壓力機雙氣墊改造，實現數控氣墊功能

張映紅

（柳州職業技術學院機電工程系，廣西柳州 545006）

壓力機雙氣墊改造，實現數控氣墊功能

張映紅

（柳州職業技術學院機電工程系，廣西柳州 545006）

將美國產的8 000 kN機械壓力機雙氣墊改造為可調式的單頂冠氣墊，實現壓力機的數控氣墊功能，降低產品廢品率，提高了產品質量和生產效率。

壓力機 氣墊 改造

機械壓力機是壓制各種金屬薄板成形零件必不可少的鍛壓設備之一，可以完成沖裁、彎曲、成形、淺拉深、校正等冷沖壓工序，廣泛應用于汽車、軌道車輛、農機、電機、家用電器、建筑機械、軸承、航空、船舶、兵器等各工業制造部門。

1 美國8 000 kN機械壓力機存在的問題

美國8 000 kN機械壓力機，是20世紀70年代生產的，首先由于汽車制造企業快速發展，此壓力機某些功能已滿足不了公司生產汽車覆蓋件產品質量和生產率的需要。如壓力機的雙氣墊易產生不同步，造成模具傾鈄，無法進行產品生產;模具進行拉延時，氣墊的壓緊力不均衡，影響產品質量。其次，由于壓力機氣墊行程不可調節，壓力機適用范圍較小，不適應公司多品種小批量的生產模式;在裝配不同拉延模具時，就需要配不同長度的頂桿，操作人員容易失誤。再次，壓力機氣墊的風壓只能人工調整，操作繁雜，費時費工，生產效率低。

重新購置8 000 kN的大型機械壓力機設備，最少投資700萬元/臺，而汽車制造企業沖壓線又是由數臺大型機械壓力機組成，不可能全部徹底更換這些陳舊機械壓力機。

2 壓力機的氣墊結構和作用

美國8 000 kN機械壓力機，是一種閉式雙點單動機械壓力機，氣墊屬單活塞、固定式的兩個獨立的氣墊，這雙氣墊裝置安裝在壓力機工作臺下方壓力機底座的兩個空腔內，兩個氣墊在各自的空腔內沿著導軌隨滑塊上下往復運動，如圖1所示。氣墊在壓力機進行拉深時，起到壓邊及卸件打料的作用;在進行沖裁時，起到頂件的作用。

3 壓力機氣墊主要結構與參數

針對美國8 000 kN機械壓力機氣墊存在的問題，企業經過技術、經濟可行性分析和充分論證后，決定應用現代數控技術和先進經驗，對壓力機的氣墊進行改造。即把原來兩個獨立氣墊改造為單頂冠，并且將氣墊行程不可調改造為可調整式，增加氣墊的風壓自動調節功能。以此來改善壓力機的生產工藝性，增加壓力機的功能，解決兩個獨立氣墊在工作時頂起不同步、平行精度差的問題;提高壓力機零部件的可靠性、提高產品的質量和效率，從而提高企業的經濟效益。美國8 000 kN壓力機的氣墊技術主要結構和參數如表1所示。

表1 美國8 000 kN壓力機氣墊主要技術參數

4 壓力機氣墊改造的主要內容

4.1 氣墊結構上的改造

為了解決壓力機雙氣墊不同步的問題，將壓力機雙氣墊改為單頂冠氣墊。依據美國8 000 kN機械壓力機的氣墊結構和壓力機底座空間的尺寸大小及氣墊的1 010 kN壓緊力，設計一塊2 500 mm×1 200 mm×300 mm的上頂板為單頂冠。并將壓力機底座內隔筋板切割開，用高強度螺栓將上頂板與左、右氣墊連接為一體，組成一個單頂冠式氣墊如圖2所示。為保護單頂冠上頂面，在單頂冠上表面安裝淬硬板，以便今后維修等。

同時，將壓力機兩個獨立氣墊閉鎖氣管路中，左右閉鎖管路連接到一起控制，并增加一個閉鎖儲氣罐，以保證氣墊閉鎖功能的統一性，風壓波動控制在15%以內。增加氣墊快排閥及氣墊儲氣罐，以保證控制排氣時間在1 min內，實現氣墊快速上升或下降，提高模具裝配速度。重新配置氣墊管路如圖3所示。

