过原材料的加工和装配，转变为具有使用功能和使用价值的模具实体。,第一章冲压模具设计与制造基础,一、冲模设计与制造的要求（续）,第三节冲压技术的发展,冲模组成零件,第一章冲压模具设计与制造基础,冲模通常由上、下模两部分构成。组成模具的零件主要有两类：,结构零件：,工艺零件：,直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触，包括：工作零件、定位零件、卸料与压料零件等；,不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接触，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具功能起完善作用，包括：导向零件、紧固零件、标准件及其它零件等.,第三节冲压技术的发展,一、冲模设计与制造的要求（续）,冲模设计与制造必须有系统观点，必须考虑企业实际情况和产品生产批量，在保证产品质量的前提下，寻求最佳的技术经济性。片面追求生产效率、模具精度和使用寿命必然导致成本的增加，只顾降低成本和缩短制造周期而忽视模具精度和使用寿命必然导致质量的下降。,第一章冲压模具设计与制造基础,一、冲模设计与制造的要求（续）,第三节冲压技术的发展,技术落后、经济效益低。主要原因：冲压基础理论与成形工艺落后；模具标准化程度低；模具设计方法和手段、模具制造工艺及设备落后；模具专业化水平低。所以，结果导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。,第三节冲压技术的发展,第一章冲压工艺概述,二我国冲压技术现状,三冲压技术发展方向,产品市场变化：,技术发展：,牵引,推动,冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。,多品种、少批量，更新换代速度快,计算机技术、制造新技术,第一章冲压工艺概述,第三节冲压技术的发展,.冲压成形工艺与理论研究加强理论研究，开展CAE技术应用。开发和应用冲压新工艺。,满足产品开发在T(Time)、Q(Quality)、C(Cost)、S(Service)、E(Environment)的要求。,第一章冲压工艺概述,第三节冲压技术的发展,三冲压技术发展方向（续）,冲压技术的革新和发展主要可以归纳为以下几个方面：,2.冲压加工自动化与柔性化,第一章冲压工艺概述,第三节冲压技术的发展,三冲压技术发展方向（续）,为了适应大批量、高效率生产的需要，在冲压模具和设备上广泛应用了各种自动化的进、出料机构。,在小批量多品种生产方面，正在发展柔性制造系统（FMS）。,.模具先进制造工艺及设备,数控化、高速化、复合化加工技术,先进特种加工技术,精密磨削、微细加工技术,先进工艺装备技术,数控测量,效率和质量是制造业的永恒主题。,第一章冲压工艺概述,第三节冲压技术的发展,三冲压技术发展方向（续）,.模具新材料及热、表处理提高使用性能,改善加工性能，提高寿命。,.模具CAD/CAM技术二维、三维相结合的数字化设计技术与数字化制造技术。模具行业是最早应用CAD/CAM技术的行业之一。,.快速经济制模技术快模具的制造速度，降低模具生产成本。适应小批量试制。,.先进生产管理模式并行工程思想、标准化、专业化生产。,第一章冲压工艺概述,第三节冲压技术的发展,三冲压技术发展方向（续）,模具工业是国民经济的基础工业，是高技术行业。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一。模具在日本被誉为“进入富裕社会的原动力”、在德国被称为“金属加工业中的帝王”。模具设计与制造的专业人才是制造业紧缺人才。,第一章冲压工艺概述,第三节冲压技术的发展,三冲压技术发展方向（续）,我国模具工业发展十分迅速，19962002年间，模具产值年平均增速在14%左右。