耿 渝，孫成建，田世領(lǐng)

（揚(yáng)州鍛壓機(jī)床股份有限公司，江蘇揚(yáng)州225128）

1 概述

由于精沖模的凸、凹模間隙非常?。ㄍǔ?.01mm～0.03mm），所以在精沖加工時(shí)，應(yīng)精確控制設(shè)備的上死點(diǎn)位置（一般應(yīng)控制在0.02mm以內(nèi)），使得既要讓工件與原材料分離，又不能允許凸模進(jìn)入凹模，以造成模具刃口損壞，這一點(diǎn)與普通沖裁加工截然不同。上死點(diǎn)位置控制就是指設(shè)備的上死點(diǎn)重復(fù)精度控制，設(shè)備每運(yùn)行一個(gè)循環(huán)，滑塊即通過一次上死點(diǎn)，沖出一個(gè)工件。在模具完成沖裁動(dòng)作的瞬間，由于慣性力的作用，滑塊還將繼續(xù)運(yùn)行，直到限位裝置發(fā)生作用。因此滑塊慣性力大小、限位裝置的結(jié)構(gòu)形式、剛度大小、接觸間隙等因素，都會(huì)給滑塊上死點(diǎn)位置精度產(chǎn)生影響。

2 技術(shù)方案分析

根據(jù)精沖過程分析，如果能夠減少滑塊慣性力，并提高限位裝置剛度，就能有效提高滑塊上死點(diǎn)精度?；瑝K慣性力是在精沖過程完成的瞬間，材料突然斷裂后，滑塊剩余的動(dòng)能所產(chǎn)生的。而滑塊的能量來源是液壓系統(tǒng)提供的液壓能，液壓系統(tǒng)又是靠控制系統(tǒng)控制的，因此只能從液壓與控制系統(tǒng)著手分析?；瑝K運(yùn)動(dòng)到上死點(diǎn)時(shí)，控制系統(tǒng)要給液壓系統(tǒng)發(fā)出回程換向信號，各種執(zhí)行元件（如電磁閥等）動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)滑塊回程。假設(shè)在控制程序設(shè)計(jì)時(shí)，預(yù)先給換向動(dòng)作設(shè)置一個(gè)合適的提前量，保證滑塊既能完成沖裁動(dòng)作，使工件與材料順利分離，又沒有太大的能量剩余，就可以大大減少慣性力，減低對限位裝置的撞擊，從而提高上死點(diǎn)精度。

液壓式壓力機(jī)不像機(jī)械式壓力機(jī)那樣，有一個(gè)固定的死點(diǎn)位置。普通的液壓機(jī)，是靠行程開關(guān)控制死點(diǎn)位置的，行程開關(guān)的固有結(jié)構(gòu)決定了死點(diǎn)位置誤差較大，不能滿足精沖工藝與模具要求。因此在精沖壓力機(jī)上必須專門設(shè)置剛性限位裝置，強(qiáng)行給滑塊限位。由于在同一臺壓力機(jī)上安裝使用的精沖模具會(huì)有不同的封閉高度，因此該限位裝置的高度也必須隨之調(diào)節(jié)。這就必須設(shè)計(jì)一個(gè)既能調(diào)節(jié)高度，調(diào)節(jié)后又要保持較大剛度的限位裝置。

3 限位裝置設(shè)計(jì)

根據(jù)以上分析，設(shè)計(jì)了一套如圖1、圖2所示的上死點(diǎn)高度調(diào)節(jié)裝置。

圖1 閉合高度調(diào)節(jié)裝置簡圖

該裝置由主油缸、限位螺母、主柱塞、傳動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)裝置和鎖緊油缸等組成。限位螺母內(nèi)置于主油缸內(nèi)，通過梯形螺紋與主油缸內(nèi)壁連接。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)限位螺母旋轉(zhuǎn)時(shí)，限位螺母即沿主油缸內(nèi)壁上下移動(dòng)，螺母下端面與主柱塞環(huán)形上端面之間的距離，決定了主柱塞的上行位移大小，也即決定了滑塊上死點(diǎn)高度。當(dāng)限位螺母往上運(yùn)動(dòng)到某一位置停止時(shí)，滑塊的上升距離增大，設(shè)備（模具）的閉合高度減??；當(dāng)限位螺母往下運(yùn)動(dòng)到某一位置停止時(shí)，滑塊的上升距離減小，設(shè)備（模具）的閉合高度增大。為了提高調(diào)節(jié)精度，該裝置采取了以下措施：

圖2 限位螺母傳動(dòng)裝置簡圖

（1）適當(dāng)增加限位螺母的厚度以增強(qiáng)其自身剛度，減小因主柱塞撞擊產(chǎn)生的變形。

（2）提高螺紋副的加工精度，減小螺紋副間隙。

（3）在主油缸沿周增設(shè)四個(gè)鎖緊油缸，在每次調(diào)節(jié)動(dòng)作完成后，給油缸通以高壓油，使四個(gè)鎖緊柱塞始終頂緊限位螺母法蘭，從而使限位螺母的螺紋副始終壓靠在同一側(cè)，進(jìn)而強(qiáng)制消除螺紋副間隙。鎖緊油缸液壓系統(tǒng)原理圖如圖3所示。

4 調(diào)試與控制程序設(shè)計(jì)

設(shè)置滑塊提前換向量以降低其慣性力的設(shè)計(jì)思路，也已進(jìn)行了整機(jī)控制程序的編制：在設(shè)備人機(jī)操作界面上，設(shè)計(jì)提前換向時(shí)間選項(xiàng)，該時(shí)間從0.01s～0.50s無級可調(diào)，方便用戶根據(jù)不同材質(zhì)和厚度調(diào)節(jié)，效果明顯。

5 結(jié)束語

根據(jù)上述研究成果，設(shè)計(jì)完成了10000kN精沖壓力機(jī)封閉高度調(diào)節(jié)裝置，目前已隨主機(jī)一起投入使用，并取得了很好的效果。圖4為10000kN精沖壓力機(jī)。

圖3 鎖緊油缸液壓系統(tǒng)原理圖

圖4 10000kN精沖壓力機(jī)

[1]王孝培.沖壓設(shè)計(jì)資料.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[2]涂光祺.精沖技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[3]彭建聲.冷沖壓技術(shù)問答.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981.

[4]周開華，幺廷先.簡明精沖手冊[M].北京：國防工業(yè)出版社，1998.