4.2 增加氣墊行程調整機構

要將美國8 000 kN機械壓力機氣墊行程不可調改造為可調整式，我們根據壓力機底座空間尺寸大小和氣墊結構，在兩個獨立的氣墊中間增加氣墊行程調整機構。主要采用現代數控技術和蝸輪、蝸桿傳動機構，將調整電動機的圓周運動轉換為氣墊的上下直線運動，氣墊行程檢測采用旋轉編碼器，增加極限保護開關，來完成氣墊0～300 mm范圍的行程調節，如圖2所示。安裝氣墊行程調整控制板，在操作面板觸摸屏上顯示氣墊當前行程和設定值，來實現壓力機氣墊行程自動調節功能。

4.3 設計氣墊風壓自動調整系統

針對美國8 000 kN機械壓力機氣墊的風壓增加自動調整功能要求，運用數控技術設計了壓力機氣墊風壓自動調整系統，即在壓力機氣墊儲氣罐上加裝壓力傳感器，對儲氣罐內壓力進行檢測，在進氣管路上增加電磁閥組進行調節，形成氣墊的風壓自動調整系統，如圖4所示。同時，安裝氣墊風壓自動調整控制板，在操作面板觸摸屏上顯示氣墊風壓的當前值和設定值。具體原理為通過安裝在氣墊儲氣罐上的壓力傳感器，對儲氣罐內壓力進行檢測，即時反映實際風壓，根據不同模具的需要，在觸摸屏上設置不同的數值，控制氣墊風壓自動控制板上的兩個二位二通閥自動進、排氣，達到調節壓力的目的。氣墊風壓調整可通過面板上的按鈕來選擇手動、自動調整。

5 壓力機改造的效果

通過實踐證明，對美國8 000 kN機械壓力機的雙氣墊進行改造，達到改善壓力機的技術性能，具有一定的先進性和實用性，提高壓力機綜合效率的預期效果。將壓力機的兩個獨立頂冠合并為一個單頂冠，其結構簡單合理，提高了壓力機氣墊同步精度，增大了氣墊頂出面。改造后的可調式單頂冠氣墊，可以獲得無級調節的行程，壓力機擴大了裝模范圍及數量，滿足產品生產工藝的需求。同時，在裝配不同拉延模具時，避免多種規格的頂桿選擇，現只需要配一種規格的頂桿，提高了工作效率。實現了氣墊風壓自動調整功能，提高壓力機自動化程度;減輕操作員的勞動強度，提高了生產效率，實現數控氣墊的功能，具有很強的實用性和明顯的經濟效益。

6 結語

通過對美國8 000 kN機械壓力機雙氣墊的改造工作，說明對于發展中的企業，當大型的陳舊設備性能已不能滿足生產工藝要求時，企業可依靠科技進步，走內涵為主發展生產的道路，應用現代科學技術成就和先進經驗，改變現有設備的結構，裝上或更換新部件、新裝置、新附件，改善原有設備的技術性能，增加設備數控的功能，使之達到或局部達到新設備的技術水平，滿足產品生產工藝要求，提高產品質量和效率，從而提高企業的經濟效益。

特別是在當前全球金融危機時期，企業進行新產品生產，急需更新升級設備時，采用對舊設備的數控化改造，是行之有效的途徑。

1 徐灝.機械設計手冊［M］.北京：機械工業出版社，1995.

2 鹿新建等.氣壓及轉速對高速壓力機下死點的影響［J］.鍛壓技術，2009（1）

3 曹宏強等.PLC在液壓機控制系統改造中的應用［J］.鍛壓技術，2008（6）

4 李曉芳等.一種新型混合驅動機械壓力機的研究［J］.鍛壓技術，2007（3）

5 寧建軍.TC6000L復合壓力機維修實例［J］.制造技術與機床，2008（6）：149～150

6 劉文鋒，李優新，孫友松等.交流伺服螺旋精壓機控制系統研究［J］.制造技術與機床，2008（5）：64 ～66

作者：張映紅，女，1960年生，副教授，工程師，主要從事機電設備維修與管理專業課程教學和科研工作，已發表論文數量10篇。

（編輯 蔡云生）

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A Study on Alteration of Dual－air Cushion in Press Machine，for Achieving Function of NC on Air Cushion

ZHANG Yinghong
（Liuzhou Vocational and Technical College，Liuzhou 545006，CHN）

This article describes how to make over dual－air cushion of 8 000 kN press machine produced in America to single apical cap one.The alteration achieved function of numerical control on air cushion.There is a depressed rejection rate while the quality and manufacture efficiency of production growing high.

Press Machine;Air Cushion;Alteration

2009―10―31）

10341