壓力機
壓力機,壓力機
04屆機械制造專業(yè)畢業(yè)設計（論文）
畢業(yè)設計（論文）
文獻綜述
題 目 高速壓力機設計
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
班 級 機制043
學 生 李 呈
指導教師 郗 向 儒
2 0 0 8 年
文獻綜述
一、高速壓力機的背景及其意義
鍛壓機械是指在鍛壓加工中用于成形和分離的機械設備，1842年，英國工程師史密斯創(chuàng)制第一臺蒸汽錘，開始了蒸汽動力鍛壓機械的時代。1795年，英國的布拉默發(fā)明水壓機，但直到19世紀中葉，由于大鍛件的需要才應用于鍛造。隨著電動機的發(fā)明，十九世紀末出現(xiàn)了以電為動力的機械壓力機和空氣錘，并獲得迅速發(fā)展。二十世紀初，鍛壓機械改變了從19世紀開始的向重型和大型方向發(fā)展的趨勢，轉而向高速、高效、自動、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。所謂高速壓力機一般是指每分鐘的行程次數(shù)為普通壓力機的5—10倍的壓力機。高速壓力機是帶有自動送料裝置，可完成板料高效率、精密加工的機械壓力機，具有自動、高速、精密三個基本要素。
自60年代以來，高速壓力機已有較大的發(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。目前高速壓力機主要用在電子、儀器儀表、輕工、汽車等行業(yè)中進行特大批量的沖壓生產(chǎn)。近年來，隨著模具技術和沖壓技術的發(fā)展，高速壓力機的應用范圍在不斷地擴大，數(shù)量在不斷地增加。預計不久的將來，高速壓力機在沖壓用壓力機中的比例將會愈來愈大。
二、國內(nèi)外高速壓力機的發(fā)展概況
1. 國外高速壓力機的發(fā)展概況
高速壓力機從誕生到現(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高速壓力機（當時稱為Dieing Machine），宣告了高速壓力機的誕生，直到1955年該機仍為高速壓力機的代表機型，采用了下傳動的傳動方式。最初下傳動方式處于主導地位，主要是由于下傳動具有重心低、穩(wěn)定性好、傳動系統(tǒng)水平分力也較小并且容易操作。但是當采用此種方式時，由于往復運動部分的質量大，在滑塊行程次數(shù)較高時由于慣性力引起的問題也越來越嚴重，為此1953年德國舒勒公司生產(chǎn)出首臺1250KN閉式雙點上傳動高速壓力機，該壓力機的公稱力為1250KN，行程20mm；緊接著瑞士布魯?shù)吕眨˙RUDERER）公司也研制出了BSTA系列柱式導向的上傳動高速壓力機；后來美國明斯特（MINSTER）公司推出的Pulsar系列超高速壓力機以及日本會田公司引進瑞士布魯?shù)吕展炯夹g生產(chǎn)的AIDA-BRUDERER系列BSTA型高速壓力機和PDAL系列高速壓力機也均采用了上傳動方式，不但提高了動態(tài)精度，也在一定程度上減少了噪聲危害。這兩種傳動裝置布置方式各有利弊，如滑塊行程次數(shù)不高的場合，在考慮上傳動方式的同時，也應考慮下傳動的方式。
隨著電子、通訊、計算機、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，這也就促進了高速壓力機的飛速發(fā)展。80年代中期，出現(xiàn)了超高速超精密壓力機，如日本票本鐵工所引進瑞士ESSA公司技術制造的600KN高速精密壓力機，最高行程次數(shù)為1500次/min，用于加工集成電路引線框、電子計算機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)，這說明高速壓力機已經(jīng)發(fā)展到了高精密階段。同時高速壓力機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在100KN、8mm沖程條件下，速度已達到4000次/min。由此也就說明了高速壓力機的發(fā)展已經(jīng)步入了超高速壓力機的時代。
與普通壓力機相比，高速壓力機的精度更高。高速壓力機的精度分為靜態(tài)精度和動態(tài)精度兩部分。靜態(tài)精度是由制造精度決定的，動態(tài)精度是指沖壓過程中，滑塊相對于工作臺面在縱向、橫向和垂直方向的位移。上世紀70年代，高速壓力機是速度的競爭，而在進入80年代后，各高速壓力機生產(chǎn)廠家則把主要目標集中在提高壓力機的下死點動態(tài)精度上。例如德國舒勒公司SA系列高速壓力機由于采用了反對稱副滑塊平衡慣性力機構，使得SA-80型800KN高速壓力機行程次數(shù)為800次/min時，豎立在工作臺上的硬幣都不會傾倒。
現(xiàn)代高速壓力機都配備高速高精度的送料裝置。實際生產(chǎn)中，要求高速壓力機送料精度至少應為±0.03~0.05mm。上世紀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±0.2mm。上世紀60年代，美國研制成功了名為福格森（Fergunson）凸輪分度機構，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的高速壓力機上，進行電機定轉子的級進沖壓加工時，送料精度可達±0.04mm。1986年會田公司高速壓力機安裝的輥式送料裝置在送料速度為60m/min時，送料精度達到了±0.01mm。目前，高速壓力機的送料速度可達120m/min以上，送料精度達μm級。同時也實現(xiàn)了自動快速換模。