由上可见，模具技术是先进制造技术的重要代表，模具工业是高新技术产业的一个重要组成部分，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。,第一章冲压工艺概述,第三节冲压技术的发展,三冲压技术发展方向（续）,（1）冲压成形性能,一、冲压对板料的基本要求,材料的冲压成形性能：,材料的冲压性能好,成形极限高,成形质量好,便于冲压加工,冲压成形性能是一个综合性的概念。,材料对各种冲压加工方法的适应能力。是冲压加工的依据。,第一章冲压工艺概述,第四节冲压工艺用材料,1对冲压成形性能的要求,（）板料的机械性能与冲压成形性能的关系,板料的强度指标越高，产生相同变形量的力就越大；,塑性指标越高，成形时所能承受的极限变形量就越大；,刚度指标越高，成形时抵抗失稳起皱的能力就越大。,第一章冲压工艺概述,第四节冲压工艺用材料,一、冲压对板料的基本要求（续）,1对冲压成形性能的要求（续）,（）对板料冲压成形性能的要求,不同冲压工序对板料的机械性能的具体要求有所不同。,第一章冲压工艺概述,第四节冲压工艺用材料,一、冲压对板料的基本要求（续）,1对冲压成形性能的要求（续）,良好的塑性，屈强比s/b小，弹性模量E高，板厚方向性系数大，板平面方向性系数小。,通常要求材料应具有：,.对材料厚度公差的要求,第一章冲压工艺概述,第四节冲压工艺用材料,一、冲压对板料的基本要求（续）,材料的厚度公差应符合国家规定标准。因为一定的模具间隙适用于一定厚度的材料，材料厚度公差太大，不仅直接影响制件的质量，还可能导致模具和冲床的损坏。,对表面质量的要求,第一章冲压工艺概述,第四节冲压工艺用材料,一、冲压对板料的基本要求（续）,材料的表面应光洁平整，无分层和机械性质的损伤，无锈斑、氧化皮及其它附着物。表面质量好的材料，冲压时不易破裂，不易擦伤模具，工件表面质量好。,二常用冲压材料,.黑色金属,第一章冲压工艺概述,第四节冲压工艺用材料,冷冲压常用材料有：,.有色金属,.非金属材料,普通碳素结构钢、优质碳素钢、合金结构钢、碳素工具钢、不锈钢、电工硅钢等。,铜及铜合金、铝及铝合金、镁合金、钛合金等。,纸板、胶木板、塑料板、纤维板和云母等。,课本pp17表1-4给出了部分常用金属板料的力学性能，从表中数据，可以近似判断材料的冲压性能。,第五节冲压设备,机械压力机（以Jxx表示其型号）,一、常见冷冲压设备,液压机（以Yxx表示其型号）,摩擦压力机,曲柄压力机,数控冲床,油压机,水压机,常用冷冲压设备的工作原理与特点,第一章冲压工艺概述,压力机就是用来对放置于模具中的材料实现压力加工的机械。对被加工材料施加压力的反作用力，由机械本身承受。压力机可根据产生与传递压力的机理来分类：使用液体传递压力的为液压机；使用气体传递压力的为气动压力机；以电磁力做功的称为电磁压力机；以机械机构传递压力的即为机械传动类压力机.曲柄压力机属于机械传动类压力机，它是重要的锻压设备。它能进行各种冲压和模锻工艺，直接生产出零件或毛坯。因此，曲柄压力机在汽车、拖拉机、电器、仪表、电子、医疗机械、动力机械、国防以及日用品等工业部门得到了广泛的应用。,第一章冲压工艺概述,1.曲柄压力机的用途和分类在生产中，为了适应不同的工艺要求，采用各种不同类型的曲柄压力机。这些压力机都具有自己的独特结构形式及作用特点。通常可根据曲柄压力机的工艺用途及结构特点进行分类。按工艺用途曲柄压力机可分为通用压力机和专用压力机两大类。通用压力机适用于多种工艺用途，如冲裁、弯曲、成形、浅拉深等。专用压力机用途较单一，如拉深压力机、板料折弯机、剪切机、挤压机、冷镦自动机、高速压力机、板冲多工位自动机、精压机、热模锻压力机等，都属于专用压力机。,第一章冲压工艺概述,（一）曲柄压力机,按机身的结构形式不同，曲柄压力机可分为开式压力机和闭式压力机。