張映紅

（柳州職業(yè)技術(shù)學院機電工程系，廣西柳州 545006）

壓力機雙氣墊改造，實現(xiàn)數(shù)控氣墊功能

張映紅

（柳州職業(yè)技術(shù)學院機電工程系，廣西柳州 545006）

將美國產(chǎn)的8 000 kN機械壓力機雙氣墊改造為可調(diào)式的單頂冠氣墊，實現(xiàn)壓力機的數(shù)控氣墊功能，降低產(chǎn)品廢品率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

壓力機 氣墊 改造

機械壓力機是壓制各種金屬薄板成形零件必不可少的鍛壓設(shè)備之一，可以完成沖裁、彎曲、成形、淺拉深、校正等冷沖壓工序，廣泛應(yīng)用于汽車、軌道車輛、農(nóng)機、電機、家用電器、建筑機械、軸承、航空、船舶、兵器等各工業(yè)制造部門。

1 美國8 000 kN機械壓力機存在的問題

美國8 000 kN機械壓力機，是20世紀70年代生產(chǎn)的，首先由于汽車制造企業(yè)快速發(fā)展，此壓力機某些功能已滿足不了公司生產(chǎn)汽車覆蓋件產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率的需要。如壓力機的雙氣墊易產(chǎn)生不同步，造成模具傾鈄，無法進行產(chǎn)品生產(chǎn);模具進行拉延時，氣墊的壓緊力不均衡，影響產(chǎn)品質(zhì)量。其次，由于壓力機氣墊行程不可調(diào)節(jié)，壓力機適用范圍較小，不適應(yīng)公司多品種小批量的生產(chǎn)模式;在裝配不同拉延模具時，就需要配不同長度的頂桿，操作人員容易失誤。再次，壓力機氣墊的風壓只能人工調(diào)整，操作繁雜，費時費工，生產(chǎn)效率低。

重新購置8 000 kN的大型機械壓力機設(shè)備，最少投資700萬元/臺，而汽車制造企業(yè)沖壓線又是由數(shù)臺大型機械壓力機組成，不可能全部徹底更換這些陳舊機械壓力機。

2 壓力機的氣墊結(jié)構(gòu)和作用

美國8 000 kN機械壓力機，是一種閉式雙點單動機械壓力機，氣墊屬單活塞、固定式的兩個獨立的氣墊，這雙氣墊裝置安裝在壓力機工作臺下方壓力機底座的兩個空腔內(nèi)，兩個氣墊在各自的空腔內(nèi)沿著導(dǎo)軌隨滑塊上下往復(fù)運動，如圖1所示。氣墊在壓力機進行拉深時，起到壓邊及卸件打料的作用;在進行沖裁時，起到頂件的作用。

3 壓力機氣墊主要結(jié)構(gòu)與參數(shù)

針對美國8 000 kN機械壓力機氣墊存在的問題，企業(yè)經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟可行性分析和充分論證后，決定應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)和先進經(jīng)驗，對壓力機的氣墊進行改造。即把原來兩個獨立氣墊改造為單頂冠，并且將氣墊行程不可調(diào)改造為可調(diào)整式，增加氣墊的風壓自動調(diào)節(jié)功能。以此來改善壓力機的生產(chǎn)工藝性，增加壓力機的功能，解決兩個獨立氣墊在工作時頂起不同步、平行精度差的問題;提高壓力機零部件的可靠性、提高產(chǎn)品的質(zhì)量和效率，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。美國8 000 kN壓力機的氣墊技術(shù)主要結(jié)構(gòu)和參數(shù)如表1所示。

表1 美國8 000 kN壓力機氣墊主要技術(shù)參數(shù)

4 壓力機氣墊改造的主要內(nèi)容

4.1 氣墊結(jié)構(gòu)上的改造

為了解決壓力機雙氣墊不同步的問題，將壓力機雙氣墊改為單頂冠氣墊。依據(jù)美國8 000 kN機械壓力機的氣墊結(jié)構(gòu)和壓力機底座空間的尺寸大小及氣墊的1 010 kN壓緊力，設(shè)計一塊2 500 mm×1 200 mm×300 mm的上頂板為單頂冠。并將壓力機底座內(nèi)隔筋板切割開，用高強度螺栓將上頂板與左、右氣墊連接為一體，組成一個單頂冠式氣墊如圖2所示。為保護單頂冠上頂面，在單頂冠上表面安裝淬硬板，以便今后維修等。

同時，將壓力機兩個獨立氣墊閉鎖氣管路中，左右閉鎖管路連接到一起控制，并增加一個閉鎖儲氣罐，以保證氣墊閉鎖功能的統(tǒng)一性，風壓波動控制在15%以內(nèi)。增加氣墊快排閥及氣墊儲氣罐，以保證控制排氣時間在1 min內(nèi)，實現(xiàn)氣墊快速上升或下降，提高模具裝配速度。重新配置氣墊管路如圖3所示。

4.2 增加氣墊行程調(diào)整機構(gòu)

