钢模板专用液压冲孔机设计.pdf

2 0 1 2年 4月 第 4 0卷 第 8 期 机床与液压 MACHI NE T 00L HYDRAUL I CS Ap r ． 2 0 1 2 Vo 1 ． 4 0 No ． 8 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 2 ． 0 8 ． 0 3 4 钢模板专用液压冲孔机设计 姚 荣庆 一，屠 立 1 ．浙江大学机械工程 学系，浙江杭 州 3 1 0 0 2 7 ；2 ．浙江机 电职业技术学院，浙江杭 州 I 3 1 0 0 5 3 摘要针对钢模板行业专用设备缺乏而影响产品质量和生产效率的现状，通过分析冲孔机机械结构和液压控制系统的 原理，设计了满足行业需要的钢模板专用液压冲孔机，为解决钢模板行业的质量、成本和效益问题提供了装备上的保证。 关键词钢模板；冲孔机；退料机构；液压系统 中图分类号 T H 6 ；T H1 2 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 2 8 0 9 3 2 De s i g n o f Hy dr a u l i c Punc h i n g M a c h i ne S pe c i a l f o r St e e l Fo r mwo r k YAO Ro n g q i n g ． TU L i 1 ． Z h e j i a n g U n i v e r s i t y ，H a n g z h o u Z h e j i a n g 3 1 0 0 2 7，C h i n a ； 2 ． Z h e j i a n g I n s t i t u t e o f Me c h a n i c a l E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ，H a n g z h o u Z h e j i a n g 3 1 0 0 5 3 ，C h i n a Ab s t r a c t F o r p r e s e n t s i t u a t i o n t h a t l a c k i n g s p e c i f i c e q u i p me n t i n s t e e l f o r mwo r k i n d u s t r y ， b y a n a l y z i n g t h e p u n c h i n g ma c h i n e me c h a n i c a l s t r u c t u r e a n d p r i n c i p l e o f h y d r a u l i c p r e s s u r e c o n t r o l s y s t e m， a s p e c i a l h y d r a u l i c p u n c h i n g ma c h i n e w a s d e s i g n e d wh i c h me t t h e i n d u s t r y n e e d s ． T h e e q u i p me n t p r o v i d e s g u a r a n t e e t o s o l v e t h e p r o b l e m o f q u a l i t y ， c o s t a n d e f f i c i e n c y e x i s t i n g i n s t e e l f o r mw o r k i n d u s t ry ． Ke y wo r dsSt e e l f o r mwo r k； P un c h i n g ma c hi n e； Unl o a d i n g i n s t i t u t i o n；Hyd r a u l i c s y s t e m 模板是 土木工程 中浇灌混凝 土构件 的主要施 工工 具。近十几年来 ，中国模板工程技术得到 了快速 的发 展 ，先后研 究 开发 和推 广应 用 了组 合 钢模 板 、大模 板 、塑料模板 、台模 、飞模 、爬模 、滑模等多种型式 的模 板 。随着 我国大规模基础设施 和城市交通 、高速 公路 、铁路 的飞速发展 ，较高 的工程质量要求 、复杂 的施 工技术 对模 板技 术也 提 出了新 的要 求。虽然 近 2 0年来 ，特别 是近 l 0年来 ，模 板加工 技术有 了很快 发展，但 由于种种原因，模板制作单位在装备和加工 手段上一直处于落后地位 ，影 响了新 的模板技术 和施 工技术 的发 展 和推 广应 用。如钢 模 板联 接用 孑 L 的加 工，按规模不同现在有钻床钻孔、气割成孔等加工方 式 。此 类方法 不仅效 率不 高 ，质量也难 于保证 。也有 以机械冲床来加工，但这些通用机床往往 由于功能较 多而价格 昂贵 ，影 响了制作单位 的效 益。为满足市场 和行业发展的需求，特研制了专用的钢模板液压冲孔 机 。 1 液压冲孔机结构设计 1 ． 1 总体 结构 钢模板专用液压冲孔机结构如图 1 所示。 该冲孔机由机身和液压工作站两大部件构成。机 身由机架 1和冲切部件组成。装在机身上的液压缸 4 与冲切部件结合在一起。冲切部件包括冲头架 2 、 退料板 1 3 、冲头 1 4及凹模 l 6 。活塞杆 3在套缸活塞 1 2里能上下滑 动。活塞杆 3的下 端是 冲头 1 4 ，冲头 1 4与活塞杆 3之 间是一 种拆 卸式桡 性 连接 。液 压工 作站由电动机 1 0 、油泵组件 9 、油管 6 、电磁换向阀 7 、集成 阀岛 8 、油箱 1 1 、液压缸 4组成 。 