一種閉式雙點高速壓力機液壓式滑塊調整鎖固機構設計與分析

胡戰勝，歐汝康，歐建業，支志昆

（廣東省佛山市順德區榮興鍛壓設備有限公司 技術中心，廣東 順德 528312）

1 引言

高速壓力機具有自動、高效、精密等優點，廣泛應用于工業領域中電機定/轉子、E/I 鐵心、集成電路引線框、電子計算機接插件和其他精密零件的生產。

下死點精度是評定高速壓力機產品技術水平、制造水平的一項重要指標。高速壓力機沖壓制品的精度普遍要求較高，需要有較高的下死點精度來保證。如電機定子和轉子零件生產時要求的自動扣片工藝，如果下死點波動比較大，很容易造成扣片不實或沖穿零件；如果沖壓的制品同時還需要進行折彎或壓印等工序時，則對下死點精度有更高的要求。優良的下死點精度，不僅可以提高沖壓制品的精度，而且可以有效延長模具的使用壽命。

因此，為提高下死點精度，高速壓力機在設計時要充分考慮：①優化設計各部件結構，嚴格控制高速壓力機運動部件的質量，并設置合理的動平衡機構，消除慣性力的存在對下死點造成的影響；②結合具體的結構形式，在設計過程中引入熱分析，以控制高速壓力機在長時間高速運轉狀態下，相互配合的不同材質零部件因不同熱變形而引起的精度及下死點偏移；③提高壓力機整體剛性以及調整螺紋等處的鎖緊可靠性；設法消除由于裝配、制造誤差和構件磨損產生的間隙。

結合上述為提高下死點精度而在設計時需考慮的各項因素，順德榮興鍛壓設備有限公司在自主研發1250kN 閉式雙點高速壓力機時，對影響下死點精度的重要部件滑塊進行結構優化設計，研發了一種具有自主知識產權的液壓式滑塊調整鎖固機構。

2 液壓式滑塊調整鎖固機構設計

2.1 結構裝配簡圖（圖1）

2.2 結構原理及設計要點分析

2.2.1 主要結構組成

如圖1 所示，該閉式雙點高速壓力機的滑塊部件內部結構主要由模高同步調整和液壓鎖固兩部分組成。這兩部分功能結構均對稱設置于經精密加工的滑塊體內腔中。其中左右蝸輪、調整齒輪、齒輪、左右蝸桿、固定法蘭、左右同步輪、同步帶、惰輪、惰輪軸、軸承壓蓋、顯數器、前蓋板、調節螺桿等零件，與相應的軸承、脹緊套、同步帶等標準件，構成滑塊的模高調整部分；下法蘭、鎖緊螺母、鎖緊活塞、鎖緊缸、調節螺母、調節螺桿等零件，輔以密封件及外置的高速壓力機滑塊鎖固泵浦等，構成滑塊的液壓鎖固部分。

2.2.2 滑塊調整的工作原理及設計分析

2.2.2.1 滑塊調整的工作原理

當需要調整模高時，使高壓鎖固泵浦泄壓，此時由調節螺桿、鎖緊缸、鎖緊活塞三者及密封圈組成的密閉高壓油腔內瞬時變為零壓，液壓鎖固結構放松，調節螺桿與調節螺母間的螺紋間隙δ1以及調節螺母下平面與滑塊配合面間的間隙δ2均處于自然狀態。此時，利用壓縮空氣驅動套接于調整齒輪軸端外六角的風動扳手，即可驅動左右蝸輪蝸桿機構同步轉動，蝸輪與調節螺母依靠平鍵固定連接，調節螺母與調節螺桿螺紋配合，因此轉動蝸輪即可使調節螺母相對調節螺桿轉動，實現滑塊左右的同步調整功能。