2. 國內(nèi)高速壓力機的發(fā)展概況
國內(nèi)高速壓力機是上世紀80年代開始從國外引進技術而發(fā)展起來的。目前，生產(chǎn)高速壓力機的主要廠家有上海第二鍛壓機床廠、廈門鍛壓機床有限公司、諸城鍛壓機床股份有限公司和寧波機床廠等。我國第一臺高速壓力機是在1982年由濟南鑄鍛機械研究所和北京低壓電器廠共同研制的。該壓力機公稱力為600KN，最高的速度可達到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。上世紀80年代中期，齊齊哈爾第二機床廠借助從德國舒勒公司引進的SA系列中800KN、1250KN及2000KN三個規(guī)格的高速壓力機的設計及制造技術，成功制造了SA系列上傳動高速壓力機。該系列中，公稱力為800KN壓力機的行程次數(shù)為90~900次/min，1250KN的為70~700次/min，2000KN的為60~560次/min。上海第二鍛壓機床廠從德國豪立克—羅斯（HAULICK-ROOS）公司引進的RVD32-540和RVD63-80兩個品種的設計制造技術目前已經(jīng)進行小量生產(chǎn)。RVD系列高速壓力機采用整體框架式預應力床身和柱式導向裝置。上死點停車采用光電控制，可在任意位置停車。采用風、油并用的熱平衡系統(tǒng)，整機剛度和剛性都比較高。總體而言，我國的高速壓力機產(chǎn)品，其結構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，我國高速壓力機的發(fā)展水平同國際先進水平相比，還存在不少差距，主要表現(xiàn)在主機可靠性和自動化程度有待于進一步提高，在國際市場上缺乏競爭力；先進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)測和試驗手段落后，缺乏自己的數(shù)控系
統(tǒng)；很多技術從國外引進，技術創(chuàng)新能力有待進一步增強等。
三、高速壓力機的應用
隨著電子工業(yè)的發(fā)展，小型電子零件的需求日趨高漲，促進了高精度、高效率的高速壓力機的發(fā)展。目前日本已成為高速壓力機技術的領軍，在100kN壓力、8mm沖程下，滑塊速度可達4000次/min。我國金豐、江蘇揚鍛、高將精機、江蘇揚力、徐鍛和西安通力等公司都有高速壓力機產(chǎn)品。2004年已開發(fā)出了速度達1200次/min的SH系列SH—25開式高速精密壓力機。其他還有VH開式、JF75G閉式系列高速壓力機。這些壓力機廣泛應用于電子和微電子行業(yè)，全面提高了行業(yè)技術裝備水平，替代了大量的進口機床。
四、目前仍存在的問題和發(fā)展趨勢
進入21世紀以來，中國鍛壓機床行業(yè)經(jīng)過技術引進、合作生產(chǎn)及合資等多種方式的運作，快速地提升了我國沖壓設備整體水平。近年設計制造的許多產(chǎn)品，其技術性能指標已經(jīng)接近或達到世界先進水平，在宜人性方面也取得了長足進步。但由于大家都在進步，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，我國沖壓設備行業(yè)和企業(yè)需以戰(zhàn)略的思路和有效的措施應對當前的機遇和挑戰(zhàn)。
綜合國內(nèi)外高速壓力機的現(xiàn)有技術水平及發(fā)展狀況，可以看出高速壓力機的發(fā)展趨勢如下：
（1）高速壓力機正向數(shù)控化和柔性自動化的方向發(fā)展。由于CNC技術在高速壓力機上的應用,沖壓過程能自動完成上料、沖壓、成品計數(shù)、自動更換成品箱、自動停機、自動更換另一種產(chǎn)品模具并進行重新生產(chǎn)。
（2）高速壓力機按照其滑塊行程次數(shù)高低可分為四類：低速壓力機（行程次數(shù)小于200次/min）、中速壓力機（行程次數(shù)在200次/min到800次/min之間）、高速壓力機（行程次數(shù)在800次/min到1300次/min之間）、超高速壓力機（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的導向方式，加工精度更高。使用柔性更好的慣性力平衡機構，以提高壓力機下死點精度，從而使高速壓力機具備更好的低速鍛沖性能。采用先進的具備良好動平衡的偶點上傳動方式，此種方式剛性好，精度高。
（4）使用高速壓力機進行生產(chǎn)涉及到環(huán)境、能源、材料等各個領域，因此在產(chǎn)品設計、外觀制造、材料選用、制造工藝和包裝設計等各個環(huán)節(jié)均要考慮節(jié)約能源、節(jié)約材料、環(huán)境保護等方面，同時還要提高設備的宜人性。未來高速壓力機的發(fā)展將綜合考慮上述因素，減小噪聲和振動，減小環(huán)境污染，增強監(jiān)測、調(diào)試、控制方式的靈活可靠及宜人化。
五、結束語
為了提高生產(chǎn)效率，壓力機在不斷向高速發(fā)展。目前，國內(nèi)自行設計，生產(chǎn)的高速壓力機較少，主要還是以進口設備為主。所以我國高速壓力機的市場極具潛力，應用前景看好，但前提是不段創(chuàng)新，縮短與工業(yè)發(fā)達國家沖壓機床技術生產(chǎn)水平的差距。因此，我國沖壓設備行業(yè)和企業(yè)需以戰(zhàn)略的思路和有效的措施應對當前的機遇和挑戰(zhàn)。也惟有如此，才能擁有國內(nèi)的大部分市場，并爭取相應的國際市場。
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