大型薄板冲压液压机的全吨位低噪声冲裁缓冲装置.pdf

文 章 编 号 1 6 7 2 01 2 1 2 0 1 1 0 2 0 0 4 2 0 2 大型薄板冲压液压机的全吨位低噪声冲裁缓冲装置 李 贵 闪 ，严 建 文 1 ,3 ，翟华 z ，荣 兆 杰 t ，李 安 应 1 ． 合 肥合锻机 床股份 有 限公 司 ， 安徽合肥 2 3 0 6 0 1 ； 2 ． 合 肥 工 业 大 学机 械 与 汽 车 工 程 学 院 ， 安 徽合 肥2 3 0 0 0 9 摘要 大 型薄板冲 压液压 机在作 冲裁 工艺 时 ， 噪声 大 ， 工作 吨位 受到 限制。 利用 步进 电机驱 动皮 带轮方 法 实现 了冲裁装 置缓冲 缸 的同步调 节 ， 降低 了冲裁 噪声 ， 实现 了全 吨位 冲裁 ， 提高 了液压 机 的使 用效 率 ， 延长 了 寿 命 ， 保 证 了 大 型 汽 车 覆 盖 件 的 冲 压 质 量 。 关 键 词 机 械 制 造 ； 冲 裁 缓 冲 装 置 ； 液 压 机 ； 设 计 中 图分 类 号 T G3 8 5 ． 8 文 献 标 识 码 B 1前 言 单动薄 板 冲压 液压 机是通 过液压 驱动 上下模 具 快 速合模 ， 金属 薄板毛坯 件发 生永久 变形 ， 获得 最终 零件 的冲压 加工设 备 。薄板 冲压工艺 由于 制成 品形 状 及 尺寸精 度稳 定 、 加 工成 本 低 、 生 产效 率高 、 适 合 于批 量 生 产 等 特 点 ， 广 泛 应 用 于 汽 车 、 石 化 、 航 空 、 航 天 、 军 工 、 工程 机械 、 家 用 电器 等 国民经济 领域 。 板 材 冲 裁 时 ， 由 于 材 料 的 变 形 阻 力 的 突 然 减 小 或消失 ， 出现 突然 失载 现象 ， 往 往引起 液压 机本 体极 大的 冲击振 动 。严 重 时 ， 会拉 断地脚螺 钉 ， 甚 至 横梁 断 裂 ， 基 础 受 损 。 为 此 ， 德 国某 公 司 曾 经 研 制 过 一 种 冲裁缓 冲装置 ，但该 装置 只能吸 收冲裁 过程 中产生 的 巨大 冲击 能量 中 的一 部分 5 0 ％～ 6 0 ％ ， 因 此 ， 缓 冲效果 不理想 ， 其脉 冲噪声仍 然很 大 。 国 内学 者辛 勇 将 液压 机及其 隔振 系统简化 为机架 、基础 两个 自由 度的 、 有阻尼 振动系统 的隔振 数学模 型 ， 进行 了计算 机 数值仿 真_ l 2 】 。 目前 ， 在现 场生产 中， 大 型薄板 冲压 液 压 机 的 冲裁 噪 声 仍 旧 较 大 ，工 作 吨 位 也 还 受 到 限 制 。 急需研究 新 型冲裁装 置 以降低 冲裁 噪声 ， 实现 全 吨位 冲裁 。 从 而 以利提 高液压机 的使 用效率 ， 延长 寿 命 ， 保 证大型 汽车覆 盖件 正常 冲压生产 。 液 压 机 振 动 的原 因 是 的 突 然 释 放 ，解 决 这 2 0 0 9 Z X 0 4 0 0 4 0 2 1 ， 安徽省 1 4 1 5 5 师， 从事液压机研发与制造 ～ 问题 的途径 是设 法减 0 - 2 作 缸 中液体 弹性压缩 能 的储存 量 ，将 能量 从其 他途径 释放及 吸收 需要 释放 的能 量 【 。 1 减 少液体 弹性能 储存 量 液体储 存 的弹性能 与工作 缸 中液体 的高度 成正 比 ， 在 液压 机工作 台和下 模之 间加厚 垫板 ， 使 活动横 粱工 作行 程上移 ， 减少 工作缸 液柱 高度 。 