壓力機(jī)是汽車沖壓行業(yè)最主要的加工設(shè)備，投資成本較大。壓力機(jī)的分類方法有很多，通常根據(jù)傳動的方式分為螺旋壓力機(jī)、曲柄壓力機(jī)和液壓機(jī)三大類。曲柄壓力機(jī)又稱為機(jī)械壓力機(jī)，本文所提的壓力機(jī)主要是指機(jī)械壓力機(jī)。

機(jī)械壓力機(jī)種類及適用工況

根據(jù)曲柄驅(qū)動滑塊著力點(diǎn)的不同，或按驅(qū)動連桿數(shù)的不同，機(jī)械壓力機(jī)分為單點(diǎn)壓力機(jī)、雙點(diǎn)壓力機(jī)、四點(diǎn)壓力機(jī)等幾種不同的壓力機(jī)類型。

圖1 單點(diǎn)壓力機(jī)的載荷分布

單點(diǎn)壓力機(jī)

曲柄驅(qū)動滑塊上的著力點(diǎn)僅有一個，即由一個連桿驅(qū)動滑塊的壓力機(jī)。該類壓機(jī)對相對于工作臺前后、左右方向的載荷偏載較敏感，主要適用于變形力為輻射狀均勻分布或?qū)ΨQ矩形零件的生產(chǎn)。汽車行業(yè)內(nèi)典型零件有，尺寸相對來說較小，板料較厚的車架或底盤類零件，如副車架、輪轂、前后橋等，如圖2所示。

雙點(diǎn)壓力機(jī)

曲柄驅(qū)動滑塊上的著力點(diǎn)有兩個，即由兩個連桿驅(qū)動滑塊的壓力機(jī)。雙點(diǎn)壓力機(jī)的載荷分布如圖3所示。

該類壓機(jī)對相對于工作臺前后的載荷偏載較敏感，相對于工作臺左右的載荷有一定的抗偏載能力，主要適用于細(xì)長的梁類和支架類零件的生產(chǎn)。車身中小型結(jié)構(gòu)件和一些尺寸較長、寬度相對較小、板料厚度較厚的車身零件的生產(chǎn)主要采用雙點(diǎn)壓力機(jī)，如轎車類的前后縱梁、卡車類的縱梁、邊板等，如圖4所示。

圖2 汽車典型零件圖

圖3 雙點(diǎn)壓力機(jī)的載荷分布

圖4 典型零件

四點(diǎn)壓力機(jī)

曲柄驅(qū)動滑塊上的著力點(diǎn)有四個，即由四個連桿驅(qū)動滑塊的壓力機(jī)，四點(diǎn)壓力機(jī)載荷分布如圖5所示。

該類壓機(jī)對相對于工作臺前后、左右的載荷均具有一定的抗偏載能力，主要適用于汽車大型覆蓋件的拉伸、成形、彎曲、沖裁等各種冷沖壓工藝，是汽車、航空、電子、家電等工業(yè)領(lǐng)域，特別是高檔轎車鈑金覆蓋件沖壓廣泛采用的沖壓設(shè)備，能較好地滿足大型拉伸件高質(zhì)量、高效率的成形要求。汽車行業(yè)類典型零件有：車身覆蓋件及大型結(jié)構(gòu)件，如側(cè)圍、車身內(nèi)外板、頂蓋及前后底板等，如圖6所示。

壓機(jī)偏心載荷

偏心載荷定義

所謂偏心載荷，是指工件成形負(fù)荷的合力作用線中心與壓力機(jī)中心區(qū)域不一致的載荷。由于壓力機(jī)能力計算是在“負(fù)荷均勻分布于模座中央部位60%面積”的假設(shè)條件下進(jìn)行計算的，故應(yīng)避免大負(fù)荷作用于狹小面積的集中載荷或負(fù)荷合力偏離中心的偏心載荷。否則會造成設(shè)備不能正常使用甚至損壞。

