冲压设备的合理使用

    我们知道，镁合金是一种很轻但强度很高的金属，在追求轻量化的今天，镁合金，在电子、汽车行业中的应用越来越广泛，正在取代传统的铁合金、铝合金，甚至塑胶材料。但镁的品格结构决定了镁合金是一种在常温下很脆的材料，是难以冲压成形的，因此以前多采用压铸的方法成形。压铸工艺的材料利用率虽然很高，但生产效率低，需要打磨等后序加工，安全性也差。通过分析可知，镁合金的冲压加工要在材料加热的情况下进行。如果在模具外面对材料进行加热，会因散热问题导致材料在加工时温度不稳定(热胀冷缩的原因)，即材料在加工时尺寸不稳定。为了提高加工的稳定性，提高生产效率，我们采用了模具内加热的方式，加工流程如图1所示。

途中，上模和下模夹紧材料进行加热，然后通用适当的运动模式进行成形。此方法也可应用于钛和硬铝等难加工材料的成形，同时也适用于在冲床内进行成形品的联结及各种产品的复合成形。

日本AC伺服冲床

针对这种加工方式要求冲床在滑块下降过程中具有停顿的功能，以给模具提供对材料进行内加热的时间，日本冲床行业早在2002年就正式向市场推出了这种全新概念的冲床——数控曲轴式伺服马达冲床。由于马达的能力有限，使生产速度或加压能力受到限制，因此难以得到大范围的推广。日本AIDA公司用积累了近90年的冲床方面的制造经验，自行开发并制造出大功率的伺服马达，开发出了AC伺服冲床，可以保证冲床的三个基本能力不低于普通冲床。

经过两年多的多方试用之后，最终于2002年正式在日本推出，其结构如图3所示。

该伺服冲床采用伺服马达直接驱动曲柄滑块机构的方式，因此和普通机械式冲床一样，容易实现大吨位。对于使用高强度钢板、需要大成形力的零件来说，使用这种冲床可以减少成形时的振动噪声，稳定产品精度，保证模具寿命。此时，要求马达能够大型化或多个马达能够同步控制。

该数控伺服冲床使用普通冲床的曲柄滑块机构，用AC伺服马达代替普通冲床的变频马达、飞轮和离合器。从冲床的能力特性来看，此类伺服冲床的扭矩能力与普通曲轴冲床一样，但作业能量与普通机械冲床不同，具有在低速区域伺服马达也能提供有效作业能量的特点。也就是说，这种冲床在低速区域也能进行生产，这是以前机械式冲床所不具备的功能。这种冲床最大的特点：滑块运动的可控制性。使用者可利用此特点编制出适合于加工工艺的滑块运动方式，有效提高产品的精度和稳定性，提高模具寿命，提高生产效率，甚至可以扩大加工范围(如镁合金的冲压加工等)。

目前，这种冲床在以下的一些加工中取得了显著的效果：

(1)难加工材料的成形，如镁合金、钛合金等产品的冲压成形。

(2)多台冲床的机械手联结加工中提高加工速度(可从12spm提高到25spm)。

(3)实现低噪声、低振动的加工，提高产品的稳定性、精度和模具寿命。

(4)减少拉深、折弯等成形加工中的加工工序，提高生产效率，提高产品稳定性及精度。

(5)在冲压模具内实现包括攻螺纹、铆接等工序的复合加工。

(6)改变滑块行程以适应不同产品的加工，提高生产效率。以上是在使用这种冲床的过程中总结出来的效果显著的方法，其实这种冲床仍有许多特点，有待于使用者通过实践去开发。

    2．UL系列冲床成形全光亮带产品

    图4、图5所示的全光亮带产品，一般是采用精密冲裁的方法成形，但精密冲裁加工所采用的模具间隙极小，要求冲床的导向精度极高。以往的精密冲裁冲床多采用零间隙导柱式导向结构，导向精度虽然很高，但刚性差，抗偏心负荷能力差。当采用多工序同时加工时，会因偏心负荷的存在，使其导向刚性不足，滑块产生偏移，上下模咬合甚至崩角。即使在单工位的精密冲裁中，由于担心上下模接触而崩角，也不敢使用超硬钢做凸凹模的材料，使模具的一次研磨寿命只能维持在5万冲次。

    日本AIDA公司在2004年推出如图6所示的超高刚性、超高精度的UL(Ultimate)系列冲床。此系列冲床采用了无连杆的驱动机构和滑块零间隙导向方式，具有极高刚性、小型化构造、受负荷机身弹性变形量及滑块、工作台拱曲量极少、动态精度非常高的特点。特别是滑块运动时的垂直度大大高于JIS特级精度。当其受明显的偏心负荷时，其滑块偏移量的实测值也仅在2～3 μm内。此系列冲床一经推出就在日本轰动，目前在日本仍是处于供不应求的状态。

此系列冲床除了适合于图4、图5所示的全光亮带产品的精密冲裁加工外，还适合于多工位的高精度产品的成形，其加工范围涵盖钣金成形及锻造两大领域，适用于连续模加工及多工位自动搬送加工。图7所示链轮的成形特点既包含钣金成形，也包含挤压成形，同时还要求得到全光亮带的加工，正是UL系列冲床成形的特征产品。#p#分页标题#e#

    冲压加工成为无切削加工至关重要的一种方法，它应用各种加工工艺及设备可进行各种高精度、高附加值的加工，甚至可以达到纳米级的微细精密成形，应用范围越来越广。

    在市场竞争越来越激烈的今天，合理利用设备功能，开发新的生产工艺，是提高企业竞争力的有效手段。本文仅向大家介绍了两种新设备，希望能起到抛砖引玉的作用，助大家在激烈的市场竞争中取得更大的成绩。