壓力機(jī)

壓力機(jī),壓力機(jī) 04屆機(jī)械制造專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 文獻(xiàn)綜述 題 目 高速壓力機(jī)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 機(jī)制043 學(xué) 生 李 呈 指導(dǎo)教師 郗 向 儒 2 0 0 8 年 文獻(xiàn)綜述 一、高速壓力機(jī)的背景及其意義 鍛壓機(jī)械是指在鍛壓加工中用于成形和分離的機(jī)械設(shè)備，1842年，英國工程師史密斯創(chuàng)制第一臺(tái)蒸汽錘，開始了蒸汽動(dòng)力鍛壓機(jī)械的時(shí)代。1795年，英國的布拉默發(fā)明水壓機(jī)，但直到19世紀(jì)中葉，由于大鍛件的需要才應(yīng)用于鍛造。隨著電動(dòng)機(jī)的發(fā)明，十九世紀(jì)末出現(xiàn)了以電為動(dòng)力的機(jī)械壓力機(jī)和空氣錘，并獲得迅速發(fā)展。二十世紀(jì)初，鍛壓機(jī)械改變了從19世紀(jì)開始的向重型和大型方向發(fā)展的趨勢，轉(zhuǎn)而向高速、高效、自動(dòng)、精密、專用、多品種生產(chǎn)等方向發(fā)展。于是出現(xiàn)了每分種行程2000次的高速壓力機(jī)。所謂高速壓力機(jī)一般是指每分鐘的行程次數(shù)為普通壓力機(jī)的5—10倍的壓力機(jī)。高速壓力機(jī)是帶有自動(dòng)送料裝置，可完成板料高效率、精密加工的機(jī)械壓力機(jī)，具有自動(dòng)、高速、精密三個(gè)基本要素。 自60年代以來，高速壓力機(jī)已有較大的發(fā)展，其每分鐘行程次數(shù)已從幾百次發(fā)展到3千次左右，其噸位已從十噸發(fā)展到上百噸。目前高速壓力機(jī)主要用在電子、儀器儀表、輕工、汽車等行業(yè)中進(jìn)行特大批量的沖壓生產(chǎn)。近年來，隨著模具技術(shù)和沖壓技術(shù)的發(fā)展，高速壓力機(jī)的應(yīng)用范圍在不斷地?cái)U(kuò)大，數(shù)量在不斷地增加。預(yù)計(jì)不久的將來，高速壓力機(jī)在沖壓用壓力機(jī)中的比例將會(huì)愈來愈大。 二、國內(nèi)外高速壓力機(jī)的發(fā)展概況 1. 國外高速壓力機(jī)的發(fā)展概況 高速壓力機(jī)從誕生到現(xiàn)在已有近100年的歷史。美國亨利拉特公司1910年首先制造的四柱底傳動(dòng)高速壓力機(jī)（當(dāng)時(shí)稱為Dieing Machine），宣告了高速壓力機(jī)的誕生，直到1955年該機(jī)仍為高速壓力機(jī)的代表機(jī)型，采用了下傳動(dòng)的傳動(dòng)方式。最初下傳動(dòng)方式處于主導(dǎo)地位，主要是由于下傳動(dòng)具有重心低、穩(wěn)定性好、傳動(dòng)系統(tǒng)水平分力也較小并且容易操作。但是當(dāng)采用此種方式時(shí)，由于往復(fù)運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量大，在滑塊行程次數(shù)較高時(shí)由于慣性力引起的問題也越來越嚴(yán)重，為此1953年德國舒勒公司生產(chǎn)出首臺(tái)1250KN閉式雙點(diǎn)上傳動(dòng)高速壓力機(jī)，該壓力機(jī)的公稱力為1250KN，行程20mm；緊接著瑞士布魯?shù)吕眨˙RUDERER）公司也研制出了BSTA系列柱式導(dǎo)向的上傳動(dòng)高速壓力機(jī)；后來美國明斯特（MINSTER）公司推出的Pulsar系列超高速壓力機(jī)以及日本會(huì)田公司引進(jìn)瑞士布魯?shù)吕展炯夹g(shù)生產(chǎn)的AIDA-BRUDERER系列BSTA型高速壓力機(jī)和PDAL系列高速壓力機(jī)也均采用了上傳動(dòng)方式，不但提高了動(dòng)態(tài)精度，也在一定程度上減少了噪聲危害。這兩種傳動(dòng)裝置布置方式各有利弊，如滑塊行程次數(shù)不高的場合，在考慮上傳動(dòng)方式的同時(shí)，也應(yīng)考慮下傳動(dòng)的方式。 