9 1 O ll 1 一 机架2 一 冲 头架3 一 活 塞杆4 一 液 压缸5 一 配 电箱6 一 油 管 卜 电磁 换 向 阀8 _ _ 集成 阀岛 油泵 组件1 o _ _ 电动机l l 一 油箱 l 2 一套 缸 活塞l 卜 退料 板l 4 一 冲头l s 一工件l 6 一 凹 模 图 1 产品结构示意图 钢模板专用液压冲孔机的主要参数有冲孔最大 孔径 最大长度为 4 , 3 5 m m 2 0 m m；冲压力为 1 0 0 0 k N；工作频率 为 4 0／ m i n 。 1 ． 2 退料机构⋯ 根据板料冲压的特点，冲头完成冲切后从凹模中 退 出时 ，因为存在着摩擦力 ，工件不可能从冲头上 自 收稿 日期 2 0 1 1 0 3 3 1 作者简介姚荣庆 1 9 6 4 一 ，男 ，副教授，高级工程师，现主要从事机电产品设计的研究与教学。Em a i l y a o r o n g q i n g 1 63 ．c o mo 9 4 机床与液压 第 4 O卷 动退 出 ，而 会 随着 冲头 一起 向上 运 动。解决 此类 问 题的一般方法是在冲模上设置退料板来挡住工件跟随 凸模一起运 动。然而对钢模连接板冲孔时 ，因为工件 厚度相对较大，工件与冲头间的摩擦力也会很大。在 这种情况下 ，只有使用退料机构将工件压住，方能使 冲头从工件 中顺利退 出。 退料机构原理如 图 1中右图所示 。冲头完成 冲切 后 ，液压缸无杆腔接通回油管，压力为零，有杆腔在 主要 由工件 与冲头 间的摩擦力作为负载而产生 的压力 作用 下推动活塞 向上运 动 ，同时套 缸活塞 1 2在相 同 的油压作用下存在 一个 向下 的力 ，通过退料 板 1 3将 工件 1 5压紧在 凹模 上 ，使 冲头从工 件 中退 出 。冲头 从工件 中退 出后 ，外界负载为零 ，而液压缸有 杆腔 中 活塞面积较套缸活塞 1 2面积大，其压力差使冲头上 端与 活塞杆联接 的法兰带动退料板一起 向上运动 ，实 现退料 动作 。 2液压系统设计 2 ． 1 由冲切 力 确定 系统压 力 J 冲切力的大小与冲切孔 的直径和扁钢的厚度有 关 ，可通过下面 的公式来计算 F K￡ 6 r 式 中 为孔周 长 ，m m； 6为冲裁件材料厚度 ，m m； 7 - 为被冲材料的抗剪强度，M P a ； K为系数 ，一般 取 1 ． 3 。 由于采用单杆液压缸，无杆腔为工作压力腔。如 液压缸的工作面积为A ，则冲孔时系统的工作压力为 PF ／ A 2 ． 2 由工作 速度 确定 油泵 流量 由凸模的行程及冲孔时间计算出冲孔机的工作速 度 ，再通过 下式计算油泵流量 QA v 根据压力和流量就可 以选择油泵。 2 ． 3 系统 工作原 理 如图2所示，当液压冲孔机开始工作时，启动电 动机，驱动低压泵4和高压泵 5 ，此时三位四通电磁 换 向阀 9的右位接入系统 ，液压油 经油箱 1 、过滤器 3和电磁换 向阀 9进入液压缸 的无 杆腔 ，有杆 腔 内的 液压油经单 向阀 1 1和 电磁 换 向阀 9进入 液压缸 的无 杆腔 ，实现差动连接 ，使 冲头快速 、平稳下降 。当冲 头与连接板接触时，系统内的负载压力急剧上升 ，当 压力上升到单向顺序阀 l 0的设定值时，有杆腔内的 液压油将经单向顺序阀 1 0 、电磁换向阀 9和回油过 滤器 2流回油箱，差动连接取消 ，利用无杆腔的油压 实 现对钢模连接板 的冲切 。假如需要 的连接板 冲切力 很大，则当冲头与连接板接触时，系统压力会急剧升 高，当压力升高到卸荷阀6的设定值时，低压泵 4卸 荷，高压泵 5继续供油从而实现对连接板的冲切。当 冲头完成冲切后 ，位移开关控制电磁换向阀 9换向， 左位接入 系统 ，油泵 输 出 的液压 油 ，经 电磁 换 向 阀 9 、单向阀 1 2进入液压缸的有杆腔。无杆腔内的液压 油通过电磁换 向阀 9和 回油过滤器 2流 回油箱 ，使 冲 头快速返 回。这样 ，钢模板液压冲孔 机就完成 了一个 工作循环。 l 一油 箱 2 一 回油过 滤器 3 一过 滤器 4 一低 压油 泵 5 一 高压油 泵 6 一卸 荷 阀 7 一调 压 阀f 安 全 阀 8 一压 力表 9 一 电磁换 向 阀 1 单 向顺序 阀 1 1 、1 2 一 单 向阀 1 3 一 液压 缸 图 2 液压 系统原 理图 3结束语 设计的钢模板专用液压冲孔机结构简单、成本合 理、操作方便，可对钢模连接板进行直接冲孔加工， 既降低了设备的制造成本，又提高了钢模板的生产效 率和制作精度 ，非常适合钢模板制造行业使用 ，同时 也适应于其他相关的行业。 参考文献 【 1 】 谢秉洪． 对进 口 铁塔角钢冲裁柔性自动线冲孔机的分析 比较[ J ] ． 水利电力机械 ， 1 9 9 0 3 4 l 一 4 6 ． 【 2 】 曹立文， 王冬， 丁海娟， 等． 新编实用冲压模具设计手册 [ M] ． 北京 人民邮电出版社， 2 0 0 7 6 6 6 7 ． 【 3 】 范玉成． 数控母排冲孔机液压系统 [ J ] ． 机械制造与自 动化 ， 2 0 0 5 ， 3 4 5 7 27 3 ． 上接第 4 3页 7 结束语 通过作者多年的研究，在深孔加工工艺及工装方 面提出了一些有效的方法 ，解决 了一 些影 响加工精度 的难题 ，但还远不能满足深孔加工对精度的要求 ，还有 很多问题需要进行深入研究 ，这也是作者努力的方向。 参考文献 【 1 】 陆剑中， 孙家宁． 金属切削原理与刀具[ M] ． 北京 机械 工业 出版社 ， 1 9 9 8 1 4 4 ． 【 2 】 孟少农． 机械加工工艺手册[ M] ． 北京 机械工业出版 社 ， 1 9 9 1 1 01 7 2 ． 【 3 】袁哲俊， 刘华明． 金属切削刀具设计手册 [ M] ． 北京 机 械工业 出版社 ， 2 0 0 8 4 5 0 ．