三、双动压力机

1、双动压力机的特点双动压力机有双动机械压力机和双动液压机两种。双动压力机有两个滑块，它们按各自的运动规律分别进行压料和拉深。双动压力机主要用于大型复杂零件的拉深。它与单动压力机相比，具有以下特点：1)双动压力机的压料力大，一般为拉深力的0.6~1倍。而单动压力机的压料力由弹性压料装置提供，最大约为拉深力的0.3倍左右，拉深大型或复杂的覆盖件时压料力不够。2)双动压力机可以在压料滑块的4个角上进行调节，使压料圈微量倾斜，从而调整各部位的压料作用。而单动压力机的压料装置只能整个地调整压料力。三、双动压力机3)双动压力机的压料滑块在压料时速度接近于零。行程几乎不变化，只消耗很少的能量。而弹性压料装置在压料时压料圈要向下移动，需要消耗能量，使电动机的功率需增大20~30%。4)双动压力机的拉深凹模固定在工作台上，毛坯在凹模上容易安放与定位，便于用机械手送料、取件。而采用弹性压料装置的单动压力机一般是把凸模固定在工作台上，凸模的凸起使毛坯不易定位，必须将毛坯顶弯。5)双动压力机的压料刚度好，能充分发挥压料面上拉深筋的作用。而单动压力机的压料不是刚性的，当压料面为不对称曲面时，压料效果差。6)双动压力机在开始压料时，压料滑块的速度已接近于零，压料冲击小。而单动压力机在开始拉深时的滑块速度很高，由于气垫和压料圈的惯性，势必产生很大的冲击。双动机械压力机有一个外滑块和一个内滑块。外滑块上固定压料圈，作压料用；内滑块上固定凸模，进行拉深。外滑块一般由连杆机构来实现其运动。如DN1000／4000双动压力机的外滑块的运动机构简图如图2—57所示，曲柄1转动时，依次通过由杆件1、2、3组成的曲柄摇杆机构、由杆件4、5、6组成的双摇杆机构和由杆件7、8、9组成摇杆滑块机构，使外滑块9按照一定规律上下移动。图2—58是双动压力机内、外滑块的行程曲线图。可以看出，外滑块先于内滑块向下运动，到达其下死点将毛坯压紧，然后保持不动。此时内滑块相继下行，到达外滑块下死点处开始进行拉深，直到内滑块到下死点时拉深结束。拉深结束后内滑块首先上升，而外滑块还在其下死点停留一段时间后才上升。外滑块上升的速度较快，在内滑块到达上死点时外滑块又已开始向下运动了。拉深滑块（内滑块）与单动压力机相同。2、双动机械压力机图2-57图2-58双动液压机的2个滑块分别称为主滑块和压料滑块，分别作拉深和压料用。两个滑块可以锁紧联动，压力迭加，作为单动压力机用。双动液压机的滑块布置形式有两种，即内外滑块式和上下滑块式。内外滑块式的主滑块在压料滑块内的导轨上移动，压料滑块在压力机机架的导轨上移动。2个滑块的上下移动均分别动作。由于2个滑块内外布置。高度重合，所以压力机高度可以降低。但缸数较多，结构复杂，主滑块的导向精度差。上下滑块式(又称平行滑块式)有主滑块位于压料滑块上面和主滑块位于压料滑块下面两种布置形式。主滑块在上面时，凸模从压料滑块中间的大孔中穿过。主滑块在下面时，主滑块的工作缸从压料滑块中间的孔内穿过，而压料圈则通过穿过主滑块的杆与压料滑块连接。上下滑块式的压料滑块没有单独的回程缸，3、双动液压机回程靠主滑块带上去，因而结构较简单。上下滑块式有些只有一个滑块沿机架导轨移动，有些2个滑块都在机架导轨上移动。只要主滑块沿机架导轨移动，导向精度较高。上下滑块式的缺点是高度大。与双动机械压力机相比，双动液压机结构简单，制造成本低，滑块速度调节方便，滑块在行程各点的速度和压力都是均匀的，工作时的振动和噪声小，对板料厚度误差和材料的性能变化不敏感，没有超载危险。但是生产效率低，动力消耗大，维修不方便。因此，双动液压机适用于批量小、形状复杂、拉深深度大的零件，而双动机械压力机则适用于大量生产的小型拉深件。冲压设备的选择直接关系到冲压工艺过程的完成、产品质量、设备安全、生产效率、模具寿命、产品成本等一系列问题。首先要根据冲压工序的性质、生产批量和冲压件的尺寸大小来选择设备的类型。对于小型冲裁件、弯曲件或拉深件，主要选用单柱开式机械压力机。