大型精密冲裁液压机缓冲装置的研究.pdf

第 1 4期 叶臻 等 大型精密冲裁液压机缓冲装置的研究 7 料 内部应力达到屈服极 限 ，随着 凸模压 入量 的增 大 ， 板料周边局部开始呈现微裂纹。 3 撕裂扩散 阶段 第 Ⅱ阶段 。在此 阶段 ，板 料内部微裂纹迅速扩大，同时抗剪应力超极限值 ，使 其冲裁力达到最大值 ，受剪处已发生撕裂。 4 断裂分离 阶段 第 Ⅲ阶段 。由于拉 应力作 用 ，产生应力集中，靠近凹模和凸模刃 口处材料首先 出现裂缝 ，工件 和板料进行分离 。 5 振动与噪声阶段 第Ⅳ阶段 。设备与模具 整个系统在 3 个方向上都发生振动，因此，对周围环 境 的影响很大 ，同时 ，也影响模具的使用寿命 。 1 ． 2冲裁力与滑块凸模行程 的关系 冲裁过程 中 ，液压机运动滑块凸模所受到 的力和 滑块行程关系的变化曲线如图 2 所示 2 ] 。 冲载 力F 图 2 冲裁力与凸模行程曲线图 在 0 ～ L ， 阶段 ，滑块在点 A之前运行 时 ，凸模还 未接触到 板 料 ，因 此滑 块不 承 受板 料 变 形抗 力 ，即 F0 在 ． 一 阶段 ，凸模与板料接触 ，板料开始发生 弹性变形 ，F呈线性增 加 。即 F L ，此过程 为 弹 性变形阶段 在 ， 阶段 ，随着 凸模 压人 板料 的深度 增加 ， 板料产生塑性 变形 ，板料 的变形抗力缓慢递增 ，并在 点 c处出现一个最大值，板料开始撕裂 ，受截面积 的减少超过加工硬化的影响，变形抗力开始下降，即 F k L C，此过程为 冲裁撕裂过程 。 当压机滑块达到 时，工件发生断裂，并和板 料分离 ．滑块所承受 的板料变形抗力在瞬 间释放并下 降到0 ，此过程为冲裁断裂阶段。 2 冲裁缓冲的方法 液 压机在 作冲裁 落料 时产生 冲击 的主要原 因是在 板料断裂 瞬间压机 执行机构 主油缸 的高压 突然 消失 ． 导致油缸 中液体 压缩 能 与机 身 的弹性 变形 能 急剧 释 放 ，从 而导致压机 的强烈晃动和管路 的振动 。使得整 个设备 的噪声很大 。 目前 ，油压机上主要采用反压法 来进行降噪。其基本原理是在板料断裂时，由反置液 压缸提供一反 向力作用在滑块上 ，以代替 冲裁时板料 作用在液压机滑块上的载荷，使液压机由冲裁工艺载 荷平稳过渡到反压液压缸载荷 ，使主液压缸 内积聚 的 液压能与机身 的弹性变形能受控释放 ，使压机在工作 过程 中无突然失荷现象 ，也就消除 了由此而产生的冲 击与振动 。其结 构原理图如图 3 所示 。 图 3 反压法冲裁液压机结构简图 3液压机冲裁缓冲装置的结构设计 3 ． 1 普通冲裁缓冲装置的结构设计 、 在液压机底座左右 两侧 安放 2 个 或 4个缓 冲缸 ． 在滑块 的相应位置安装调节螺杆 ，根据模具 的不 同高 度对调节螺杆进行手动调整 ，如图 4 所示 。这种 调节 方式的优点是结构简单、成本低廉；但缺点就是对缓 冲作用点位置调整不方便，需反复测量与校对。 ／ 一 一黾 - l T _ T T lr l十 ’ ’ l1 Ⅱ 口 口 T r 卜 一 图4 普通冲裁缓冲装置的结构 3 ． 2 下置式机械 同步调节冲裁缓 冲装置的结构设 计 如当缓冲作用点位置需要调整时，首先启动电 机 ，通 过齿 轮副带动蜗杆减 速机转 动 ，蜗 杆减速 机的 两个输出端 中的一个 通过链 条直接带动蜗轮箱 中蜗杆 转动，并带动蜗轮转动，由于空心螺纹套和螺杆是螺 纹配合 ，而且螺杆上端安装导向平键来防转 ．所以蜗 轮带动 空心螺纹 套 转动 的 同时 螺杆 仅作 垂 直方 向运 8 机床与液压 第 4 3卷 动；同时另一输 出端通过链轮、链条和传动轴杆等 带动另外一个蜗轮箱 中的螺杆也作垂直方 向运动 。