劉文英

（通遼職業(yè)學(xué)院，內(nèi)蒙古 通遼 028000）

沖壓機(jī)床機(jī)身選材問(wèn)題的探討

劉文英

（通遼職業(yè)學(xué)院，內(nèi)蒙古 通遼 028000）

選材是沖壓機(jī)床制造重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，隨著工業(yè)的發(fā)展對(duì)于機(jī)床機(jī)身選材的重視程度越來(lái)越高。上世紀(jì)80年代末期開(kāi)始出現(xiàn)了板焊機(jī)身的機(jī)床，傳統(tǒng)的機(jī)床機(jī)身大都采用鑄鐵材質(zhì)，我國(guó)的機(jī)床制造業(yè)則是普遍采用灰口鑄鐵機(jī)身。機(jī)身作為機(jī)床的基礎(chǔ)，確保其選材的合理性對(duì)于沖壓機(jī)床的穩(wěn)定運(yùn)行來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。針對(duì)于此本文就沖壓機(jī)床的機(jī)身選材問(wèn)題進(jìn)行了探討。

沖壓機(jī)床；機(jī)身；選材

1 沖壓機(jī)床機(jī)身選材概述

1.1 生產(chǎn)廠家資格認(rèn)證

通遼鍛壓機(jī)床廠生產(chǎn)的機(jī)床機(jī)身材料為HT200灰鑄鐵，該企業(yè)已經(jīng)通過(guò)了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的ISO09000和ISO9002的質(zhì)量認(rèn)證。

1.2 材質(zhì)確認(rèn)

本文選取了兩種國(guó)產(chǎn)沖壓機(jī)床的用料進(jìn)行了對(duì)比，在對(duì)比過(guò)程中沒(méi)有直接采用日本產(chǎn)沖壓機(jī)床的王牌鋼，而采用國(guó)產(chǎn)的45號(hào)鋼作為代替，這主要是由于日本王牌鋼與45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳結(jié)構(gòu)鋼在強(qiáng)度、韌性、塑性、熱處理后的性能以及可焊性上都極為相似，可以利用45號(hào)鋼代替日本王牌鋼進(jìn)行對(duì)比。表1為HT200灰鑄鐵和45號(hào)鋼的性能對(duì)比。

1.3 機(jī)床工作環(huán)境分析

沖壓機(jī)床的工作環(huán)境一般空間較大的高廠房，在這種條件下工作機(jī)床工作會(huì)產(chǎn)生較大的震動(dòng)，這種震動(dòng)隨著機(jī)床噸位的增大會(huì)愈加明顯。當(dāng)沖壓機(jī)床的噸位超過(guò)80t時(shí)，機(jī)床的震動(dòng)波能量傳播得也比較強(qiáng)。相關(guān)測(cè)試表明，當(dāng)沖壓機(jī)床的工作場(chǎng)所地面的混凝土結(jié)構(gòu)層超過(guò)20cm時(shí)，工作人員在沖壓機(jī)床附近可以明顯感覺(jué)到腳下的震動(dòng)，一般沖件料厚度為0．3cm。對(duì)沖壓機(jī)床工作環(huán)境內(nèi)的噪聲進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，其工作產(chǎn)生的噪聲指標(biāo)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)100分貝，由此可見(jiàn)沖壓機(jī)床工作會(huì)對(duì)人體感官產(chǎn)生較強(qiáng)的刺激。

