1000kN轴向振动成形液压机的研制.pdf

文 章 编 号 1 6 7 2 0 1 2 1 2 0 1 5 o 2 0 0 4 6 0 2 l O 0 0 k N 轴 向振 动 成 形 液 压 机 的研 制 胡 彬 彬 ，周 志 江 ，方昆 合 肥合锻 机床 股 份有 限公 司 ， 安徽合 肥 2 3 0 6 0 1 摘要 介 绍 l O 0 0 k N轴 向振 动成形 液压 机 的研制及 技术特 点 ， 详细叙述 了其 结构及 自动化 送料方案 。 该 产 品 的研制提 高 了花键 生产效率 ， 降低 了加工成本 ， 在相关工业领域将发挥重大作用 ， 具有重要 的社会 、 经济意义。 关键 词 液压机 ； 轴 向振 动成形 ； 花键 ； 冷 挤压 ； 研制 中 图 分 类 号 T G3 1 5 ． 4 文 献 标 识 码 B DOI 1 0 ． 1 6 3 1 6 ． i s s n ． 1 6 7 2 0 1 2 1 ． 2 0 1 5 ． 0 2 ． 0 1 2 0引 言 轴 向振 动成 形液 压机 的研 发主要 是 为实 现汽 车 复杂轴 齿类 零件 的高 效 、 精 密成 形生产 。 轴 向振动 成 形 液 压机 目前 主要依 靠进 口 ， 价 格高 昂 ， 严 重影 响 我 国相关 工业 产 品的上 等级 、 上水 平 。 一些 企业 即便 进 口买进 来 ， 因其 高 昂的配件 和维 护费用 又存 在 “ 用 不 起 ” 、 “ 用 不好 ” 等 问题 ， 加 之 产 品制 造 工 艺及 模 具 都 需 要 进 口 ， 给 企 业 造 成 严 重 负 担 。 该 项 目的研 制 ，将 制造 出在 性能 上 和 国外 同类 产 品相 媲美 的先 进设 备 ，加 上优 质配 件 的供应 和 快 捷 、 方 便 的售 后 服 务 ， 使 企 业 买 得 起 、 用 得起 、 用 得 好 ， 争 取早 日实 现替代 进 口的 目标 。 1 设 备主 要技 术参数 研 制轴 向振 动成 形液 压机 一套 ， 参 数 为 轴 向成 形 力l O 0 0 k N； 伺 服振 动 载荷4 0 0 k N； 振 动频 率1 0 ～ 3 0 Hz ； 成 形 速 度5 ～ 3 0 mm ／ s ； 加 工控 制方 式C NC控 制 。成形 工件 花键要 求 ①工 件直 径 6 0 mm～ l O O mm， 工 件 最 大长 度 l O 0 0 mm； ② 成 形 齿 部直 径 2 5 mm， 成 形 齿 部长度 3 0 mm； ③ 加工 花键模 数 0 ． 5 ～1 ． 2 。 2总体 设 计 方 案 由于本 机对 花键 加工精 度要 求 高 ，生产效 率 要 求 高 ， 本 机 的控 制采 用 C NC控 制 方式 ， 可 调节 速度 、 压 力 和位移 等参 数 。 在设 计方 案制 定时 ， 充分 考虑 了 图 1 轴向振 动成形液压机 3 2 艺 消 除 焊 接 应 力 。采 用 有 限 元分 析 ， 确 保 机 身 具 有 足够 的刚 强 度 。 机 身 由 上 横 梁 、 活 动 横 梁 、 下 横 梁 、 导 柱 等 部 分 组 成 。活 动 横 梁 设 有 双 向导 向机 构 ， 导 向结 构 刚性好 、 精度 高 。 2伺 服 振 动 缸 。 本 机 采 用 伺 服 油 缸 ， 油 缸 主活塞 杆采用 优质 碳素 钢锻 件 ，其 表 面经 中频 淬 火处 理 ， 硬 度 高 ； 油缸 采 用 优质 碳 素 锻钢 锻 造 ， 其 内 表 面经过 特殊处 理 。 主油缸采 用进 口密 封元 件 ， 确 保 密封性 能 可靠 。 油 缸采 用活塞 式 双伸 出结构 ， 伺 服油 缸上 端设 有工件 顶 紧装置 ，伺 服油缸 下 端设 有通 用 模架 ， 便于 安装 不 同的模具 ， 适应 生产 需要 。 3 振 动滑 台。 振 动滑 台通过 螺钉 连接在 油 缸活 塞杆 下端 面上 ， 沿机 身上 的导 向机构 做上 下运 动 。 4 工 作 台 。工作 台为钢 板焊接 结构 ， 通 过 螺钉 及定 位销 固定 在机 身上 ，工作 台上 连接 有 _丁件 安装 座及 工件 的气 动夹 紧装置 。 5 压 杆机 构 。 在 主油缸 后侧 安装 有压 杆机 构 的 驱动 油缸 ，驱 动油缸 活塞 杆通 过贯穿 主油缸 活 塞杆 的 连 接 杆 与 工 件 顶 针 连 为 整 体 。 6 自动上 下料 机构 。该 系统 由上料 系统 、 定 位 系统 、 操作 系统 等部 分组成 。 上料 系统 主要 由电动机 构驱 动传 送辊 道转 动 ， 带 动整个 板式 链 轮循环 传 递 ， 从而 完成 毛坯 工件 的送进 。