隨著電子、通訊、計(jì)算機(jī)、家電及汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，對沖壓零件的需求量迅猛增長，這也就促進(jìn)了高速壓力機(jī)的飛速發(fā)展。80年代中期，出現(xiàn)了超高速超精密壓力機(jī)，如日本票本鐵工所引進(jìn)瑞士ESSA公司技術(shù)制造的600KN高速精密壓力機(jī)，最高行程次數(shù)為1500次/min，用于加工集成電路引線框、電子計(jì)算機(jī)插件和其他精密零件，這些零件的尺寸誤差要求控制在10~20μm以內(nèi)，這說明高速壓力機(jī)已經(jīng)發(fā)展到了高精密階段。同時(shí)高速壓力機(jī)的速度也在不斷的刷新。如日本電產(chǎn)京利的MACH-100型超高速精密壓力機(jī)在100KN、8mm沖程條件下，速度已達(dá)到4000次/min。由此也就說明了高速壓力機(jī)的發(fā)展已經(jīng)步入了超高速壓力機(jī)的時(shí)代。 與普通壓力機(jī)相比，高速壓力機(jī)的精度更高。高速壓力機(jī)的精度分為靜態(tài)精度和動(dòng)態(tài)精度兩部分。靜態(tài)精度是由制造精度決定的，動(dòng)態(tài)精度是指沖壓過程中，滑塊相對于工作臺(tái)面在縱向、橫向和垂直方向的位移。上世紀(jì)70年代，高速壓力機(jī)是速度的競爭，而在進(jìn)入80年代后，各高速壓力機(jī)生產(chǎn)廠家則把主要目標(biāo)集中在提高壓力機(jī)的下死點(diǎn)動(dòng)態(tài)精度上。例如德國舒勒公司SA系列高速壓力機(jī)由于采用了反對稱副滑塊平衡慣性力機(jī)構(gòu)，使得SA-80型800KN高速壓力機(jī)行程次數(shù)為800次/min時(shí)，豎立在工作臺(tái)上的硬幣都不會(huì)傾倒。 現(xiàn)代高速壓力機(jī)都配備高速高精度的送料裝置。實(shí)際生產(chǎn)中，要求高速壓力機(jī)送料精度至少應(yīng)為±0.03~0.05mm。上世紀(jì)60年代前，一般輥式送料裝置或超越離合器式送料裝置的送料精度可達(dá)±0.2mm。上世紀(jì)60年代，美國研制成功了名為福格森（Fergunson）凸輪分度機(jī)構(gòu)，并用于輥式送料裝置之中，取得了很大成功，使輥式送料精度及速度大幅度提高。上世紀(jì)70年代中期，舒勒（Schuler）公司生產(chǎn)的WL9-180型輥式送料裝置用在SA-80型800KN、500次/min的高速壓力機(jī)上，進(jìn)行電機(jī)定轉(zhuǎn)子的級(jí)進(jìn)沖壓加工時(shí)，送料精度可達(dá)±0.04mm。1986年會(huì)田公司高速壓力機(jī)安裝的輥式送料裝置在送料速度為60m/min時(shí)，送料精度達(dá)到了±0.01mm。目前，高速壓力機(jī)的送料速度可達(dá)120m/min以上，送料精度達(dá)μm級(jí)。同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)快速換模。 2. 國內(nèi)高速壓力機(jī)的發(fā)展概況 國內(nèi)高速壓力機(jī)是上世紀(jì)80年代開始從國外引進(jìn)技術(shù)而發(fā)展起來的。目前，生產(chǎn)高速壓力機(jī)的主要廠家有上海第二鍛壓機(jī)床廠、廈門鍛壓機(jī)床有限公司、諸城鍛壓機(jī)床股份有限公司和寧波機(jī)床廠等。我國第一臺(tái)高速壓力機(jī)是在1982年由濟(jì)南鑄鍛機(jī)械研究所和北京低壓電器廠共同研制的。該壓力機(jī)公稱力為600KN，最高的速度可達(dá)到400次/min。隨后又成功研制了公稱力300KN，最高速度600次/min的高速精密壓力機(jī)。上世紀(jì)80年代中期，齊齊哈爾第二機(jī)床廠借助從德國舒勒公司引進(jìn)的SA系列中800KN、1250KN及2000KN三個(gè)規(guī)格的高速壓力機(jī)的設(shè)計(jì)及制造技術(shù)，成功制造了SA系列上傳動(dòng)高速壓力機(jī)。該系列中，公稱力為800KN壓力機(jī)的行程次數(shù)為90~900次/min，1250KN的為70~700次/min，2000KN的為60~560次/min。