一种全功能双动厚板拉伸液压机的研制.pdf

文 章 编 号 1 6 7 2 0 1 2 1 2 0 1 4 0 3 0 0 3 6 0 2 一 种 全 功 能 双 动 厚 板 拉 伸 液 压 机 的研 制 宋 雨 芳 合 肥合锻 机床 股份 有 限公 司 ， 安徽合肥 2 3 0 0 6 1 摘要 介 绍 了双 动 厚板拉 伸液 压机研 制 的必要 性 ， 阐述 了设计 关键技 术 ， 包 括 主机设 计 、 新 结构 的压边 滑 块 结构 设计 以及 电气设 计等 ， 指 出该压机 的设 计成 功将 有力 支撑 我 国轨 道交通 事 业的发 展。 关键 词 机 械设 计 ； 液压机 ； 研 制 ； 厚板拉伸 ； 双 动 中 图分 类 号 T G3 1 5 ． 4 文 献 标 识 码 A O引 言 进入 本世 纪 以来 ， 国内轨道 交通 发展 迅速 。 专 家 预计 ， 未来 1 5 2 0年 ， 将 是我 国铁 路运 输 、 城 际快 客 运输 、 城 市轨道 交通 发展 的高 峰期 。 仅 “ 十二 五 ” 期 间 轨道 交通 产业 将投入 约 4万亿元 ， 城 市轨 道交 通 “ 十 一 五 ” 期 间开 始 爆 发式 增 长 ， 到 2 01 5年 规 划投 资 近 1万亿 元 ，巨额投 入将 使整 个 轨道 交 通产 业 发展 具 有广 阔 的市场 前景 。 针 对轨 道交 通 设 备 的特 点 要求 ， 各 种 中厚 板 凹 凸不 规 则 窗 体 拉 伸 件 及 瓦楞 板 型 零 件 将 大 量 使 用 ， 针 对 市 场 需 求 ， 研 制 了一种 全功 能双 动厚板 拉伸 液压 机 。 1双 动 板 件 冲 压 工 艺 简 介 板 料 冲 压 液 压 机 是 用 来 进 行 板 料 的 冲裁 、 弯 曲 、 拉延 成形等 工 序的 。双动拉 伸 液 压机 主要 用 于 满 足板 料 拉 延 工 艺 的 特 殊 要 求 ， 一 般 在 内 滑 块 拉 伸 滑 块 的 外 边 ， 还 装 有 外 滑 块 压 边 滑 块 ， 压 边 滑 块 用来 压 紧坯 料 ， 防 止在 拉 延过 程 中 四周 起 皱 ， 内外 滑 块 分 别 由不 同油 缸 驱 动 ， 压 边 滑块 的压 力可 根据 工 件情 况 进行 调 节 ， 如 图 1 一般双动板件 冲压工艺 下 行 ，压边 模 压 边 ，拉 伸模 实 现 拉伸 ，并 可实 现 保 压 一 滑 块 回 程 ， 同 时 压 边 垫 顶 出 一 人 1 取 料 顶 出缸 可 实 现 顶 料 、 上料 。双 动拉 伸工艺 如 图 2所示 。 糊删懈 ． l／ 1 ⋯ 滑块下 行 ， 压边 滑块继续下行 ， 滑 块 回程 ， 同人 1 _． 取料 顶 上料状态 模先接触工件 ，压边模压边， 拉时压边垫顶出出缸可 实现 实现压边 伸模实现拉伸 ， 顶料 ， 上料 并可实现保压 图 2 新型双 动板件 冲压丁艺 1 ． 拉伸滑块2 ．压边 垫缸3 ． 压边垫4 ． 压边杆5 ． 压边滑块6 ．模 具 内压 边杆7 ．压边模8 ． 拉伸模9 ． 待加工料件l 0 ． 下模 图 1所示 。这种 双 动拉伸 液压 机用 于拉伸 内外结 构 式 的 金 属 板 件 ，而 对 于 中 厚 板 凹 凸 分 布 不 规 则 的 轨 道交 通设 备 的窗体 拉伸件 和 瓦楞型 零件 ，则 需要 拉 压 边力 可在 工作 台面受 力 区域 内根据 拉伸 工 分布 ，故传 统 的双动拉 伸液 压机 已无 法满 足 伸工艺 的要 求 ， 必 须对 其加 以改进 设计 。 型双 动拉 伸工艺 步骤 为 将 工件 置 于下模 一 行 ，压边模 先接 触工 件实 现压 边一滑 块 继续 2 01 3 0 9 2 4 宋雨芳 1 9 7 0 一 ， 女， 高级工程师， 从事液压机设计研发 2双 动 液 压 机 设 计 2 ． 