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1、精选优质文档-倾情为你奉上德国TOX冲压技术 冲压加工是汽车工业广泛采用的一种生产加工方式。二十世纪初期开始使用的机械式冲床和二十世纪中期投入使用的建立在液压技术基础之上的油压机，做为传统的冲压加工设备，在技术性能、加工质量保证和可靠性以及运转经济性方面已越来越不能适应现代汽车工业大规模大批量自动化生产的需求。针对现代汽车工业生产对冲压加工越来越高的要求，德国TOX冲压技术有限公司在二十世纪七十年代率先成功地开发出了新一代冲压技术及冲压加工设备-TOX-气液增压式冲压技术及其设备。1.原理TOX-气液增压冲压技术及其设备的核心是TOX-气液增力缸。它是一个内置液压油系统的气增油压的冲压动力装置
2、，只需2bar6bar压缩空气驱动，即可产生2kN2000kN的冲压力。在TOX冲压设备中，就是以此高可靠性的集成组合，取代了传统冲压设备的繁杂动力驱动系统和庞大的装机功率。而在运动特性方面，TOX气液增力缸又以专利的三行程冲压循环彻底改变了传统冲压设备二冲程冲压循环带来的诸多弊端，为这一新的冲压技术奠定了先进的运动学基础。可看出TOX每一冲压循环均由快进行程、力行程、返回行程三个行程段构成。在快进行程，由前部的快进气缸纯气动驱动上模具快速小力运动，直至在某一位置碰到工件。上模具接触工件后，由工件外阻控制气液增力缸自动开始气液增压的力行程，全力驱动上模具实施冲压加工。完成冲压加工后，转换主控阀
3、，纯气动驱动上模具返回至静止状态，完成返回行程，并处于下一个工作循环准备。2.先进的技术性能TOX三行程气液增压冲压技术及其设备为工业界的冲压加工，尤其是汽车工业的冲压加工，带来了全新的冲压概念和冲压实践。1)软到位冲压技术在快进行程，仅由气液增力缸前部气缸驱动上模具快速小力接触工件，其接触力极小，最大约为额定冲压力的1%5%，由此实现了冲压行业一直在追求的软到位冲压加工。软到位冲压技术带来的无冲击振动和噪音的温顺的冲压加工，一方面极大地提高了冲压加工质量，解决了传统冲击式冲压设备无法解决的冲压加工难题，比如打印字号、精密压装、深拉伸加工等。另一方面还保护了冲压模具，降低了冲压模具的设计制造难
4、度，极大地延长了模具的寿命。此外软到位冲压技术还简化了对设备安装基础的要求，TOX冲压设备可安装于楼上车间工作，或安装于导轨上或机器人手臂上实现移动式全自动冲压加工，大大降低了专用组合冲压工作站或全自动压力加工生产线的设计制造难度，提高了设备运转的可靠性SDT伺服直接驱动技术 - 您冲压车间的未来新一代伺服驱动机械压力机。这种新的落料与成型压力机用途相当广泛。集合了所有压力机特点的可编程伺服直接驱动技术SDT确保了如此广泛的应用。这种新的压力机配备指定的模具和自动化概念可被设计爲多工位或者级进模压力机。这类新型压力机配备高性能扭矩电机，既没有飞轮，也没有离合器和刹车，因此灵活度很高。由於驱动速
5、度也可以自由调节，冲压过程的运动和压力特性可以改变，滑块运动特性能够准确适用於不同的应用。因此，可以精确定位滑块的位置，降低拉伸过程的加工速度或者进行连续的工作。这不仅改善了零件的质量，同时减少了模具磨损。驱动的自由编程意味着滑块曲綫可以准备匹配压力机自动化设备的工作频率 提升産量的重要因素。滑块运动的自由编程也意味着滑块可以反向运动（如摆剪行程），因而容易取代滑块机械调整的功能。伺服压力机完全也可以作爲试模压力机来使用。在调节模具的时候，利用手轮微动操作滑块的运行并进行精确定位。滑块在任何位置都可以作反向运动。灵活的自动落料与成型压力机受具备优良运动特性的扭矩电机驱动。这种新一代机器也具有优
