一種新型自動冷鐓機切斷保險裝置設計

于曉玲，武帥

（齊齊哈爾工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

0 引言

近年來，自動化技術發展迅速。國外一些發達國家率先實現了柔性自動化、智能化、柔性制造單元、柔性制造系統等，柔性制造已成為未來機械設計的研究方向。

多工位自動冷鐓機在歐美及日本等工業發達國家發展迅速，如美國、日本、德國、意大利、英國等，其使用范圍也日益擴大。我國從20 世紀50 年代初就開始生產自動冷鐓機，從單雙擊到80 年代初的多工位冷成形機，產品種類繁多。自動冷鐓機生產的各類標準件廣泛應用于航空航天、核電、汽車、船舶等各個行業中。

近年來，我國的冷鐓機械設備也獲得長足發展。如對老產品Z47 系列多工位螺栓聯合機、Z41 系列多工位螺母冷鐓機，以及筒類、桿類多工位冷鐓機成形機進行多種改進和創新，使其更能適合客戶生產高附加值產品的需求。但自動冷鐓機中切斷機構的設計形式一直比較單一，沒有較新突破。

本文介紹的新型自動冷鐓機切斷保險裝置設計是在傳統自動冷鐓機切斷箱結構基礎上進行了優化改進，采用氣動控制，維護方便、準確性高，提高了切斷安全性，防止切斷意外發生時其他關鍵零件被損壞，確保用戶利益最大化。

1 傳統自動冷鐓機切斷機構

根據金屬塑變理論，冷鐓機在常溫下對金屬坯料施加一定壓力，使之在模腔內產生塑變，按規定的形狀和尺寸成形。切斷箱機構屬于自動冷鐓機產品中重要的核心部件之一，主要完成坯料的切斷工作。其主要工作原理參見圖1，主電機將動力傳遞到曲軸，曲軸上通過鍵連接1 切斷偏心盤，9 切斷拉桿一端與1 切斷偏心盤通過3 固定銷連接，另一端與10切斷滑塊連接，10 切斷滑塊上裝有切斷凸輪板和回程凸輪板，當切斷刀完成坯料切斷動作返回時，切斷返回彈簧推動連接在切斷滾子軸上的頂板移動，以此來保證切斷滾子與切斷凸輪板工作狀態下無間隙，最終使坯料切斷過程中切斷刀運行平穩，切斷長度可靠，切斷精度高，提高該類設備的零件制造精度，同時減少噪聲，實現綠色生產。

圖1 傳統的切斷機構示意圖

當主電機帶動曲軸運轉時，曲柄滑塊機構往復運動，切斷刀按一定的時間先后循環關系完成切料動作，配合完成制件的鐓鍛，9 切斷拉桿一端通過3固定銷與1 切斷偏心盤連接，另一端與10 切斷滑塊連接，切斷刀所發出的切斷力完全由切斷拉桿傳遞，當坯料直徑超過最大切斷直徑時，負責傳遞切斷動力的拉桿將承載較大的切斷力，設計者在初步確定拉桿的外形尺寸時通常先用inventor 進行三維建模，然后利用Ansys 導入模型進行有限元分析，計算出拉桿最大受力及變形，確定拉桿最終設計尺寸。但是當拉桿承受的切斷力超載時將出現裂紋甚至斷裂，

切斷刀的切斷動作與滑塊鐓鍛是有時間循環關系的，一旦拉桿發生斷裂，不能及時將切斷刀由第一個鐓鍛工位拉回至切料工位，這時主機仍然通過曲軸回轉將帶動滑塊繼續完成鐓鍛動作，最終導致滑塊及陽模組件與切斷刀組件撞擊，發生較大的生產事故，影響生產進度，給用戶帶來巨大的經濟損失。

2 新型自動冷鐓機切斷機構

新型自動冷鐓機切斷保險裝置的工作原理如圖2 所示，拉桿設計成由切斷拉桿9 與切斷拉桿10 兩部分組合聯接而成，兩個4 板與拉桿10 通過8 個螺栓連接，同時夾緊拉切斷拉桿9，兩件夾板6 通過8個螺栓與切斷拉桿9 連接，同時夾緊拉桿10。安全銷7 同時將切斷拉桿9 和切斷拉桿10 貫穿聯接，此安全銷上有?4mm 通氣孔，與機床氣動控制系統連接，當切斷拉桿承載的壓力過大時兩個拉桿9 和10 將發生相對運動，對安全銷7 有個剪切作用，當剪切力足夠大時兩個拉桿將會把安全銷剪斷，此時安全銷內部通氣小孔漏氣，氣體泄漏導致壓力降低，管路上連接的壓力控制器就會將異常信號發送給主機，主機收到后立即停機，曲柄滑塊機構停止往復運動，避免發生重大事故。

圖2 新型的切斷機構示意圖

3 改進效果

該新型自動冷鐓機切斷機構一改傳統形式中切斷拉桿的單一結構，將切斷拉桿設計成一套具有自動報警功能的保險裝置，由機床氣動控制系統控制，解除了傳統切斷機構所帶來的安全隱患。

經過現場試用，該保險裝置與傳統切斷結構相比具有如下有益效果：

（1）氣動系統與電控系統結合，安全系數高，提高主機的安全性；

（2）該裝置結構簡單，生產制造容易，操作及維護方便，性價比較高；

（3）提高了工作效率，一定程度上保護用戶的利益。

該新型自動冷鐓機切斷保險裝置已在生產實踐中廣泛使用，安裝方便，效果明顯，深受廣大用戶的歡迎。