,第一章冲压工艺概述,开式双柱可倾台式压力机,开式压力机的机身形状类似英文字母C，如左图所示，其机身前面及左右均敞开，操作空间大。但机身刚度差，压力机在工作负荷的作用下会产生角变形，影响精度。所以，这类压力机的吨位都比较小，一般在2000kN以下。开式压力机又可分为单柱压力机和双柱压力机两种。图示的双柱压力机，其机身后壁有开口，形成两个立柱，故称双柱压力机。双柱压力机便于向后方排料.,开式压力机按照工作台的结构特点又可分为可倾台式压力机(见前图)、固定台式压力机(见左图)、升降台式压力机(见图)。左图所示为开式单柱压力机，其机身也是前面及左右三向敞开，但后壁无开口。,第一章冲压工艺概述,单柱固定台式压力机,升降台式压力机,闭式压力机机身左右两侧是封闭的，如图所示，只能从前后方向接近模具，且装模距离远，操作不太方便。,第一章冲压工艺概述,因为机身形状对称，刚度好，压力机精度好。所以，压力超过2500kN的大、中型压力机，几乎都采用此种形式，某些精度要求较高的小型压力机也采用此种形式。,闭式压力机,第一章冲压工艺概述,按与滑块相连的曲柄连杆数，曲柄压力机可分为单点、双点和四点压力机，如图所示。曲柄连杆数的设置主要根据滑块面积的大小和使用目的而定。点数多的，滑块承受偏心负荷的能力大。,第一章冲压工艺概述,此外，按传动机构的位置，可将曲柄压力机分为上传动式和底传动式两类。底传动压力机的传动机构设于工作台的下面，如图所示，其重心低、稳定性好，但要建造相当大的地坑，且维修较困难。,第一章冲压工艺概述,尽管曲柄压力机有各种类型，但其工作原理和基本组成是相同的。左图所示的开式双柱可倾台式压力机的运动原理如右图所示。,第一章冲压工艺概述,2.曲柄压力机的工作原理与结构组成,开式双柱可倾台式压力机,该曲柄压力机的工作原理如下：电动机1的能量和运动通过带传动传给中间传动轴4，再由齿轮传动传给曲轴9，连杆11上端套在曲轴上，下端与滑块12铰接，因此，曲轴的旋转运动通过连杆转变为滑块的往复直线运动。,第一章冲压工艺概述,将上模13装在滑块上，下模14装在工作台垫板15上，压力机便能对置于上、下模间的材料做功，将其制成工件，实现压力加工。由于工艺操作的需要，滑块有时运动，有时停止，因此装有离合器7和制动器10。压力机在整个工作周期内进行工艺操作的时间很短，即有负荷的工作时间很短，大部分时间为无负荷的空程运动。为了使电动机的负荷较均匀，有效地利用能量，因而装有飞轮，在该机上，大带轮3和大齿轮6均起飞轮的作用。,从上述的工作原理可以看出，曲柄压力机一般由以下几个基本部分组成：(1)工作机构一般为曲柄滑块机构，由曲轴、连杆、滑块、导轨等零件组成。其作用是将传动系统的旋转运动变成滑块的往复直线运动；承受和传递工作压力；在滑块上安装模具。(2)传动系统包括带传动和齿轮传动等机构。其作用是将电机的能量和运动传递给工作机构；并对电动机的转速进行减速使滑块获得所需的行程次数。,第一章冲压工艺概述,(3)操纵系统如离合器、制动器及其控制装置。其作用是用来控制压力机安全、准确地运转。(4)能源系统如电动机和飞轮。飞轮能将电动机空程运转时的能量吸收积蓄起来，在冲压时再释放出来。(5)支承部件如机身，把压力机所有的机构联结起来，承受全部工作变形力和各种装置的各个部件的重力，并保证全机所要求的精度和强度。此外，还有各种辅助系统与附属装置，如润滑系统、顶件装置、保护装置、滑块平衡装置、安全装置等,第一章冲压工艺概述,闭式压力机外形与开式压力机有很大差别。但它们的工作原理和结构基本组成是相同的。左图为J31315型闭式压力机的运动原理图，与右图相比较，它只是在传动系统中多了一级齿轮传动；工作机构中曲柄的具体形式是偏心齿轮式，而不是曲轴式，即由偏心齿轮9带动连杆摆动，从而带动滑块作往复直线运动；此外，该压力机工作台下装有顶件装置，即液压气垫18，可作为拉深时压料及顶出模内的工件用。