6、秀的能量平衡性：尽管在模具和産量一定的情况下，最大瞬时功率高於常规驱动系统的机械压力机，但是伺服压力机整体能量消耗要低於常规压力机，常规压力机在进行开 /关操作的时候离合器和刹车需要消耗额外的能量就是原因之一。金属成型和冲压件供应商冲压车间迎来了新的机遇：舒勒将验证可靠的偏心轮驱动结合了市场上最先进的伺服直接驱动技术SDT，其中SDT以高效和艺术化扭矩电机而着称。这是一种可应用於落料与成型操作的新型压力机 爲满足灵活性和高生産效率的需要而设计。配套舒勒开卷綫，拆垛/码垛装置或三轴式传输系统，舒勒开发了适用於广泛零件高效率生産的全自动化成型系统。这种新的冲压和成型伺服压力机公称力范围从2.500
7、kN到30.000kN。舒勒集团爲各类规模的冲压车间和各种实际应用提供量身定做的压力机系统方案。伺服压力机可应用於生産各种行业的成型零件，包括汽车业以及非汽车业的家电、五金、建筑、洁具、电气、家具和包装业。 伺服直接驱动技术SDT一览： 运动曲綫能够单独编程，单摆模式可实现较短的滑块行程，而又无需复杂且并不经济的行程调整。 相比於常规驱动的机械压力机，生産效率大幅提升。伺服压力机较常规机械压力机生産率最多高出60%，模具设计不同，提高的幅度也不同。 对滑块行程的编程也可以实现高效率生産（单摆模式运动）。 在整个成型过程之後的工艺诸如点焊或涂塑等能够集成在伺服压力机成型过程中。 高效的能量管理系
8、统：加速行程所需能量实际上可通过再生制动被恢复和储存。储存的能量将可再用於下一个加速循环。这种能量管理模式实际上降低了整个关联装载使用量和电流峰值。由於滑块速度和运动曲綫可单独编程，灵活性将更高。先进的高性能伺服电机的使用以及无需飞轮直连到偏心轮驱动使得编程不同的运动曲綫得以实现。利用这项技术，滑块运动特性被优化从而匹配模具和自动化装置的工艺参数。例如，伺服压力机能够适应加工高强度钢的工作系统要求。 单摆模式运行：单摆模式下滑块行程可以缩短，具体的行程可以编程实现而无需额外的机械行程调整。伺服电机可根据加工工艺或模具要求实现了滑块时进时退的往复运动。行程的调整和优化：滑块行程可自由编程从而优化
9、了成型过程。 更好的零件质量，更长的模具使用寿命。 运动特性与级进模和多工位模的传输过程协调同步。 手轮精确试模模式。滑块寸动速度是可变的，滑块反向运动也是可能的。“速升”功能可以迅速打开模具。 滑块在任何位置的运动都是可逆的。 模块化的压力机设计理念以及标准化的组件和预安装确保设备的稳定运行和快速的备件更换冲压技术发展的现状和未来趋势（1）突出精、省和净 （2）冲压成型更加科学化、数字化和可控化 （3）冲压成型可以实现全过程控制 （4）产品从设计开始即进入控制，考虑工艺 （5）冲压生产的灵活性和柔性 （6）复合技术的应用未来发展：（1）电子技术从设计走向商务，电子商务带来了买方拍卖，加大了行
10、业的竞争难度。 （2）立志参与市场竞争的企业，必须发展产品专业化生产。（3）冲压部件厂将参与主机厂主机的设计，功能化供货。（4）人才是企业争夺的焦点，人员再教育和网络教育日常进行显得越来越重要。（5）冲压件批量和成本的矛盾日益尖锐。全球平台式生产会进入冲压行业。（6）供应商-冲压厂，冲压厂-用户之间的合作越来越重要，在整个工业中，冲压与锻造一样是一个弱小行业，只有团结才能适应变化。 （7）冲压行业的投资将越来越大，而更新将越来越快。（8）冲压的关键在模具，冲压模具的发展至关重要。冲压的概念和应用 冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和
11、尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工(或称压力加工)，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。全世界的钢材中，有6070%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔窝、凸台等。冷冲压件一般不再经切削加工
