8.3 压力机吨位的选择

图8-15 压力机压力的变化情况

1.冷挤压工艺与压力机的关系

图8-15表示压力机曲柄回转时，压力随着曲轴转角α的改变而改变的情况。当滑块在行程中点时，压力仅为公称压力的35%～50%，当滑块在下死点时，压力达到最大值。滑块从行程中点到下死点相对于曲柄从90°到0°是所要讨论的区域。

每台压力机都有一个压力吨位指标，即公称压力。一般压力机说明书上都不注明工作角度和工作行程，仅注明滑块行程。应指出，滑块行程和滑块工作行程是两个不同的概念。曲柄旋转一周，滑块上下运动的距离称为滑块行程；滑块工作行程是指滑块接近下死点前产生公称压力的那一段行程，可见，滑块工作行程是滑块行程的一部分。

通用曲柄压力机，公称压力仅产生在曲柄离下死点30°以下的区段内。在30°前压力较小，这种压力变化的情况，对于大部分的挤压过程是不理想的，特别对挤压行程较长的零件，更不适用。

目前用于冷挤压的偏心齿轮式压力机，其工作角度一般为40°～50°，这样就能适合冷挤压工艺的特点，比通用曲柄压力机具有大得多的能量。

图8-16表示为不同类型压力机的示功图，分析一下图中的示功图可以看出：

1）同样1600kN但结构是偏心齿轮式的冷挤压力机，其功比通用曲柄压力机要大得多。通用压力机用做冲裁等工序用时，工作角度都设计在30°以下范围内，虽工作能量较小，但完全满足了冲裁工艺的特点。偏心齿轮式压力机用于冷挤压，为了适合冷挤压工艺需要足够大的工作能量，所以工作角度一般设计得较大。如果生产单位不具备这种结构的压力机，在通用曲柄压力机上进行冷挤压时，就要特别注意，最好预先能在液压机上检测一下挤压力，以免发生压力机超载事故。

图8-16 各种压力机示功图

a）1600kN闭式单点压力机 b）1600kN偏心齿轮冷挤压力机 c）4000kN偏心齿轮冷挤压力机 d）3150kN肘杆压力机e）3000kN油压机

2）肘杆式压力机的公称压力仅产生在滑块离下死点前3～10mm很小的范围内，这种压力机仅适用于反挤压高度很小的毛坯和变形程度很大的有色金属。

3）液压机具有均匀的工作速度，在离下死点前很长一段滑块行程内，保持平稳的公称压力；在挤压开始时，模具和毛坯接触的速度也较小，因此，模具寿命也较高；若挤压过程中发生超载情况，液压机都有安全阀，所以也较安全。它还具有另一个优点，顶料行程可以很长，特别适合挤压行程长的零件，不像机械压力机滑块行程一般都较小，挤压长零件便取不出来。

液压机也有其缺点，如生产率很低，下死点难以控制，自动送料不如机械压力机容易实现。但是，液压机结构比机械压力机要简单得多，小型液压机制造也快，目前有很多零件还是在液压机上进行冷挤压的，在生产批量不大的情况下，这种设备还是合适的。

图8-16还表明，压力P是随着曲柄转角α或行程h的改变而变化的。图8-16又称为压力机许用负荷图。当进行冷挤压或冲裁等工作时，最大挤压力或冲裁力必须在图示曲线以下，不得超越这根曲线。有时最大挤压力未超过压力机公称压力，但由于工件挤压行程很长，其挤压力也会超越曲线，这是不允许的。图8-17所示为把冲裁、弯曲和冷挤压等工艺的示功图和压力机的许用负荷图画在一起的情况。从该图中可以看出，通用曲柄压力机可以用于冲裁、弯曲和工作行程很短的冷挤压等工序，不适宜挤压行程长的工件。如果要进行这种工序，就会产生像图8-17d的现象，最大挤压力超过了许用压力曲线，这是要防止的。因此，在选择压力机时，不仅仅要考虑到最大挤压力，还要注意它的行程长短，挤压力较小而挤压行程很长的工件照样会使压力机超载，这在通用压力机上冷挤压时要特别引起注意。

图8-17 压力机许用负荷与工艺示功图

a）冲裁 b）弯曲 c）挤压（正确） d）挤压（不允许）

2.选择压力机吨位

根据实际生产的情况可知，当求出所需的挤压力以后，仅以此为依据去选择压力机的名义吨位是不够的，还必须把冷挤压工艺示功图与压力机许用负荷图画在一起，校核冷挤压时的压力-行程曲线是否在压力机的许用负荷曲线以内。如果冷挤压的压力-行程曲线超出压力机的许用负荷曲线，就应该选择更大名义吨位或工作行程更长的压力机。

由上述分析可以看出，压力机吨位的正确选择方法，除了先按总压力计算公式求得的挤压力来选择压力机的名义吨位以外，还应使挤压时的压力-行程曲线不超出压力机的许用负荷曲线。此外，还要考虑所设计的模具高度尺寸是否在压力机的装模高度以内。如果模具高度超出压力机的装模高度，就应选择更大吨位的压力机。