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        大尺寸高速精密翅片沖床的研制

        2013-08-08 00:59:28陸文林馮澤舟北京機電研究所
        鍛造與沖壓 2013年22期
        關(guān)鍵詞:板翅式沖床凸輪軸

        文/陸文林,馮澤舟,王 勇?北京機電研究所

        大尺寸高速精密翅片沖床的研制

        文/陸文林,馮澤舟,王 勇?北京機電研究所

        大尺寸高速精密翅片沖床具有生產(chǎn)翅片寬度大、生產(chǎn)速度快、生產(chǎn)出的翅片尺寸精度高的特點,該設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、運行可靠、自動化程度高,應(yīng)用后翅片生產(chǎn)效率是目前的4~6倍。

        板翅式換熱器(圖1)是一種高效、緊湊、輕巧的換熱設(shè)備,在石油化工、航空航天、冶金等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,市場前景良好。翅片(圖2)是板翅式換熱器的核心元件,需求量巨大。由于國內(nèi)翅片生產(chǎn)技術(shù)落后,翅片產(chǎn)量低,生產(chǎn)能力滿足不了市場需求。這使得許多國外空分企業(yè)紛紛進(jìn)入中國,對國內(nèi)空分行業(yè)造成很大沖擊。

        圖1 板翅式換熱器結(jié)構(gòu)分解示意圖

        目前,在翅片生產(chǎn)方面,國外設(shè)備先進(jìn),生產(chǎn)效率及自動化程度很高。而國內(nèi)翅片生產(chǎn)技術(shù)落后,產(chǎn)量低。國內(nèi)板翅式換熱器翅片沖床均處于20世紀(jì)70年代的技術(shù)水平,設(shè)備技術(shù)落后,僅能沖制300mm寬度的翅片。并且,連續(xù)沖壓頻率只有40~60次/min,翅片精度差(300mm寬度范圍內(nèi)的翅高公差帶0.04mm),設(shè)備的自動化程度仍處于20世紀(jì)70年代水平,生產(chǎn)效率低,產(chǎn)能嚴(yán)重不足。

        圖2 翅片

        為解決行業(yè)共性問題,縮小國內(nèi)外差距,北京機電研究所積極展開對新型翅片沖床的研制,開發(fā)出大尺寸(能沖制600mm寬度翅片)、高速(120次/min)、精密(600mm寬度范圍內(nèi)的翅高公差帶0.04mm)翅片沖床。該設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、運行可靠、自動化程度高,該設(shè)備應(yīng)用后翅片生產(chǎn)效率是目前的4~6倍。該設(shè)備開發(fā)投產(chǎn)后,經(jīng)客戶現(xiàn)場使用,沖制出來產(chǎn)品的各項性能指標(biāo)均滿足技術(shù)要求,目前該設(shè)備已售出10臺。

        圖3 翅片成形原理示意圖

        翅片成形原理

        板翅式換熱器翅片成形的基本原理,如圖3所示。首先將板材伸入到1、2刀之間,準(zhǔn)備成形。翅片的成形過程分為6步。

        ⑴1刀下行,2刀保持不動,成形出翅片的1個翅側(cè)。

        ⑵1刀保持不動,2刀在脫料板的輔助下由成形好的翅片中下行完全退出。

        ⑶1刀保持不動,2刀連同脫料板同時左移。

        ⑷1刀保持不動,2刀向上運動,成形出翅片的另一個翅側(cè)。

        ⑸2刀保持不動,1刀在脫料板的輔助下由成形好的翅片中上行完全退出。

        ⑹1刀處于上位保持不動,2刀連同脫料板拖動成形好的翅片共同向右移動,實現(xiàn)自動進(jìn)料,完成一個循環(huán),同時恢復(fù)到初始的準(zhǔn)備階段。

        由步驟1~6連續(xù)重復(fù)進(jìn)行,則可以實現(xiàn)翅片的連續(xù)生產(chǎn)。

        沖床結(jié)構(gòu)設(shè)計

        主體結(jié)構(gòu)

        該沖床的主體結(jié)構(gòu)如圖4所示,其包括上、下兩個凸輪軸和上下兩個動梁。上、下兩個凸輪軸轉(zhuǎn)動時,分別驅(qū)動上、下兩個動梁實現(xiàn)上、下運動,進(jìn)而分別驅(qū)動安裝在上、下兩個動梁上的1、2刀(圖3)實現(xiàn)上下往復(fù)運動。

        圖4 翅片沖床主體結(jié)構(gòu)

        該沖床針對600mm寬度的翅片進(jìn)行設(shè)計。通過模擬計算在保證橫梁強度、剛度的前提下,上下橫梁采用了輕型結(jié)構(gòu)。輕型橫梁能夠降低高速沖壓時橫梁運動的慣性力,從而減輕了沖壓過程中的沖擊、振動和噪音,有助于提高設(shè)備的沖壓速度。此外沖床采用雙凸輪軸驅(qū)動,這與傳統(tǒng)設(shè)備采用單凸輪軸驅(qū)動下梁并通過拉桿帶動上梁運動的結(jié)構(gòu)相比,新型沖床的橫梁受力更加均勻,有助于提高產(chǎn)品翅高的均勻性。

        送料機構(gòu)

        該沖床送料機構(gòu)如圖5所示,通過送料凸輪驅(qū)動與下梁相連的擺桿往復(fù)運動實現(xiàn)沖壓過程中的自動送料。該機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便,利用結(jié)構(gòu)特點實現(xiàn)送料行程前后死點的限位。行程調(diào)整精度高,最小行程調(diào)整量為0.01mm,高精度的行程調(diào)整保證了產(chǎn)品的齒形精度。

        圖5 翅片沖床送料機構(gòu)

        沖床主要參數(shù)與產(chǎn)品精度

        通過實際沖壓驗證,該沖床運行穩(wěn)定,沖壓產(chǎn)品精度高,生產(chǎn)效率是傳統(tǒng)沖床的4~6倍。沖床主要參數(shù)與使用該沖床對63.5J1604/30產(chǎn)品進(jìn)行實沖過程中所測翅片精度如表1所示。

        ■ 表1 沖床主要參數(shù)與實沖翅片精度

        結(jié)束語

        針對國產(chǎn)板翅式換熱器翅片沖床落后現(xiàn)狀,北京機電研究所開發(fā)出能沖制600mm寬度翅片、最大沖壓速度為120次/min、翅片在600mm寬度范圍內(nèi)、翅高公差帶為0.04mm的大尺寸高速精密翅片沖床。該板翅式換熱器翅片沖床的特點是:

        ⑴雙凸輪軸驅(qū)動,橫梁受力更加均勻。

        ⑵輕型橫梁結(jié)構(gòu),高速下沖擊振動小。

        ⑶送料行程調(diào)整精度高,便于保證所沖翅片齒形精度。

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