要將美國8 000 kN機械壓力機氣墊行程不可調(diào)改造為可調(diào)整式，我們根據(jù)壓力機底座空間尺寸大小和氣墊結(jié)構(gòu)，在兩個獨立的氣墊中間增加氣墊行程調(diào)整機構(gòu)。主要采用現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)和蝸輪、蝸桿傳動機構(gòu)，將調(diào)整電動機的圓周運動轉(zhuǎn)換為氣墊的上下直線運動，氣墊行程檢測采用旋轉(zhuǎn)編碼器，增加極限保護開關(guān)，來完成氣墊0～300 mm范圍的行程調(diào)節(jié)，如圖2所示。安裝氣墊行程調(diào)整控制板，在操作面板觸摸屏上顯示氣墊當前行程和設(shè)定值，來實現(xiàn)壓力機氣墊行程自動調(diào)節(jié)功能。

4.3 設(shè)計氣墊風壓自動調(diào)整系統(tǒng)

針對美國8 000 kN機械壓力機氣墊的風壓增加自動調(diào)整功能要求，運用數(shù)控技術(shù)設(shè)計了壓力機氣墊風壓自動調(diào)整系統(tǒng)，即在壓力機氣墊儲氣罐上加裝壓力傳感器，對儲氣罐內(nèi)壓力進行檢測，在進氣管路上增加電磁閥組進行調(diào)節(jié)，形成氣墊的風壓自動調(diào)整系統(tǒng)，如圖4所示。同時，安裝氣墊風壓自動調(diào)整控制板，在操作面板觸摸屏上顯示氣墊風壓的當前值和設(shè)定值。具體原理為通過安裝在氣墊儲氣罐上的壓力傳感器，對儲氣罐內(nèi)壓力進行檢測，即時反映實際風壓，根據(jù)不同模具的需要，在觸摸屏上設(shè)置不同的數(shù)值，控制氣墊風壓自動控制板上的兩個二位二通閥自動進、排氣，達到調(diào)節(jié)壓力的目的。氣墊風壓調(diào)整可通過面板上的按鈕來選擇手動、自動調(diào)整。

5 壓力機改造的效果

通過實踐證明，對美國8 000 kN機械壓力機的雙氣墊進行改造，達到改善壓力機的技術(shù)性能，具有一定的先進性和實用性，提高壓力機綜合效率的預(yù)期效果。將壓力機的兩個獨立頂冠合并為一個單頂冠，其結(jié)構(gòu)簡單合理，提高了壓力機氣墊同步精度，增大了氣墊頂出面。改造后的可調(diào)式單頂冠氣墊，可以獲得無級調(diào)節(jié)的行程，壓力機擴大了裝模范圍及數(shù)量，滿足產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的需求。同時，在裝配不同拉延模具時，避免多種規(guī)格的頂桿選擇，現(xiàn)只需要配一種規(guī)格的頂桿，提高了工作效率。實現(xiàn)了氣墊風壓自動調(diào)整功能，提高壓力機自動化程度;減輕操作員的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率，實現(xiàn)數(shù)控氣墊的功能，具有很強的實用性和明顯的經(jīng)濟效益。

6 結(jié)語

通過對美國8 000 kN機械壓力機雙氣墊的改造工作，說明對于發(fā)展中的企業(yè)，當大型的陳舊設(shè)備性能已不能滿足生產(chǎn)工藝要求時，企業(yè)可依靠科技進步，走內(nèi)涵為主發(fā)展生產(chǎn)的道路，應(yīng)用現(xiàn)代科學技術(shù)成就和先進經(jīng)驗，改變現(xiàn)有設(shè)備的結(jié)構(gòu)，裝上或更換新部件、新裝置、新附件，改善原有設(shè)備的技術(shù)性能，增加設(shè)備數(shù)控的功能，使之達到或局部達到新設(shè)備的技術(shù)水平，滿足產(chǎn)品生產(chǎn)工藝要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

特別是在當前全球金融危機時期，企業(yè)進行新產(chǎn)品生產(chǎn)，急需更新升級設(shè)備時，采用對舊設(shè)備的數(shù)控化改造，是行之有效的途徑。

1 徐灝.機械設(shè)計手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1995.

2 鹿新建等.氣壓及轉(zhuǎn)速對高速壓力機下死點的影響［J］.鍛壓技術(shù)，2009（1）

3 曹宏強等.PLC在液壓機控制系統(tǒng)改造中的應(yīng)用［J］.鍛壓技術(shù)，2008（6）

4 李曉芳等.一種新型混合驅(qū)動機械壓力機的研究［J］.鍛壓技術(shù)，2007（3）

5 寧建軍.TC6000L復(fù)合壓力機維修實例［J］.制造技術(shù)與機床，2008（6）：149～150

6 劉文鋒，李優(yōu)新，孫友松等.交流伺服螺旋精壓機控制系統(tǒng)研究［J］.制造技術(shù)與機床，2008（5）：64 ～66

作者：張映紅，女，1960年生，副教授，工程師，主要從事機電設(shè)備維修與管理專業(yè)課程教學和科研工作，已發(fā)表論文數(shù)量10篇。

（編輯 蔡云生）

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A Study on Alteration of Dual－air Cushion in Press Machine，for Achieving Function of NC on Air Cushion

ZHANG Yinghong
（Liuzhou Vocational and Technical College，Liuzhou 545006，CHN）

This article describes how to make over dual－air cushion of 8 000 kN press machine produced in America to single apical cap one.The alteration achieved function of numerical control on air cushion.There is a depressed rejection rate while the quality and manufacture efficiency of production growing high.

Press Machine;Air Cushion;Alteration

2009―10―31）

10341