一種全功能雙動(dòng)厚板拉伸液壓機(jī)的研制

宋雨芳

（合肥合鍛機(jī)床股份有限公司，安徽 合肥 230061）

0 引言

進(jìn)入本世紀(jì)以來，國(guó)內(nèi)軌道交通發(fā)展迅速。專家預(yù)計(jì)，未來15～20年，將是我國(guó)鐵路運(yùn)輸、城際快客運(yùn)輸、城市軌道交通發(fā)展的高峰期。僅“十二五”期間軌道交通產(chǎn)業(yè)將投入約4萬億元，城市軌道交通“十一五”期間開始爆發(fā)式增長(zhǎng)，到2015年規(guī)劃投資近1萬億元，巨額投入將使整個(gè)軌道交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有廣闊的市場(chǎng)前景。

針對(duì)軌道交通設(shè)備的特點(diǎn)要求，各種中厚板凹凸不規(guī)則窗體拉伸件及瓦楞板型零件將大量使用，針對(duì)市場(chǎng)需求，研制了一種全功能雙動(dòng)厚板拉伸液壓機(jī)。

1 雙動(dòng)板件沖壓工藝簡(jiǎn)介

板料沖壓液壓機(jī)是用來進(jìn)行板料的沖裁、彎曲、拉延成形等工序的。雙動(dòng)拉伸液壓機(jī)主要用于滿足板料拉延工藝的特殊要求，一般在內(nèi)滑塊（拉伸滑塊）的外邊，還裝有外滑塊（壓邊滑塊），壓邊滑塊用來壓緊坯料，防止在拉延過程中四周起皺，內(nèi)外滑塊分別由不同油缸驅(qū)動(dòng)，壓邊滑塊的壓力可根據(jù)工件情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，如圖1所示。這種雙動(dòng)拉伸液壓機(jī)用于拉伸內(nèi)外結(jié)構(gòu)式的金屬板件，而對(duì)于中厚板凹凸分布不規(guī)則的軌道交通設(shè)備的窗體拉伸件和瓦楞型零件，則需要拉伸力和壓邊力可在工作臺(tái)面受力區(qū)域內(nèi)根據(jù)拉伸工藝間隔分布，故傳統(tǒng)的雙動(dòng)拉伸液壓機(jī)已無法滿足該種拉伸工藝的要求，必須對(duì)其加以改進(jìn)設(shè)計(jì)。

新型雙動(dòng)拉伸工藝步驟為：將工件置于下?！瑝K下行，壓邊模先接觸工件實(shí)現(xiàn)壓邊→滑塊繼續(xù)下行，壓邊模壓邊，拉伸模實(shí)現(xiàn)拉伸，并可實(shí)現(xiàn)保壓→滑塊回程，同時(shí)壓邊墊頂出→人工取料（頂出缸可實(shí)現(xiàn)頂料）、上料。雙動(dòng)拉伸工藝如圖2所示。

圖1 一般雙動(dòng)板件沖壓工藝

圖2 新型雙動(dòng)板件沖壓工藝

2 雙動(dòng)液壓機(jī)設(shè)計(jì)

2.1 壓機(jī)主機(jī)設(shè)計(jì)

機(jī)身采用預(yù)應(yīng)力分體框架拉桿結(jié)構(gòu)，由上橫梁、下橫梁、立柱用四根拉桿相連，通過螺母緊固，組成一封閉式剛性框架，主要構(gòu)件為鋼板焊接結(jié)構(gòu)；拉伸滑塊采用斜楔式四角八面導(dǎo)軌導(dǎo)向，其調(diào)整方便，調(diào)整精度高，調(diào)整后不易發(fā)生精度跑偏現(xiàn)象。立柱的導(dǎo)向板表面經(jīng)滲氮淬火處理，硬度在HRC48以上，耐磨性能好，使用壽命長(zhǎng)。導(dǎo)軌摩擦副一側(cè)采用合金材料，另一側(cè)采用銅基合金，滑塊導(dǎo)軌面設(shè)有加油孔自動(dòng)加油，以便潤(rùn)滑運(yùn)動(dòng)部位。

液壓機(jī)主噸位2600t由三缸實(shí)現(xiàn)，中間一個(gè)柱塞式油缸，兩側(cè)為活塞式油缸，以實(shí)現(xiàn)壓機(jī)大的回程力。缸體和活塞桿加工后再用豪克能光整加工工藝，以提高表面粗糙度，達(dá)到鏡面加工要求，保證其能夠達(dá)到進(jìn)口密封件的要求精度。壓機(jī)還配備電動(dòng)調(diào)節(jié)式下置緩沖缸，可有效吸收沖裁過程中產(chǎn)生的全部能量，從而降低沖裁工藝時(shí)的噪聲，優(yōu)化工人的工作環(huán)境。

液壓機(jī)壓邊滑塊與拉伸滑塊用四個(gè)連接螺栓進(jìn)行連接，根據(jù)預(yù)先設(shè)置壓邊力10%（2.5MPa），可承受100t壓力（60t加壓邊滑塊的自重），使用中可根據(jù)需要很方便地將壓邊滑塊拆卸掉，方便壓邊缸及壓邊墊的拆卸。壓機(jī)可用拉伸滑塊作單動(dòng)拉伸工藝。壓機(jī)還配備有前移式移動(dòng)工作臺(tái)，其前后布置有可隨動(dòng)的蓋板小車，可以有效地在移動(dòng)工作臺(tái)移出時(shí)遮蓋空出的工作臺(tái)面，防止雜物落入底梁工作臺(tái)面區(qū)域。壓機(jī)還配備下液壓墊裝置，四邊導(dǎo)板導(dǎo)向。