对大中型冲压件，多采用双柱形式的机械压力机。对大型复杂拉深件，应选用双动拉深压力机。对大批量生产的中小型冲压件，应选用高速压力机或多工位自动压力机。在小批量生产中，可采用液压机。在设备类型选定后，应进一步选定设备的规格。选择设备规格首先要考虑冲压力。冲压力（包括压料力、推件力)不能大于冲压设备的公称压力。考虑到冲压力计算的误差、材料厚度和力学性能的波动以及操作等因素，设备的公称压力应比最大冲压力大10~20%。当进行深拉深或多工序复合冲压四、冲压设备的选择等加工时，由于加工行程长，而且最大冲压力可能不发生在公称压力行程内，就不能只根据最大冲压力和压力机公称压力来选择设备。而是应保证在全部行程里都不能超出压力机的允许负荷。这时应根据冲压加工的冲压力曲线和压力机的允许负荷曲线(图2—59)来选择设备。图中所示的冲裁和弯曲的冲压力在全部行程范围内都小于曲线b，即可以选择允许负荷曲线为b的压力机。而图中所示拉深的最大冲压力虽然小于曲线b的最大值(公称压力），但却超过了相应行程处的允许负荷，因此不能选用曲线为b的压力机，而应选用允许负荷曲线为a的压力机。除冲压力以外，选择压力机时还要求压力机行程的大小应能够保证取出制件和放入毛坯的方便，装模高度应与冲模高度相适应，工作台面的尺寸应大于冲模的平面尺寸，行程次数应能保证生产率和操作安全的要求。图2-59一、车身覆盖件的特点车身覆盖件是指汽车车身内、外表面的蒙皮零件。与一般冲压件相比较，覆盖件在结构上和质量要求上有其独特之处，在冲压工艺、冲模设计和冲模制造工艺上也有其独自的特点。因此，覆盖件可以作为一类特殊的冲压件来研究。覆盖件主要具有以下特点：1)形状复杂大多数覆盖件都是由复杂的空间曲面组成，有轴对称的(以汽车中心线为对称轴)形状，也有非对称的形状。为了获得空气动力特性好的车身外形，覆盖件应当具有连续的空间曲面形状，拐角处和各曲面的交接处常常是圆滑过渡。由于艺术造型的需要，往往在一些曲面上还加有棱线和装饰性结构，使覆盖件的形状更加复杂。2-8车身覆盖件冲压工艺2)外形尺寸大为了保证车身外表曲面的连续性和完整性，简化装配工艺，大多数的覆盖件外形尺寸都比较大，有些覆盖件外轮廓尺寸达2~3m。3)表面质量要求高覆盖件的可见表面不允许有波纹、皱纹、凹痕、边缘拉痕、擦伤以及其它破坏表面完美的缺陷。覆盖件上的装饰棱线、筋条都应清晰、平滑、左右对称及过渡均匀。相邻覆盖件上的装饰棱线在衔接处必须吻合，不允许参差不齐。特别是对于小轿车，表面质量要求更高。表面上一些微小的缺陷都会在涂漆后引起光的漫反射而影响外观。4)要求足够的刚度覆盖件是薄壁零件，在汽车行驶时会产生振动。为避免共振，减少噪声和增加疲劳寿命，必须提高覆盖件的刚度。一般冲压件的形状和尺寸都是由零件图样完整地表达出来，而车身覆盖件则不同。由于覆盖件的形状复杂、立体曲面多，单靠图样往往是无法完全表示出来的，还必须依赖于覆盖件主模型(简称主模型)。主模型是覆盖件图样的补充。甚至可以说能够完整地表示覆盖件形状尺寸的是主模型。主模型是根据车身主图板用木料或塑料制作的表示各个覆盖件内表面形状的1：1的立体模型。内覆盖件的主模型称为内主模型，外覆盖件的主模型称为外主模型。主模型是车身的原始技术资料，是制造覆盖件冲模和装焊夹具、检验夹具的标准，又是检验覆盖件以及调整装焊夹具和检验夹具不可缺少的标准样品。将主模型在主架上组合起来，便是整车主模型。1、生产纲领与冲压工艺方案覆盖件冲压工艺方案应保证产品的高质量、生产的高效率和原料、工具等成本的低消耗，根据这个原则，生产纲领决定了覆盖件冲压工艺方案的选择。在单件生产中，车身覆盖件的生产以钣金(手工)工艺为主，使用少量模具、胎具及机械化工具，配备少量的拉深和成形模具。在小批量生产中，覆盖件冲压工艺方案只要求拉深和成形使用模具，而落料、拉深后的修边是在一些通用设备上进行，翻边使用胎具，覆盖件上的孔用钻孔方法加工。拉深模一般用低熔点合金模、锌基合金模或塑料模。