也 有在工作 活 塞 和 活 动 横 梁 之 间加 一 个 可 动 垫 块 的 ，在 液 压 机 空程 向下 时 ， 活 塞与活 动横梁 一起下 降 ， 待 接触 工件 后 ， 在 加 工 之 前 ， 活 塞 先 回程 上 升 ， 辅 助 液 压 缸 动 作 ， 将 可 动 垫 块 塞 入 活 塞 与 动 梁 之 间 ， 工 作 时 ， 活 塞 重 新 下 降 ， 通 过 垫块 将 动 梁下 压 ， 进 行 冲裁 ， 这 种方 式 可 以减 少 工 作 缸 的 上 腔 容 积 。 2 改进 冲裁工艺 冲裁 工艺上 采用 多级 冲裁或 斜刃 冲裁 ，减少 工 作 缸 的油液容 积 。 3 释 放 能 量 在 液 压 机 突 然 失 载 的 瞬 问 ，将 工 作 缸 内 的部 分 高压液体 快速旁 泄 ， 减 少 释放 的能量 ， 这 种 方法对 于 液 体压 力较高 时 ， 效 果更 为显著 。 但 要求 电液控制 阀 的灵敏 度 比较 高 ，同时注 意不要 引起 旁泄 管道 较大 的 振 动 。 4 缓 冲垫吸 收能量 动 梁接触 到缓 冲垫 ，将 一部 分 能量消耗 在压 缩 缓 冲垫 上 ， 缓 冲垫可 以是 液压缓 冲 ， 也 可 以是气液 缓 冲。由于 缓冲装 置 的公 称力 按液压 机 的 5 0 ％～ 6 0 ％设 计 选取 ， 因此 ， 传 统 的压力 缓 冲只能实 现液压 机部 分 工作 载荷 冲裁 ， 不能完 成全 吨位 冲裁 ， 液 压机 的设计 功 率存在 严重 浪费现 象 。 基 于上述分 析 ，我们设 计 了一种新 型全 吨位 冲 裁 缓 冲 装 置 。 3全 吨 位 冲 裁 缓 冲 装 置 液压 机的全 吨位低 噪声 冲裁缓 冲装 置主 要 由缓 冲 缸 及 其 液 压 电 气 控 制 系 统 所 组 成 。缓 冲 缸 的 配 置 主 要 有 单 缸 、 双 缸 或 四 缸 这 三种 类 型 ， 一般 优 先 考 虑 将 缓 冲 缸 布 置 在 液 压 机 的 左 右 两 侧 ，如 图 1所 示 ， 它 由 步 进 电 机 、 同 步 带 、 调 节 螺 母 、 电 气 装 置 等 构 成 。 图 1 全吨位 冲裁缓冲装置示意图 根 据 模 具 的 高 度 和 冲 裁 距 离 ， 由 电 气 装 置 驱 动 步 进 电 机 ， 带 动 同 步 带 ， 同 步 调 节 缓 冲 缸 位 置 ， 实 现 最 佳 冲裁 力 的 变 化 。 在 主 缸 上 安 装 压 力 传 感 器 ， 实 现 闭 环 跟 踪 控 制 ，即 随 主 缸 压 力 的 变 化 调 节 液 压 垫 的 缓 冲 力 和 冲 裁 点 的 位 置 。 冲 裁 缓 冲 作 用 点 位 置 调 节 根 据 冲 裁 模 具 的 高 度 进行 调节 ，通常 把冲裁缓 冲的作用 点位 置安 排在 滑 块行程 末端 0 ～ l 5 0 mm距 离之 内。例 如 ， 某 台液压机 滑 块 行 程 为 9 0 0 ram， 若 其 冲 裁 缓 冲作 用 点 位 置 调 节 距 离 为 1 5 0 mm， 则 表 明 缓 冲 作 用 点 位 置 在 从 上 限 位 往 下 7 5 0 ram， 到 下 限 位 之 问 1 5 0 1 ／ i ra 的 距 离 之 内 可 调 。 如 果模具 较高 ，使缓 冲作用 点位 置超 出 了上述 范 围 ， 则 通常 的解决 办法 有两种 设计 时加 大动 梁 的 运 动 范 围 ，把 缓 冲作 用 点 位 置 变 化 范 围 涵 盖 到 所 需 数 值 ； 采 用垫块 等辅 助零件 的方法 来满 足工 艺要求 。 