,第一章冲压工艺概述,(1)标称压力Fg及标称压力行程Sg曲柄压力机的标称压力Fg(或称额定压力)就是滑块所允许承受的最大作用力，而滑块必须在到达下止点前某一特定距离之内才允许承受标称压力，这一特定距离称为标称压力行程(或额定压力行程)Sg，标称压力行程所对应的曲柄转角称为标称压力角(或额定压力角)g。,第一章冲压工艺概述,3.曲柄压力机的主要技术参数,例如JC2363压力机的标称压力为630kN，标称压力行程为8mm，即指该压力机的滑块在离下止点前8mm之内，允许承受的最大压力为630kN。,曲柄压力机的技术参数反映了压力机的工艺能力及有关生产率等指标。,标称压力是压力机的主参数。我国生产的压力机标称压力已经系列化了。例如160kN、200kN、250kN、315kN、400kN、500kN、630kN、800kN、1000kN、1600kN、2500kN、3150kN、4000kN、6300kN等。这个系列是从生产实践中归纳整理后制订的，既能满足生产需要，又不致使曲柄压力机的规格过多，给制造带来困难。,图中S，它是指滑块从上止点到下止点所经过的距离。它是曲柄偏心量的2倍。它的大小也反映压力机的工作范围。行程长，则能生产高度较高的零件，通用性大。,第一章冲压工艺概述,(2)滑块行程,但压力机的曲柄尺寸要加大，随之而来的是齿轮模数和离合器尺寸均要增大，压力机造价增加，而且工作时模具的导柱、导套可能脱离，影响工件精度和模具寿命。因此，滑块行程并非越大越好，应根据加工行程的需要与作业中送料形式和取件的需要，以及模具导向件工作要求等情况来选取。为满足生产实际的需要，有些压力机的行程长度做成可调节的。如J1l50压力机的滑块行程可在10mm90mm之间调节，J23100A、J23100B压力机的滑块行程均可在16mm140mm之间调节。,它是指滑块每分钟往复运动的次数。如果是连续作业，它就是每分钟生产工件的个数。所以，行程次数越大，生产率就越高。然而，当采用手动连续作业时，由于受送料时间的限制，即送料在整个作业中所占时间的比例很大，即使行程数再多，生产率也不可能很高，比如小件加工最多也不过(60100)次/分。所以行程次数超过一定数值后，必须配备自动送料装置，否则不可能实现高生产率。拉深加工时，加工速度过快，易造成材料破损以至不能继续加工，而加工速度与行程次数成正比关系。因此，选择行程次数不能单纯追求高生产率。目前，实现了自动化的压力机多半采用可调行程次数，以期达到根据产品大小及变形特点选择最适当的行程次数的目的。,第一章冲压工艺概述,(3)滑块行程次数n,装模高度是指滑块在下止点时，滑块下表面到工作台垫板上表面的距离。当装模高度调节装置将滑块调整到最高位置时，装模高度达最大值，称为最大装模高度(图中的H1)。滑块调整到最低位置时，得到最小装模高度。与装模高度并行的参数尚有封闭高度。所谓封闭高度是指滑块在下止点时，滑块下表面到工作台上表面的距离，它和装模高度之差等于工作台垫板的厚度T。图中的H是最大封闭高度。装模高度和封闭高度都表示压力机所能使用的模具高度。模具的闭合高度应小于压力机的最大装模高度或最大封闭高度。装模高度调节装置所能调节的距离，称为装模高度调节量H1。装模高度及其调节量越大，对模具的适应性也越大，但装模高度大，压力机也随之增高，且安装高度较小的模具时，需附加垫板，给工作带来不便。同时，装模高度调节量越大，价格越高，而且刚度也会下降。因此，只要满足使用要求，没有必要使装模高度及其调节量过大。,第一章冲压工艺概述,(4)最大装模高度H1及装模高度调节量H1,工作台孔尺寸L1B1(左右前后)、D1(直径)，用作排除工件或废料、或安装顶出装置。,第一章冲压工艺概述,(5)工作台板及滑块底面尺寸,(6)工作台孔尺寸,它是指压力机工作空间的平面尺寸。工作台板(垫板)的上平面(安装下模部分)，用“左右前后”的尺寸表示，如图中的LB。滑块下平面，也用“左右前后”的尺寸表示，如图中的ab。