由 于此传动装置的中间传动过程比较复杂，链条和链轮 的传动间隙较大，加上正反转时，两螺杆传动误差相 差很大 ，在高速传动时链条跳动厉害，同时传动轴杆 在传递扭矩时变形很大，其结构如图 5 所示。 ＼ 删 { ＼ ／ ， I 报 1 [ 卜 日1 _ 二 一 Ⅱ 厂 ’ ， 十t ， ，J n J f f J l 】 f『 邢 匹 l m、 ／ ， m 减速 机 链传 动 调 节 螺杆 涡轮 箱 缓 冲缸 图 5 下置式机械同步调节冲裁缓冲装置的结构图 这些 因素不仅对传动精度造成影响 ，而且调整装 置中两边的调节螺杆很难保证在同一水平高度，于是 在缓冲瞬时螺杆局部存在超载现象 ，导致滑块受力偏 置仍然产生强烈 的冲击振动 ，因此必须进行反复调整 才能达到预期效果 ，劳动强度大 ，费时费力 ，同时影 响了压机和模具的使用寿命 ．不适合多品种小批量的 生产要求 。另外 ，由于结 构原因导致 此种装置不适 用 于需要从侧面更换模具或送料的压机，应用范围受到 限制。 3 ． 3 顶置式精确机械 同步冲裁缓冲装置的结构设 计 顶置式精确机械 同步冲裁缓冲装置 ，包 括液压机 机身的上横梁 、机身 内侧安装 的滑块 ，其特 征在 于 将整套传动装置、缓冲行程同步调节机构以及缓冲油 缸均 置于压 机上横 梁的顶 部 ，在上横梁 的左右方 向加 工两个通孑 L ，以便 安装 导向套和导柱 ，导柱下 端与滑 块两侧支架通过锁紧螺母 联接并 通过平 键来 防转 ．导 柱中间导向段贯穿缓冲行程调节螺杆和缓冲油缸并在 端部 螺纹处 旋入缓 冲螺母 。当液压机 冲裁缓 冲作用点 位置 需要调 整时 ，启 动双输 出轴 的蜗轮 蜗杆减 速机 ． 通过十字轴式万 向联轴器与 同步传动轴 分别带 动左右 两侧蜗轮箱 中的蜗杆转动 ．蜗杆旋转带 动蜗轮 和空心 螺纹套转动．由于调节螺杆和空心螺纹套是螺纹配 合 。同时调节螺杆被 固定在上横 梁上的导向支架 与调 节螺杆上端镶嵌 的导 向平键仅作 垂直运 动 。所 以蜗轮 带动空心螺纹套转动的同时两侧调节螺杆带动缓冲油 缸一起在垂直方 向作 同步运动 ，并通过 与蜗杆连接在 一 起的旋转编码器来检测旋转的圈数，从而由 P L C 编程控制器来精确计算 出调节螺杆的移动距 离 ．实现 缓 冲作用点位置在调节行程范围 内精确同步可调 。如 图6所示。当液压机滑块带动缓冲螺母向下运行接近 发讯开关时 ，缓冲系统 中的 电磁阀通电 ，预先 给缓 冲 油缸输送压力油，当缓冲螺母与缓冲油缸上的淬火板 直接撞击时从而实现 冲裁缓冲。 图6 顶置式精确机械同步冲裁缓冲装置的结构 此结构的优点是 1 通过刚性机械传动 ，保 证 了两侧调节 螺 杆在 垂直 方 向运 动 的平 稳 性 和同步 性 ，从而满足 了缓冲作用点位置高精度 的要求 ．操作 方便； 2 缓冲调节装置与缓冲油缸装配成一体结 构 ，且置于机身顶部 ，结 构简单 、调整方便 ，同时满 足侧面更换模具或送料压机的要求，扩宽使用范围； 3 适用不 同厚度板材所需冲裁力，振动小 ．噪声 低 。 在 同种规格油压机 冲裁力为 6 3 0 0 k N，缓 冲力 最大为 6 3 0 0 k N，调节 行程 为 3 0 0 m m 上对 上述 3 种结构进行冲裁缓冲性能效果测试 ．其测试结果如表 1所示 表 1 3 种 结构 测试 结果 4结论 通过研究 冲裁 缓冲技 术 ．开发 出了当今 比较先进 的缓 冲装 置 ，成功地应用 于冲裁 落料液压机 中 ．实现 了缓冲作用点位置的精确同步调整和对 不同厚度板材 所需冲裁力 自动跟踪 ．同时充分 吸收冲裁过程 中工件 下转第 1 2页