12、，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、
13、矫正是几种主要的冲压工艺。冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位级进模(供大量生产)，以及研
14、制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问冲压成型战略冲压成型战略近年来，许多冲压制造商都发现在其市场业务领域内
15、出现了大量的变化，特别是在要求大批量冲压锻造的高精确微型零部件领域（主要是电子表制造及汽车工艺领域）冲压材料越来越薄，冲压速度也越来越快，要求的准确率比之前高许多，价格压力也比以前大了很多。此外，冲压流程之后的生产（比如零部件装配或钻孔零部件的二次成型），也要求更准确以及最大的可重复性。 压力机制造商们不得不回应这些不断增加的生产要求，开始改变产品系列。这些要求是伴随着这场可谓多年来影响最深、损害性最大的、使制造业陷于艰难时局的经济衰退而产生的。 走出谷底 尽管经济金融危机的影响还将继续统治2009/2010财年，但是2010年开始好转的市场局势，让冲压制造商们乐观起来了。压力机制造商舒勒集团
16、认为 ：目前经济形式已经走出了谷底。业内制造商们在新的经济秩序中看到了许多上升的迹象，缓慢的经济复苏有望出现。“2009/2010财年第一季度（2009年10月12月），我们的新订单额已达到15170万欧元，”舒勒集团在接受采访时称 ：“对比之前的几个季度，新订单的增加现在越来越稳定，最低水平也已达到了2008/2009财年第二季度同等水平，大约在11300万欧元左右。而且正如我们预计的那样，2009/2010财年第一季度的稳定销售已达到14680万欧元（去年同期22840万欧元）。积压的订单额达到了51210万欧元。” 到本文成稿时，该集团在德国的销售额达到了5590万欧元（去年同期9750
17、万），在欧洲其他国家和地区的销售额也已达到了2230万欧元（去年同期4580万）。他们2009/2010财年第一季度在美国的销售总额为2560万欧元（去年同期4870万），在亚洲则达到了4270万欧元（去年同期3610万）。其中，61.9%的稳定销售额是来自德国以外的国家和地区（去年同期只有57.3%）。 尽管如此，像舒勒这样的大型机器制造商们，恐怕还得有一段时间才能感受到经济环境的好转。现在对宏观经济形势复苏的预测以及已经采取的成本节约举措，有望使销售额保持增长，并为舒勒未来一个财年的发展带来积极的作用。 在过去2008/2009财年，舒勒针对全球经济危机推出了一个综合的重新架构项目。结果实
18、现了较大的成本节约，提高了效率。德国工程联盟（VDMA）最近宣布：在持续了13个月的衰退后，已经开始出现了经济复苏的迹象。作为多样化战略的一个部分，舒勒正在架构一个新的支柱领域，计划进入风机市场，期望通过这个举措。使公司不再受某个行业经济循环的波动而产生重大影响。 联盟与新部门 液压设备制造商PJ Hare公司及其德国同仁Rocher Gmbh公司将建立联盟，帮助扩展他们在欧洲大陆及世界其他国家的业务。Rocher是100到1600吨级大型压力机制造专家。这次的联盟协作对双方公司都意味着一大进步。联盟建立后，PJ Hare公司能够为更多应用领域更多行业供应大型液压机，用户在一家公司可选择的产品
19、范围将大大增加。 要避免意想不到的停工，最简单的方法就是注意维修及量产设备（特别是压力机工具）的保养服务。为此，压力机制造商AP&T建立了一个工具特殊服务部门。 “我们能够在应用新工具定做新产品时提供支持、现场调试以及开机支持。我们还能培训操作员，为客户培养自己的服务人员，”AP&T这个新部门的经理Staffan Lindh说。这个部门还提供服务、维修冲压工具。计划的服务增加了工具的服务寿命，因此减少了突如起来、将耗费大量成本的停工的可能。这样就使生产过程更加可靠，使零部件输送流程更通畅。 在经济形势如此艰难的时期，公司决策者很容易想到削减服务以降低成本。但是那样做的话，当很少维护的工具最终彻