2.2.2.2 調整結構的設計分析

為提高壓力機的下死點精度，此部分結構采取的優化設計措施及特點為：

（1）滑塊體采用高強度合金鑄鐵一體鑄造而成，具有強度高、熱變形小、質量輕的特點。

（2）采用結構優化設計的蝸輪蝸桿調整結構，并且左右對稱布置，輔以精密齒輪減速，高精度同步帶傳動形式，具有結構對稱、同步調整簡單、準確的優點。

（3）結構設計時，采用外接風動扳手驅動調整機構的半自動調整方式，使滑塊部件的質量得到精簡，減少滑塊部件冗余質量在高速運動時產生慣性力從而影響對下死點精度。

（4）左蝸桿與左同步輪的連接采用脹緊套緊固方式，使滑塊左右調整的同步性易于實現。

2.2.3 液壓鎖固結構的工作原理及設計分析

2.2.3.1 液壓鎖固結構的工作原理

當壓力機處于工作狀態時，滑塊鎖固泵浦提供的高壓油進入由調節螺桿、鎖緊缸、鎖緊活塞三者及密封圈組成的密閉油腔內，推動鎖緊活塞下移，帶動調節螺桿及調節螺母向下移動，此時，調節螺母與滑塊體貼合面間的間隙δ2完全得到消除，而調節螺桿與調節螺母間的螺紋間隙δ1處于上位，調節螺桿的外螺紋下表面與調節螺母內螺紋的上表面緊密貼合，液壓鎖固結構處于可靠鎖固工作狀態。

2.2.3.2 液壓鎖固結構的設計要點分析

高速壓力機的滑塊部件高速運行時，由于制造水平的差異，或多或少存在裝配、制造誤差或壓力機調模高度裝置的螺紋尺寸誤差、加工粗糙度差以及螺紋軸向間隙過大等因素，這些不利因素將加劇壓力機在工作載荷和反向負載頻繁交變時產生的巨大沖擊，從而影響壓力機的下死點精度。因此，在滑塊部件的結構設計時，應當設法控制或消除螺紋連接部位的間隙及其他累積誤差造成的異常間隙。為此，榮興鍛壓設備有限公司在研發1250kN 閉式雙點高速壓力機時，對滑塊部件的內部結構精心設計了一種液壓鎖固裝置，其結構設計特點為：

（1）利用外置式高速壓力機滑塊鎖固泵浦為動力源，設置左右對稱布置的的鎖緊結構。鎖緊結構由調節螺桿、調節螺母、鎖緊活塞、鎖緊缸、鎖緊螺母、下法蘭、滑塊體及相應的密封圈組成，具有結構組成最簡化、間隙消除徹底及鎖緊可靠的顯著特點。

（2）液壓鎖緊結構的零件左右對稱布置于蝸輪蝸桿機構正下方的滑塊體相應孔內，且所有零件均可從滑塊下部裝入或取出，安裝、維護非常方便。

（3）調節螺桿、調節螺母采用鋸齒形高強度螺紋結構，且選用高強度的合金鋼制造，并且螺紋表面經特殊表面硬化耐磨處理，以提高螺紋的調整精度及使用壽命，進一步確保下死點精度的長期穩定。

3 結束語

對上述閉式雙點高速壓力機的滑塊調整及鎖固結構分析表明，作為高速壓力機主要運動部件之一的滑塊，如果其結構布置不合理、整體質量偏大、零件制造誤差及螺紋間隙等不利因素均會對下死點精度產生重要影響。因此，在滑塊結構設計時應從整體考慮，做到結構對稱布置并優化結構，以盡可能減少滑塊的整體質量，并設置可靠的液壓鎖固結構，以有效消除調節螺紋間隙或其他因制造誤差、裝配等產生的異常間隙，提高壓力機的下死點精度，提升產品技術水平。

上述液壓式滑塊調整鎖固機構，經在我公司1250kN 型閉式雙點高速壓力機產品的實際生產運用驗證，具有調整和維護方便、間隙消除明顯、鎖固可靠的優點，滑塊運行平穩、下死點精度穩定。

[1]馮華林，等.高速壓力機下死點精度試驗研究.鍛壓裝備與制造技術，2009，44（3）：34-38.

[2]王 彪，摘譯.高速精密壓力機的關鍵技術問題及其解決措施.鍛壓機械，1992，27（5）：51-54.

[3]會田沖壓手冊.上海：上海科學技術出版社，2004.