2.2 新結(jié)構(gòu)的壓邊滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

壓邊滑塊布置在拉伸滑塊下，壓邊滑塊為整體鑄鋼件，材質(zhì)ZG270-500；其中在適當(dāng)位置加支撐墊板并具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以滿足主噸位施壓。在壓邊滑塊內(nèi)安裝一壓邊墊，四角各布置一柱塞缸，柱塞缸用于壓邊和頂出，可提供600t的壓邊力。驅(qū)動(dòng)壓邊墊板通過四個(gè)導(dǎo)柱導(dǎo)向，滿足壓邊力的鑄鋼板開有壓邊桿孔，壓邊桿穿過鑄鋼板承受壓邊墊與模具壓邊部分的壓邊力。壓邊墊下方吊裝一級(jí)壓邊桿，壓邊桿采用40Cr材質(zhì)，調(diào)質(zhì)處理，硬度為HRC32～36，壓邊墊與壓邊桿接觸處有淬硬鑲塊。壓邊壓力可在15%～100%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。壓邊墊壓力、行程可由觸摸屏設(shè)定調(diào)節(jié)，并可顯示。壓邊桿下止點(diǎn)位置時(shí)頂桿頭距滑塊墊板下平面10±0.2mm。

該壓機(jī)的壓邊滑塊為內(nèi)空式鑄鋼結(jié)構(gòu)，上壓邊墊通過壓邊墊連接板用螺釘與壓邊缸連接，上壓邊墊位于壓邊缸的下方，壓邊缸上方固定在壓機(jī)拉伸滑塊上，上壓邊墊淬火板安裝在上壓邊墊的下表面，且上壓邊墊的上表面與壓邊缸的柱塞桿臺(tái)階面壓緊結(jié)合，壓邊桿吊裝在壓邊桿安裝板的下方，壓邊桿安裝板用螺釘安裝在上壓邊墊的下方，如圖3所示。

壓邊滑塊包括起導(dǎo)向作用的壓邊墊導(dǎo)向柱，上壓邊墊的上下面板的四角對(duì)應(yīng)位置處同軸開設(shè)安裝孔，安裝孔內(nèi)均安裝無油潤(rùn)滑軸承，并用壓蓋壓緊無油潤(rùn)滑軸承，四個(gè)壓邊墊導(dǎo)向柱底端固定在壓邊滑塊內(nèi)的下端面上，壓邊墊導(dǎo)向柱上端依次穿過上壓邊墊的上下面板的安裝孔，并且壓邊墊導(dǎo)向柱的上端抵在壓邊滑塊內(nèi)的上端面上。

圖3 壓邊滑塊結(jié)構(gòu)

壓邊滑塊還包括壓邊緩沖墊，壓邊緩沖墊對(duì)稱布置在上壓邊墊的上面板的中心線上，且突出于上壓邊墊的上面板。當(dāng)壓邊滑塊回程到上限位置時(shí)，緩沖墊可緩沖超限時(shí)可能對(duì)拉伸滑塊的沖擊。

壓邊滑塊還包括梅花瓣和二級(jí)壓邊桿，梅花瓣用螺釘固定在壓邊桿的下平面上。梅花瓣的下端面具有三處弧度掏空，二級(jí)壓邊桿的頂端對(duì)應(yīng)于梅花瓣下端面的弧度掏空具有三處圓弧凸起，二級(jí)壓邊桿與梅花瓣采用卡口的方式連接，二級(jí)壓邊桿的三處圓弧凸起與梅花瓣的三處弧度掏空處對(duì)上。

2.3 壓機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

壓機(jī)基于PLC集中控制，采用PID控制方法，實(shí)現(xiàn)雙動(dòng)拉伸液壓機(jī)壓力閉環(huán)精密控制。電氣控制系統(tǒng)采用觸摸式可編程終端（即彩色工業(yè)觸摸屏）對(duì)壓制力值進(jìn)行設(shè)定和顯示，以及對(duì)壓制力偏差值進(jìn)行范圍設(shè)定和顯示，PLC選用西門子新型高分辨率模擬量輸入模塊，對(duì)各種模擬量輸入信號(hào)（位移傳感器和壓力傳感器）進(jìn)行精確轉(zhuǎn)換，經(jīng)過PLC特定的控制算法得出控制值，通過高分辨率模擬量輸出模塊將控制值輸出到比例閥，確?？刂凭取?/p>

3 結(jié)論

該機(jī)是一種全功能液壓機(jī)，可實(shí)現(xiàn)單動(dòng)和雙動(dòng)功能，并配備上壓邊墊和下液壓墊，使壓機(jī)可實(shí)現(xiàn)三動(dòng)功能；壓機(jī)還具備緩沖功能，可有效降低單動(dòng)沖裁時(shí)產(chǎn)生的噪聲；配備前移式工作臺(tái)以方便換模和修模。在目前液壓機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，是一種功能最齊全的板件沖壓拉伸液壓機(jī)。該種壓機(jī)的設(shè)計(jì)成功，將有力支撐我國(guó)軌道交通事業(yè)的發(fā)展。

[1]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)塑性工程學(xué)會(huì).鍛壓手冊(cè)（第3卷）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[2]彭國(guó)華.廣東軌道裝備制造撬動(dòng)萬億大市場(chǎng).南方日?qǐng)?bào)，2010-12-17（A15）.

[3]崔殿國(guó).北車引領(lǐng)軌道交通裝備行業(yè)技術(shù)發(fā)展方向.搜狐財(cái)經(jīng)，2009-07-07.

[4]陳勝濤.單雙動(dòng)薄板拉伸液壓機(jī)開發(fā)的探討[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，1997，32（1）.