20、底坏掉而导致停工时，结果更昂贵。“尽管维修要花钱，但是长期来看这个投资还是值得的、有收益的，”Staffan Lindh说。 用多样化应对经济衰退 英国Bruderer公司发布报告称：在经济衰退期间其业务额达到了比预期更高的水平。这家以高速机械式压力机闻名的制造商，在2009年保持了较高的贸易额。这要多亏公司近年来执行的一项政策，即：将其他金属锻造相关的设备供应多样化，同时重新架构、重新修缮这些设备，使其达到工厂之前拥有的机器的标准。 Bruderer公司董事总经理Adrian Haller评论说：“鉴于当前困难的贸易环境，我们很高兴曾在2009年制定了整套产品系列的战略。如果我们目前的询价在
21、2010年能够基本实现的话，我们的收益将超过之前的期望，同时超越英国制造业衰退以及地方性的短期金融前景这个大环境的束缚。” “我们的成功离不开一个正确的举措，即：为了各类型压力生产线的自动化，销售各种辅助设备，而不只是我们自己的设备。去年我们一半的营业额都来自这部分业务，它们价格较低，有效地帮助公司取得了较好的效果。”Bruderer今年将进一步扩大公司产品范围。在6月7日至11日的英国国际机床展览会（MACH2010）上，他们宣布会进一步扩大业务领域，再开三条代理产品生产线。一条引进折弯机、剪板机和等离子压力机，第二条生产供应折弯机的工具，第三条生产为产品做镭射和喷墨标识的系统。 强调培训教
22、育 最近，美国Minster机械公司和美国Pridgeon & Clay公司共同获得了2009A.R.Hedberg培训和教育奖，该奖项是美国精密成型协会（PMA）金属成型卓越奖中的一项。 Minster是因其未来劳动力开发倡议而获奖的，他们提出这个倡议，主要是为了响应当前市场对创新、先进技术以及越来越多高级技工面临退休而引发的对新一代高技术水平劳动力的需求。这个倡议主要针对两个领域：工程和OEM组装。 为了开发工程人才，Minster主要在项目上下功夫，比如训练工程项目（在非全日制高校里完成）、实习机会项目（在提前录取学院完成）以及联合机会项目（在高等学院完成）。因为需要能够胜任OEM装配的
23、高级劳动力，Minster还安排了一个学徒项目，以降低损失、增加整个OEM装配区的技术水平。这个项目包括以下六个主要阶段 ：综合培训、起始单元组装、机床床身/立式单元组装、抓取件单元组装、滑动件单元组装以及最终单元组装。所有教室及实际操作培训都受到层层检查。每个学徒技师都必须通过所有评估测试。装配实习项目是一个持续项目。每年都有新的学徒技师加入此项目，然后接受30个月的持续培训，成为受到完整培训的机床操作人员。 OEM装配项目为其他教育项目树立了一个很好的发端，其他项目将培训服务技术人员、机床制造人员、焊接及精密机械技师、机械电子业、再生产及铸造模具的学徒技师。 同样获得这个奖的Pidgeon
24、 & Clay公司，为所有已是自动压力机操作员（APO）以及刚刚成为APO的新人们设置开发和标准化培训项目，声誉卓然。鉴于Pridgeon & Clay公司的业务已经很成熟，不能一直从外部雇佣有资质的APO，而且公司在压力机领域的技术不断增加，所奉行的公司战略就包括了压力机运行方式标准化以及员工培训标准化这两方面，所以这个项目的目标是确立一款正式培训压力机操作员的方案 一、 冲床的工作原理： 冲床之设计原理是将圆周运动转换为直线运动,由主电动机出力,带动飞轮,经离合器带动齿轮、曲轴（或偏心齿轮）、连杆等运转,来达成滑块的直线运动,从主电动机到连杆的运动为圆周运动。连杆和滑块之间需有圆周运动和直