闭式压力机，其滑块尺寸和工作台板的尺寸大致相同，而开式压力机滑块下平面尺寸小于工作台板尺寸。所以，开式压力机所用模具尺寸要依滑块底面尺寸而定。不过，许多开式压力机，滑块在上止点时，其底面仍低于导轨，这样就可以安装比滑块底面大的上模了。这种情况虽然使用方便，但产品精度会受一定的影响。,立柱间距是指双柱式压力机立柱内侧面之间的距离。对于开式压力机，其值主要关系到向后侧排料或出件机构的安装。对于闭式压力机，其值直接限制了模具和加工板料的最宽尺寸。喉深是开式压力机特有的参数，它是指滑块的中心线至机身的后方距离，如图中的C。喉深直接限制加工件的尺寸，也与压力机机身的刚度有关。,第一章冲压工艺概述,(7)立柱间距A和喉深C,模柄孔尺寸dl是“直径孔深”，冲模模柄尺寸应和模柄孔尺寸相适应。大型压力机没有模柄孔，而是开设T形槽，以T形槽螺钉紧固上模。,第一章冲压工艺概述,(8)模柄孔尺寸,我国生产的部分通用压力机的技术参数,第一章冲压工艺概述,我国生产的部分通用压力机的技术参数,按照锻压机械型号编制方法JBGQ200384的规定，曲柄压力机的型号用汉语拼音字母、英文字母和数字表示，例如JC2363A型号的意义如图所示：,第一章冲压工艺概述,4.曲柄压力机的型号,第一个字母为类代号，用汉语拼音字母表示。在JBGQ200384型谱的八类锻压设备中，与曲柄压力机有关的有五类：机械压力机、线材成形自动机、锻机、剪切机和弯曲校正机。它们分别用“机”、“自”、“锻”、“切”、“弯”的拼音的第一个字母表示为J、Z、D、Q、W。第二个字母代表同一型号产品的变型顺序号。凡主参数与基本型号相同，但其他某些基本参数与基本型号不同的，称为变型。用字母A、B、C表示第一、第二、第三种变型产品。,第一章冲压工艺概述,第三、第四个数字分别为组、型代号。前面一个数字代表“组”，后面一个数字代表“型”。在型谱表中，每类锻压设备分为10组，每组分为10型。如在“J”类中，第2组的第3型为“开式双柱可倾压力机”。横线后面的数字代表主参数。一般用压力机的标称压力作为主参数。型号中的标称压力用工程单位制的“tf”表示，故转化为法定单位制的“kN”时，应把此数字乘以10。如上例的63代表63tf，即630kN。,第一章冲压工艺概述,最后一个字母代表产品的重大改进顺序号，凡型号已确定的锻压机械，若结构和性能上与原产品有显著不同，则称为改进，用字母A、B、C代表第一、第二、第三次改进。有些锻压设备，紧接组、型代号的后面还有一个字母，代表设备的通用特性，例如J21G20中的“G”代表“高速”；J92K25中的“K”代表“数控”。,第一章冲压工艺概述,通用曲柄压力机型号见下表。,第一章冲压工艺概述,（二）液压机,第一章冲压工艺概述,液压机的基本工作原理是静压传递原理(即帕斯卡原理)，它是利用液体的压力能，靠静压作用使工件变形，达到成形要求的压力机械，因其传递能量的介质为液体，故称为液压机。液压机的工作介质主要有两种，采用乳化液的一般称为水压机，采用油的称为油压机，两者统称为液压机。,乳化液由2的乳化脂和98的软水混合而成，它具有较好的防腐蚀和防锈性能，并有一定的润滑作用。乳化液价格便宜，不燃烧，不易污染工作场地，故耗液量大以及热加工用的液压机多为水压机。,油压机应用的工作介质多为机械油，有时也采用透平机油或其他类型的液压油。在防腐蚀、防锈和润滑性能方面优于乳化液，但油的成本高，也易污染场地。,1.液压机的工作原理,第一章冲压工艺概述,液压机原理图如图1.12所示，在充满液体的连通容器里，一端装有面积为Al的小柱塞，另一端装有面积为A2的大柱塞，柱塞和连通器之间设有密封装置，使连通管内形成一个密闭的空间。当在小柱塞上施加一个外力F1时，则作用在液体上的单位面积压力为pF1Al，按照帕斯卡原理，这个压力p将传递到液体的全部，其数值不变，方向垂直于容器内表面，因而在连通管另一端的大柱塞上，作用着垂直于其表面的单位压力p，使大柱塞上产生F2pA2F1A2A1的向上推动力。