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會田工程技術(上海)有限公司 |
| 冷間鍛造的沖壓成形系統 |
| 會田工程技術（株） 中野隆志 井村隆昭 |
| 目錄 |
1.前言
2.主要的冷間鍛造制品
3. 沖壓機械和鍛造工法的關系
3.1.沖床的基本特征
3.2.鍛造工法的行程,荷重特性
4. 鍛造沖床
4.1.鍛造沖床的驅動機構及其特性
4.2.肘桿式沖床(K1系列)
4.3.連桿式沖床(CF1系列)
4.4.威氏連桿式沖床(FMX系列)
4.5.曲軸式沖床
5.送料裝置
6.新型沖壓機械
6.1開發UL系列的理念
6.2UL沖床的特征
6.3UL沖床對象加工產品
1) 精密切斷
2) 板金和鍛造的復合成形 (FCF工法)
3) 冷間鍛造
7. 結束語
參考文獻 | |
4. 鍛造沖床
4.1. 鍛造沖床的驅動機構及其特性
圖8顯示的是沖壓機械中具有代表性的驅動機構，沖壓加工一般都采用曲軸式沖床，鍛造成形則廣泛采用肘桿式沖床，拉伸和擠出成形的適合采用連桿式沖床。其驅動機構的特性在扭矩能力和滑塊的速度方面各有其特性，依據成形方式選擇合適的沖床。 |
圖8－具有代表性的沖壓機械驅動機構 |
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定在高于額定能力產生點的位置方面各有其特性允許荷重叫做扭矩能力大小，如圖9所示其能力由高向低順序依次為：連桿式沖床，曲軸沖床，肘桿式沖床。且滑塊速度方面，束度變慢.如圖10所示，接近下死點位置，速度最慢的是肘桿式沖床，從比較高的位置開始扭力能力高的是連桿式,類似正弦曲線的是曲軸式沖床。因此肘桿式沖床是考慮低位置的成形性,適合進行精密沖裁和鐓壓,連桿式沖床是適用于拉伸和變薄成形,而且更適合于鍛造的擠出成形等的高位置成形。
肘桿式沖床在成形領域有著速度緩慢的長處，但缺點是從生產性來看可用于制品搬送的時間較短，容易造成模具與機械的干涉。連桿式沖床從高成形位置開始速度變慢，但通過提高回程速度達到提高生產性的目的，為此開發出了各種連桿機構,但和曲軸沖床比較連桿式數量較多，其綜合間隙也較大。 |
圖9－沖床能力的扭力特性 |
圖10－滑塊的速度特性 |
4.2. 肘桿式沖床(K1系列)
鍛造沖床的特征總結起來有三點：①高剛性②高集中應力能力③機座帶頂出裝置。圖11 是鍛造成形中使用最多的變形肘桿式沖床構造(K1例)。它的特征是具有肘桿式運動模式的長處，同時為了容易自動搬送采用了第三個連桿機構，其變形肘桿式沖床構造如圖12所示，實現了迅速回程。而且鍛造和板金成形相比成形應力高，這些應力作用于小面積的滑塊與工作臺面上,因此其受壓部分裝上了淬火板。
因為機座頂出裝置是板金沖床沒有的機能，其作為將制品從凹模中順利排出的裝置是不可缺少的。一般的來說其驅動是由沖床的驅動部分通過凸輪杠桿機構進行驅動，也有調整動作時間的調整機構。
鐓壓成形的荷重在成形開始時是最少的、在下死點附近最大，同時在此位置上直接影響成形精度，因此在下死點附近滑塊速度最慢的肘桿式沖床較適合。但是，由于凸模直徑比產品直徑更大,因此,所能用于搬送的時間就更短,因此搬送時間的設定就很費功夫。接近于密閉鐓壓時其最大荷重是非常大，坯料重量及凸模濁、溫度有變化時，其荷重會產生很大的變化，此時采用油壓式的過載保護裝置是一種很有效的保護手段。
擠出成形時特別要校核沖床的扭矩能力和工作能力。后方擠出時因為作用于凸模的側向推力直接影響產品精度和凸模壽命，所以如果高度/內徑超過3的話要特別注意。 |
圖11－變形肘桿式沖床構造的鍛造沖床 (K1系列) |
圖12－K1的滑塊特性 |
4.3. 連桿式沖床(CF1系列)
圖13是能力為6300KN的1點式連桿沖床（CF1系列）。此連桿機構的特征是滑塊的高位置開始速度變緩其速度變化少，扭矩能力高。如圖14所示滑塊從高位置連桿傾斜小,在作業領域滑塊側推力小,成形中的滑塊的動態精度提高。
變薄成形中如果滑塊速度過于慢的話成形界限有下降傾向，與油壓沖床相比機械沖床更加適合。
圖15是利用連桿式沖床的成形特征的閉塞鍛造（圖16）制品，擠出成形的軸及杯狀產品，變薄成形的螺旋或角狀花鍵軸。 | |
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圖13－能力6300kN連桿式沖床(CF1系列) |
圖14－在成形區域的連桿傾斜度 |
圖15－連桿沖床產品事例子 |
圖16－下同調方式的閉塞鍛造的模式圖 | |
4.4. 威氏連桿式沖床(FMX系列)
圖17是能力6300KN的雙軸式多工位加工用的連桿式沖床(FMX系列)。這與在前面介紹的CF1系列的連桿式沖床有所不同。它是采用威氏連桿機構驅動雙軸的偏心沖床。
FMX系列沖床的驅動機構特征是在機械沖由高剛性的偏心軸和連桿機構組成獨立的馬鈴薯動系統驅動偏心軸作不等速回轉。此機構驅動的滑塊速度與曲軸式沖床相比在加工領域較慢，上升時快速，而且驅動機構是不直接承受加工荷重的。同時，偏心軸與連桿的聯結與曲軸式沖床相同，其綜合間隙可以做得很小，具有高精度和高耐久性。且和CFI系列一樣，在離下死點的較高位置上允許荷重高，可以用于鐓壓成形，長軸的前方或后方擠出成形或用閉塞模座，進行各種的閉塞鍛造和寬幅鍛造加工。
圖18所示為威氏連桿機構的模式圖。放置于機頂中央的驅動裝置是由主齒輪，連桿（I），連桿（II）和與主齒輪相對偏心的偏心軸構成的。回轉主齒輪通過連桿（I）、（II）連動偏心軸回轉。此時因連桿（II）和（I）的接續角度α逐漸變化，偏心軸做不等速回轉。當然連桿（I）的一端是和偏心軸固定為一體的。驅動機構于中央分別向左右驅動偏心軸，其扭矩剛性非常高。 |
圖17－能力6300kN威氏連桿沖床上(FMX系列) |
圖18－威氏連桿機構模式圖 | |
圖19－威氏連桿沖床行程曲線 |
4.5. 曲軸式沖床
曲軸式沖床的速度特性,扭矩能力特性是介于肘桿式沖床和連桿式沖床中間,成形速度快,無論從沖壓和搬送裝置哪一方面來講,都容易提高生產能力。閉塞鍛造中有提高30%的例子。 |
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