熱模鍛壓力機封閉高度調節機構優化設計

潘地磊，吉桂生，金 魏，唐 寅

（揚力集團股份有限公司，江蘇 揚州 225000）

隨著汽車行業的飛速發展，特別是乘用車的車型多元化、關鍵部件輕量化等發展趨勢，對關鍵零部件鍛坯質量的要求越來越高，國內的鍛造行業落后的技術水平已很難匹配我國汽車行業的發展腳步。相比而言，熱模鍛壓力機具有動作精確可控，打擊能量大，運行速度高，鍛件精度好，適合于使用步進式機械手實現多工位自動化作業等特點，在國內外鍛造行業的應用越來越廣泛，具有廣闊的市場前景和卓越的經濟效益。

熱模鍛壓力機是引進世界先進技術生產的系列產品，因其生產效率高、易于實現自動化、噪聲和振動小等優點，因而在現代鍛壓生產中的應用日趨廣泛，是現代鍛造生產中不可缺少的高精鍛設備。

揚力集團是國內較早研制中小型熱模鍛壓力機的廠家之一，通過對現有技術進行改進與優化，現已開發出HGP4000以下全套系列產品，填補了公司在這一領域的空白。

為了適應不同模具對封閉高度的要求，在熱模鍛壓力機上必須設有封閉高度調節裝置[1]，揚力在現有技術的基礎上對封閉高度的調節裝置進行了優化設計。

1 傳統熱模鍛壓力機

1.1 封閉高度調節系統

熱模鍛壓力機封閉高度調整裝置一般通過改變連桿長度A來實現封閉高度調整。如圖1所示，在壓力機正常工作時壓緊桿6把偏心壓力銷1鎖死，當需要調節封閉高度時，由油缸控制把壓緊桿與偏心壓力銷1形成一定間隙[2]，從而達到調節封閉高度所需的條件；偏心壓力銷1上加工有渦輪，渦輪是偏心的并與連桿小頭和滑塊的內圓弧面相接，滑塊與連桿3的連接通過連桿銷2和偏心壓力銷1實現。由于偏心壓力銷1與連桿銷2不同心，所以當電機3通過萬向連軸器4、傘齒輪副5、由蝸桿6驅動偏心壓力銷轉動時，偏心壓力銷1的中心發生變化，從而可以實現連桿長度A的調節，最終實現壓力機封閉高度的調整。

1.2 封高調節裝置缺點

在壓力機在工作過程中，滑塊需要做上下往復運動，由于電機固定在導軌上，導致萬向節連軸器的花鍵軸與花鍵套必須跟著上下往復運動。如圖2所示，萬向節主要有花鍵軸、花鍵套、叉頭組成，當花鍵軸主體部分在花鍵套里時，萬向節能夠正常工作承受較大扭矩，否則萬向節花臂軸容易斷裂。當花臂軸完全伸入花臂套內時，滑塊處于上死點位置，所以調節封高時滑塊必須在上死點位置。在調節封閉高度時萬向節旋轉時承受較大扭矩，由于在實際工況中萬向節的花鍵軸要隨壓力機做往復運動，這就需要花鍵軸與花鍵套有較高的同軸度和良好的潤滑條件，但是壓力機工作環境比較差，在封閉高度調節過程中萬向節花臂軸經常斷裂。

2 優化后的封高調節裝置

2.1 封高鎖緊打開裝置

優化后的調節裝置為，通過在滑塊體上安裝一種液壓馬達，用來驅動齒輪副，從而轉動偏心銷，最終實現滑塊在任意位置對封閉高度的調整。從而取代電機加萬向節的方式調節封閉高度。

優化后的封閉高度調節裝置采用由液壓馬達作為動力源，驅動齒輪副旋轉，齒輪副有著增加扭矩的功能，由齒輪副驅動蝸桿旋轉，蝸桿帶動渦輪旋轉從而實現對封閉高度的調整。液壓馬達具有如下特點：①低速穩定性好，能在很低的速度下平穩運轉；②傳遞扭矩大，穩定性好；③體積質量較小，具有較高的功率質量比；④可以快速實現正反轉。由齒輪軸和齒輪組成的齒輪副機構，齒輪傳動的主要優點：工作可靠，使用壽命長，傳動效率較高，結構緊湊，功率和速度適用范圍廣等。

對現有壓力機滑塊結構進行改進，把所有零部件集成到滑塊內部，如圖3所示，在滑塊內部設計安裝了液壓馬達1、齒輪副2、蝸桿3、偏心壓力銷4等零部件。通過計算可以得到轉動滑塊偏心銷所需要的扭矩，從而選擇合適的液壓馬達，由液壓馬達作為動力輸出源，通過齒輪副機構增大輸出扭矩，從而使蝸桿驅動偏心壓力銷旋轉，由機床的液壓站控制液壓馬達的正反轉，最終實現封閉高度的調整。

2.2 優化后調節裝置優勢

由安裝在滑塊內部的液壓馬達加齒輪副的方式驅動蝸桿旋轉的方式調節封閉高度具有以下幾個優勢：

（1）節約成本，實踐過程中萬向聯軸器作為易損件，需要經常跟換，跟換時比較耗時，且壓力機需要停機，對生產效率造成極大影響。

（2）傳統方法受限于萬向節的使用條件，必須在上死點位置調節。由于該封高調節裝置集成在滑塊體內部，所以可以實現滑塊在任意一個位置對封閉高度的調整。

（3）在壓力機工作時，如果滑塊運動至下死點前超載，離合器就會打滑而發生悶車，一般可以通過調節封閉高度來解決。當機床悶車時，由于液壓馬達輸出扭矩較大，且該裝置可以在滑塊的任意位置調節封閉高度，所以可以通過該裝置調節封閉高度的方法很容易地解除機床悶車。

3 結語

實踐證明，優化后的封閉高度調節機構結構簡單，加工裝配方便；能夠實現快速頻繁地調節封閉高度，并具有良好的平衡能力，且可以實現自動化控制；既節約了成本，又取得了良好的社會效益，應用前景廣泛。