1压 机 主 机 设 计 机 身采用 预应力 分 体框架 拉杆 结构 ， 由 上横 梁 、 下 横 梁 、 立柱 用 四根 拉杆 相 连 ， 通 过 螺母 紧 固 ， 组 成 一 封 闭式刚性 框架 ， 主要 构件 为钢板 焊接 结 构 ； 拉 伸 滑 块 采 用 斜 楔 式 四 角 八 面 导 轨 导 向 ， 其 调 整 方 便 ， 调 整 精度 高 ， 调 整后 不易 发生精 度跑 偏现 象 。 立柱 的导 向板表 面经 渗氮 淬火处 理 ，硬度 在 HRC 4 8以上 ， 耐 磨 性 能好 ， 使 用 寿命 长 。 导轨摩擦 副一侧采 用合 金材 料 ， 另 一侧采 用铜 基合 金 ， 滑块导 轨 面设有 加 油孑 L自 动加 油 ， 以便 润 滑运 动部位 。 液 压机 主 吨位 2 6 0 0 t 由三 缸 实现 ， 中间一 个柱 塞式 油 缸 ， 两 侧 为活 塞式 油缸 ， 以实现压 机 大 的 回程 力 。 缸 体 和活 塞杆 加工 后再 用豪 克能 光整 加工 工艺 ， 以提高 表面 粗糙 度 ， 达到 镜面 加 [要求 ， 保 证其 能够 达 到进 口密 封件 的要 求精 度 。压机 还 配备 电动 调节 式下 置缓 冲缸 ，可有 效 吸收 冲裁 过程 中产 生 的全部 能量 ， 从 而 降低 冲裁工 艺 时 的噪声 ， 优化 工 人 的工作 环 境 。 液压 机 压边 滑块 与拉 伸滑 块用 四个 连 接螺 栓进 行 连 接 ， 根 据 预先 设 置 压 边 力 1 O ％ 2 ． 5 MP a ， 可 承 受 l O O t 压 力 6 0 t 加 压 边 滑 块 的 自重 ， 使用 中可 根 据 需要 很方 便地 将压 边 滑块拆 卸 掉 ，方 便 压边 缸及 压 边垫 的拆 卸 。 压 机可 用拉 伸滑 块作 单动 拉伸 工艺 。 压 机还 配备 有前 移式 移动 工作 台 ，其前 后 布 置有 可 随 动 的盖板 小车 ，可 以有 效地 在移 动工 作 台移 出时 遮 盖空 出 的工作 台面 ，防止杂 物落 入底 梁 工作 台面 区域 。压 机 还配 备下 液压 垫装 置 ， 四边 导板 导 向 。 2 ． 2 新 结 构 的压边 滑块 结 构设 计 压边 滑 块 布置在 拉 伸滑块 下 ，压边 滑 块 为整 体 铸 钢件 ， 材质 Z G2 7 0 5 0 0； 其 中在 适 当位置 加 支撑 垫 板 并具 有足 够 的强度 和 刚度 ， 以满 足 主吨位 施压 。 在 压 边滑 块 内安装 一压 边垫 ， 四角各 布置 一 柱塞 缸 ， 柱 塞 缸用 于压 边 和顶 出 ， 可 提供 6 0 0 t的压 边力 。驱 动 压 边垫 板通 过 四个导 柱导 向 ，满 足压边 力 的铸 钢板 开有 压 边杆 孔 ，压边 杆穿 过铸 钢板 承受 压 边垫 与模 具压 边部 分 的压 边力 。 压边 垫下 方 吊装一 级压 边杆 ， 压 边 杆 采 用 4 O C t材 质 ， 调 质 处 理 ， 硬 度 为 HRC 3 2 ～ 3 6， 压边 垫 与压边 杆 接触 处有 淬硬 镶块 。 压 边压 力 可 在 1 5 ％～ 1 0 0 ％范 围 内调 节 。 压边 垫压 力 、 行 程 可 由触 摸屏 设定 调 节 ， 并 可显 示 。 压 边杆 下 止点位 置 时顶杆 头距 滑块 垫 板下 平面 1 0 0 ． 2 mm。 该 压机 的压 边滑 块 为 内空式铸 钢结 构 ，上 压边 垫通 过压 边 垫连 接板 用螺 钉 与压边 缸连 接 ，上 压边 垫位 于压 边 缸 的下方 ，压 边缸 上方 固定 在 压机 拉伸 滑块 上 ， 上压 边 垫淬火 板安 装在 上 压边 垫 的下表 面 ， 且 上 压边 垫 的上 表 面与压 边缸 的柱 塞杆 台阶 面压 紧 结合 ， 压 边杆 吊装 在压 边 杆安 装板 的下 方 ， 压边 杆 安 装 板 用 螺 钉 安 装 在 上 压 边 垫 的 下 方 ， 如 图 3所 示 。 