上海第二鍛壓機(jī)床廠從德國豪立克—羅斯（HAULICK-ROOS）公司引進(jìn)的RVD32-540和RVD63-80兩個(gè)品種的設(shè)計(jì)制造技術(shù)目前已經(jīng)進(jìn)行小量生產(chǎn)。RVD系列高速壓力機(jī)采用整體框架式預(yù)應(yīng)力床身和柱式導(dǎo)向裝置。上死點(diǎn)停車采用光電控制，可在任意位置停車。采用風(fēng)、油并用的熱平衡系統(tǒng)，整機(jī)剛度和剛性都比較高?？傮w而言，我國的高速壓力機(jī)產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)形式有開式和閉式兩種，公稱力為160~2000KN，行程次數(shù)為120~800次/min。 目前，我國高速壓力機(jī)的發(fā)展水平同國際先進(jìn)水平相比，還存在不少差距，主要表現(xiàn)在主機(jī)可靠性和自動(dòng)化程度有待于進(jìn)一步提高，在國際市場上缺乏競爭力；先進(jìn)的工藝和裝備所占比例小，產(chǎn)品品種和規(guī)格較為單一，產(chǎn)品性能差距比較大，生產(chǎn)規(guī)模小，監(jiān)測和試驗(yàn)手段落后，缺乏自己的數(shù)控系 統(tǒng)；很多技術(shù)從國外引進(jìn)，技術(shù)創(chuàng)新能力有待進(jìn)一步增強(qiáng)等。 三、高速壓力機(jī)的應(yīng)用 隨著電子工業(yè)的發(fā)展，小型電子零件的需求日趨高漲，促進(jìn)了高精度、高效率的高速壓力機(jī)的發(fā)展。目前日本已成為高速壓力機(jī)技術(shù)的領(lǐng)軍，在100kN壓力、8mm沖程下，滑塊速度可達(dá)4000次/min。我國金豐、江蘇揚(yáng)鍛、高將精機(jī)、江蘇揚(yáng)力、徐鍛和西安通力等公司都有高速壓力機(jī)產(chǎn)品。2004年已開發(fā)出了速度達(dá)1200次/min的SH系列SH—25開式高速精密壓力機(jī)。其他還有VH開式、JF75G閉式系列高速壓力機(jī)。這些壓力機(jī)廣泛應(yīng)用于電子和微電子行業(yè)，全面提高了行業(yè)技術(shù)裝備水平，替代了大量的進(jìn)口機(jī)床。 四、目前仍存在的問題和發(fā)展趨勢 進(jìn)入21世紀(jì)以來，中國鍛壓機(jī)床行業(yè)經(jīng)過技術(shù)引進(jìn)、合作生產(chǎn)及合資等多種方式的運(yùn)作，快速地提升了我國沖壓設(shè)備整體水平。近年設(shè)計(jì)制造的許多產(chǎn)品，其技術(shù)性能指標(biāo)已經(jīng)接近或達(dá)到世界先進(jìn)水平，在宜人性方面也取得了長足進(jìn)步。但由于大家都在進(jìn)步，所以國內(nèi)產(chǎn)品與國外名牌產(chǎn)品的差距并無明顯縮短。因此，我國沖壓設(shè)備行業(yè)和企業(yè)需以戰(zhàn)略的思路和有效的措施應(yīng)對當(dāng)前的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。 綜合國內(nèi)外高速壓力機(jī)的現(xiàn)有技術(shù)水平及發(fā)展?fàn)顩r，可以看出高速壓力機(jī)的發(fā)展趨勢如下： （1）高速壓力機(jī)正向數(shù)控化和柔性自動(dòng)化的方向發(fā)展。由于CNC技術(shù)在高速壓力機(jī)上的應(yīng)用,沖壓過程能自動(dòng)完成上料、沖壓、成品計(jì)數(shù)、自動(dòng)更換成品箱、自動(dòng)停機(jī)、自動(dòng)更換另一種產(chǎn)品模具并進(jìn)行重新生產(chǎn)。 （2）高速壓力機(jī)按照其滑塊行程次數(shù)高低可分為四類：低速壓力機(jī)（行程次數(shù)小于200次/min）、中速壓力機(jī)（行程次數(shù)在200次/min到800次/min之間）、高速壓力機(jī)（行程次數(shù)在800次/min到1300次/min之間）、超高速壓力機(jī)（行程次數(shù)大于1300次/min）。未來滑塊行程次數(shù)將朝著200~400次/min的準(zhǔn)高速和1300次/min以上的超高速方向發(fā)展。 （3）在滑塊上采用更先進(jìn)的導(dǎo)向方式，加工精度更高。使用柔性更好的慣性力平衡機(jī)構(gòu)，以提高壓力機(jī)下死點(diǎn)精度，從而使高速壓力機(jī)具備更好的低速鍛沖性能。