2 材質(zhì)性能分析

2.1 HT200灰鑄鐵機(jī)身性能

主要從優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)兩個(gè)方面對(duì)采用灰鑄鐵機(jī)身的沖壓機(jī)床性能進(jìn)行分析。首先是HT200材料的優(yōu)點(diǎn)。相較于45號(hào)鋼灰鑄鐵的鑄造工藝更為靈活，生產(chǎn)廠家可以根據(jù)不同的沖壓機(jī)床需求將機(jī)身設(shè)計(jì)成各種形狀，為了降低應(yīng)力的集中可以將其設(shè)計(jì)為鑄造圓角，還可以將變截面進(jìn)行圓滑的過(guò)度，HT200作為沖壓機(jī)床的機(jī)身材質(zhì)其力學(xué)性能更為出色。此外該材質(zhì)為片狀分布的石墨組織，這種結(jié)構(gòu)具有吸收震動(dòng)能量的特點(diǎn)，減震性能較好，這也是沖壓機(jī)床鑄鐵機(jī)身一直沿用至今的重要原因。采用灰鑄鐵機(jī)身的沖壓機(jī)床外觀較為笨重，整體重量和體積都比較大，但是這種機(jī)身自身的慣性也比較大，根據(jù)經(jīng)典力學(xué)中的牛頓慣性定律，慣性較大的物體穩(wěn)定性也較強(qiáng)，因而灰鑄鐵沖壓機(jī)床具有較好的穩(wěn)定性，在震動(dòng)環(huán)境中的應(yīng)用效果更好。出色的減震性能使得沖壓機(jī)床的運(yùn)行穩(wěn)定性和產(chǎn)品的質(zhì)量得到了有效的保證?；诣T鐵機(jī)身還有利于模具壽命的延長(zhǎng)，相關(guān)測(cè)試表明，同樣在160T單點(diǎn)壓力機(jī)上成型的3毫米厚度的沖壓制件，模具的壽命存在一定的差異。其落料沖孔模在上海的160t閉式單點(diǎn)壓力機(jī)上試驗(yàn),機(jī)身材料為HT200,在20萬(wàn)次沖壓中,刃口修磨次數(shù)為6次。同樣是這套模具，20萬(wàn)次后再用在COMASS160T沖床上，刃口在下20萬(wàn)次連續(xù)沖壓中修磨9次。該機(jī)為鋼板機(jī)身。工作震動(dòng)明顯大于鑄鐵機(jī)身，噪聲較鑄鐵機(jī)身高出35分貝，震動(dòng)顯著增加。

表1 材料性能對(duì)比

HT200灰鑄鐵機(jī)身的缺點(diǎn)表現(xiàn)在三點(diǎn)。一是機(jī)身重量較大，采用灰鑄鐵材質(zhì)機(jī)身的沖壓機(jī)床重量較大，給起重運(yùn)輸造成了巨大的不便，即使目前已經(jīng)實(shí)行了自動(dòng)化機(jī)身造型和澆筑，但是仍然耗費(fèi)較多的時(shí)間，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)。二是制造工藝復(fù)雜。HT200灰鑄鐵沖壓機(jī)床機(jī)身制造需要經(jīng)過(guò)鑄造工序造型、爐料配制、冶煉、澆筑和砂型中成型多個(gè)工序，工序十分復(fù)雜，為了確保沖壓機(jī)床的制造質(zhì)量需要進(jìn)行專門(mén)的鑄造分廠的建設(shè)和配置。三是制造成本較高。由于灰鑄鐵沖壓機(jī)床機(jī)身復(fù)雜的工序和較大的質(zhì)量，使得其經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較差。該種材質(zhì)的機(jī)身對(duì)于模型、型砂以及鑄造鐵合金、混砂、清砂造型以及澆筑設(shè)備的要求都比較高，需要耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間。

2.2 板焊機(jī)身性能分析

沖壓機(jī)床板焊機(jī)身的優(yōu)點(diǎn)主要有三點(diǎn)。一是重量較小，與灰鑄鐵機(jī)身相比板焊機(jī)身的結(jié)構(gòu)更為緊湊，整體重量也比較輕，運(yùn)輸、起重等的難度比較小，降低了勞動(dòng)力和勞動(dòng)時(shí)間的投入。二是制造工藝較為簡(jiǎn)單，沖壓機(jī)床板焊機(jī)身的工序較少，加工制造的工序比較少，機(jī)床制造周期較短，由于需要的勞動(dòng)力較少，因而制造成本也可以得到有效的控制。三是性能較好，板焊機(jī)身的沖壓機(jī)床組合性能較好，機(jī)械手等輔助裝置配置的難度較低。