在中批量生产中，对关键性的覆盖件和劳动量较大的覆盖件，部分工序采用冲压模具，而一般的覆盖件冲压工艺方案与小批量生产相同。二、车身覆盖件的冲压工艺在大批量生产中，覆盖件冲压工艺方案的关键在于考虑生产的流水性，因此每一道工序都需要使用冲模。模具结构相对复杂，一般采用人工送料和取件，少量采用机械手取件。在大量流水生产中，则采用自动线进行生产。自动线上的模具结构相对简单些，便于安装各种送料、取件、翻转、排除废料和传送工件等装置。显然，随着生产批量的增大设备条件也更先进。2、覆盖件的冲压工序车身覆盖件的形状复杂、尺寸大，因此一般不可能在一道冲压工序中直接获得。有的需要十几道工序才能获得，最少的也要三道工序（例如，下料——成形——修边）。覆盖件冲压的基本工序有：落料、拉深、修边、翻边和冲孔。根据需要和可能性可以将一些工序合并，如修边冲孔、修边翻边等。落料工序是为了获得拉深工序所需的毛坯外形。如果拉深毛坯外形接近于矩形，也可省去此道工序。拉深工序是覆盖件冲压的主要工序，覆盖件的形状大部分是由拉深工序成形的。下面将详细讨论拉深工序。修边工序是为了切除拉深件的工艺补充部分。这些工艺补充部分只是拉深工序的需要，因此拉深后应切掉。翻边工序位于修边工序之后，它使覆盖件边缘的竖边成形。冲孔工序是加工覆盖件上的孔洞。冲孔工序一般在拉深工序之后，以免孔洞破坏拉深时的均匀应力状态，以免孔洞在拉深时变形。覆盖件各道工序的冲压件都称为工序件。工序件又可按具体工序的内容称为拉深件、修边件、翻边件等。各道工序必须有工序件图，以满足该工序的冲模设计和冲模制造工艺的需要。工序件图根据覆盖件图样(即产品图)和冲压工艺要求来绘制。工序件图是按工序件在冲模中的位置来画的，而不是象覆盖件图样那样按覆盖件在汽车上的位置画出的。最后一道工序的工序件图可以不按工序件在冲模中的位置画出，而利用覆盖件图样，但必须在图中标明工序件在冲模中的位置。在拉深件图上必须将工艺补充部分的尺寸注出，用双点划线画出覆盖件轮廓线和修边线，并用文字注明。在修边件图上则应用双点划线画出翻边轮廓。1、覆盖件拉深工艺的特点拉深工序是车身覆盖件冲压中最关键、最重要的工序。拉深质量对覆盖件的质量影响最大。拉深工艺设计是否合理还直接影响其它各道工序的设置。例如，拉深前是否需要对毛坯进行修切或预先折弯；拉深后是否需要整形等。拉深工艺还影响修边、翻边、冲孔工序的排列顺序和次数多少，完成这些工序的冲模复杂程度和使用寿命，以及工人操作的方便性等。总之，拉深工艺的好坏往往决定了整个覆盖件设计和制造的成败。车身覆盖件的拉深具有以下特点：1)无论覆盖件分块有多大，形状有多复杂，只能在一次拉深中成形出全部空间曲面形状以及曲面上的棱线、筋条和凸台。否则很难保证覆盖件几何形状的一致性和表面光滑。三、车身覆盖件拉深工艺设计2)由于覆盖件的形状复杂，需要根据经验和进行拉深实验来判断、证实产品设计和拉深工艺设计的可行性、可靠性和经济牲，将发现的问题反馈到产品设计和工艺设计中，进行修改。此外，往往还需要把产品的形状和尺寸变换为适合进行拉深的拉深件形状和尺寸。3)覆盖件的拉深不仅要求一定的拉深力，还要求在拉深过程中具有足够的、稳定的压料力。由于覆盖件往往轮廓尺寸较大，普通带气垫的单动压力机不能满足其对压料力的要求。因此，在大量生产中，大型、复杂的覆盖件拉深均采用双动压力机。4)覆盖件的拉深要求材料的塑性好，表面质量高，尺寸精度高，使在拉深过程中所需拉深力小，加工硬化快，变形延续过程长，材料内部的硬化能得到比较均匀的分布。2、拉深方向的确定拉深件的冲压方向是拉深工艺设计中需首先解决的问题。它关系到能否拉深出合格的拉深件，也影响到拉深件工艺补充部分的多少和压料面形状。下面是合理选择拉深方向的一些主要原则：1)保证凸模能够进入凹模拉深方向的确定应保证能将拉深件的全部空间形状(包括棱线、筋条和凸台)一次拉深出来，不应有凸模接触不到的死区。因此，对于有凹形或反成形(即成形部分的凸模作用方向与拉深凸模冲压方向相反)的情况，