采用先進(jìn)的具備良好動(dòng)平衡的偶點(diǎn)上傳動(dòng)方式，此種方式剛性好，精度高。 （4）使用高速壓力機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)涉及到環(huán)境、能源、材料等各個(gè)領(lǐng)域，因此在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、外觀制造、材料選用、制造工藝和包裝設(shè)計(jì)等各個(gè)環(huán)節(jié)均要考慮節(jié)約能源、節(jié)約材料、環(huán)境保護(hù)等方面，同時(shí)還要提高設(shè)備的宜人性。未來高速壓力機(jī)的發(fā)展將綜合考慮上述因素，減小噪聲和振動(dòng)，減小環(huán)境污染，增強(qiáng)監(jiān)測、調(diào)試、控制方式的靈活可靠及宜人化。 五、結(jié)束語 為了提高生產(chǎn)效率，壓力機(jī)在不斷向高速發(fā)展。目前，國內(nèi)自行設(shè)計(jì)，生產(chǎn)的高速壓力機(jī)較少，主要還是以進(jìn)口設(shè)備為主。所以我國高速壓力機(jī)的市場極具潛力，應(yīng)用前景看好，但前提是不段創(chuàng)新，縮短與工業(yè)發(fā)達(dá)國家沖壓機(jī)床技術(shù)生產(chǎn)水平的差距。因此，我國沖壓設(shè)備行業(yè)和企業(yè)需以戰(zhàn)略的思路和有效的措施應(yīng)對當(dāng)前的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。也惟有如此，才能擁有國內(nèi)的大部分市場，并爭取相應(yīng)的國際市場。 六、參考文獻(xiàn) [1] . 趙升噸，張學(xué)來，高長宇，楊輝.高速壓力機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].鍛壓裝備及制造技術(shù),2005,39(1)：17-24. [2] . 陳正中，高速精密壓力機(jī)特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢[J].鍛壓機(jī)械，1998，32(5)：8-9. [3] . 姚艷 ，高速壓力機(jī)彈性動(dòng)力學(xué)研究及仿真 導(dǎo)師：郗向儒 西安理工大學(xué) 2007年碩士論文 [4] . 張策.機(jī)械動(dòng)力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2000 [5] . 孫桓，陳作模.機(jī)械原理（第六版）[M].北京：高等教育出版社，2001： [6] . 徐以光，高速壓力機(jī)的發(fā)展過程 CMET.鍛壓裝備與制造技術(shù) 1985年 第05期 [7] . 200噸高速自動(dòng)壓力機(jī) CMET.鍛壓裝備與制造技術(shù) 1974年 第Z1期 [8] . 郭涪澤，高速精密壓力機(jī)概述 CMET.鍛壓裝備與制造技術(shù) 1988年 第06期 [9] . 李建平，王恩福，符起賢，董秋武，麥志輝.高速壓力機(jī)振動(dòng)分析與控制[J].機(jī)電工程技術(shù)，2006，35(6)：56-58. [10] .吳宗澤，機(jī)械設(shè)計(jì)，北京：高等教育出版社，2001 [11] .孔凌嘉，張春林主編，機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì)，北京理工大學(xué)出版社， 2004，ISBN 7-5640-0093-7 [12].肖景榮 姜奎安 ，沖壓工藝學(xué)，機(jī)械工業(yè)出版社，1999 [13].盧秉恒，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，機(jī)械工業(yè)出版社，2005.5 [14].馮辛安，機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社，2005.12 [15].Peter Van Zant著.趙樹武，朱踐知，于世恩譯.芯片制造[M]. 北京:電子工業(yè)出版社，2004.