25、线运动的转接点,其设计上大致有两种机构,一种为球型,一种为销型（圆柱型） ,经由这个机构将圆周运动转换成滑块的直线运动。 冲床对材料施以压力,使其塑性变形,而得到所要求的形状与精度,因此必须配合一组模具（分上模与下模）,将材料置于其间,由机器施加压力,使其变形,加工时施加于材料之力所造成之反作用力,由冲床机械本体所吸收。二、冲床的分类：1.按滑块驱动力可分为机械式与液压式两种,故冲床依其使用之驱动力不同分为：（1）机械式冲床（Mechanical Power Press）（2）液压式冲床（Hydraulic Press） 一般板金冲压加工,大部份使用机械式冲床。液压式冲床依其使用液体不同,有油
26、压式冲床与水压式冲床,目前使用油压式冲床占多数,水压式冲床则多用于大型机械或特殊机械。2.依滑块运动方式分类：依滑块运动方式分类有单动、复动、三动等冲床,唯目前使用最多者为一个滑块之单动冲床,复动及三动冲床主要使用在汽车车体及大型加工件的引伸加工,其数量非常少。3.依滑块驱动机构分类：（1）曲轴式冲床（Crank Press） 使用曲轴机构的冲床称为曲轴冲床,如图一是曲轴式冲床,大部份的机械冲床使用本机构。使用曲轴机构最多的理由是,容易制作、可正确决定行程之下端位置、及滑块运动曲线大体上适用于各种加工。因此,这种型式的冲压适用于冲切、弯曲、拉伸、热间锻造、温间锻造、冷间锻造及其它几乎所有的冲床
27、加工。（2）无曲轴式冲床（Crankless Press）无曲轴式冲床又称偏心齿轮式冲床,图二是偏心齿轮式冲床。曲轴式冲床与偏心齿轮式冲床两构造之功能的比较,如表二所示,偏心齿轮式冲床构造的轴刚性、润滑、外观、保养等方面优于曲轴构造,缺点则是价格较高。行程较长时,偏心齿轮式冲床较为有利,而如冲切专用机之行程较短的情形时,是曲轴冲床较佳,因此小型机及高速之冲切用冲床等也是曲轴冲床之领域。（3）肘节式冲床（Knuckle Press） 在滑块驱动上使用肘节机构者称为肘节式冲床,如图三所示。这种冲床具有在下死点附近的滑块速度会变得非常缓慢（和曲轴冲床比较）之独特的滑块运动曲线,如图四所示。而且也正确
28、地决定行程之下死点位置,因此,这种冲床适合于压印加工及精整等之压缩加工,现在冷间锻造使用的最多。（4）摩擦式冲床（Friction Press） 在轨道驱动上使用摩擦传动与螺旋机构的冲床称为摩擦式冲床。这种冲床最适宜锻造、压溃作业,也可使用于弯曲、成形、拉伸等之加工,具有多用性之功能,因为价格低廉,战前曾被广泛使用。 因无法决定行程之下端位置、加工精度不佳、生产速度慢、控制操作错误时会产生过负荷、使用上需要熟练的技术等缺点,现在正逐渐的被淘汰。（5）螺旋式冲床（Screw Press） 在滑块驱动机构上使用螺旋机构者称为螺旋式冲床（或螺丝冲床）。（6）齿条式冲床（Rack Press）在滑块驱
29、动机构上使用齿条与小齿轮机构者称为齿条式冲床。螺旋式冲床与齿条式冲床有几乎相同的特性,其特性与液压冲床之特性大 致相同。以前是用于压入衬套、碎屑及其它物品的挤压、榨油、捆包、及弹壳之压出（热间之挤薄加工）等,但现在已被液压冲床取代,除非极为特殊的情况之外不再使用。（7）连杆式冲床（Link Press） 在滑块驱动机构上使用各种连杆机构的冲床称为连杆式冲床。使用连杆机构之目的,在引伸加工时一边将拉伸速度保持于限制之内,一边缩短加工之周期,利用减少引伸加工之速度变化,加快从上死点至加工开始点之接近行程与从下死点至上死点之复归行程的速度,使其比曲轴冲床具有更短之周期,以提高生产性。这种冲床自古以来就被用于圆筒状容器之深引伸,床台面较窄,而最近则被用于汽车主体面板之加工、床台面较宽。（8）凸轮式冲床（Cam Press） 在滑块驱动机构上使用凸轮机构之冲床称为凸轮冲床。这种冲床的特征是以制作适当的凸轮形状,以便容易地得到所要的滑块运动曲线。但因凸轮机构之性质很难传达较大的力量,所以这种冲床能力很小。专心-专注-专业