压 边 滑块 包 括 起 导 向作 用 的压 边 垫 导 向柱 ， 上 压边 垫 的上 下面 板 的 四角 对应 位 置处 同轴 开设 安装 孔 ， 安装 孔 内均安 装无 油 润滑轴 承 ， 并用 压 盖压 紧无 油润 滑轴 承 ，四个 压 边垫 导 向柱底 端 固定 在压 边滑 块 内 的下端 面上 ，压 边垫 导 向柱上 端依 次 穿过 上压 边 垫 的上 下 面板 的安装 孔 ，并 且压 边垫 导 向柱 的上 5 6 7 8 9 1 0 图 3 压边滑块结构 1 ．压边 缸2 ． 压边垫3 ． 压边滑块4 ． 压 边杆5 ． 梅花 瓣6 ． 承压杆7 ． 缓 冲垫 8 ， 9 ．压边垫连接板1 O ． 压边垫淬火板 端 抵 在 压 边 滑 块 内 的上 端 面 上 。 压 边 滑 块 还 包 括 压 边 缓 冲 垫 ， 压 边 缓 冲垫 对 称 布 置 在 上 压 边 垫 的 上 面 板 的 中 心 线 上 ， 且 突 出 于 上 压 边 垫 的 上 面 板 。 当 压 边 滑 块 回 程 到 上 限 位 置 时 ， 缓 冲垫可缓 冲超 限 时可能 对拉 伸滑块 的 冲击 。 压边 滑块 还包 括梅 花瓣 和二级 压边 杆 ，梅花 瓣 用螺 钉 固定在 压边杆 的下平 面上 。梅花 瓣 的下端 面 具有 三处 弧度 掏空 ，二级 压边 杆 的顶端 对应 于梅 花 瓣下 端面 的弧 度掏 空具有 三处 圆弧 凸起 ，二 级压 边 杆 与梅花瓣 采 用卡 口的方 式连 接 ，二级 压边 杆 的三 处 圆弧 凸起 与 梅花瓣 的三处弧 度掏 空处对 上 。 2 ． 3压 机 电 气 系 统 设 计 压机 基 于 P L C集 中控 制 ，采用 P I D控制 方 法 ， 实现 双动 拉伸 液压机 压力 闭环 精密 控制 。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 力值 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 用西 门子 新 型 高分 辨 率 模拟 量输 入模 块 ， 对 各种 模拟 量输入 信 号 位 移传 感 器 和 压力 传 感 器 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结 论 该机是 一 种全 功能 液压机 ，可 实现 单 动和双 动 功 能 ， 并配 备上 压边 垫 和下液压 垫 ， 使压 机可 实现 三 动功 能 ； 压 机还 具备 缓 冲功能 ， 可有 效 降低单 动 冲裁 时产 生 的噪声 ；配备 前移 式工 作 台 以方 便换 模和 修 模 。 在 目前液 压机 产 品设计 中 ， 是 一种 功能 最齐全 的 板 件 冲压拉 伸 液压机 。 该种 压机 的设计 成功 ， 将有 力 支撑 我 国轨 道交 通事 业 的发展 。 【 参 考文 献 】 [ 1 】 [ 2 】 [ 3 ] 『 4 】 文 章 编 号 1 6 7 2 01 2 1 2 0 1 4 0 3 0 0 3 8 0 3 基 于有 限元技 术 的折 弯 机 滑块 分 析 与 改进 设计 赵小 满 ， ，周欢 。龚俊 杰 ，邵健 ，席 美蕾 1 ． 江 苏 亚 威 机 床 股 份 有 限 公 司 ， 江 苏江 都2 2 5 2 0 0 ； 2 ． 扬州 大学机械 工程 学院 ， 江苏扬州 2 2 5 1 2 7 摘 要 滑块是 数控 板料折 弯机 的重要组 成部分 ， 对 加工 工件 的精度 有着 重要 影响 。 