當(dāng)然板焊機(jī)身也存在一些缺點(diǎn)。首先是抗震性能，板焊材料不具有吸收震動(dòng)能量的特點(diǎn)，這類的沖壓機(jī)床在工作時(shí)與灰鑄鐵機(jī)身機(jī)床相比抖動(dòng)要更為強(qiáng)烈。較差的力學(xué)性能會(huì)導(dǎo)致零件運(yùn)動(dòng)精度和壽命的降低。一次曲線的板焊機(jī)身形狀變化比較突兀，過(guò)渡區(qū)的缺乏使得其抗應(yīng)力集中性能也比較差。其次板焊機(jī)身整體性較差，這主要是由于機(jī)身被多道焊縫割裂，造成機(jī)身材質(zhì)上存在一些不同，在焊接熔池地帶形成了不同的金屬組織，在震動(dòng)沖擊情況下的機(jī)身動(dòng)作存在不同步的地方，因而在動(dòng)作的統(tǒng)一性上比不上單一組織的灰鑄鐵機(jī)身。此外由于抗震性能較差，為了確保沖壓機(jī)床的使用性能必須要對(duì)模具的剛度進(jìn)行人為的提高，還需要進(jìn)行強(qiáng)制的導(dǎo)向。但是模板的厚度增大以及滾柱導(dǎo)向柱數(shù)量的增多會(huì)造成模具壽命的下降。最后是制件的幾何精度較差。這主要是由于工件厚度增加時(shí)震動(dòng)也隨之加大，在較差的沖擊力之下模具會(huì)隨著機(jī)身一起抖動(dòng)，導(dǎo)致機(jī)床的對(duì)中性變差進(jìn)而對(duì)制件的幾何精度造成影響。

3 沖壓機(jī)床機(jī)身選材探討

對(duì)產(chǎn)品的性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，如果二者的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不存在過(guò)于懸殊的差距，則一般是對(duì)其相同工作環(huán)境下的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)比較。這也是進(jìn)行沖壓機(jī)床機(jī)身選材問(wèn)題探討的指導(dǎo)思想。鑒于沖壓機(jī)床工作環(huán)境中震動(dòng)較大的問(wèn)題，為了保證機(jī)身的穩(wěn)定性必須要選用恰當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)，合理的材料結(jié)構(gòu)可以在一定程度上降低機(jī)床本身的震動(dòng)性。HT200灰鑄鐵材料的沖壓機(jī)床機(jī)身充分滿足了抗震性的要求，可以發(fā)揮自身組織結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)解決機(jī)身震動(dòng)較強(qiáng)的問(wèn)題。需要注意的是，鋼結(jié)構(gòu)的焊板沖壓機(jī)床機(jī)身并不是說(shuō)每項(xiàng)指標(biāo)都不如灰鑄鐵機(jī)身，它也具有一定的可取之處，例如成本較低、重量較輕等等。但是對(duì)于閉式?jīng)_壓機(jī)床來(lái)說(shuō)，鑄鐵機(jī)身的綜合性能也更為出色，這主要是由于閉式?jīng)_壓機(jī)的噸位往往超過(guò)80t，對(duì)于抗震性能的要求較高。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)HT200灰鑄鐵和45號(hào)鋼的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，HT200灰鑄鐵可以吸收振動(dòng)能量，當(dāng)機(jī)床噸位超過(guò)100t時(shí)，仍然使用鋼板焊接機(jī)身會(huì)出現(xiàn)較多的弊端，因而噸位較大的沖壓機(jī)床大多選用鑄鐵機(jī)身。與鋼板焊接機(jī)身相比，鑄鐵機(jī)身的形狀更為靈活，力學(xué)性能更好，可以制成圓滑漸變的過(guò)渡區(qū)，提高沖壓機(jī)床運(yùn)行的可靠性。

[1]史文．改進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)排序方法在沖壓機(jī)床可靠性分析中的應(yīng)用[J]．制造技術(shù)與機(jī)床，2017（02）．

[2]鄒浙湘．汽車沖壓件專用機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型自動(dòng)送料機(jī)械手研究[J]．起重運(yùn)輸機(jī)械，2017（02）．

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