閉式四點(diǎn)壓力機(jī)允許偏載曲線說明

⑴線剛度。壓力的作用下單位長度上的撓度，用以度量結(jié)構(gòu)件（如底座、工作臺、滑塊等）的剛度。該指標(biāo)用以規(guī)范和指導(dǎo)工藝模具設(shè)計及考核壓機(jī)的承載（包括偏載）能力，在此基礎(chǔ)上，設(shè)備通常給出承載（包括偏載）能力曲線。

⑵修沖類壓機(jī)滑塊允許偏載。圖7橫坐標(biāo)是指集中載荷中心離工作臺中心的距離，1/4000線剛度的偏載曲線，是指集中偏心載荷作用于工作臺后，滑塊在4000mm線距離處偏移1mm的曲線，以此類推1/6000與1/8000線剛度的偏載曲線。實(shí)際工作時，滑塊前后方向?qū)挾纫话阕畲?500mm左右，也就是說1/2500線剛度的偏載曲線應(yīng)位于1/4000線剛度的偏載曲線的上方。模具作用于工作臺的載荷為面載荷；因而，工況條件比偏載曲線生成時的工況條件要好很多。在計算滑塊4000mm距離撓度1mm的偏移量時，是基于工作臺板厚度為300mm且有壓機(jī)底座的剛性支承的前提條件得到的；而實(shí)際生產(chǎn)時，下模與工作臺/底座固定到一起成一剛體，相當(dāng)于結(jié)構(gòu)件受載厚度成倍增加了，發(fā)生偏移的量會更小。所以在模具設(shè)計時，抗偏載曲線一般都按壓機(jī)提供的滿足設(shè)計的偏載曲線考慮。一般情況下壓機(jī)在左右方向抗偏載能力要優(yōu)于前后方向。

圖5 閉式四點(diǎn)壓力機(jī)的載荷分布

圖6 典型零件

圖7 JF39-1000滑塊允許偏載曲線

⑶拉延壓機(jī)滑塊允許的偏載曲線（左右/前后）。圖8所示的偏載曲線為壓機(jī)滿足設(shè)計強(qiáng)度時，不同工件成形噸位負(fù)荷中心在滑塊的區(qū)域范圍。拉延成形模具所需要的噸位比較大和集中，在模具設(shè)計時一定要考慮其合力的中心在偏載曲線范圍內(nèi)即可，如虛線窗框標(biāo)注的區(qū)域表示成形時所需噸位為1600t時，滑塊所允許的載荷區(qū)域，如模具設(shè)計時制件合力中心超出此區(qū)域則對壓機(jī)壽命有影響。

模具設(shè)計時偏載考慮及偏載判斷

圖8 LS4-2400F滑塊允許偏載曲線

模具設(shè)計時需考慮三者中心的關(guān)系（模具中心、模具受力中心、機(jī)床中心），一般設(shè)計時，模具幾何中心和機(jī)床中心能完全保持一致，但模具受力中心與機(jī)床中心很難保持一致。為了滿足偏載要求，其模具受力中心必須落在滑塊偏載范圍內(nèi)，若落在偏載曲線范圍外，那就造成機(jī)床偏載，對機(jī)床損傷較大，此時必須通過調(diào)整模具在機(jī)床上的位置，使模具受力中心滿足偏載曲線要求。

結(jié)束語

目前，汽車廠大型外覆蓋件生產(chǎn)時采用四點(diǎn)壓力機(jī)，負(fù)荷基本均勻分布于模座中央部分大約60%的面積，通常不會超出四點(diǎn)壓機(jī)的抗偏載能力范圍。故很多廠家在模具設(shè)計時并沒有太多考慮到壓機(jī)偏載問題，本文簡述了曲柄壓力機(jī)偏載說明及要求，并簡單討論了模具設(shè)計時需考慮的偏載要求，僅供參考。

曲柄（機(jī)械）壓力機(jī)偏載

文/方孝安，李承璋·奇瑞汽車股份有限公司