定 位 系统对 送进 的工 件 进行 识 别 ， Y x ,1 - 即将 待 加工 的工件 进 行 定位 ； 同样 ， 加 工 好 的 工件 传 递 到 下 料 传 送 板 式 链 轮 上 指 定 位 置 ， 由定位 识别 系统 识别定 位后 等待 检测 或取 走 。 当 工件 位 于待加 工位 时 ，由操作 机械 手抓 取送 人 主伺 服 振 动 压 机 中 心 ，夹 紧 工 件 后 由 主 伺 服 振 动 压 机 对 其 进行 加 工 ，加 工完 成后 再 由机 械手 抓取 送 入下 料 传 送 板式 链 轮上 。下 料 系统 主要 由电动机 构 驱动 传 送 辊 道转 动 ， 带 动整 个板 式链 轮循 环传 递 ， 从 而完 成 成 品 工 件 的送 进 。 7 液压 控 制系 统 。 液 压控 制 系统采 用 先进 的插 装 阀集成 系 统 ，先导 电磁 阀采 用 德 国力 士乐 进 口元 件 。整个 系统 能全 面 、 准确地 满 足设 备 的工 艺要 求 ； 调 节简单 、 操 作 容易 、 安 全可 靠 。 运行 平 稳 、 无 卸 压和 换 向 冲击 。发 热 少 、 效 率 高 。便 于安 装 、 调试 和维 修 。 本机 油 箱下 置 于机 身 的左侧 ，通 过 软管 连接 实 现管 路 的柔 性连 接 。 8 电气控 制 系统 电气 控 制系 统采 用触 摸 式 可 编 程终 端 即彩 色工 业触 摸屏 对 压制 力进 行设 定 和 显 示 ，以及 对 压 制 力偏 差 值 进 行 范 围设 定 和 显示 ， P L C选用 新 型高分 辨 率模 拟量 输 入模 块 ，对 各种 模 拟 量 输入 信 号 进行 精 确 转换 ， 经 过 P L C特 定 的控 制 算 法得 出控 制值 ，通 过 高分 辨率 模拟 量 输 出模块 将 控 制值 输 出到 比例 阀 ， 确保控 制 精度 。 3设 备 2 1 2 艺 流 程 设备工 艺 流程 如 图 2所 示 。虚线 框 表达 的操 作 为人 工操 作 ， 其余操 作 为设 备程 序控 制 。 4设 备 的 工 作 过 程 1 0 0 0 k N轴 向振 动 成 形 液压 机 采 用 高频 振 动 方 图 2 设备工艺流程 式 挤 压花键 ， 试 件 坯料 直径 2 5 ． 4 mm， 花 键 部分 成形 均符 合设 计 要求 。 设 备 电气 、 机械 各运 动部 件运 行正 区间长 度 为 3 0 mm， 压机 振 动频率 最 大能 达 到 3 0 Hz ， 常 可靠 、 平 稳 、 噪声 小 。 各系统 性 能可靠 ， 符 合设 备研 花 键单 件 成形 时 间在 2 0 s 左 右 。 制要 求 ， 极大 地提 高 了花键 加工 效率 ， 性 能 达 到 国内 在 上料 位 置 ，通 过 自动上 下料 机构 将 待加 工 工 先进 水平 。 件 放 置到 工作 台后 ， 气 动夹 爪将 工 件夹 紧 ， 之后 顶 针 【 参 考文 献 】 顶 紧 工件 ，振 动滑 台带动 压头 至 U 达 预先 设 置好 的起 [ 1 ] 罗 凡， 周永强， 唐建新． 传统轴套管叉花键冷挤压工艺研究[ J ] ． 振 位 置 ，系统 中高频 响伺 服 阀不 断切换 伺 服振 动 缸 热加工工艺， 2 0 0 6 ， 3 ． 液 压 油正 反 向流动 ， 使 振动 滑 台产 生振 动 ， 振动 频率 [ 2 ] 彭巍， 赵玉民， 杨金娥 花键管冷挤压成形挤压力的影响因素 可 以 通 过 1 s内 伺 服 振 动 缸 液 压 油 正 反 向 流 动 切 换 分析『 J 1 ．机械制造 ， 2 0 0 6 ， 8 ． 次 数进 行设 定 。 [ 3 】贾俐俐， 高锦张 矩形花键冷挤压成形的上限分析[ J J _ 塑性lT程学 本 机振 动 频 率设 定 为 I O Hz ，振 动 幅 度设 定 为 报 1 9 9 6 , ’ 1 ． 5 mm／ s ， 一 次 振 动 过 程 中 液 压 油 正 向 流 动 时 先 下 行 [ 4 】 张大伟， 李永堂， 付建华， 等 外花键冷滚压成形坯料直径计算叨 0 ． 2 mm，液 压 油 反 向流 动 时 退 回 0 ． 0 5 mm，净 行 程 锻压装备与制造技术， o o ’ 2 _ ． 1 5 ram, 1秒 内振 动 1 。次 ， 累计成 形速 度 1 ． 5 mm／ s o [ 5 1 流量特性曲线数据的数值分抑 液 5结 束 语 本机 经调 试 ，各 项技 术参 数及 工件 压 制后 精 度 Re s e a r c h a nd ma nu f a c t u r e o f 1 0 0 t a x i a l v i b r at i o n f o r mi ng h y dr au l i c pr e s s