本 文采 用 ANS YS有 限 元 分析 软件建 立 了折 弯机整体 有 限元模 型 ， 对折 弯机 滑块进 行 了静力 学分析 ， 研 究 了滑 块 的应力分 布 与变形 情况 ， 研 究发 现液 压缸 活塞杆 与滑块 安装 的方形 开 口周 围应 力过 大。 为提 高该处 结构 强度 ， 提 出几种 改进设 计方 案 ， 通 过有 限元 计算 结果 的 比较 ， 最终 确定 最合理 的设 计 方案 。 关 键词 机械 设 计 ； 折 弯机 ； 滑块 ； 有 限元分 析 ； 强度 ； 改进设 计 中图分 类号 T G3 1 5 ． 5 4 文献 标识 码 A 0前 言 各种 箱形 、盒 形零 部件 是板件 生产 中最 主要 的 类 型之一 ，其 中最 重要 的工 序是将 平 面板料 折 弯成 一 定角 度 ，数 控板 料折 弯机 就是这 种在 冷 态下将 金 属板 料 弯 曲成 形 的加工 机械 l 1 l 。 折 弯机滑 块是 折弯 机在折 弯板 材 时最 重要 的执 行 部件 之一 。在折 弯力 的作用 下 ， 滑块会 产 生变 形 ， 严 重影 响加工 工件 的角 度和 直线 精度 。传 统 的方法 通 常采 用材料 力学 、 结 构力学 等理 论 ， 将 其 大 幅度 简 化后 进行 刚度 和 强度 的计算 闭 。因此 在设计 中 ， 既希 望 滑块 能有 足够 的刚度 和强 度 ， 又希望 能减 轻质 量 ， 节 约 材 料 。本 文 以公 司生产 的 P BB 一1 1 0 ／ 3 1 0 0型数 控 板料 折弯 机为研 究对 象 ， 结合 ANS YS有 限元 分析 基金项 目 2 0 1 1 年扬州市一 扬州大学科技合作基金资助项 目 Y Z 2 0 1 1 1 4 5 收稿 日期 2 0 1 3 1 1 - 2 2 作者简介 赵 小满 1 9 6 4 一 ， 男， 工程 师， 从事折弯机产 品设计研发 软 件对 滑块 进行数 值模 拟 ，得到滑 块 的应 力分 布 和 变 形 情 况 ， 并 找 出 薄 弱 环 节 加 以改 进 。 1有 限 元 模 型 建 ,- O r 1 ． 1 模 型的简 化 数 控 板料 折 弯 机 主要 由床 身 、 滑块 、 立板 、 挠度 补 偿 机构 、 后 挡 料 、 托料 机 构 、 模 具 、 液 压 系统 、 电气 系统 、 安全 防护装 置等 组成 。 本 文采 用折 弯机 整体 建 模 的方 式对 其进行 静 态分析 ，针 对折 弯机 的结 构 特 点 和工作 情 况 ， 对模 型做 以下简 化 和 修改 l 3 I ① 对 不 影 响折 弯机 刚度 和强度 的部 件不作 考 虑 ，分析 只 涉 及 床身 、 滑 块 、 立板 以及 挠度 补偿 机构 ， 忽 略销孔 、 安 装 工 艺孑 L 以及一些 尺 寸细小 的几何 体 ；② 滑块 与 导 轨 之 间认为 无力 的传 递 ，导 轨仅 对滑 块起 到一 定 的 约束作 用 ； ③地脚 螺栓 的 固定 看成 刚度 无 限大 ； ④假 设 焊 接 强 度 与 锻 件 强 度 相 当 。 这 样简 化 的 目的是 为 了避免 小特 征 与小结 构 件 Re s e ar c h a n d d e v e l o pme nt o f d o ub l e a c t i o n dr a wi ng h y dr a u l i c pr e s s f o r t h i c k p l a t e S ONG Yu ng He f e i Me t a l f o r m i n g Ma c h i n e T o o l C o ． ， L t d ． ， H e f e i 2 3 0 0 6 1 ， A n h u i C h i n a n