,可见，在小柱塞上施加一个较小的力，便可在大柱塞上获得一个放大了若干倍的较大的力。例如Y32300型液压机，高压泵提供压力油的压力为20MPa，液压缸的工作活塞直径为440mm，则工作活塞能获得3000kN的作用力。,2.液压机的特点,第一章冲压工艺概述,(1)容易获得最大压力。由于液压机采用液压传动静压工作，动力设备可以分别布置，可以多缸联合工作，因而可以制造很大吨位的液压机，如700000kN模锻水压机。而大的锻锤由于有振动，需要很大的砧座与地基防震措施，以及曲柄压力机受到机构强度和刚度等限制，均不宜造得很大。,(2)容易获得大的工作行程，并能在行程的任意位置发挥全压。其名义压力与行程无关，而且可以在行程中的任何位置上停止和返回。因此，适合要求工作行程大的场合。,(3)容易获得大的工作空间。因为液压机无庞大的机械传动机构，而且工作缸可以任意布置，所以工作空间较大。,(4)压力与速度可以在大范围内方便地进行无级调节。而且可按工艺要求在某一行程作长时间的保压。另外，还便于调速和防止过载。,(5)液压元件已通用化、标准化、系列化，给液压机的设计、制造和维修带来方便，并且液压操作方便，便于实现遥控与自动化。,(1)由于采用高压液体作为工作介质，因而对液压元件精度要求较高，结构较复杂，机器的调整和维修比较困难，而且高压液体的泄露还难免发生，不但污染工作环境，浪费压力油，对于热加工场所还有火灾的危险。,第一章冲压工艺概述,液压机还不足之处：,由于液压机具有许多优点，所以它在工业生产中得到广泛采用。尤其在锻造、冲压生产、塑料压缩成型、粉末冶金制品压制中应用普遍，对于大型件热锻、大件深拉深更显其优越性。,(2)液体流动时存在压力损失，因而效率较低，且运动速度慢，降低了生产率，所以对于快速小型的液压机，不如曲柄压力机简单灵活。,(1)按用途分类手动液压机一般为小型液压机，用于压制、压装等工艺。锻造液压机用于自由锻造、钢锭开坯以及有色与黑色金属模锻。冲压液压机用于各种板材冲压。校正压装液压机用于零件校形及装配。层压液压机用于胶合板、刨花板、纤维板及绝缘材料板等的压制。挤压液压机用于挤压各种有色金属和黑色金属的线材、管材、棒材及型材。压制液压机用于粉末冶金及塑料制品压制成型等。打包、压块液压机用于将金属切屑等压成块及打包等。,第一章冲压工艺概述,3.液压机的分类,液压机属于锻压机械中的一类，随着液压机应用范围的扩大，其类型也很多，但为了操作的方便，多为立式结构。其类型可按以下几种方法分类。,上压式液压机该类液压机的工作缸安装在机身上部，活塞从上向下移动对工件加压。放料和取件操作是在固定工作台上进行，操作方便，而且容易实现快速下行，应用最广。下压式液压机该类液压机的工作缸装在机身下部，如图1.13所示，上横梁固定在立柱上不动，当柱塞上升时带动活动横梁上升，对工件施压。卸压时，柱塞靠自重复位。下压式液压机的重心位置较低，稳定性好。此外，由于工作缸装在下面，在操作中制品可避免漏油污染。双动液压机通常这种液压机的上活动横梁分为内、外滑块，分别由不同的液压缸驱动，可分别移动也可组合在一起移动，压力则为内外滑块压力的总和。这种液压机有很灵活的工作方式，通常在机身的下部还配有顶出缸，可实现三动操作。因此特别适合于金属板料的拉深成形，在汽车制造业应用广泛。特种液压机如角式液压机、卧式液压机等。,第一章冲压工艺概述,(2)按动作方式分类,柱式液压机液压机的上横梁与下横梁(工作台)的连接采用立柱，由锁紧螺母锁紧。压力较大的液压机多为四立柱结构，机器稳定性好，采光也较好，如左图所示。,第一章冲压工艺概述,(3)按机身结构分类,整体框架式液压机这种液压机的机身由铸造或型钢焊接而成，一般为空心箱形结构，抗弯性能较好，立柱部分做成矩形截面，便于安装平面可调导向装置。,整体框架式机身在塑料制品和粉末冶金、薄板冲压液压机中获得广泛应