当左 右 通 道 需 要 安 装 送 料 装 置 或 液 压 机 配 备 有 向左 、 右移 动 的工作 台时 ， 可 以考 虑将缓 冲缸 移往 他 处 ， 但 这 种 移 动 通 常 会 增 加 液 压 机 的 造 价 。 lE 秘 蚓田 4使 用 效 果 本装 置与 RZ U2 0 0 0大 型快 速 冲压液 压机 配套 ， 已在 江淮集 团 常青机械 厂汽 车覆盖 件生 产线上 得 到 应 用 ， 如 图 2所示 。整机工 作 时 冲压 噪声小 于 8 0 d B， 改善 了工人 的工作 环境 ， 实现 了 冲压件 质量 的提 高 。 图 2 带缓冲装置的 R Z U 2 0 0 0大型快速单 动冲压液压机 5结 论 采 用 步 进 电 机 驱 动 同步 带 ， 实 现 多 缸 缓 冲 点 位 置 同 步 调 节 的 冲 裁 缓 冲 装 置 的 采 用 ，在 液 压 机 上 实 现 了全 吨 位 低 噪 声 冲 裁 。 可 成 功 解 决 最 佳 冲 裁 缓 冲 力 的 自动跟踪 问题 ， 因此 ， 能够 几乎完 全 吸收 冲裁过 程 中产 生 的 全 部 能 量 。 其 冲 裁 噪 声 低 ， 仅 为 8 0 d B， 优 化 了工人 操作 环境 ，有效 地延 长 了液 压机 和模 具 的 寿 命 。 【 参 考文献 】 [ 1 ] 辛勇 ， 等． 液压机隔振 的计算机数值仿真[ J ] ． 锻压机械 ， 1 9 9 8 ， 3 3 1 4 6 4 9 ． [ 2 ] 黄菊花 ， 等． 液压机突然失荷的力学模型与液压机的隔振设计『 J 1 ． 重型机械， 1 9 9 6 ， 3 3 1 3 4 ． [ 3 ] 俞新 陆． 液压机 的设计 与应用[ M] ． 北京 机 械工业 出版社 ． 2 0 0 6 一 l 2 4 9 4 - 49 9 ． [ 4 】 荣兆杰 ．全 吨位低噪声 冲裁 缓冲技术和华德牌液压机[ J J ． 第七届 全国锻压学术年会论 文集 ．航空工业出版社， 1 9 9 9 1 0 3 7 2 3 7 4 ． Fu l l Lo a d a nd Lo w No i s e Buffe r i n g De v i c e o f Hy dr a u l i c Pr e s s f o r S t a mp i n g La r g e Sh e e t L I Gu i s h a n ， YAN J i a n w e n ， Z HAI Hu a ， RONG Z h a o j i e 。 ， L I An y i n g 1 ． He foi Me t a l f o I t 2． The s choo l o f M ec ha ni ca l a nd A ut o A b s t r ac t Th e s t a m p i n g t e c h n o l o t h e l a r g e s c a l e s t a mp i n g h y d r a u l i c p r e , wh e e l d riv e n b y s t e p pi n g mo t o r t o s y nc b u f f e r i n g de v i c e c a n r e d uc e p r o d uc t i o t he l i f et i me of t he pr es s a nd pr omot es t K e y wor ds Bu f f e rin g u n i t f o r S